10KV变电站毕业设计计算书1.doc

毕业设计计算书单 位： 学生姓名： 指导教师： 日 期： 一、选择10KV导线3二、主变压器容量、台数和型号的确定16三、补偿电容的选择21四、电气主接线方案设计（无需计算）23五、短路电流的计算24六、电气设备的选择25七、防雷保护计算31 一、选择10KV导线 修正系数：1、橡胶制品厂(2900kw，cos=0.9，2回路，长度4km，4200h)（1）按经济电流密度选择导线截面单回路输送的功率：P=P/2=2900/2=1450 KW则线路电流： 修正后： 根据Tmax=4200 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.14 A/mm2经济截面： 选LGJ95型架空线（其技术数据可查P501页）： ro(20°)=0.315/km xo(20°)=0.371/km Ia1=302A（2）按电压损失校验功率：P=1450 kw Q=P.tg=1450×0.484=701.8 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.315×1+0.0036×(32-20)=0.329/kmR=r l=0.329×4=1.316X=xo l=0.371×4=1.484 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 2×99.59=199.18A1×302A 满足要求 选LGJ-95导线2、农机厂(2600kw，cos=0.8，2回路，长度6km，3500h)（1）按经济电流密度选择导线截面单回路输送的功率：P=P/2=2600/2=1300 KW则线路电流： 修正后： 根据Tmax=3500 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.28 A/mm2经济截面： 选LGJ95型架空线（其技术数据可查P501页）： 由橡胶厂可知交流电阻： r=0.329/km xo(20°)=0.371/km 载流量：Ia1=302A（2）按电压损失校验功率：P=1300 kw Q=P.tg=1300×0.75=975 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.315×1+0.0036×(32-20)=0.329/kmR=r l=0.329×6=1.974X=xo l=0.371×6=2.226 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 2×100.45=200.9A1×302A 满足要求 选LGJ-95导线3、塑料制品厂(1600kw，cos=0.8，1回路，长度10km，3500h)（1）按经济电流密度选择导线截面线路输送的最大工作电流电流： 修正后： 根据Tmax=3500 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.28 A/mm2经济截面： 选LGJ120型架空线（其技术数据可查P501页）： r o(20°)=0.225/km xo(20°)=0.365/km Ia1=344A（2）按电压损失校验功率：P=1600 kw Q=P.tg=1600×0.75=1200 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.225×1+0.0036×(32-20)=0.266/kmR=r l=0.266×10=2.66X=xo l=0.365×10=3.65 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失不满足要求故改选LGJ-150导线，其数据：ro(20°)=0.211/km xo(20°)=0.358/km Ia1=387A阻抗: r=ro1+(t-20)=0.225×1+0.0036×(32-20)=0.221/kmR=rl=0.221×10=2.21X=xo l=0.358×10=3.58电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 96.59A1×387A 满足要求 选LGJ-150导线4、印刷厂(2400kw，cos=0.8，2回路，长度8km，4000h)（1）按经济电流密度选择导线截面单回路输送的功率：P=P/2=2400/2=1200 KW则线路电流： 修正后： 根据Tmax=4000 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.18 A/mm2经济截面： 选LGJ95型架空线（其技术数据可查P501页）： 由前面计算可知交流电阻： r=0.329/km xo(20°)=0.371/km 载流量：Ia1=302A（2）按电压损失校验功率：P=1200 kw Q=P.tg=1200×0.75=900 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.315×1+0.0036×(32-20)=0.329/kmR=r l=0.329×8=2.632X=xo l=0.371×8=2.968 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 2×92.73=185.46A1×302A 满足要求 