庄河市徐岭镇60KV变电所课程设计.doc

课 程 论 文（2015-2016学年第二学期）课程名称： 变电工程课程设计 课程代码： 孙伟强学生姓名： 电气12专业班级： 级 专业信息与电气工程学 院： 学院168947041学 号： 学生成绩： 目录第一篇 设计说明书 1 所址选择和所区规划 1.1 庄河市徐岭镇新建变电所的可行性分析 1.2 徐岭镇变电所建设的必要性 1.3 负荷发展及预测 1.4 工程概况 1.5 工程投资估算 1.6 主要设备及资金来源 1.7 计划人员编织 2 负荷统计与计算 2.1 负荷分布图 2.2 按每条馈出线为单位进行负荷统计 2.3 计算变电站的总容量 3 主变容量和台数的确定 3.1 主变容量确定 3.2 变压器台数的确定 4 主接线设计 5 短路电流的计算 5.1 画出系统图 5.2 画系统等值阻抗图 5.3 短路电流计算 6 电气设备选择 6.1 高压断路器的选择 6.2 隔离开关的选择 6.3 互感器的选择 6.4 母线的选择 6.5 穿墙套管及绝缘子选择 6.6 所用变压器的选择 6.7 避雷器的选择 6.8 变电所防雷保护计算书 7 电气设备表 8 接地装置与防雷保护 8.1 保护接地装置 8.2 防雷接地装置 9 防雷保护计算第二篇 10KV配电线路的设计计算书 1 导线截面的选择和校验 2 基本参数 2.1 比载计算 2.2 计算临界档距，并确定控制条件下的控制范围 2.3 计算导线的最大弧垂测量表格附录第一篇 设计说明书1 所址选择和所区规划 变电所的所址应符合下列要求：接近负荷中心；不占或少占农田；便于各级电压线路的引入和引出。架空线路走廊应与所址同时确定；交通运输方便；具有适宜的地质条件；尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污设施或设在污源的上风侧；所址不应为积水淹浸，山区变电所的防洪设施应满足泄洪要求；具有生产和生活用水的可靠水源；适当考虑职工生活上的方便；确定所址时，应考虑邻近设施的影响。所区内建筑物、构筑物的布置应紧凑合理，充分利用地形并考虑便于扩建。为了减少所区占地面积或当所区面积受到限制时，配电装置中应尽量采用减少占地的电器，或在布置上采用高型或半高型方式等。1.1 庄河市徐岭镇新建变电所的可行性分析徐岭镇位于庄河市城郊北部，南与市区相连，东以寡妇河为界与兰店乡、吴炉镇相望，北与大营镇、太平岭乡接壤，西与光明山镇相邻。境内公路纵横交错，四通八达，丹普路、丹大高速公路贯穿东西，庄盖路、庄岫路、张庄路连接南北，出入庄河市区的东、北、西三条交通要道途径该镇。全镇水资源丰富，庄河、寡妇河流经域内。徐岭镇政府所在地为庄河市区。徐岭镇总面积96.9平方公里，其中耕地面积4955公顷，占总面积的51.1%。徐岭镇辖10个行政村，104个村民小组。2011年，徐岭镇实现社会总产值127亿元，同比增长59%；固定资产投入30亿元，同比增产81%；实现财政收入5335万元，同比增长22%；全口径税收收入1.29亿元，超额完成了市里下达的可支配收入任务。实现农民人均收入16279元，同比增长16%，连续5年跨入辽宁省百强乡镇行列，位居全省第17位、庄河市首位。新建变电所的建成，可为徐岭镇所行政的10个村及附近用户提供电源。1.2 徐岭镇变电所建设的必要性1.2.1依据地域特点，为农业发展方向准确定位，徐岭镇临市临路，共有10个行政村，农业人口9700多人，因为有很好的地域优势，徐岭镇的经济一度在庄河市处于遥遥领先地位。但随着市场经济的展开，曾有的优势逐渐淡化，地域经济不协调的问题迅速凸现，规模化不足的潜在危机形成了经济发展上的瓶颈，农业产品的商品转化率非常低。1.2.2徐岭镇大力发展农业龙头企业，较好的解决了农业增效、农民增收缓慢的问题。徐岭镇辖区内仅农业龙头企业就达10家之多。这些龙头企业以“公司+农户”的形式，带动千家万户进行农产品生产。更主要的是，这些农业龙头企业吸纳了大批剩余劳动力，农民从土地中解脱出来，进工厂做工，改变了农民身份。传统的农业生产方式被现代工业生产方式所取代，这是现代农业发展的方向。徐岭镇现有5000多农民从事工业化的农业生产，全镇的经济作物生产比例达到了70%以上。因此，电力要跟得上。1.2.3徐岭镇党委政府发现，部分企业因受设备、技术、市场等因素的制约，生产能力较小，经济效益较低，抵御市场风险的能力差。徐岭镇政府的做法是：一鼓励现有企业扩张规模，同时引入更多的机械加工和铸造企业进入徐岭，发挥集聚效应，使各企业之间形成优势互补，形成了集群发展的态势。二成立中小企业发展协会，帮助企业发展。在鼓励、引导和协调服务上把工作做实做细，加强企业之间的信息沟通与技术协作。