变电所设计湖南工程学院课设(共29页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上湖南工程学院课程设计任务书课程名称： 供电工程 题 目： 35/10KV变电所设计 专业班级：电气工程及其自动化 1091班 学生姓名： 学号：_ _ 指导老师： 黄绍平 任务书下达日期：2013年3月1日设计完成日期：2013年5月15日设计内容与设计要求一、设计内容（一）原始数据1.电源资料：高压电源为35KV，采用双回路供电，其中一条回路来自A站，另一条回路来自B站。电源容量为无限大系统，A站最小运行方式系统电抗为1.679，最大运行方式系统电抗为4.76；B站最小运行方式系统电抗为0.3056，最大运行方式系统电抗为1.054。华北地区供电网络基准容量为1000MVA。2.气候资料：年平均温度+15，最高温度+38，最低温度20。平均降雨635mm.最大风速25m/s，风向：西北风。3.负荷情况序号负荷名称安装最大负荷(kw)供电回路平均功率因数线路长度1陶瓷厂1051.320.825km2益豪车厂242.110.804 km3电焊机厂359.810.653.6 km4强力砖厂570.520.795 km5特种钢厂120020.854.7 km6综合负荷124210.753.3 km7综合负荷2230.310.774.1 km8综合负荷3118.510.813.9 km9综合负荷4136.410.834.4 km10综合负荷5240.910.83.75 km11综合负荷6214.610.851.2 km（二）设计内容1负荷计算与无功功率补偿2主变压器选择3电气主接线设计4短路电流计算5电气设备的选择与校验6进出线的选择二、设计要求1在规定时间内完成以上设计内容；2用计算机画出电气主接线图；3编写设计说明书（计算书），设备选择要列出表格。主要设计条件计算机与博超电气电力设计软件。 说明书格式目录正文内容：一、设计要求及概述二、负荷计算与无功补偿三、主变压器选择四、电气主接线设计五、短路电流计算六、电气设备选择与校验七、进出线的选择八、结语参考文献装订格式：全部采用16K打印纸或课程设计专用纸，竖装。装订顺序：课程设计报告书封面；任务书；说明书目录；正文；附件（图纸等）。参 考 文 献1刘介才.供配电设计手册 目录第一章 设计要求及概述1第二章 负荷计算与无功补偿22.1 负荷的计算及过程32.2 功率补偿的计算4第三章 主变压器选择53.1 主变压器台数的确定6第四章 电气主接线设计7第五章短路电流计算85.1 短路电流计算的目的8第六章 电气设备选择与校验.116.1 高压电器设备选择的一般原则116.2 电气设备选择12第七章 进出线的选择187.1无功功率的计算18第八章 结语22专心-专注-专业第一章 设计要求及概述本文将根据变电所的负荷，短路电流，无功补偿，主变压器选择以及电气主接线设计校验进出线的选择进行计算，并且对变电所的电气设备选择以及二次系统设计进行研究。在理论研究的基础上，通过结合实际的计算实例，可以进一步认识变电所的供电系统，变电所的供电系统在如今起着至关重要的作用。为了确保供电系统的稳定性，供电系统要满足供电系统的基本原则是：供电可靠，操作方便、运行安全灵活，经济合理，具有发展的可能性。（1）供电可靠性供电可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性。在设计时，不考虑双重事故。（2）操作方便，运行安全灵活供电系统的接线应保证在正常运行和发生事故时操作和检修方便、运行维护安全可靠。为此，应简化接线，减少供电层次和操作程序。（3）经济合理接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少投资和运行费用，并应提高供电安全性。（4）具有发展的可能性接线方式应保证便于将来发展，同时能适应分期建设的需要，对以后的设计和维护都应该都能够提供方便。第2章 负荷计算与无功补偿2.1 负荷计算根据任务书上提供的数据算过程如下：主变压器二次侧负荷1.陶瓷厂有功功率 Pc1=1051.3kw 功率因素 cos=0.82 tan=0.7 无功功率 QC1= Pc1* tan=735.9KVar 视在功率sc1=pc1/ cos=1282.1KV.A2.益号车厂 Pc2=242.1 功率因素 cos=0.8 tan=0,75无功功率 QC2= Pc2* tan=181.6 视在功率sc=pc2/ cos=302KV.A3.