小区10KV变电所设计

第I第I页共II贝目录摘要错误!未定义书签。Abstract错误I未定义书签。第1章绪论错误!未定义书签。1.1设计目的错误!未定义书签。1.2设计内容错误!未定义书签。1.3设计要求错误!未定义书签。第2章计算负荷及无功补偿错误!未定义书签。2.1负荷计算的内容错误!未定义书签。2负荷计算的过程错误!未定义书签。2.3无功补偿的目的错误!未定义书签。4无功补偿的计算错误!未定义书签。第3章变压器选择和台数错误!未定义书签。3.1变压器的选择原则错误!未定义书签。2变压器类型选择错误!未定义书签。3.3变压器台数的选择错误!未定义书签。4变压器一次侧负荷计算错误!未定义书签。第4章短路电流的计算及保护错误!未定义书签。4.1短路的形式错误!未定义书签。4.2主接线基本形式错误!未定义书签。4.3三相短路电流的计算错误!未定义书签。4电路的保护及防雷保护错误!未定义书签。结论错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附录第II第II页共II页本设计项目根据设计任务书指定和我们的专业特点的要求，体现我们的实践动手能力、创新思维、解决问题的能力和对所学知识的综合运用能力。要求根据小区所取得的电源及小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区生活用电量的提高。根据搜集的负荷资料进行负荷计算，功率因数不符合要求的考虑无功功率补偿，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，通过计算确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案。通过短路电流的计算，进行高低压设备和进线的选择和校验。并绘制出设计主接线图纸。关键词：计算负荷；变压器；主结线第I第I页共II贞AbstractThedesignoftheprojectaccordingtothedesignplanspecifiesthechaiactensticsandouiprofessional,toreflectouipracticalability,creativethinking,problem-solvmgskillsandtlieabilitytoapplyknowledgeofthemtegiated.RequuementsunderthedualgroupofDevangmadegoodnightresidentialelectricityloadcellpowersupplyandtheactualsituation,withduelegaidtothelmpiovementofresidentialelectricityconsumptionoflifs.Accoidingtodatacollectedloadloadcalculation,powerfactordoesnotmeetthelequuementstoconsiderleactivepowercompensation,inaccordancewiththesafe,reliable,advancedteclmologv,economicandreasonablerequest,todetenmnethelocationandtypeofsubstation,substationmaintransformei-bycalculationtodetenmneThestationnumbei;volumeandtype,selectthesubstationmainconnectionprogram・Tluouglitheshortciicuitcunentcalculation,thehigli-voltageequipmentandintothelineselectionandvenfication.Anddrawingthedesigndrawingsoftliemainwiring,substationlayout・Keywords:computationalload;transformer;mainconnection第#页共17页1.1设计目的通过课程设计巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。1.2设计内容1、运用所学内容进行小区10KV变电所设计，任务如下：根据小区用电负荷，并适当考虑小区的发展，按安全可靠、技术先进、经济性的要求，确定小区变电所的位置与型式；通过计算负荷，确定主变压器台数及容量；进行短路电流的计算，选择变电所的主线及高、低电气设备；选择整定继电保护装置；最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。2、课题设计资料本小区有20幢左右小高层，商住两用，住宅共650户，每个居民用户按照8800W用电指标计，本小区需要建立3个小区变电所和一个总高配，其中1#变电所与总高配合并在一起，每个变电所分配的负荷大致相当。1#变电所所辖楼宇负荷数据：1#商住楼：共9层1单兀，一二层为商店，单层面积为(13x28)m2=364m2,39层为住户，一梯三户。2#商住楼：3单元，2单元11层，一梯两户，1单元9层，一梯三户，一二层为商店，单层面积为(3x13x17)m2二663m2,3层以上为住户。4#商住楼：共9层1单兀，一二层为商店，单层面积为(30x13)m2=390m2,39层为住户，一梯三户。5#商住楼：11层3单元，一梯两户，一二层为商店，单层面积为(3x19x14)m2=798m2,3层以上为住户。8#住宅楼：11层1单元，一梯两户。10#住宅楼：9层2单元，一梯三户。本辖区内共有15部电梯，设计中要充分考虑电梯的备用问题。本设计根据工程实际情况(该小区各户型平均建筑面积达125.7m2),结合小区自身特点，并充分考虑将來发展的需要，按平均每住户9KW,电梯每部UKW,商业用电部分按80W/m2进行负荷计算。对于民用负荷自然功率因数取0.7,要求低压侧的功率因数补偿后达到0.9o2#变电所总计算负荷1404KVA,采用两台1000KVA变压器，3#变电所总计算负荷1515KVA,釆用两台1000KVA变压器。