为充分发挥电力在经济建设中的作用，提高该地区的农民及工业经济收入。徐岭镇变电所的建设是非常必要的，也是该地区群众所需要的，更是该地区经济繁荣发展的希望所在。1.3 负荷发展及预测根据目前发展情况来看，预计徐岭镇乡村工业三年内可达1100千瓦，随着工业的发展，预计三年内可增加500千瓦，负荷可达10500千瓦。局级装机容量可达5500千瓦。1.4 工程概况 1.4.1 工程地址新建变电所计划在双峰村东北方向，该地址在用电负荷中心，而且地势较为平坦。送电线路计划采用“T”接，而且从检查维护和线路走向看，10千伏配电线路走向也是方便合理。 1.4.2 送电线工程新建66千伏送电线路，距离6公里。 1.4.3 变电工程 按两台63000KVA主变设计，暂设10KV配出线6回。变电所一次采用入口刀闸，两台主变66KV侧设断路器保护。 1.4.4 土建工程概况新建高压配电室及附属间230m2新建地区农电所办公室300m2，运行员宿舍250m2新建围墙400延长米各种开关电器基础130m2 1.4.5 通讯设施新建变电所内安自动电话机一部安装新建变电所与农电局调度联系的高频无线电话分机一部。1.5 工程投资估算新建配电线路搭接10KM，总计需投资:160万元送电线工程：20万元配电工程：17万元变电所电气材料：60万元土建工程：25万元贴费：38万元1.6 主要设备及资金来源1.6.1 资金来源：乡区二级政府自筹30万元，市政府拨款130万元1.6.2 主要设备来源：采取国家调拨及自筹相结合的方式1.7 计划人员编制需新增变电所运行人员：6名线路维护工：10名- 55 -2 负荷统计与计算2.2 按每条馈出线为单位进行负荷统计A出线负荷统计A出线负荷统计表编号容量KxSij(KVA)171500.7105231000.880321500.8120332800.65182381800.8144431000.770501500.7105541000.770582000.8160652000.7140685600.8448691000.880721500.7105SAj1809KVAB出线负荷统计B出线负荷统计表编号容量KxSij(KVA)12000.714091500.7105102000.7140131000.770211500.7105261200.672272000.7140371500.7105425000.8400451500.7105512000.7140572000.7140591500.7105631500.7105662000.7140673150.8252SBj2264KVAC出线负荷统计C出线负荷统计表编号容量KxSij(KVA)81500.690222000.65130281000.770292000.6120341500.690392000.8160461250.675552000.7140561500.7105621500.7105701500.8120712000.8160731000.770741000.770SCj1505KVAD出线负荷统计D出线负荷统计表编号容量KxSij(KVA)145600.7392181500.7105241200.896311500.7105401800.8144475500.7385612000.7140SDj1367KVAE出线负荷统计E出线负荷统计表编号容量KxSij(KVA)21250.787.531500.69041500.710551250.67571500.7105161500.7105351250.787.5495500.8440523200.7224603200.7224641250.787.5SEj1630.5KVAF出线负荷统计F出线负荷统计表编号容量KxSij(KVA)6750.752.5111500.7105121300.791151500.7105191300.791202500.8200251800.7126301250.787.5361500.7105411800.7126441800.7126481500.690532000.6120SFj1425KVA2.3计算变电站的总容量主变容量和台数的确定主变容量确定所以主变容量为变压器台数的确定选择两台变压器给徐岭镇供电由年运行曲线可知，最小负荷2050KW，最大负荷7900KW。考虑本变电站无功补偿以后平均功率因数在0.9以上，故各段负荷与运行时间为 方案A：4000KVA和10000KVA变压器各一台。