綜合教學(xué)樓的變電所擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)

摘要算采用需要系數(shù)法；為減少無(wú)功損耗，提高電能的利用率，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9;短路電流的計(jì)算包括短路點(diǎn)的選擇及其具體數(shù)值計(jì)第1章緒論第2章負(fù)荷及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算2.1負(fù)荷概述設(shè)計(jì)的變電所為綜合樓提供可靠的電源，負(fù)荷的確定是為了正確、合理地選擇電氣設(shè)備和線路，并為無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)提供依據(jù)，由此再合理選擇變壓器開(kāi)關(guān)電器等元件。電力負(fù)荷及其大小是供電設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的根本依據(jù)，正確合理地進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，對(duì)于投資的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)上的安全可靠性以及以后的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和維護(hù)等關(guān)系重大，在本設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。2.2負(fù)荷計(jì)算2.2.11#變壓器負(fù)荷計(jì)算照明部分，如上表1可知：消防電梯P=K、P=0.2×44=8.8KWQc=Pc·tgD=8.8×1.7=14.96Kvar1#號(hào)變壓器2#號(hào)變壓器設(shè)備功率KW設(shè)備功率KWtg中照明設(shè)備5照明設(shè)備11211計(jì)算機(jī)2消防電梯1消防電梯1電力設(shè)備11消防照明干線1221進(jìn)風(fēng)機(jī)1正壓風(fēng)機(jī)1進(jìn)風(fēng)機(jī)：P=K、P=0.7×7.5=5.25KWs=)P2+Q2=)5.252+3.2552=6.18KVA計(jì)算機(jī)：P=K、·P=0.8×8=6.4KW消防照明干線：P=K、P=50×0.7=35KWP=K·P=0.2×44=8.8KWQ=P·tgΦ=8.8×1.7=14.96Kvars.=)P2+Q2=)8.82+14.962=17.36KVA消防照明干線：P=50+21=71KWPc=K、P=0.7×71=49.1KWs.=)P2+Q2=)49.12+36.8252=61.37KVA電力專用：P=160×1+200×1+120×2+180×2+30×1=990KWP=K、P=990×0.7=693KWs.=)P2+Q2=)6932+554.42=887.47KVA2.2.3最后計(jì)算負(fù)荷1#變壓器最后計(jì)算負(fù)荷：P=0.9×(2065+8.8+5.25+384+6.4+3Q=0.95×(29943+14.96+3.255+288+3.968+2#變壓器最后計(jì)算負(fù)荷：P=0.9×(8.8+8.4+49.1+693)=68337KWQ.=0.95×(14.96+6.3+36.825+5544)=58186Kvar根據(jù)綜合樓的具體情況，及其無(wú)功補(bǔ)償方法的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較選用電力電容器補(bǔ)償中的并聯(lián)補(bǔ)償方法。并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)把電容器并接到被補(bǔ)償設(shè)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(bǔ)償，這種方法適用于用電單位。輸送的無(wú)功功率則為Q=Q-Qc,線路WL1輸送的無(wú)功功率則為Q=Qz+Qr-Qc,圖1并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償?shù)脑韴D通過(guò)以上可知并聯(lián)電力電容器降低了通過(guò)輸電線路及變壓器的功率(或電流),同時(shí)也減少了對(duì)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的需求量。根據(jù)設(shè)計(jì)要求與實(shí)際需要變電所的功率因數(shù)達(dá)到0.9,所以對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。1#變壓器的負(fù)荷補(bǔ)償：P=581.355KW功率因數(shù)：,現(xiàn)將其提高到0.90。Qc=P(tgD?-tgΦ?)=581355×(經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后：SNc=)P2+(Q-Qsc)2=)581.3552+(604.07-331.37)2=642.14KVA2#變壓器的負(fù)荷補(bǔ)償：P=684KWQc=P·(tgD?-tgD?)=684×(0經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后：3.1變電所變壓器容量、臺(tái)數(shù)、型號(hào)選擇2.型號(hào)3.1.3主變壓器確定表4-1SCB9-1000/10變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量額定電壓(kV)空載損耗(W)負(fù)載損耗(W)短路阻抗(%)空載電流變壓器連接組高壓低壓6 表3絕緣等級(jí)與最高允許溫度絕緣等級(jí)YAEBFHC絕緣材料最高允許溫度(℃)近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模，變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)3.3.1電氣主接線設(shè)計(jì)程序3.3.2變電所主接線設(shè)計(jì)數(shù)較多時(shí)(一般超過(guò)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)，2.0.4kV主接線4.1短路計(jì)算供電破壞。