10 0.4kv变电所设计.doc

1、供配电课程设计设计题目：某纺织厂 10kV/0.4kV 变电所设计姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 成绩评定： 2018 年 01 月 19 日目 录1. 设计题目11.1 原始资料11.1.1 设计环境及基础资料11.1.2 设计内容22. 功率计算及无功功率补偿22.1 功率计算22.2 无功功率补偿42.2.1 无功补偿的意义42.2.2 无功补偿的基本要求42.2.3 无功功率平衡与补偿43. 变压器的选择53.1 变压器台数的选择53.2 变压器容量的选择63.3 变压器类型的选择64. 电气主接线设计64.1 电气主接线的基本要求64.2 电气主接线的基本形式64.3 电气

2、主接线方案74.3.1 电气主接线方案的比较74.3.2 电气主接线方案的确定75. 短路电流计算75.1 短路电流计算的目的75.2 短路计算的假设条件75.3 短路点的确定85.4 短路电流计算86. 选择主要电气设备117. 继电保护的配置13武汉纺织大学课程设计11 设计题目：某纺织厂 10kV/0.4kV 变电所设计1.1 原始资料1.1.1设计环境及基础资料（1）某纺织厂因生产规模扩建和提高供电可靠性的需要，拟新建一厂区，为此拟新建 10/0.4KV 降压变电所一座。有关负荷资料见附表 1，新厂区总平面布置图见附图。（2）从电业部门某 110/10KV 变电所，变电所母线出线短路容

3、量为350MVA，用 10KV 双回架空线路向本厂配电，该变电所在厂南侧 0.5 公里。（3）功率因数应在 0.9 以上(10KV)。织 布 车 间 仓 库纺 纱 车 间动 力 车 间变 电 所自 来 水 车 间机 修 车 间生 活 区图 1 纺织厂平面图 表 1 新厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表计算负荷序号用电或车间单位名称设备容量（kW）Kd costanP(kW) Q(kvar)S(kVA)1 纺纱车间 440 0.8 0.8 0.752 织布车间 400 0.8 0.8 0.753 自来水车间 70 0.65 0.8 0.754 机修车间 26 0.3 0.65 1.175 动

4、力车间 360 0.3 0.5 1.736 生活区 40 0.6 0.6 1.337 仓 库 25 0.3 0.5 1.178 小 计 1361武汉纺织大学课程设计21.1.2 设计内容（1）负荷计算及无功功率补偿 。（2）选择变电所主变台数、容量及型式。 （3）设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个最佳方案。（4）进行必要的短路电流计算。（5）选择和校验所需的电气设备。（6）进行继电保护的选择及整定（略写） 。2 功率计算及无功功率补偿2.1 功率计算功率计算公式如下：有功计算负荷： ,edPK无功计算负荷： ,tanQ视在计算负荷： ，其中， 为设备容量

5、。/cosSe则可将图表中的 P,Q,S 数据计算后再填入。1. 纺纱车间：已知 ，75.0tan8.cos.0k4de ， KWP，KP35208.ed，var67tanQ。VAk4./cosS2. 织布车间：已知 ，75.0tan8.cos.00de ， KWP，KP328.ed，kvar475tanQ。VA0./cosS3. 自来水车间：已知 ，75.0tan8.cos65.0de ， KWP武汉纺织大学课程设计3，WPKk5.4706.ed，var123tanQ。VA8/cosS4. 机修车间：已知 ，17.tan65.0cos.k6de ， KP，WKP.723.0ed，var198

6、tanQ。VAk65./cosS5. 动力车间：已知 ，73.1tan5.0cos3.30de ， KP，WKP18.ed，kvar4.67tanQ。VA25.0/cosS6. 生活区：已知 ，3.1tan6.0cos.de ， KP，WKk46.ed，var92.312tanQ。VA0./P/cosS7. 仓库：已知 ，17.tan5.0cos.k5de ， K，WK.723.d，var81PtanQ。VAk5.0/cosS8. 小计：已知 ，36eP=352+320+45.5+7.8+108+24+7.5=864.8kW，Q=264+240+34.125+9.126+186.84+31.9

7、2+8.775=774.786kvar，VAQPk1.678.4.86S222 武汉纺织大学课程设计4，74.016/8.4/cosSP，97Qtan。.3/./Ked表 1 新厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表计算负荷序号用电或车间单位名称设备容量（kW）Kd costanP(kW) Q(kvar)S(kVA)1 纺纱车间 440 0.8 0.8 0.75 352 264 4402 织布车间 400 0.8 0.8 0.75 320 240 4003 自来水车间 70 0.65 0.8 0.75 45.5 34.125 56.8754 机修车间 26 0.3 0.65 1.17 7.8

