1004kv變電所設(shè)計

1、忒族幽僦火掌WUHANTEXTILEUNIVERSITY供配電課程設(shè)計設(shè)計題目：某紡織廠10kV/0.4kV變電所設(shè)計姓名：班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：成績評定：2018年01月19日1 .設(shè)計題目11.1 原始資料11.1.1 設(shè)計環(huán)境及基礎(chǔ)資料11.1.2 設(shè)計內(nèi)容22 .功率計算及無功功率補償22.1 功率計算22.2 無功功率補償42.2.1 無功補償?shù)囊饬x42.2.2 無功補償?shù)幕疽?2.2.3 無功功率平衡與補償43 .變壓器的選擇53.1 變壓器臺數(shù)的選擇53.2 變壓器容量的選擇63.3 變壓器類型的選擇64 .電氣主接線設(shè)計64.1 電氣主接線的基本要求64.2 電氣主接線的基

2、本形式64.3 電氣主接線方案74.3.1 電氣主接線方案的比較74.3.2 電氣主接線方案的確定75,短路電流計算71.1 短路電流計算的目的71.2 短路計算的假設(shè)條件71.3 短路點的確定81.4 短路電流計算86 .選擇主要電氣設(shè)備117 .繼電保護的配置131設(shè)計題目：某紡織廠10kV/0.4kV變電所設(shè)計1.1 原始資料1.1.1 設(shè)計環(huán)境及基礎(chǔ)資料(1)某紡織廠因生產(chǎn)規(guī)模擴建和提高供電可靠性的需要，擬新建一廠區(qū)，為此擬新建10/0.4KV降壓變電所一座。有關(guān)負荷資料見附表1,新廠區(qū)總平面布置圖見附圖。(2)從電業(yè)部門某110/10KV變電所，變電所母線出線短路容量為350MVA用

3、10KV雙回架空線路向本廠配電，該變電所在廠南側(cè)0.5公里。(3)功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上(10KV)?？棽架囬g倉庫生活區(qū)紡紗車間變電所自來水車間動力車間機修車間圖1紡織廠平面圖表1新廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負荷計算表序號用電或車間單位名稱設(shè)備容量(kWKdcosetane計算負荷P(kW)Q(kvar)S(kVA)1紡紗車間4400.80.80.752織布車間4000.80.80.753自來水車間700.650.80.754機修車間260.30.651.175動力車間3600.30.51.736生活區(qū)400.60.61.337倉庫250.30.51.178小計13611.1.2 設(shè)計內(nèi)容(

4、1)負荷計算及無功功率補償。(2)選擇變電所主變臺數(shù)、容量及型式。(3)設(shè)計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定一個最佳方案。(4)進行必要的短路電流計算。(5)選擇和校驗所需的電氣設(shè)備。(6)進行繼電保護的選擇及整定(略寫)。2功率計算及無功功率補償2.1 功率計算功率計算公式如下：有功計算負荷：P=KdPe,無功計算負荷：Q=Ptan視在計算負荷：S=P/cos®,其中，Pe為設(shè)備容量。則可將圖表中的P,Q,S數(shù)據(jù)計算后再填入。1 .紡紗車間：已知Pe=440kw,Kd=0.8,cos®=0.8,tane=0.75,edP=KdPe=0.8

5、440=352kW,Q=Ptan=3520.75=264kvar,S=P/cos4=352/0.8=440kVA。2 .織布車問：已知Pe=400kW,Kd=0.8,cos®=0.8,tan4=0.75,P=KdPe=0.8400=320kW,Q=Ptan=3200.75=240kvar,S=P/cos6=320/0.8=400kVA。3 .自來水車間：已知Pe=70kW,Kd=0.65,cos*=0.8,tan*=0.75,P=KdPe=0.6570=45.5kW,Q=Ptan=45.50.75=34.125kvar,S=P/cos4=45.5/0.8=56.875kVA。4 .機

6、修車問：已知Pe=26kw,Kd=0.3,cos4=0.65,tan®=1.17,P=KdPe=0.326=7.8kW,Q=Ptan=7.81.17=9.126kvar,S=P/cos4=7.8/0.65=12kVA。5 .動力車間：已知Pe=360kW,Kd=0.3,co4=0.5,tane=1.73,P=KdPe=0.3360=108kW,Q=Ptan=1081.73=186.84kvar,S=P/cos6=108/0.5=216kVA。6 .生活區(qū)：已知Pe=40kw,Kd=0.6,cos巾=0.6,tan1=1.33,eP=KdP”0.640=24kW,Q=Ptan=241.

