10KV高层建筑变电所设计.doc

《10KV高层建筑变电所设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《10KV高层建筑变电所设计.doc（29页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、湖南工程学院 课程设计任务书课程名称： 供电工程 题 目： 高层建筑变电所设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导老师： 任务书下达日期： 设计完成日期： 设计内容与设计要求一、设计内容（一）原始数据1.工程概况：本工程为15层的办公楼，属一级高层建筑，地下一层，地上15层。地下一层为设备用房，115层为办公层。建筑高度为56.1m，建筑面积为22736m2。1.负荷情况：本高层建筑总负荷为1000kVA，COS为0.7，其中照明负荷为300kVA，动力负荷为700kVA。消防设备、重要设备、主通道一般照明等重要负荷为400kVA。 2.电源情况：从城市电网引一路10kV电源，短路容量为20

2、0MVA。另安装一台400kW自备柴油发电机。 3.环境与气象条件：年最高温度：40 ；年最低温度-5；年平均温度25；海拔高度：150m； 土质：粘土；雷暴日：30日/年。 （二）技术要求1双电源采用一用一备，自备柴油发电机要求在30s之内供电。2要求补偿后低压侧COS达到0.95。（三）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（包括保护动作值的整定计算）6母线及进出线的选择7变电所布置设计二、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和变电所布置平面图；3编写设计说明书（计算书），设备选择要列出表格。主要设计

3、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、母线及进出线的选择八、结语装订格式：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徐晓宁.建筑电气设计基础M.广州：华南理工大学出版社，2007.2马誌溪.建筑电气工程-基础、设计、实施、实践M.北京：化学工业出版社，20053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计算负荷的目的和意义22

4、.2无功补偿的目的和意义22.3具体计算3第三章 主变压器选择43.1 选择变压器型式43.2选择变压器的台数4第四章 电气主接线设计6第五章 短路电流计算9第六章 电气设备选择与校验126.1高压断路器的选择及校验126.2 隔离开关的选择及校验146.3 互感器的选择及校验166.3.1电流互感器的选择及校验176.3.2电压互感器选择校验18第七章 母线及进出线的选择207.1母线型号的选择207.2按发热条件进行校验20结束语21参考文献22 第一章 设计要求及概述分析综合楼10kV变电所的负荷分布情况，再加上对安全、可靠、优质、灵活、经济等方面的考虑，选择出最佳变电所的高低压部分设计

5、，进而根据实际情况，选择并校验所选电气设备。设计步骤如下：（1）：依照主接线的特点，选择各个电压等级的接线方式，进行综合比较，选择最佳接线方式。（2）：进行短路电流计算，根据短路点计算三相短路稳态电流和冲击电流。（3）：根据所选电气元件，结合实际绘制设计图纸，包括主接线图、二次回路图等。最后进行校验。设计的依据来源于任务书所给的原始数据，包括工程概况、负荷情况和环境与气象条件。此次课程设计能够让同学们更好的掌握电气部分的发电、变电、输电、主系统的构成、设计和运行的基本理论及计算方法、并注重加强对电气设备性能和原理灵活应用于实践，培养自己的分析 和计算能力。第二章 负荷计算与无功补偿2.1计算负

6、荷的目的和意义计算负荷是根据已知的用电设备容量按一定统计方法确定的，预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统各元件的一句。按计算负荷悬着的电力变压器、高低压电器和电线电缆，当系统在正常持续运行时，其发热温度不致超出允许值，或不影响其寿命。计算负荷是供电系统设计计算的基本一句。如果计算负荷过大，将使设备和导线选择偏大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷过小，又将使设备和导线选择偏小，造成运行时过热，增加电能损耗和电压损失，甚至使设备和导线烧毁，造成事故。可见，正确确定计算负荷具有重要意义。负荷情况很复杂，影响计算负荷的因素很多，它与设备的性能、生产的组织及能源供应的状况等多种因素有

7、关，因此，准确确定计算负荷十分困难，负荷计算也只能力求接近实际。2.2无功补偿的目的和意义所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。采取无功功率补偿、提高功率因素时，使负荷电流减小，这就使得供电系统的电能损耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面积的电线电缆，减少投资和节约有色金属。因此采取无功补偿、提高功率因素对整个供电系统大有好处。2.3具体计算照明负荷： 动力负荷： 重要负荷： 总负荷为： 总的无功功率补偿为： 选择电容器组数及容量，考虑到无功自动补

