变电工程设计—课程设计资料（课堂PPT）

1、机电工程学院机电工程学院2变电工程设计变电工程设计课程设计课程设计变电工程设计任务书变电工程设计任务书一、题目：终端变电所设计（或一、题目：终端变电所设计（或35/10kV)35/10kV)二、设计原始资料二、设计原始资料 1 1、变电所性质、变电所性质 该变电所处于系统末端，直接以该变电所处于系统末端，直接以10kV10kV线路供镇办线路供镇办企业、军工厂以及农业排灌和生活用电。企业、军工厂以及农业排灌和生活用电。 2 2、自然条件、自然条件 所区地势平坦，海拔所区地势平坦，海拔120120米，交通方便有公路经过米，交通方便有公路经过本所附近。最高气温本所附近。最高气温+40+40，最低气温

2、，最低气温-38-38，年平均，年平均气温气温2525，最大风速，最大风速25m/s,25m/s,覆冰厚度覆冰厚度10mm10mm，土壤电阻，土壤电阻率为黄粘土率为黄粘土60.m,60.m,雷电日雷电日3030，冻土深度为，冻土深度为1 1米，主导米，主导风向夏南风，冬西北风。风向夏南风，冬西北风。变电工程设计任务书变电工程设计任务书3 3、负荷资料、负荷资料 本变电所高压侧一回进线与电力系统连接，由新本变电所高压侧一回进线与电力系统连接，由新城一次变电所向本所供电，其供电距离为城一次变电所向本所供电，其供电距离为15km15km，10kV10kV侧采用架空出线共侧采用架空出线共6 6回，供电

3、负荷分别为：回，供电负荷分别为：区区1400kVA1400kVA；区区2000kVA2000kVA；区区1500kVA1500kVA；区区700kVA700kVA；区区900kVA900kVA；区区950kVA950kVA。6 6回出线的长度分别为：回出线的长度分别为：L L1 1=13km=13km， L L2 2=16km=16km，L L3 3=13km=13km，L L4 4=12km=12km，L L5 5=16km=16km，L L6 6=18km=18km。负荷年递增率取。负荷年递增率取5%5%，网损率取，网损率取10%10%，发展年，发展年限取限取5 5年，总的同时系数取年，总

4、的同时系数取0.8,0.8,最大负荷利用小时数为最大负荷利用小时数为300030005000h5000h。变电工程设计任务书变电工程设计任务书系统系统15kmLGJ-120变变 电电 所所6 6回出线回出线L1L6区区区区变电工程设计任务书变电工程设计任务书4 4、系统资料、系统资料Bd*minS100S470(MVA)X0.2129Bd*maxS100S190(MVA)S0.5261最大运行方式最大运行方式X X* *minmin=0.2129=0.2129最小运行方式最小运行方式X X* *maxmax=0.5261=0.5261根据系统要求，高低压侧继电保护整定时间取为根据系统要求，高低

5、压侧继电保护整定时间取为1.51.5秒。秒。变电工程设计任务书变电工程设计任务书三、设计内容三、设计内容1 1统计负荷确定负荷容量统计负荷确定负荷容量2 2确定变压器容量和台数（两台）确定变压器容量和台数（两台）3 3电气主接线设计电气主接线设计4 4短路电流计算短路电流计算5 5电气设备选择（与设计的主接线一致）电气设备选择（与设计的主接线一致） 高压侧：母线；断路器（熔断器）；隔离开关；高压侧：母线；断路器（熔断器）；隔离开关； 互感器；悬式绝缘子互感器；悬式绝缘子( (软母线）；避雷器；软母线）；避雷器； 所用变压器等。所用变压器等。 低压侧：母线；断路器低压侧：母线；断路器( (熔断器