7、33=31.92kvar,S=P/cose=24/0.6=40kVA。7 .倉庫：已知Pe=25kW,Kd=0.3,cos*=0.5,tan*=1.17,P=KdPe=0.325=7.5kW,Q=Ptan=7.51.17=8.775kvar,S=P/cos4=7.5/0.5=15kVA。8 .小計：已知Pe=1361kW,P=352+320+45.5+7.8+108+24+7.5=864.8kWQ=264+240+34.125+9.126+186.84+31.92+8.775=774.786kvarS=,P2+Q2;v'864.82+774.7862上1161.1kVA,cos=P/S

8、=864.8/1161.1：0.74,tan=Q/P=774.786/864.8:0.90,Kd=P/Pe=864.8/1361:.0.64。表1新廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負荷計算表序號用電或車間單位名稱設(shè)備容量(kWKdcostan計算負荷P(kW)Q(kvar)S(kVA)1紡紗車間4400.80.80.753522644402織布車間4000.80.80.753202404003自來水車間700.650.80.7545.534.12556.8754機修車間260.30.651.177.89.126125動力車間3600.30.51.73108186.842166生活區(qū)400.60.6

9、1.332431.92407倉庫250.30.51.177.58.775158小計13610.640.740.90864.8774.7861161.12.2 無功功率補償2.2.1 無功補償?shù)囊饬x無功平衡是保證電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)。合理的無功補償和有效的電壓控制，不僅可保證電壓質(zhì)量，而且能提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性、安全性和穩(wěn)定性。2.2.2 無功補償?shù)幕疽箅娏ο到y(tǒng)的無功電源與無功負荷，在各種正常運行以及事故運行時，都應(yīng)實行分層分區(qū)、就地平衡原則，并且無功電源應(yīng)具有靈活的調(diào)節(jié)能力，和一定的檢修備用和事故備用容量。在正常運行方式時，突然失去一臺最大的無功電源設(shè)備，系統(tǒng)應(yīng)能迅速調(diào)出無功事故備用

10、容量，保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和正常供電，避免出現(xiàn)電壓崩潰；而在正常檢修運行方式下，若發(fā)生上述事故，應(yīng)采取切除部分負荷，或切除并聯(lián)電抗器等必要措施，以維持電壓穩(wěn)定。對于220kV及以上系統(tǒng)的無功補償，還應(yīng)考慮其提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。無功補償設(shè)備的配置與設(shè)備類型的選擇，應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較?？煞纸M投切的并聯(lián)電容器及可調(diào)節(jié)的并聯(lián)電抗器，通常為主要無功補償設(shè)備。2.2.3 無功功率平衡與補償對于不同電壓等級的電網(wǎng)，無功功率平衡與補償形式有所不同。用戶為提高功率因數(shù)，所需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量，可參考圖表2。經(jīng)計算，用戶的功率因數(shù)為0.74,題目要求將功率因數(shù)提高到0.90以上。因表內(nèi)數(shù)據(jù)過多，只截取了功率因

11、數(shù)為0.74的情況。表2單位負荷所需的補償電容器容量單位：kvar/kW1原功率因數(shù)cos41要提局到的功率因數(shù)cos(f)20.700.750.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.000.740.030.160.210.260.320.370.430.480.550.620.710.91故需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為Q=0.43kvar/kWX864.8kW=371.864kvar以上，才能將功率因數(shù)提高到0.90以上。表3補償電容的選擇型號額定電壓/kV標準容量/kVar相數(shù)BW0.23-4(5)-10.23451BW0.4-12(13,14)-1(

12、3)0.412131413BW0.4-40(60,80)-1(3)0.440608013BWF6.3-22(25,30,40,6.32225344050150,100)-1W1001BWF10.5-22(25,30,33.4,10.522253033.4140,50,100,120)-1W405010012013BW0.525-12(13,14)-1(3)0.5251213141BWM6.3-100(200,334)-1W6.31002003341BWF12.5-25(40,100,120,150)-1W12.525401001201501BWM10.5-50(100,200,334)-1W1

13、0.5501002003341BGM6.3-45(50,100)-1W6.345501001BGM10.5-45(50,100)-1W10.545501001故選擇型號為BW0.4-40(60,80)-1(3)的電容器并聯(lián)個數(shù)n=371.864kvar/80w=5臺，即并聯(lián)5個如上型號的變壓器可將功率因數(shù)補償?shù)?.90以上。3變壓器的選擇3.1 變壓器臺數(shù)的選擇發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線行式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應(yīng)不少于兩臺；而對弱聯(lián)系的中、小型電廠和低壓側(cè)電壓為6-10kV的變電所或