8、偿控制器可控制电容器投切的回路数为4,6,8,10,12等，故选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组为12组。则需要安装的电容器单组容量为：，查附录表11，选择BSMJ0.4-40-3型自愈式并联电容器，每组容量，总容量为，实际最大负荷时的补偿容量为，补偿后的视在计算负荷及功率因素为：视在计算负荷: 功率因素： 第三章 主变压器选择在合理选择变压器时，首先应选择低损耗，低噪音的S9,S10,S11系列的变压器，不能选用高能耗的电力变压器。应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式，绕组数，绕组导线材质及调压方式。3.1 选择变压器型式考虑到在地下一层设备房内，故选用低损耗的SCB10型10/0

9、.4KV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无励磁调压方式，分接头5，联结组标号为Dyn11,，采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，带IP2X防护外壳。3.2选择变压器的台数根据办公楼负荷情况和电源情况，变电所的主变压器有两种方案可供选择。（a）装设一台变压器，而容量根据，选择：,型号为SCB10-1000/10KV.表3-1 SCB9-800/10变压器技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（kV）空载损耗（W）负载损耗（W）短路阻抗（%）空载 电流（%）变压器连接组高压低压SCB10-1000/10100010.50.41750825060.9（b）装设两台变压器，而每台变压器的容量根

10、据下式选择，即： 因此选择两台型号为SCB10-600/10KV.的变压器，主变压器的联结组为Yyn0。按技术指标，装设两台主变压器的方案略优于装设一台主变压器的方案，但按经济指标，则装设一台主变压器的主接线方案远优于装设两台主变压器的主接线方案，因此决定采用装设一台主变压器的主接线。第四章 电气主接线设计变配电所的电气主接线是以电源进线和引出线为基本环节，以母线为中间环节构成的电能输配电路。其基本形式按有无母线通常分为有母线的主接线和无母线的主接线两大类。母线是大电流低阻抗道题，可以再其上分开的个点接入若干个电路。母线在配电装置中起着汇集电流和分配电流的作用，又称汇流排。在用户变配电所中，有

11、母线的主接线按母线设置的不同，又有单母线接线、分段单母线接线盒双母线接线三种形式。1.单母线接线单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变压器或高压进线回路。母线既可以保证电源并列工作，又能使任一条出线回路都可以从电源l或2获得电能。每条引出线回路中部装有断路器和隔离开关，靠近母线侧的隔离开关QS2称作母线隔离开关，靠近线路侧的QS3称为线路隔离开关(在实际变电所中，通常把靠近电源侧的隔离开关称为甲刀闸，把靠近负荷侧的隔离开关称为乙刀闸)。由于断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通或

12、切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置其开合电流能力极低，只能于设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。所以，同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。若馈线的用户侧没有电源时，断路器通往用户则可以不装设线路隔离开关。但如果费用不大，为了防止过电压的侵入。也可以装设。同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守操作顺序。（1）单母线接线的优缺点 优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：灵活性和可靠性差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所连接的电源，与之相连的

13、所有电力装置在整个检修期间均而停止工作。此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的供电。（2）单母线接线的适用范围一般适用于一台主变压器的以下两种情况：6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回。35-66kV配电装置的出线回路数不超过3回。2.单母线分段接线为了克服一般单母线接线存在的缺点，提高它的供电可靠性和灵活性，可以把单母线分成几段，在每段母线之间装设一个分段断路器和两个隔离开关。每段母线上均接有电源和出线回路，便成为单母线分段接线。（1）单母线分段接线的优缺点优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电

14、。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。（2）单母线分段接线适用范围6一10kV配电装置出线回路数为6回及以上时。3566kV配电装置出线回路数为48回时。3.双母线接线双母线接线是针对单母线分段接线时母线故障造成部分出现停电的缺点而提出的。双母线接线与单母线接线相比从结构上而言，多设置了一组母线，同时每个回路经断路器和两组隔离开关分别接到两组母线上，两组母线之间可通过母线联络断路器连接起来。（1）双母线接线的优缺点：优点：可靠性高、运行灵活、扩建方便。缺点：设备多、操作繁琐、造价

15、高。（2）双母线接线适用范围一般仅用于有大量一、二级负荷的大型变电所。如3566KV线路为8回及以上时，可采用双母线接线。110KV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。因为高层建筑 主要有消防通道等重要设备 其中重要设备为二级负荷，照明动力设备为三级负荷故采用分段单母线供电。第五章 短路电流计算设高层建筑变电所高压进线端与电力系统的发电机输出端的距离为3km，为电缆线路。电力系统变电所高压馈电线出口处短路容量为S”k3 =200MVA, 供电系统短路计算电路图如图5-1所示。 图5-1确定基准值取 ，而 计算短路回路中主要元件的电抗标幺值电力系统 架空线路 取 电力变压器（由附录表13查得S

