大学校区10kV供配电系统设计

大学校区 10kV 供配电系统设计 The Design Of Campus s Power Supply System 2 2013 年年 5 月月 May 2013 山东工商学院 2013 届毕业论文 I 大学校区 10kV 供配电系统设计 摘要 本次设计是为当地的大学一个校区设计的供配电系统 该系统通过降压变压器与 10kV 公共电源干线相连 根据校区内的实际用电负荷情况 按照安全可靠 技术先进 经 济合理的标准 确定变电所的位置和型式 主变压器的台数 容量和类型 选择变电所主接 线方案及高低设备和进出线 确定二次回路方案 选定整定继电保护装置 关键词 供配电系统 变电所 短路 变压 功率 山东工商学院 2013 届毕业论文 II The Design Of Campus s Power Supply System Abstract This power supply and distribution system is designed for a campus of a local university The system connected with a 10Kv main power line through a step down transformer Determine the location and type of the substation the quantity and capacitance of main transformer the both high pressure low pressure equipment and relay protection device with the specific design including the formula of main wiring secondary circuit on the basis of safety reliability technological advancement and economic rationality according to the actual electricity load Key Words Power Supply and Distribution Substation Short Circuit Varying Voltage Power 山东工商学院 2013 届毕业论文 III 目录目录 引 言 IV 第一章 设计任务 1 1 1 原始资料 1 1 2 设计任务 2 第二章 负荷分析计算和无功补偿 4 2 1 负荷计算的目的及方法 4 2 2 学生宿舍的负荷分析和计算 4 2 3 无功补偿后生活区的计算负荷 6 第三章 变电所及主变压器的选择 8 3 1 变电所所址选择的一般原则 8 3 2 利用生活区的负荷来选变电所的位置 9 3 3 变电所型式的选择 9 3 4 变电所主变压器和主结线方案的选择 9 第四章 短路电流计算及设备的选择 12 4 1 短路电流计算的目的 12 4 2 短路电流计算的一般规定 12 4 3 短路电流的计算 12 4 4 变电所一次设备的选择校验 15 第五章 变电所二次回路方案的选择和继电保护选择 22 5 1 高压断路器的操作机构控制与信号回路 22 5 2 变电所的电能计量回路 22 5 3 变电所的测量和绝缘监察回路 22 5 4 继电保护的整定 23 5 5 主变压器的继电保护 24 5 6 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 26 5 7 变电所低压侧的保护装置 26 第六章 防雷保护和接地装置的设计 28 6 1 接地极要求 28 6 2 接地线要求 28 6 3 接地线和接地极连接要求 28 6 4 接地电阻要求 28 结论 29 致谢语 30 参考文献 31 附录 32 附图 1 本校变电所主接线图 32 附图 2 本校用电接线图 32 山东工商学院 2013 届毕业论文 IV 引引 言言 供配电技术 就是研究电力的供应及分配的问题 电力 是现代工业生产 民用住宅 及企事业单位的主要能源和动力 是现代文明的物质技术基础 没有电力 就没有国民经济 的现代化 现代社会的信息化和网络化 都是建立在电气化的基础之上的 因此 电力供应 如果突然中断 则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响 故 作好供配电工作 对于 保证正常的工作 学习 生活将有十分重要的意义 供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务 必须达到以下的基本要求 1 安全 在电力的供应 分配及使用中 不发生人身事故和设备事故 2 可靠 应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求 