當(dāng)電壓降低到額定值的80%供電；當(dāng)電壓下降到30%一40%。并持續(xù)達(dá)1s以上時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能停止轉(zhuǎn)動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)電壓才能得以恢復(fù)。短路的后果是十分嚴(yán)重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點(diǎn)、類型及持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)。為了保證電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減輕短路的影響，除應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。為此，需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。根據(jù)實(shí)際情況及圖紙的要求分析學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計(jì)，短路計(jì)算要恰到好處，確定短路點(diǎn)位高低壓側(cè)各一個(gè)，互相分析計(jì)算，如圖2示。計(jì)算短路前給定電力系統(tǒng)饋線出口短路器2QF為2N12-10I型。計(jì)算方法采用比較簡(jiǎn)潔常用的標(biāo)幺值計(jì)算。確定基準(zhǔn)值I=S,/(√3U)=100MVA/(Ia?=S?(√3Ua?)=100MVA(√3×0.4)KV=144KA計(jì)算短路回路中主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)X=Xsp=Sp/Soc=100MVA/550MVA=0.18架空線路電力變壓器圖3k?點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路I-3=I(3)=I-3=2.76KA22I(34=Ia?/X=144KA/4.49=32.07KA表4短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流(KV)三相短路容量(MVA)k4點(diǎn)設(shè)備名稱選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目壓(KV)流(A)戶內(nèi)戶外準(zhǔn)確度級(jí)開(kāi)斷能力(KA)動(dòng)穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√√高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)√√√√√√高壓隔離開(kāi)關(guān)√√√√√高壓熔斷器√√√√電流互感器√√√√√√電壓互感器√√√母線√√√√電纜√√高壓斷路器是高壓電氣中的重要設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)電路的關(guān)鍵設(shè)備，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(yùn)行要求，接通或斷開(kāi)工作電路，其二是保護(hù)作用，當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置的作用下，斷路器自動(dòng)斷開(kāi)故障部分，以保證無(wú)故障部分的正常運(yùn)行。主要作用是在正常運(yùn)行時(shí)用它接通或切斷負(fù)荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴(yán)重負(fù)荷時(shí)，借助繼電保護(hù)裝置用它自動(dòng)、迅速地切斷故障電流，以防止擴(kuò)大事故范圍。斷路器工作性能好壞直接關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為此要求斷路器具有相當(dāng)完善的滅弧裝置和足夠強(qiáng)的滅弧能力。根據(jù)圖5高壓斷路器的QF的型號(hào)規(guī)格。在短路計(jì)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(hù)裝置實(shí)際最大的動(dòng)作時(shí)間為1.0s圖5高壓斷路器變壓器高壓側(cè)實(shí)際最大工作電流按變壓器額定電流計(jì)算。點(diǎn)短路，其短路電流相等，即：短路容量：Sk=√3UcIk=√3×10.5×2.76=50.2MVA擬定選用高壓真空斷路器，斷路時(shí)間：toc=0.1s根據(jù)擬定條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，選用ZN12-10I型高壓真空斷路器(見(jiàn)表6)序號(hào)安裝電氣條件校驗(yàn)結(jié)論數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)1合格2合格3合格4合格5合格隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開(kāi)關(guān)電器，用于隔離電源，以保證對(duì)其它電器設(shè)備和線路運(yùn)行安全檢修。應(yīng)用于斷路器的配套裝置使用的，但隔離開(kāi)關(guān)無(wú)滅弧裝置，不能用來(lái)接通和斷開(kāi)負(fù)荷電流和短路電流。表7為GN30-10D/630表7GN30-10D/630技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)型式序號(hào)額定電壓KV額定電流A結(jié)構(gòu)標(biāo)志戶內(nèi)帶接地刀閘隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行與維護(hù)的注意事項(xiàng)：載流回路及引線端子無(wú)過(guò)熱；瓷瓶無(wú)裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無(wú)松散及起層現(xiàn)象；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)外露的金屬無(wú)明顯銹蝕痕跡；觸頭罩無(wú)異物堵塞；接地良好；分合閘過(guò)程應(yīng)無(wú)卡勁，觸頭中心要標(biāo)準(zhǔn)，三相是否同時(shí)接觸；隔離開(kāi)關(guān)嚴(yán)禁帶負(fù)荷分、合閘，維修時(shí)檢查它與斷路器的連鎖。