16、CB10-1000/10干式变压器Dyn11联结） 求K-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值 三相对称短路电流初始值 (3)其他三相短路电流 (4)三相短路容量 求K-2点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值 （2）三相对称短路电流初始值 其他三相短路电流 （4)三相短路容量 序号电路元件技术参数电抗标幺值 三相短路电流/KA1电力系统0.52电力线路1.813K-1Un=10KV2.312.382.382.386.073.594变压器65K-2Un=0.38KV8.3117.3417.3417.3431.9112.03 短路计算表第六章

17、 电气设备选择与校验6.1高压断路器的选择及校验高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路，其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。高压断路器的主要作用是：在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在发生短路故障或严重负荷时，借助继电保护装置用它自动、迅速地切断故障电流，以防止扩大事故范围。断路器工作性能好坏直接关系到供配电系统的安全运行。为此要求断路器具有相当完善的灭弧装置和足够强的灭弧能力。10kV侧电

18、网额定电压: 额定电流: （1）额定电压的选择:=10kV 开关电器的额定电压（kV); 系统的最高运行电压（kV)；（2）额定电流的选择:（3）额定短路开断电流选择: （4）额定短路关合电流: =6.07KVA 根据、以及安装条件，查附录表18，可选CV1-12-630A/25kA型户内真空断路器。（5）根据热稳定要求 对选定断路器进行热稳定校验： 取继电器的后备保护动作时间为0.8，断路器的全开断时间取0.1s，Qt=（0.1+0.8+0.5）=5.38（6）动稳定校验 =6.07KA 序号选择项目装设地点的技术参数断路器的技术参数结论1额定电压Un=10kV，Um=12kV=12KV合格

19、2额定电流Ic=121.56AIr=630A合格3额定短路开断电流=2.38KA(最大运行方式)Ib=25kA合格4额定峰值耐受电流=6.07kA(最大运行方式)=63kA合格5额定短时耐受电流Qt=5.38合格6额定短路关合电流=6.07kA(最大运行方式)=63kA合格7环节条件室内变电所高压开关柜内正常使用环境满足条件校验计算结果与所选断路器列表比较见表61。6.2 隔离开关的选择及校验隔离开关的用途：1. 隔离开关实现电气隔离（隔离电源）有明显可见的足够大的断开点，确保运行和检修的安全。2. 隔离开关没有灭弧室，所以不能用来直接接通、切断负荷电流和短路电流。（运行证明，可以用来开闭电压

20、互感器、避雷器、母线和直接与母线相连设备的电容电流，开闭阻抗很低的并联电路的转移电流。也可开闭励磁电流不超过2A的变压器空载电流和电容电流不超过5A。）。有压无载。其主要用途是保证电路中的检修部分与带电体之间的隔离以及用隔离开关进行电路的切换工作或关合空载电路。隔离开关拉闸前，必须在断路器切断电路之后才能进行再拉隔离开关，合闸前，先合隔离开关再用断路器接通电路。隔离开关的主要作用： 1、 隔离电源： 在电气设备停电或检修时，用隔离开关将需停电设备与电流隔离，形成明显可见的断开点，以保证工作人员和设备安全。 2 、倒闸操作（改变运行方式）：将运用中的电气设备进行三种形式状态（运行、备用、检修）下

21、的改变，将电气设备由一种工作状态改变成另一种工作状态。 3、 拉合无电流或小电流电路的设备 高压隔离开关虽然没有特殊灭弧装置，但触头间的拉合速度及开距应具备小电流和拉长拉细电弧灭弧能力，对以下电路具备拉合。（1）拉、合电压互感器与避雷器回路。（2）拉、合空母线和直接与母线相连接设备的电容电流。（3）拉、合励磁电流小于2A的空载变压器：一般电压为35kV，容量为1000KVA及以下变压器；电压为110kV容量为3200KVA及以下变压器。（4）拉、合电容电流不超过5A的空载线路，一般电压为10kV，长度为5km及以下的架空线路；电压为35kV，长度为10km及以下的架空路线。（1）额定电压的选择

22、 （2）额定电流的选择（3）极限通过电流选择根据Un、In、ies以及安装条件，查设备手册，GN30-10D1/630户内型高压隔离开关。 （4）根据热稳定要求 对选定隔离开关进行热稳定校验： 取继电器的后备保护动作时间为0.8，断路器的全开断时间取0.1s，Qt=（0.1+0.8+0.5）=5.38校验计算结果与所选隔离开关列表比较见表10.3。表6-2 校验计算结果与所选隔离开关列表比较表计算结果GN30-10D1/630U(kV)10U(kV)10I(A)121.56I(A)630Q(kA)s 5.38It(kA)s2500(kA)6.07(kA) 50由以上可知，所选隔离开关校验全部合

