毕业设计(论文)10千伏变电所设计.doc
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1、目 录第1章 绪论31.1 选题的背景和意义31.2 国内外研究现状31.3 变电所设计的任务31.3.1 研究的主要内容31.3.2变电所设计的主要内容4第2章 小区负荷计算52.1负荷计算方法的选择52.2 小区负荷计算结果7第3章 主变压器的选择和电气主接线的选择93.1变压器的选择93.1.1变压器台数的确定93.1.2变压器联结绕组的确定93.1.3变压器容量的选择93.2电气主接线设计10第四章 短路电流计算124.1 短路电流计算目的及相关公式124.2 计算书134.2.1 最大运行方式下短路电流的计算134.2.1.1 最大运行方式下电业站短路电流的计算134.2.1.2 最
2、大运行方式下物业站短路电流的计算154.2.2 最小运行方式下短路电流的计算164.2.2.1 最小运行方式下电业站短路电流的计算164.2.2.2 最小运行方式下物业站短路电流的计算184.2.3 最小运行方式下两相短路电流的计算19第5章 电气设备选择215.1变电所导线的选择215.1.1母线的选择225.1.2其他导线的选择:235.2断路器与隔离开关的选择:235.2.1断路器的选择235.2.2隔离开关的选择:245.3熔断器的选择255.4 电流互感器的选择255.5 电压互感器的选择26第6章 无功功率补偿276.1补偿电容器的容量计算及应考虑的相关因素276.1.1 应考虑的
3、相关因素276.1.2 补偿容量的计算286.2 无功补偿控制器的选择306.3电容投切装置的选择31第7章 继电保护及其整定337.1主变压器的保护设计337.1.1过电流保护设计337.1.2过负荷保护设计347.1.3电流速断保护设计347.2 其他保护的设计35第8章 防雷与接地设计368.1 防雷的设计368.2 接地的设计36第9章 结论38参考文献39第1章 绪论1.1 选题的背景和意义变电所担负着从电力系统受电,经过变压,然后分配电能的任务,在供电系统中占有十分重要的位置。在我们生活的小区内,它对我们的意义更为重大。安全,可靠,方便是对变电所供电的要求,也是电气设计者的目标。为
4、保证实现以上要求,合理的供电设计显得越来越重要。随着现代各项技术的迅速发展,必然对供电技术的发展起到一定的推动作用,各个供电单位也在积极研究新的方法,展开新的竞争,那么在这场竞争中,技术无疑是最重要的因素,这就要求我们必须革新方法,占领技术优势。在这种形势下,选择10KV小区变电所进行设计,具有非常重大的意义。1.2 国内外研究现状技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站产生冲击,全数字化的变电站自动化运行管理系统即将产生。而我国的变电站技术也发展到
5、了一个相当高的水平,220KV及以上的超高压都大量采用自动化技术,小区变电所的研究技术更是日新月异,随着应用控制技术、信息处理和通信等技术的发展,变电所的运行管理已经达到了一个自动化的水平,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,在这种形势下,竞争已经转化为了技术的竞争,研究新技术,也成为一种必然趋势。 1.3 变电所设计的任务1.3.1 研究的主要内容变电所的设计是根据电力用户所处的地理环境、地区供电条件以及负荷条件等进行的。变电所设计一般分为两个阶段,初步设计阶段和施工图设计阶段。初步设计主要落实供电电源及供电方式,确定供电系统方案;施
6、工图设计阶段则依据初步设计方案具体绘制施工图,选定电气设备。1.3.2变电所设计的主要内容按照公用工程设计所提供用电负荷资料,计算负荷,根据负荷等级和计算负荷,选定供电电源、电压等级和供电方式;确定功率因数及补偿措施;根据计算负荷,变压器数量和容量;确定变配电所主接线方案,设计高低压供电系统;进而计算短路电流;根据所计算出的短路电流,选择设备并进行继电保护及二次回路的设计;设置平面照明;接地等,最终利用AUTOCAD软件画出施工图图纸,并满足设计的要求。第2章 小区负荷计算2.1负荷计算方法的选择近几年来,随着房地产开发的发展,大面积住宅小区和别墅区的建设项目也多起来;同时,随着住宅管理社会化
7、的发展,各地供电部门对住宅小区供电要求也有较大的变化,本设计根据本地的实际情况,采取以下方法计算小区负荷情况,住宅小区用电负荷的计算一般要考虑以下几个内容:住户用电、住宅公共用电(门厅、楼梯间、架空层照明,住宅楼电梯,生活水泵,地下车库用电以及住宅区配套居委会,老人活动室,物业管理等)、商业用电、总体用电、消防用电等。 (1)住户用电:住户用电负荷标准可参照国标住宅设计规范中负荷统计与住房类型的关系表,如下表2-1表2-1 负荷统计与住房类型关系表套 型居住空间数(个)使用面积(M2)计算负荷()一 类2 34 454kw 二 类 3 46 55 6kw 三 类3 56 686kw 四 类 4