根据以上条件完成1#变电所与总高配的设计。1•3设计要求1、要求每个学生独立完成设计任务。2、要正确运用设计资料。3、给出变配电所的主接线图。4、完成课程设计任务书。5、要求提交成果。设计说明书一份；A3变配电所的主接线图纸一张。第2章计算负荷及无功补偿1负荷计算的内容计算负荷乂称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常釆用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用來计算最大负荷和电能消耗量。2负荷计算的过程在进行负荷计算时，我用的是单位指标法。首先，我在书上课后的附录3,找到了电梯和住户的需要系数0.2和0.4,然后在网上早到了商店的需要系数0.9。对于民用负荷自然功率因数取0.7,要求低压侧的功率因数补偿后达到0.9。表2-11#变电所所辖楼宇负荷数据住户/户商店/分1#商住楼217282#商住楼5739784#商住楼217805#商住楼1815968#住宅楼2210#住宅楼27

求住宅商店和电梯的额定功率:厶住=(21+57+21+18+22+27)x9=1494kw(2-1)Pgj=(728+3978+780+1596)x0.08=566.56kw(2-2)求住宅的负荷计算:&电=11x15=165kVA(2-3)Pu=Ktll•P沁=0.4x1494=597.6kw(2-4)Q(h=tan(pY-Pcli=597.6x1.02=610kvai(2-5)S:小=y/^u+Qeu=J357604+372100=854R/A(2-6)求商店的负荷计算:h=GJ馅•U,=85年0.66=12944(2-7)屉=心•耳商=0.9x566.56=510kw(2-8)Qel2=tanq\•Pl2=1.02x510=520kvar(2-9)Scl2=J戊2+212=J260100+270400=12SkV-A(2-10)求电梯的负荷计算:Z12=S<12/a/3•U『=72冷0.66=11044(2-11)匕严心•耳电=0.2x165=33kw(2-12)Qa=tan(f\・匕3=1.02x33=33.66kvai(2-13)scl3=J隰+e；13=J1089+1133=47.1敗A(2-14)求1#的总负荷计算:4b=^b/V3-^.=47.1/0.66=71.44(2-15)Pii&=0.9x(597.6+510+33)=1009kw(2-16)©总=0.95x(610+520+33.66)=1086kvai(2-17)Sj总=:JP：逍+①总=Jl018081+1179396=1482kV-A(2-18)=/］总/VLq=1482/0.66=22454(2-19)求2#的总负荷计算：£2总=cos®-Sc?总=0.7x1404=983kw(2-20)Q?总=tan®•P迪=983x1.02=1002kvai(2-21)：总=S^./巧4=1404/0.66=21274(2-22)求3#的总负荷计算：P<3：0=cos®•SM=1515x0.7=1061kw(2-23)Q3总=tan®-化总=1061xl.02=1082kvrai(2-24)Z3总=S爲上L/r=151习0.66=22954(2-25)2.3无功补偿的目的由于用户的大量负荷如感应电动机、电焊机、气体放电灯等，都是感性负荷，使得功率因数偏低，因此需要采用无功补偿措施來提高功率因数。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9,因此必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电容器装置。根据现场的实际情况，拟定釆用低压集中补偿方式进行无功补偿。本设计釆用的是BwO.4-12-lw型号的电容三角形接法。2.4无功补偿的计算Q((=匕(tan®-tan冯)=0.75x1009x(1.02-0.48)=409kvar(2-26)〃=0/2=409/12=34.1取36个(2-27)Qe=n•Qr=36x12=432kvai(2-28)cos(pav=Pav/Sav=757/830=0.9(2-29)1#的无功补偿计算：©总=厶总-Qcc=1086-432=654kvai(2-30)S；i总=J用总+总=V1018081+427716=1202kVA(2-31)2#的无功补偿计算：©总=厶总—Qcc=1002-432=570kvai(2-32)S；?总=J匕泌+Qi,总=J966289+324900=1136kV-A(2-33)3#的无功补偿计算：Q沁=Q迪-Qcc=1082-432=650^vai(2-34)S；3总=机总+0；3总=J1125721+422500=1244kV•4(2-35)变电所补偿后的功率如表2-2：表2-2补偿后的计算负荷有功功率Pc/kw无功功率Qe/kvar视在功率Sc/kV-A电流1#变电所1009654120222452#变电所983570113621273#变电所106165012442295第3章变压器选择和台数3.1变压器的选择原则电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型和台数，是对接下來主接线设计的一个主要前题。选择时必须遵照有关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用技术先进的产品。2变压器类型选择电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等。变压器按相数分，有单相和三相两种。用户变电所一般采用三相变压器。变压器按调压方式分，有无载调压和有载调压两种。10kV配电变压器一般釆用无载调压方式。变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电系统大多釆用双绕组变压器。变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。10kV配电变压器有YynO和Dynll两种常见联结组。