6、熔断器););支柱绝缘子支柱绝缘子( (硬母硬母 线线) )；穿墙套管；避雷器；所用变压器等。；穿墙套管；避雷器；所用变压器等。变电工程设计任务书变电工程设计任务书7 7设计图纸设计图纸 电气主接线图；电气主接线图； 变电所电气总平面布置接线图；变电所电气总平面布置接线图； 室外配电装置纵向断面图；室外配电装置纵向断面图； 室外配电装置横向断面图。（室外配电装置横向断面图。（* *）6 6接地装置计算接地装置计算( (* *) )四、设计要求四、设计要求 1 1、说明书、说明书 2 2、计算书、计算书 3 3、图纸、图纸变电工程设计任务书变电工程设计任务书五、主要参考书五、主要参考书 1 1、

7、教材（各种有关教科书）；、教材（各种有关教科书）； 2 2、电力工程设计手册电力工程设计手册； 3 3、变电所设计变电所设计； 4 4、工厂常用电气设备手册工厂常用电气设备手册； 5 5、钢铁企业电力设计参考资料上下册钢铁企业电力设计参考资料上下册； 6 6、变电所设计有关图纸。、变电所设计有关图纸。设计步骤设计步骤：*0B022BavBavSU/SU lxlxxxlx1 1、根据统计负荷确定负荷容量，其中要考虑损耗、根据统计负荷确定负荷容量，其中要考虑损耗、 发展年限和同时系数。发展年限和同时系数。(P67)(P67)2 2、确定变压器容量和台数（两台）；（、确定变压器容量和台数（两台）；（

8、P68P68）3 3、根据变电所和负荷的性质设计主接线；、根据变电所和负荷的性质设计主接线；4 4、选择短路计算点，并计算短路电流；、选择短路计算点，并计算短路电流； （1 1）求出各线路和变压器的电抗标幺值，然后画）求出各线路和变压器的电抗标幺值，然后画 出等效电路。出等效电路。线路电抗标幺值线路电抗标幺值：变压器电抗标幺值变压器电抗标幺值：*kBBNU %S100Sx设计步骤设计步骤： （2 2）选择短路计算点。）选择短路计算点。 （3 3）根据等效电路计算短路计算点的短路电流，）根据等效电路计算短路计算点的短路电流， 包括最大运行方式和最小运行方式（投入一包括最大运行方式和最小运行方式（

9、投入一 台变压器台变压器) )的短路电流。的短路电流。 （4 4）列出下表。）列出下表。 运行运行方式方式短路短路点点阻抗标阻抗标幺值幺值Sd(MVA)Ich(kA)ich(kA)I(2)(kA)I(kA)I(kA)I0.2(kA)最最大大运运行行方方式式d1d8最最大大运运行行方方式式d1d8其中，其中，I= I= I0.2设计步骤设计步骤： 由上表数据比较可知，最大运行方式下的冲击电流、由上表数据比较可知，最大运行方式下的冲击电流、短路电流均大于最小运行方式的冲击电流和短路电流，故短路电流均大于最小运行方式的冲击电流和短路电流，故按最大运行方式对电气设备进行选择、校验。按最大运行方式对电气

10、设备进行选择、校验。NOTE： 计算书中必须有全部的计算过程，然后列表汇总。计算书中必须有全部的计算过程，然后列表汇总。 把系统容量视为无穷大电源，这样假设对于设备把系统容量视为无穷大电源，这样假设对于设备 选择校验是偏于保守的。选择校验是偏于保守的。 无穷大电源的特点是短路电流周期分量不衰减，即无穷大电源的特点是短路电流周期分量不衰减，即: I= I= I0.2 取取r0=0，x0=0.4 /km，SB=100MVA,设计步骤设计步骤：3I2BB1avS100I1.56(kA)3U3 37BB2avS100I5.5(kA)3U3 10.535kV35kV侧的基准电流：侧的基准电流： 10kV