1、隔離開(kāi)關(guān)的校驗(yàn)根據(jù)型號(hào)擬選GN30-10D/630。短路電流假想時(shí)間：imar=tac+t,=1+0.1=1.1s2、互感器選擇與校驗(yàn)互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息流(5、1A),其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)等。為了確保工作人員在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電器時(shí)的安全，互感器的每一個(gè)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(zhǎng)期存在高電壓。3、電流互感器校驗(yàn)T=1s,因此上式可改寫(xiě)為：通過(guò)計(jì)算結(jié)果可知滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。4、電壓互感器校驗(yàn)為了保證電壓互感器的安全運(yùn)行和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓互感器應(yīng)滿足下列條件：其電壓互感器參數(shù)如下表8所示。型號(hào)額定電壓(KV)一次繞組額定容量(VA)二次繞組額定容量(VA)最大容量(VA)一次二次l3校驗(yàn)后滿足要求。5、母線選擇與校驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，變電所10KV側(cè)為電纜線，而屋內(nèi)配電10KV側(cè)和0.4KV側(cè)應(yīng)用硬母線，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選用硬母線即矩形硬母線，它的優(yōu)點(diǎn)是便于固定和連接，散熱性能好，缺點(diǎn)是集膚效應(yīng)系數(shù)較大，集膚效應(yīng)系數(shù)與電流的頻率、導(dǎo)體的形狀和尺寸有關(guān)，為了避免集膚效應(yīng)系數(shù)過(guò)大，應(yīng)減小導(dǎo)體片(條)間的距離，相應(yīng)地改變它有關(guān)因素。實(shí)際工程應(yīng)用10kV及以下高壓線路及低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇截面，再校驗(yàn)，其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于一般建筑物的10KV線路距離短，電流不太大，按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面的意義并不大。選擇根據(jù)負(fù)荷計(jì)算電得到高壓側(cè)電流：名值：空載電流；故選用較滿足條件。電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)是繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置的統(tǒng)稱。它對(duì)保證系統(tǒng)安全運(yùn)行和電能質(zhì)量、防止故障擴(kuò)大和事故發(fā)生起著及為重要的作用。電力系統(tǒng)故障后工頻電氣量的主要特征變化如下：電流增大；電壓降低；電流與電壓之間的相位角發(fā)生變化；測(cè)量阻抗發(fā)生變化；出現(xiàn)負(fù)序和零序分量；電氣元件流入與流出電流的關(guān)系發(fā)生變化；利用故障時(shí)電氣量的變化特征，可以構(gòu)成各種作用原理的繼電保護(hù)。4.3.1過(guò)電流與速斷保護(hù)整定值的計(jì)算計(jì)算變壓器過(guò)電流的整定值式中I繼電保護(hù)動(dòng)作整定值(A);K保護(hù)裝置的可靠系數(shù)：K電流互感器電流比；Imax線路最大負(fù)載電流(A);K繼電器返回系數(shù)；電流整定值：過(guò)電流保護(hù)繼電器選用DL-11/11型。(1).過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限即(靈敏度合格)。4.3.2配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的作用，它是電氣主接線的連接方式，由開(kāi)關(guān)電氣、保護(hù)和測(cè)量電氣、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成的總體裝置。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)能迅速切斷故障部分，維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。配電裝置的設(shè)計(jì)步驟1.選擇配電裝置的型式：選擇時(shí)應(yīng)考慮配電裝置的電壓等級(jí)、電氣設(shè)備的型式、出線多少和方式有關(guān)的電抗器、地形、環(huán)境條件等因素；2.配電裝置的形式確定，接著擬定配電裝置圖；3.按照所選電氣設(shè)備的外形尺寸、運(yùn)輸方法、檢修和巡視方便的安全等要求，遵照配電裝置設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定。并考慮各種配電裝置的典型設(shè)計(jì)和手冊(cè)，設(shè)計(jì)繪制配電裝置平面圖和斷面圖。綜合樓變電所為屋內(nèi)配電裝置；框如圖6下所示：母線槽母線槽計(jì)量柜計(jì)量柜圖6高壓側(cè)配電裝置圖4.3.3變配電所建筑物防雷保護(hù)(5)35KV及以下高壓配電裝置的架構(gòu)或變電所房頂上不宜裝設(shè)避雷針。(7)獨(dú)立避雷針避雷線與配電裝置帶電部分，變電所電力設(shè)備接地部分、構(gòu)架接地結(jié)論此畢業(yè)論文主要設(shè)計(jì)了綜合教學(xué)樓的變電所，這是一次綜合設(shè)計(jì)的考驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中電氣主接線根據(jù)原始資料及實(shí)際工程應(yīng)用，分析并選定兩種接線方式，通過(guò)實(shí)地考察和供電在本變電所