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1、10kV 变电所电气设计 目 录设计任务说明书4页第一章 负荷计算和无功功率计算及补偿5页1.1 机械厂负荷统计资料5页1.2负荷计算和无功功率计算5页1.3无功功率补偿7页1.4年耗电量的估算8页第二章 变电所位置和形式的选择9页第三章 变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择9页3.1变电所主变压器台数的选择9页 3.2变电所主变压器容量选择9页 3.3变电所主接线方案的选择10页第四章 短路电流的计算11页4.1确定基准值11页4.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：11页4.3计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量12页4.4计算k-2点短路电路总电抗标么值及
2、三相短路电流和短路容量12页第五章 变电所一次设备的选择与校验13页5.1变电所高压一次设备的选择13页5.2变电所高压一次设备的校验13页5.3变电所低压一次设备的选择15页5.4变电所低压一次设备的校验15页第六章 变电所高、低压线路的选择16页6.1高压线路导线的选择17页6.2低压线路导线的选择17页第七章 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定18页7.1二次回路方案选择18页7.2继电保护的整定19页第八章 心得和体会22页附录参考文献23页附图23页设计任务说明书一 设计题目机械厂10kV降压变电所电气设计二 设计要求1. 工厂的负荷计算及无功补偿（要求列表）。2. 确定工厂总配
3、变电所的所址和形式。3. 确定工厂总配变电所的主接线方案（要求从两个比较合理的方案中优先），总降压变电所要结合主接线方案的确定，确定主变压器形式，容量和数量。4. 短路计算，并选择一次设备（尽量列表）。5. 选择工厂电源进线及工厂高压配电线路。6. 选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护。7. 工厂总配变电所防雷保护及接电装置的保护。在完成上述设计计算任务的基础上，要求交出下列资料：1设计任务说明2工厂总配变电所主接线电路图(A1图样)3工厂总配变电所平面图(A1图样)4工厂总变电所接地装置平面布置图(A2图样)5工厂高压配电系统平面布线图(A2图样)三 设计时间2009年6月5日至2009
4、年6月14日 指导教师 （签名）第一章负荷计算和无功功率计算及补偿1.1机械厂负荷统计资料机械厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷 类别设备容量/kw 需要系数功率因数1仓库动力200.41.170.65照明20.701.02铸造车间动力4380.500.880.75照明100.801.03锻压车间动力4380.251.170.65照明100.801.04金工车间动力4380.251.330.60照明100.801.05工具车间动力1880.251.170.65照明100.801.06电镀车间动力4380.500.880.75照明100.801.07热处理车间动力1880.501.330.60照
5、明100.801.08装配车间动力1880.201.730.50照明100.801.09机修车间动力1880.251.170.65照明50.801.010锅炉房动力1880.501.170.65照明20.801.0宿舍区照明3000.701.2负荷计算和无功功率计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。具体步骤如下。1. 仓库：动力部分 ; ； ; 照明部分，； 2. 铸造车间：动力部分，；照明部分，；3. 锻压车间：动力部分，； ； 照明部分，； 4. 金工车间：动力部分，； 照明部分，； 5. 工具车间：动力部分，；
6、照明部分，； 6. 电镀车间：动力部分，；照明部分，； 7. 热处理车间：动力部分，；照明部分，； 8. 装配车间：动力部分，；照明部分，； 9. 机修车间：动力部分，； 照明部分，； 10. 锅炉房：动力部分，； 照明部分，； 11.宿舍区照明，；另外，所有车间的照明负荷： 取全厂的同时系数为：，则全厂的计算负荷为：；1.3无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为： 这时低压侧的功率因数为： 为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取： 。要使低压侧的功率因数由0.79提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：取:=695则补偿后变电所低压
7、侧的视在计算负荷为：计算电流变压器的功率损耗为： 变电所高压侧的计算负荷为：；补偿后的功率因数为：满足（大于0.90）的要求。1.4年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量： 年无功电能耗电量： 结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4800h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本厂：年有功耗电量：；年无功耗电量：第二章 变电所位置和形式的选择由于本厂有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一路经10kV公共市电架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据变电
8、所位置和形式的选择规定及GB500531994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。其设立位置参见附图一厂区供电线缆规划图。内部布置形式参见附图二变电所平面布置图。第三章 变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择3.1变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。3.2变电所主变压器容量选择。每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：1） 任一台变压器单独运行时，宜满足： 2） 任一台
9、变压器单独运行时，应满足： ，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为），所选变压器的实际容量： 也满足使用要求，同时又考虑到未来510年的负荷发展，初步取=1000 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1000/10 ，其主要技术指标如下表所示：变压器型号额定容量/额定电压/kV联 结 组型 号损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：参考尺寸（mm）：长：1760宽：1025高：1655 重量（kg）：3410） 3.3
10、 变电所主接线方案的选择方案：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电
11、所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案。根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附图三变电所高压电气主接线图。第四章 短路电流的计算本厂的供电系统简图如图（一）所示。采用两路电源供线，一路为距本厂6km的馈电变电站经LGJ-185架空线（系统按电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点
12、短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。图（一）下面采用标么制法进行短路电流计算。4.1确定基准值：取， ， 所以： ;4.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1) 电力系统的电抗标么值： 2) 架空线路的电抗标么值：查手册得，因此： 3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此： 可绘得短路等效电路图如图（二）所示。图（二）4.3计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标么值：2) 三相短路电流周期分量有效值： 3) 其他三相短路电流： 4) 三相短路容量：4.4计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标么值：2) 三相短路电流周期分量有效值：3) 其他三相短路电流： 4) 三相短路容量：第五章 变电所一次设备的选择与校验5.1变电所高压一次设备的选择根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用天津市长城电器有限公司生产的JYN2-10（Z）型户内移开式交流金属封闭开关设备。此高压开关柜的型号：JYN2-10/4ZTTA（说明：4：一次方案号；Z：真空断路器；T：弹簧操动；TA ：干热带）。其内部高压一次设备根据本厂需求选取，具体设备见附图三变电所高压电气主接线图。初选设备：高压断路器： ZN24-10/1250/20