变压器型号： (1) 从4000KVA改变到10000KVA时的临界容量(2) 从10000KVA改变到两台并列运行的临界容量(3) 综上所述，变压器有三种运行情况，当负荷小于1917KVA时，由4000KVA变压器运行；当负荷大于1917KVA或小于6635.47KVA时，由10000KVA变压器运行；当负荷大于或等于6635.47KVA时，由4000KVA和10000KVA两台变压器并列运行。(4) 年电能损耗：方案B：2000KVA和12500KVA变压器各一台变压器型号：SL3-2000/60 P0=5.4 PK=24.0 UK%=8 SL1-12500/60 P0=24.0 PK=87.5 UK%=9(1) 从2000KVA改变到12500KVA时的临界容量(2) 从12500KVA改变到两台并列运行的临界容量(3) 综上所述，变压器有两种运行情况，当负荷小于1849KVA时，2000KVA变压器运行；当负荷大于或等于1849KVA且小于17224.29KVA时，12500KVA变压器运行。(4) 年电能损耗：方案C：6300KVA和8000KVA变压器各一台。变压器型号：SL3-6300/60 P0=10.9 PK=52.58 UK%=8 SL1-8000/60 P0=11.5 PK=59.0 UK%=9(1) 从6300KVA改变到8000KVA时的临界容量(2) 从8000KVA改变到两台并列运行的临界容量(3) 综上所述，变压器有三种运行情况，当负荷小于1220KVA时，6300KVA变压器运行；当负荷大于或等于1220KVA且小于5425.14KVA时，8000KVA变压器运行；当负荷大于或等于5425.14KVA时，6300KVA和8000KVA变压器并列运行。(4) 年电能损耗：综上所述，因为，即方案C的年电能损耗最小，所以选择方案C，即6300KVA和8000KVA变压器各一台。主接线设计方案A：一次侧采用单母线接线的主接线，二次侧具有单母线分段接线的主接线A 主接线方案的经济计算：设备投资的计算：Z=Z0(1+%) =60+6070% =102（万元）年运行费用的计算：Fn=A+F1+F2 据辽宁省电力有限公司大连庄河供电分公司网上电价公示为0.8896元/度，即=0.8896Fn=0.889631.4+0.02102+0.0058102=30.57万元方案B：一次侧采用单母线接线的主接线，二次侧具有单母线分段带旁路母线的主接线B 主接线方案的经济计算：设备投资的计算：Z=Z0(1+%) =59+5970% =100.3（万元）年运行费用的计算：Fn=A+F1+F2 据辽宁省电力有限公司大连庄河供电分公司网上电价公示为0.8896元/度，即=0.8896Fn=0.889631.4+0.02100.3+0.0058100.3=30.52万元方案C：一次侧二次侧均采用单母线的主接线C主接线方案的经济计算：设备投资的计算：Z=Z0(1+%) =58+5870% =98.6（万元）年运行费用的计算：Fn=A+F1+F2 据辽宁省电力有限公司大连庄河供电分公司网上电价公示为0.8896元/度，即=0.8896Fn=0.889631.4+0.0298.6+0.005898.6=30.48万元确定方案：综上所述，三种主接线方案的各个经济计算结果为CBIgmax=131.35A为了使导线统一和采购方便，66KV侧所有母线均选用LGJ-240型母线。由负荷曲线图可知，最大运行小时数小于3000h，故经济电流密度Je取1.65A/mm2则经济截面为：选用LGJ-240，铜芯铝绞线，载流量，满足要求。2、10KV侧母线的选择按最大长期工作电流选：由负荷曲线图可知，最大运行小时数小于3000h，故经济电流密度Je取1.65A/mm2则经济截面为：选用LGJ300/15的母线。穿墙套管及绝缘子选择穿墙套管选择1、66KV侧穿墙套管的选择F粗略计算为4.2Kg所以，选择CLB-10/1000型穿墙套管，参数如下表：型号额定电压（千伏）额定电流（安）机械破坏负荷（公斤）CLB-10/10001000750400计算数据及CLB-10/250-1000型号的穿墙套管参数如下表：计算数据CLB-10/1000Ug66KVUe66KVIg.max73.48AIe1000AI.tdz5.93420.55KA2.SIth.t202 5KA2.S0.5Fmax0.54.2Kg0.6Fp0.6400Kg由表可见，CLB-10/1000型穿墙套管满足要求。2、10KV侧穿墙套管的选择F粗略计算为4.2Kg所以，选择CWLB-10/1000型号的穿墙套管，参数如下表：型号额定电压（千伏）额定电流（安）机械破坏负荷（公斤）CWLB-10/1000101000750计算数据及CWLB-10/1000型号的穿墙套管参数如下表：计算数据CWLB-10/1000Ug10KVUe10KVIg.max461.89AIe1000AI.tdz2.42920.6KA2.SIth.t202 5KA2.S0.5Fmax0.54.2Kg0.6Fp0.6750Kg由表可见，CWLB-10/1000型的穿墙套管满足要求。