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1、科技大学中区高职楼变电所设计,大纲,1 设计原则及步骤 2 负荷计算 3 变压器及主接线的选择 4 短路电流及尖峰电流的计算 5 用电设备的选择 6 选线 7 继电保护 8 二次回路 9 平面图 10 防雷,设计原则 按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50059-9235110kV变电所设计规范、GB50053-9410kv及以下设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则： 1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 2、安全可靠、先进合理 3、近期为
2、主、考虑发展 4、全局出发、统筹兼顾 设计及步骤 全楼总降压变电所及配电系统设计，是根据各个楼层的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠以及分配电能问题。其基本内容有以下几方面。 1、负荷计算 2、电容补偿 3、变压器选择及变电所布置 4、短路电流和尖锋电流的计算 5、高、低压设备选择及校验 6、导线、电缆的选择 7、继电保护设计 8、二次回路 9、防雷与接地,一设计原则及步骤,定义 2.1.1、计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用3
3、0分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。 。 负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计将采用需要系数法予以确定。 所用公式有： 有功功率 P30= Kd Pe (2-2a) 无功功率 Q30= P30tan （2-2b） 视在功率 S30=P30/cos （2-2c） 计算电流 I30=S30/UN （2-2d） 风机泵类 查工厂供电附录表1取kd=0.7，cos=0.8， P30 = Kd Pe =588kw Q30= P30tan=588KW0.75=441Kvar 住户用电设备类 查工厂供电附录表1取kd=0.7, cos=1.0，
4、P30= Kd Pe =280kw Q30= P30tan=0 电梯 查工厂供电附录表1取kd=0.15，cos=0.5 P30= Kd Pe =27kw Q30= P30tan=271.73=46.7kvar,二 负荷计算,地下车库照明用电设备 查工厂供电附录表1取kd=0.6，cos=1.0 P30= Kd Pe =4.8kw Q30= P30tan=0 路灯照明设备 查工厂供电附录表1取kd=1.0，cos=1.0 P30= Kd Pe =3kw Q30= P30tan=0 总的计算负荷： P30=0.95（588+27+280+4.8+3）=857.7kw S30=979.5kv.A
5、Q30=0.97（46.7+441）=473.1kvar I30=1488A 负荷计算结果 表2-1 动力负荷计算表,二 负荷计算,变电所设计条件要求 该变电所用电负荷为三级负荷，本楼楼区东侧有10kV高压电网。补偿前功率因数为=0.65，确定变压器台数、容量，计算补偿容量，高低压侧设备的选型、校验，导线电缆的选型、校验（包括进厂线缆、变电室至各楼层或建筑物的线缆等），二次接线图（包括电能测量、计量；设备必要的继电保护等），变配电所及楼区的简单平面布置图，防雷接地等。 变压器台数、容量选择 变电所低压侧的功率因数为0.88，所以对变压器低压侧进行无功补偿；低压侧补偿后的功率因数应略高于cos=
6、0.90，这里取0.92；要使低压侧的功率因数由0.8升到0.9，低压侧需设的并联电容器容量为： Qc= P30 (arctan0.88-arctan0.92)=98 kvar 取210 kvar 由3个型号为BJMJ0.4-70-3电容器并联做为补偿； 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为： =900 KV.A 变压器的功率损耗为： =0.06S30(2)=0.06900=54 kvar =0.015S30(2)=0.015900=13.5 kw 变电所高压侧的计算负荷为： =857.7+13.5=871.2 kw =(473.1-200)kvar+54 kvar=327.1kvar =930
7、.6kVA 补偿后工厂的功率因数为0.936 因此这一功率因数满足要求。 由于对居民小区变电所油浸式变压器单台容量不宜大于630 KV.A，因此应装两 台变压器，每台容量： SN.T =(0.60.7)S30=（558.4651.4） 选S9系列铜线配电变压器S9630/10两台并联，变压器联结组为DYn11。,三变压器及主接线的选择,主接线的设计原则 主接线的确定是一次部分的重中之重，所以要求比较严格，并且确定下来后，一般不再有所改动。 首先,对主接线的基本要求分析如下： （1）可靠性 （2）灵活性、方便性、适应性 （3）经济性 主接线方案的确定 变电所高压采用单母线、低压侧采用单母线分段接
8、线方式，其优点是当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络，保证继续对两段母线上的重要负荷供电。且操作方便、运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。但在高压母线或电源进线需要检修或发生故障时，整个变电所仍要停电，只能供电给三级负荷。 变电所的主接线图B-1。,三 变压器及主接线的选择,4 三相短路电流，短路容量和尖峰电流的计算,短路电流计算的目的及方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法），工程上常用标幺制法。 短路计算,图 4-1
