10kV變電所的設(shè)計(jì)

1、第1章 緒論設(shè)計(jì)選題背景隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，用電已成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。為保證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。工廠的飛速發(fā)展給國家?guī)砹司叽蟮氖找嫱瑫r(shí)用電負(fù)荷也越來越大,特點(diǎn)是負(fù)荷容量大、用電設(shè)備多，在這選用10kv。所以本文針對(duì)變電所的特點(diǎn)，闡述了10kv變電所的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟，并進(jìn)行了相關(guān)設(shè)備的計(jì)算和校驗(yàn)。并關(guān)鍵介紹了主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運(yùn)行質(zhì)量、維護(hù)條件和供電可靠性。所以在此熟悉變電所的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)過程，對(duì)從事電力工程設(shè)計(jì)，故障分析和判斷是非常有益的。第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)介1、生產(chǎn)區(qū)

2、：各車間、各用電設(shè)備均自行擬定，屬二級(jí)負(fù)荷。2、生活區(qū)：空調(diào)、供水和照明用電等情況均自行擬定。3、就近電網(wǎng)：110kv；35 kv； 10 kv；可任選其一。4、確定各級(jí)的“計(jì)算負(fù)荷”，和各級(jí)“短路電流”、“沖擊電流”。5、選好主接線（一次回路）的各級(jí)電氣設(shè)備、裝置。6、繪制主接線圖（包括原理圖、平面圖）。7、有選擇地設(shè)計(jì)（二次回路）-此項(xiàng)為突破性要求。1）繼電保護(hù)。2）自動(dòng)重合閘。3）備用電源的自動(dòng)投入。第三章 負(fù)荷計(jì)算3.1三相用電設(shè)備組負(fù)荷計(jì)算的方法有功計(jì)算負(fù)荷（kw） 無功計(jì)算負(fù)荷（kvar） 視在負(fù)荷計(jì)算（kva） 計(jì)算電流（a） 3.2 計(jì)算負(fù)荷及無功功率補(bǔ)償(1) 負(fù)荷計(jì)算 各廠

3、房的負(fù)荷計(jì)算表2-1 電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱設(shè)備容量/kw需要系數(shù)功率因數(shù)有功功率/kw無功功率/kvar視在功率/kva計(jì)算電流/a1紡煉車間2000.350.67093.1116.7177.32原液車間照明1200.700.684111.7140212.73酸站照明3200.350.55112170.2203.6309.34排毒車間照明2200.500.8011082.5137.5208.95其他車間9500.200.65190222.3292.3441.16鍋樓房照明300.600.601823.93045.6 (2) 無功功率補(bǔ)償 由表2-1可知該廠380v一側(cè)最大功率pc=774

4、.9kw，最大無功功率qc=934.5kvar，最大視在功率sc=1213.98kva，考慮到車間有12個(gè)，所以采用3個(gè)變電所，變電所1給1、2、3、11號(hào)廠房供電，變電所2給4、5、10號(hào)廠房供電，變電所3給6、7、8、9、12號(hào)廠房供電每個(gè)變電所選用的自愈式低壓并聯(lián)電力電容器，以下分別計(jì)算3個(gè)變電所的無功補(bǔ)償方案。如表2-2所示:車間分配圖表2-2 變電所1（電力負(fù)荷計(jì)算表）編號(hào)廠房名稱設(shè)備容量/kw需要系數(shù)功率因數(shù)有功功率/kw無功功率/kvar視在功率/kva計(jì)算電流/a1紡煉車間2000.350.67093.1116.7177.32原液車間1200.700.684111.714021

5、2.73鍛造車間3200.350.55112170.2203.6309.311排毒機(jī)房400.300.6012162030.4故pc1=278kw, qc1=391kvar, 最大視在功率sc1=497.8kva, 最大功率因數(shù)cos= pc1/ sc1=0.558功率補(bǔ)償容量：qc=pc1(tan1-tan2)=278tan(arccos0.558)-tan(arccos0.92)kvar=295.1kvar。故選擇gcs-34型低壓無功補(bǔ)償柜（bcmj-0.4-30-3a），所需安裝的組數(shù) n=qc/qc=295.1/30=9.810。所需10組電容器柜數(shù)1臺(tái)。視在功率因素cos= pc1

