毕业设计(论文)阳江职业技术学院教学楼变电所电气设计.doc
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1、题目:阳江职业技术学院教学楼变电所电气设计 系别 机电系 专业 电气自动化 年级 08级 学号 姓名 指导教师及职称 2011年 1 月 3 日阳江职业技术学院教学楼电气设计机电系 08电气自动化技术(1)班 529566摘要本设计的题目为“阳江职业技术学院教学楼电气设计”。设计的主要内容包括:10/0.4kV变电所主变压器选择;变电所电气主接线设计;短路电流计算;负荷计算;无功功率补偿;电气设备选择(母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器);配电装置设计;继电保护规划设计;防雷保护设计等。根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求,本变电所电气主接线的
2、高压侧采用单母线接线,低压侧采用单母线分段的电气主接线形式;对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法;为减少无功损耗,提高电能的利用率, 本设计进行了无功功率补偿设计,使功率因数从0.69提高到0.9以上;短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算;而电气设备选择采用了按额定电流选择,按短路电流计算的结果进行校验的方法;继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算;配电装置采用成套配电装置;本变电所采用避雷针防直击雷保护。本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备,实用性及强,考虑到是实际工程的应用,便以通俗易懂的语言进行阐述。关键词:变电所设计;电气主接线;继电保护
3、ABSTRACT This design was entitled yangjiang vocational technical college teaching building electrical design. The main contents of the design include: 10 /.4 kV main transformer substation choice; Substation and auto-switch design; Short-circuit current calculation, Load calculation, Reactive power
4、compensation, Electrical equipment selection (busbar, high voltage circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, lightning arrester and compensation capacitor); Power distribution equipment design, The relay protection planning and design; Lightning protection design,
5、etc.According to the electrical lines design should meet the reliability and flexibility, economy requirement, the main electrical wiring substation high-pressure side by a single bus wiring, low voltage side by a single busbar segmentation and auto-switch forms: For low voltage side load statistics
6、 counting using need coefficient method, To reduce the reactive power loss and enhance the utilization rate of reactive power, this design for power design, make the power factor compensation from increased to more than 0.9 0.69; The calculation of short-circuit current including short-circuit point
7、 selection and concrete numerical calculation, And electrical equipment selection adopted according to the rated current selection, press short-circuit current calculation results validated methods; The relay protection design is mainly to the transformer in electric current instantaneous break prot
8、ection and over current protection design calculation, Distribution device adopts complete switchgears, The lightning prevention by substation combing-out thunder protection.This design pays much attention to applying Chinas electrical design new techniques and new equipment, practicability and stro
9、ng, considering the actual engineering application is, then with straightaway language was presented.Keywords: substation design; The main electrical wiring, Relay protection目 录前言VI第1章毕业设计概述51.1毕业设计题目.51.2毕业设计内容.5第2章供配电的负荷计算62.1负荷计算的目的与意义.62.2负荷计算.62.3功率因数和无功功率的补偿.7第3章 短路计算.9 3.1短路概述93.2短路计算.10第4章继电
10、保护124.1继电保护的作用及要求.124.2供电系统中常用的保护.124.3继电保护的发展趋势.14第5章变电所的主接线155.1变配电所主接线概述.155.2对变电所主接线的要求.165.3大楼变电所主接线.16第6章电气照明176.1电气照明规定.176.2照明质量.176.3照明方式与种类.176.4学校电气照明设计要求.176.5照明配电系统的结线方式.187章 防雷保护设计.197.1雷电的放电过程.197.2电力系统的防雷保护装置.197.3架空输电线路的防雷保护.21参考文献22致谢23第1章 概述1.1 毕业设计题目阳江职业技术学院教学楼变电所电气设计1.2毕业设计内容主变压
11、器选择;变电所电气主接线设计;短路电流计算;电气设备选择(母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器);配电装置设计;继电保护设计;防雷保护设计;绘制电气主接线图,绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图。1、建筑电气设计的一般原则(1)适用(2)安全(3)经济(4)美观2、 内容(1)输电线路设计(2)变配电所设计(3)电气照明设计(4)电力设计(5)防雷与接地设计(6)电气信号与自动控制设计第2章 供配电系统的负荷计算2.1负荷计算的目的与意义供配电系统的设计,首先要根据用户的基本原始资料即用电设备的容量,对系统中各个环节的电力负荷进行统计计算,其目的是确定供配电系
12、统方案,并选择其中的各个元器件(如电力变压器,开关设备,导线及电缆等),以使其满足正常运行时负荷电流热效应的要求。另外,负荷计算也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。这种根据用电设备容量统计计算出来的,用来按发热条件选择供配电系统中各元器件的负荷值,称为计算负荷。按计算负荷选择的电气设备,导线和电缆,在计算负荷下连续运行时,其发热温度不会超过允许值。显而易见,计算负荷应是电气元器件连续运行时能够承受的最大负荷。2.2负荷计算此设计大楼变电所采用一台主变压器: (1) 分组计算照明部分:日光灯与消防照明灯负荷计算,(Kd=0.7,cos=1,tan=0)Pc =0.7(166440W+10050
13、W)=71.56kWQc= Pctan=71.56KW0=0Sc=(Pc2+ Qc2)=( 71.562+02) =71.56(KV.A)Ic= ScUN=71.56KV.A0.38KV=108.73(A)计算机负荷计算,(Kd=0.8,cos=0.8,tan=0.75)Pc=KdPN=0.80.8KW600=384KWQc= Pctan=384KW0.75=288(kvar)Sc=(Pc2+ Qc2)= (3842+2882)=480(KV.A)Ic= ScUN=480KV.A0.38KV=729.31(A)电梯负荷计算,(Kd=0.2,cos=0.5,tan=1.73)Pc=KdPN=0.
