广陵学院供配电课程设计

广陵学院供配电课程 广 陵 学 院 本 科 生 课 程 设 计 题 目:广陵学院生活区二期10kV变电所电气设计 课 程: 供配电工程 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 翁双安 完成日期: 2012年5月28日 扬州大学广陵程学院 供配电工程课程设计任务书 1(题 目 1.10广陵学院生活区二期10kV变电所电气设计 2(原始资料 2.1 课题原始资料 各课题的工程概况及负荷详见工程图纸资料(另附)。 2.2 供电条件 (1)供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5/2.0/2.5/3.0km(自选)处，10kV母线短路电流为16/18/20kA(自选)，根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线(自选)供电。 (2)采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷，计量分开。如学校用电统一执行居民电价，公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价，工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。居住区采用高供低计(住户每单元集中设置计量箱、小区公建在配电室低压出线柜设置计量表)。 (3)供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。 2.3 其他资料 当地最热月的日最高气温平均值为38?，年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25?。 3(具体任务及技术要求 1 本次课程设计共1周时间，具体任务与日程安排如下: 第1周周一:熟悉资料及设计任务，负荷计算与无功补偿、变压器选择。 周二:设计绘制变电所高压侧主接线图。 周三:设计绘制变电所低压侧主接线图。 周四:短路电流计算，高低压电器及电线电缆选择计算。 周五:编制设计报告正文(设计说明书、计算书)电子版。整理打印设计报告，交设计成果。 要求根据设计任务及工程实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，独立完成10kV变电所的电气设计(变电所出线部分设计分工合作完成)。设计深度应达到初步设计要求，制图应符合国家规范要求。 4(实物内容及要求 课程设计报告文本内容包括:1.封面;2.任务书;3.目录;4.正文;5.致谢;6.参考文献;7.附录(课程设计有关图纸)。 4.1 设计报告正文内容 (1)工程概况与设计依据 (2)负荷计算与无功补偿设计 (3)供配电系统一次接线设计 (4)短路计算与高低压电器选择 (5)电线电缆选择 设计报告正文编写的一般要求是:必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。(变电所出线部分内容各有侧重) 设计报告正文采用A4版面撰写、A3纸打印(每页版数2)。 4.2 设计图纸 2 (1)变电所高压侧电气主接线图(1张A3) (2)变电所低压侧电气主接线图(2,4张A3) 设计图纸绘制的一般要求是:满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。(变电所出线部分分工合作完成)。 设计图纸采用A3图纸CAD出图。与报告正文一起装订成册。 5(参考文献 [1] 翁双安主编(供配电工程设计指导[M](北京:机械工业出版社，2008 [2] 莫岳平、翁双安编著(供配电工程[M](北京:机械工业出版社，2011 [3] 任元会主编(工业与民用配电设计手册[M](3版(北京:中国电力出版社，2005 6(学生任务分配 表 课程设计任务分配表 序号 课题名称 班级 学号(末两位) 备注 广陵学院生活区二期10kV变电所电气10 电气80901 29，30，31 设计 7(完成期限 任务书写于2012年5月18日，完成期限为2012年5月28日 8(指导教师 翁双安 3 目 录 1 工程概况与设计依据………………………………………… ………………….6 1.1 工程概况……………………………………………………………………6 1.2 设计依据…………………………………………………………………….6 2 负荷计算及无功补偿设计…………………………………………………….…..7 2.1 负荷数据…………………………………………………………..….……..7 2.2 负荷计算…………………………………………………………………….8 2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算………………………………………8 2.2.2食堂电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算…………..……8 2.2.3学生宿舍及浴室负荷低压配电干线负荷计算………………………….9 2.2.4变电所负荷计算………………………….………………………….…..10 3 供配电系统一次接线设计…………………………………………………..……11 3.1 负荷分级及供电电源…………………………………………………..…..11 3.2 电压选择与电能质量…………………………………………………...….11 3.3 电力变压器选择………………………………………………………...….12 3.4 变电所电气主接线设计……………………………………………...…….15 3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计………………………………………..15 3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计………………………………..………15 4 短路电流计算与高低压电器选择…………………………………………………16 4.1变电所高压侧短路电流计算……………………………………….………..16 4.2变压器低压侧短路电流计算………………………………….........................17 4.3高压断路器选择………………………………………………….…………21 4.4低压断路器的初步选择…………………………………………..