负荷变电站电气设计指导书(学生)

河北能源职业技术学院1负荷变电站电气设计第一章总体部分系统接线示意图本所地址在唐山市古冶区，该建所地区绝大部分负荷处于电力系统的末端，供电电压35KV。由于中小企业的发展，使所需用电负荷大大增加，现有变电所乙接近满载。为了满足今后该地区经济建设和人民生活对电力的需要，变电所B的建设势在必行。本所在选取所址时，贯彻了不占良田和少占良田的原则，缩小了占地面积。本所位于交通方便的地带，接近负荷中心，便于线路的引入和引出。所设计变电所，从甲变电所经7KM架空线路取得第一电源，从乙变电所经10KM架空线路取得第二电源。负荷变电所B处于市郊，该所向密度不大的小企业供电，变电所的低压母线为10KV，全部采用架空线路供电。甲变新设计变电所B乙变7KM10KM河北能源职业技术学院2相关数据资料负荷名称最大负荷平均功率因数供电回路组线路长度需用系数化工厂1.2MVA0.8529KM0.7机械厂1.2MVA0.85210KM0.7棉纺厂0.8MVA0.85211KM0.7机修厂0.5MVA0.65113KM0.8工具制造厂0.3MVA0.5115KM0.8综合负荷10.5MVA0.8114KM0.65综合负荷20.5MVA0.8115KM0.65综合负荷30.5MVA0.8115KM0.65第二章主线及主接线的确定第一节主变压器的确定正确的选择主变压器的台数和容量，对供电的可靠性和经济性都有重要意义，对具有一、二类负荷的变电所，主变压器的台数应在两台以上，当选择两台时，要保证变压器的容量大于最大负荷的计算容量。另外，当一台变压器检修或故障时，另一台应能保证重要的负荷用电。河北能源职业技术学院3变压器容量；acPKStpTNcos（此式根据«工矿企业供电»P40）Ktp:事故保障系数一般取0.7以上p：变电所总的有功计算负荷，kwaccos：变电所人工补偿后的功率因数当考虑发展远景时，可将每台变压器的容量选择大于或等于总的计算容量，在供电中可采用1台主变工作，另一台备用的工作方式，当选取3台变压器时，一般采用2台工作，1台备用的工作方式，每台容量大于50％的计算容量，这种接线方案，设备多，占地面积大，系统复杂一般很少采用。考虑到变压器建成后，其供电的可靠性和经济性，选择2台变压器。变电所大的计算负荷：caspPKP《工矿企业供电》其中：spK：有功最大负荷同时系数取0.7caP：各组用电设备的有功计算负荷之和求出总的计算负荷：加权平均功率因数cosm=nnnpppppp212211coscoscos=38.05.05.03.065.05.085.08.0285.02.138.05.05.03.065.05.085.08.0285.02.122222河北能源职业技术学院4=0.81第二节无功功率补偿无功补偿，就是无功功率人工补偿，以提高供配电系统的功率因数。用户应在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或者切除，防止无功电力倒送，供电企业应帮助和督促用户采取措施，提高功率因数。提高功率因数得意义：(一)可以提高电力系统的供电能力。(二)降低网络中的功率损耗。(三)减少网络中的电压损失，提高供电质量。（四）降低电能成本。确定并联电容器人工补偿的方式，设置在10kv母线上进行集中补偿，采用三角形接线。补偿电容器容量计算公式：cQ=P（ATNtg-actg）《工厂供电》公式2-59cQ——电容器的电容量P——变电所的总的有功计算负荷ATNtg——补偿前的无功功率因数actg——补偿后的无功功率因数本设计中：cQ=电容器的个数:河北能源职业技术学院5N=)(.NcWVVCNcqQ其中qNc是单个电容器容量取50N=查表《工厂供电》307P，取BWF10.5-50-3型电容器其中：B：并联电容器W：十二烷集苯F:纸，薄膜复合10.5：额定电压kv50：额定容量kvar1:单相50CNqCQ=21×50=1050kvar补偿后总的无功容量：Q=var1791105072.03955kQtgPcATN补偿后的功率因数：91.0179739553955cos2222QPPac变压器的额定视在功率：KVAMVAPKSactpTN326026.391.0955.375.0cos选两台型变压器35/400011SL其中：S：三相河北能源职业技术学院6L：绕组导线材质（铝）7：设计序号4000：额定容量kvar35:高压绕组电压等级kv变压器技术数据型号额定容量（KVA）额定电压KV损耗KW短路电压%空载电流%连接组别高压低压空载短路35/400011SL40003510.55.653206.51.0Y，11d第三节电气主接线的确定一、电气主接线确定的原则地方变电所由电力系统的地方电网或配电网供电，它供给城市或农业区用电。高压侧一般为35～110KV，低压6～10KV，（选择降压变电所主接线应根据变电所在电力系统中的地位及作用，负荷对供电可靠性的要求等因素确定）变电所主接线是由电力变压器、高压断路器、隔离开关、母线、电流互感器等主要电气设备及连接导线所组成的电路，由于接受和分配电能变电所主接线的方案不同，对变电所电气设备选择及变电所运行的可靠性，灵活性，安全性与经济性有着密切联系。二、主接线方案的确定变压器一次侧采用全桥接线方式，二次侧母线采用单母线分段方式。第三章短路电流计算第一节概述河北能源职业技术学院7一、短路的原因短路是指不同电位的导体之间的电气短接，这是电力系统中最常见的一种故障，也是最严重的一种故障。电力系统出现短路故障，究其原因，主要有以下三个方面：(一)电气绝缘损坏这可能是由于电气设备长期运行，其绝缘自然老化而损坏；也可能是由于设备本身质量不好，绝缘强度不够，而被正常电压击穿；也可能是设备绝缘受到外力损伤而导致短路。