10-04kv变电所设计

1、WUHAN TEXTILE UNIVERSITY供配电课程设计设计题目：某纺织厂10kV/0.4kV变电所设计姓名:班级:学号:指导教师:成绩评定:2018年01月19日目录1. 设计题目 11.1原始资料 11.1.1设计环境及基础资料 11.1.2设计内容 22. 功率计算及无功功率补偿 22.1功率计算 22.2无功功率补偿 42.2.1无功补偿的意义42.2.2 无功补偿的基本要求 42.2.3无功功率平衡与补偿43. 变压器的选择 53.1变压器台数的选择 53.2变压器容量的选择 63.3变压器类型的选择 64. 电气主接线设计 64.1电气主接线的基本要求 64.2电气主接线的基

2、本形式 64.3电气主接线方案 74.3.1 电气主接线方案的比较 74.3.2 电气主接线方案的确定75. 短路电流计算 75.1短路电流计算的目的 75.2短路计算的假设条件 75.3短路点的确定 85.4短路电流计算 86. 选择主要电气设备 117. 继电保护的配置 13武汉纺织大学课程设计1设计题目：某纺织厂10kV/0.4kV变电所设计1.1 原始资料1.1.1设计环境及基础资料(1) 某纺织厂因生产规模扩建和提高供电可靠性的需要，拟新建一厂区，为此拟新建10/0.4KV降压变电所一座。有关负荷资料见附表1,新厂区总平面布置图见附图。(2) 从电业部门某110/10KV变电所，变电

3、所母线出线短路容量为 350MVA 用10KV双回架空线路向本厂配电，该变电所在厂南侧0.5公里。(3) 功率因数应在0.9以上(10KV)织布车间纺纱车间16自来水车间动力车间机修车间图1纺织厂平面图表1新厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表序 号用电或车间 单位名称设备容量(kWKdCOS©tan©计算负荷P(kW)Q(kvar)S(kVA)1纺纱车间4400.80.80.752织布车间4000.80.80.753自来水车间700.650.80.754机修车间260.30.651.175动力车间3600.30.51.736生活区400.60.61.337仓库250.3

4、0.51.178小计13611.1.2设计内容（1）负荷计算及无功功率补偿 。（2）选择变电所主变台数、容量及型式。（3）设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济 比较，确定一个最佳方案。（4）进行必要的短路电流计算。（5）选择和校验所需的电气设备。（6）进行继电保护的选择及整定（略写）。2功率计算及无功功率补偿2.1功率计算功率计算公式如下：有功计算负荷：P=KdPe,无功计算负荷：Q二Ptan' ,视在计算负荷：S二P/cos=，其中，Pe为设备容量。则可将图表中的P,Q,S数据计算后再填入。1. 纺纱车间：已知Pe= 440kw，Kd=0.8,cos= 0.8

5、,tan = 0.75，P = KdPe =0.8 440 = 352kW,Q = Pta n = 352 0.75 =264kvar，S =P/cos =352/0.8 =440kVA。2. 织布车间：已知 Pe =400kW，Kd =0.8, cos = 0.8, tan =0.75，P =KdPe =0.8 400 =320kW,Q = Pta n = 320 0.75 =240kvar,S =P/cos =320/0.8 =400kVA。3. 自来水车间：已知 Pe =70kW, K 0-65, cos，0.8, tan =0.75,P =KdPe =0.65 70 =45.5kW,Q

6、 二 Ptan 二 45.5 0.75 二 34.125kvar,S = P/cos =45.5/0.8 =56.875kVA。4. 机修车间：已知 Pe =26kW, Kd =0.3, cos = 0.65, tan =1.17 ,P = KdPe =0.3 26 =7.8kW,Q = Pta n = 7.8 1.17 = 9.126kvar,S =P/cos 二 7.8/0.65 =12kVA。5. 动力车间：已知 Pe = 360 kW, Kd =0.3, cos =0.5, ta n =1.73,P=KdPe=0.3 360 =108kW,Q =Pta n：，=108 1.73 =18

7、6.84kvar,S =P/cos =108/0.5 =216kVA。6. 生活区：已知 Pe=40kW, Kd =0.6, cos =0.6, tan =1.33 , p=KdPe=0.6 40 =24kW,Q = Ptan = 24 1.33 = 31.92kvar,S =P/cos=24/0.6 =40kVA。7. 仓库：已知 Pe =25kW, Kd=03, cos = 0.5, tan =1.17 ,P=KdPe=0.3 25 =7.5kW,Q 二Ptan =7.5 1.17 = 8.775kvar,S 二 P/cos =7.5/0.5 =15kVA。8. 小计：已知 Pe -136