…………22 4 4.5配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择……………………….…..23 4.6变电所低压电源进线断路器的初步选择…………………………..……..24 5 电线电缆选择……………………………………………………………………25 5.1 高压进线电缆选择…………………………………………………..……25 5.2 变电所硬母线选择……………………………………………….……….25 5.3 低压配电干线电缆选择………………………………………….……….27 致谢…………………………………………………………………………………28 参考文献……………………………………………………………………….……28 附录 设计图纸………………………………………………………………………28 5 1 工程概况与设计依据 1.1 工程概况 本工程为广陵学院生活区二期工程，变电所依附于食堂，属于附设变电所，不 仅向食堂和学生宿舍供电，还向一栋独立的浴室供电。 其中，食堂扩建后总建筑面积14733.13平方米，为原有部分和扩建部分，设计耐火等级一级，结构形式为框架结构。学生宿舍，框架结构，七层，层高3.4米，高26米，面积约为16520平方米。 1.2 设计依据 1)《中华人民共和国节约能源法》; 2)《中华人民共和国电力法》; 3)《电力供应与使用条例》; 4)《供电营业规则》; 5)《建筑工程设计文件编制深度规定》; 6)《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92; 7)《低压配电设计规范》GB50054-95; 8)《供配电系统设计规范》GB50052-95; 9)《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000; 10)《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-1994; 11)《35~110kV变电所设计规范》GB50059-1992; 12)《民用建筑设计通则》GB50352-2005; 13)《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992; 14)其他相关规范和资料。 6 2 负荷计算及无功补偿设计 2.1 负荷数据 表2-1 广陵学院生活区二期用电负荷数据 线路 用电设备名称 负荷功率线路 用电设备名称 负荷功率 KW KW AP-1-1-CF 一层一组厨房总箱 72 A7-AP1 379 AP-1-2-CF 一层二组厨房总箱 70 A7-AL2 378 ALE-1-1 应急照明箱 12 A8-AP1 379 ALE-2 应急照明箱 12 A8-AL2 378 ALE-3 应急照明箱 12 A9-AP1 379 ALE-1-2 应急照明箱 12 A9-AL2 378 AT-2 二层小炒正压送风 13.4 A10-AP1 379 及排烟风机 AT-3-1 三层走道排烟风机 1.5 A10-AL2 378 AT-3-2-DT 电梯 8 A11-AP1 379 ALE-1-3-XF 消防控制室 10 A11-AL2 378 AP-2-1-CF 二层小炒厨房总箱 63 A12-AP1 379 AP-2-2-CF 二层自选厨房总箱 67 A12-AL2 378 AP-2-3-CF 二层拉面厨房总箱 25 A13-AP1 379 AT-3-1 三层走道排烟风机 1.5 A13-AL2 378 AP-4-6 卫生间及更衣室 2.05 A14-AP1 379 排风机 AP-2-4 卫生间及更衣室 1.1 A14-AL2 378 排风机 AL-1-1 一层新餐厅照明 25 AA 134.65 AL-2-1 二层新餐厅照明 30 AP-4-2-KT VRV空调室外机 24.3 AL-3-1 三层餐厅照明 28 AP-4-3-KT VRV空调室外机 23.8 AL-3-2 三层包间照明 14 AP-4-4-KT 一层大餐厅预留 50.9 VRV空调室外机 AL-1-2 一层老餐厅照明 33 AP-4-5-KT 二层大餐厅预留 50.9 7 总箱 VRV空调室外机 AL-2-2 二层老餐厅照明 30 AP-3-2-KT 一层大餐厅预留 43.4 总箱 VRV空调室外机 ALE-1-3-XF 消防控制室 10 AP-3-3-KT 二层大餐厅预留 43.4 VRV空调室外机 AP-4-1-KT VRV空调室外机 23.8 2.2 负荷计算 2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算 照明负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算。负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。 表2-2 食堂照明负荷配电干线负荷计算 功率因有功 无功 视在 额定容需要系计算电食堂照明回路名称 数cos功率 功率 功率 量 /kW 数Kd 流 A φ /kW /kvar /kVA AL-1-1 25 0.8 0.9 20.0 9.7 22.2 33.8 AL-2-1 30 0.8 0.9 24.0 11.6 26.7 40.5 AL-3-1 28 0.8 0.9 22.4 10.8 24.9 37.8 AL-3-2 14 0.8 0.9 11.2 5.4 12.4 18.9 AL-1-2 33 0.8 0.9 26.4 12.8 29.3 44.6 AL-2-2 30 0.8 0.9 24.0 11.6 26.7 40.5 合计 160 0.80 0.90 128.0 62.0 142.2 216.2 乘同时系数(0.7/0.75) 160 0.56 0.89 89.6 46.5 100.9 153.4 2.2.2食堂电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算 电力负荷和平时消防负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算。负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。 