高層建筑變電所設(shè)計1

1、. . . . 設(shè)計容與設(shè)計要求一、設(shè)計容（一）原始數(shù)據(jù)1.工程概況：本工程為15層的辦公樓，屬一級高層建筑，地下一層，地上15層。地下一層為設(shè)備用房，115層為辦公層。建筑高度為56.1m，建筑面積為22736m2。1.負荷情況：本高層建筑總負荷為1000kVA，COS為0.7，其中照明負荷為300kVA，動力負荷為700kVA。消防設(shè)備、重要設(shè)備、主通道一般照明等重要負荷為400kVA。2.電源情況：從城市電網(wǎng)引一路10kV電源，短路容量為200MVA。另安裝一臺400kW自備柴油發(fā)電機。 3.環(huán)境與氣象條件：年最高溫度：40 ；年最低溫度-5；年平均溫度25；海拔高度：150m； 土質(zhì)：

2、粘土；雷暴日：30日/年。（二）技術(shù)要求1雙電源采用一用一備，自備柴油發(fā)電機要求在30s之供電。2要求補償后低壓側(cè)COS達到0.95。（三）設(shè)計容1負荷計算與無功功率補償2主變壓器選擇3電氣主接線設(shè)計4短路電流計算5電氣設(shè)備的選擇與校驗（包括保護動作值的整定計算）6母線與進出線的選擇7變電所布置設(shè)計二、設(shè)計要求1在規(guī)定時間完成以上設(shè)計容；2用計算機畫出電氣主接線圖和變電所布置平面圖；3編寫設(shè)計說明書（計算書），設(shè)備選擇要列出表格。主要設(shè)計條件計算機與博超電氣電力設(shè)計軟件。 說明書格式目錄正文容：一、設(shè)計要求與概述二、負荷計算與無功補償三、主變壓器選擇四、電氣主接線設(shè)計五、短路電流計算六、電氣設(shè)

3、備選擇與校驗七、母線與進出線的選擇八、結(jié)語參考文獻裝訂格式：全部采用16K打印紙或課程設(shè)計專用紙，豎裝。裝訂順序：課程設(shè)計報告書封面；任務(wù)書；說明書目錄；正文；附件（圖紙等）。參 考 文 獻1徐曉寧.建筑電氣設(shè)計基礎(chǔ)M.：華南理工大學(xué)，2007.2馬誌溪.建筑電氣工程-基礎(chǔ)、設(shè)計、實施、實踐M.：化學(xué)工業(yè)，20053介才.供配電設(shè)計手冊20 / 20一、 設(shè)計要求與概述此設(shè)計的題目是針對綜合樓10kV變電所進行的擴大初步設(shè)計，在設(shè)計伊始，在工程技術(shù)人員的陪同下對變電所進行了參觀學(xué)習(xí)，并把所設(shè)計的有關(guān)容做了整體的記錄，參觀過程過技術(shù)人員的指導(dǎo)和結(jié)合自身的實際情況，選擇變電所的高低壓部分設(shè)計，這部

4、分設(shè)計相信對自己將來的工作也會有很大的幫助。本設(shè)計按照以下的步驟進行：首先：依照主接線的特點，選擇各個電壓等級的接線方式，進行綜合比較，選擇最佳接線方式。其次：進行短路電流計算，根據(jù)短路點計算三相短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。再次：根據(jù)所選電氣元件，結(jié)合實際繪制設(shè)計圖紙，包括主接線圖、二次回路圖等。最后進行校驗。以上是理論知識的體現(xiàn)而更中要的一點是在設(shè)計中培養(yǎng)自己運用所學(xué)知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，增強工程觀，在設(shè)計過程中主要立足于應(yīng)用所學(xué)基本理論和專業(yè)知識，大膽地運用新理論、新技術(shù)去分析解決實際問題,以便更好地適應(yīng)工作的需要。二、負荷計算與無功補償 2.1負荷和無功補償?shù)母攀鲈O(shè)計變電所為綜合

