35kV变电所电气部分设计
作者：马明 曹芮嘉
来源：《机电信息》2021年第29期
摘 要：变电所在电力系统中有着重要的作用，电力系统的安全稳定性以及运行的灵活性、经济性很大程度上取决于变电所设计的质量。现针对35 kV变电所电气部分，首先根据原始资料采用需要系数法进行负荷计算，据此选择主变压器，并设计电气主接线;其次计算短路电流;最后，按正常工作条件选择校验电气主要设备以及相应母线、架空线。电气设计力求做到运行可靠、经济合理、灵活方便，具有现实意义。 微波通信
关键词：35 kV变电所;电气主接线;计算负荷;短路电流计算
0 引言
某工厂欲设计一个35 kV电压等级的变电所，对厂内各个车间进行供电。其工作电源为距离该厂5 km处的变电站A，接入单回架空线路供电;备用电源为变电站B。
（1）系统情况：变电站A为110 kV的母线，基准容量为1 000 MVA。其安装了两个SFSLZ-31500/110 kVA的三绕组变压器：U高中=10.5%，U高低=17%，U低中=6%;选用35 kV电压等级来供电。以最大运行方式运行，将A变电站的两台变压器并列运行。
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（2）负荷情况：待设计变电所的10 kV低压侧母线对各个车间供电均用架空线路，其
中1～7车间是一类负荷，8～9车间是二、三类负荷;一、二类负荷占全厂总负荷的70%，全年工作时长8 760 h。
1 负荷计算
灭菌检测 根据下列公式进行负荷计算：
根据原始资料，各车间计算负荷如表1所示。
采用需要系数法，取0.9和0.95作为有功和无功同时系数。经计算，车间总的视在功率为2 750.25 kVA，计算电流为158.8 A，功率因数为0.87。
因功率因数为0.87，未达到低压侧功率因数为0.95的要求，此处采取人工补偿——并联移相电容器组的方法进行低压集中补偿，补偿量为：
Qc补=Pc总（tan φ-tan φ′）=574.56 kvar（4）
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式中：Qc补为需要补偿的无功容量;Pc总为有功计算负荷总值;tan φ为功率因数无功补偿前的正切值;tan φ′为该变电所需求功率因数的正切值。
jnc mp3 根据所得出的无功补偿容量，可选取BWF10.5-100-1型单相电容型电容6个。经无功补偿后，所得车间总视在功率、计算电流、功率因数分别为2 509.86 kVA、145 A、0.95，即功率因数满足设计要求。
2 主变压器选择
待设计变电所选用两台等容量主变压器，要求如下：
（1）当两台中任一变压器在单独运行状态时，其应满足厂内总负荷70%～80%的需要;
（2）满足厂内全部一、二类负荷的需求[1]。
查相关选型手册[2-4]，可初选S9系列三相油浸自冷式无载调压铜线电力变压器S9-2000/35。依据补偿后的有功负荷和容量选择条件，所选变压器额定容量2 000 kVA大于车间总容量，故满足设计要求。
3 电气主接线设计
根据相关规定，变电所的主接线应由变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠、简单灵活和节约投资等要求[5]。
在可靠性、灵活性和经济性方面的要求滿足后，可采用一用一备、双电源的供电方式，全场总负荷的70%为一、二类负荷，初步设计两台主变压器，以此保障供电可靠性。变压器35 kV电源进线可采用桥式接线、单母线（分段）接线，10 kV母线可采用单母线分段接线。
比较不同接线方案的优缺点后，确定35 kV侧进线采用外桥接线，通过主变降压后接到10 kV侧单母线。桥式接线没有母线，只用3台断路器，节省了投资，且变压器投切或故障时不会影响其余部分，操作比较简单，此种接线同时也满足了电气主接线的基本要求。系统主接线如图1所示。
4 短路电流计算
采用等值电路标幺值法进行短路电流计算。取基准容量Sd=1 000 MVA，根据各元件电抗标幺值，系统最大运行方式按变电站A两台主变并列运行计算，结果如表2所示。
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5 电气设备选择与校验
电气设备选择在变电所设计中十分重要。一般按正常工作条件选择额定电压、额定电流，在短路条件下校验其动、热稳定性[6]。
5.1 断路器选择
断路器是电力系统中最重要的控制和保护开关设备。正常运行时，可接通和断开电流;发生故障时，可快速断开负荷电流和短路电流[7]。
35 kV高压回路大多选用真空断路器或SF6断路器，根据主变35 kV回路最大持续工作电流以及安装在户内的要求，可选ZN12-40.5型真空户内断路器。其额定开断电流为25 kA，额定短路关合电流为63 kA，大于短路冲击电流，满足要求。同理，10 kV高压断路器选择ZN3-10型真空户内断路器。
5.2 隔离开关选择
隔离开关是电力系统中的常用电气设备，对高压设备和一些重要装置起到保护作用，
但不可以切断负荷电流或开断短路电流[7]。35 kV侧变压器回路隔离开关的最大电流要求与断路器相同，选择户内改进型隔离开关GN16-35G/
1250，其动稳定电流幅值为63 kA，大于短路冲击电流，满足要求。同理，10 kV侧高压隔离开关选择户内隔离开关GN6-10/600-52型。
5.3 电压互感器选择
电压互感器是电气二次设备与一次设备之间传输信息的传感器，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继保装置，能将高压按比例变成低压[8]。
35 kV侧电压互感器可选择单相油浸式JDJJ6-35型电压互感器，其0.5级二次绕组额定容量为150 VA。10 kV侧电压互感器选择单相油浸式JDZJ-10三绕组电压互感器，0.5级二次绕组额定容量为40 VA。
