电力工程变电站设计

电力工程课程设计提供完整版的各专业毕业设计，前言在本学期里，我们进行了电力工程的课程设计，我们的课程设计题目是体育馆变电所设计。电力工程课程设计是对我们本学期学习情况的一项综合测试，是对我们能力的一项综合评定，它既要求我们把所学的知识融会贯通，又要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出安全、可靠、优负、经济的电力系统。电能即易于由其他形式的能量转换而来，又易于转化为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节、测量。而工厂供电设计要达到为工业生产服务，保障工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须做到：安全、可靠、优负、经济。本次课程设计，目的在于巩固自己的专业知识，因为我们的设计同专业知识联系非常紧密，这就使我在进行课程设计的同时，提高了自己的专业基础水平，通过设计可以巩固课程理论知识，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的相关政策、方针、技术规程由一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明等方面得到训练，为以后工作奠定基础。本设计叙述了降压变电站的设计，主要包括：主接线的选择及分析，主接线方案的技术经济比较，短路电流计算，变电所一次及二次设备的选择校验与继电保护等。

由于现在自己的能力有限，并且缺乏现场经验，时间仓促，可供查阅的资料有较大的局限性，故设计中难免存在不周之处，敬请老师批评指正。目录前言 1第1章负荷计算和无功功率补偿 41.1负荷计算 41.2无功功率补偿 4第2章主接线方案的技术经济比较 62.1基建投资Z 62.2年运行费Fz 6第3章短路电流的计算 83.1变压器阻抗计算 83.2高压侧短路电流计算 83.3低压侧母线阻抗 93.4低压侧三相短路电流有效值 93.5两相短路电流 93.6低压侧母线最大长期运行电流 9第4章变电所一次设备的选择校验与继电保护 114.1高压断路器的选择 114.2高压侧隔离开关选择 114.3高压熔断器的选择 114.4电压互感器 114.5高压开关柜 124.6高压侧母线选择 124.7线路保护整定 12第5章变电所二次设备的选择校验与继电保护 155.1低压断路器 155.2低压隔离开关 155.3低压电流互感器 155.4低压侧母线选择 155.5低压电缆选择 165.6负荷开关 165.7电力压器的保护 16第6章降压变电所防雷与接地装置的设计 196.1直接防雷保护 196.2避雷器的选择 19第7章设计总结 20参考文献 21附录：电气主接线图 21第1章负荷计算和无功功率补偿1.1负荷计算电流有功功率P=设备总容量*需用系数元件功率视在功率取补偿后表1各元件的负荷表1.2无功功率补偿无功补偿容量：无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此400V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.95来计算400V侧所需无功功率补偿容量：因为要补偿205.89KVA,所以选用5段7%容量的40kvar的电抗器进行补偿。其中为没有进行功率补偿时负载的功率因数第2章主接线方案的技术经济比较2.1基建投资Z由Z=Zb+Zl得：Zb变电所综合投资，包括变压器两台约30万元，开关设备、配电装置等辅助设备及配件约为50万元，材料费约10万元，设备的试验调整费用约5万元，安装工程费用约200万元；Zl线路综合投资，约为20万元；所以基建投资约为309万元。2.2年运行费Fz(1)设备的折旧费变压器折旧费约为1.6万元F=30*5.39%=1.617(万元)电气及控制设备折旧费约为2.7万元F=50*5.39%=2.65(万元)控制电缆折旧费约为1万元F=20*5.39%=1.078(万元)（2）设备维护管理费4万（3）年电能损耗费万元式中：——电价（0.6464元/度）——全供馆配电系统变压器全年电能损耗总和（千瓦时）——全场1千伏以上的配电线路全年电能损耗综合（千瓦时）式中：——变压器空载有功损耗（4600W）——变压器短路有功损耗（22000W）T——变压器全年投入运行小时数，取8760小时——变压器计算负荷（2222KVA）Se——变压器额定容量（3200KVA）——三相线路中有功功率损耗（1941.9KVA）——最大负荷年损耗小时数，根据最大负荷利用小时数及功率因数求得为1600。（4）年基本电价费年基本电价费=12*基本电价*总降压变电所主变压器总容量（或用电负荷的设备容量或最大需要负荷）*10-4（万元）整个供电系统的年运行费用F为：（万元）三.有色金属损耗计算吨第3章短路电流的计算3.1变压器阻抗计算3.2高压侧短路电流计算取基准容量为基准电压两台变压器阻抗电抗器阻抗输电线路阻抗短路回路总阻抗短路电流的标幺值为短路电流有名值为3.3低压侧母线阻抗3.4低压侧三相短路电流有效值3.5两相短路电流3.6低压侧母线最大长期运行电流所以我们选择TMR-250/185型母线热稳定校验：动稳定校验：满足要求。