选LGJ-95导线5、针织厂(1800kw，cos=0.8，1回路，长度5km，3000h)（1）按经济电流密度选择导线截面线路输送的最大工作电流电流： 修正后： 根据Tmax=3000 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.40 A/mm2经济截面： 选LGJ120型架空线（其技术数据可查P501页）： r o(20°)=0.225/km xo(20°)=0.365/km Ia1=344A（2）按电压损失校验功率：P=1800 kw Q=P.tg=1800×0.75=1350 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.225×1+0.0036×(32-20)=0.266/kmR=r l=0.266×5=1.33X=xo l=0.365×5=1.825 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 139.09A1×344A 满足要求 选LGJ-120导线6、炼油厂(2800kw，cos=0.85，2回路，长度4km，4600h)（1）按经济电流密度选择导线截面单回路输送的功率：P=P/2=2800/2=1400 KW则线路电流：修正后：根据Tmax=4600 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.06 A/mm2经济截面： 选LGJ120型架空线（其技术数据可查P501页）： r o(20°)=0.225/km xo(20°)=0.365/km Ia1(80°)=344A（2）按电压损失校验功率：P=1400 kw Q=P.tg=1400×0.6=868 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.225×1+0.0036×(32-20)=0.266/kmR=r l=0.266×4=1.064X=xo l=0.365×4=1.46 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 2×101.82=203.64A1×344A 满足要求 选LGJ-120导线7、汽水厂(1500kw，cos=0.8，1回路，长度8km，3000h)（1）按经济电流密度选择导线截面线路输送的最大工作电流电流： 修正后： 根据Tmax=3000 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.24 A/mm2经济截面： 选LGJ95型架空线（其技术数据可查P501页）： r o(20°)=0.315/km xo(20°)=0.371/km Ia1(80°)=302A（2）按电压损失校验功率：P=1500 kw Q=P.tg=1800×0.75=1125 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.315×1+0.0036×(32-20)=0.329/kmR=r l=0.329×8=2.632X=xo l=0.371×8=2.968 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 115.91A1×302A 满足要求 选LGJ-95导线8、铅笔厂(2000kw，cos=0.8，1回路，长度6km，4500h)（1）按经济电流密度选择导线截面线路输送的最大工作电流电流： 修正后： 根据Tmax=4500 h 查设计手册P337页中210KV LGJ得： J=1.08 A/mm2经济截面： 选LGJ150型架空线（其技术数据可查P501页）： r o(20°)=0.211/km xo(20°)=0.358/km Ia1(80°)=387A（2）按电压损失校验功率：P=2000 kw Q=P.tg=2000×0.75=1500 kvar阻抗: r=ro1+(t-20)=0.211×1+0.0036×(32-20)=0.22/kmR=r l=0.22×6=1.32X=xo l=0.358×6=2.148 电压损失: 允许电压损失:Um=8%UN=0.08×10000=800V UUm 所选取的导线电压损失满足要求（3）载流量校验 I W.maxKIa1 154.94A1×387A 满足要求 选LGJ-150导线（4）电晕校验电晕的产生与电压等级及导体的直径有很大关系。只有在110KV及以上电压等级才需校验电晕电压。由于架空线的电压等级为10KV110KV故不必校验。（5）机械强度校验 （135KV）级线路最小允许截面为16 mm2，所以以上各厂所选导线均满足机械强度要求。（6）动稳定校验选择导线时由供用电规程P502表A-2查得导线几何均距为2.0m，必满足动稳定校验。