电力工程课程设计.doc

设计说明书2平罗乡新建变电所的可行性分析2建设的必要性2负荷发展及预测3工程概况3工程投资估算3主要设备及资金来源3计划人员编制3负荷统计与计算4负荷分布图4按每条馈出线为单位进行负荷统计4计算变电站的总容量8主变容量和台数的确定8主变容量确定8变压器台数的确定8主接线设计11短路电流计算13系统图13网络阻抗图14短路电流计算：15电气设备选择17高压断路器的选择17隔离开关的选择19互感器的选择20母线的选择21穿墙套管及绝缘子选择22所用变压器的选择22避雷器的选择22电气设备表23接地装置与防雷保护23保护接地装置23防雷接地装置24防雷保护计算2510kv配电线路的设计计算书25导线截面的选择和校验26基本参数26比载计算26计算临界档距，并确定控制条件下的控制范围27计算导线的最大弧垂29设计说明书平罗乡新建变电所的可行性分析平罗乡位于于洪区北部，九龙河的东岸。地势平坦，海拔120米，交通方便，最高气温+40oc。最低气温-38oc，年平均气温25oc，最大风速25m/s，覆冰厚度10mm，土壤为黄粘土，电阻率为60m，雷电日30，冻土厚度为1m，主导风向夏南风，冬西北风。这一地区的用电设备总容量为13500千瓦，其中包括电井220眼，装机容量5000千瓦；排水站13座，装机容量1257千瓦；饲料加工35处，装机容量1750千瓦；农机修配5处，装机容量300千瓦；乡镇工业40处，装机容量为2100千瓦；脱谷用电120处，装机容量2000千瓦。另外，该地区有51个村庄，大约14000户左右，每户人口按第十次人口普查的每户平均人口数计算，该地区常住人口有5万余人，该地区照明用电及家用电器用电975千瓦。总耕地面积155000亩，其中水田34300亩。旱田95000亩。菜田25700亩。农产品主要以水稻、玉米、高粱、蔬菜为主，是该地区主要产粮、产菜地区，每年粮食总产量为4450万斤，蔬菜总产量为25500万斤。新建变电所的建成，可为平罗、造化、北陵三个乡以及陵东乡一部分地区提供电源。建设的必要性（1）平罗变电所的建成，可缓解该地区供电电压低、供电距离长的问题。满足农村用电的需要。 目前这一地区由北陵、皇姑、范屯、光辉、新城子五座变电所供电，该地区绝大部分供电都在各个变电所的末端。距北陵变电所26千米，距光辉变电所20千米，距范屯变电所16千米，其距离都已超出10千伏配电线路供电半径的要求，由于供电半径过长，造成线路末端电压低劣，配电变压器二次线路电压只有300伏左右，特别是在灌溉和排水季节，对末端电压质量影响更为严重，配电变压器二次线路电压只能达到270伏左右。是该地区12台大型排水设备不能同时使用。由此，导致泵站用电设备效率大大降低，排水、提水得不到保证，粮食产量也不能得到充分提高。另外，该地区地势东高西低，西部低洼地区每年雨季一到，便积水成灾，内水不能自排，严重者便无收成。东部较高地区雨过地干，水源不足，旱情严重。要想改变该地区的抗灾能力，只有打电井建排水站，用电力提水和排水。目前这一地区已建成排水站13座，打电井220眼，但是由于电压质量低劣，限制了该地区粮食的增长，阻碍了这一地区经济的发展。而且，该地区正在进行农村产业改革，农民们有强烈的打电井种水稻的要求，该地区仅平罗一个乡年开发水田2万亩，打电井70眼。就现在电源情况看是远远满足不了农民要求的，更繁荣不了该地区农村经济。为此，区乡两级政府提出了建变电所的要求。（2）新建变电所可解决该地区用电管理混乱，维护不便的问题。这一地区有五家供电、四家维护。结果有时造成管又不管的状态，给乡村造成不应有的麻烦。“三电”工作不能很好的展开，安全用电的宣传不能很好普及，人身触电事故和设备烧损事故不断增加，及配电线路和用电设备的布局不合理。在设备维护上，该地区处于各个变电所的末端，距变电所较远。交通及通讯都很不方便，使电力事故得不到及时处理，不能很好可靠的向用户供电，尤其在排灌季节影响更大。（3）新建变电所是该地区经济发展的需要该地区经济比较落后，主要原因是：粮、菜单产量较低，乡村工业发展较慢。为改善该地区落后面貌，提高农业的抗灾能力，预计在3年内要达水田井200眼，菜田电井100眼，还要建中型排水站一座，预计装机容量可达5500千瓦。为充分发挥电力在经济建设中的作用，提高该地区的农民经济收入。平罗变电所的建设是非常必要的，也是该地区群众所急需的，更是该地区经济繁荣发展的希望所在。负荷发展及预测根据乡村工业发展和社会主义新农村建设的情况来看，预计乡村工业三年内可达1000千瓦，随着家用电器的普及，预计三年内可增加500千瓦，负荷可达9000千瓦。预计在三年内要打水田井200眼，菜田电井100眼，还要建中型排水站1座，局级装机容量可达5500千瓦。工程概况（1）工程地址：新建变电所计划在平罗村南，该地址在用电负荷中心，而且地势平坦。