某建筑供配电所课程设计---变配电所课程设计.doc

1 课程设计任务书 题目名称：题目名称： 变配电所课程设计 系系 ： 电气工程系 专专 业业： 智能建筑 班班 级：级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 职职 称：称： 20082008 年年 9 9 月月 日日 2 变配电所课程设计任务书变配电所课程设计任务书 一一、设计目的：、设计目的：变配电所课程设计，是配合工厂供电课程学习的实践性质的教 学内容，是一个重要的实践性教学环节。其任务是使学生进一步熟悉供配电各个系 统的方案设计，掌握建筑供配电工程的设计原理和方法。具体应达到以下目的： 1、 通过课程设计加深对本课程基本知识的理解,认识到其的重要性，提高综合 利用本课程知识的能力，更进一步掌握供配电 2、 掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法； 3、 提高制图能力，学会查有关设计资料进行设计计算的方法； 4、 提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。 二、设计题目：二、设计题目： 某建筑变配电所课程设计 三、设计资料：三、设计资料： 1、pe=2900kw,cosf=0.9； 2、给某一十层的建筑物设计变电所，该建筑物有地下室可带裙房； 3、土建结构图，见已给结构图 ； 4、电源就近取市供电局提供的 10 kv 电压； 5、设计资料:10 kv 供电系统的设计规范 、 3-10 kv 变配电所设计规范 、 民用建筑的供配电系统设计规范 、 防雷接地设计规范 。 三、设计内容与粗略步骤三、设计内容与粗略步骤 ： 1、完成设计计算书； 2、画出主电路图的主要部分； 3、 根据计算书及设计资料确定设备； 4、 绘制设备画出平面图与剖面图 。 四、图纸及计算书要求：四、图纸及计算书要求： 1、设计说明； 2、用 cad 画出高压系统图； 3、用 cad 按照合适的比例画出平面图、剖面图； 4、画出材料表； 5、写出计算书（二次回路不需要计算） 。设计计算书要有必要的计算说明，数 据要准确，公式、数据要有根据。文字要简明扼要； 6、接地（防雷不需要做） ； 7、图纸和图例要符合制图标准或工程习惯做法，线条尺寸要准确完整； 8、设计方案要符合相关设计规范和规定； 9、设计图纸要满足施工要求； 10、按 a4 格式装订成册。 五五、格式要求：、格式要求： 3 设计说明书（论文）必须由学生本人在计算机上输入、编排，用标准 a4a4 纸单 面打印。 页面设置：左右边距 2.5cm，上下边距 2.54cm； 页 眉：1.5cm 页 脚：1.75cm 字 体：正文全部宋体小四；标题宋体小二加粗；小标题宋体小四加粗； 行 距：固定值 20。 页 码：居中、小五、底部。 标题“目录”三号、黑体、居中。 目录中应包括论文中全部章节的标题及页码，含：参考文献、附录。 目录中各章题序及标题用小四号黑体，其余用小四号宋体。 设计说明书正文分章、节撰写，每章应另起一页。 各章标题要突出重点、简明扼要。 设计说明书中涉及到的公式一律采用公式编辑器编辑。 六六、参考文献：、参考文献： 1、 建筑设计防火规范 gb50016 2、 3-10 kv 变配电所的设计规范 gb50060 3、 民用建筑电系设计规范 jgj/t16 4、 建筑物防雷设计规范 gb50057 5、 10 kv 级以上变电所设计规范 gb50053 6、 低压配电设计规范 gb50054 7、 供配电系统设计规范 gb50052 8、 导体和电器选择设计技术规范 dl5222 9、 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 gb50062 10、 电力工程电缆设计规范 gb50217 11、 工业和民用配电设计规范 第三版 电力出版社 2005 ，10 月 12、 电力工程电气设计规范 一次部分 电力出版社 13、 电力工程电气设计规范 二次部分 能源部西北电力设计院 等相关设计图集 4 负荷计算负荷计算 计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。用电设备计算负 荷的确定,在工程中常用的有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国普遍 应用的确定计算负荷的基本方法,在此课程设计中采用需要系数法来确定计算负荷。 按需要系数法确定用电设备的有功计算负荷（kw）的计算公式为 p30=kdpe (1-1) 式中 pe用电设备组的总的设备容量，单位为 kw。 