电焊厂Pc3=359.8 功率因素 cos=0.65 tan=1.17 无功功率 QC3= Pc3* tan=420.1视在功率sc3=pc3/ cos=553.4KV.A4.强力砖厂Pc4=570.5 功率因素 cos=0.79 tan=0.78 QC4= Pc4* tan=445.99 视在功率sc4=pc4/ cos=721KV.A5.特种钢 Pc5=1200 功率因素 cos=0.85 tan=0.62 QC5= Pc5* tan=744.0 视在功率sc=pc1/ cos=1282.1KV.A6.综合 1 有功功率 Pc6=242功率因素 cos=0.75 tan=0.88QC6= Pc6* tan=213.8视在功率sc6=pc6/ cos=322.6KV.A7.综合2 Pc7=118.5功率因素 cos=0.81 tan=0.72QC7= Pc7* tan=85.3视在功率sc7=pc7/ cos=146.3KV.A8.综合3 Pc8=136.4功率因素 cos=0.83 tan=0.67QC8= Pc8* tan=91.4视在功率sc8=pc8/ cos=164.3KV.A9.综合4 Pc9=230功率因素 cos=0.77 tan=0.83QC9= Pc9* tan=191.1视在功率sc9=pc9/ cos=298KV.A10.综合5 Pc10=240.9功率因素 cos=0.8 tan=0.75 QC10= Pc10* tan=180.7视在功率sc10=pc10/ cos=301KV.A11.综合6 Pc11=214.6功率因素 cos=0.85 tan=0.62 QC11= Pc11* tan=133.1 视在sc10=pc10/ cos=251.7KV.A总的计算负荷 取Kp=0.95 Kq=0.97根据上述的计算结果pi=4606KV Qi=3422KVarPc=Kp*pi=0.95*4606.4=4376.1KVQc= Kq*Qi=0.97*3422.9=3320.2KVarSc=5492KV.A功率因素的确定cos=Pc /Sc=0.79622功率补偿的计算电容器补偿容量的计算1电容器所需补偿容量。 因该供电系统的自然功率因数低于0.9，所以应该进行人工补偿,补偿后的功率因数应该达到0.95以上,即 以上,则可以满足该供电系统所需补偿容量。确定武功补偿的容量Qr.c=Pc（tan- tan）=4376.1*(0.75-0.32)=1897KVar2电容器柜数及型号的确定。电容器拟采用双星形接线接在变电所的二次母线上,因此选标称容量为30kvar、额定电压为 kv的电容器,装于电容器柜中,没柜装15个,每柜容量为450kvar,则电容器柜总数为3.选择电容器的组数和没组的容量，考虑到无功补偿控制器投切的路数为4,6,8,10,12等，所以要选择成套并联电容器屏，但是可以安装的电容器组数是12组，则需要安装的电容器单组容量为;qr.c=Qr.c=1879KVar/12=156.6KVar根据查表可知选择自愈型并联电容器，的每组容量qr.c=160KV.ar则每组的容量为12*160=1920KV.ar视在的计算负荷 则功率因素是cos=Pc/Sc=4376/4601=0.951 满足要求第3章 主变压器的选择3.1 主变压器台数的确定由于该35kv降压供电系统中有很多一类负荷,对供电要求比较高,所以选择两台主变压器,两台同时工作，相互备用。根据,本设计假设选择了-10000/35主变压器两台。变压器损耗：kw 系统总负荷：4420.5 1113.5kvar =4558.1kvA < 10000因此检验合格实际功率因数：主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择了两台型号为-10000/35的变压器，带负荷调压分接头，绕组连接方式Y,阻抗阻抗。第四章 电气主接线设计供电系统的主接线图第5章 短路电流的计算5.1 短路电流计算的目的为了确定线路接线是否需要采取限制电流的措施，保证各种电气设备和道题在正常运行和故障的情况下都能安全可靠地工作，为选择继电保护方法和整定计算提供依据，验算导体和电器的动稳定性热稳定性以及电气开断电流所用的短路电流计算，应考虑10年的远景发展规划。5.2 短路电流计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法），本设计中采用的是标幺制法。