高層建筑變電所設計報告

1、設計內(nèi)容與設計要求一、設計內(nèi)容（一）原始數(shù)據(jù)1.工程概況：本工程為15層的辦公樓，屬一級高層建筑，地下一層，地上15層。地下一層為設備用房，115層為辦公層。建筑高度為56.1m，建筑面積為22736m2。1.負荷情況：本高層建筑總負荷為1000kVA，COS為0.7，其中照明負荷為300kVA，動力負荷為700kVA。消防設備、重要設備、主通道一般照明等重要負荷為400kVA。 2.電源情況：從城市電網(wǎng)引一路10kV電源，短路容量為200MVA。另安裝一臺400kW自備柴油發(fā)電機。 3.環(huán)境與氣象條件：年最高溫度：40 ；年最低溫度-5；年平均溫度25；海拔高度：150m； 土質(zhì)：粘土；雷暴

2、日：30日/年。 （二）技術要求1雙電源采用一用一備，自備柴油發(fā)電機要求在30s之內(nèi)供電。2要求補償后低壓側(cè)COS達到0.95。（三）設計內(nèi)容1負荷計算與無功功率補償2主變壓器選擇3電氣主接線設計4短路電流計算5電氣設備的選擇與校驗（包括保護動作值的整定計算）6母線及進出線的選擇7變電所布置設計二、設計要求1在規(guī)定時間內(nèi)完成以上設計內(nèi)容；2用計算機畫出電氣主接線圖和變電所布置平面圖；3編寫設計說明書（計算書），設備選擇要列出表格。主要設計條件計算機與博超電氣電力設計軟件。 說明書格式目錄正文內(nèi)容：一、設計要求及概述二、負荷計算與無功補償三、主變壓器選擇四、電氣主接線設計五、短路電流計算六、電氣

3、設備選擇與校驗七、母線及進出線的選擇八、結(jié)語參考文獻裝訂格式：全部采用16K打印紙或課程設計專用紙，豎裝。裝訂順序：課程設計報告書封面；任務書；說明書目錄；正文；附件（圖紙等）。參 考 文 獻1徐曉寧.建筑電氣設計基礎M.廣州：華南理工大學出版社，2007.2馬誌溪.建筑電氣工程-基礎、設計、實施、實踐M.北京：化學工業(yè)出版社，20053劉介才.供配電設計手冊 一、 設計要求及概述該題目是針對綜合樓10kV變電所進行的深化初步設計，在設計開始，需去查找相關的資料或是在工程技術人員的陪同下對變電所進行了參觀學習，并要把所需設計的內(nèi)容作詳細記錄，查找資料或者參觀過程中通過技術人員的指導和結(jié)合此次設

4、計的具體要求，選擇變電所的高低壓部分設計，這部分設計無論是對自己在校期間的能力提升還是對自己以后的工作也會有很大的幫助。此次設計按照以下的步驟進行：1.依照主接線的特點，選擇各個電壓等級的接線方式，進行綜合比較，選擇最佳接線方式。2.進行負荷與短路電流計算，根據(jù)計算的數(shù)值選擇合適的電器元件。3.按照設計要求以及所選的電器元件，結(jié)合實際繪利用相關軟件制設計圖紙，包括主接線圖、二次回路圖等。最后對所選電器元件及整個供電系統(tǒng)進行校驗和評估。以上是理論知識的體現(xiàn)，而更重要的一點是在設計中培養(yǎng)自己運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，通過實際的工程設計來增強自己的工程觀。在設計過程中運用所學的理論知

5、識，結(jié)合自己對實際工程項目的理解來完成本次設計，同時也是對自己所學知識的一次很好的檢驗，為以后自己做實際工程項目的設計奠定一個良好的基礎！二、負荷計算與無功補償 2.1負荷和無功補償?shù)母攀鲎冸娝脑O計是為了給綜合樓提供可靠的電源，保證大樓供電的可靠性，而負荷是變電所設計當中最為重要的一部分。負荷的確定是為了正確、合理地選擇電氣設備和線路，并為無功補償提高功率因數(shù)提供依據(jù)，由此再合理選擇變壓器開關電器等元件。電力負荷及其大小是供電設備設計計算的根本依據(jù)，正確合理地進行負荷計算，對于投資的經(jīng)濟性，技術上的安全可靠性以及以后的經(jīng)濟運行和維護等關系重大。根據(jù)設計，主變壓器分別供有不同的負荷，在此設計中