23、格。GN30-10D/630，这种型号隔离开关系列为高压10kV，三相电流频率50HZ的户内、装置，安装于高压开关柜内，使高压开关柜结构紧密占地面积小，安全性高。如下表所示7-3为GN30-10D/630的技术数据。 表6-3 GN30-10D/630技术数据型号型式序号额定电压KV额定电流A结构标志GN30-10D/630户内3010630带接地刀闸 隔离开关运行与维护的注意事项：（1）.载流回路及引线端子无过热。（2）.瓷瓶无裂痕，瓷瓶与法兰接触处无松散及起层现象。（3）.传动机构外露的金属无明显锈蚀痕迹。（4）.触头罩无异物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合闸过程应无卡劲，触头中心要标

24、准，三相是否同时接触。（7）.隔离开关严禁带负荷分、合闸，维修时检查它与断路器的连锁。6.3 互感器的选择及校验 互感器是一种为测量仪器、仪表、继电器和其他类似电器供电的特殊变压器。互感器的功能有两个：一是将二次电路及设备与高压一次电路隔离，保障了二次设备与人身安全；二是将任意高的电压变换成标准的低电压或将任意大的电流变换成标准的小电流，以使二次侧的测量仪器、仪表、继电器等标准化。6.3.1电流互感器的选择及校验（1）一次回路额定电压的选择 （2）一次回路额定电流的选择 因为10kV主变进线最大持续工作电流为 所以 （3）二次回路额定电流选择弱电系统的1A。（4）准确级选择 根据保护需要确定电

25、流互感器的准确级如下： 10P20/10P20/0.5/0.2根据Un、Imax以及安装条件，查设备手册，可选LZZBJ12-10A户内型支柱式环氧树脂浇注绝缘电流互感器。主要技术参数见表10.6。 表6.3 LZZBJ8-10A电流互感器主要技术参数型号额定电压(kV)设备最高电压(kV)额定比流比额定一次电流 (A)额定二次电流(A)级次组合 3s热稳定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)LZZBJ12-10A1012150/115015P1010P1045112.5 （5）根据热稳定要求对选定电流互感器进行热稳定校验：（6）根据动稳定要求 =112.5kA =6.07kA 因此，所选择的电

26、流互感器能满足校验要求 。6.3.2电压互感器选择校验(1）额定一次电压U1r =kV二次额定电压： 电压互感器二次绕组额定电压通常是供额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用。单个单相式电压互感器的二次绕组电压为100V，而其余可获得相间电压的接线方式，二次绕组电压为0.1/kV；10kV侧：分段母线上选用成套电容式电压互感器。具体参数见表10.9。型号额定一次电压(kV)额定电容H级次组合1a1n2a2ndadn二次电压(kV)准确级容量(VA)二次电压(kV)准确级容量(VA)二次电压准确级容量(VA)0.010.2/0.5/3P0.21500.51503P100表6-4 电压互感

27、器具体参数表第七章 母线及进出线的选择7.1母线型号的选择最大持续工作电流为 式中K裸导体载流量在不同海拔高度及温度下的综合校正系数。10kV母线可选用采用LGJ型钢芯铝绞，其技术参数见10.10表 表10.10 LGJ-70钢芯铝绞参数表导体型号导体截面(mm)导体不同环境温度下的载流量（A）25303540LGJ-7070275259228222初选高压电缆截面积为70mm27.2按发热条件进行校验 线路计算电流为: 已知电缆直埋/穿管埋地0.8m，环境温度为25，电缆的载流量为275A。设同一路径有2根电缆并列敷设，根据附录表48校正，电缆实际载流量为=2750.9=248.5A，所选电

28、缆截面积满足发热条件。结束语根据任务书的基本要求，查阅教科书及大量的规程、规范和相关资料，经过一段时间的艰苦努力，终于完成了设计任务，并形成了设计成果。 现在回过头看看，其间有酸甜苦辣，也有喜怒哀乐，尤其是理论基础不过硬，更是困难重重，但是有同学之间的相互帮助，以及老师的指导，最终完成了任务。经过这次的任务设计，我们都明白了，做每一件事都要细心、认真，只有实实在在的去融入任务当中，不断查阅资料，运用所学过的知识，才能够把任务做好，才能从中学习到课堂上学习不到的知识。在这一次的任务设计当中，要感谢老师平时的耐心教学，以及同学们的热心帮助。参考文献1徐晓宁.建筑电气设计基础M.广州：华南理工大学出版社，2007.2马誌溪.建筑电气工程-基础、设计、实施、实践M.北京：化学工业出版社，20053刘介才.供配电设计手册4.翁双安.供电工程-2版M.北京：机械工业出版社.2012附录附录一 变压器一次侧电气主接线图附录二 变压器二次侧电气主接线图附录一 变压器一次侧电气主接线图 附录二 变压器二次侧电气主接线图