表2-3 食堂电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算 功率因有功 无功 视在 额定容需要系计算电食堂电力及消防回路名称 数cos功率 功率 功率 量 /kW 数Kd 流 A φ /kW /kvar /kVA AP-1-1-CF 72 0.8 0.9 57.6 27.9 64.0 97.3 AP-1-2-CF 70 0.8 0.9 56.0 27.1 62.2 94.6 8 ALE-1-1 12 0.8 0.9 9.6 4.6 10.7 16.2 ALE-2 12 0.8 0.9 9.6 4.6 10.7 16.2 ALE-3 10 0.8 0.9 8.0 3.9 8.9 13.5 ALE-1-2 9 0.8 0.9 7.2 3.5 8.0 12.2 AT-2 13.4 0.8 0.9 10.7 5.2 11.9 18.1 AT-3-1 1.5 0.8 0.9 1.2 0.6 1.3 2.0 AT-3-2-DT 8 0.8 0.9 6.4 3.1 7.1 10.8 ALE-1-3-XF 10 0.8 0.9 8.0 3.9 8.9 13.5 AP-2-1-CF 63 0.8 0.9 50.4 24.4 56.0 85.1 AP-2-2-CF 67 0.8 0.9 53.6 26.0 59.6 90.5 AP-2-3-CF 25 0.8 0.9 20.0 9.7 22.2 33.8 AP-4-6 2.05 0.8 0.9 1.6 0.8 1.8 2.8 AP-2-4 1.1 0.8 0.9 0.9 0.4 1.0 1.5 AP-3-1-CF 65 0.8 0.9 52.0 25.2 57.8 87.8 AP-4-1-KT 23.8 0.7 0.8 16.7 12.5 20.8 31.7 AP-4-2-KT 24.3 0.7 0.8 17.0 12.8 21.3 32.3 AP-4-3-KT 23.8 0.7 0.8 16.7 12.5 20.8 31.7 AP-4-4-KT 50.9 0.7 0.8 35.6 26.7 44.5 67.7 AP-4-5-KT 50.9 0.7 0.8 35.6 26.7 44.5 67.7 AP-3-2-KT 43.4 0.7 0.8 30.4 22.8 38.0 57.7 AP-3-3-KT 43.4 0.7 0.8 30.4 22.8 38.0 57.7 合计 701.55 0.76 0.87 535.2 307.7 617.3 938.3 乘同时系数(0.7/0.75) 701.55 0.53 0.85 374.6 230.7 440.0 668.8 2.2.3学生宿舍及浴室负荷低压配电干线负荷计算 学生宿舍及浴室负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算。负荷计算时 不计备用回路负荷及备用设备功率。 表2-4 学生宿舍及浴室负荷低压配电干线负荷计算 功率因有功 无功 视在 学生宿舍及浴室进线回路额定容需要系计算电数cos功率 功率 功率 名称 量 /kW 数Kd 流 A φ /kW /kvar /kVA A7-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A7-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A8-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A8-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A9-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A9-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A10-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A10-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A11-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A11-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 9 A12-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A12-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A13-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A13-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A14-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A14-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 AA 134.65 0.7 0.8 94.3 70.7 117.8 179.1 合计 6190.65 0.60 0.90 3727.9 1830.5 4153.0 6312.6 乘同时系数(0.7/0.75) 6190.65 0.42 0.88 2609.5 1372.9 2948.6 4481.9 2.2.4变电所负荷计算 先计算变电所总负荷，以便选择变压器台数及容量。 表2-5 变电所负荷计算 功率因有功 无功 视在 额定容需要系计算电回路名称 数cos功率 功率 功率 量 /kW 数Kd 流 A φ /kW /kvar /kVA 学生宿舍及浴室回路 6190.7 0.60 0.90 3727.9 1830.5 4153.0 6312.6 食堂照明回路 160.0 0.80 0.90 128.0 62.0 142.2 216.2 电力及平时消防回路 701.6 0.76 0.87 535.2 307.7 617.3 938.3 0.0 0.0 0.0 0.0 合计 7052.2 0.62 0.89 4391.0 2200.2 4911.4 7465.4 乘同时系数(0.7/0.75) 7052.2 0.44 0.88 3073.7 1650.1 3488.7 5302.8 功率因数补偿 -800 功率因数补偿后 7052.2 0.44 0.96 3073.7 850.1 3189.1 4847.5 变压器损耗 31.9 159.5 高压侧负荷 7052.2 0.44 0.95 3105.6 1009.6 3265.6 188.4 变压器选择2×2000KVA 4000 变压器负荷率 80% 10 3 供配电系统一次接线设计 3.1 负荷分级及供电电源 本工程消防设备、应急照明等为二级负荷，其余为三级负荷。 