仅对和点分析在各种运行情况下的短路电流，任意点的短路电流计算类似，该系统短路等效电路图如图4-1所示。1. 确定基准值选取基准容量 Sb=100MVA计算S1点取基准电压37kv 即Ub1=37kv计算S2点选取基准电压10.5kv 即Ub2=10.5kvkA2. 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值最大运行方式：A站：B站：=最小运行方式：A站：B站：变压器电抗的计算：3. 最大运行方式下短路电流的计算（1）在S1点发生短路时：（2） 在S2点发生短路时：4. 最小运行方式下短路电流的计算（1） 在S1点发生短路时：（2） 在S2点发生短路时：系统短路电流计算的结果列于下表5-1所示：表5-1 系统短路电流计算的结果运行方式35kv母线S1点短路电流10kv母线S2点短路电流（kA）(kA)(kA)（kA）(kA)(kA)最小运行方式1333.119.613.430.317.6最大运行方式4.4611.46.711.726.415.3第6章 电气设备的选择6.1 高压电器设备选择的一般原则由于各种高压电气设备具有不同的性能特点，选择与校验条件不尽相同，高压电气设备的选择与校验也是有所不同的。为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。1.额定电压和最高工作电压高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压UN不得低于所接电网的最高运行电压。 一般电气设备允许的最高工作电压可达1.11.15UN ，而实际电网的最高运行电压UN.W一般不超过1.1UN，因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UN.W的条件选择，即 UN UN.W2.额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN Imax 计算时有以下几个应注意的问题：（1）由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.5倍；（2）若变压器有过负荷运行可能时， Imax应按过负荷确定（1.32倍变压器额定电流）；（3）母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；（4）出线回路的Imax除考虑正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。6.2 电气设备选择1. 断路器高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳定和热稳定校验。（1）按额定电压选择断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即UN UN.W式中 UN断路器的额定电压，KV；UN.W 电网的额定电压，KV。（2） 按额定电流选择断路器的额定电流IN应不小于回路的持续工作电流，即IN Ica式中 IN断路器额定电流，A；Ica回路持续工作电流，A。（3） 按配电装置种类选择装置的种类指断路器安装的场所。装设在屋内的应选屋内型，装设在屋外的，应选屋外型。2. 隔离开关隔离开关应按其额定电压、额定电流及使用的环境条件选择出合适的规格和型号，然后按短路电流的动、热稳定性进行校验。按环境条件选择隔离开关时，可根据安装地点和环境选择户内式、户外式、普通型或防污型等类型，防污型用于污染比较严重的地方。隔离开关按构造可分为三柱式、双柱式和V型结构，工况企业35KV变电所户外多选用V型结构。此外，隔离开关还有带接地刀闸和不带接地刀闸两种，带接地刀闸的一般用于变电所进线。在选择隔离开关的同时还必须选择配套的操作机构。隔离开关的选择，除了不校验开断能力外，其余与断路器的选择相同，因为隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间，故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同3. 电流互感器根据使用环境和安装条件确定电流互感器的类型，然后按正常工作条件及短路参数确定其规格。