14、與系統(tǒng)聯(lián)系只是備用性質(zhì)時，本次設(shè)計為10kV/0.4kV降壓變電所，為小型變電所，可只裝一臺主變壓器故只裝一臺主變壓器3.2 變壓器容量的選擇單元接線時變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%勺裕度來確定。采用擴大單元接線時，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計算原則算出兩臺機容量之和來確定。發(fā)電機的額定容量為1361kVA扣除廠用電負荷后為1161.1kVA,還需留有10%勺裕度，則需1161.1X1.1=1277.21kVA,故選擇1600kVA的變壓器一臺。3.3 變壓器類型的選擇“中電制造”SG10系列非包封H級干式變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)（頻率均為50H

15、z）電壓組合高壓（kV）:3,6,6.3,6.6,10,10.5,11,高壓分接范圍±5或±2X2.5%低壓（kV）:0.4聯(lián)結(jié)組標號：Y,yn0或D,yn11絕緣水平LI75AC35/AC3型號及容量KVA空載損耗W負載損耗W（145C）負載損耗W1120C）空載電流聲級(LPA)dB短路阻抗器身重量kgSG10-100/10400157014670.80404600SG10-160/10540212019800.80424760SG10-200/10620252023540.80424920SG10-250/10720275025690.704441080SG10-31

16、5/10880346032320.704641230SG10-400/10970398037180.604641510SG10-500/101160487045500.604741740SG10-630/101290595055590.604761930SG10-800/101520695064930.504862260SG10-1000/101760812075860.504862750SG10-1250/102080969090520.504963140SG10-1600/10244011730109580.505063820SG10-2000/10332014450134500.4050

17、64490SG10-2500/10400017170160400.405165480故選擇型號為SG10-1600/10的變壓器4電氣主接線設(shè)計4.1 電氣主接線的基本要求電氣主接線必須滿足可靠性，靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。4.2 電氣主接線的基本形式電氣主接線主要分為有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中有匯流母線分為單母線接線和雙母線接線。單母線接線分為簡單單母線單母線分段，單母線帶旁路接線；雙母線接線分為簡單雙母線，雙母線分段，雙母線帶旁路，3/2斷路器雙母線以及變壓器-母線接線。無匯流母線分為單元及擴大單元接線，橋型接線和角型接線。其中橋型接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線。4.3 電氣主接線方

18、案4.3.1 電氣主接線方案的比較1. 簡單單母線接線：6-10kV配電裝置的出線不超過5回時。因為有7個用電或車間單位，出線超過5回，不能使用。2. 單母線分段接線：6-10kV配電裝置總出線回路數(shù)為6回及以上時，每一分段上所街的總?cè)萘?，不宜超過25MW。單母線分段接線能提高供電的可靠性。當(dāng)任一段母線或某一臺母線隔離開關(guān)故障及檢修時、自動或手動跳開分段斷路器QF僅有一半線路停電，另一段母線上的各回路仍可正常運行。重要負荷分別從兩段母線上各引出一條供電線路，就保證了足夠的供電可靠性。兩段母線同時故障的概率很小，可以不予考慮。當(dāng)可靠性要求不高時，也可用隔離開關(guān)QS將母線分段，故障時將會短時全廠停

19、電，待拉開分段隔離開關(guān)后，無故障段即可恢復(fù)運行。單母線分段接線除具有簡單、經(jīng)濟和方便的優(yōu)點，可靠性又有一定程度的提高，因此在中、小型發(fā)電廠和變電所中仍被廣泛應(yīng)用。3. 雙母線接線：6-10kV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需帶電抗器時；或當(dāng)變電站裝有兩臺變壓器，6-10kV線路為12回及以上時。因為出線數(shù)沒有超過12回且只有一臺變壓器，短路電流也不大，故不采用雙母線接線。4. 雙母線分段接線：廣泛應(yīng)用于中、小型發(fā)電廠的6-10kV發(fā)電機電壓母線。這種接線將雙母線接線的工作母線分為兩段，可看做是單母線分段和雙母線相結(jié)合的一種形式，它增加了一臺分段斷路器和一臺母聯(lián)斷路器。雙母線分段接線具有單母線分

20、段和雙母線兩者的特點，任何一段母線故障或檢修時仍可保持雙母線并列運行，有較高的可靠性和靈活性。4.3.2 電氣主接線方案的確定綜上所述，為了更好的滿足電氣主接線的基本要求，可將進線端10kV處采用雙母線分段接線，出線端0.4kV處采用單母線分段接線方式5短路電流計算5.1 短路電流計算的目的為了保證電力系統(tǒng)安全運行，在設(shè)計選擇電氣設(shè)備時，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設(shè)備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使有關(guān)斷路器跳閘。繼電保護裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準確的短路電流

