某建筑供配电所课程设计变配电所课程设计.doc

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1、 课程设计任务书题目名称： 变配电所课程设计 系 ： 电气工程系 专 业： 智能建筑 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 2008年 9月 日 变配电所课程设计任务书一、设计目的：变配电所课程设计，是配合工厂供电课程学习的实践性质的教学内容，是一个重要的实践性教学环节。其任务是使学生进一步熟悉供配电各个系统的方案设计，掌握建筑供配电工程的设计原理和方法。具体应达到以下目的：1、 通过课程设计加深对本课程基本知识的理解,认识到其的重要性，提高综合利用本课程知识的能力，更进一步掌握供配电 2、 掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法； 3、 提高制图能力，学会查有关设计资料进行

2、设计计算的方法； 4、 提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。二、设计题目：某建筑变配电所课程设计三、设计资料：1、Pe=2900KW,COSf=0.9；2、给某一十层的建筑物设计变电所，该建筑物有地下室可带裙房；3、土建结构图，见已给结构图 ； 4、电源就近取市供电局提供的10 KV电压；5、设计资料:10 KV供电系统的设计规范 、3-10 KV变配电所设计规范 、民用建筑的供配电系统设计规范 、 防雷接地设计规范 。 三、设计内容与粗略步骤 ：1、完成设计计算书； 2、画出主电路图的主要部分； 3、 根据计算书及设计资料确定设备； 4、 绘制设备画出平面图与剖

3、面图 。四、图纸及计算书要求：1、设计说明；2、用CAD画出高压系统图；3、用CAD 按照合适的比例画出平面图、剖面图；4、画出材料表；5、写出计算书（二次回路不需要计算）。设计计算书要有必要的计算说明，数据要准确，公式、数据要有根据。文字要简明扼要；6、接地（防雷不需要做）；7、图纸和图例要符合制图标准或工程习惯做法，线条尺寸要准确完整；8、设计方案要符合相关设计规范和规定；9、设计图纸要满足施工要求；10、按A4格式装订成册。五、格式要求：设计说明书（论文）必须由学生本人在计算机上输入、编排，用标准A4纸单面打印。页面设置：左右边距2.5cm，上下边距2.54cm；页 眉：1.5cm页 脚

4、：1.75cm字 体：正文全部宋体小四；标题宋体小二加粗；小标题宋体小四加粗；行 距：固定值20。页 码：居中、小五、底部。标题“目录”三号、黑体、居中。目录中应包括论文中全部章节的标题及页码，含：参考文献、附录。目录中各章题序及标题用小四号黑体，其余用小四号宋体。设计说明书正文分章、节撰写，每章应另起一页。各章标题要突出重点、简明扼要。设计说明书中涉及到的公式一律采用公式编辑器编辑。六、参考文献： 1、建筑设计防火规范 GB500162、3-10 KV变配电所的设计规范 GB500603、民用建筑电系设计规范 JGJ/T164、建筑物防雷设计规范 GB50057 5、10 KV级以上变电所设

5、计规范 GB50053 6、低压配电设计规范 GB50054 7、供配电系统设计规范 GB500528、导体和电器选择设计技术规范 DL52229、电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062 10、电力工程电缆设计规范 GB5021711、工业和民用配电设计规范 第三版 电力出版社 2005 ，10月12、电力工程电气设计规范 一次部分 电力出版社13、电力工程电气设计规范 二次部分 能源部西北电力设计院 等相关设计图集负荷计算计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。用电设备计算负荷的确定,在工程中常用的有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国普遍应用的确定计算负荷

6、的基本方法,在此课程设计中采用需要系数法来确定计算负荷。按需要系数法确定用电设备的有功计算负荷（kw）的计算公式为 P30=KdPe (1-1)式中 Pe用电设备组的总的设备容量，单位为KW。 Kd用电设备组的需要系数，根据参考书工厂供电设计指导中的表2-1查得变配电所的需要系数为0.50.7，在此选取0.7。无功计算负荷（kvar）为 Q30= P30tan式中tan用电设备组的总的设备组cos的正切值。视在计算负荷（kvA）为 S30= P30/cos(1-2)式中 cos为功率因数，有设计任务书取0.9。 计算电流(A)的计算公式 I30= S30/(UN)(1-3)式中 UN用电设备组