10KV导线参数列表：序号负荷名称导线型号导线阻抗Iw.max(A)Ia1 80U（V）r(/km)X(/km)1橡胶制品厂LGJ950.3290.37199.59302294.972农机厂LGJ950.3290.371100.45302473.663塑料制品厂LGJ1500.220.358123.63387781.64印刷厂LGJ950.3290.37192.73302582.965针织厂LGJ1200.2660.365139.09344485.786炼油厂LGJ1200.2660.365101.82344275.697汽水厂LGJ950.3290.371115.91302728.78铅笔厂LGJ1500.220.358154.54387586.2二、主变压器容量、台数和型号的确定(一)、计算线路的功率损耗1、橡胶制品厂 双回线路中一回线路的损耗为：双回线路损耗：P1=2P1=68.3 kwQ1=2Q1=77.02 kvar则线路的首端功率:P1总= P1+P1=2900+68.3=2968.3 kwQ1总= P1 tg+Q1=2900×0.48+77.02=1480.62 kvar2、农机厂 双回线路中一回线路的损耗为：双回线路损耗：P2=2P2=104.26 kwQ2=2Q2=117.56 kvar则线路的首端功率:P2总= P2+P2=2600+104.26=2704.26 kwQ2总= P2 tg+Q2=2600×0.75+117.56=2067.56 kvar3、塑料制品厂 线路的功率损耗为：则线路的首端功率:P3总= P3+P3=1600+88=1688 kwQ3总= P3 tg+Q3=1600×0.75+143.2=1343.2 kvar4、印刷厂 双回线路中一回线路的损耗为：双回线路损耗：P4=2P4=118.44 kwQ4=2Q4=133.56 kvar则线路的首端功率:P4总= P4+P4=2400+118.44=2518.44 kwQ4总= P4 tg+Q4=2400×0.75+133.56=1933.56 kvar5、针织厂 线路的功率损耗为：则线路的首端功率:P5总= P5+P5=1800+67.33=1867.33 kwQ5总= P5 tg+Q5=1800×0.75+92.39=1442.39 kvar6、炼油厂 双回线路中一回线路的损耗为：双回线路损耗：P6=2P6=57.74 kwQ6=2Q6=79.24 kvar则线路的首端功率:P6总= P6+P6=2800+57.74=2857.74 kwQ6总= P6 tg+Q6=2800×0.62+79.24=1815.24 kvar7、汽水厂 线路的功率损耗为：则线路的首端功率:P7总= P7+P7=1500+92.53=1592.53 kwQ7总= P7 tg+Q7=1500×0.75+104.34=1229.34 kvar8、铅笔厂 线路的功率损耗为：则线路的首端功率:P8总= P8+P8=2000+82.5=1082.5 kwQ8总= P8 tg+Q8=2000×0.75+134.25=1634.25 kvar(二)、主变的确定 变压器二次侧总功率:P总= K(P1总+ P2总+ P3总+ P4总+ P5总+ P6总+ P7总+ P8总)=0.88×(2968.3+2704.26+1688+2518.44+1867.33+2857.77+1592.53+2082.5)=16085.61kwQ总= Kq(Q1总+ Q2总+ Q3总+ Q4总+ Q5总+ Q6总+ Q7总+ Q8总)=0.92×(1480.62+2067.56+1343.2+1933.56+1442.39+1815.24+1229.34+1634.25)=11910.47kvarSN=0.7S总=0.7×20015.15=14010.605KVA选两台容量为16000KVA的变压器并列运行SF916000/60有载调压电力变压器技术数据如下表：型号额定容量(KVA)电压组合联接组别空载损耗（W）负载损耗（W）空载电流(%)阻抗电压(%)尺寸(mm)轨距(mm)高压(KV)分接范围低压(KV)长宽高SF9-16000/601600060+8×1.25%10YN，d1120240735301.095490391648501475三、补偿电容的选择（一）、计算变压器功率损耗变压器功率损耗：变压器高压侧功率： PT=P总+PT=16085.61+98.01=16183.62kw QT=Q总+QT=11910.47+1446=13356.47kvar （二）功率因数的提高1、补偿前高压侧总平均功率因数取有功月平均负荷系数=0.78 无功月平均负荷系数=0.84则功率因数为:tg=0.892、补偿后要求平均功率因数达到0.9以上需补偿的无功容量: Qc=P(tg1- tg2)=Pca(tg1- tg2)=0.78×16183.62×(0.89-0.484)=5125.03KVA电容器的台数: BWF11/31501W电容器的技术参数如下表：型号规格额定电压（KV）标称容量（kvar）标称电容F相数外形尺寸长*宽*高（mm）重量kg参考价格元/kvar生产厂BWF11/31501W11/315011.81620*130*7006818-补偿后平均功率因数： 功率因数大于0.9，满足要求。四、电气主接线方案设计（无需计算）五、短路电流的计算（一）画等值抗图（二）求各元件等值电抗设d(3)短路容量等于断路器的额定切断容量，即：Sf=2200MVA。取架空线路导线电抗为0.4/km；Sf=100MVA；UB=Uav。则 Sf*= Sf/SB=2200/100=22系 统 电 抗：X1*=1/Sf*=1/22=0.045变压器 电 抗: X2*=(Ud%/100)×(SB/SN)=(14.4/100)×(100/63)=0.22924KV线路电抗: X3*=XLSB/UAV2=0.4×24×100/632=0.242本所变压器电抗: X4*=(Ud%/100)×(SB/SN)=(9/100)×(100/16)=0.563（三）各点发生短路时的短路电流d1点短路时: d2点短路时:短路电流有名值:六、电气设备的选择（一）高压断路器的选择1、60KV侧高压断路器的选择主接线采用内桥接线变压器一次侧断路器的最大长期工作电流： 选三台 SW260/1000 的断路器型号UN KVIN （A）开断电流（KA）开断容量MVA极限通过电流（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（S）合闸时间（S）峰值有效值1S5S10SSW260/100060100024.1250067393020140.060.5因为电源为“无限大”系统，=IKP/I=1，取IKP=Id1=3.27KA。