8、9.126 125 动力车间 360 0.3 0.5 1.73 108 186.84 2166 生活区 40 0.6 0.6 1.33 24 31.92 407 仓 库 25 0.3 0.5 1.17 7.5 8.775 158 小 计 1361 0.64 0.74 0.90 864.8 774.7861161.12.2 无功功率补偿2.2.1 无功补偿的意义无功平衡是保证电力系统电压质量的基础。合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压质量，而且能提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。2.2.2 无功补偿的基本要求电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常运行以及事故运行时,都应实行分

9、层分区、就地平衡原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力，和一定的检修备用和事故备用容量。在正常运行方式时，突然失去一台最大的无功电源设备，系统应能迅速调出无功事故备用容量，保持系统电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；而在正常检修运行方式下，若发生上述事故，应采取切除部分负荷，或切除并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定。对于 220kV 及以上系统的无功补偿，还应考虑其提高电力系统稳定性的作用。无功补偿设备的配置与设备类型的选择，应进行技术经济比较。可分组投切的并联电容器及可调节的并联电抗器，通常为主要无功补偿设备。2.2.3 无功功率平衡与补偿对于不同电压等级的电网，无功功率平衡与补偿形式有

10、所不同。用户为提高功率因数，所需装设的并联电容器容量，可参考图表 2。经计算，用户的功率因数为 0.74，题目要求将功率因数提高到 0.90 以上。武汉纺织大学课程设计5因表内数据过多,只截取了功率因数为 0.74 的情况。表 2 单位负荷所需的补偿电容器容量 单位：kvar/kW 1要提高到的功率因数 cos2原功率因数cos1 0.70 0.75 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.000.74 0.03 0.16 0.21 0.26 0.32 0.37 0.43 0.48 0.55 0.62 0.71 0.91故需装设的

11、并联电容器容量为 Q=0.43kvar/kW864.8kW=371.864kvar 以上，才能将功率因数提高到 0.90 以上。表 3 补偿电容的选择型号 额定电压/kV 标准容量/ kVar 相数BW0.23-4(5)-1BW0.4-12(13,14)-1(3)BW0.4-40(60,80)-1(3)BWF6.3-22(25,30,40,50,100)-1WBWF10.5-22(25,30,33.4,40,50,100,120)-1WBW0.525-12(13,14)-1(3)BWM6.3-100(200,334)-1WBWF12.5-25(40,100,120,150)-1WBWM10.5

12、-50(100,200,334)-1WBGM6.3-45(50,100)-1WBGM10.5-45(50,100)-1W0.230.40.46.310.50.5256.312.510.56.310.54 512 13 1440 60 8022 25 34 40 50 10022 25 30 33.4 40 50 100 12012 13 14100 200 33425 40 100 120 15050 100 200 33445 50 10045 50 10011 31 31111 3111111故选择型号为 BW0.4-40(60,80)-1(3)的电容器。并联个数 n=371.864kva

13、r/80w5 台，即并联 5 个如上型号的变压器可将功率因数补偿到 0.90 以上。3 变压器的选择3.1 变压器台数的选择发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线行式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于两台；而对弱联系的中、小型电厂武汉纺织大学课程设计6和低压侧电压为 6-10kV 的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装一台主变压器。本次设计为 10kV/0.4kV 降压变电所，为小型变电所，故只装一台主变压器。3.2 变压器容量的选择单元接线的主变压器容量的确定原则。单元接线时变压器容量应按发电机

14、的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出两台机容量之和来确定。发电机的额定容量为 1361kVA，扣除厂用电负荷后为 1161.1kVA，还需留有 10%的裕度，则需 1161.11.1=1277.21kVA，故选择 1600kVA 的变压器一台。3.3 变压器类型的选择“中电制造”SG10 系列非包封 H 级干式变压器技术数据（频率均为 50Hz）电压组合高压（kV）：3,6,6.3,6.6,10,10.5,11，高压分接范围%：5 或22.5%低压（kV）：0.4 联结组标号：Y,yn0

15、或 D，yn11 绝缘水平 LI75AC35/AC3型号及容量KVA空载损耗 W负载损耗W（145）负载损耗W（120）空载电流%声级（LPA）dB短路阻抗%器身重量 kgSG10-100/10 400 1570 1467 0.80 40 4 600SG10-160/10 540 2120 1980 0.80 42 4 760SG10-200/10 620 2520 2354 0.80 42 4 920SG10-250/10 720 2750 2569 0.70 44 4 1080SG10-315/10 880 3460 3232 0.70 46 4 1230SG10-400/10 970 3