21、數(shù)據(jù)。5.2 短路計算的假設(shè)條件1 .在短路過程中，所有發(fā)電機電勢的相位及大小均相同，亦即在發(fā)電機之間沒有電流交換，發(fā)電機供出的電流全部是流向短路點的。而所有負荷支路則認為都已斷開。2 .不計磁路飽和。這樣，系統(tǒng)中各元件的感抗便都是恒定的、線性的，可以運用疊加原理。3 .不計變壓器勵磁電流。4 .系統(tǒng)中所有元件只計入電抗。但在計算短路電流非周期分量衰減時間常數(shù)，或者計算電壓為1kV以下低壓系統(tǒng)短路電流時，則須計及元件的電阻。5 .短路皆為金屬性短路，即不計短路點過渡電阻的影響。6 .三相系統(tǒng)是對稱的。對于不對稱短路，可應(yīng)用對稱分量法，將每序?qū)ΨQ網(wǎng)絡(luò)簡化成單相電路進行計算。5.3 短路點的確定5

22、.4 短路電流計算按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流。為簡單起見，標幺值符號*全去掉1.短路點1I-SdId,3Uav(1)確定標幺值基準：Sd=100MVA,Uav=10.5kV100:5.50kA.310.5(2)計算各主要元件的電抗標幺值:系統(tǒng)電抗(取斷路器Soc=350MVA)X1Sd100Soc.350=0.28610kV線路電抗（LGJ-35）x=0.389Q/km100X2=0.3890.50.210.52(3)求三相短路電流和短路容量:a.總電抗標幺值：1X、=0.28610.2=0.3862b.三相短路電流周期分量有效值：(3)KId_5.50X7-0.386=14.25kAc.其

23、他三相短路電流值:=lK3)=14.25kAiS，=2.55I''=2.5514.25=36.3kAI=1.51I"=1.5114.25=21.5kAd.三相短路容量:SK3)=旦=-00-=259MVAX0.3862.短路點2(1)確定標幺值基準：Sd=100MVA,Uav=10.5kVIdSd1005.50kA.310.5(2)計算短路電流中各元件的電抗標幺值:a.系統(tǒng)電抗：X1=100=0.286Soc350ocb.10kV線路電抗：X2=0.389x0.5x002=0.210.52c.110/10kV電力變壓器電抗(Uk%=10.5)：X3Uk%Sd100SN

24、10.51001031001600=6.56(3)求三相短路電流和短路容量:a.總電抗標幺值：X、=X1X2X30.26.56-3=0.286=3.7b.三相短路電流周期分量有效值:IdX5.50=2.3kA2.4c.其他三相短路電流:I''=I；3)=iK3)=2.3kAiSh=2.55I"(3)=2.552.3=5.9kAI普=1.51I"=1.512.3=3.5kAd.三相短路容量:SK3)=&="0-27.0MVAX3.73.短路點3(1)確定標幺值基準:Sd=100MVA,Ud=0.4kVI'-SdId,3Uav10030

25、.4=144.34kA(2)計算各元件的電抗標幺值:a.系統(tǒng)電抗：Xi二至二100=0.286Soc350b.10kV線路電抗：X2=0.389x0.5x002=0.210.52c.110/10kV電力變壓器電抗(Uk%=10.5):X3Uk%Sd10.5100103100Sn1001600=6.56d.10kV廠內(nèi)架空線路電抗(給變電所供電)因這段10kV架空線路很短，l=0,電抗可不計。e.10/0.4kV電力變壓器(1000kVA變壓器Uk%=4.5)：-Uk%Sd4.5100103X5=4.5100SN1001000(3)計算三相短路電流和短路容量a.總電抗標幺值：X2X32X4X5_

26、452=0.2860.26.5604.5+2=5.95b.三相短路電流周期分量有效值:(3)K1d144.34XT-5.95=24kAc.其他三相短路電流1-1二二(3)K二24kAi；3)=1.84/=1.84父24=44kAISh)=1.09I"=1.09黑24=26.2kAd.三相短路容量SdX。1005.95=16.8MVA三相短路電流計算列表短路點計算三相短路電流(kA)三相短路容量SK3)(MVA)(3)IKI''(3)嚴IQO.(3)ish(3)Ish短路點114.2514.2514.2536.321.5259短路點22.32.32.35.93.527.

27、0短路點32424244426.216.86選擇主要電氣設(shè)備100/10kV的10kV出線設(shè)備的選擇計算數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關(guān)電流互感器避雷器SN10-10IGN6-10T/400LA-10FZ-10U=10kV10kV10kV10kV10kVI=39.3A630A400A40/5Ik=14.25kA16kASk=259MVA300MVAi；3)=36.3kA40kA52A160x40v2.22i笛x4=14.25M4162x4142M4_、2(90x40)10/0.4kV的10kV進線設(shè)備的選擇計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10I隔離開關(guān)GN6-10T/200電流互感器LA-10備注U=10kV10kV10kV10kVI=33.5A63