7、的额定电压，单位为KV。由设计任务书可知，该高校的总负荷为2900KW，把负荷代入上述各式计算得各种负荷如表1-1所示。 表1-1 某高校的负荷计算表设备容量PeKW需要系数Kd功率因数计算负荷P30/kwQ30/ kvarS30/kVA高压I30A29000.70.92030974.42255.6130.2第一章 变配电所及主变压器的选择第一节 变配电所所址的选择根据参考书工厂供电设计指导可知，选择工厂变、配电所的所址，应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定：1） 接近负荷中心。2） 进出线方便。3） 接近电源侧。4） 设备吊装和运输方便。5） 不应设在有剧烈震动或高温的场所。6） 不应

8、设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7） 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8） 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗邻时，应符合现行国家标准GB 50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9） 不应设在地势低洼和可能积水的场所。10） 高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房和建在一起。根据以上所述原则，将该高校的变配电所建在一个建筑物的地下室内。变配电所内的具体布置情况见附图变配电所的平面图。第二节 变电所

9、主变压器的选择1、变电所主变压器台数的选择主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上主变压器：1） 有大量一级或二级负荷。2） 季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。3） 集中负荷较大，例如大于1250KVA时。根据上述条件 ，在本工程中由于计算负荷较大，则选择两台变压器。2、变电所主变压器的选择根据电力工程电气设计规范的要求，并结合本变电所的具体情况，选用两台同种型号的主变压器。变电所每台变压器容量SNT不应小于总的计算负荷S30的 60%-70%,即SNT（0.60.7）S30=（0.60.7）x22255.6=（1353.361578.9

10、）kvA同时每台变压器容量应能够满足一、二级负荷的要求应。由于本设计为三级负荷，所以不考虑一、二级负荷。同时还适当考虑今后电力负荷的增长，留有一定的余地。由于需要系数取得最大值，故已考虑今后发展余量。所以本设计最终选用的主变压器的实际负荷应为1600KVA。3、主变压器型号和联结组别的选择一般正常环境的变电所，可选用油浸式変圧器，且应优选S9、S11等系列变压器。电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次绕组因采用不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对应的线电压之间不同相位关系。610KV配电变压器有Dyn11和Yyn0两种常见的联结组。配电变压器采用Dyn11联结较之采用Yyn0联结有下列优点

11、：1）有利于抑制高次谐波电流2）有利于低压单相接地短路故障的保护和切除3）承受单相不平衡负荷能力强但是，由于Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比Dyn11联结变压器稍低，从而制造成本稍低于Dyn11联结变压器，且目前生产Dyn11联结变压器的厂家相对较少，所以在此变电所课设中选择两台S9-1600/10（6）型变压器,联结组别为Yyn0，额定容量1600 KVA，高压10 KV，低压0.4 KV，阻抗电压4.5%。第二章 短路电流计算及一次设备的选择第一节 短路电流计算1、绘制计算电路 如图3-1所示图3-1 短路计算电路2、确定短路计算基准值 设Sd=100MVA，Ud=UC=1.05

12、UN，即高压侧Ud1=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，则Id1=Sd/(Ud1)= 100MVA/（*10.5KV）=5.5KAId2=Sd/(Ud2)= 100MVA/（*0.4KV）=144KA3、计算短路电路中各元件的电抗标幺值（1）电力系统 已知Soc=500MVA，故X1=100MVA/500MVA=0.2（2）架空线路 由工厂供电中表3-1查的电缆线路的平均电抗为0.08/km，线路长取10km，故X2=（0.08*10）*100MVA/（10.5 KV ）2=0.73（3）电力变压器 由工厂供电设计指导中表3-1， Uz%=4.5%，故X3=2.8因此绘短路计算等效电路如

