10KV~0.4KV变电站设计

新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书供配电技术专业班级：供用电10-2班学生姓名：周景岳指导教师：何颖老师完成日期：2012-6-16新疆工业高等专科学校电气系课程设计任务书2011/2012学年2学期2012年6月9日专业供用电技术班级供电10-2班课程名称供配电技术设计题目10/0.4kv变电所设计指导教师何颖老师起止时间2012-6-9/6-16周数一周设计地点教学楼A425设计目的：供配电技术是专业技术基础课，能运用所学理论知识和技能解决生产第一线的运行、维护、检修及技术管理等实际工作，具有分析解决一般技术和业务问题的能力。对学生进行一次高级人才基本技能的综合训练，培养学生分析和解决本专业技术实际问题的能力，包括技术经济政策的理解能力；查阅和综合分析各种文献资料、掌握使用工程技术规范和手册、图表等技术资料的能力；计算机应用能力；绘图和设计说明书（论文）的撰写等方面的能力。设计任务或主要技术指标：要求根据用电负荷实际情况，并适当考虑发展。按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与形式，确定变电所主变压器的参数、容量与类型。选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置、确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制设计图纸。设计进度与要求：第1天：收集10kv降压变电所资料；第2天：了解掌握10kv降压变电站的基本组成；第3天：根据设计背景计算变电所负荷；第4天：短路电流计算；第5天：电气主接线选择与校验；第6天：继电保护预防雷保护的设计；弟7天：制作10kv降压变电站设计报告；弟8天：答辩；主要参考书及参考资料：[1]刘介才编著.《工厂供电》，第4版，机械工业出版社，2005[2]雷振山编著．《中小型变电所实用设计手册》，第1版，中国水利水电出版社，2000。[3]雷振山编著．《实用供配电技术手册》，第1版，中国水利水电出版社，2002。[4]王子午编著．《常用供配电设备选型手册》，第一版，煤炭工业出版社，1998。[5]徐泽植编著．《10kV及以下供配电设计与安装》，第一版，煤炭工业出版社，2002。教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日新疆工业高等专科学校电气系课程设计评定意见设计题目：10/0.4kv变电所设计学生姓名：周景岳专业供用电技术班级供电10-2班评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日评定意见参考提纲：1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2.学生的勤勉态度。3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。摘要变电所是供配电系统的一个重要组成部分，由电器设备和线路按一定的接线方式所构成，他从供配电系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。变电所供配电设计需要考虑很多方面，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况.利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电所的主接线方式，再进行短路电流计算，选择导线，选择变电所高低压电气一次设备等。本变电所的设计包括了：1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）主接线方案的选择（5）继电保护的整定及防雷设计。关键词：变电所负荷短路电流继电保护1变电站设计背景1.1工厂变配电所的设计1.1.1电力用户供电系统的分类电力用户供配电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。按供电容量的不同，电力用户可分为大型（10000kV·A以上）、中型（1000-10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）》。1.大型电力用户供电系统大型电力用户的用户供电系统，采用的外部电源进线供电电压等级为35kV及以上，一般需要经用户总降压变电所和车间变电所两级变压。总降压变电所将进线电压降为6-10kV的内部高压配电电压，然后经高压配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将电压变为220/380V的低电压供用电设备使用。某些厂区环境和设备条件许可的大型电力用户也有采用所谓“高压深入负荷中心”的供电方式，即35kV的进线电压直接一次降为220/380V的低压配电电压。2.中型电力用户一般采用10kV的外部电源进线供电电压，经高压配电所和10kV用户内部高压配电线路馈电给各车间变电所，车间变电所再将电压变换成220/380V的低电压供用电设备使用。3.小型电力用户供电系统对于小型电力用户供电系统，由于所需容量较小，通常只设有一个相当于车间变电所的降压变电所，将6-10KV电压降为低压用电设备所需电压。1.1.2工厂变配电所的设计原则1.必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。2.应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。3.应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。4.必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。