11、10kV侧的基准电流侧的基准电流： I= I= I0.2，Ich=1.25I，ich=2.55I，I(2)=B1II (kA)x设计步骤设计步骤：5 5、根据课程中所学的方法选出主接线中的每一个设、根据课程中所学的方法选出主接线中的每一个设 备，并进行校验。备，并进行校验。 NOTE：任务书没有给出变电所的负荷，但因变任务书没有给出变电所的负荷，但因变 电所负荷一般不太大，所以直接选用电所负荷一般不太大，所以直接选用 50kVA或或100kVA的变压器。的变压器。6、保护接地装置的计算、保护接地装置的计算 求出高压侧（求出高压侧（60kV或或35kV)要求的接地电阻；要求的接地电阻； 求出求出

12、10kV侧要求的接地电阻；侧要求的接地电阻； 求出所用电（求出所用电（380/220V)要求的接地电阻要求的接地电阻； 设计步骤设计步骤： 3个电压等级共用一个接地装置，选用最小接地电个电压等级共用一个接地装置，选用最小接地电 阻。然后考虑到没有自然接地体可利用，需计算阻。然后考虑到没有自然接地体可利用，需计算 人工接地体的情况（根数），最后还要考虑在配人工接地体的情况（根数），最后还要考虑在配 电区是否要（每个电区是否要（每个10米）加均压带。米）加均压带。参考例参考例 题题P1387、画出所要求的图纸。、画出所要求的图纸。 设计步骤设计步骤：河北农业大学机电工程学院电气河北农业大学机电工程

13、学院电气0901090135KV变电所变电所设计者设计者校校 核核电气主接线图电气主接线图指导教师指导教师制图人制图人比比 例例日日 期期图号图号标题栏标题栏（18040 mm) (2cm) (3cm) (2cm) (3cm) (2.5cm) (5.5cm) 一个圈代表一个二次绕组，一个圈代表一个二次绕组，3 3个圈就代表有三个二个圈就代表有三个二 次绕组。次绕组。每个二次绕组可以有不同的变比，称双变比互感器，每个二次绕组可以有不同的变比，称双变比互感器， 以满足保护和测量的要求。以满足保护和测量的要求。二次绕组级别常见的有：二次绕组级别常见的有： 0.2s 0.2s级级用于计量；用于计量；

14、0.5 0.5级级用于一般测量；用于一般测量； 3 3级级用于一般保护；用于一般保护； D D级级用于差动保护；用于差动保护； 1010级级用于大短路电流的保护。用于大短路电流的保护。关于电流互感器关于电流互感器变电站变压器、出线电流互感器的配置及作用：变电站变压器、出线电流互感器的配置及作用： 出线一般三组，用于保护，测量，计量。出线一般三组，用于保护，测量，计量。 若只有两若只有两 组，那么测量和计量可以串联，用一组互感器。组，那么测量和计量可以串联，用一组互感器。 线路不配差动保护。差动是专门保护变压器的。线路不配差动保护。差动是专门保护变压器的。 高后备一般也出三组，管普通过流保护、差

15、动保护、高后备一般也出三组，管普通过流保护、差动保护、 和测量。和测量。 低后备一般也出三组，管普通过流保护、差动保护和低后备一般也出三组，管普通过流保护、差动保护和 测量。若有计量要求，可以与测量公用一组互感器。测量。若有计量要求，可以与测量公用一组互感器。 电压互感器的配置原则第一，第一，应满足测量、保护、同期和自动装置 的要求；第二，第二，保证在运行方式改变时，保护装置不 失压、同期点两侧都能方便地取压。 母线母线 6220kV电压级的每组主母线的三相 上应装设电压互感器，旁路母线则视 回路出线外侧装设电压互感器的需要 而确定。 通常作如下配置：通常作如下配置： 330500kV电压级的电压互感器配置电压级的电压互感器配置 双母线接线时，在每回出线和每组母线三相上装设。 一个半断路器接线时，在每回出线三相上装设。 主变压器进线和每组母线上则根据继电保护