10KV变电所设计

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第1页共27页第1章绪论1.1设计目的通过课程设计巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。1.2设计任务根据富威机械厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠、技术先进、经济和的要求，确定工厂变电所的位置与型式；通过计算负荷，确定主变压器台数及容量；进行短路电流的计算，选择变电所的主线及高、低电气设备；选择整定继电保护装置；最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。1.3设计要求1、要求每个学生独立完成设计任务。2、要正确运用设计资料。3、给出变配电所的主接线图。4、完成课程设计任务书规定内容。5、要求提交成果。（1）完成课程设计报告书一份；（2）A3变配电所的主接线图纸一张。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第2页共27页第2章负荷计算及无功功率补偿2.1负荷计算根据设计要求进行分析，机械厂负荷统计资料见下表2-1：表2-1机械厂负荷统计厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kw需要系数tan功率因数cos1仓库动力880.251.170.65照明20.801.02铸造车间动力2380.351.020.70照明100.801.03锻压车间动力2380.251.170.65照明100.801.04金工车间动力4380.251.330.60照明100.801.05工具车间动力5380.251.170.65照明100.801.06电镀车间动力2380.500.880.75照明100.801.07热处理车间动力1380.501.330.60照明100.801.08装配车间动力1380.351.020.70照明100.801.09机修车间动力1380.251.170.65照明50.801.010锅炉房动力1380.501.170.65照明20.801.0宿舍区照明4000.701.0单组用电设备的负荷计算：吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第3页共27页有功功率ndcPKPkw无功功率arccostanccPQvark视在功率22cccQPSKVA计算电流rccUSI3A通过以上公式对工厂各部分进行计算，得到计算结果如下：1、仓库：动力部分：228825.0cPkw7.2565.0arccostan22cQvarkKVASc8.337.2522222.5138.33rcUIA照明部分:6.1cPkw2、铸造车间；动力部分：3.8323835.0cPkwvar857.0arccostan3.83kQcKVASc119853.8322AUIrc3.1803119照明部分：kwPc83、锻压车间；动力部分：kwPc5.5923825.0var6.6965.0arccostan5.59kQc吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第4页共27页KVASc6.916.695.5922AUIrc8.13836.91照明部分：kwPc8108.04、金工车间；动力部分：kwPc5.10943825.0var1466.0arccostan5.109kQcKVASc5.1821465.10922AUIrc5.27635.182照明部分：kwPc8108.05、工具车间；动力部分：AUIKVASkQkwPrcccc5.31339.2069.2062.1575.134var2.15765.0arccostan5.1345.13453825.022照明部分：kwPc8108.06、电镀车间；动力部分：AUIKVASkQkwPrcccc5.24037.1587.158105119var10575.0arccostan1191192385.022照明部分：kwPc8108.07、热处理车间；吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第5页共27页动力部分：AUIKVASkQkwPrcccc2.17431151159269var926.0arccostan69691385.022照明部分：kwPc8108.08、装配车间；动力部分：AUIKVASkQkwPrcccc5.104369693.493.48var3.497.0arccostan3.483.4813835.022照明部分：kwPc8108.09、机修车间；动力部分：AUIKVASkQkwPrcccc3.80353533.405.34var3.4065.0arccostan5.345.3413825.022照明部分：kwPc458.010、锅炉房；动力部分：AUIKVASkQkwPrcccc8.16031.1061.1067.8069var7.8065.0arccostan69691385.022照明部分：kwPc6.128.0吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第6页共27页11、宿舍区；照明部分：kwPc2804007.0将以上数据进行整理得到表格如下：表2-2负荷计算计算表编号名称类别设备容量eP/kW需要系数dKcostan计算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1仓库动力880．