1.2原始资料1.2.1设计背景某公司现要新建一个10/0.4kV的变配电所，向公司生产区、办公楼、职工住宅区及其生活水泵组供电。原先变电所只能满足两个车间、办公楼和生活区的用电负荷。随着近年来，随着企业内部的调整，下属子公司之间的相互合并等原因，公司扩充了规模，兼并了原来其他单位的一些用电设备，因此，原先的变电所已经不能满足需要，要在原址旁边新建一座10/0.4kV变配电所，以满足单位改革后用电负荷的要求。鉴于公司用电的特殊性，新建变电所的电源取自3km某公司一专用35kV变电站和3km外市供电公司另一相同容量的35kV变电站。变电所建成后，能满足现有的生产、生活用电，有效地提高负荷转移能力，进一步提高供电可靠性。2变电所负荷计算和无功补偿的计算2.1计算负荷的方法及负荷计算法的确定由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。用半小时最大负荷30P来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为30Q、30S和30I。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法。2.2需要系数法的基本知识(1).需要系数dK需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即dK=maxP/eP=30P/eP式(2.1)用电设备组的设备容量eP，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量NK之和，即eP=NP。而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为dK=KLK/eWL式(2.2)式中K代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比;LK代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；e代表设备组的平均效率；WL代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。(2).计算用电设备组的计算负荷在求出有功计算负荷30P后，可按下列各公式分别求出其余的计算负荷：30Q=30Ptan30S=30Pcos式(2.3)30I=30S/（3NU）式中cos代表用电设备组的平均功率因数，tan代表对应于用电设备组cos的正切值。(3).计算多组用电设备的计算负荷在车间变电所低压母线上或配电干线上，常有多种用电设备，应考虑各种用电设备的最大负荷不同时出现的因数，因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应引入有功计算负荷和无功计算负荷的同时系数PK和QK。对有N组用电设备的计算负荷如下：30P=pK30()1NiiP30Q=QK30()1NiiQ式(2.4)30S=223030PQ30I=30S/（3NU）同时系数PK和QK的取值为：对车间干线:PK取0.85-0.95，QK取0.90-0.97对低压母线:由用电设备组计算负荷直接相加计算，PK取0.80-0.90，QK取0.85-0.95由车间干线计算负荷直接相加计算，PK取0.90-0.95，QK取0.93-0.972.3变电所的负荷计算2.3.1负荷统计对某公司全厂用电设备的统计如表2.1用电设备负荷统计（kW）负荷类别机床设备组433.45三级电焊机设备组129.35三级起重机组113.2三级办公楼30三级住宅区水泵组176三级住宅用电768三级厂区照明29三级表2.1用电负荷统计2.3.2负荷计算按需要系数法计算各组负荷由式子(2.1)和式子(2.3)可知：有功功率30P=dKeP式(2.5)无功功率30Q=30Ptan(2.6)视在功率30S=223030PQ(2.7)上述三个公式中：eP：每组设备容量之和，单位为kW；dK：需要系数；cos:用电设备组的平均功率因数；tan：对应于用电设备组cos的正切值。1.小批量生产的金属冷加工机床电动机：查附录A，dK=0.16-0.2（取0.2）cos=0.5tan=1.73有功负荷30(1)P=dK(1)eP=0.2*433.45=86.69（kW）无功负荷30(1)Q=30(1)Ptan=86.69*1.73=149.97（kvar）视在功率30(1)S=2230(1)30(1)PQ=174.74（kV·A）2.电焊机组的计算负荷：查附录A，dK=0.35cos=0.35tan=2.68有功负荷30(2)P=dK(2)eP=0.35*129.35=45.27(kW)无功负荷30(2)Q=30(2)Ptan=45.27*2.68=121.33(kvar)视在功率30(2)S=2230(2)30(2)PQ=129.5(kV·A)3.起重机的计算负荷：查附录A，dK=0.1-0.15（取0.15）cos=0.5tan=1.73有功负荷30(3)P=dK(3)eP=0.15*113.2=16.98(kW)无功负荷30(3)Q=30(3)Ptan=16.98*1.73=29.38(kvar)视在功率30(3)S=2230(3)30(3)PQ=33.93(kV·A)4.住宅区水泵组：查附录A，dK=0.8cos=0.8tan=0.75有功负荷30(4)P=dK(4)eP4=0.8*176=140.8(kW)无功负荷30(4)Q=30(4)Ptan=0.75*140.8=105.6(kvar)视在功率30(4)S=2230(4)30(4)PQ=176(kV.A)5.办公楼：查附录A，dK=0.8cos=1tan=0有功负荷30(5)P=dK(5)eP=0.8*30=24(kW)无功负荷30(5)Q=30(5)Ptan=0(kvar)视在功率30(5)S=2230(5)30(5)PQ=24(kV·A)6.住宅区：查附录A，dK=0.45cos=1tan=0有功负荷30(6)P=dK(6)eP=0.45*