5、樓提供可靠的電源，負荷的確定是為了正確、合理地選擇電氣設(shè)備和線路，并為無功補償提高功率因數(shù)提供依據(jù)，由此再合理選擇變壓器開關(guān)電器等元件。電力負荷與其大小是供電設(shè)備設(shè)計計算的根本依據(jù)，正確合理地進行負荷計算，對于投資的經(jīng)濟性，技術(shù)上的安全可靠性以與以后的經(jīng)濟運行和維護等關(guān)系重大，在本設(shè)計中采用需要系數(shù)法來確定計算負荷。根據(jù)設(shè)計，主變壓器分別供有不同的負荷，在此設(shè)計中忽略了部分負荷，根據(jù)工程技術(shù)的要求選取以下負荷：所謂無功功率補償是把具有容性功率的裝置與感性負荷聯(lián)接在同一電路，當容性裝置釋放能量在相互轉(zhuǎn)化，感性負荷所吸收的無功功率可由容性裝置輸出的無功功率中得到補償。根據(jù)高層建筑的具體情況，與其無

6、功補償方法的技術(shù)、經(jīng)濟比較選用電力電容器補償中的并聯(lián)補償方法。并聯(lián)補償時把電容器并接到被補償設(shè)備的電路上，以提高功率因數(shù)，這種方法稱為并聯(lián)電容器補償，這種方法適用于用電單位。2.2具體計算照明負荷：動力負荷：重要負荷總負荷為；總的無功功率補償為選擇可安裝的電容器組數(shù)為12組選擇型號為BSMJ0.4-40.3型號并聯(lián)補償后視在功率Sc=738kvar0.95三、主變壓器選擇主變壓器的型號選擇主要考慮以下因素：1） .變電所的所址選擇；2） .建筑物的防火等級；3） .建筑物的使用功能；4） .主要用電設(shè)備對供電的要求；5） .當?shù)毓╇姴块T對變電所的管理體制等。設(shè)置在一類高、低壓主體建筑中的變壓器

7、，應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低壓主體建筑也宜如此，否則應(yīng)采取相應(yīng)的防火措施。主變壓器安裝在地下時，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風(fēng)條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結(jié)合具體情況選型為SCB9-1000/10KV變壓器。表4-1 SCB9-1000/10變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量（KVA）額定電壓（kV）空載損耗（W）負載損耗（W）短路阻抗（%）空載 電流（%）變壓器連接組高壓低壓SCB9-1000/10100010.50.41660855061.0四、電氣主接線設(shè)計主接線設(shè)計

8、主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無匯流母線的接線形式。變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源(變壓器)、母線和出線(饋線)。各個變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。在進出線數(shù)較多時(一般超過4回)，為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便有利于安裝和擴建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。 單母線接線的特點是整個配電裝置只有

9、一組母線，每個電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開關(guān)QS2稱作母線隔離開關(guān)，靠近線路側(cè)的QS3稱為線路隔離開關(guān)(在實際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開關(guān)稱為甲刀閘，把靠近負荷側(cè)的隔離開關(guān)稱為乙刀閘)。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置其開合電流能力極低，只能于設(shè)備停運后退出工作時斷開電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的

10、作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設(shè)線路隔離開關(guān)。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設(shè)。同一回路中串接的隔離開關(guān)和斷路器，在運行操作時，必須嚴格遵守操作順序。1單母線接線的優(yōu)缺點 優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。2單母線接線的適用圍一般適用于一臺主變壓器的

11、以下兩種情況：(1)6-10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。(2)35-66kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。3. 單母線分段接線為了克服一般單母線接線存在的缺點，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個分段斷路器和兩個隔離開關(guān)。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。2

12、適用圍(1)6一10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回與以上時。(2)3566kV配電裝置出線回路數(shù)為48回時。因為高層建筑 主要有消防通道等重要設(shè)備 其中重要設(shè)備為二級負荷，照明動力設(shè)備為三級負荷故采用分段雙母線供電。五、短路電流計算設(shè)高層建筑變電所高壓進線端與電力系統(tǒng)的發(fā)電機輸出端的距離為3km，為電纜線路。電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處短路容量為S”k3 =200MV·A, 供電系統(tǒng)短路計算電路圖如下圖所示。確定基準值取 ，而計算短路回路中主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)資料，則架空線路由資料可知：，則電力變壓器由資料得：則求出高壓側(cè)點與其低壓側(cè)短路回路阻抗標幺值求出高壓側(cè)三相短

13、路電流和短路容量求出低壓側(cè)三相短路電流和短路容量在工程設(shè)計中，往往還要列短路計算表，如下圖所示。短路計算表短路計算點三相短路電流（KV）三相短路容量（MVA）點2.762.762.767.094.2250.25點20.2620.620.637.922.4516.16六、電氣設(shè)備選擇與校驗1、高壓斷路器的選擇高壓斷路器是高壓電氣中的重要設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護電路的關(guān)鍵設(shè)備，它在電網(wǎng)中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護作用，當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分的正常運行。高壓斷路器的