8、 69 1008kw 表中的居住空间指的是卧室及起居室(厅)或餐厅等空间。使用面积是指每套住户门内独自使用的面积,在计算住户用电总容量时宜采用需要系数法:即根据接在同一相电源上的户数参照上述细则推荐值(见表2-2)进行计算:表2-2 需要系数与同一相户数对照关系表 同一相户数36 1014182225101 200以上需要系数10.730.58 0.470.44 0.420.40.35 0.3(2)住宅公共用电:住宅公共用电负荷应包括门厅、楼梯间、架空层等公共部分照明;供住宅楼使用的电梯;生活水泵以及供住宅楼使用的地下车库用电。公共部分照明可根据照度要求采用单位面积安装功率法进行设计。一般情况
9、下可按照度30-75 Lx,即按4.0 w -10w/(荧光灯)计算。其计算总容量应按需要系数法计算,当照明面积小于500时需要系数KX取1.0-0.9,面积在500-3000时取0.9-0.7,面积大于3000时取0.7-0.5。供住宅楼使用的电梯有交流电梯和直流电梯两种,其单台电梯的设备容量应为电动机额定功率加上其他附属电器之和(例如轿厢照明、排气扇等),要特别提出的是直流电梯设备容量应按拖动直流发电机的交流电动机额定功率计算。当向多台电梯供电时,其计算总容量应计入同时工作系数。本文建议采纳通用用电设备配电设计规范中推荐的参数(见表2-3)计算。表2-3 同时系数与电机台数对照关系表电机台
10、数1 2 3 4 5 6 同时系数10.91 0.850.8 0.76 0.72 供住宅使用的生活水泵均应计入住宅楼负荷计算。当供水系统采用的是集中给水泵时其计算容量应为所有给水泵(包括变频泵)额定功率之和(备用泵不计)。当供水系统采用分散式(一幢或几幢分别设置)时,其计算总容量是应计入同时工作系数。一般情况下1-5台泵取1-0.8,大于5台时取0.8-0.6。当住宅楼设有地下车库时,地下室的照明、风机、排水泵等应计入住宅用电负荷。其计算容量宜按实际安装设备容量计算并计入同时工作系数。一般情况下地下层用电容量大约在20-30 w/m2 左右(含照明、风机、排水泵等),同时工作系数在0.7-0.
11、85 之间。住宅小区通常都设置有物管、老人活动中心及居委会等配套用房,其用电应计入住宅楼负荷一般情况下用电容量大约在30-70 w/。 (3)商业用电:住宅小区通常设置有商业(店铺、商场)、娱乐(会所、俱乐部)及学校、诊所等公建,其用电容量应按实际安装设备容量计算并计入同时工作系数。在方案或扩初阶段可采用单位指标法计算。一般情况下店铺按60-80 w/,商场80-120 w/,娱乐场所80-100 w/,学校40-60 w/,诊所60-80 w/。以上指标均为含照明、动力、空调综合用电指标。 (4)总体用电:住宅小区总体用电包括道路照明、景观及广告照明,以及动力设备用电。其用电容量与小区的规模
12、及景观照明及动力的设置要求有关。施工图设计应按实际设备容量计算并考虑适当的需要系数。方案或扩初设计时在一般情况下(不包括别墅型小区)可按建筑面积规模估算,建筑面积2万平方米以下为20-30kw;2-6万平方米为30-60KW;6-10万平方米为60-100KW。 (5)消防用电:住宅小区根据其建筑规模、高度以及建筑物内的功能均设置有一定的消防用电设备。其用电容量应按有关专业提供的设备容量进行计算。特别提出的是高层住宅楼的电梯一般兼作消防电梯。因此其用电量除计入住宅用电负荷外还应计入消防用电负荷。2.2 小区负荷计算结果正是因为有以上不同类型的用电形式,所以本设计对变电所分为电业用电和物业用电,
13、电业用电就是小区内各个住户的用电,物业用电则包括一些公共用电等,本小区内共有14栋楼,还有一些公共用电单位如幼儿园,锅炉房等,根据以上的计算方法分别把物业用电和电业用电的情况分别计算如下表2-4:表2-4 电业用电情况表楼房号1#2#3#a3#b4#5#6#8#9#10#11#12#13#14#7#(KW)355355213284420420431213249332332332363363249(A)267267154195288288294211171230230230249249171所以总功率=4911KW本小区用电属于三级负荷,但也有二级负荷存在,应急照明,消防水泵房等就属于二级负荷,
14、其余的属三级负荷。在小区用电量的总和中,有一部分属于电业部门管理,也就是我们各个住户的用电量,该付费用由有电业部门收取,这是电业用电。但是还有一部分用电量,比如说公共照明,小区内学校,幼儿园用电等属于物业部门管理,费用也由物业部门收取,这部分属于物业用电。因此在本次设计中,变电所的设计也分为电业站设计和物业站设计。现在把各个楼房的电业用电分为两组,1#,2#,3#,4#,5#,6#楼为第一组,剩余的楼组为第二组,用电情况分别如下。第一组的用电总量为:=2478KW,查表得=0.4 cos=0.76 所以=991KW =1301KVA 第二组的用电总量为:=2433KW,查表得=0.4 cos=
15、0.76 所以=973KW =1280KVA 物业用电的情况如下面的两个表格所示:表2-5 物业用电情况表1用电单位幼儿园1#水泵房1#锅炉房小区照明变电所1#电源(KW)1151131202510(A)1552501755017所以总的容量:=383KW,查表得 =0.7 cos=0.64 所以 =268KW =419KVA 表2-6 物业用电情况表2用电单位2#锅炉房2#水泵房物业变电所2#电源(KW)12012312010(A)17525017517所以总的容量:=363KW,查表得=0.7 cos=0.64 所以=254KW =397KVA 第3章 电气主接线的选择在本次设计中,根据实