14、210KW3=6KWQc= Pctan=6KW1.73=10.38(kvar)Sc=(Pc2+ Qc2)= (62+10.382)=12(KV.A)Ic= ScUN=12 KV.A0.38KV=18.23(A)电风扇负荷计算,(Kd=0.8,cos=0.8,tan=0.75)Pc=KdPN=0.860W520=24.96 KWQc= Pctan=24.96 KW0.75=18.72(kvar)Sc=(Pc2+ Qc2)= (24.962+18.722)=31.2(KV.A)Ic= ScUN=31.2KV.A0.38KV=47.4(A)空调负荷计算,(Kd=0.4,cos=0.8,tan=0.8
15、)Pc=KdPN=0.41KW20=8KWQc= Pctan=8KW0.8=6.4(kvar)Sc=(Pc2+ Qc2)= (82+6.42)=10.24(KV.A)Ic= ScUN=10.24KV.A0.38KV=15.56(A)(2)计算总计算负荷因为,对于变电站总计算负荷,KP取值范围一般在0.851,KQ取值范围一般在0.951,所以取KP=0.9,KQ=0.97。则Pc=0.9(71.56+384+6+24.96+8)=445.06 KWQc= 0.97(0+288+10.38+18.72+6.4)=313.8(kvar)Sc=(Pc2+ Qc2)= (445.062+313.82)
16、=544.56(KV.A)Ic= ScUN=544.56KV.A0.38KV=827.4(A) 设备的功率一览表设备功率Kd照明灯40W0.7电梯10KW0.2计算机800W0.8电风扇60W0.8空调1000W0.42.3功率因数和无功功率的补偿一、功率因数提高的意义2.3.1功率因数1.功率因数低的原因 功率因数低的根本原因是由于供配电系统中有无功功率的存在。变压器和电动机利用电磁感应原理工作,其绕组有电感存在,需要线路供给大量的无功功率;而线路本身存在有一定的电抗,也会需要无功功率;气体放电灯镇流器是电感性负荷,也需要无功功率。2.功率因数低的影响 (1)使电力系统内的电气设备容量不能得
17、到充分利用; (2)增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗 ;(3)影响供电质量。3.提高功率因数的意义 提高功率因数,可以充分利用系统内各发电变电设备的容量,增加其输电能力,减少供电线路导线的截面,节约有色金属,减少电力网中的功率损耗和电能损耗,并降低线路中的电压损失,达到节约电能和提高供电质量的目的。 2.3.2无功功率补偿一.无功补偿容量的确定 QN.C=QcQc Pc(tan-tan) 二无功功率补偿的容量计算Pc=455.06KW Sc=544.56(KV.A)功率因数:cos= PcSc=455.06544.56=0.81按规定,变电所高压测功率因数应为0.90以上,在变压
18、器低压测进行无功补偿时,要使变电所高压测功率因数达到0.9以上,低压测补偿后的功率因数应略高于0.90,所以这里取cos=0.95。 QNC= Pc(tan- tan) = 455.06(tanarccos0.810tanarccos0.95)=174.41(kvar)无功补偿后总的视在计算负荷为SNC=( Pc2+(QC- QNC)2)=475.93(KV.A)cos= PcSNC=0.956达到了功率因数在0.90以上的要求。第3章 短路计算3.1短路概述3.1.1短路的种类三相交流系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。上述各种短路中,三相短路属对称短路,其它短路
19、属不对称短路。因此,三相短路可用对称三相电路分析,不对称短路采用对称分量法分析,即把一组不对称的三相量分解成三组对称的正序、负序和零序分量来分析研究。在电力系统中,发生单相短路的可能性最大,发生三相短路的可能性最小,但通常三相短路的短路电流最大,危害也最严重,所以短路电流计算的 重点是三相短路电流计算。图3.1 短路种类3.1.2 短路的原因(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化,操作过电压,大气过电压,绝缘受到机械损伤等。(2)运行人员不遵守操作规程,如带负荷拉、合隔离开关,检修后忘拆除地线合闸。(3)鸟兽跨越在裸露导体上。3.1.3 短路的危害
20、1. 短路产生很大的热量,导体温度升高,将绝缘损坏。2. 短路产生巨大的电动力,使电气设备受到机械损坏。3. 短路使系统电压降低,电流升高,电器设备正常工作受到破坏。4. 短路造成停电,给国民经济带来损失,给人民生活带来不便。5. 严重的短路将电力系统运行的稳定性,使同步发电机失步。6. 单相短路产生的不平衡磁场,对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。3.1.4 短路电流计算的目的1. 正确地选择和校验各种电器设备2. 计算和整定保护短路的继电保护装置3. 选择限制短路电流的电器设备3.2短路计算如下图为阳江职业技术学院短主教学楼短路计算电路图(1)确定基准值 Uc1=10.5KV Uc2=
21、0.4KV ,而(2)计算短路电路中各主要元器件的电抗标么值1)2)架空线路电抗标么值x0=0.35/km,则X2*=x0lSd/ Uc1=0.35/km1km100MV.A/(10.5kv)2=0.323)电力变压器电抗标么值UK=4.5,则X3*= X4*= UKSd/100SN=4.5100103KV.A/100800KV.A=5.63绘出短路等效电路如下图(3)求K-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量总电抗标么值x(k-1)*=x1*+x2*=0.18+0.32=0.50三相短路电流有效值:(3)k-1 Id1/X(k1)* =5.5KA/0.50=11ka3)其它三相
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