14、主要作用是：在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴重負荷時，借助繼電保護裝置用它自動、迅速地切斷故障電流，以防止擴大事故圍。斷路器工作性能好壞直接關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全運行。為此要求斷路器具有相當完善的滅弧裝置和足夠強的滅弧能力。根據(jù)高壓斷路器的QF的型號規(guī)格。在短路計算中我們得知10kV側(cè)母線上短路電流為5.3kA，控制QF的線路繼電保護裝置實際最大的動作時間為1.0s變壓器高壓側(cè)實際最大工作電流按變壓器額定電流計算。線路首端短路時，流過短路電流最大，而線路首端（）點短路和母線（）點短路，其短路電流相等，即：短路電流沖擊值：短路容量：擬定選用高壓真空斷路器，斷路時間：短路假想

15、時間：根據(jù)擬定條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，選用ZN12-10I型高壓真空斷路器。表7-2 ZN12-10I型高壓真空斷路器序號安裝電氣條件ZN12-10I校驗結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目技術(shù)數(shù)據(jù)110KV10KV合格257.7A1250A合格32.76KA31.5KA合格47.038KA25KA合格57.84126合格7.4隔離開關(guān)選擇與校驗7.4.1隔離開關(guān)原理與類型隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開關(guān)電器，用于隔離電源，以保證對其它電器設(shè)備和線路運行安全檢修。隔離開關(guān)是應(yīng)用于斷路器的配套裝置使用的，但是隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和斷開負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的類型較多，按裝接地點不同分：屋式和屋外式；按

16、絕緣支柱數(shù)目分：單柱式、雙柱式和三柱式；此外還有V型隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的型式對配電裝置的分布和占地面積有很大的影響，隔離開關(guān)選型時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇，工學(xué)院選擇型號為：GN30-10D/630，這種型號隔離開關(guān)系列為高壓10kV，三相電流頻率50HZ的戶裝置，安裝于高壓開關(guān)柜，使高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)緊密占地面積小，安全性高。如下表所示7-3為GN30-10D/630的技術(shù)數(shù)據(jù)。表7-3 GN30-10D/630技術(shù)數(shù)據(jù)型號型式序號額定電壓KV額定電流A結(jié)構(gòu)標志GN30-10D/630戶3010630帶接地刀閘7.4.2隔離開關(guān)運行與維護 隔離開關(guān)運行與維護的注意事項：（1）.載流回路與引線端子無過熱

17、。（2）.瓷瓶無裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無松散與起層現(xiàn)象。（3）.傳動機構(gòu)外露的金屬無明顯銹蝕痕跡。（4）.觸頭罩無異物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合閘過程應(yīng)無卡勁，觸頭中心要標準，三相是否同時接觸。（7）.隔離開關(guān)嚴禁帶負荷分、合閘，維修時檢查它與斷路器的連鎖。7.4.3隔離開關(guān)的校驗根據(jù)型號擬選GN30-10D/630。短路電流的沖擊值：短路容量：短路電流假想時間： 校驗情況如下表表7-4 GN30-10D/630校驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)GN30-10D/630工作電壓（KV）10最大工作電流（A）57.73短路電流 （KA）2.76短路沖擊電流（KA）7.038熱穩(wěn)定性校驗根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得滿

18、足熱穩(wěn)定校驗條件。7.5互感器選擇與校驗互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓(100、)和小電流(5、1A)，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護等。為了確保工作人員在接觸測量儀表和繼電器時的安全，互感器的每一個二次繞組必須有可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高電壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢悾饕请姶攀降?。此外，電容式電壓互感器在超高壓系統(tǒng)中也被廣泛應(yīng)用。非電磁式的新型互感器，如電子式、光電式互感器，尚未進入廣泛的工業(yè)實用階段。7.5.3電流互感器選擇校驗。對于大多數(shù)電流互感器，給出了相對于額定一次電流的動穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定倍數(shù)，因此其動、熱穩(wěn)定度應(yīng)按下式校驗。動穩(wěn)定倍數(shù)：則動穩(wěn)定校驗的條件為：擬定型號為：LZZBJ9-10型電流互感器，查表得，熱穩(wěn)定倍數(shù)：，則熱穩(wěn)定度校驗條件為：，一般為1S熱