康普小区变电所设计.doc

目 录1 电力负荷及其计算1.1 电力负荷的含义1.2 电力负荷的主要计算方法1.2.1利用需要系数法计算负荷1.2.2 计算负荷的确定2 电力变压器的选择2.1电力变压器的工作原理2.2 电力变压器台数和容量的选择2.2.1 电力变压器台数的选择2.2.2 电力变压器容量的选择3 短路电流及其计算3.1 概述3.1.1 短路的原因和后果3.1.2 短路的形式3.2 短路电流的计算3.2.1 计算短路电流的基本公式3.2.2 采用标幺制法计算三相短路电流和短路容量4 变电所主要电气设备的选择4.1 主要电气设备的选择4.1.1 断路器的选择（QF）4.1.2 熔断器的选择（FU）4.1.3 互感器的选择4.1.4 电力线路的选择5 继电保护5.1 继电保护的任务和基本要求5.2 电力变压器的继电保护6 结束语参考文献1 电力负荷及其计算1.1 电力负荷的含义电力负荷又称电力负载，所谓电力负荷是指电气设备或线路中通过的功率。变电所运行的实际负荷不等于所有电气设备的额定负荷之和，因为用电设备数量大，工作情况复杂，各种电气设备的功率因数也不可能完全相同，运行中每台电气设备也不可能全部带满负荷。电力负荷的具体含义视具体情况而定。1.2 电力负荷的主要计算方法目前电力负荷计算的方法有需要系数法，利用系数法，二项式法等几种。但是目前国际上普遍采用的基本方法是需要系数法，因为此方法最为简便，应用广泛，尤其适用于配，变电所的负荷计算。本设计采用的也是需要系数法来确定计算，所以主要介绍需要系数法。1.2.1利用需要系数法计算负荷在此节根据调查的实际负荷利用需要系数法对康普住宅小区进行负荷计算。康普住宅小区位置于乌鲁木齐市小西沟，总共有16座楼，具体调查和计算负荷下面介绍。各组设备的计算负荷情况如下：（1）1号住宅楼 （2）2号住宅楼132kW （3）3号住宅楼176kW （4）4号住宅楼142kW （5）5号住宅楼166kW （6）6号住宅楼198kW （7）7号住宅楼157kW （8）8号住宅楼138kW （9）9号住宅楼191kW （10）10号住宅楼134kW （11）11号住宅楼159kW （12）12号住宅楼163kW （13）13号住宅楼132kW （14）14号住宅楼157kW （15）15号单身公寓101kW （16）16号单身公寓98kW （17）幼儿园50kW （18）小区卫生所67kW （19）超市22kW （20）道路照明48kW 1.2.2 计算负荷的确定（1）总的有功计算负荷为 （2）总的无功计算负荷为 （3）总的视在计算负荷为 （4）总的计算电流为2 电力变压器的选择2.1电力变压器的工作原理 电力变压器的基本工作原理就是电磁感应原理。变压器的高压侧绕组接通交流电源，在绕组内流过交流电流产生磁势，在磁势的作用下，铁芯中产生交流磁通，既高压侧绕组从电源吸取电能转变成磁能，在闭合的铁心中高压侧绕组，低压侧绕组同时切割磁力线，由于电磁感应作用，分别在高，低压侧绕组上产生感应电动势。变压器在传递电能的过程中，铁芯中的交变磁场通过高，低压侧绕组每一线匝中都产生相同的感应电势，变压器高，低压侧绕组的匝数不同，产生的感应电势也不同，这就是变压器变换交流电压，电流的原理。2.2 电力变压器台数和容量的选择2.2.1 电力变压器台数的选择变压器台数选择原则：（1） 应满足用电负荷对供电可靠性的要求。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，考虑采用两台变压器。（3）一般车间变电所宜采用一台变压器。但是集中负荷较大时为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。（4）在确定变压器台数时，还应适当考虑今后的发展，适当地留有余地。2.2.2 电力变压器容量的选择（1）装有一台变压器的变电所：主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即 （2-1）（2）装有两台变压器的变电所：每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：任意一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷大约60%70%的需要， 即 （0.60.7） （2-2） 任意一台变压器单独运行时，应满足全部一，二级负荷的需要，即 （2-3）3 短路电流及其计算3.1 概述3.1.1 短路的原因和后果（1）短路的原因系统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身不合格，绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。（2）短路的后果短路后，短路电流比经常电流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即影响电力系统运行的稳定性。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有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。3.1.2 短路的形式在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。其三相短路电流最大。当短路点发生在发电机附近时，两相短路电流可能大于三相短路电流。当短路点发生在中性点接地的变压器附近时，单相短路电流也有可能大于三相短路电流。3.2 短路电流的计算3.2.1 计算短路电流的基本公式进行短路电流计算时，首先要知道短路电流的电参数，然后通过网络变换求得电源至短路点之间的等值阻抗，最后按照公式或运算曲线求出短路电流。短路电流有两中计算方法，欧姆法和标幺制法。欧姆法是带单位的计算方法，又称为有名制法。标幺制法是不带单位的计算法。本是设计采用标幺制法。