6、忽略了部分負荷，根據(jù)工程技術的要求選取以下負荷：所謂無功功率補償是把具有容性功率的裝置與感性負荷聯(lián)接在同一電路，當容性裝置釋放能量在相互轉(zhuǎn)化，感性負荷所吸收的無功功率可由容性裝置輸出的無功功率中得到補償。在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。根據(jù)高層建筑的具體情況，及其無功補償方法的技術、經(jīng)濟比較選用電力電容器補償中的并聯(lián)補償方法。并聯(lián)補償時把電容器并接到被補償設備的電路上，以提高功率因數(shù)，這種方法稱為并聯(lián)電容器補償，這種方法適用于用電單位。2.2具體計算照明負荷： 動力負荷： 重要負荷 總負荷為；總的無功功率補償為選擇可安裝的

7、電容器組數(shù)為12組選擇型號為BSMJ0.4-40.3型號并聯(lián),每組容量Qr.c=40kvar,總?cè)萘繛?80kvar.實際最大負荷時的補償容量為480kvar,補償后視在功率:三、主變壓器選擇 主變壓器容量應根據(jù)計算負荷選擇。確定一臺變壓器的容量時，應首先確定變壓器的負荷率。變壓器當空載損耗等于負荷率平方乘以負載損耗時效率最高，在效率最高點變壓器的負荷率為6367之間，對平穩(wěn)負荷供電的單臺變壓器，負荷率一般在85左右。但這僅僅是從節(jié)電的角度出發(fā)得出的結(jié)論，是不夠全面的。值得考慮的重要元素還有運行變壓器的各種經(jīng)濟費用，包括固定資產(chǎn)投資、年運行費、折舊費、稅金、保險費和一些其他名目的費用。選擇變壓

8、器容量時，適當提高變壓器的負荷率以減少變壓器的臺數(shù)或容量，即犧牲運行效率，降低一次投資，也只是一種選擇。主變壓器的型號選擇主要考慮以下因素：1） .變電所的位置及環(huán)境狀況；2） .建筑物的防火等級的要求；3） .建筑物的使用功能及其性質(zhì)；4） .主要用電設備對供電可靠性等方面的要求；5） .經(jīng)濟性與合理性 6）.當?shù)毓╇姴块T對變電所的管理設置在一類高、低壓主體建筑中的變壓器，應選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低壓主體建筑也宜如此，否則應采取相應的防火措施。主變壓器的選取，安裝的環(huán)境是重要考慮的方面。在高層建筑中，主變壓器安裝的地點一般為地下。由于地下環(huán)境比較復雜，根據(jù)消防

9、安全的要求，不得選用可燃性油變壓器，由于地下層一般比較潮濕，通風不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結(jié)合具體情況（容量、安全、節(jié)能、經(jīng)濟等）選型為SCB9-1000/10KV變壓器。查相關資料得該主變壓器的具體技術參數(shù)如下表所示；表1 SCB9-1000/10變壓器技術參數(shù)型號額定容量（KVA）額定電壓（kV）空載損耗（W）負載損耗（W）短路阻抗（%）空載電流（%）變壓器連接組高壓低壓SCB9-1000/10100010.50.41660855061.0四、電氣主接線設計主接線設計 變配電所的電氣主接線是以電源進線和引線為基本環(huán)節(jié)，以母線為

10、中間環(huán)節(jié)構(gòu)成的思安能輸配電路。主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無匯流母線的接線形式。變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源(變壓器)、母線和出線(饋線)。各個變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯印Ｔ谶M出線數(shù)較多時(一般超過4回)，為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便有利于安裝和擴建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設備增多。無匯流母線的接線使用開關電器較少，占地面積小，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。 單母