kd用电设备组的需要系数，根据参考书工厂供电设计指导中 的表 2-1 查得变配电所的需要系数为 0.50.7，在此选取 0.7。 无功计算负荷（kvar）为 q30= p30tan 式中tan用电设备组的总的设备组cos的正切值。 视在计算负荷（kva）为 s30= p30/cos(1-2) 式中 cos为功率因数，有设计任务书取 0.9。 计算电流(a)的计算公式 i30= s30/(un)(1-3) 3 式中 un用电设备组的额定电压，单位为 kv。 由设计任务书可知，该高校的总负荷为 2900kw，把负荷代入上述各式计算得各 种负荷如表 1-1 所示。 表表 1-1 某高校的负荷计算表某高校的负荷计算表 计算负荷设备容量 pekw 需要系数 kd 功率因数 p30/kwq30/ kvar s30/kva高压 i30a 29000.70.92030974.42255.6130.2 第一章第一章变配电所及主变压器的选择变配电所及主变压器的选择 第一节第一节变配电所所址的选择变配电所所址的选择 根据参考书工厂供电设计指导可知，选择工厂变、配电所的所址，应根据 下列要求并经技术、经济比较后择优确定： 1）接近负荷中心。 5 2）进出线方便。 3）接近电源侧。 4）设备吊装和运输方便。 5）不应设在有剧烈震动或高温的场所。 6）不应设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不应设 在污染源的下风侧。 7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与 上述场所相贴邻。 8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火 灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险环境的 建筑物毗邻时，应符合现行国家标准 gb 50058-1992爆炸和火 灾危险环境电力装置设计规范的规定。 9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。 10）高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的 厂房和建在一起。 根据以上所述原则，将该高校的变配电所建在一个建筑物的地下室内。变配电 所内的具体布置情况见附图变配电所的平面图 。 第二节第二节 变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择 1、变电所主变压器台数的选择 主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一 时，宜装设两台及以上主变压器： 1）有大量一级或二级负荷。 2）季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。 3）集中负荷较大，例如大于 1250kva 时。 根据上述条件 ，在本工程中由于计算负荷较大，则选择两台变压器。 2、变电所主变压器的选择 根据电力工程电气设计规范的要求，并结合本变电所的具体情况，选用两 台同种型号的主变压器。 变电所每台变压器容量 snt不应小于总的计算负荷 s30的 60%-70%,即 snt（0.60.7）s30=（0.60.7）x22255.6 =（1353.361578.9）kva 同时每台变压器容量应能够满足一、二级负荷的要求应。由于本设计为三级负 6 荷，所以不考虑一、二级负荷。 同时还适当考虑今后电力负荷的增长，留有一定的余地。由于需要系数取得最 大值，故已考虑今后发展余量。 所以本设计最终选用的主变压器的实际负荷应为 1600kva。 3、主变压器型号和联结组别的选择 一般正常环境的变电所，可选用油浸式変圧器，且应优选 s9、s11 等系列变 压器。 电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次绕组因采用不同的联结方式而 形成变压器一、二次侧对应的线电压之间不同相位关系。 610kv 配电变压器有 dyn11 和 yyn0 两种常见的联结组。 配电变压器采用 dyn11 联结较之采用 yyn0 联结有下列优点： 1）有利于抑制高次谐波电流 2）有利于低压单相接地短路故障的保护和切除 3）承受单相不平衡负荷能力强 但是，由于 yyn0 联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比 dyn11 联结变压器稍 低，从而制造成本稍低于 dyn11 联结变压器，且目前生产 dyn11 联结变压器的厂 家相对较少，所以在此变电所课设中选择两台 s9-1600/10（6）型变压器,联结组 别为 yyn0，额定容量 1600 kva，高压 10 kv，低压 0.4 kv，阻抗电压 4.5%。 