选择步骤如下：（1）额定电压的选择电流互感器的额定电压应大于或等于电网的额定电压，同断路器额定电压的选择。（2）一次额定电流的选择电流互感器原边额定电流I1N应大于等于1.21.5倍最大长时工作电流Ica，即I1N >(1.21.5)Ica(3)、确定准确等级电流互感器的准确度级别有0.2，0.5,1.0，3.0，10等级。测量和计量仪表使用的电流互感器为0.2级，只为电流、电压测量用的电流互感器允许使用1.0级，对非重要的测量允许使用3.0级。（4）动稳定校验电流互感器满足动稳定的条件是式中 Kes-动稳定倍数，由产品目录查出；iim-三相短路冲击电流，Ka（5）热稳定校验电流互感器满足热稳定的条件是式中 Kts-对应于t的热稳定倍数，由产品目录查出； t-给定的热稳定时间，一般为1s； Iss-三项稳态短路电流有效值，A； tf-短路电流的家乡作用时间，s。4. 电压互感器电压互感器的选择是根据额定电压、装置种类、构造形式、准确度等级以及按副边负载选择，由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，互感器本身并不遭受短路电流的作用，故不需校验动、热稳定性。5. 避雷器根据避雷器的工频电压要大于最大运行相电压的3.5倍的原理来选，课设所涉及的避雷器选择如表6-5所示。表 6-5 避雷器选择结果电压等级避雷器型号35kvFZ3510kvFZ266. 接地开关根据短路电流计算结果选JN35 型(J:接地开关,N:户内用, 35:额定工作电压(KV)和选JN210 型(J:接地开关,N:户内用, 2：设计序号，10:额定工作电压(KV)。7. 支柱绝缘子主要用来支持导线和杆塔绝缘。目前种类很多，主要有悬式绝缘子，针式绝缘子，蝴蝶型绝缘子，拉紧绝缘子，支柱绝缘子，钢化玻璃绝缘子，陶瓷横担，钢化玻璃横担，各类电气设备进出线套管，以及穿墙套管等。选高压支柱式绝缘子：户外支柱： ZS 实心棒型支柱 ZSX 悬挂式棒式支柱 ZSW耐污型棒式支柱 户内支柱：ZN户内内胶装支柱瓷绝缘子ZL户内联合胶装Z 户内外胶装A，B，C，D机械破坏等级Y圆柱底座T椭圆形底座F方形户外选 ZSW35/4户内选 ZL35/4 Y6. 高压开关柜的选择（1）、高压开关柜型号的选择高压开关柜按安装地点和使用环境分，可分为户内型、户外型、普通型、封闭型、矿用一般型和矿用防爆型等类型。按电器元件在高压开关柜内的安装方式不同可分为固定式和移开式两种。按开关柜的安装方式和维护小球分，又分为靠墙或不靠墙安装，单面或双面维护。在高压开关柜中大都装设少油断路器，对于频繁通断或短路故障较多的线路，要选中装有真空断路器的开关柜。选择高压开关柜的时候还应考虑其操作机构，手动式用于小型变电所，电磁式用于大、中型变电所。（2）、高压开关柜一次电路方案的确定选择高压开关柜的一次电路方案时，应考虑以下几个因素：（1）开关柜的用途。高压开关柜按用途不同，可分为进线柜、出现柜、电压互感器柜等多种。开关柜的用途不同，柜内的电气元件和接线方式也不同，确定开关柜的一次电路方案时，应首先考虑其用途。（2）负荷情况。对于负荷容量大、继电保护要求较高的用电户，必须使用断路器进行保护和控制；对于负荷容量较小，继电保护要求不高的用电户，可采用装有负荷开关和熔断器的开关柜，对于单回路供电的用户，开关柜只要求断路器靠近母线的一侧装设隔离开关；对双回路供电的用户，断路器两侧都应该装设隔离开关。（3）开关柜之间的组合情况。变电所的进线柜和联络柜，由于安装需要，往往选用两种不同方案的开关柜组合使用。（4）进出线及安装布置情况。为了保证足够的安全距离，两个架空出线柜不得相邻布置，中间至少应隔开一个其他方案的开关柜。当高压开关柜的型号和一次电路方案确定以后，开关柜中所装电器元件的型号也就基本确定。下一步应对柜内电气元件的技术参数进行选择校验。