11、線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經(jīng)過開關電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開關，靠近母線側(cè)的隔離開關QS2稱作母線隔離開關，靠近線路側(cè)的QS3稱為線路隔離開關(在實際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開關稱為甲刀閘，把靠近負荷側(cè)的隔離開關稱為乙刀閘)。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關沒有滅弧裝置其開合電流能力極低，只能于設備停運后退出工作時斷開電路，保證

12、與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應配置隔離開關，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設線路隔離開關。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設。同一回路中串接的隔離開關和斷路器，在運行操作時，必須嚴格遵守操作順序。1單母線接線的優(yōu)缺點 優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。2單母線接線的

13、適用范圍一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況：(1)6-10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。(2)35-66kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。3. 單母線分段接線為了克服一般單母線接線存在的缺點，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設一個分段斷路器和兩個隔離開關。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨

14、越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。2適用范圍(1)6一10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。(2)3566kV配電裝置出線回路數(shù)為48回時。因為高層建筑 主要有消防通道等重要設備 其中重要設備為二級負荷，照明動力設備為三級負荷故采用分段雙母線供電。五、短路電流計算設高層建筑變電所高壓進線端與電力系統(tǒng)的發(fā)電機輸出端的距離為3km，為電纜線路。電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處短路容量為S”k3 =200MV·A, 供電系統(tǒng)短路計算電路圖如下圖所示。1.確定基準值取 ，而 2.計算短路回路中主要元件的電抗標幺值(1).電力系統(tǒng) (2).架空線路由資料可知：，則(3).電力變壓器由資料得：則

15、 3.求k-1點的短路阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量(1).總的電抗標幺值 (2).三相對稱短路電流初始值 (3).其它三相短路電流 (4).三相短路容量 4.求k-2點的短路阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量(1).總電抗標幺值 (2).三相短路電流周期分量有效值 (3).其它三相短路電流在10/0.4kV變壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時，一般會有可取,因此，則有 (4).三相短路容量 在工程設計中，往往還要列短路計算表，如下圖所示。 短路計算表短路計算點三相短路電流（KV）三相短路容量（MVA）點3.793.793.799.675.7368.97點22.3822.3822.3850.

16、5729.3215.50六、電氣設備選擇與校驗1、高壓斷路器的選擇高壓斷路器是高壓電氣中的重要設備，是電力系統(tǒng)中最重要、最復雜的電氣設備。高壓斷路器在高壓電路中起控制作用，是高壓電路中最重要的電器元件之一。斷路器用于在正常運行時接通或斷開電路，故障情況在繼電保護裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況（如自動重合到故障線路上時）下可靠的接通短路電流。高壓斷路器是在正常或故障情況下接通或斷開高壓電路的專用電器。斷路器的工作狀態(tài)（斷開或者閉合）是由其他的操動機構(gòu)控制的。它在電網(wǎng)中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護作用，當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保

17、護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分的正常運行。高壓斷路器的主要作用是：在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴重負荷時，借助繼電保護裝置用它自動、迅速地切斷故障電流，以防止擴大事故范圍。斷路器工作性能好壞直接關系到供配電系統(tǒng)的安全運行。為此要求斷路器具有相當完善的滅弧裝置和足夠強的滅弧能力。根據(jù)高壓斷路器的QF的型號規(guī)格。在短路計算中我們得知10kV側(cè)母線上短路電流為5.3kA，控制QF的線路繼電保護裝置實際最大的動作時間為1.0s變壓器高壓側(cè)實際最大工作電流按變壓器額定電流計算。 線路首端短路時，流過短路電流最大，而線路首端（）點短路和母線（）點短路，其短

18、路電流相等，即：短路電流沖擊值：短路容量：擬定選用高壓真空斷路器，斷路時間：短路假想時間：根據(jù)擬定條件和相關數(shù)據(jù)，選用ZN12-10I型高壓真空斷路器。 表7-2 ZN12-10I型高壓真空斷路器序號安裝電氣條件ZN12-10I校驗結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目技術數(shù)據(jù)110KV10KV合格257.74A1250A合格32.76KA31.5KA合格47.038KA25KA合格57.84126合格2、隔離開關選擇與校驗2.1、隔離開關原理與類型隔離開關是發(fā)電廠和變電所中常用的開關電器，用于隔離電源，以保證對其它電器設備和線路運行安全檢修。隔離開關是應用于斷路器的配套裝置使用的，但是隔離開關無滅弧裝置，不能用來