第二章第二章短路电流计算及一次设备的选择短路电流计算及一次设备的选择 第一节第一节短路电流计算短路电流计算 1、绘制计算电路 如图 3-1 所示 图图 3-13-1 短路计算电路短路计算电路 2、确定短路计算基准值 设 sd=100mva，ud=uc=1.05un，即高压侧 ud1=10.5kv，低压侧 ud2=0.4kv，则 7 id1=sd/(ud1)= 100mva/（ *10.5kv）=5.5ka33 id2=sd/(ud2)= 100mva/（ *0.4kv）=144ka33 3、计算短路电路中各元件的电抗标幺值 （1）电力系统 已知 soc=500mva，故 x1=100mva/500mva=0.2 （2）架空线路 由工厂供电中表 3-1 查的电缆线路的平均电抗为 0.08/km，线路长取 10km，故 x2=（0.08*10）*100mva/（10.5 kv ）2=0.73 （3）电力变压器 由工厂供电设计指导中表 3-1， uz%=4.5%，故 x3=2.8 1600kva 100mva * 100 5 . 4 因此绘短路计算等效电路如图 3-2 所示 图图 3-23-2 短路计算等效电路短路计算等效电路 4、计算 k-1 点（10.5 kv 侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值 x(k-1)= x1+ x2=0.2+0.73=0.93 （2）三相短路电流周期分量有效值 i（3）k-1= id1/x(k-1)=5.9ka 93 . 0 ka5 . 5 （3）其他短路电流 i， ， （3）= i（3）= i（3）k-1=5.9ka i（3）sh=2.55 i， ， （3）=2.55*5.9=15.1 ka i（3）sh=1.51 i， ， （3）=1.51*5.9=8.93 ka （4）三相短路容量 8 sk-1(3)= sd/x(k-1) =107.5 mva 93 . 0 100mva 5、计算 k-2 点（0.4 kv 侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值 x(k-2)= x1+ x2+ x3/ x4=0.2+0.73+2.8/2.8 =2.33 （2）三相短路电流周期分量有效值 i（3）k-2= id2/x(k-2)=61.8ka 33 . 2 44ka1 （3）其他短路电流 i， ， （3）= i（3）= i（3）k-2=61.8ka i（3）sh=1.84i， ， （3）=1.84*61.8=113.7 ka i（3）sh=1.09 i， ， （3）=1.09*61.8=67.36 ka （4）三相短路容量 sk-2(3)= sd/x(k-2) =42.9 mva 33 . 2 100mva 以上短路计算结果综合如表 3-1 所示。 表表 3-13-1 短路计算结果短路计算结果 三相短路电流/ka三相短路容量/mva短路计算 点 ik(3)i “(3) i(3)ish(3)ish(3)sk(3) k-15.95.95.915.18.93107.5 k-261.861.861.8113.767.3642.9 第二节第二节 变电所变电所 10kv10kv 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 根据计算结果，高压断路器采用高压少油断路器 sn10-10i/630，额定电流 630a，额定开端电流 16ka,额定断流容量 300mva，16ka 热稳定电流断开时间为 2s 高压隔离开关选用 gn6/8-10t/200 型，额定电压 10kv，额定电流 200a,动稳定 电流峰值 25.5ka，5s 热稳定电流 10ka 电流互感器采用 laj-10 型，额定电压 10kv，一、二次额定电流分别为 9 300、5a，1s 热稳定倍数 100，动稳定倍数 180 电压互感器分别采用 jdz-10、 jdzj-10 型，额定电压 10kv，变比分别为 10/0.1kv、kv 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 10 高压熔断器采用 rn2-10 型，额定电压 10kv，额定电流 0.5a，断流能力 50ka 避雷器采用 fs4-10 型 户外隔离开关采用 rw4-10/200 型跌开式开关，额定电压 10kv，额定电流 200a 如表 3-2 所示。 