9、 短路计算电路,k-1点的三相短路电流和短路容量 计算短路电路中的元件的电抗及总电抗： 电力系统的阻抗：由附录表4查得SN1010型断路器的断流容量Soc=500MVA，因此 X1= Uc12/Soc =(10.5KV)2/500MVA =0.22 电缆线路的电抗： X2= X0l=0.35(/km)5 km=1.75 计算电抗： X(k1)= X1 +X2=0.22+1.75=0.62 三相短路电流周期分量有效值 Ik1= Uc1/ X(k1)=10.5KV/( 1.97)=3.08KA 三相短路暂态电流和稳态电流 I“= I=Ik1=3.08KA 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效
10、值 Ish=2.55 I“=2.553.08 KA =7.58KA Ish=1.51 I“=1.513.08 KA =4.65 KA 三相短路容量 Sk1= Uc1 Ik1=56 MV.A k-2点的三相短路电流和短路容量 电力系统的电抗 X3= Uc22/Soc =(0.4KV)2/500MVA =3.210-4 架空线路的电流 X4=X0l(Uc2/Uc1)2 =0.35(/km)5 km(0.4/10.5KV)2=24.510-4 电力变压器的电抗：由工厂供电附录表5得Uk=5,因此 X5=X6= (Uk%Uc22)/( 100SN)=1.2610-2,4 三相短路电流，短路容量和尖峰电
11、流的计算,计算其总电抗 X(k2= X3 +X4+ X5 X6=3.210-4+25.410-3+0.013/2=9.2710-3 三相短路电流周期分量有效值 Ik2= Uc2/ X(k2)= 0.4KV/( 9.2710-3)=24.9 KA 三相短路暂态电流和稳态电流 I“= I=Ik2=24.9KA 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 ish=1.84 I“=1.8432KA =45.8KA Ish=1.09 I“=1.0932KA =27.1 KA 三相短路容量 Sk2= Uc2 Ik2 = 0.4KV24.9KA= 16.4M 表42 短路计算表,4 三相短路电流，短路容量
12、和尖峰电流的计算,尖峰电流的计算 含多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算： Ipk= I30+（IstIN）max 式（5-1） 式中，I30为全部设备运行时的计算电流；（IstIn）max为用电设备中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流之差。 利用公式IN=P/(U cos)A ，Ist=6IN 1和2号楼各单元用电设备负荷,所以尖峰电流为 Ipk=135.4+（255.342.5）=348.2A 3和4号楼各单元用电设备的尖锋电流,所以尖峰电流为 Ipk =233.8+（382.963.8）=552.9A 路灯和地下停车场照明的尖峰电流： Ipk=11.9+（27
13、.3-4.6）=34.6A,4 三相短路电流，短路容量和尖峰电流的计算,5 电器设备选择,高压断路器的选择 继电器保护动作时间选1.1S，断路器断路时取0.2S 查工厂供电附录表8，选择SN1010I型断路器。 校验： 表51断路器主要参数,校验结果：所选SN1010I型是最合格的,10KV侧高压隔离开关的选择 表5-2 高压隔离开关的选择校验表,从上表计算中可知，GN19-10/400型隔离开关的额定值都大于实际值，所以该设备符合要求。 高压电流互感器的选择 电流互感器选用LQJ10型户内环氧树脂浇注绝缘式高压电流互感器，尺寸小，性能好，安全可靠。 等级为0.5/3，0.5级用于测量，3级用
14、于继电保护。额定电压为10kV，额定电流为100/5A。 还需要校验 动稳定度校验 ，热稳定度校验 。 高压电压互感器、熔断器的选择 本设计为终端变电所，不进行绝缘检测，只需测量线路电压，可选两台双圈油浸互感器，其型号为JDJ10，属户外式电压互感器，采用V型接法分别接在10kV母线上，配用二个RN10型限流熔断器，该产品仅作为电压互感器一次侧的短路保护，其结构尺寸较小，熔体额定电流一般为0.5A。最大切断电流为17kA，最大切断容量1000MVA。,5 电器设备选择,10KV避雷器选择 变电所选用FS-10型避雷器，选两组分放在10KV母线上，与电压互感器供用一个间隔。 低压电流互感器的选择
15、 低压侧选LMZJ1-0.5树脂浇注绝缘支柱母线式电流互感器。 表5-3 低压电流互感器的选择校验表,低压断路器的选择 低压侧选DW16-1500低压短路器 表5-4低压断路器的选择校验表,5 电器设备选择,低压熔断器的选择 1和2号楼各单元配电室的熔断器的选择： 熔体额定电流IN.FEI30=135.4a 还应该躲过尖锋电流 IN.FEKIPK(取k=0.4) IN.FEKIPK =0.4348.2=139.3A 因此查工厂供电附录表10-1.可选RTO-200型熔断器 ，即IN.FE =200A,而熔体选IN.FE =200A 校验熔断器 查工厂供电附录表 10-1，得RTO- 200型的熔断器保护的Ioc=50KA=I(30)k=24.9KA 其断路能力满足要求 熔断器只做短路保护用。因此导线和熔断器保护的配合条件为IN.FEIAL1.5,现IN.FE =200A=24.9KA, 其断流能力满足要求。 熔断器只依短路保护用，因此导线和熔断器保护的配合条件为IN.FEIAL1.5,现IN.FE =200A 1.5247A=370A，IAL =247A已求出，所以IN.FE 370A,故满足熔断器保护与导线的配合要求。,5 电器设备选择,路灯和地下停车场照明熔断器的选择 熔体
