學校10kv變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計

PAGEPAGE1目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1課程設(shè)計原始數(shù)據(jù) 11.1設(shè)計題目 11.2設(shè)計要求 21.3設(shè)計依據(jù) 21.4設(shè)計任務(wù) 42負荷計算及功率補償 52.1負荷計算的方法 52.2無功功率補償 83變電所位置和型式的選擇 93.1根據(jù)變配電所位置選擇一般原則： 93.2變電所的型式與方案： 104變電所變壓器和主接線方案的選擇 114.1主變壓器的選擇 114.2裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案 115短路電流的計算 125.1繪制計算電路 125.2確定短路計算基準值 125.3計算短路電路中個元件的電抗標幺值 135.4k-1點（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算 135.5k-2點（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計算 146變電所一次設(shè)備的選擇校驗 156.1選擇校驗條件 156.210KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 176.30.4KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 187變壓所進出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 197.110kv高壓出線的選擇： 197.2變電所及鄰近單位焦點路線的選擇 197.30.4KV低壓出線選擇 207.4按發(fā)熱條件選擇 217.5校驗電壓損耗 217.6短路熱穩(wěn)定校驗 21設(shè)計總結(jié) 22致謝 23參考文獻 23附圖 241課程設(shè)計原始數(shù)據(jù)1.1設(shè)計題目某學校10KV變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計③學?？偨祲鹤冸娝鹘泳€設(shè)計；④導(dǎo)線型號及截面的選擇；⑤學校電力系統(tǒng)短路電路的計算；⑥變電所一側(cè)設(shè)備的選擇與校驗；⑦防雷保護和接地裝置的設(shè)計；2負荷計算及功率補償2.1負荷計算的方法2.1.1負荷計算的內(nèi)容和目的（1）計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2)尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。（3）平均負荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有：有功功率：=，（為系數(shù)）無功功率：=tan視在功率：=計算電流：=,為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）2.1.2由上述方法算出個車間的符合列表如下：編號名稱設(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計算電流/A1宿舍樓2000.80.8160120200303.92教學樓3800.750.8285213356.25541.33實驗樓3200.350.65112131172.31261.804食堂300.60.61823.93045.65鍋爐房300.60.61823.93045.6總計K∑p=0.9K∑q=0.90.76533.7460.62705.8537表2.12.1.3全廠負荷計算取=0.9；=0.9根據(jù)上表可算出：=593Kw；=511.8kvar；=788.56kv·A其中是所有設(shè)備組有功計算負荷之和；是所有設(shè)備無功之和。則：==0.9×593Kw=533.7Kw==0.9×511.8kvar=460.62kvar=kv·A=705.8kv·A==537A==533.7/705.8=0.752.2無功功率補償2.2.1功率因數(shù)由上表可知，該學校380V側(cè)最大負荷時的功率因素只有0.76，而供配電部門要求該學校10kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9，需要功率補償。Qc=533.7〔tan（arccos0.75）－tan（arccos0.92）〕kvar=243kvar由《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》P319表選：BW0.4-13-1,額定容量13kvarn=Qc/△q=243/13=19，要為3的倍數(shù)，即21臺。2.2.2補償后，重新選擇變壓器容量：Sˊ30（2）=補償后的功率因數(shù)：PT≈0.015Sˊ30（2）=0.015×565KVA=8.475KwQT≈0.06Sˊ30（2）=0.06×565KVA=33.9Kw變電所高壓側(cè)的計算負荷：P′30（1）=533.7kw＋8.475kw=542.26kwQ′30（1）=(460.62kw＋21×13)＋33.9=220.9kvarS′30（1）=2.2.3補償后的功率因數(shù)：∴滿足相關(guān)規(guī)定。項目計算負荷P30/kwQ30/kvarS30/kVAI30/A380V側(cè)補償前負荷0.75533.7460.62705.81072380V側(cè)無功補償容量-273380V側(cè)補償后負荷0.943533.7187.62565.7859主變壓器功損耗0.015Sˊ30（2）=8.4750.06Sˊ30（2）=33.910kV側(cè)負荷總計0.927542.26220.95858893變電所位置和型式的選擇3.1根據(jù)變配電所位置選擇一般原則：1盡量靠近負荷中心；2進出線方便；3靠近電源側(cè)；4設(shè)備運輸方便；5不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所；6不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所；7不宜設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰；8不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方；9不應(yīng)設(shè)在地勢較洼和可能積水的場所。綜合考慮，變電所應(yīng)設(shè)在變電所為小區(qū)內(nèi)附式，建在小區(qū)內(nèi)一側(cè)，有高、低壓配電室、值班室及變壓器室。值班室有分別通往高、低壓配電室的門，且朝值班室開；變壓器室的門朝外開，室內(nèi)設(shè)通風窗，進風窗設(shè)在變壓器室前門的下方，出風窗設(shè)在變壓器室的上方;高壓配電室設(shè)不能開啟的自然采光窗，窗臺距室外地坪1.8，低壓配電室設(shè)能開啟地自然采光窗。3.2變電所的型式與方案：1采用獨立變電所。2有原始材料知，該學校除實驗樓、教學樓，鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷，綜合考慮變配電所位置的選擇原則，該學校采用一個高壓配電所，變電所方案如下：學校只用一個變電所，見附圖。4變電所變壓器和主接線方案的選擇4.1主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：裝設(shè)一臺變壓器,型號為S9-630-10型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計算負荷。選=630kv·A>=585kv·A，即選一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。4.2裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案見附圖。5短路電流的計算5.1繪制計算電路圖5.15.2確定短路計算基準值設(shè)，,即高壓側(cè),低壓側(cè)。則：5.3計算短路電路中個元件的電抗標幺值5.3.1電力系統(tǒng)的電抗標幺值5.3.2架空線路的電抗標幺值 5.3.3電力變壓器的電抗標幺值5.3.4繪制等效電路：圖5.25.4k-1點（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算5.4.1總電抗標幺值：5.4.2三相短路電流周期分量有效值：5.4.3其他短路電流：5.4.4三相短路容量：5.5k-2點（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計算5.5.1總電抗標幺值5.5.2三相短路電流周期分量有效值：5.5.3各三相短路電流：5.5.4三相短路容量：短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量k-1點3.073.073.074.647.8355.87k-2點16.1316.1316.1317.5829.6811.20表5.16變電所一次設(shè)備的選擇校驗193586.1選擇校驗條件6.1.1按工作電壓選擇設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV，=11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。