3 优质 应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求 4 经济 应使供配电系统投资少 运行费用低 并尽可能的节约电能和减少有 色金属消耗量 另外 在供配电工作中 还应合理的处理局部和全局 当前与长远的关系 即要照顾局 部和当前利益 又要有全局观点 能照顾大局 适应发展 我们这次的毕业设计的论文题目是 大学校区 10kV 供配电系统 作为高校 随着本科 教育工作的推进和未来几年的继续扩招 对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出相当 大的挑战 因此 我们做供配电设计工作 要作到未雨绸缪 为未来发展提供足够的空间 这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上 应力求在满足现有需求的基础上从 大选择 以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的 情况的发生 总之一句话 定位现实 着眼未来 以发展的眼光来设计此课题 山东工商学院 2013 届毕业论文 1 第一章第一章 设计任务设计任务 1 1 原始资料 1 1 1 设计题目 学校生活区配电系统设计 1 1 2 设计要求 要求根据本校所能取得的电源及本校用电负荷的实际情况 并适当考虑到学校的发展 按照学好全可靠 技术先进 经济合理的要求 确定变电所的位置与型式 确定变电所主变 压器的台数与容量 类型 选择变电所主结线方案及高低设备和进出线 确定二次回路方案 选择整定继电保护装置 确定防雷和接地装置 选做 最后按要求写出设计说明书 绘出 设计图样 1 1 3 设计依据 1 学校生活区总平面图 图 1 1 学校生活区总平面图 Fig 1 1 Plan of living quarters 2 学校宿舍楼标准层建筑平面图 山东工商学院 2013 届毕业论文 2 图 1 2 宿舍楼标准层建筑平面图 Fig 1 2 Building plan of dormitory standard layer 3 电源的南侧 1000m 处 有一座 10kv 的配电所 其出口断路器是 SN10 10II 型 此断路器 配电备有定时限过电流保护和电流速断保护 定时限过流整定的动作 时间为 1 3s 为满足学校二级负荷的要求 可采用高压联络线由邻近的单位取得电源 4 学校生活区负荷表 见表 1 1 表 1 1 学校生活区负荷表 Table 1 1 Load table of living quarters 编号名称 kw 30 P kw 30 Q 1 学校食堂 308210 2 锅炉 100100 3 教师楼 270120 4 校医室 13098 5 户外照明 2520 6 本所用电 100 7 7 学生宿舍由学生设计计算 1 2 设计任务 要求在规定时间内独立完成下列工作量 山东工商学院 2013 届毕业论文 3 1 2 1 设计说明书 1 前言 2 目录 3 负荷计算和无功功率补偿 4 变电所位置和型式的选择 5 变电所主变压器的台数与容量 类型的选择 6 学生宿舍楼配电系统的确定 7 变电所主结线方案的设计 8 短路电流的计算 9 变电所一次设备的选择与校验 10 变电所进出线的选择与校验 11 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定 12 防雷保护和接地装置的设计 13 附录及参考文献 1 2 2 设计图样 1 变电所主结线图一张 2 学校用电结线图一张 山东工商学院 2013 届毕业论文 4 第二章第二章 负荷分析计算和无功补偿负荷分析计算和无功补偿 2 1 负荷计算的目的及方法 2 1 1 目的 负荷计算的目的是为了掌握用电情况 合理选择配电系统的设备和元件 如导线 电缆 变压器 开关等 负荷计算过小 则依此选用的设备和载流部分有过热危险 轻者使线路和 配电设备寿命降低 重者影响供电系统的安全运行 负荷计算偏大 则造成设备的浪费和投 资的增大 为此 正确进行负荷计算是供电设计的前提 也是实现供电系统安全 经济运行 的必要手段 2 1 2 方法 目前 我国设计部门在进行企业供电设计时 经常采用的电力负荷计算方法有 需要系 数法 二项式系数法 利用系数法 单位电耗法和单位面积功率法等 需要系数法计算简便 对于任何性质的企业负荷均适用 且计算结果上符合实际 因此 这种计算方法采用最广泛 尤其对各用电设备容量相差较小 且用电设备数量较多的用电设备组 这种计算最适宜 二 项式系数法则主要适用于各种设备容量相差大的场所 如机械加工企业 煤矿综合采工作面 等 二项式法考虑问题的出发点就是大容量设备的作用 因此 当用电设备组中设备容量相 差悬殊时 使用二项式法可以得到较为准确的结果 