送电线路计划在成民线路上“t”接，而且建设方面，10千伏配电线路走向方便合理，便于检修维护。（2）送电线工程：新建66千伏送电线路，距离6公里。（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。（4）土建工程概况： 1)新建高压配电室及附属间230m 2）新建地区农电所办公室300m，运行员宿舍250m。 3）新建围墙400延长米。 4）各种开关电器基础130m。（5）通讯设施 1）新建变电所内安自动电话机一部； 2）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。工程投资估算 新建配电线路搭接10km，总计需投资：151万元（1） 送电线工程：18万元；（2） 配电工程：15万元；（3） 变电所电器材料：60万元；（4） 土建工程：20万元；（5） 贴费：38万元。主要设备及资金来源（1）资金来源：区乡二级政府自筹50万元，市政府拨款100万元。（2）主要设备来源：采取国家调拨及自筹相结合的方式。计划人员编制需新增变电所运行员：5名线路维护工：10名负荷统计与计算负荷分布图按每条馈出线为单位进行负荷统计（1）第一条出线负荷统计第一条出线负荷统计表编号容量（kva）141500.7105151000.770295600.65364301000.770311500.7105321000.770331000.880341500.7105351000.770361000.770371000.880531500.7105551500.69056750.752.5575500.65357.558；。5500.7385591800.7126873150.65204.752509.75 kva（2）第二条出线负荷统计第二条出线负荷统计表编号容量（kva）521000.770542800.6168671500.6597.5681000.77069500.73570750.6548.75711500.812072750.6548.75731000.6565821000.770831000.6565841500.710585750.645861000.65651073 kva（3）第三条出线负荷统计第三第三条出线负荷统计表编号容量（kva）491000.770501500.8120511800.7126642000.6120651500.6597.5661000.770743200.6192751000.770761800.6108771500.7105781000.77079750.752.5802500.65162.581750.6548.751412.25 kva（4）第四条出线负荷统计第四条第四条出线负荷统计表编号容量（kva）401800.590421000.770441800.8144451000.660461000.880471000.770481500.7105601000.660611800.590621800.6108631000.770947 kva（5）第五条出线负荷统计第五条出线负荷统计表编号容量（kva）161000.770171000.660181000.770191000.6565201500.7105211000.660221000.6565233200.6192241000.770251000.770262000.8160271000.770381000.550391000.660411600.7112431000.7701349 kva（6）第六条出线负荷统计第六第六条出线负荷统计表编号容量（kva）11000.77021250.67531000.66041800.610851000.555561000.77071000.77081000.66091000.770101800.7126111500.7105122000.7140131000.770281000.8801159 kva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 取 所以主变容量为变压器台数的确定选择两台变压器给平罗乡供电。pkw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7900 38002050 876060003200t 方案一：4000kva和10000kva变压器各一台。变压器型号：sl3-400060 sl1-1000060 （1） 从4000kva改变到10000kva时的临界容量解得（2） 从10000kva改变到两台并列运行的临界容量综上所述，变压器有两种运行情况，当负荷小于6657kva时，由10000kva变压器运行；当负荷大于或等于6657kva时，由4000kva和10000kva两台变压器并列运行。