由于Dynll联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式的低压电网中得到越來越广泛的应用。由上面分析得出选择变压器的类型为：油浸式、无载调压、双绕组、Dynll联结组。由于变电所的计算负荷在1400kVA到1500kVA之间，所以采用两台1OOOKVA变压器构成的，变压器参数如表3-1。表3-1变压器参数表主变型号SN/kV-A联结组别"%Zo%S9-500/101600Dyiill1.810.3613.3变压器台数的选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定o«10kV及以下变电所设计规范GB50053-94》中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器：（1）有大量一级或二级负荷；（2）季节性负荷变化较大；（3）集中负荷容量较大。本次设计选择3台变压器，在小区的位置如图3-1。图3T图3T小区变电所在位置•309F4变压器一次侧负荷计算1#变压器一次侧负荷计算：^Pl=^P+（5/5,.）=1.8+10.3x（1202/1600）=9.5kw（3-1）

一S,[-1600x1/100+6/100x(1202/1600)—88.1^var(3-2)P；c=人+△人=1009+9.5=1018.5kw(3-3)Qlc=Qlc+Ag1=654+88.1=742.\kvar(3-4)S；c=y]P；；+Q：.=Jl0373423+5507124=1260.2k"A(3-5)4=5^/73^.=1260.2/17.3=734(3-6)2#变压器一次侧负荷计算：述=2+△人(S,./S,)=1.8+10.3x(1136/1600)=9.1"，(3-7)△2-Sr[lo%+Uk%(®)]-1600x1/100+6/100x(1136/1600)-84.Uvai(3-8)P2e=&+△£=983+9.1=992.lkw(3-9)Q2.=Q2C+Ag2=570+84.1=654Akvai(3-10)S；<・=JR；+03：=V984262.4+427846.8=1188.3kA(3-11)I'2C=S'2c/>/3Ur=1188.3/17.3=69A(3-12)3#变压器一次侧负荷计算：A^=AP+APk(S/Sr)=1.8+10.3x(1244/1600)=9.8kw(3-13)△2-S，[“％+Uk%(")]-1600x1/100+6/100x(1244/1600)—90.6kvai(3-14)P、c=P,+△乙=1061+9.8=1070.Skw(3-15)Qic=QiC+Ag3=650+90.6=740.6kvai(3-16)Sy=JR；+03；=Vl146612.6+548488.4=1302^V-A(3-17)Iic==130刀17.3=75A(3-18)变压器一次侧计算负荷表3-2表3-2变压器一次侧计算负荷变压器有功损耗IkW变压器无功损耗fkvai计算有功功率Pc/kW计算无功功率计算视在功率SC/kVA计算电流IdA1#9.588.11018.5742.11260.2732#9.184.1992.1654.11188.3693#9.890.61070.8740.6130275总高配计算功率及电流：取同时系数00.95=2x0.95x(1260.2+1188.3+1302)=7126kV-A(3-19)I...=7126+17.32=411A(3-20)电缆的选择：总进线电流为411A,选用3mmx240mm10kV的LGJ-150型三芯胶庄聚乙烯绝缘铜芯电缆埋地建设总高配，全长为2.82km其允许载流量为445Ao第4章短路电流的计算及保护4.1短路的形式三相短路的基本形式有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相短路。三相短路电压和电流仍是对称的，只是电流比正常值增大，电压比额定值降低。三相短路发生的概率最小，只有5%左右，但是它的危害是最严重的短路形式。两相短路发生的概率约为10护15%。两相接地短路是指中性点不接地系统中两不同相均发生单相接地而形成的两相短路，亦指两相短路后乂接地的情况。两相接地短路发生的概率约为10%、20%。单相接地的危害虽不如其他短路形式严重但中性点直接接地的系统中，发生的概率最高,约占短路故障的65%~70%°2主接线基本形式单母线分段主接线当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器可自动投入，保证给全部出线或重要负荷继续供电。单母线分段接线保留了单母线接线的优点，乂在一定程度上克服了它的缺点，如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一级负荷的供电

等。3三相短路电流的计算计算方法釆用标幺值法计算。进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：标幺值二实际值/基准值所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。在本设计中，系统短路点设置情况如图4-1所示。系统最大短路容量250MVA,系统最小短路容量180MVA,基准值100MVA,A点基准电压10.5V,B、C点基准电压0.4V。图4-1图4-1系统短路点A点最大短路容量情况下：系统电网电抗：(4-1)X(4-1)/Imaxq总进线电抗：C/inn(4-2)X；=xol/-^=1.087X2.82/=0.221Q(4-2)1°/10.5x10.5变压器T：(4-3)X*max=0.4+0.221=0.621Q短路电流：短路容量：短路冲击电流：短路全电流有效值:=Sfi=―—_=5SKA-X；max73x10.5爲"人壬」=8.85曲*4max,、sS壮“=—^―=161.03MVAAiAmaxyr♦入/tmaxAmax4max=2.55x8.85=22.57/CAAshmax=l・52x/g=1.52x8.85=13.45XAA点系统最最下短路容量:7X；/右0.556G'min短路电流：短路容量：短路冲击电流：