8、1kW ,P=352+320+45.5+7.8+108+24+7.5=864.8kWQ=264+240+34.125+9.126+186.84+31.92+8.775=774.786kvarS= ；p2 Q2 /864.82 774.78621161.1 kVA ,cos = P/S =864.8/1161.1 ： 0.74, tan 二 Q/P =774.786/864.8 :- 0.90,Kd =P/Pe =864.8/1361 ： 0.64。表1新厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表序 号用电或车间 单位名称设备容量(kWKdCOS©tan©计算负荷P(kW)Q(k

9、var)S(kVA)1纺纱车间4400.80.80.753522644402织布车间4000.80.80.753202404003自来水车间700.650.80.7545.534.12556.8754机修车间260.30.651.177.89.126125动力车间3600.30.51.73108186.842166生活区400.60.61.332431.92407仓库250.30.51.177.58.775158小计13610.640.740.90864.8774.7861161.12.2无功功率补偿2.2.1无功补偿的意义无功平衡是保证电力系统电压质量的基础。合理的无功补偿和有效的电压控 制

10、，不仅可保证电压质量，而且能提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。2.2.2无功补偿的基本要求电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常运行以及事故运行时 ，都应实 行分层分区、就地平衡原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力， 和一定的检 修备用和事故备用容量。在正常运行方式时，突然失去一台最大的无功电源设备，系统应能迅速调出 无功事故备用容量，保持系统电压稳定和正常供电， 避免出现电压崩溃；而在正 常检修运行方式下，若发生上述事故，应采取切除部分负荷，或切除并联电抗器 等必要措施，以维持电压稳定。对于220kV及以上系统的无功补偿，还应考虑其提高电力系统稳定性的作 用。无功补偿设备的配置与

11、设备类型的选择，应进行技术经济比较。可分组投切 的并联电容器及可调节的并联电抗器，通常为主要无功补偿设备。2.2.3无功功率平衡与补偿对于不同电压等级的电网，无功功率平衡与补偿形式有所不同。用户为提高功率因数，所需装设的并联电容器容量，可参考图表2。经计算，用户的功率因数为0.74，题目要求将功率因数提高到 0.90以上。 因表内数据过多,只截取了功率因数为0.74的情况。表2单位负荷所需的补偿电容器容量单位：kvar/kW 1原功率 因 数COS 0 1要提咼到的功率因数cos 0 20.700.750.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.000.

12、740.030.160.210.260.320.370.430.480.550.620.710.91故需装设的并联电容器容量为Q=0.43kvar/kW x 864.8kW=371.864kvar以上，才能将功率因数提高到0.90以上。表3补偿电容的选择型号额定电压/kV标准容量/ kVar相数BW0.23-4(5)-10.234 51BW0.4-12(13,14)-1(3)0.412 13 141 3BW0.4-40(60,80)-1(3)0.440 60 801 3BWF6.3-22(25,30,40,6.322 25 34 40 50150,100)-1W1001BWF10.5-22(2

13、5,30,33.4,10.522 25 30 33.4140,50,100,120)-1W40 50 100 1201 3BW0.525-12(13,14)-1(3)0.52512 13 141BWM6.3-100(200,334)-1W6.3100 200 3341BWF12.5-25(40,100,120,150)-1W12.525 40 100 120 1501BWM10.5-50(100,200,334)-1W10.550 100 200 3341BGM6.3-45(50,100)-1W6.345 50 1001BGM10.5-45(50,100)-1W10.545 50 1001故选

14、择型号为BW0.4-40(60,80)-1(3)的电容器。并联个数n=371.864kvar/80w5台，即并联5个如上型号的变压器可将功率因数补偿到0.90以上3变压器的选择3.1变压器台数的选择发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线行式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所， 在一种电压等级下，主变压器应不少于两台；而对弱联系的中、小型电厂和低压 侧电压为6-10kV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装一台主变压器。本次设计为10kV/0.4kV降压变电所，为小型变电所，故只装一台主变压器。3.2变压器容量的选择单元接线的主变压器

15、容量的确定原则。单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后， 留有10%勺裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器， 其容量亦应按单元接线的计算原则算出两台机容量之和来确定。发电机的额定容量为1361kVA扣除厂用电负荷后为1161.1kVA，还需留有10%勺裕度，则需1161.1 X 1.1=1277.21kVA，故选择1600kVA的变压器一台。3.3变压器类型的选择“中电制造” SG10系列非包封H级干式变压器技术数据（频率均为50Hz）电压组合高压（kV）: 3,6,6.3,6.6,10,10.5,11，高压分接范围 % ± 5或土 2X