（3） 年电能损耗：方案二：5000kva和10000kva变压器各一台。变压器型号：sl3-500060 sl1-1000060 （6） 从4000kva改变到10000kva时的临界容量解得（7） 从10000kva改变到两台并列运行的临界容量综上所述，变压器有三种运行情况，当负荷小于2816kva时，5000kva变压器运行；当负荷大于或等于2816kva且小于5499kva时，10000kva变压器运行；当负荷大于或等于5499kva时，5000kva和10000kva两台变压器并列运行。（8） 年电能损耗：方案三：两台8000kva变压器运行。变压器型号：sl1-800060 （1）从一台8000kva改变到两台8000kva并列运行解得综上所述，变压器有两种运行情况，当负荷小于4995kva时，一台8000kva变压器运行；当负荷大于或等于4995kva时，两台8000kva变压器并列运行。（2）年电能损耗：因为即方案二的年电能损耗最小，所以选择方案二，即5000kva和10000kva变压器各一台。主接线设计方案一：一次侧采用单母线接线，二次侧具有单母线分段带旁路母线的主接线。方案二：一、二次侧均采用单母线接线的主接线。方案三：一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。主接线方案确定：三种方案的一次侧均采用单母线接线，故只比较二次侧接线方案即可。方案一特点如下：检修与旁路母线相连的任意回路或与旁路母线相连的任意回路出现故障时，该回路便可以不停电，从而提高了供电的可靠性。以分段断路器兼做旁路断路器，即减少了投资又具有足够的可靠性和灵活性。但当变电站需要扩建时，需向两个方向均衡扩建。方案二特点如下：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建，但其灵活性和可靠性差。当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开所有的电源，与之相连的电力装置在整个检修期间均需停止工作。此外，在出线短路器检修期间，必须停止该回路的供电。方案三特点如下：较方案二来说，单母线分段接线提高了供电的可靠性。但是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。平罗乡主要以农业为主，排水、提水、灌溉及农产品的收割等都要保证供电的可靠性，才能使粮食的产量提高，促进地区经济的发展。因此，从平罗乡的实际情况分析，采用第一种方案，即一次侧采用单母线接线，二次侧具有单母线分段带旁路母线的主接线。短路电流计算15km系统图66kv220kv5000kva10000kval37.2kml26kml47kml57.4kml69.3kml110.6km网络阻抗图各元件计算阻抗如下：短路电流计算：66kv侧额定电流为10.5kv侧额定电流为（1）最大运行方式下的短路电流（2）最小运行方式下的短路电流（3）短路电流计算结果表运行方式短路点阻抗标幺值备注最大运行方式0.35062.4952.4953.7936.362285.230.92665.9345.9349.02015.132107.924.77241.1521.1521.7512.93820.953.10351.7721.7722.6934.51932.223.53881.5541.5542.3623.96328.263.46631.5861.5862.4114.04428.853.61141.5221.5222.3133.88127.694.30071.2781.2781.9433.26023.25最小运行方式0.66381.3171.1411.1411.7342.910150.652.26382.4292.1032.1033.1975.36366.556.10960.90.7790.7791.1841.98616.374.44071.2381.0721.0721.6292.73422.524.87601.1280.9770.9771.4852.49120.514.80351.1450.9920.9921.5082.53020.824.94861.1110.9620.9621.4622.45320.215.63790.9750.8440.8441.2832.15217.73电气设备选择高压断路器的选择1、66kv侧高压断路器的选择66kv侧高压断路器最大长期工作电流计算如下：为计算方便本设计在设备选择中把系统容量视为无穷大电源，即，。根据网络额定电压及最大长期工作电流选择lw9-66/2500a型断路器。lw9-66/2500a型断路器参数如下表：型号额定电压额定电流额定开断电流额定断流容量极限通过电流热稳定电流有效值固有分闸时间lw9-66/2500a66kv2500a31.5ka3273mva72ka31.5ka 4s0.06s根据系统设计要求，继电保护动作时间0.5s，燃弧时间0.05s。短路电流持续时间：，查曲线，得。所以。66kv计算数据与lw9-66/2500a 型短路器的参数列于下表：计算数据lw9-66/2500a66kv66kv91.85a2500a2.495ka31.5ka6.362ka72ka2.49520.55ka2s31.524ka2s由表可得，lw9-66/2500a型断路器满足要求。2、10kv侧高压断路器的选择10kv侧的变压器二次侧断路器的最大长期工作电流为： 根据最大长期工作电流和网络电压，选择sn10-10i/630型短路器。sn10-10i/630型短路器参数如下表：型号额定电压额定电流额定开断电流额定断流容量极限通过电流热稳定电流有效值固有分闸时间sn10-10i/63010kv630a16ka300mva40ka16ka 2s0.05s短路电流持续时间：，查曲线，得。所以。10kv计算数据与sn10-10i/630型短路器的参数列于下表：计算数据sn10-10i/63010kv10kv577.37a630a5.934ka16ka15.132ka40ka5.93420.6ka2s1622ka2s由表可得，sn10-10i/630型断路器满足要求。10kv其他窥出线断路器的选择，除了最大长期工作电流按每个回路的最大负荷电流计算外，其余参数均相同，且每个回路的最大负荷电流均小于变压器回路的电流。故均选为sn10-10i/630型断路器。隔离开关的选择1、66kv侧进线开关的选择最大长期工作电流根据电网电压等级及最大长期工作电流，选择gw5-66dw/1000型隔离开关。gw5-66dw/1000型隔离开关参数如下表：型号额定电压额定电流极限通过电流5s热稳定电流gw5-66dw/100066kv1000a50ka14ka66kv计算数据与gw5-66dw/1000型隔离开关的参数列于下表：计算数据gw5-66dw/100066kv66kv137.37a1000a6.362ka50ka2.49520.55ka2s1425ka2s由表可得，gw5-66dw/1000型隔离开关满足要求。2、10kv侧隔离开关选择最大长期工作电流：根据电网电压等级及最大长期工作电流，选择gn8-10t/600型隔离开关。gn8-10t/600型隔离开关参数如下表：型号额定电压额定电流极限通过电流5s热稳定电流gn8-10t/60010kv600a52ka20ka10kv计算数据与gn8-10t/600型隔离开关的参数列于下表：计算数据gn8-10t/60010kv10kv577.37a600a15.132ka52ka5.93420.6ka2s2025ka2s由表可得，gn8-10t/600型隔离开关满足要求。互感器的选择1、66kv侧电流互感器的选择10000kva变压器最大长期工作电流5000kva变压器最大长期工作电流根据电网电压等级和电流互感器最大长期工作电流，选择lwcd-60型电流互感器安装于10000kva和5000kva变压器的一次侧。lwcd-60型电流互感器参数如下表：型号额定电压（kv）额定电流比（安）次级组合10%倍数一秒热稳定倍数动稳定倍数lwcd-60602100/50.5/d/3075200校验动稳定：校验热稳定：因此所选电流互感器满足要求。2、10kv侧电流互感器选择10000kva变压器最大长期工作电流5000kva变压器最大长期工作电流根据电网电压等级及电流互感器最大长期工作电流，选择la-10型电流互感器安装于10000kva变压器的二次侧，选择la1-10型电流互感器安装于5000kva变压器的二次侧。互感器参数如下表：型号额定电压（kv）额定电流比（安）次级组合10%倍数一秒热稳定倍数动稳定倍数la-1010600/50.5-1/3-b/1050115la1-1010300/50.5/3/1270165校验动稳定：la-10型：la1-10型：校验热稳定：la-10型：la1-10型：因此所选互感器均满足要求。3、10kv馈出线电流互感器选择由每条出线的计算负荷可得最大长期工作电流为： 根据电网电压等级及各回路的最大长期工作电流，选择lfz2-10型电流互感器，参数如下表：型号额定电压（kv）额定电流比（安）次级组合10%倍数一秒热稳定倍数动稳定倍数lfz2-101050-200/50.5/3/10120210校验动稳定：校验热稳定：因此所选电流互感器满足要求。3、 电压互感器的选择电压互感器的选择是根据额定电压、装置种类、构造形式、准确度等级以及按副边负载选择，而副边负荷是在确定二次回路方案以后方可计算。