6.1.2按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即6.1.3按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分斷短路電流的設(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分斷的最大短路有效值或短路容量，即或?qū)τ诜謹嘭摵稍O(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負荷電流。6.1.4隔離開關(guān)、負荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a)動穩(wěn)定校驗條件： 或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值b)熱穩(wěn)定校驗條件：6.1.5短路動穩(wěn)定度的校驗條件（1）斷路器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的動穩(wěn)定電流的峰值應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流，或其動穩(wěn)定電流有效值應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流即；。（2）電流互感器大多數(shù)給出動穩(wěn)定倍數(shù)，其動穩(wěn)定度校驗條件為；式中，為電流互感器的額定一次電流。6.1.6斷路器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗斷路器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗條件為式中，為電器的熱穩(wěn)定電流，t為其熱穩(wěn)定時間，為通過電器的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，為短路發(fā)熱假想時間。電流互感器大多給出熱穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定時間t，其熱穩(wěn)定度校驗條件為式中，為電流互感器額定一次電流母線、電纜的短路熱穩(wěn)定度,可按其滿足熱穩(wěn)定度的最小截面來校驗，即式中，A為母線、電纜的導(dǎo)體截面積；C為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)。對于上面的分析，得：6.210KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10KV36.37A3.07KA4.64KA一一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA高壓隔離開關(guān)0KV600A52KA高壓熔斷器RN1-1010KV50A11.6KA電壓互感器LDJ-1010KV電流互感器IQJ-1010/0.1KV100/5A避雷器FS4-1010KV戶外式高壓隔離開關(guān)GW4-15G/20015KV200A表6.SEQ圖表\*ARABIC16.30.4KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V總859A16.13KA29.68KA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器DW15-1000380V1500A30KA低壓斷路器DZ-630380V630A30KA低壓刀開關(guān)HD13-1000/30380V1000A電流互感器LMZJ1-0.5500V1000/5A電流互感器LMZ1-0.5500V160/5A100/5A表6.27變壓所進出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇7.110kv高壓出線的選擇：采用LGJ型鋼芯鋁鉸線架空敷設(shè)，接住10KV公用干線。1).按發(fā)熱條件選由及室外環(huán)境溫度35查表得.初選標準為35即的線2）校正發(fā)熱條件查表得,因此滿足。3）校正機械強度查附表得10KV架空最小截面7.2變電所及鄰近單位焦點路線的選擇由于學校采用的是地埋電纜不必考慮機械強度和短路，動穩(wěn)定，只需考慮熱穩(wěn)定度。由上表計算出發(fā)熱條件，及土壤環(huán)境35由表得初選電纜線芯截面為因此初選LJ-25，查表LJ-25.Ial=因此滿足。校驗熱路穩(wěn)定按式終端變電所保護動作時間為0.5s斷路器短路時間為0.25s，C=87代入得：，因此滿足要求。所以選LJL22-10000-3x257.30.4KV低壓出線選擇饋電給一號宿舍樓的線路采用聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)1按發(fā)熱條件選擇，由及地下0.8m土壤溫度35查表8-43.初選芯截面95。其Ial=滿足發(fā)熱條件2校驗電壓損耗測距宿舍離變電所距離為800m,由表差得95的3芯電纜的得：故滿足允許電壓損耗起的要求。4短路熱穩(wěn)定校驗所選線性滿足要求。5教學樓的線路亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。6食堂亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。7鍋爐房亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。8實驗室亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。7.4按發(fā)熱條件選擇工廠二級負荷容量共1145KVA，，最熱月土壤平均溫度為21℃。查表《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》8-43，初選纜心截面為25的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁心電纜，其滿足要求。7.5校驗電壓損耗由表《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》8-41可查得纜芯為25的鋁（纜芯溫度按80℃計），，而二級負荷：,，線路長度按2km計，因此：由此可見滿足要求電壓損耗5%的要求。7.6短路熱穩(wěn)定校驗按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯25的交聯(lián)電纜是滿足熱穩(wěn)定要求的。而臨近單位10KV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)路線的短路熱穩(wěn)定校驗計算無法進行，只有暫缺。以上所選變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表所示。進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格10KV電源進線LGJ-35鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜LJL22-10000-3x25交聯(lián)電纜380V低壓出線教學樓VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜宿舍樓VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜實驗樓VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜鍋爐房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜食堂VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料電纜與臨近單位10KV聯(lián)絡(luò)線YJL22—10000交聯(lián)電纜表7.1設(shè)計總結(jié)經(jīng)過兩周時間的學習和設(shè)計，經(jīng)過我們團隊的不斷努力和精心配合終于完成了此次供配電的課程設(shè)計。從開始接到課程設(shè)計要求到任務(wù)的完成，再到課