6、/ sc=278/292.5=0.95滿足要求，所以選sc(b)- 10- 400kva電力變壓器同理，可以求出：變電所2功率補(bǔ)償容量：qc=176.8 kvar。選擇gcs-34型低壓無功補(bǔ)償柜（bcmj-0.4-30-3a），所需6組電容器柜數(shù)1臺(tái)，選sc(b)- 10- 400kva電力變壓器。變電所3功率補(bǔ)償容量：qc=176.8 kvar。選擇gcs-34型低壓無功補(bǔ)償柜（bcmj-0.4-20-3a），所需8組電容器柜數(shù)1臺(tái)，選sc(b)- 10- 250kva電力變壓器。表2-3變電所1，變電所2，變電所3的補(bǔ)償方案變電所無功補(bǔ)償功率因數(shù)pc/kwqc/kvarsc/kvasts

7、1補(bǔ)償前0.558278391497.8無功補(bǔ)償容量/300/補(bǔ)償后0.9527891292.5sts 2補(bǔ)償前0.704304.5307.6432.8無功補(bǔ)償容量/180/補(bǔ)償后0.92304.5127.6330.2sts 3補(bǔ)償前0.63192.4235.9304.4無功補(bǔ)償容量/160/補(bǔ)償后0.93192.475.9203.8（3）全廠負(fù)荷計(jì)算sts1變壓器的有功、無功功率損耗：pt10.01sc=0.01292.5 kva =2.925 kva qt10.05sc=0.05292.5kvar=14.625 kvarsts2變壓器的有功、無功功率損耗：pt20.01sc=0.01330

8、.2 kva =3.302 kva qt20.05sc=0.05330.2 kvar=16.51 kvasts3變壓器的有功、無功功率損耗：pt30.01sc=0.01203.8 kva =2.038 kva qt30.05sc=0.05203.8 kvar=10.19 kva總負(fù)荷：p=pc1+pc2+pc3+ pt1+ pt2+ pt3 =278+304.5+192.4+2.925+3.302+2.038 =783.165 kvaq=qc1+qc2+qc3+ qt1 +qt2+ qt3 =91+127.6+75.9+14.625+16.51+10.19=335.825 kva全廠功率因素：

9、cos=p/q=783.165/852.130=0.920.9滿足設(shè)計(jì)要求。3.3車間變電所的所址和型式由于工廠屬于二級(jí)負(fù)荷，并且用10kv分段單母線作為電源，綜合考慮以下幾種因素后：1、便于維護(hù)與檢查；2、便于進(jìn)出線；3、保證運(yùn)行安全；4、節(jié)約土地與建筑費(fèi)用；5、適應(yīng)發(fā)展要求。所以決定把配電所安在工廠平面圖中的虛線框內(nèi)，變電所1放在鍛造車間的右上方，用1臺(tái)10（15%）0.4kv sc(b)10型400 kva變壓器，變電所2放在金工車間的右上方，用1臺(tái)10（15%）0.4kv sc(b)10型400kva變壓器，變電所3放在熱處理車間的右上方，用1臺(tái)10（15%）0.4kv sc(b)10

10、型250 kva變壓器。廠區(qū)設(shè)計(jì)圖第4章 短路電流計(jì)算4.1短路電流計(jì)算4.1.1.工廠總降壓變35kv母線短路電流1.確定標(biāo)幺值基準(zhǔn),2.計(jì)算各主要元件的電抗標(biāo)幺值（1）系統(tǒng)電抗（取短路器）（2）35kv線路電抗3.求三相短路電流和短路容量（1）總電抗標(biāo)幺值（2）三相短路電流周期分量有效值（3）其他三相短路電流電流值（4）三相短路容量4.1.2 10kv母線短路電流1.確定標(biāo)幺值基準(zhǔn),2.計(jì)算各主要元件的電抗標(biāo)幺值（1）系統(tǒng)電抗（取短路器）（2）35kv線路電抗（3）35kv/11kv電力變壓器電抗3.求三相短路電流和短路容量（1）總電抗標(biāo)幺值（2）求三相短路電流周期分量有效值（3）其他三相