250.651.172225.733.851.2照明20.81.01.62铸造车间动力2380.350.701.0283.385119180.3照明100.81.083锻压车间动力2380.250.651.1759.569.691.6138.8照明100.801.084金工车间动力4380.250.601.33109.5146182.5276.5照明100.801.085工具车间动力5380.250.651.17134.5157.2206.9313.5照明100.801.086电镀车间动力2380.500.750.88119105158.7240.5照明100.801.087热处理车间动力1380.500.601.336992115174.2照明100.801.088装配车间动力1380.350.701.0248.349.369104.5照明100.801.089机修车间动力1380.250.651.1734.540.35380.3照明50.801.0410锅炉房动力1380.500.651.176980.7106.1160.8照明20.801.01.611宿舍区照明4000.701.0280吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第7页共27页多组设备负荷计算：所有车间的照明负荷：kwPm2.63kw6.1028n1iciPkvar8.850n1iciQ取全厂的同时系数为：90.0rpK95.0rqK。则全厂的负荷计算为：nicickwPPP1m62.982)2.636.1028(9.09.0nicickQQ1var3.8088.85095.095.0KVASc36.12723.80862.98222AUIrc81.1927336.12722.2无功功率补偿电力系统由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体，由于电能不能大量存储，所以发电、输电、配电和用电必须同时进行，即电力系统必须保持平衡。然而来自电力线路、电力变压器以及用电设备的无功负载大量存在，使电力系统的功率因数降低。对于配电系统来说，为数众多的异步电动机、变压器等设备要消耗大量的无功功率，对配电网络的安全稳定运行产生不良影响：1、供电线路的电流增大，使线路和设备的损耗增大，严重时会威胁到设备的安全运行；2、配电系统的视在功率增大，使发电机、变压器等供电设备的容量增加，电力用户的控制设备、测量仪表的规格也相应增大；3、导致供电电压降低。保持电力系统的平衡，解决配电系统功率因数低的有效途径就是对配电系统进行无功补偿，提高功率因数。按照我国供电部门的规定，高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上。无功功率:电网中的感性负载（如电机，扼流圈，变压器，感应式加热器及电焊机等）都会产生不同程度的电滞，即所谓的电感。感性负载具有这样一种特性-----即使所加电压改变方向，感性负载的这种滞后仍能将电流的方向（如正向）保持一段时间。一旦存在了这种电流与电压之间的相位差，就会产生负功率，并被反馈到电网中。电流电压再次相位相同时，又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场，这种磁场反向电吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第8页共27页能就被称作无功功率。无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外做功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。在交流电路中，由于有感性或容性储能设备，电压与电流有相位差，通俗讲就是电压与电流不在同一时间到达；因此，表面看电压有多大、电流有多大，实际并没有做那么大的功，有电源与储能设备的能量转换。无功补偿计算如下：由2.1节计算可得变压器低压测的视在计算负荷为：KVASc36.1272这时低压侧的功率因数为：77.036.127262.982cos1为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90。这里取0.95。则低压侧需要并联电容容量为：var18.442)95.0arccostan77.0arccos(tan62.982kQcc取：var450kQcc则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：KVASc36.1590)4503.808(62.98222计算电流AUIrc64.2409336.1590高压侧的功率损耗为：kwSPcc86.2336.1590015.0015.0var37.10336.159006.006.0kSQcc变电所高压侧的计算负荷为：kwPc48.100686.2362.982var67.46137.1034503.808kQcKVASc44.110167.46148.100622AUIc3.1671344.1101r补偿后的功率因数为：92.044.110148.1006cos满足（大于0.9）的要求。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第9页共27页第3章变电所主变压器台数和容量及主结线方案的选择3.1变压器台数和容量确定一、变压器台数确定1、满足用电负荷对可靠性的要求；1）二级负荷：选择两台主变压器；负荷较大时，也可多于两台；2）二、三级负荷：可选一台变压器，但低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源；3）三级负荷：选择一台主变压器；负荷较大时，也可选择两台；2、季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，技术经济合理时，可选择两台变压器；根据以上要求与规范，所以在本变电所我们选取两台变压器；二、变压器容量选择（1）任一台变压器单独运行时。应满足：cNTSS)7.0~6.0(（2）任一台变压器单独运行时。应满足：cTNSS。即满足一、二级负荷要求。带入数值可得：KVA)771.00~660.91(KVA1101.44)7.0~6.0(TNS选择变压器的实际容量：考虑到本厂近年的负荷发展，初步取KVASTN1000。考虑到安全性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号SC3-1000/10.其主要技术指标如下表3-1所示：表3-1变压器技术指标变压器型号额定容量/KVA额定电压V联结组型号损耗/KW空载电流短路阻抗高压低压空载负载SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36吉林建筑大学城建学院电气信息工程