35kV总降压变电所工程用电优化设计

摘 要：为解决某采矿厂工程用电，拟建35/6kV总降压变电所一座，进行35kV总降压变电所的优化设计。通过负荷分组，功率因素补偿，系统主要接线及运行方式设计，短路电流计算，变压器选取和保护接地雷击漏电等安全措施处理，基本构成了采矿厂35kV变电站的设计，可以满足生产生活需要，达到安全用电要求，同时兼顾可行性、经济性、稳定性和可扩展性。

关键词：变电所 负荷计算 功率补偿 保护设计

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0064-02

变电所是电力系统中一个重要的构成单元，它主要通过一定的接线方式由电气设备与配电网络构成。在电力系统中承担受电、变压、分配电能的重要任务。因此设计变电所十分关键、意义重大。对于35kV总降压变电所的供电设计，不仅应满足采矿作业过程中的用电需求，还应选择好合适的电气设备，达到可靠性、经济性、稳定性和可扩展性。

3 电气接线与保护设计

3.1 系统主接线方案的选择

该变电所是35/6KV，变电所是电源进线的终端，由于电源存在贾庄引线，使变压器分列运行来保证供电的可靠性，同时将单回路供电改为双回路供电。

内桥、外桥、全桥三种接线方式构成桥式接线。

由隔离开关与母线联接一次主变压器，对与变电所（环形供电），在操作中，切合空载变压器常被迫使用隔离开关。当主变压器电压超过35KV，容量超过7500KVA时，隔离开关的切合能力不能满足它的空载电流。在这样的条件下应改用全桥接线，它由五个断路器构成。

由两断路器（进线）、两断路器（变压器一次侧）和联络短路器（35KV母线上）构成全桥接线。其适应性强，对变压器、线路的操作方便，运行灵活，继电保护全面，且易于扩展成单母线分段式高压有穿越时负荷时的中间变电站。但是所需设备多，投资较大，占地面积大。外桥接线：它由一次侧两断路器主变压器和联络短路器（外桥上）组成，进线由隔离开关受电。

3.2 保护设计

除了防雷保护，接地保护等常规保护意外，还有短路保护。

为避免雷击发生，被保护设备与避雷针之间的距离应当大于5M，而被保护设备的接地体与避雷针的之间的距离应当大于3M，同时冲击接地电阻（避雷针）应当小于10欧姆。在雷电先导的初始时期，先导离地面应当较高，所以不受地面物体的影响，但当先导发展的方向向下至某一高度时，由于接闪器位置较高并具有良好的接地性，先导的发展方向将受到接闪器（地面上）影响，使得先导沿着接闪器方向发展，在其上由于静电感应积聚的电荷（与先导相反极性），显著地增强了其附近电场强度，此时接闪器开始歪曲先导放电电场，将先导放电引向接闪器本身，以此达到保护被保护物的要求。

4 设备选择

4.1 变电所主变压器台数的选择

为满足用电负荷对于供电可靠性的基本要求。对供有大量一级、二级负荷的变电所，应采用两台变压器。当一台变压器检修或发生故障时，另一台变压器能对一级、二级负荷继续供电。对无一级且只有二级负荷的变电所，可采用一台变压器，但必须在低压侧铺设另有自备电源或者与其他变电所相联的联络线作为备用电源。对昼夜负荷变动较大和季节性负荷，宜采用经济运行方式的变电所，亦可考虑采用两台变压器。除上述两种情况外，车间变电所一般宜采用一台变压器。虽为三级负荷，但由于是容量很大、负荷集中的变电所，也可采用两台或以上变压器。在确定变电所主变压器数量时，应留有适量的余地来适当考虑负荷的发展。

4.2 变电所主变压器容量选择

（1）变电所只装一台主变压器的情况。

主变压器的容量应当满足所有用电设备总量符合的需要，即：

变电所装有两台主变压器的情况

单一台变压器的容量应当同时满足下述两个条件：

①当任何一台变压器单独运行时，应当满足计算负荷的大约60%至70%的需求，即：

=（0.6～0.7）

③当任何一台变压器单独运行时，应当满足所有一级、二级负荷的需要，即：

（2）单台主变压器容量上限（车间变电所）。

主变压器（车间变电所）的单台容量，受短路稳定度要求和低压开关电器断流能力的限制；另外，可以使变压器的空间位置更加接近车间负荷中心，来减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量一般应小于1000kV・A。