11、短路電流電流值（4）三相短路容量4.1.3 0.4kv母線短路電流1.確定標(biāo)幺值基準(zhǔn),2.計(jì)算各主要元件的電抗標(biāo)幺值（1）系統(tǒng)電抗（取短路器）（2）35kv線路電抗（3）35kv/11kv電力變壓器電抗待添加的隱藏文字內(nèi)容3（4）10kv廠內(nèi)架空線路電抗（給變電所供電）因這段10kv架空線路很短，電抗可不計(jì),。（5）10/0.4kv電力變壓器（1000kva變壓器）3.求三相短路電流和短路容量（1）總電抗標(biāo)幺值（2）求三相短路電流周期分量有效值（3）其他三相短路電流電流值（4）三相短路容量 第5章 變電所的主線及高、低電氣設(shè)備5.1 變電所主線選擇5.1.1 110kv供電線路截面選擇1.為保

12、證供電的可靠性，選用兩回110kv供電線路。2.用簡(jiǎn)化公式求變壓器損耗3.每回110kv供電線路的計(jì)算負(fù)荷4.線路的功率損耗5.線路首端功率6.110kv線路電壓降計(jì)算5.1.2 廠內(nèi)10kv線路截面選擇1.供電給變電所的10kv線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷變壓器的損耗由于任務(wù)書中給出的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400小時(shí)，查表可得：架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面可選用導(dǎo)線型號(hào)lgj-50，其允許載流量為。相應(yīng)參數(shù)為，。在按發(fā)熱條件檢驗(yàn)已知，溫度修正系數(shù)為：由上式可知，所選導(dǎo)線符合長(zhǎng)期發(fā)熱條件。由于變電所緊鄰35/11kv主變壓器，10kv線路很短，其功率損

13、耗可忽略不計(jì)。線路首端功率2.供電給變電所的10kv線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷：變壓器的損耗根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長(zhǎng)度為。10kv線路很短功率損耗線路首端功率（1）先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面由于任務(wù)書中給出的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400小時(shí)，查表可得：架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：選擇標(biāo)準(zhǔn)截面，即選導(dǎo)線型號(hào)為lgj-35。（2）復(fù)核電壓降正常運(yùn)行時(shí)：n=2 查表可知，lgj-35導(dǎo)線的電阻 ；線路電抗取 ，根據(jù)負(fù)荷另供電距離為0.32公里，則符合要求故障情況運(yùn)行時(shí)：考慮到一條回路故障切除，另一條回路能保證全部負(fù)荷供電符合要求 （3）

14、復(fù)核發(fā)熱條件查表得 lgj-35允許載流量，按環(huán)境溫度30度，查表得環(huán)境溫度30度時(shí)的溫度校正系數(shù)。因此滿足發(fā)熱條件。結(jié)論：經(jīng)上述計(jì)算復(fù)核變電所決定采用10kv電壓等級(jí)二回路lgj-35導(dǎo)線接入。3.供電給變電所的10kv線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷變壓器的功率損耗：線路很短功率損耗線路首端功率線路電壓降計(jì)算（僅計(jì)算最長(zhǎng)廠內(nèi)線路電壓降）合格（其余線路也合格）。（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面由于任務(wù)書中給出的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4600小時(shí)，查表可得：架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面選擇標(biāo)準(zhǔn)截面符合條件，但根據(jù)最小導(dǎo)線截面積的規(guī)定，應(yīng)選導(dǎo)線型號(hào)為lgj

15、-35。（2）復(fù)核電壓降正常運(yùn)行時(shí)：n=2 查表得lgj-35導(dǎo)線的電阻；線路電抗取 ，根據(jù)負(fù)荷另供電距離為0.64公里，則符合要求。故障情況運(yùn)行時(shí)：考慮到一條回路故障切除，另一條回路能保證全部負(fù)荷供電符合要求。 （3）復(fù)核發(fā)熱條件查表得lgj-35允許載流量，按環(huán)境溫度30度，查表得環(huán)境溫度30度時(shí)的溫度校正系數(shù)因此滿足發(fā)熱條件。結(jié)論：經(jīng)上述計(jì)算復(fù)核變電所決定采用10kv電壓等級(jí)二回路lgj-35導(dǎo)線接入。5.2 變電所高、低電氣設(shè)備選擇根據(jù)上章短路電流計(jì)算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)，總降壓變電所主要高低壓電氣設(shè)備確定如下。5.2.1高壓110kv側(cè)設(shè)備選擇表3 高壓110