二级负荷供电，采用双路电源末端互投供电方式，消防用电由专用回路供电直接引自配电室，应急照明采用双路电源，其中疏散照明灯具均自带蓄电池。 三级负荷对供电无特殊要求。 3.2 电压选择与电能质量 1)食堂电源进线为380/220V，三相四线制，扩建部分四路电源引自本楼的校区配电室。用YJV-0.6/1KV，铜芯电力电缆敷设在线槽内引入强电间低压配电柜。 学生宿舍选用YJV电缆埋地引入，埋深室外地坪下0.8M，进户处穿管保护。配22 电型式为TN-C-S系统，在电源进户处设置重复接地。电源重复接地后，在底层配电柜分出工作零线N和保护零线PE，此后两线需严格分开。采用联合接地系统，总接地电阻不大于1欧姆。 2)在电力系统正常状况下，供电系统到用户受电端的供电电压允许偏差见表3-1在电力系统非正常状况下，用户受电端的电压允许偏差不应超过额定值的?10%。 表3-1 供电企业到用户受电端的供电电压允许偏差 系统标称电压/kV 供电电压偏差允许值系统标称电压/kV 供电电压偏差允许值 (%) (%) 35(三相线电压) 正负偏差绝对值之和10(6)(三相线电压) ?7 不大于10 表3-2 用电设备端子电压偏差应许值 名称 电压偏差应许值(%) 名称 电压偏差应许值(%) 照明: 一般工作场所~ +5~-5 电动机: 远离变电所的小面积一般工作+5~-10 +5~-5 正常情况下 场所 11 应急照明、安全特低电压供电的+5~-10 照明 道路照明 +5~-5 减少电压偏差的措施:?合理选择变压器的电压比和分接头。必要时采用有载调压变压器。?合理地减少变压器及线路的阻抗。例如，减少系统的变压级数;合理增大导线或电缆的截面积;采用多回路并联供电;尽量使高压线路深入负荷中心，减少低压配电距离。?采取无功补充措施。?宜使三相负荷平衡。 减少电压波动和闪变的措施:?大容量的冲击性负荷宜与对电压波动和闪变敏感的负荷由不同变压器供电。?较大容量的冲击性负荷宜由变电所低压柜处采用专用回路供电。?较小容量的冲击性负荷与其他负荷共用回路时，宜采用加大导线截面或降低共用线路阻抗的措施。?采用静止无功功率补偿装置减少无功功率冲击引起的电压波动。 抑制谐波的措施:?各类大功率非线性用电设备变压器由短路容量较大的电网供电。?对大功率静止变流器应提高整流变压器二次侧的相数和增加变流器的波形脉动数，多台相数相同的整流装置，使整流变压器的二次侧有适当的相角差。?按谐波次数装设滤波器。?选用Dyn11联结组标号的三相配电变压器。 3.3 电力变压器选择 电力变压器是供电系统的关键设备，并影响电气主接线的基本形式和变电所总体布置形式。供配电系统设计时，应经济合理地选择变压器的形式、台数及容量，并使所选择变压器的总费用最小。 变压器型式选择是指确定变压器的相数、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组标号、调压方式等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。对干式变压器，通常还根据其布置形式相应选择其外壳防护等级。变压器的台数和容量一般根据 12 负荷等级、用电设备和经济运行等条件综合考虑确定。 本工程为一般低层民用建筑，变压器位于变电所内，故采用SCB10型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11,无励磁调压，电压比10(1?5%)/0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X。SCB10型干式变压器符合GB20052-2006《三相配电变压器能效限定及节能评价》的要求。 因工程中具有二、三级负荷，故采用两台变压器。 本工程总计算负荷为7110.1kVA (cosφ=0.89)，其中二级负荷为810.1kVA(cosφ=0.84)。 选择两台等容量的变压器，互为备用。每台变压器的容量为2500KVA。正常运行时照明负荷与电力负荷共用变压器，通过合理分配负荷，可使两台变压器正常运行时功率相当。 U%查光盘附录三或者厂家样本得SCB10—2000/10型变压器技术数据:=6，k,P=12.6kW，IP2X防护外壳尺寸:长2400mm*宽1550mm*高2400mm。 k 变压器负荷分配计算及补偿装置选择详见表3-3，表3-4。 表3-3 10/0.38kV变电所变压器T1负荷分配计算及无功功率补偿装置选择 功率因有功 无功 视在 额定容需要系计算电变压器T1回路名称 数cos功率 功率 功率 量 /kW 数Kd 流 A φ /kW /kvar /kVA A10-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A11-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A11-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A12-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A12-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A13-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A13-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A14-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A14-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 AA 134.65 0.7 0.8 94.3 70.7 117.8 179.1 合计 3540.65 0.60 0.90 2137.9 1060.5 2386.4 3627.4 乘同时系数(0.7/0.75) 3540.65 0.42 0.88 1496.5 795.3 1694.7 2576.0 功率因数补偿 -320 功率因数补偿后 3540.65 0.42 0.95 1496.5 475.3 1570.2 2386.7 13 表3-4 10/0.38kV变电所变压器T2负荷分配计算及无功功率补偿装置选择 功率因有功 无功 视在 额定容需要系计算电变压器T2回路名称 数cos功率 功率 功率 量 /kW 数Kd 流 A φ /kW /kvar /kVA A7-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A7-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A8-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A8-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A9-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 A9-AL2 378 0.6 0.9 226.8 109.8 252.0 383.0 A10-AP1 379 0.6 0.9 227.4 110.1 252.7 384.1 AL-1-1 25 0.8 0.9 20.0 9.7 22.2 33.8 AL-2-1 30 0.8 0.9 24.0 11.6 26.7 40.5 AL-3-1 28 0.8 0.9 22.4 10.8 24.9 37.8 AL-3-2 14 0.8 0.9 11.2 5.4 12.4 18.9 AL-1-2 33 0.8 0.9 26.4 12.8 29.3 44.6 AL-2-2 30 0.8 0.9 24.0 11.6 26.7 40.5 AP-1-1-CF 72 0.8 0.9 57.6 27.9 64.0 97.3 AP-1-2-CF 70 0.8 0.9 56.0 27.1 62.2 94.6 ALE-1-1 12 0.8 0.9 9.6 4.6 10.7 16.2 ALE-2 12 0.8 0.9 9.6 4.6 10.7 16.2 ALE-3 10 0.8 0.9 8.0 3.9 8.9 13.5 ALE-1-2 9 0.8 0.9 7.2 3.5 8.0 12.2 AT-2 13.4 0.8 0.9 10.7 5.2 11.9 18.1 AT-3-1 1.5 0.8 0.9 1.2 0.6 1.3 2.0 AT-3-2-DT 8 0.8 0.9 6.4 3.1 7.1 10.8 ALE-1-3-XF 10 0.8 0.9 8.0 3.9 8.9 13.5 AP-2-1-CF 63 0.8 0.9 50.4 24.4 56.0 85.1 AP-2-2-CF 67 0.8 0.9 53.6 26.0 59.6 90.5 AP-2-3-CF 25 0.8 0.9 20.0 9.7 22.2 33.8 AP-4-6 2.05 0.8 0.9 1.6 0.8 1.8 2.8 AP-2-4 1.1 0.8 0.9 0.9 0.4 1.0 1.5 AP-3-1-CF 65 0.8 0.9 52.0 25.2 57.8 87.8 AP-4-1-KT 23.8 0.7 0.8 16.7 12.5 20.8 31.7 AP-4-2-KT 24.3 0.7 0.8 17.0 12.8 21.3 32.3 AP-4-3-KT 23.8 0.7 0.8 16.7 12.5 20.8 31.7 AP-4-4-KT 50.9 0.7 0.8 35.6 26.7 44.5 67.7 AP-4-5-KT 50.9 0.7 0.8 35.6 26.7 44.5 67.7 AP-3-2-KT 43.4 0.7 0.8 30.4 22.8 38.0 57.7 AP-3-3-KT 43.4 0.7 0.8 30.4 22.8 38.0 57.7 合计 3511.55 0.64 0.89 2253.2 1139.7 2525.0 3838.1 乘同时系数(0.7/0.75) 3511.55 0.45 0.88 1577.2 854.8 1794.0 2726.8 14 功率因数补偿 -360 功率因数补偿后 3511.55 0.45 0.95 1577.2 494.8 1653.0 2512.6 3.4 变电所电气主接线设计 3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计 1)电气主接线形式及运行方式 本工程变电所的两路10kv外供电源可同时供电，并设有两台变压器。 因此，高压侧电气主接线采用分段单母线形式。正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，母线联络断路器断开，两个电源各承担一般负荷。当电源B故障或检修时，闭合母联断路器，由电源A承担全部负荷;当电源A故障或检修时，母联断路器仍断开，由电源B承担一半负荷。此方案的供电可靠性高、灵活性好，但经济性稍差。 2)所用电设计:考虑到经济性，变电所不设所用变压器。 3)电气主接线图绘制:本工程变电所高压侧电气主接线图见附录图纸。 3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计 1)电气主接线形式及运行方式 变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线也采用分段单母线形式。 运行方式如下:正常运行时，母联断路器断开，两台变压器分列运行，各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联断路器，由另一台变压器承担全部一、二级负荷和部分三级负荷。 2)电气主接线图绘制:本工程变电所低压侧电气主接线图见附录图纸详见附录图纸。 15 4 短路电流计算与高低压电器选择 4.1变电所高压侧短路电流计算 根据所设计的供配电系统一次接线，本工程变电所高压侧短路电流计算电路如图4-1所示。短路点k-1点选在变电所一段10kV母线上。 图4-1变压器高压侧短路电流计算电路 采用标幺值法计算，详见表4-1。 表4-1 变电所高压侧短路电流计算 序电短路技术参数 电抗三相短路电流/KA 三相短路两相号 路计算标幺容量短路 d=100MVA k3" Ib3 Ik3 ip3 SI 元点 值X* Sk3"/MVA 电流 Ud1=10.5kV 件 Ik2/kA Id1=5.5kA 1 系 最大运行方式 0.275 20.0 20.0 20.0 51.0 363.7 17.3 统最小运行方式 0.393 14.0 14.0 14.0 35.7 254.6 12.1 A 2 线 x=0.095 Ω/km 0.129 l= 1.5km 路 A 3 1+2 K-1 最大运行方式 0.404 13.6 13.6 13.6 34.7 247.5 11.8 最小运行方式 0.522 10.5 10.5 10.5 26.9 191.6 9.7 16 4.2变压器低压侧短路电流计算 采用欧姆法计算，想见表4-2至4-6。 