故电压互感器初选形式如下：型号最大容量（va）额定电压变比（kv）额定容量（va）原线圈副线圈辅助线圈0.5级1级3级zdzb-1040010/30.1/30.1/35080200由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，互感器本身并不遭受短路电流的作用。因此，不需要校验动稳定与热稳定。母线的选择1、66kv侧母线选择按最大长期工作电流选：查表得lgj-240母线载流量为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。2、10kv侧母线选择按经济电流密度选择，由负荷曲线图可知，最大运行小时数小于3000h，故查手册得，经济电流密度，10000kva变压器的最大长期工作电流为577.37a，则经济截面为： 选。所以，选择矩形铝母线。穿墙套管及绝缘子选择根据10000kva及5000kva变压器的最大长期工作电流及电网电压等级，均选用cwlb-10/1000型号的穿墙套管。计算数据及cwlb-10/1000型号的穿墙套管参数如下：计算数据cwlb-10/100010kv10kv577.37a1000a5.93420.6ka2s2025ka2s0.50.54.115kg0.60.6750kg2、60kv侧悬式绝缘子的选择选用xp-7，查表得泄漏距离为28cm。在一般情况下的单位泄漏距离为1.6cm/kv，应选用个。考虑出现一片故障情况下应加1片，个，取5个。即66kv每相悬式绝缘子应选5个满足要求。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、无人值班等的需要，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%。这里取变电所总府的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66kv侧避雷器选择fz-60型，10kv侧避雷器选择fs-10型。电气设备表名称型号及规格单位数量备注主变压器sl1-10000/60台1sl3-5000/60台1断路器lw9-66/2500a台3sn10-10i/630台11隔离开关gw5-66dw/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cwlb-10/1000个6悬式绝缘子xp-7个270所用变压器sc9-30/10.5台2避雷器fz-60组2fs-10组8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。架空线路长为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：，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，共用接地装置的接地电阻应为。2、接地装置计算土壤接地电阻率，8月份测得认为取，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，采用钢管，长，其间以扁钢连成环形，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，则。又假设，由手册查得，则根。若满足，垂直接地体根数根。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400m，由手册查得。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扁钢满足要求。防雷接地装置一般雷电流设为100ka。1、 接地装置由水平与垂直接地体组成，规格为扁钢，长为，及的钢管，长为。水平接地体埋入地下深度。2、 计算用土壤电阻率查表得：水平接地体，垂直接地体。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，时，查手册得冲击系数所以。当扁钢长，时，查手册得，所以。则全部接地装置冲击电阻，由且，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10kv配电线路的设计计算书以第一条馈出线为例。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查表得。按经济电流密度选择导线截面，则，选择lgj-120/20型导线。3、 热稳定校验，满足要求。4、 电压损耗校验，。，在电压波动范围内满足要求。基本参数lgj-120/20型导线基本参数：由手册查得计算直径d=15.07(mm)，总截面s=134.49(mm2)，单位长度的质量m0=466.8(kg/km)，瞬时破坏应力，弹性系数e=76000(n/mm2)，线膨胀系数=18.910-6(1/ oc)。自然