16、际情况,电业站采用电源形式,物业站采用双电源,一用一备,当一路电源发生故障时,另一路电源投入使用。在进出线回路上,设有电源引入线柜,进线柜,计量柜,PT柜,然后是出线柜,出线柜再引线至两台变压器,经过变压器变压后,对小区各个用电单位进行供电。3.1变压器的选择变压器选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外,还应依据电力系统5-10年的发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素,进行综合分析和合理选择。选择主变压器形式时,应考虑以下问题:相数、绕组数与结构、 绕组接线组别、调压方式、冷却方式。 由于本变电所具有电压10KV等级,
17、低压侧需装设无功补偿,所以主变压器采用三绕组变压器。为保证供电质量、降低线路的损耗此变压器采用的是有载调压方式,在运行中可改变分接头开关的位置,而且调节范围大。由于本地区的自然地理环境的特点,故冷却方式采用自然风冷却。下面从变压器的台数、联结方式、容量等方面对变压器进行具体选择。3.1.1变压器台数的确定选择变压器台数时,应满足用电负荷对供电可靠性的要求,对供有大量一、二级负荷的变电所,应采用两台变压器。本小区有二、三级负荷的存在,并且季节性负荷变化和昼夜负荷变化都比较大,所以选择两台变压器,这样,以便一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器能对小区继续供电。3.1.2变压器联结组别的确定一般
18、来说,对于6到10KV的配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见的联结组。但Dyn11联结较之Yyn0联结有许多优点,比如说Dyn11联结更有利于抑制高次谐波电流,比Yyn0联结更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除,并且承受单相不平衡负荷的能力也比Yyn0联结好。基于以上优点,本设计采用Dyn11联结组的干式变压器。3.1.3变压器容量的选择对于装有两台主变压器的变电所,任一台变压器单独运行时,应满足总计算负荷的60%到70%的需要,即变压器容量=(0.6-0.7) 对于电业站而言,总的计算容量=0.85(1101+1081)=1854.7KVA所以=0.61854.7=1112.82KV
19、A所以选干式变压器SG10-1250KVA-10/0.4KV22.5%- Dyn11对于物业站而言,总的计算容量=0.7(291+413)=492.8KVA所以=0.6492.8=295.68KVA所以选干式变压器SG10-315KVA-10/0.4KV22.5%- Dyn113.2接线形式设计 变电站主接线的设计要求,根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质具体情况确定。通常变电站主接线的高压侧,应尽可能采用短路器数目教少的接线,以节省投资,随出线数目的不同,可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超高压等级,又是重要的枢纽变电站,宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线。
20、变电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线,以便于扩建。由于待设计的变电所为10KV变电所,为一般变电所,它的修建目的主要是为一住宅小区的居民用户提供可靠优质电能,根据电力工程设计手册,我们可基本选定单母线或者双母线的形式,但是由于双母线接线形式增加一组母线,每回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时,隔离开关作为倒闸操作电器,容易误操作。为了避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。当短路电流较大,出线需要带电抗器。它一般用于出线回路较多的设计中,因此,本设计不采用双母线形式,而采用单母线形式,由于单母线又有单母线接线和单母线分段两种形式,下面我们比较以下它们两种
21、接线形式的优缺点,再最终确定选择那一种形式。单母线接线具有简单清晰,设备小,投资小,运行操作方便,且有利于扩建等优点,但可靠性和灵活性较差,当母线或母线隔离开关故障或检修时,必须断开它所接的电源;与之相接的所有电力装置,在整个检修期间均需停止工作。此外在出线断路器检修期间,必须停止该回路的工作。因此,这种接线只适用于6220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器,且出线回路又不多的变电所,它不能满足、类用户的要求,但若采用成套配电装置,由于可靠性高,也可用于较重要用户的供电。单母线分段接线具有简单清晰,设备较少,投资较小,运行操作方便,且有利于扩建等优点,并可提高供电可靠性和灵活性。对重要用户
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