3.2.2 采用标幺制法计算三相短路电流和短路容量供电系统如图3-2所示，断路器为SN10-10型。求变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。图3-2 短路计算电路（1）确定基准值=100MVA， ，则各元件的电抗标么值为：电力系统电抗标幺值：由工厂供电附录表8查得SN10-10型断路器的额定断流容量=500MVA，因此线路电抗标幺值：由工厂供电表3-1查得，因此变压器电抗标幺值：由工厂供电附录表5查得=5，因此（2）画出等值电路：图3-3 短路等值电路（3）计算点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值 短路冲击电流，最大有效值电流和短路容量 （4）计算k-2点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值短路冲击电流，最大有效值电流和短路容量 4 变电所主要电气设备的选择4.1 主要电气设备的选择4.1.1 断路器的选择（QF）断路器能在负荷的情况下接通或断开电路，在系统发生短路故障时能迅速切断短路电流，保证无故障部分正常运行，起着保护作用，断路器具有专用灭弧装置。高压断路器按灭弧和绝缘介质情况可分为充油、充气、磁吹、真空等；按其油量可分为少油和多油两类。（1）高压断路器： （2）低压断路器：4.1.2 熔断器的选择（FU）在短路或过负荷时能利用熔丝的熔断来断开电路，但在正常工作时不能用它来切断或接通电路。在一定的条件下，用高压熔断器和负荷开关与隔离开关配合使用以代替价格昂贵的高压断路器。由于本设计中熔断器仅做电压互感器保护用，不必校验额定电流。RN2系列户内高压限流熔断器适用于户内335kV线路中，做电压互感器的保护用。本设计选择RN210/0.5型熔断器。 4.1.3 互感器的选择 互感器是电力系统中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压，大电流按比例变成低电压和小电流，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表和继电保护等。 （1）电流互感器（CT）的选择电流互感器一次绕组串联在电路上，变比与变压器变比相似。需要强调的是电流互感器在运行时，二次绕组严禁开路，但可以短路。（2）电压互感器（PT）的选择电压互感器一次绕组并联在电路上，变比与变压器变比相似。需要强调的是电流互感器在运行时，二次绕组严禁短路，但可以开路。4.1.4 电力线路的选择电力线路是供电系统的重要组成部分，担负着输送电能和分配电能的重要任务。电力线路又分为输电线路和配电线路，额定电压在35kV及以上的高压电力线路称为输电线路；额定电压在10kV及以上的电力线路称为配电线路。电力线路按其结构又分为架空线路和电缆线路。本次设计的变配电所设有高压母线和低压母线。本设计按发热条件选择母线，按短路电流校验。月平均最高气温取40。C。5 继电保护5.1 继电保护的任务和基本要求继电保护的任务是：（1）当系统发生故障或不正常运行时，继电保护装置自动，迅速，准确，有选择性地将故障元件从电力系统中切除，保证其它无故障部分恢复正常运行。（2）反应电气元件的不正常情况，并根据运行维护的条件而动作于发出信号，减负荷或跳闸，此时一般不要求保护速动作而是根据具体情况允许带一定的延时动作。对继电保护装置的基本要求是选择性，快速性，灵敏性，可靠性。（1）选择性当电力系统发生故障时，继电保护装置应有选择性的切除故障部分，使非故障部分仍然保持继续运行。（2）快速性快速性是指保护装置应能尽快的切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障范围。（3）灵敏性继电保护装置的灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行情况的反应能力。（4）可靠性继电保护装置的可靠性是指继电保护装置对被保护范围内发生属于它应动作的各种故障和不正常运行状态，应保证不拒绝动作，保证不误该动作。5.2 电力变压器的继电保护电力变压器常用的继电保护有瓦斯保护，纵差保护，电流速断保护，过负荷保护，温度保护，低压侧单相接地保护，低电压起动的过电流保护等。（1）瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。（2）过负荷保护对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时动作于信号。保护时间1015s。（3）温度保护对800KVA以上的变压器都要装设。它主要监视变压器的油温升高和冷却系统故障。红色指针的整定值按上层油温为65时发出信号。6 结束语本设计对康普小区10/0.4KV变电所进行了全面的设计。在此设计过程中，经过查资料我较好的掌握了电力负荷的计算，短路电流的计算,变压器台数和容量的选择，高低压电气设备的选择，如断路器，熔断器，电压电流互感器，母线及电力电缆的选择，变压器和线路的继电保护，变压器的防雷和接地保护，变电所的主接线等重要内容。通过设计,也进一步了解了负荷计算和短路计算的目的，各设备元件的作用，用途和选择依据,尤其是深刻地意识到了设计人员的责任性，各设备元件的故障导致电力系统的故障或不正常运行状态 ,给国民经济和人民生活代来的损失。这是我第一次设计变电所，因此选择电气设备，选择主接线形式等过程可能也出现很多问题，敬请广大教师和有关专家批评指正。参考文献1 李友文主编·工厂供电M，北京：化学工业出版社，19992 刘介才编·工厂供电M，北京：机械工业出版社，19973 刘介才主编·工厂供电说明设计手册M，北京：机械工业出版社，19934 国际标准GB 50053-94·10kV及以下变电所设计规范M，北京：中国计划出版社，19945 国际标准GB 50052-95·供配电系统设计规范M，北京：中国计划出版社，1995