绝缘子选择架空线路的绝缘子必须具有足够的机械强度和绝缘强度。选用FXBW2-66/70表6.9 绝缘子型号表绝缘子型号额定电压KV额定机械拉伸负荷KN连接结构标记结构高度H.mm最小电弧距离L.mm最小公称爬电距离mm雷电全波冲击耐受电压KV(峰值)不小于工频一分钟耐受电压不小于干湿FXBW2-66/70667016940157601450410200185所用变压器的选择为满足整流操作电源，强迫油循环变压器、无人值班等的要求，装设所用变压器容量一般考虑所用负荷为变压器总负荷的0.1%0.5%。这里取变电所总负荷的0.1%计算。,所用变压器选择两台SC9-30/10.5型变压器，其中一台备用。避雷器的选择变电所防雷保护计算书设:被保护物高度；两避雷针间保护范围上部边缘最低点高度为米；保护范围的一侧最小宽度为bx1米、米、米；相邻两避雷针间的距离，；在被保护物高度的水平面上的保护半径为米；采用3支单避雷针高度为,因为，所以高度影响系数p=1。两避雷针间保护范围上部边缘最低点高度: , , .因此, ,因采用新型避雷针，保护半径增加，在被保护物高度的水平面上的保护半径60KV侧避雷器选用HY5WZ2-96/232型10KV侧选用HY5-WZ12-17/45型电气设备表名称型号及规格单位数量备注主变压器SL1-8000/60台1SL3-6300/60台1断路器LW9-66/2500A台3SN10-10I/630台11隔离开关GW5-66IIDW/1000台7GN8-10T/600台52电流互感器LWCD-60台6LA-10台4LA1-10台4Lfz2-10台24电压互感器ZDZB-10台2穿墙套管CLB-10/250-1000个3CWLB-10/1000个3绝缘子FXBW2-66/70个270所用变压器SC9-30/10.5台2避雷器HY5WZ2-96/232组2HY5-WZ12-17/45组6接地装置与防雷保护保护接地装置1、 接地电阻的确定66KV为中性点不接地系统，即小电流接地系统。其接地电阻要求值可根据单相接地电容电流来确定。架空线路L-15KM。，故接地电阻10KV为中性点不接地系统，即小电流接地系统。线路长度为：L=12+12.5+8+8+10.2+13=63.7(KM)，故接地电阻所内变为1KV以下低压设备，故接地电阻。综上所述，公用接地电阻装置的接地电阻应为。2、 接地装置计算土壤接地电阻率，4月份测得根据季节修正系数取，则：因为土壤电阻率不高，所以人工接地装置以棒形接地体为主，采用48钢管，长l=2.5m,其间以204mm2扁钢连成环形，钢管埋入0.8m，近似计算接地钢管数。单根垂直接地体的接地电阻为：假定管距a=7.5m，则。又假设n=30，由手册查得，则根若满足，垂直接地体根数10.125根。则选40根钢管，再次验算接地电阻：围绕配电装置接地回路总长约为400mm,，由查手册：。则，满足要求。3、 热稳定校验即所以，接地母线及接地导线采用204mm2扁钢满足要求。防雷接地装置一般雷电流设为100KA1、接地装置由水平与垂直接地体组成，规格为204mm2扁钢，长为600cm，及60mm的钢管，长为300cm。水平接地体埋入地下深度50cm。2、计算用土壤电阻率查表得：水平接地体1.4,，垂直接地体1.2因此3、 稳定状态下的接地电阻单根垂直接地体电阻：单根水平接地体电阻：因为，则认为每根水平与垂直接地体流向大地的电流相同，共5根接地体。所以。4、 冲击电流作用下的接地电阻当钢管长l=300cm,I=20KA,7.2103.cm时，查手册得冲击系数s=0.75所以当扁钢长l=600cm, I=20KA,8.4103.cm时，查手册得冲击系数s=0.681所以则全部接地装置冲击电阻，由n=3且，查手册得所以，满足要求。因此，独立避雷针接地装置满足要求。防雷保护计算雷击会使电力系统产生过电压，破坏电力系统的稳定和电气设备，为此变电所必须进行直击雷过电压保护。直击雷过电压保护可采用避雷针保护，避雷电流引入大地，从而保护了设备免受雷击。在变电所中，屋外配电装置，以及有金属的屋顶或钢筋混凝土结构建筑物均应加避雷针，作为防直击雷保护装置。10KV配电线路的设计计算书以第B条馈出线为例导线截面的选择和校验1、 最大长期工作电流2、 导线截面的选择最大负荷利用小时数根据表查得Je=1.15按经济电流密度选择导线截面，则，LGJ钢芯铝绞线规格及长期允许载流量，选用型架空线，其参数为：，。