16、 2.5%低压（kV）: 0.4 联结组标号：Y,yn0或D, yn11 绝缘水平LI75AC35/AC3型号及容量KVA空载损耗W负载损耗W（ 145C）负载损耗W（ 120C）空载电流%声级(LPA) dB短路阻抗%器身重量kgSG10-100/10400157014670.80404600SG10-160/10540212019800.80424760SG10-200/10620252023540.80424920SG10-250/10720275025690.704441080SG10-315/10880346032320.704641230SG10-400/1097039803718

17、0.604641510SG10-500/101160487045500.604741740SG10-630/101290595055590.604761930SG10-800/101520695064930.504862260SG10-1000/101760812075860.504862750SG10-1250/102080969090520.504963140SG10-1600/10244011730109580.505063820SG10-2000/10332014450134500.405064490SG10-2500/10400017170160400.405165480故选择型号为

18、SG10-1600/10的变压器4电气主接线设计4.1电气主接线的基本要求电气主接线必须满足可靠性，灵活性和经济性三项基本要求。4.2电气主接线的基本形式电气主接线主要分为有汇流母线和无汇流母线两大类。其中有汇流母线分为单母线接线和双母线接线。单母线接线分为简单单母线 单母线分段，单母线带旁路接线；双母线接线分为简单双母线，双母线分段，双 母线带旁路，3/2断路器双母线以及变压器-母线接线。无汇流母线分为单元及扩大单元接线， 桥型接线和角型接线。其中桥型接线分为内桥接线和外桥接线。4.3 电气主接线方案4.3.1 电气主接线方案的比较1. 简单单母线接线： 6-10kV 配电装置的出线不超过

19、5 回时。因为有 7 个用电或车间单位，出线超过 5 回，不能使用。2. 单母线分段接线： 6-10kV 配电装置总出线回路数为 6回及以上时，每一 分段上所街的总容量，不宜超过 25MW。单母线分段接线能提高供电的可靠性。当任一段母线或某一台母线隔离开 关故障及检修时、自动或手动跳开分段断路器 QF,仅有一半线路停电，另一段 母线上的各回路仍可正常运行。重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线 路，就保证了足够的供电可靠性。 两段母线同时故障的概率很小， 可以不予考虑。 当可靠性要求不高时，也可用隔离开关 QS将母线分段，故障时将会短时全厂停 电，待拉开分段隔离开关后，无故障段即可恢复运行。

20、单母线分段接线除具有简单、经济和方便的优点，可靠性又有一定程度的 提高，因此在中、小型发电厂和变电所中仍被广泛应用。3. 双母线接线： 6-10kV 配电装置，当短路电流较大，出线需带电抗器时； 或当变电站装有两台变压器， 6-10kV 线路为 12回及以上时。因为出线数没有超过 12 回且只有一台变压器，短路电流也不大，故不采用 双母线接线。4. 双母线分段接线：广泛应用于中、 小型发电厂的 6-10kV 发电机电压母线。 这种接线将双母线接线的工作母线分为两段，可看做是单母线分段和双母线相结合的一种形式， 它增加了一台分段断路器和一台母联断路器。 双母线分段 接线具有单母线分段和双母线两者

21、的特点， 任何一段母线故障或检修时仍可保持 双母线并列运行，有较高的可靠性和灵活性。4.3.2 电气主接线方案的确定综上所述，为了更好的满足电气主接线的基本要求，可将进线端 10kV处采 用双母线分段接线，出线端 0.4kV 处采用单母线分段接线方式5 短路电流计算5.1 短路电流计算的目的为了保证电力系统安全运行， 在设计选择电气设备时， 都要用可能流经该设 备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验， 以保证该设备在运行中能够经 受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。 同时，为了尽快切断电源对短路 点的供电， 继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸。 继电保护装置的整定和断 路器的选择，

22、也需要准确的短路电流数据。5.2 短路计算的假设条件1. 在短路过程中，所有发电机电势的相位及大小均相同， 亦即在发电机之间 没有电流交换，发电机供出的电流全部是流向短路点的。 而所有负荷支路则认为 都已断开。2. 不计磁路饱和。这样，系统中各元件的感抗便都是恒定的、线性的，可以 运用叠加原理。3. 不计变压器励磁电流。4. 系统中所有元件只计入电抗。但在计算短路电流非周期分量衰减时间常 数，或者计算电压为1kV以下低压系统短路电流时，则须计及元件的电阻。5短路皆为金属性短路，即不计短路点过渡电阻的影响。6.三相系统是对称的。对于不对称短路，可应用对称分量法，将每序对称网 络简化成单相电路进行