表表 3-23-2 10kv10kv 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 选择校验项目电压电压电流电流断流能断流能 力力 动稳定度动稳定度热稳定度热稳定度 参数 uninik(3)ish(3)i(3)2.tima 装置 地点 条件数据 10kv130.2a5.9ka15.1ka 5.921.9=66.14 额定参数 un。e in.eimaciimait2.tima 高压少油断路器 sn10-10i/630 10kv630a16ka40ka 1622=512 高压隔离开关 gn6/8-10t/200 10kv200a-25.5ka1025=500 电流互感器 laj-10 10kv300/5a-18020 .1=90.5ka (1000.1)21=100 电压互感器 jdz-10 10/0.1kv- 电压互感器 jdzj-10 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 10 kv - - 高压熔断器 rn2-10 10kv0.5a50ka- 避雷器 fs4-10 10kv- 一次设备型号规格 户外隔离开关 rw4-10/200 10kv200a- 以上所选的一次设备均满足要求。 10 第三节第三节 接线方案及高压柜的选择接线方案及高压柜的选择 根据设计要求及负荷情况，高压系统一次接线方案采用单母线分段式,由左侧 电缆引入、右侧电缆引出的主接线方案。 工厂供电设计指导中表 4-10gg-1a（f）型高压开关柜的部分一次线路方 案中 02、03、07、54 号柜符合上述接线方案，因此高压柜选用 gg-1a（f）型高 压开关柜的 02、03、07、54 号柜。 高压一次系统的接线图见附图 1高压系统图 。 第四节第四节 变电所进线及高压母线的选择变电所进线及高压母线的选择 1、変电所进线的选择 根据第一章高压侧的计算电流选择 yjv 电缆线路，缆芯截面 70mm2即满足要求， 考虑用电安全及以后发展情况，电缆放大两号选择，即选择截面为 120 mm2的yjv 电缆线路。 2、高压母线的选择 按 88d264电力变压器室布置标准图集的规定，6-10kv 变电所高低压 lmy 型硬铝母线的尺寸，如表 3-3 所示。 表表 3-33-3 6-10kv6-10kv 变电所高低压变电所高低压 lmylmy 型硬铝母线的常用尺寸型硬铝母线的常用尺寸 （单位 mm） 变压器容 量/kva 200250315400500630800100012501600 高压母线 404 相 母 线 40450 5 60 6 80 6 80 8 100 8 120 10 2（100 10） 2（120 10） 低 压 母 线中 性 母 线 40450560 6 8068088010 按表按表 3-33-3 选择的母线尺寸，一般均满足短路动稳定和热稳定要求，因此不必再进行短路校选择的母线尺寸，一般均满足短路动稳定和热稳定要求，因此不必再进行短路校 验。但对于验。但对于 35kv35kv 或以上的变电所，则不能采用此表的母线尺寸，而应按发热条件进行选择，或以上的变电所，则不能采用此表的母线尺寸，而应按发热条件进行选择， 并校验其短路稳定度。并校验其短路稳定度。 所以由上表可确定在此课程设计中，10kv 母线选为 lmy-3(404),即母线尺寸 为 404；380v 母线选 lmy-3(12010)8010，即相母线尺寸为 12010，中性 11 线母线尺寸为 8010。 第四章第四章 变电所接地装置的设计变电所接地装置的设计 1、接地电阻的要求 由工厂供电设计指导中表 9-23，本变电所的公共接地装置的电阻应满 足以下条件： re4 且 re=4.44 ie 120v 27a 120v 式中 ie=un(loh+35lcab)/350 其中 un电网额定电压（kv） ，设计中为 10kv； lohun电网中架空线路总长度（km） ，取 70 km; lcabun电网中电缆线路总长度（km） ，取 25 km。 故 ie=un(loh+35lcab)/350=10*（70+35*25）/350a=27a 所以公共接地装置接地电阻应满足 re4。 2 接地装置的设计 （1）接地方案 现初步考虑用长 2.5m、直径 50mm 的钢管接地体，沿建筑每隔 5m 打入一根， 管顶距地面 0.8m，管子之间用 40*40mm2的扁钢焊接相联。 （2）计算单根钢管接地电阻 由工厂供电附表 25 查得砂质粘土的电阻率为 =100m。所以单根钢管 的接地电阻为 re（1）100m/2.5m=40 （3）计算钢管根数 根据 re（1）/re=40/4=10，考虑到管子之间的电流屏蔽效应，选用 15 根长 2.5m、直径 50m