短路时间tK=3s1s，导体的发热主要由短路电流的周期分量来决定，可以不计非周期分量的影响。由=1和短路时间tK=3s，查书P269页图96曲线，得：teq=tKp=2.5s短路电流冲击幅值:ish=1.82IKP=2.55IKP1=2.55×3.27=8.34KA 60KV侧计算数据与所选开关SW260/1000技术数据比较表:计算数据SW260/1000的参数UN60KVUN60KVI1max202.23IN1000AI”KP3.27KAIN.oc24.1KA3.272×2.5(KA)2S392×1(KA)2Sish8.34KAiF.st67KA 比较可见满足要求2、10KV侧高压断路器的选择(1) 10KV侧(变压器二次侧)高压断路器的最大长期工作电流:查电力工程电气设备手册P617页表411，三台均选SN1010型断路器，其技术数据如下表：型号UN KVIN （A）开断电流KA开断容量MVA极限通过电流峰值（KA）热稳定电流（2S）（KA）固有分闸时间（S）合闸时间（S）SN1010/1000161010001630040160.20.06 短路时间tK=3s1s。忽略非周期分量的影响teq=tkp=2.5s,取IKP=Id2=9.79KA。短路电流冲击幅值:ish=1.82IKP=2.55IKP1=2.55×9.79=24.96KA变压器二次侧计算数据与所选开关SN1010技术数据比较表:计算数据SN1010/100016的参数UN10KVUN10KVI2.max969.98AIN630AI”KP9.79KAIN.oc16KA9.792×2.5(KA)2S162×2(KA)2Sish24.96KAiF.st40KA从上表可见，所选断路器满足要求。（2）10KV母线所接各负荷断路器的选择 按最大负荷电流（铅笔厂）IW.max=154.54A进行选择：SN1010型断路器，其技术数据如下表：型号UN KVIN （A）开断电流KA开断容量MVA极限通过电流峰值（KA）热稳定电流（2S）（KA）固有分闸时间（S）合闸时间（S）SN1010/630016106301630040160.20.06其技术数据与线路计算数据对照表：计算数据SN1010/63016的参数UN10KVUN10KVIW.max154.54AIN630AI”KP9.79KAIN.oc16KA9.792×2.5(KA)2S162×2(KA)2Sish24.96KAiF.st40KA 比较可见各项指标均满足要求。（二）、隔离开关的选择1、60KV侧隔离开关的选择根据最大长期工作电流I1max=202.23A，由电力工程电气设备手册P790表529选GW560G隔离开关，其技术数据列于下表：型号额定电压UN KV额定电流IN （A）动稳定电流峰值（KA）热稳定电流（2S）（KA）GW560G/600606005014线路计算数据与隔离开关的参数比较表：计算数据GW560G/600的参数UN60KVUN60KVI1max202.23IN600Aish8.34KAiR.st50KA3.272×2.5(KA)2S142×5(KA)2S2、10KV侧隔离开关的选择选GN610T/1000和GN610T/400型隔离开关GN6隔离开关技术数据列于下表型号额定电压UN （KV）额定电流IN （A）动稳定电流峰值（KA）热稳定电流（5S）（KA）GN610T/10001010007530GN610T/400104004014线路计算数据与隔离开关的参数比较表：计算数据GN610T/400GN610T/1000UN10KVUN10KV10KVI1max969.98AIN1000AIW.max154.54AIN400Aish24.96KAiR.st40KA75KA9.792×2.5(KA)2S142×5(KA)2S302×5(KA)2S 通过比较，各项指标均满足要求（三）、电压互感器的选择60KV侧电压互感器为JCC560，10KV母线电压互感器为JSZW10型（四）、电流互感器的选择LAJ10用于变压器和母联回路，其额定电流比为1000/5。LFZ110用于不同的馈出线上负荷名称橡胶制品厂农机厂塑料制品厂印刷厂针织厂炼油厂汽水厂铅笔厂额定电流比100/5160/5160/5100/5160/5160/5160/5200/5（五）、避雷器的选择60KV侧避雷器选用FZ60型，10KV侧选用FS10型避雷器。（六）、高压开关柜的选择方案编号GG1A（F）GG1A（F）GG1A（F）主电路方案接线图额定电压（KV）10用途馈电受电母联额定工作电流（A）50120050120015003000主电路主要电压电器隔离开关GN610T/4002GN610T/10001GN610T/10002高压油断路器SN10-10/630-161SN10-10/1000-161SN10-10/1000-161操动机构CD101CD101CD101电流互感器LFZ1102LAJ103LAJ102高压避雷器JS101外形尺寸（宽×高×深）（mm）1218×3100×12251218×3100×12251218×3100×1225（七）、母线的选择1、60KV侧桥回路连线选择2、10KV侧母线选择