（3）适当考虑负荷的发展。

宜适当考虑今后5至10年电力负荷的增长可能，对于干式变压器的过负荷能力较小的特点，更宜留有较大的裕量。

4.3 变压器的选择

（1）35/6.3kV变压器的选择。根据采矿系统与选矿系统计算负荷知：

=（0.6～0.70）×663.8kV・A=397.8～464.7kV・A

=（0.6～0.70）×642.1kV・A=385.2～449.5kV・A

因此确定每台主变压器的容量为500kV・A。选择两台S9―500/35变压器。

（2）6/0.4kV变压器选择。

采矿系统：

破碎系统1 527kV・A

破碎系统2

选矿系统：

选矿系统642.1kV・A

每个系统变压器容量为800kV・A。

4.4 断路器的选择

控制电气回路的分合开关称之为断路器，空气断路器或开关以空气为灭弧介质、六氟化硫断路器或开关以SF6气体为灭弧介质。作为电气回路的总开关，断路器一般通过额定电流负荷选择。

断路器主要作用有：①正常情况下，断开和接通高压电路中的负荷及空载电流；②在系统发生故障时，配合自动装置和保护装置，迅速切断故障电流，防止事故更加严重，保证系统安全运行。

该设计选择断路器的型号为SW-35/1500-24.8，由于采选厂采矿系统的电流为10.9A，采矿场选矿系统的电流为10.5A，故选择该型号断路器。其额定电流16A，额定电压35KV，额定开断电流为25KA，额定断流容量200MVA，动稳定电流峰值为63KA，热稳定电流有效值为25KA，热稳时间为4S。

4.5 隔离开关的选择

隔离开关是高压开关电器中使用频率最高的电器，它在电路中起隔离作用，同时，由于使用量大，工作可靠性要求高，对电厂、变电所的设计、建立和安全运行影响深远。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。选择GW5-35/1000隔离开关。其额定电流为35千伏，最高工作电压40.5千伏，额定电流630安培，动稳定电流80安培，热稳定电流31.5安培，动稳定时间4秒。

4.6 电流互感器的选择

选择LCW―35型电流互感器。

将数值较大的一次侧电流通过一定的变比转换为数值较小的二次侧电流是LCW―35型电流互感器的主要作用。比如变比为400/5的电流互感器，可实现电流由一次侧的400安培转换为5安培。LCW-35型电流互感器为油浸、多匝、瓷绝缘户外装置。电流互感器供35千伏、50赫兹交流电流及继电保护等作用。

4.7 消谐器的选择

消谐器本质是一种起阻尼与限流的作用的高容量非线性电阻器，有限制电压互感器铁磁谐振的作用。如果6至35千伏电网的中性点不接地，该电网的唯一对地金属通道为TV一次绕组（母线上Y0接线）。通过TV一次绕组，电网对地电容有一个充放电的过渡过程。经测量得到此时常有数安培（最高幅值）的工频半波涌流通过TV，这样的高电流有可能熔断TV高压熔丝。当安装消谐器后，这种工频半波涌流将得到有效抑制，这样高压熔丝就不会因此涌流而熔断。

由上述计算选择LXQ-6消谐器。

4.8 开关柜选择

XGN21―12型交流高压金属封闭开关设备适用于三相交流50赫兹、12千伏单母线及单母线分段电力系统，主要应用于发电厂、变电所及工矿企业、高层建筑的变配电中作为接受和分配电能之用，并对电路实行控制、保护和监测，满足IEC60298、GB3906、DL404 等标准的要求，并具备完善的“五防”功能。

5 结语

该研究完成了对35kV变电所电气部分的设计。其中包括了对采矿系统、选矿系统的计算电流、短路电流，并对其无功功率进行补偿计算；包括对采矿系统等的电流计算、短路计算、无功功率补偿计算；同时还做了变压器、断路器隔离开关等设备的选型。基本达到了普通变电所的性能要求。

参考文献

[1] 刘介才.工厂供电设计指导[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2] 王照春.10kV降压变电所设计[J].通讯世界，2014（2）：76-78.