某工地半室外型变电所设计.doc

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1、第一章 设计任务1.1设计题目某工地半室外型变电所设计1.2设计要求（1） 变电所的电气主接线设计，绘出主接线图；（2） 绘出变电所的平面布置图，变压器室布置结构图，对变电所的土建提出要求；（3） 选择变压器型号，高压设备型号规格；（4） 确定变电所接地，防雷措施；（5） 为照明干线与工地一区选择导线规格、截面；1.3设计依据：（1） 电源进线高压10KV（2） 工地用电设备清单如表所列设备编 号用电设备名称台数额定容量频率额定电压相数备注1混凝土搅拌机310KW0.9538032砂浆搅拌机14.5KW0.938033电焊机422KVA3801=65%4起重机230KW0.923803=25%

2、5砾石洗涤机17.5KW0.938036照明（白炽灯）10KW2201（3）工地一区电压380/220V，计算电流为55A，采用BLX-500型明敷供电（4） 照明干线的计算负荷共计10KW，导线长250m，用380/220V三相四线制供电，设干线上电压损失不超过5%，敷设地点的环境湿度为30第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）2.1.2多组用电设备计算负荷

3、的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位为kvA） =d)计算电流（单位为A） =经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）表2.1各厂房和生活区的负荷计算表编号名称设备容量需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1起重机60KW0.250.51.731525.952电焊机88KV.A0.350.71.0233.5423.17搅拌机42KW0.70.7

4、50.8829.425.876照明9KW90总计86.8274.92计入=0.95, =0.970.7482.4872.67111.43169.32.2无功功率补偿 由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.74。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.95来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan - tan)=82.48tan(arccos0.74) - tan(arccos0.95) = 47.84 kvar取:=50则补偿后变电所低压侧的视在计算

5、负荷为：计算电流变压器的功率损耗为： 变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因数为：满足（大于0.90）的要求。表2.2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.7482.4874.92111.43169.3380V侧无功补偿容量-50380V侧补偿后负荷0.9582.4824.9286.16130.91主变压器功率损耗0.015=1.290.06=5.1710KV侧负荷计算0.9483.7730.0989.015.14第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择3.1变电所主变压器的选择根据工地的负荷性质和电源情况，工地变电所的主变压器考虑为一

6、台接线方案： 型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=125 KVA=111.43KVA，即选一台S9-125/10（6）型低损耗配电变压器。3.2 变电所主接线方案的选择 变电所主接线表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。变电所主接线对变电所设备的选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供配电设计中的重要环节。1、 变配电所这接线应满足的基本要求：（1） 可靠性（2） 灵活性（3） 安全性（4） 经济性2、 变电所主接线的选择原则（1） 当满足运行要求时，应

7、尽量少用或不用断路器，以节省投资。（2） 当东电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器接线。（3） 接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。（4） 610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，硬装设线路隔离开关。（5） 变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。按上面主变压器方案可设计以下主接线方案：3.3变电所的平面布置图:1-高压配电室 2室外变压器台 3低压配电室 4值班室342 13.4变压器室布置结构图 5 4 32 81 6 71油浸式变压器 2高压负荷开关操作机

8、构 3高压负荷开关4高压母线支架 5高压母线 6接地线 7中型母线8临时接地线接线端子3.5对变电所土建提出的要求：（1） 变压器室的通风窗，应采用非燃烧材料。（2） 在多层和高层主体建筑物的底层布置装有可燃性油的电气设备时，其底层外墙开口部位的上方应设置宽度不小于1.0m的防火挑檐。多油开关室和高压电容器室均应设有防止油品流散的设施。（3） 配电所各房间经常开启的门、窗，不宜直通相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的场所。（4） 变压器室、配电室、电容器室等应设置防止雨、雪和蛇、鼠类小动物从采光窗、通风窗、门、电缆沟等进入室内的设施。（5） 变电所的电缆夹层、电缆沟和电缆室，应采取防水、排水措

9、施。（6） 变压器室宜采用自然通风。夏季的排风温度不宜高于45，进风和排风的温差不宜大于15。（7） 高、低压配电室、变压器室、电容器室、控制室内，不应有与其无关的管道和线路通过。（8） 有人值班的独立变电所，宜设有厕所和给排水设施。（9） 在配电室内裸导体正上方，不应布置灯具和明敷线路。当在配电室内裸导体上方布置灯具时，灯具与裸导体的水平净距不应小于1.0m，灯具不得采用吊链和软线吊装。第四章 短路电流的计算4.1 绘制计算电路 500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-1250.4kV(2)(3)(1)系统图5-1 短路计算电路4.2 确定短路计算基准值设基准容量=1

10、00MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 （5-1） （5-2）4.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值4.3.1电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.2 （5-3）4.3.2架空线路查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故 （5-4）4.3.3电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4，故=32 （5-5）式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。k-1k-2图5-2 短路计算等效电路4.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算4.4.1总电抗标幺值=0