表4-2 变电所低压侧短路电流计算 序号 元件 短路点 运行参数Un=380V R/mΩ X/mΩ Z/mΩ RL-PE/mΩ XL-PE/mΩ ZL-PE/mΩ Ik3"/kA kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA /MVA 247.50 0.064 0.643 0.646 0.043 0.429 1 SA k-1 Skmax S/kVA ?P/kW U, rTkk2 T1 2500 1.5 6 0.038 3.840 3.840 0.038 3.840 3 1，2 k-3 0.103 4.483 4.484 0.081 4.269 4.269 51.50 1.931 140.59 44.60 54.09 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 0.019 0.035 4 0.076 0.140 4 T1WB1 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 0.037 0.079 4 0.148 0.316 5 3，4 k-5 0.179 4.623 4.626 0.229 4.585 4.590 49.92 1.886 133.10 43.23 50.31 表4-3 浴室照明回路短路电流计算 浴室照明回路变压器低压侧配电干线WAA(AA8柜配出)短路计算 Un=380V 序号 元件 短路点 运行参数 R/mΩ X/mΩ Z/mΩ RL-PE/mΩ XL-PE/mΩ ZL-PE/mΩ Ik3"/kA kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 1 SA k-1 S/MVA 209.10 0.076 0.761 0.765 0.051 0.508 kmax 2 T1 S/kVA ?P/kW U, rTkk 17 2500 1.5 6 0.038 3.840 3.840 0.038 3.840 r/mΩ/mx/m Ω/m l/m 0.019 0.035 10 0.190 0.350 3 T1WB r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 0.037 0.079 10 0.370 0.790 4 1+2+3 AA6 0.305 4.951 4.961 0.459 5.137 5.158 46.56 1.824 120.10 40.32 44.78 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 0.351 0.079 84 29.484 6.636 5 浴室照明回路 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 1.053 0.158 84 88.452 13.272 6 4+5 AA6 29.789 11.587 31.963 89.281 19.199 91.322 7.23 1.000 10.22 6.26 2.53 表4-4 14号宿舍照明回路短路电流计算 14号宿舍楼照明回路变压器低压侧配电干线AL14-1(AA8柜配出)短路计算 Un=380V 短路序号 元件 运行参数 R/mΩ X/mΩ Z/mΩ RL-PE/mΩ XL-PE/mΩ ZL-PE/mΩ Ik3"/kA kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 点 1 SA k-1 S/MVA 209.10 0.076 0.761 0.765 0.051 0.508 kmax S/kVA ?P/kW U, rTkk2 T1 2500 1.5 6 0.038 3.840 3.840 0.038 3.840 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 0.019 0.035 10 0.190 0.350 3 T1WB r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 0.037 0.079 10 0.370 0.790 4 1+2+3 AA6 0.305 4.951 4.961 0.459 5.137 5.158 46.56 1.824 120.10 40.32 44.78 5 14号宿舍照明回路1 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 18 0.095 0.077 310 29.450 23.870 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 0.285 0.152 310 88.350 47.120 6 4+5 AA6 29.755 28.821 41.425 89.179 53.047 103.764 5.58 1.039 8.19 4.83 2.23 表4-5 食堂照明回路2短路电流计算 食堂照明回路2 变压器低压侧配电干线WAA-2(AA8柜配出)及其分支线短路计算 Un=380V 序号 元件 短路点 运行参数 R/mΩ X/mΩ Z/mΩ RL-PE/mΩ XL-PE/mΩ ZL-PE/mΩ Ik3"/kA kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 1 SA k-1 S/MVA 209.1 0.076 0.761 0.765 0.051 0.508 kmax S/kVA ?P/kW U, rTkk2 T1 2500 1.5 6 0.038 3.840 3.840 0.038 3.840 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 0.351 0.079 43 15.093 3.397 3 T1WB r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 1.053 0.158 43 45.279 6.794 4 1+2+3 AA6 15.208 7.998 17.183 45.368 11.141 46.716 13.44 1.003 19.05 11.64 4.94 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 0.019 0.035 43 