16、980 3718 0.60 46 4 1510SG10-500/10 1160 4870 4550 0.60 47 4 1740SG10-630/10 1290 5950 5559 0.60 47 6 1930SG10-800/10 1520 6950 6493 0.50 48 6 2260SG10-1000/10 1760 8120 7586 0.50 48 6 2750SG10-1250/10 2080 9690 9052 0.50 49 6 3140SG10-1600/10 2440 11730 10958 0.50 50 6 3820SG10-2000/10 3320 14450 13

17、450 0.40 50 6 4490SG10-2500/10 4000 17170 16040 0.40 51 6 5480故选择型号为 SG10-1600/10 的变压器。4 电气主接线设计4.1 电气主接线的基本要求电气主接线必须满足可靠性，灵活性和经济性三项基本要求。4.2 电气主接线的基本形式武汉纺织大学课程设计7电气主接线主要分为有汇流母线和无汇流母线两大类。其中有汇流母线分为单母线接线和双母线接线。单母线接线分为简单单母线,单母线分段，单母线带旁路接线；双母线接线分为简单双母线，双母线分段，双母线带旁路，3/2 断路器双母线以及变压器-母线接线。无汇流母线分为单元及扩大单元接线，桥

18、型接线和角型接线。其中桥型接线分为内桥接线和外桥接线。4.3 电气主接线方案4.3.1 电气主接线方案的比较1.简单单母线接线：6-10kV 配电装置的出线不超过 5 回时。因为有 7 个用电或车间单位，出线超过 5 回，不能使用。2.单母线分段接线：6-10kV 配电装置总出线回路数为 6 回及以上时，每一分段上所街的总容量，不宜超过 25MW。单母线分段接线能提高供电的可靠性。当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时、自动或手动跳开分段断路器 QF，仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性。两段母线同时故障

19、的概率很小，可以不予考虑。当可靠性要求不高时，也可用隔离开关 QS 将母线分段，故障时将会短时全厂停电，待拉开分段隔离开关后，无故障段即可恢复运行。单母线分段接线除具有简单、经济和方便的优点，可靠性又有一定程度的提高，因此在中、小型发电厂和变电所中仍被广泛应用。3.双母线接线：6-10kV 配电装置，当短路电流较大，出线需带电抗器时；或当变电站装有两台变压器，6-10kV 线路为 12 回及以上时。因为出线数没有超过 12 回且只有一台变压器，短路电流也不大，故不采用双母线接线。4.双母线分段接线：广泛应用于中、小型发电厂的 6-10kV 发电机电压母线。这种接线将双母线接线的工作母线分为两段

20、，可看做是单母线分段和双母线相结合的一种形式，它增加了一台分段断路器和一台母联断路器。双母线分段接线具有单母线分段和双母线两者的特点，任何一段母线故障或检修时仍可保持双母线并列运行，有较高的可靠性和灵活性。4.3.2 电气主接线方案的确定综上所述，为了更好的满足电气主接线的基本要求，可将进线端 10kV 处采用双母线分段接线，出线端 0.4kV 处采用单母线分段接线方式5 短路电流计算5.1 短路电流计算的目的为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能武汉纺织大学课程设计8够经受住突发短路引起的发热和电动

21、力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸。继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。5.2 短路计算的假设条件1.在短路过程中，所有发电机电势的相位及大小均相同，亦即在发电机之间没有电流交换，发电机供出的电流全部是流向短路点的。而所有负荷支路则认为都已断开。2.不计磁路饱和。这样，系统中各元件的感抗便都是恒定的、线性的，可以运用叠加原理。3.不计变压器励磁电流。4.系统中所有元件只计入电抗。但在计算短路电流非周期分量衰减时间常数，或者计算电压为 1kV 以下低压系统短路电流时，则须计及元件的电阻。5.短路皆为金属性短路，即不计短

22、路点过渡电阻的影响。6.三相系统是对称的。对于不对称短路，可应用对称分量法，将每序对称网络简化成单相电路进行计算。5.3 短路点的确定5.4 短路电流计算按无穷大系统供电计算短路电流。为简单起见，标幺值符号*全去掉。1.短路点 1（1）确定标幺值基准： kVUMAS5.10,10avdUSI k5.3avdd（2）计算各主要元件的电抗标幺值：系统电抗（取断路器 ）VAS50oc武汉纺织大学课程设计9286.0351ocd1SX10kV 线路电抗（LGJ-35） x=0.389/km 109.22（3）求三相短路电流和短路容量：a.总电抗标幺值： 386.0286.0Xb.三相短路电流周期分量有