3、 热稳定校验温度修正系数：K取0.87所以，满足要求。4、 电压损耗校验导线电阻修正：U最后计算为2.43%，在范围内，满足要求。基本参数LGJ-120/7型导线基本参数如下：通过查表得外径d=14.50mm计算总截面S=125.50mm2计算质量m0=379.0kg/km计算拉断力Tp=27570N弹性系数E=66000N/mm2线膨胀系数=21.210-6 1/自然条件：IV类典型气象区通过查表得IV典型气象区的气象数据为：覆冰厚度b=5mm覆冰时风速v=10m/s最大风速v=25m/s雷电过电压时风速v=10m/s内过电压时风速v=15m/sp=Tp/S=219.681MPa比载计算1、 自重比载为2、 冰重比载为3、自重和冰重总比载为4、 无冰时风压比载当风速为25m/s时，由表查得风速不均匀系数=0.85，因为导线的计算直径d=14.50mm17mm，故知导线的风载体型系数C=1.2，此时风压比载为当风速为10m/s时，由表查得=1.0，而且C=1.2，此时风压比载为当风速为15m/s时，由表查得=1.0，而且C=1.2，此时风压比载为5、覆冰时的风压比载由覆冰时风速=10m/s,由表查得=1.0，而且C=1.2，此时风压比载为6、 无冰有风时的综合比载风速为10m/s时的综合比载为风速为15m/s时的综合比载为风速为25m/s时的综合比载为7、 有冰有风时的综合比载为计算临界档距，并确定控制条件下的控制范围1、 控制应力架空线的安全系数，送电线路导线的设计安全系数不应小于2.5，故K=2.5则架空线的最大使用应力为在平均气温时，控制应力为平均运行应力的上限，即2、 可能控制条件排列表出现控制应力的气象条件控制应力(MPa)比载(N/m.mm2)温度()比值g/k顺序代号最低温低87.872g1=29.59510-3-200.33710-3A年平均气温54.920g1=29.59510-3+100.53910-3B覆冰87.872g7=53.09710-3-50.60410-3C最大风速87.872g6(25)=53.95510-3-50.61410-3D3、 计算临界档距4、 确定控制条件列出临界档距控制条件判别表，如下：ABCllAB=136.178mllBC=241.987mllCD=0mllAC=174.289mllBD=224.299mllAD=170.212m由上表可以看出，A栏中选取最小临界档距llAB=136.178m，B栏中选取最小临界档距llBD=224.299m，由此可见，因此C栏被隔越，即C栏没有有效临界档距。把有效临界档距标注在水平轴如下图所示。由图可以看出，档距自0-136.178m范围内，由编号A所代表的条件控制。档距自136.178m-224.299m范围由编号B所代表的条件（控制，档距从224.299m以后，由编号D所代表的条件控制。计算导线的最大弧垂架空线路通过IV类典型气象区，导线为LGJ120/7，设计档距为100m悬挂点等高。1、 计算最高气温时的导线应力l由于l=100m，小于有效临界档距llAB=136.178m，所以控制条件为年平均运行应力和年平均气温，即，tm=10，gm=g1=29.59510-3(N/m.mm2)。最高气温时的参数为n状态，悬挂点等高时的状态方程为将已知的参数值带入A、B的公式得将A、B带入状态方程得2、 计算临界比载g1为最大垂直比载因为，所以覆冰时导线的弧垂最大。最大弧垂为：3、 方程为即定位模板曲线如下：测量表格测点测站后视前视高程上丝下丝距离转角备注112.7850.002.882.6820249.533.453.05406023.453.253.753.1560350.183.102.56012034.522.804.724.3240451.043.863.46408042.713.662.862.5630550.193.863.26609052.353.562.552.2530648.883.863.46407062.633.662.882.3850748.722.892.69207073.552.793.753.3540849.782.642.34307083.532.493.783.2850950.553.062.466011094.472.764.624.32301051.163.963.762050103.053.863.252.85401150.403.963.663070114.583.813.254.48201250.232.952.554060122.592.752.842.34501350.903.973.8710