0.817 1.505 5 食堂照明回路2 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 0.037 0.079 43 1.591 3.397 6 4+5 AA6 16.025 9.503 18.631 46.959 14.538 49.158 12.40 1.005 17.62 10.74 4.70 表4-6 12号宿舍楼照明回路短路电流计算 19 12号宿舍楼照明回路变压器低压侧配电干线AL12-1(AA9柜配出)及其分支线短路计算 Un=380V 序号 元件 短路点 运行参数 R/mΩ X/mΩ Z/mΩ RL-PE/mΩ XL-PE/mΩ ZL-PE/mΩ Ik3"/kA kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 1 SA k-1 S/MVA 209.10 0.076 0.761 0.765 0.051 0.508 kmax S/kVA ?P/kW U, rTkk2 T1 2500 1.5 6 0.038 3.840 3.840 0.038 3.840 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 0.019 0.035 10 0.190 0.350 3 T1WB r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 0.037 0.079 10 0.370 0.790 4 1+2+3 AA6 0.305 4.951 4.961 0.459 5.137 5.158 46.56 1.824 120.10 40.32 44.78 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 0.095 0.077 245 23.275 18.865 5 12号宿舍照明回路 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m L-PEL-PE 0.285 0.152 245 69.825 37.240 6 4+5 AA6 23.580 23.816 33.514 70.654 43.167 82.798 6.89 1.045 10.18 5.97 2.79 20 4.3高压断路器选择 本工程高压断路器作为变压器回路、电源进线回路的控制和保护电器及分段联络用电器。查光盘，选用VD4-12-630A/20kA型户内高压真空断路器，配用弹簧操动机构，二次设备电压为DC1110V。高压断路器的选择校验见表4-7，由表可知，所选断路器合格。 表4-7 高压断路器的选择校验 序选择项目 装置地点技术数据 断路器技术数据 结论 号 额定电压 1 与最高工U=10kv ，U=10×1.15kv=11.5kv U=17.5kv U> U，合格 nmrrm作电压 AA4/AA5柜 I= 1150.8A max2 额定电流 =1250A I>I，合格 IrrmaxAA8柜 I=1023.6A max 3 额定频率 50HZ 50HZ 合格 额定短路4 I=20kA(最大运行方式) I=25kA I>I,合格 b3bbb3开断电流 额定峰值5 i=51kA i=60kA i>i，合格 p3maxmaxp3耐受电流 AA4/AA5柜 22Q=11.5×(0.1+0.5+0.05)=86.0KA?s 1额定短时(后备保护延迟时间取0.5s) 2222ItIt=20×4=1600kA?s >Q,合格 6 (4s)耐1ttAA8柜 受电流 22Q=11.5×(0.1+0.8+0.05)=125.6KA?s 2 (后备保护延迟时间取0.8s) 额定短路7 i=51kA(最大运行方式) i=60kA i>i，合格 p3p3关合电流 承受过电雷电冲击耐受电压75kV 8 压能力及10kv系统中性点经消弧线圈接地 满足条件 1min工频耐受电压42Kv 绝缘水平 9 环境条件 广陵学院变电所内高压开关柜内 正常使用环境 满足条件 额定操作顺序: 10 其他条件 无特殊要求 满足条件 分—180s—合分—180s—合分 21 4.4低压断路器的初步选择 表4-8 变电所低压电源进线、母线联络保护用断路器的初步选择 序选择项目 装置地点技术数据 断路器技术数据 结论 号 抽出式空气断路器，选择型三段保1 类别选择 电源进线、母线联络保护用 合格 护，E3N，32，PR122/P—LSI 2 3P 极数选择 TN-S系统 合格 Iu>=In>Ic,合3 Ic=2734.9A 额定电流选择 Iu=3200A，In=3200A 格 Ics>Ib3, 4 I<=20kA Ics=Icu=65kA 分段能力选择 b3合格 电操、电分、电合均为AC220，5 附件选择 标准附件配置 带合分辅助触点信号及过电流脱满足要求 扣器动作信号 表4-9 变电所低压大容量出线(以WP1为例)保护用断路器的初步选择 序选择项目 装置地点技术数据 断路器技术数据 结论 号 抽出式空气断路器，选择型三段保1 类别选择 低压大容量出线WP1保护用 合格 护，E3N，32，PR122/P—LSI 2 3P 极数选择 TN-S系统 合格 Iu>In>Ic, 额定电流3 Ic=489.1A Iu=1200A，In=1000A 选择 合格 Ics>Ib3, 分段能力4 I<=14kA Ics=Icu=50kA b3选择 合格 电操、电分、电合均为AC220，5 附件选择 标准附件配置 带合分辅助触点信号及过电流脱满足要求 扣器动作信号 表4-10 变电所低压中小容量出线(以ALE为例)保护用断路器的初步选择 序选择项目 装置地点技术数据 断路器技术数据 结论 号 塑壳式断路器，选择型两段保护，1 类别选择 低压小容量出线ALE保护用 合格 T2S，160，PR221DS—LS 2 3P 极数选择 TN-S系统 合格 Iu>In>Ic, 额定电流3 Ic=11.8A Iu=160A，In=63A 选择 合格 Ics>Ib3, 分段能力4 I<=14kA Ics=Icu=50kA b3选择 合格 22 电操、电分、电合均为AC220， 5 附件选择 标准附件配置 带合分辅助触点信号及过电流脱满足要求 扣器动作信号 4.5配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择 表11 配电干线保护断路器过电流脱扣器的整定 序整定项目 整定计算公式 整定值/结论 号 过电流脱扣器额定已知Ic=848.5A,Iu=1250A; 1 电流选择 要求Iu?In>Ic In=1000A 长延时过电流脱扣Ir1?Ic=848.5A 2 器整定电流 Ir1=0.95In 短延时过电流脱扣躲过短时尖峰电流 器整定电流及时间 Ir2?