第7章 变电所进出线的选择7.1无功功率的计算陶瓷厂有功功率 Pc1=1051.3kw 功率因素 cos=0.82 tan=0.7无功功率 QC1= Pc1* tan=735.9益号车厂 Pc2=242.1功率因素 cos=0.8 tan=0,75无功功率 QC2= Pc2* tan=181.6电焊厂有功功率 Pc3=359.8 功率因素 cos=0.65 tan=1.17无功功率 QC3= Pc3* tan=420.1强力砖厂有功功率 Pc4=570.5 功率因素 cos=0.79 tan=0.78QC4= Pc4* tan=445.99特种钢厂有功功率 Pc5=1200 功率因素 cos=0.85 tan=0.62QC5= Pc5* tan=744.0综合 1有功功率 Pc6=242功率因素 cos=0.75 tan=0.88QC6= Pc6* tan=213.8综合2有功功率 Pc7=118.5功率因素 cos=0.81 tan=0.72QC7= Pc7* tan=85.3综合3有功功率 Pc8=136.4功率因素 cos=0.83 tan=0.67QC8= Pc8* tan=91.4综合4有功功率 Pc9=230功率因素 cos=0.77 tan=0.83QC9= Pc9* tan=191.1综合5有功功率 Pc10=240.9功率因素 cos=0.8 tan=0.75QC10= Pc10* tan=180.7综合6有功功率 Pc11=214.6功率因素 cos=0.85 tan=0.62QC11= Pc11* tan=133.1总的计算负荷取Kp=0.95 Kq=0.97Pc=Kp*pi=0.95*4606.4=4376.1KWQc= Kq*Qi=0.97*3422.9=3320.2KW7.2电缆系面积的选择集校正1.按发热条件选择电缆的截面积，进线路的电流计算为=29.47A查附录表38，可知电缆在20摄氏度在载流量为39A时此时电缆的截面积是Smin=6mm2，根据附录表48校正，电缆的实际载流量Ial=39*0.85=33.15A大于29.47A 因此选择YJV22-0.6/1-4*6型的电缆。2.按发热条件选择电缆的截面积，出线路的电流计算为查附录表38，可知电缆在20摄氏度在载流量为122A时此时电缆的截面积是Smin=50mm2，根据附录表48校正，电缆的实际载流量Ial=122*0.85=106.8A大于93.7A， 因此选择YJV22-0.6/1-4*50型的电缆。3.按发热条件选择电缆的截面积，出线路的陶瓷厂的电流计算为查附录表38，可知电缆在20摄氏度在载流量为86A时此时电缆的截面积是Smin=25mm2，根据附录表48校正，电缆的实际载流量Ial=86*0.85=73.1A大于67.47A， 因此选择YJV22-0.6/1-4*25型的电缆。4.变电所各种线的面积的大小及其电缆线的型号。名称电缆截面积mm2电缆型号变压器进线6mm2YJV22-0.6/1-4*6变压器出线 50mm2YJV22-0.6/1-4*50陶瓷厂进线25mm2YJV22-0.6/1-4*25益号车场进线2.5mm2YJV22-0.6/1-4*3电焊机厂进线6mm2YJV22-0.6/1-4*7强力砖厂进线4mm2YJV22-0.6/1-4*5特种钢厂进线25mm2YJV22-0.6/1-4*2.5综合负荷1进线2.5mm2YJV22-0.6/1-4*3综合负荷2进线1.5mm2YJV22-0.6/1-4*2综合负荷3进线1.5mm2YJV22-0.6/1-4*2综合负荷4进线2.5mm2YJV22-0.6/1-4*3综合负荷5进线4mm2YJV22-0.6/1-4*4综合负荷6进线15mm2YJV22-0.6/1-4*2 第八章 结语 经过一个学期的学习，我顺利完成了工程供电系统的设计。从开始接到论文题目到设计方案的确定，再到设计的完成，每走一步对于我来说都是新的尝试和挑战。这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。通过这次设计我开始独立的学习和探索，查看相关的资料和书籍，让自己头脑模糊的大概到逐渐清晰，使自己的设计逐步完善起来，每一次改进都使我收益颇丰。从中我也了解到工厂供电的重要性。 虽然我的设计不是很成熟，还有很多不足之处，但是我付出了自己的劳动，这是我引以自豪的地方，我相信只有经历过的人才会明白其中的酸甜苦辣。 这次做设计的经历也使我终身受益，我感受到做设计是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程。没有学习就不可能有研究的能力，对自己的研究就不会有所突破，那也就不叫设计，希望这次经历能让我在以后的工作学习中激励我继续进步。在供电系统设计期间，无论是确定工作方案、收集资料还是撰写论文，我都得到了同学的全力帮助和耐心指导，最后在设计过程中还得到了设计小组成员的大力帮助，在此表示感谢，我将在以后的工作中不断努力学习，在不久的将来成为一名优秀的技术人才。 参考文献1刘介才.供配电设计手册