利用系数法是平均负荷作为计算依据 利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系 这种计算方法虽理论依据较充分 但由于目 前积累的实用数据不多 且计算步骤较繁琐 精确度也并不比前两种方法强多少 所以 目 前以逐渐不被采用 单位面积功率法 多用于民用建筑 单位产品耗电量法 适用于某些工 业建筑 在用电设备功率和台数无法确定时 或者设计前期 这些方法是确定设备符合的主 要方法 单位面积功率法和单位产品耗电量法多用于设计的前期计算 如 可行性研究和 方案设计阶段 需要系数法和利用系数法多用于初步设计和施工图设计 2 2 学生宿舍的负荷分析和计算 整个生活区的计算负荷表如下表 2 1 表 2 1 生活区的计算负荷表 Table 2 1 Computational load table of living quarters 编号名称计 算 负 荷 kw 30 P kw 30 Q 1 学校食堂 308210 2 锅炉 100100 山东工商学院 2013 届毕业论文 5 3 教师楼 270120 4 校医室 13098 5 户外照明 2520 6 本所用电 100 7 7 学生宿舍 393 6339 15 照明的设备容量 在初步设计中按不同的性质建筑物的单位面积照明容量 法来估算 2 W m 照明设备容量 或者按照照明设 22 1000 S mW m 建筑物平面面积单位容量 计计算所得的安装容量来计算 查表附录 单间寝室的建筑面积 S 4 26 3 15 12 2 m 照明设备容量 W 30 P 15 12 4 60 48 1000 取二条 40 W 的荧光灯 单间学习室的建筑面积 S 33 6 10 8 2 m 照明设备容量 W 30 5 1000 P 取二条 40 W 的荧光灯 卫生间和后走廊的建筑面积 S 3 61 5 5 4 2 m 照明设备容量 W 30 5 4 3 1000 P 由于卫生间和走廊相隔 所以就各取一个 25 W 的白织灯 插座容量及同时使用系数 根据 建筑电气设计技术规程 JGJ16 83 第 9 8 9 条规 定 民用建筑中的插座在无具体设备联接时 每个可按 100W 计算 全国住宅电气设计 会议 确定住宅也按每个 100W 计算 计算插座容量时 查下表 2 1 表 2 2 插座容量及同时使用系数 Table 2 2 Capacity of the socket and coefficient of using at the same time 插座的数量 个 45678910 同时系数 Kx 10 90 80 70 650 60 6 所以各个宿舍可以安装八个插座 学习室和寝室各四个 单间宿舍的插座容量 W 30 P 800 tg 800 0 8 640W 30 Q 单间宿舍总照明容量 学习室 寝室 卫生间 插座 山东工商学院 2013 届毕业论文 6 W 30 P 前走廊的长度 L 2 7 5 3 6 20 7m 面积 S 20 7 1 8 37 26 2 m 每个楼梯口只需安装一个 25W 的白 一层宿舍楼的总负荷为 2 5 1010 8 8130W 30 P 每栋宿舍所用总负荷为 8130 6 48 78 30 P kw 八栋学生宿舍的总负荷为 48 78 8 390 24 30 P kw 一间宿舍的荧光灯 4 1 52243 2 varQptgk 一栋宿舍的荧光灯 243 2 8 611 674 varQk 插座 8 630 72 varQk 八栋学生宿舍的荧光灯 11 674 893 392 varQk 总 插座 30 72 8245 76 varQk 总 荧光灯和宿舍 93 392245 76339 152 varQk 总 学生宿舍总负荷为 30 308 100 kw 210varQk 30 2222 303030 1233 24887 1521520SQKVA COS 30 30 1236 6 0 81 1251 91 P S 2 3 无功补偿后生活区的计算负荷 由负荷表知 该生活区 308V 侧最大负荷时的功率因数只有 0 81 而供电部门要求该 生活区 10KV 进线侧最大负荷时功率因数不应低于 0 9 考虑到主变压器的无功损耗远大于 有功损耗 因此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 0 9 暂取 0 95 来计算 380V 侧所需 无功功率补偿容量 3012 tantan c QP 1236 6tan arccos0 81 tan arccos0 95 482 27 vark 山东工商学院 2013 届毕业论文 7 参照资料选 PGJ1 型低压自动补偿屏 并联电容器为 BW0 4 14 3 型 采用其方案 1 主屏 1 台与方案 3 辅屏 5 台相组合 总共容量 因此无功补偿后生活区84 var 6504 varkk 