（二）误操作例如带负荷误拉高压隔离开关，很可能导致三相弧光短路。又如误将较低电压的设备投入较高电压的电路中而造成设备的击穿短路。（三）鸟兽害鸟类及蛇鼠等小动物跨越在裸露的不同电位的导体之间，或者被鼠类咬坏设备或导体的绝缘，都会引起短路故障。二、短路电流的危害在供电系统中，最为常见而且危害性最大的故障是各种短路，所谓短路是指供电系统中，不等电位的导体在电气上被短接，由于系统中总阻抗大大减小，因而短路电流很大，强大的短路电流所产生的热效应和电动力效应会使电器设备受到损坏。三、短路种类在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。四、计算短路电流的目的短路的后果是十分严重的，必须尽力消除可能引起短路的一切因素，进行短路电流计算，以便正确选择电器设备，使设备具有河北能源职业技术学院8足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器，整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器等）也必须算短路电流。第二节系统接线及电气元件的标么值计算已知：引自甲变电所35KV输电线路L甲=7km系统归算到甲变电所35KV母线最大短路容量S甲=1100MVA,35KV母线最小短路容量S甲min=710MVA,引自乙变电所35KV输电线路L乙=10KM系统归算到乙变电所35KV母线最大短路容量S乙max=700MVA，35KV最小短路容量S乙min=500MVA因电力系统到变电所比较远，可认为是无限大容量系统.标么值计算：35KV变电站d1d1’d2点各种情况下的短路电流值，选取基准容量Sd=1000MVA,基准电压Ud1=37KV，Ud2=10.5KV系统折算到35KV母线的标么电抗值河北能源职业技术学院9XS＊=ocdSS《工厂用电》公式3-31其中Soc：极限短路容量9091.011001000max*max甲甲sdsSSX4085.17101000min*min甲甲SdsSSX系统折算到乙变电所35KV母线的标么电抗值4285.17001000max*m乙乙。SdaxsSSX000.25001000min*min乙乙sdsSSX35KV输电线路L甲的标么电抗值X＊wl=XolcdUS2《工厂用电》公式3-33其中：Xo:导线电缆单位长度电抗L：导线长度Uc:短路点的计算电压Xo查《工厂用电》附表3XO取0.40453.237100074.0221021*ddddLwlUSLXUSXX甲甲甲35KV输电线路L乙的电抗标么值9218.2371000104.02210*ddwlUSLXX乙乙每台变压器电抗标么值XT＊=NdkSSU100%其中：Uk%：变压器的短路电压百分值河北能源职业技术学院10SN:变压器的额定容量Uk%查《工厂用电》附录表4取6.525.1640001010001005.6100%3*ndkTSSUX第三节d1d1’点短路电流计算一、甲变电站供电系统d1点短路时相对基准电抗（一）最大运行方式时，d1相对基准电抗9544.20453.29091.0**max*1甲甲wlsdXXX三相最大短路电流：I(3)=XId《工厂供电》公式3-35其中：Id基准电流Id=CdUS3《工厂供电》公式3-29I(3)=XUScd3=cdUXS3KAAKAKAUXSIddd281.55281079153795.23101000331*13max1d甲三相最大短路容量Sk(3)=XSd《工厂供电》公式3-36MVAXSSddd48.3389544.21000*1max河北能源职业技术学院11（二）最小运行方式下，d1点相对基准电抗4538.30453.24085.1**min*1甲甲wlsdXXX两相最小短路短电流IK(2)=13ddUXS《工厂供电》公式3-39KAUXSIdddd91.323374538.3310002331*12min1二、乙变电站供电系统d1’点短路时，总相对基准电抗（一）最大运行方式下，d1’点相对基准电抗3504.49218.24285.1**max*'1乙乙wlsdXXX三相短路电流KAUXSIdddd59.3373503.43100031*'13max'1乙三相最大短路容量MVAXSSddd86.2293503.41000*1max'1乙（二）最小运行方式下.d1点的相对基准电抗9218.4000.29218.2**min*1乙乙wlsdXXX两相最小短路电流KAUXUIdddd75.223379218.431000233112min'1乙第四节d2点短路电流计算河北能源职业技术学院12一、甲系统最大运行方式下两台主变压器并列运行，最大短路电流计算0793.1125.16210453.2909.021***max*TwlsXXXX甲甲三相短路电流KAUXSIddd96.45.100793.113100032*3max每台变压器的分流KAIIddT48.296.421213max折算到高压侧分流KAIIdTdT744.048.23.0355.101次侧二、乙系统最运行方式下两台主变压器并列运行最大短路电流计算总电抗标幺值4754.1225.16219218.24286.121**max**TwlsXXXX乙乙三相最大短路电流KAUXSIddd4075.45.104754.123100032*3max每台变压器的分流0238.24075.421213maxddTIIKA折算到高压侧分流KAIIdTdT66.02038.23.0355.101次侧三、甲系统最大运行方式两台主变压器分列运行最大短路