19、接通和斷開負荷電流和短路電流。隔離開關的類型較多，按裝接地點不同分：屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目分：單柱式、雙柱式和三柱式；此外還有V型隔離開關。隔離開關的型式對配電裝置的分布和占地面積有很大的影響，隔離開關選型時應根據(jù)實際情況選擇，遼寧工學院選擇型號為：GN30-10D/630，這種型號隔離開關系列為高壓10kV，三相電流頻率50HZ的戶內(nèi)裝置，安裝于高壓開關柜內(nèi)，使高壓開關柜結(jié)構(gòu)緊密占地面積小，安全性高。如下表所示7-3為GN30-10D/630的技術數(shù)據(jù)。 表7-3 GN30-10D/630技術數(shù)據(jù)型號型式序號額定電壓KV額定電流A結(jié)構(gòu)標志GN30-10D/630戶內(nèi)3010630帶接

20、地刀閘2.2、隔離開關運行與維護 隔離開關運行與維護的注意事項：（1）.載流回路及引線端子無過熱。（2）.瓷瓶無裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無松散及起層現(xiàn)象。（3）.傳動機構(gòu)外露的金屬無明顯銹蝕痕跡。（4）.觸頭罩無異物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合閘過程應無卡勁，觸頭中心要標準，三相是否同時接觸。（7）.隔離開關嚴禁帶負荷分、合閘，維修時檢查它與斷路器連鎖。2.3、隔離開關的校驗根據(jù)型號擬選GN30-10D/630。 短路電流的沖擊值：短路容量：短路電流假想時間： 校驗情況如下表 表7-4 GN30-10D/630校驗數(shù)據(jù) 計算數(shù)據(jù) GN30-10D/630工作電壓（KV） 10最大工作電流

21、（A）57.74短路電流 （KA）3.79短路沖擊電流（KA）9.67 熱穩(wěn)定性校驗根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得滿足熱穩(wěn)定校驗條件。2.4、互感器選擇與校驗互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷骸⒋箅娏靼幢壤兂傻碗妷?100、)和小電流(5、1A)，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護等。為了確保工作人員在接觸測量儀表和繼電器時的安全，互感器的每一個二次繞組必須有可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高電壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢悾饕请姶攀降?。此外，電容式電壓互感器在超高壓系統(tǒng)中也被廣泛應用。非電磁式的新型互

22、感器，如電子式、光電式互感器，尚未進入廣泛的工業(yè)實用階段。2.4.1、電流互感器選擇校驗。對于大多數(shù)電流互感器，給出了相對于額定一次電流的動穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定倍數(shù)，因此其動、熱穩(wěn)定度應按下式校驗。動穩(wěn)定倍數(shù)：則動穩(wěn)定校驗的條件為：擬定型號為：LZZBJ9-10型電流互感器，查表得， 熱穩(wěn)定倍數(shù)：，則熱穩(wěn)定度校驗條件為：，一般為1S熱穩(wěn)定倍數(shù)，即電流互感器試驗時間t=1s，因此上式可改寫為：通過計算結(jié)果可知滿足熱穩(wěn)定校驗。 2.4.2、電壓互感器選擇校驗。 1電壓互感器的結(jié)構(gòu) 一次繞組被分為匝數(shù)相等的兩部分，分別繞在上下鐵芯柱上并且并聯(lián)起來，其連接點于鐵芯相連，二次繞組繞在鐵芯上，此外還有一個平衡線圈，也有匝數(shù)相等的兩部分組成，分別繞在上下兩個鐵芯上，并且串起來，連接點與鐵芯相連。 2電壓互感器校驗為了保證電壓互感器的安全運行和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓互感器應滿足下列條件：其中式中 為電網(wǎng)電壓；為電壓互感器一次繞組額定電壓；其電壓互感