11、.2+2.6=2.8 （5-6）4.4.2 三相短路电流周期分量有效值 （5-7）4.4.3 其他短路电流 （5-8） （5-9） （5-10）4.4.4 三相短路容量 （5-11）4.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算4.5.1总电抗标幺值=0.2+2.6+32=34.8 （5-12）4.5.2三相短路电流周期分量有效值 （5-13）4.5.3 其他短路电流 （5-14） （5-15） （5-16）4.5.4三相短路容量 （5-17）以上短路计算结果综合图表5-1所示。表5-1短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-2

12、7.624.512.87第五章 变电所一次设备的选择校验5.1 10kV侧一次设备的选择校验5.1.1按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。5.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即5.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大

13、负荷电流。5.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表5-1 10 kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV7.2A()1.96kA4.87.0kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5 kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-

14、1010kV0.5A50 kA-电压互感器JDJ-1010/0.1kV-避雷器FS4-1010kV-户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA5.2 380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-2所示，所选数据均满足要求。 表5-2 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380V总135.24A4.12kA7.58kA-一次设备型号规格额定参数-1号低压断路器DW16-630/3D380V200A30kA-4号低压断路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-2号低压断

15、路器DW20-200380V200A（大于）25 kA-3号低压断路器DW15-200380V100A20A-5号低压断路器DW15-200380V150A20A6号低压断路器DW15-200380V200A20A5.3 高低压母线的选择查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12010）+806，即相母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。第六章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择6.1 10kV高压进线和引入电缆的选择6.1.1 10kV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用

16、干线。a).按发热条件选择由=7.2A及室外环境温度30，由及室外环境温度30，查表得，初选LGJ-25,其30时的=127A,满足发热条件。b).校验机械强度查表得，最小允许截面积=16，而LGJ-25满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。6.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由=7.2A及土壤环境30，查表得，初选缆线芯截面为25的交联电缆，其=90A,满足发热条件。b)校验热路稳定按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；

17、为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得，满足发热条件。 b）校验电压损耗设变电所至工地距离约为288m，而查表得到150的铝芯电缆的=0.25 （按缆芯工作温度75计），=0.07，又=82.48kW, =72.67 kvar，故线路电压损耗为=5%。c）断路热稳定度校验满足短热稳定要求，即选缆芯截面为150的电缆，即选VLV22-1000-3150+180的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半

18、选择。以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表 7-1所示。表7-1 进出线和联络线的导线和电缆型号规格线 路 名 称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LGJ-25铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL2210000325交联电缆（直埋）380V低压出线VLV22-1000-3150+180（直接穿硬塑料管敷设）第七章 降压变电所防雷与接地装置的设计7.1变电所的防雷保护7.1.1 直接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保

19、护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻（表9-6）。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm4mm 的镀锌扁钢焊接相接。引下线用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长11.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。7.1.2 雷电侵入波的防护 a)在10KV电源进线的终端

20、杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。 b）在10KV高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。 c）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。7.2 变电所公共接地装置的设计7.2.1接地电阻的要求按工厂供电设计指导表9-6。此边点所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件： 且 其中, 因此公共接地装置接地电阻 。 7.2.2接地装置的设计 采用长2.5m

21、、50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5 m，垂直打入地下，管顶离地面0.6 m。管间用40mm4mm的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25 mm 4 mm的镀锌扁刚。变电所接地装置平面布置图如图9-1所示。接地电阻的验算： 满足欧的接地电阻要求，式中,查工厂供电设计指导表8-10”环行敖设”栏近似的选取。总结经过为期一个星期的工厂供电设计，我不但温习了以前学过的知识，而且又学习了很多相关的专业资料知识，加深了对理论知识的理解，也深刻地理解了理论与实践结合并不是一件容易的事。本次设计的主要内容是

22、进行10KV降压变电所电气设计，本次设计的主要内容是主接线设计、短路点计算、电气设备的选择与校验、无功补偿、主变保护设计等。通过此次设计，使我明白了变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分，主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择的拟定将会产生直接的影响。通过短路电流的计算来对系统的各种故障进行分析，并以此来校验各种电气设备的选择是否符合要求。此外，通过无功补偿的设计，满足了用户电能质量的要求，同时为了整个变电站的安全运行进行了用电设备的保护设计，因为它们的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行。最后为了把所选设备有一个合理的布局。在设计过程中发现自己对专业知识的掌握还很欠缺，独立解决问题的能力也很有限，但通过指导老师的帮助和团队的努力，设计要求的任务已完成。参考文献工厂供电第五版主编刘介才机械工业出版社电力工程综合设计指导书主编卢帆兴 肖清 周宇恒 实用供配电技术手册中国水利水电出版社现代电工技术手册中国水利水电出版社电气工程专业毕业设计指南供配电分册 中国水利水电出版社电气工程专业毕业设计指南继电保护分册中国水利水电出版社电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中国水利水电出版社实用电工电子技术手册实用电工电子技术手册编委会编机械工业出版社工厂供电设计指导主编刘介才机械工业出版社- 16 -