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如表 2 3 所示 表 2 3 无功补偿后生活区的计算负荷 Table 2 3 Computational load table of living quarters after reactive power compensation 项 目 COS 计 算 负 荷 Kw 30 P Kvar 30 Q KVA 30 S A 30 I 380V 侧补偿前负荷 0 811236 6887 151521 912312 380V 侧无功补偿容量 482 27 380V 侧补偿后负荷 0 951236 6404 881301 191977 主变压器功率损耗 30 0 01519 52s 30 0 0678 07s 10KV10KV 侧负荷总计侧负荷总计 0 931256 12482 951345 7677 7 山东工商学院 2013 届毕业论文 8 第三章第三章 变电所及主变压器的选择变电所及主变压器的选择 3 1 变电所所址选择的一般原则 选择生活区变 配电所的所址 应根据下列要求经技术 经济比较后确定 1 接近负荷中心 2 进出线方便 3 接近电源侧 4 设备运输方便 5 不应设在有剧烈振动或高温的场所 6 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所 当无法远离时 不应设在污染源盛行风向 的下风侧 7 不应设在厕所 浴室或其它经常积水场所的正下方 且不宜与上述场所相邻 8 不应设在有爆炸危险的正上方和正下方 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连时 应符合现行国家 标准 GB50058 92 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 图 3 1 变电所位置图 Fig 3 1 Location plan of substation 3 2 利用生活区的负荷来选变电所的位置 利用生活区的负荷来选变电所的位置 因为该生活区的负荷较集中于学生宿舍和食堂 山东工商学院 2013 届毕业论文 9 所以考虑到方便进出线及周围环境情况 决定该变电所选在学生宿舍和食堂的中间来修建变 电所 其型式附设式 3 3 变电所型式的选择 变电所有屋内式和屋外式两大型 屋内式运行维护方便 占地面积少 在选择生活区 变电所的型式时 应根据具体地理环境 因地制宜 技术经济合理时 应优先选用屋内式 负荷较大的地方 宜设附设式或半露天式变电所 负荷较大的及高层建筑内 宜设在室内变电所或组合式成套变电站 负荷小而分散的生活区 或需要远离有易燃易爆危险及有腐蚀性时 宜设独立变电所 如户外环境正常 亦可设露天式变电所 当变压器容量在 350KVA 及以下时 宜设杆上式变电台或高台式变电所 3 4 变电所主变压器和主结线方案的选择 3 4 1 变电所主变压器的选择 根据生活区的负荷和电源情况 生活区的主变压器可有下列两种方案 1 装设一台主变压器变电所 型式采用 S9 主变压器容量应不小于总计算负荷 N T S 而容量根据所得出来的数据 选 1600KVA 1520KVA 即选一台 S9 1600 10 30 S N T S 30 S 型的低损耗配电变压器 至于生活区的二次负荷的备用电源 由与邻近单位相联的高压联络 线来承担 注 由于二次负荷达到 335 1KVA 380V 侧电流达到 509A 距离又较长 因此 不能采用低压联络线作备用电源 2 装设两台主变压器 型号采用 S9 而每台容量的选择 即 N T S 1251KVA 750875 7 KVA 同时每台主变压器容量不应小于全部一 二负荷之和 即 N T S N T S 30 III S 因此选两抬 S9 1000 10 型的低损耗配电变压器 本所二级负荷的备用电源亦由与邻近 单位相联的高压联络线来承担 主变压器的联结组别均采用 Yyn0 山东工商学院 2013 届毕业论文 10 图 3 2 装设一台主变的主结线方案 Fig 3 2 Main connection scheme of furnishing a main transformer 图 3 3 装设两台主变的主结线方案 Fig 3 3 Main connection scheme of furnishing two main transformers 3 4 2 变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可以设计下列两种主结线方案 1 装设一台主变压器的主结线方案 2 装设两台主变压器的主结线方案 山东工商学院 2013 届毕业论文 11 表 3 1 两种主结线方案的技术经济比较 Table 3 1 Technical and economic comparison