(1.5-3)Ic(照明线路估算值) r2=3In I3 与分支线保护电气选择性配合 t2=0.2s Ir2?1.2Ir3.2=1.2×10×100=1200A 整定时间为0.2s 瞬时过电流脱扣器1)躲过瞬时尖峰电流 Ir3=15In 整定电流 Ir3?1.2[I`st.M+Ic(n-1)]=(3-5)Ic (取断路器最大整4 定值) 与分支线保护电气选择性配合 Ik1max.2=18.41kA 33Ir3?Ik1max.2=1.2×18.41×10A=22.09×10A (超出断路器整定范围) 保护灵敏度的检验 已知Ik1.min=19.08Ka k1.min/Ir2 I35 Ik1.min/Ir2=19.08X10A/2X1000A=9.54 >1.3 合格 已知母线槽Ir=1250A Ir1=In>Ic,合3 Ic=2734.9A 额定电流选择 Iu=3200A，In=3200A 格 Ics>Ib3, 4 I<=20kA Ics=Icu=65kA 分段能力选择 b3合格 电操、电分、电合均为AC220，5 附件选择 标准附件配置 带合分辅助触点信号及过电流脱满足要求 扣器动作信号 24 5 电线电缆选择 5.1 高压进线电缆选择 10kV专线电源A引入电缆选用YJV—8.7/10型3芯电缆，在变电所采用直22 埋/穿管埋地、在变电所内采用梯架/电缆沟相结合的敷设方式。 高压电源进线电缆截面先按允许温升条件选择，然后校验其电压损失和短路热稳定，见表5-1 表5-1 高压电源进线电缆截面选择 序号 选择校验项目 具 体 内 容 结 论 线路计算电流 Ic=188.4A 满足条件 2 Ic，Ial 初选母线截面 S=120mm 合格 按敷设方式与Ial=245×0.9=220.5A 1 允许温升 环境条件确定(已知环境温度25?) 的母线载流量 计算负荷 P=3105.6kW，Q=1009.6kvar 2 短路动稳定 满足条件 线路参数 r=0.181Ω/km,x=0.095Ω/km. ?U%，?Ual% 已知线路长度L=1.5km 合格 电压损失计算?U%=(Pr+Qx)l/(10×(10kV)2 值 =0.987 允许电压损失 ?Ual%=5 三相短路电流 Ik3"=13.6kA 满足条件 Smin，S 短路持续时间 tk =tp+tb=0.9s 3 短路热稳定 合格 -22热稳定系数 K=137AS/mm -2热稳定最小允Smin=(Ik3"(tk+0.05))×1000 2许截面 /137=94.307mm 2电缆实际截面 S=120mm 电缆型号规格表示为:YJV—8.7/10-3×120 22 5.2 变电所硬母线选择 本工程采用KYN44A——12型高压开关柜，选用硬裸铜母线，每相1片。母线截面先按允许温升条件选择，然后校验其短路热稳定和动稳定。由于母线长度 25 较短，电压损失较小，不需校验。开关柜有主母线和分支母线，以主母线截面选 择为例，见表5-3。 表5-2高压主母线截面选择 选择校验项目 具体内容 结论 Ic=188.4A 母线计算电流 高压断路器的额定电流Ir=630A 初选母线截面 S=80 mm X 80 mm或载流量相当的 1 允许温升 满足条件 异型母线 IcIp3 额定峰值耐受KYN44A——12型高压开关柜设计 合格 电流 值:imax=50kA Ik3``=20kA tk =tp +tb=0.6s 三相短路电流 热效应 Qt =120.224kA2)s 满足条件 23 短路热稳定 Itt?Qt 合格 额定短时(4s)KYN44A——12型高压开关柜设计 耐受电流 值:It=20kA, t=-4s 本工程采用MNS(BWL3)—04型低压开关柜，柜内主母线选用每相2片硬裸铜母线。截面选择先按允许温升条件选择，然后校验短路热稳定和动稳定。由于主母线长度较短，电压损失较小，不需校验。开关柜有主母线和分支母线，以主母线截面选择为例，见表5-3。 表5-3变压器低压母线桥及低压开关柜主母线截面选择 选择校验项目 具体内容 结论 Ic= I2rT=2309.5A 允许变压器1.2倍过载时Imax= 1.2I2rT=2771.4A 母线计算电流 初选主母线截相母线S=2(100 mm X10 mm),N 满足条件 面 及PE母线截面为100 mm X10 mm 1 Icip3 短路动稳定 峰值 3 合格 额定峰值耐受MNS(BWL3)——04型低压开关柜 电流 设计值:imax=200kA 5.3 低压配电干线电缆选择 1)变压器低压侧配电干线WAA-2电缆选择:电缆型号规格表示:ZB-YJV-0.6/1-300 2)变压器低压侧配电干线WAA电缆选择:电缆型号规格表示:ZB-YJV-0.6/1-70 3)变压器低压侧配电干线AL14-1电缆选择:电缆型号规格表示:ZB-YJV-0.6/1-300 4)变压器低压侧配电干线AL12-1电缆选择:电缆型号规格表示:ZB-YJV-0.6/1-300 经校验允许温升条件、电压损失、短路热稳定性满足条件。 27 致谢 经过一周的时间，我终于完成了广陵学院生活区二期10kV变电所电气设计。这次课程设计能够最终设计完成，除了本人的努力之外，还有翁双安老的指导和同学们的帮助。翁老师在百忙中对我的设计给予了细致的指导和建议，对我的辅导耐心认真，而且百问不厌;同时同学在我出现困难和疑惑时，伸出援手，使我少走弯路。 最后以此感谢所有曾经在课程设计中帮助的我老师同学，谢谢他们让我更加熟练的操作CAD、EXCEl、WORD等常用软件。 参考文献 [1] 翁双安主编(供配电工程设计指导[M](北京:机械工业出版社，2008 [2] 翁双安主编(供电工程[M](北京:机械工业出版社，2004 [3] 任元会主编(工业与民用配电设计手册[M](3版(北京:中国电力出版社，2005 附录 设计图纸 图 纸 目 录 序号 图 纸 名 称 图幅 图纸编号 备 注 1 A3 变电所高压侧电气主接线图 电01 2 A3 变电所低压侧电气主接线图(一) 电02 3 A3 变电所低压侧电气主接线图(二) 电03 4 A3 变电所低压侧电气主接线图(三) 电04 5 A3 变电所低压侧电气主接线图(四) 电05 6 A3 变电所低压侧电气主接线图(五) 电06 7 A3 变电所低压侧电气主接线图(六) 电07 8 A3 变电所低压侧电气主接线图(七) 电08 9 A3 变电所低压侧电气主接线图(八) 电09 10 A3 变电所低压侧电气主接线图(九) 电10 11 A3 变电所低压侧电气主接线图(十) 电11 28