23、效值： AIk5.14386.0d3K）（c.其他三相短路电流值： kIIK25.14)3()3( ）（ Aih 3.65.2)()(s kII)3()3(sd.三相短路容量： MVAXSdK259386.01)3( 2.短路点 2（1）确定标幺值基准： kVUS5.10,10avdAUSI k5.3avdd （2）计算短路电流中各元件的电抗标幺值：a.系统电抗： 286.0351ocd1SXb.10kV 线路电抗： 2.05.9.2c.110/10kV 电力变压器电抗（ ）：1%KU武汉纺织大学课程设计1056.105.10S%3d3 NKUX（3）求三相短路电流和短路容量：a.总电抗标幺值

24、： 7.3256.08.231 XXb.三相短路电流周期分量有效值： AIKk3.4250.d3）（c.其他三相短路电流： IIKk3.3)( ）（）（ A9.525.2ish）（）（ kIIs .11)3()3(d.三相短路容量： MVAXSdK0.27.3)3(3.短路点 3（1）确定标幺值基准： kVUS4.0,10ddAUSI k343avdd （2）计算各元件的电抗标幺值：a.系统电抗： 286.0351ocd1SXb.10kV 线路电抗： 2.05.9.2c.110/10kV 电力变压器电抗（ ）：1%KU6.105.10S%3d3NKUX武汉纺织大学课程设计11d.10kV 厂内

25、架空线路电抗（给变电所供电）：因这段 10kV 架空线路很短，l0，电抗可不计。则 04Xe.10/0.4kV 电力变压器（1000kVA 变压器 ）：4.5%KU5.4105.410S%3d5 NKU（3）计算三相短路电流和短路容量a.总电抗标幺值： 95.24056.28.0254321 XXb.三相短路电流周期分量有效值： AXIKk495.3d3）（c.其他三相短路电流 IIK23)3( ）（）（ kA48.14.ish）（）（ IIs .609)3()3(d.三相短路容量 MVAXSdK8.195.)3( 三相短路电流计算列表三相短路电流（kA）短路点计算 ）（ 3KI）（ 3I）（

26、 3I）（ 3shi)3(shI三相短路容量（MVA）)3(KS短路点 1 14.25 14.25 14.25 36.3 21.5 259短路点 2 2.3 2.3 2.3 5.9 3.5 27.0短路点 3 24 24 24 44 26.2 16.8武汉纺织大学课程设计126 选择主要电气设备100/10kV 的 10kV 出线设备的选择计算数据 高压断路器SN10-10隔离开关 GN6-10T/400电流互感器 LA-10避雷器FZ-10U=10kV 10kV 10kV 10kV 10kVI=39.3A 630A 400A 40/5AIKk25.1416kAMVS9300MVA3.6ish

27、）（40kA 52A 24016425.121624129）（10/0.4kV 的 10kV 进线设备的选择计算数据 高压断路器SN10-10隔离开关 GN6-10T/200电流互感器 LA-10备注U=10kV 10kV 10kV 10kVI=33.5A 630A 200A 40/5AIKk3.216kAMVS07300MVA9.5i3sh）（40kA 25.5kA 240164.2416241029）（采用 GG-10-54高压开关柜0.4kV 设备的选择计算数据 低压断路器DZ20Y-1250隔离开关 HD11-1000电流互感器 LM-0.5备注U=0.4Kv 0.4kV 0.4kV

28、0.4kAI=838A 1250A 1250A 1000/5AIKk2450kA 采用 BFC-0.5G-D8 低压开关柜武汉纺织大学课程设计13MVASK8.16k4i3sh）（ 27 继电保护的配置（一） 主变压器保护根据规程规定 1600kVA 变压器应设下列保护：1.瓦斯保护防御变压器内部短路和油面降低，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。2.电流速断保护防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。3.过电流保护防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护，动作于跳闸。4.过负荷保护防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。（二）10kV 进线线路保护1.电流速断保护

29、在电流速断的保护区内，速断保护为主保护，动作于跳闸。但电流速断保护存在着一定的“死区” ，约占线全长的 20%。2.过电流保护由于电流速断保护存在着约占线路全长 20%的“死区” ，因此由过电流保护作为其后备保护，同时防御速断保护区外部的相间短路，保护动作于跳闸。3.过负载保护（三）10kV 线路保护1.过电流保护防止电路中短路电流过大，保护动作于跳闸。武汉纺织大学课程设计142.过负载保护防止配电变压器的对称过载及各用电设备的超负荷运行。参考文献：1 10kV 变配电所设计中常见的问题分析J.林兆权.沿海企业与科技.2010(02)2 陈作兵,容亮.0.4kV 低压电网无功补偿方式探讨J.安徽电力,2006(01):45-48.3 吴芸益,范景昌.10/0.4kV 变电所低压侧系统接线和断路器的选择与整定J.现代建筑电气,2010,1(09):43-47.4 施俊良.10/0.4kV 变压器低压侧三相短路电流的计算J.电气工程应用,2002(02):30-31.