of two kinds of main connection scheme 比较项目装设一台主变的主结线方案装设两台主变的主结线方案 供电安全性满足要求满足要求 供电的可靠性基本满足要求满足要求 供电质量由于一台主变 电压损耗略大由于两台主变并列 电压损耗 小 灵活方便性只一台主变 灵活性稍差由于两台主变 灵活性较好 技 术 指 标 扩建适应性稍差一些更好一些 电力变压器的综 合投额 查表得 S9 1600 单价为 15 18 万 元 而查表得变压器综合投资约 为其单价的 2 倍 因此其综合投 资约为 2 15 18 万元 30 36 万 元 查表得 S9 1000 单价为 10 76 万元 因此两台综合投资为 4 10 76 万元 40 06 万元 比一台主变的方案多投资 12 68 万元 高压开关柜 含 计量柜 的综合 投资 查表的 GG 1A F 型柜按每台 3 5 万元计 查表得其综合投资 按设备价 1 5 倍计 因此其综合 投资约为 4 1 5 3 5 万元 21 万元 本方案采用 6 台 GG 1A F 型 柜 其综合投资额约为 6 1 5 3 5 万元 31 5 万元 比一台主变的方案多投资 10 5 万元 经 济 比 较 交供电部门的一 次性供电贴费 按 800 元 KVA 计 贴为 1600 0 08 万元 128 万元 贴费为 2 1000 0 08 万元 160 万元 比 1 台主变的方案 多投 32 万元 从上表 3 1 可以看出 按技术指标 装设两台主变的主结线方案 图 3 3 略优于装设 一台主变的主结线方案 图 3 2 但按经济指标 则装设一台主变的方案 图 3 2 远优于 装设两台主变方案 图 3 3 因此决定采用装设一台主变的方案 山东工商学院 2013 届毕业论文 12 第四章第四章 短路电流计算及设备的选择短路电流计算及设备的选择 4 1 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中 短路电流计算是其中的一个重要环节 其目的是 1 在选择电气主接线时 为了比较各种接线方案 或确定某一接线是否需要采取限 制短路电流的措施等 2 在选择载流导体及电器元件时 为了保证设备在正常运行和短路情况下都能安全 可靠地工作 同时又力为节约资金 这就需对有关短路电流值进行动稳定 热稳定 和开断能力的检验 3 在选择继电保护方式和进行整定计算时 需以各种短路时短路电流为依据 4 接地装置的设计 也需用短路电流 4 2 短路电流计算的一般规定 按照 高压配电装置设计技术规程 SDJ5 85 和 导体和电器选择设计技术规定 SDGJ14 86 的有关条文 对于验算导体和电器时所用短路电流 一般有以下规定 1 计算的基本情况 a 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行 b 所有同步电机都具有自动调整励磁装置 包括强行励磁 c 短路发生在短路电流为最大值的瞬间 d 所有电源的电势相位角相同 e 应考虑对短路电流值有影响的所有元件 但不考虑短路点的电弧电阻 对异步电 动机的作用 仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑 2 接线方式 计算短路电流时所用的接线方式 应是可能发生最大短路电流的正常 接线方式 即最大运行方式 而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 4 3 短路电流的计算 1 绘制计算电路图 图 4 1 山东工商学院 2013 届毕业论文 13 图 4 1 短路电流计算电路 Fig 4 1 Calculating circuit of short circuit current 2 确定基准值 设 即高压侧 低压侧 100 d SMVA dC UU 1 10 5 d UKV 2 0 4 d UKV 则 1 1 100 5 5 33 10 5 d d d SMVA IKA UKV 2 2 100 144 330 4 d d d SMVA IKA UKV 3 计算短路电路中各元件的电抗表幺值 电力系统 1 1005000 2XMVAMVA 架空线路 1236 6 75 15 3 10 0 95 IA 根据计算结果 由表查得 当时 代入下列得 max 75 15IA max 5000Th 2 1 15 JA mm 22 max 75 15 65 35 1 15 I Smmmm J S 导线的截面 最大负荷电流 max I J 经济电流密度 选择 LGJ 70 型的刚芯铝绞线 均能满足发热条件要求也能满足机械强度的要求 查表得 LGJ 70 型的导线的 线路长 1000m 由于线路较短 标幺值很 0 0 343 XKM 小 导致短路电流过大 使后面的设备难以选择 所以要在线路上串联一个电抗器 以降低 