13、图3-2所示图3-2 短路计算等效电路4、计算K-1点（10.5 KV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值X(k-1)= X1+ X2=0.2+0.73=0.93（2）三相短路电流周期分量有效值 I（3）K-1= Id1/X(k-1)=5.9KA（3）其他短路电流I，（3）= I（3）= I（3）K-1=5.9KA I（3）sh=2.55 I，（3）=2.55*5.9=15.1 KAI（3）sh=1.51 I，（3）=1.51*5.9=8.93 KA（4）三相短路容量Sk-1(3)= Sd/X(k-1) =107.5 MVA5、计算K-2点（0.4 KV侧）的短路电

14、路总阻抗及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值X(k-2)= X1+ X2+ X3/ X4=0.2+0.73+2.8/2.8=2.33（2）三相短路电流周期分量有效值 I（3）K-2= Id2/X(k-2)=61.8KA（3）其他短路电流I，（3）= I（3）= I（3）K-2=61.8KA I（3）sh=1.84I，（3）=1.84*61.8=113.7 KAI（3）sh=1.09 I，（3）=1.09*61.8=67.36 KA（4）三相短路容量Sk-2(3)= Sd/X(k-2) =42.9 MVA以上短路计算结果综合如表3-1所示。表3-1 短路计算结果短路计算点三相短路电流/K

15、A三相短路容量/MVAIk(3)I “(3)I(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-15.95.95.915.18.93107.5k-261.861.861.8113.767.3642.9第二节 变电所10KV侧一次设备的选择校验根据计算结果，高压断路器采用高压少油断路器SN10-10I/630，额定电流630A，额定开端电流16KA,额定断流容量300MVA，16KA热稳定电流断开时间为2S高压隔离开关选用GN6/8-10T/200型，额定电压10KV，额定电流200A,动稳定电流峰值25.5KA，5S热稳定电流10KA电流互感器采用LAJ-10型，额定电压10KV，一、二次额定电流分

16、别为300、5A，1S热稳定倍数100，动稳定倍数180电压互感器分别采用JDZ-10、 JDZJ-10型，额定电压10KV，变比分别为10/0.1KV、KV高压熔断器采用RN2-10型，额定电压10KV，额定电流0.5A，断流能力50KA避雷器采用FS4-10型户外隔离开关采用RW4-10/200型跌开式开关，额定电压10KV，额定电流200A如表3-2所示。表3-2 10KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNINIK(3)ish(3)I(3)2.tima数据10KV130.2A5.9KA15.1KA5.921.9=66.14一次设备型号规格

17、额定参数UN。eIN.eImaciimaIt2.tima高压少油断路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA1622=512高压隔离开关GN6/8-10T/20010KV200A-25.5KA1025=500电流互感器LAJ-1010KV300/5A-18020.1=90.5KA(1000.1)21=100电压互感器JDZ-1010/0.1KV-电压互感器JDZJ-10KV-高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA-避雷器FS4-1010KV-户外隔离开关RW4-10/20010KV200A-以上所选的一次设备均满足要求。第三节 接线方案及高压柜的选择根据设计要求及负荷

18、情况，高压系统一次接线方案采用单母线分段式,由左侧电缆引入、右侧电缆引出的主接线方案。工厂供电设计指导中表4-10GG-1A（F）型高压开关柜的部分一次线路方案中02、03、07、54号柜符合上述接线方案，因此高压柜选用GG-1A（F）型高压开关柜的02、03、07、54号柜。高压一次系统的接线图见附图1高压系统图。 第四节 变电所进线及高压母线的选择1、変电所进线的选择根据第一章高压侧的计算电流选择YJV电缆线路，缆芯截面70mm2即满足要求，考虑用电安全及以后发展情况，电缆放大两号选择，即选择截面为120 mm2的YJV电缆线路。2、高压母线的选择按88D264电力变压器室布置标准图集的规