23、计算。5.3短路点的确定5.4短路电流计算按无穷大系统供电计算短路电流。为简单起见，标幺值符号*全去掉1. 短路点1（1）确定标幺值基准：Sd =100MVA,Uav =10.5kVSd3 Uav100、3 10.5=5.50kA（2）计算各主要元件的电抗标幺值:系统电抗（取断路器S°c =350MVA）X1Sd100Soc 350-0.28610kV线路电抗（LGJ-35） x=0.389 Q /km100X2 =0.389 0.52 =0.210.52(3)求三相短路电流和短路容量:a. 总电抗标幺值：1X、=0.2860.2 =0.386J2b. 三相短路电流周期分量有效值：（

24、 3）I KId _ 5.50点-0.386= 14.25kAc. 其他三相短路电流值:iK3）= 14.25kAiS3）=2.551''=2.55 14.25 =36.3kA當）=1.511''=1.51 14.25 =21.5kAd. 三相短路容量：SK3)=旦I00259MVAX、0.3862. 短路点2(1) 确定标幺值基准：Sd =100MVA,Uav =10.5kV100、3 10.5-5.50kA(2) 计算短路电流中各元件的电抗标幺值:a.系统电抗：X1Sd = 100 = 0.286Soc350b.10kV线路电抗：X2 - 0.389 0.5

25、1002 -0.210.52c.110/10kV电力变压器电抗(UK% =10.5):X3Uk% Sd100SN10.5 100 103100 16006.56(3) 求三相短路电流和短路容量:a. 总电抗标幺值：X、X2 X3 =0.286 - 0.26.56 =3.7厶2b. 三相短路电流周期分量有效值:4吳罟®c. 其他三相短路电流:I”3)二 iK3)二 2.3kA”i；3）= 2.551 "=2.55 2.3 =5.9kA層=1.511 "=1.51 2.3 = 3.5kAd. 三相短路容量:SK3）=鱼=100 =27.0MVA X 3.73. 短路点

26、3（1）确定标幺值基准： Sd =100MVA,Ud =0.4kV一Sdd3 Uav1003 0.4-144.34kAa.系统电抗：X1 = Sd = 100 =0.286Soc350(2)计算各元件的电抗标幺值:b.10kV线路电抗：X2 59 0.5 1：?心c.110/10kV电力变压器电抗(Uk% =10.5):X3Uk% Sd100Sn10.5 100 103100 16006.56d.10kV厂内架空线路电抗(给变电所供电)： 因这段10kV架空线路很短，I0,电抗可不计e. 10/0.4kV 电力变压器（1000kVA变压器 u k % = 4.5 ）:、， UK% 汉Sd4.5

27、>d00x103X5-4.5100SN100 1000（3）计算三相短路电流和短路容量a. 总电抗标幺值：X二 0.28602 656 口 二 5.95兀2222b. 三相短路电流周期分量有效值:I d 1 44.34 臥 _ 5.95= 24kAc. 其他三相短路电流（ 3）1 -=24 kA（3）''（3）iSh = 1.84I）= 1.84 24 =44kAI S3）=1.091 ''=1.09 24 = 26.2kAd. 三相短路容量Sd100 =16.8MVAX 5.95三相短路电流计算列表短路点计算三相短路电流（kA）三相短路容量S-3）（MV

28、A）1（3）I -I ''（3）1（3）1 QQ（3） ishI （3）I sh短路点114.2514.2514.2536.321.5259短路点22.32.32.35.93.527.0短路点32424244426.216.86选择主要电气设备100/10kV的10kV出线设备的选择计算数据高压断路器电流互感器避雷器隔离开关SN10-10IGN6-10T/400LA-10FZ-10U=10kV10kV10kV10kV10kVI=39.3A630A400A40/5Ik =14.25kA16kASk =259MVA300MVAi Sh3 = 36.3kA40kA52A160 x 40J22 2i比x4=14.25 x4162 x4142 x42(90x40)10/0.4kV的10kV进线设备的选择计算数据高压断路器SN10-10 I隔离开关GN6-10T/200电流互感器LA-10备注U=10kV10kV10kV10kVl=33.5A630A200A40/5Ik =2.3kA