第4章变电所一次设备的选择校验与继电保护4.1高压断路器的选择电源进线I=5847.17A短路电流所以选择ZN3-10Ⅱ型高压户内真空断路器动稳定校验：满足要求热稳定校验：即满足关系4.2高压侧隔离开关选择电源进线I=5847.17A短路电流选择GN8-10T/400的高压隔离开关动稳定校验：满足热稳定校验：满足4.3高压熔断器的选择选用RN1-10型号动稳定校验：满足热稳定校验：满足4.4电压互感器由于一次侧电压为10KV，综合考虑安装环境、准确度等级及二次侧负荷，选择JDZ10-10型号的电压互感器。绝缘子选择ZC-10支柱式绝缘子4.5高压开关柜根据环境特点和运行要求，选择KYN28A-12型号的高压开关柜。4.6高压侧母线选择将低压侧最大运行电流折算到高压侧求得高压侧母线长期运行电流所以选择TMY20*3型母线作为高压侧母线动稳定校验满足要求热稳定校验满足要求4.7线路保护整定选系统最大运行方式下系统最下运行方式下（1）短路计算。（2）10KV线路的瞬时电流速断保护整定计算。动作电流整定10KV线路的Ⅰ段保护动作电流为：Ⅰ段保护继电器动作电流为：灵敏度校验根据得灵敏度满足要求（3）10KV线路的带时限电流速断保护。动作电流整定。0.4KV线路的Ⅰ段保护动作电流为：10KV线路的Ⅱ段保护动作电流为：Ⅱ段保护继电器动作电流为：动作时限整定灵敏度校验10KV线路末端最小两相短路电流为：灵敏度满足要求（4）10KV线路的定时限过电流保护。动作电流的整定10KV线路的Ⅲ段保护动作电流为：Ⅲ段保护继电器动作电流为：该段保护作为10KV线路近后备保护时，灵敏度校验如下：灵敏度符合要求。表二高压侧设备选择设备名称选择型号选择项目额定电压（KV）额定电流（A）装置类型（户内/户外）准确度级高压断路器ZN3-10Ⅱ101000户内高压隔离开关GN8-10T/40010400户内高压熔断器RN1-1010100户内电压互感器JDZ10-1010户内3母线TMY-20*310户内支柱绝缘子ZC-1010户内第5章变电所二次设备的选择校验与继电保护5.1低压断路器额定电流选择DZ12-60/350A型号的低压断路器5.2低压隔离开关选NH2-1003P63A型号的低压隔离开关。5.3低压电流互感器额定电流选用AKH-0.4I型号的电流互感器。（其余选择参见器件选用表格）。5.4低压侧母线选择由于低压侧长期运行电流为1756.6A所以我们选择TMR-250/185型母线热稳定校验：动稳定校验：满足要求。5.5低压电缆选择以室内照明线路为例：工作电流：选择VV22型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆。由I=1.62KA及以下电缆周围介质温度，综合考虑可初步选取电缆芯截面为。热稳定校验：满足要求5.6负荷开关由于选用4*（7R40+2*D30）型号的电抗器，所以选用HH3-600/3型号的负荷开关进行保护。5.7电力变压器的保护系统最大运行方式下短路容量取200MVA，最小运行方式下短路容量取160MVA选基准功率基准电压当时当时10KV线路电抗变压器电抗（1）计算K1点短路电流：K1在最小运行方式下（2）计算K2点短路电流K2点在系统最大运行方式下的短路电抗K2在系统最小运行方式下的短路电抗（3）过电流保护的电流整定值及灵敏度校验过电流保护的电流整定计算过电流保护的动作时限整定，动作时限因与0.4KV线路开关等配合，可取1.5s。灵敏度校验满足灵敏度要求。（4）电流速断保护的定值计算电流速断保护的动作电流继电器的启动电流归算到10KV侧为可取电流速断保护的灵敏度校验满足灵敏度要求。表三低压侧设备选择设备名称设备型号电缆VV22低压侧母线TMR-250/185低压断路器DZ12-60/350A低压隔离开关NH2-1003P63A低压电流互感器AKH-0.4I负荷开关HH3-600/3电抗器5段7%容量的40kvar的电抗器低压避雷器Y5WS-5/15第6章降压变电所防雷与接地装置的设计6.1直接防雷保护在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。6.2避雷器的选择高压侧10KV：Y5WS-17/50型号的氧化锌避雷器，其额定电压为17KV，大电流冲击耐变电压为40KV，符合要求。低压侧选择：Y5WS-5/15型号的氧化锌避雷器，其额定电流为5KV，大电流冲击耐变电压为40KV，符合要求。该系列产品主要适用于交流220KV及以下的发电、输电、配电系统，根据应用场合的不同选择该系列不同类型规格的产品，考虑其实用性和经济性，用于将雷电和系统内部操作过电压的幅值限制到规定的水平，是整个系统绝缘配合的基础设备。第7章设计总结在本次课程设计中，我主要负责手绘设计接线图、短路电流的计算、设备的校验、线路保护整定计算。通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关所学专业方面的知识，例如短路电流的计算和线路整定的计算。在理论课程学习的过程中，这两种计算题一直是我的难点，在考试的时候也没能完全解出题目。不过，在这次课程设计的过程中，通过与小组成员的讨论，我更加深刻的体会了计算思想和计算方法，经过多次的推翻重算，终于掌握理解了这两种计算方法。虽然，设计和计