19、定，6-10KV变电所高低压LMY型硬铝母线的尺寸，如表3-3所示。表3-3 6-10KV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸 （单位mm）变压器容量/KVA200250315400500630800100012501600高压母线404低压母线相母线4045056068068081008120102（10010）2（12010）中性母线4045056068068088010按表3-3选择的母线尺寸，一般均满足短路动稳定和热稳定要求，因此不必再进行短路校验。但对于35KV或以上的变电所，则不能采用此表的母线尺寸，而应按发热条件进行选择，并校验其短路稳定度。所以由上表可确定在此课程设计中，10

20、KV母线选为LMY-3(404),即母线尺寸为404；380V母线选LMY-3(12010)8010，即相母线尺寸为12010，中性线母线尺寸为8010。第四章 变电所接地装置的设计1、接地电阻的要求 由工厂供电设计指导中表9-23，本变电所的公共接地装置的电阻应满足以下条件：RE4且 RE=4.44式中 IE=UN(loh+35lcab)/350其中 UN电网额定电压（KV），设计中为10KV； lohUN电网中架空线路总长度（km），取70 km;lcabUN电网中电缆线路总长度（km），取25 km。故IE=UN(loh+35lcab)/350=10*（70+35*25）/350A=27

21、A所以公共接地装置接地电阻应满足RE4。2 接地装置的设计（1）接地方案现初步考虑用长2.5m、直径50mm的钢管接地体，沿建筑每隔5m打入一根，管顶距地面0.8m，管子之间用40*40mm2的扁钢焊接相联。（2）计算单根钢管接地电阻由工厂供电附表25查得砂质粘土的电阻率为=100m。所以单根钢管的接地电阻为RE（1）100m/2.5m=40（3）计算钢管根数根据RE（1）/RE=40/4=10，考虑到管子之间的电流屏蔽效应，选用15根长2.5m、直径50mm的钢管作接地体。（4）接地电阻校验用n=15和a/l=5m/2.5m=2查工厂供电附录26得E0.66。因此RE= RE（1）/n100

22、m/2.5m/（15*0.66）=3.8464满足要求。所以该设计中采用15根长2.5m、直径50mm的钢管作接地体，沿建筑每隔5m一根布置。心得体会通过这次供配电变电所的课程设计，不仅不仅使我巩固了上学期所学的建筑供配电的理论知识，对供电系统有了更深的理解，而且使我对资料的查找和对用电脑CAD画图的使用更加熟练，同时这次课程设计还锻炼了我的毅力和耐心，使我认识到对设计要有认真负责的精神。在这次课程设计中，我遇到了许多困难，这使我认识到自己所学的东西是十分有限的，在今后的这段时间内一定要认真学习，为明年的毕业设计做好准备。在设计刚开始的两天，由于图书馆不向外借书，我只好看着课本和新老师为我们定

23、的工厂供电设计指导进行初步的设计。等到图书馆能借书了，我到图书馆查找相关参考资料，但由于图书馆的存书的落后，并没有找到相关变电所设计的十分有价值的参考资料。最后只能主要靠参考忻老师为我们制定的工厂供电设计指导一书完成设计任务。在课程设计过程中，同学们在设计教室进行设计。我遇到不清楚、不明白的地方就向他们请教，或者大家一起讨论。对于实在搞不清楚的内容，我们就打电话请教忻老师，忻老师给我们耐心的讲解，我在此感谢老师和同学们对我的帮助。参考文献1. 工厂供电设计指导/刘介才编.2版.北京：机械工业出版社，2008.42. 工厂供电/刘介才编.4版.北京：机械工业出版社，2004.5（2008.1重印）3. 电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册/陈跃主编.北京：中国水利水电出版社，20034. 电气工程常用数据速查手册/白桂欣主编.北京：机械工业出版社，2007.1