16、kv側(cè)設(shè)備選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關(guān)電壓互感器 電流互感器 避雷器5.2.2中壓38.5kv側(cè)設(shè)備選擇 表4 中壓38.5kv側(cè)設(shè)備選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器 隔離開關(guān)電流互感器 備注采用gg-10-54高壓開關(guān)柜5.2.3低壓11 kv側(cè)設(shè)備選擇表5 低壓11kv側(cè)設(shè)備選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器 隔離開關(guān)電流互感器 備注采用bfc-0.5g-08低壓開關(guān)柜第六章 電力變壓器的繼電保護(hù)6.1電力變壓器的常見故障電力變壓器是供電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它的故障將對(duì)供電的可靠性和用戶的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置。變壓器故障一般分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。變

17、壓器的內(nèi)部故障主要有繞組的相間短路、繞組匝間短路和中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路。內(nèi)部故障是很危險(xiǎn)的，因?yàn)槎搪冯娏鳟a(chǎn)生的電弧不僅會(huì)破壞繞組絕緣，燒壞鐵芯，還可能使絕緣材料和變壓器油受熱而產(chǎn)生大量的氣體，甚至引起變壓器油箱爆炸。變壓器常見的外部故障時(shí)引出線絕緣套管的故障，可能導(dǎo)致引出線相間短路和單相接地短路。6.2電力變壓器的保護(hù)1.過電流保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)的組成、原理與線路過電流保護(hù)的組成、原理完全相同，其動(dòng)作電流整定計(jì)算公式與線路過電流保護(hù)基本相同。變壓器過電流保護(hù)的靈敏度，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的高壓側(cè)穿越電流值來校驗(yàn)，要求sp1.5。2.電流速斷保護(hù)按規(guī)定

18、，如果變壓器過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于0.5s，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。變壓器的電流速斷保護(hù)的組成、原理與線路電流速斷保護(hù)的組成、原理完全相同。變壓器的電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（速斷電流）的整定計(jì)算公式與線路電流速斷保護(hù)基本相同。變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度，按保護(hù)裝置裝設(shè)處（高壓側(cè)）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的高壓側(cè)穿越電流值來校驗(yàn)，要求sp1.5。6-1-3該工廠變壓器繼電保護(hù)的計(jì)算1反時(shí)限過電流保護(hù)（1）整定動(dòng)作電流變壓器的最大負(fù)荷電流取krel=1.3,kre=0.8,ki=150/5=30,故反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流為查表，選用gl-15/10型繼電器，150/5a電流互感器，動(dòng)作電流

19、整定為7a。(2)檢查靈敏度變壓器低壓母線兩相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為反時(shí)限過電流的靈敏度為滿足保護(hù)靈敏度要求。2電流速斷保護(hù)（1）整定速斷電流 變壓器低壓區(qū)母線三相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值 電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（速斷電流）為因反時(shí)限過電流保護(hù)的iop=7a,故速斷電流倍數(shù)為(2)靈敏度的檢查ik.min取變壓器高壓側(cè)的兩相短路電流，即故電流速斷保護(hù)靈敏度為滿足靈敏度的要求。總結(jié)時(shí)光飛逝，兩周的時(shí)間在不知不覺中已經(jīng)悄然而過，回顧這兩周的課程設(shè)計(jì)，在同學(xué)的熱心幫助和老師的耐心指導(dǎo)下，我終于順利的完成了課程設(shè)計(jì)。經(jīng)過這兩周的課程設(shè)計(jì)，我充分的了解到了變電所設(shè)計(jì)的諸多要求，明白了短路電流以及負(fù)荷的計(jì)算方法，全面的了解了供配電系統(tǒng)設(shè)備的選擇，供電線路的選擇以及各個(gè)供電所開關(guān)設(shè)備的選擇等等，同時(shí)也讓我領(lǐng)悟到了設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)，不能有一絲一毫的誤差，必須要全盤的考慮事物，有預(yù)見性的考慮到可能出現(xiàn)的問題以及解決的方案。例如：1.負(fù)荷計(jì)算中三相用電設(shè)備組負(fù)荷計(jì)算的方法，計(jì)算負(fù)荷及無功功率補(bǔ)償，車間變電所的所址和型式。2.短路電流計(jì)算中工廠總降壓變35kv母線短路電流、10kv母線短路電流、0.4kv母線短路電流。3.供配電系統(tǒng)設(shè)備選擇中的變電所主線選擇、變電所高、低電氣設(shè)備選擇等等。在以上的種種設(shè)計(jì)中培養(yǎng)了我考慮事物的全面性，