短路电流 假设电抗器的电阻为 R 取标幺值为 5 2 100 5 0 343 1 10 5 MVA R KA 5 15R 山东工商学院 2013 届毕业论文 14 2 2 100 0 343 1 5 10 5 MVA X KA 电力变压器 查表得 4 5 z U 3 4 5100 2 8 1001600 MVA X KVA 因此短路等效电路 如图 4 2 所示 图 4 2 短路等效电路 Fig 4 2 Equivalent circuit of short circuit 4 计算 K 1 点 10 5KV 侧 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 1 1 0 2 k XX 三相短路电流周期分量有效值 3 1 1 1 5 5 1 06 5 2 d k k IKA IKA X 其它短路电流 3 3 3 1 1 06 k IIIKA 3 3 2 552 55 1 062 7 sh iIKAKA 3 3 1 511 51 1 061 6 sh IIKAKA 三相短路容量 3 1 1 100 19 23 5 2 d k k SMVA SMVA X 5 计算 K 2 点 0 4KV 侧 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 1 2 0 2 k XX 三相短路电流周期分量有效值 山东工商学院 2013 届毕业论文 15 3 2 2 2 144 18 8 d k k IKA IKA X 其它短路电流 3 3 3 2 18 k IIIKA 3 3 1 841 84 1833 12 sh iIKAKA 3 3 1 031 09 1819 62 sh IIKAKA 三相短路容量 3 2 2 100 12 5 8 d k k SMVA SMVA X 表 4 2 短路电流的计算 Table 4 2 calculation of short circuit 短路计算点三相短路电流 KA三相短路容量 MVA 3 k I 3 I 2 3 ima It 3 sh i 3 sh I 3 k S K 11 061 061 062 71 619 23 K 2K 218181833 1219 6212 5 4 4 变电所一次设备的选择校验 1 10KV 侧一次设备的选择校验 表 4 3 10KV 侧一次设备的选择校验 Table 4 3 Selection check of primary equipment by 10kV side 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它 参数 N U 30 I 3 k I 3 sh i 2 3 ima It 装置 地点 条件 数据10KV 92 38A1 06KA2 7KA 2 1 061 92 13 KA 额定参数 N U N I oc I max i 2 t I t 少油断路器 SN10 10II 630 10KV 一 次 设 备 型 高压隔离开 关 GN19 10 400 10KV 400A 31 5 KA 2 12 54625 KA 山东工商学院 2013 届毕业论文 16 高压熔断器 RN1 10 10KV 100 A 电流互感器 JDJ 10 10 0 1KV 电压互感器 JDZJ 10 KV 10 3 KV 0 1 3 KV 0 1 3 电流互感器 LQJ 10 10KV 100 5A 22520 1 31 8KAKA 2 90 0 1 181 KA 二次负 荷 0 6 避雷器 FS4 10 FS4 1010KV 号 规 格 户外式高压 隔离开关 GW4 15G 200 15KV200A 表 4 3 所选设备均满足要求 2 380V 侧一次设备的选择校验 表 4 4 380V 侧一次设备的选择校验 Table 4 4 Selection check of primary equipment by 380V side 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它 参数 N U 30 I 3 K IKA 3 sh i 2 3 ima It 装置地 点条件 数据 380V2312A18 KA33 12 KA KA 2 180 7226 8 额定参数 N U N I oc I max i 2 t I t 低压断路器 DW15 2500 3 电动 380V2500A60 KA 低压断路器 DZ20 630 380V630A30KA 低压断路器 DZ20 200 380V200A25KA 低压刀开关 HD13 1500 30 380V1500A 电流互感器 LMZJ1 0 5 500V2500 5A 山东工商学院 2013 届毕业论文 17 电流互感器电流互感器 LMZ1 0 5LMZ1 0 5 500V160 5A 100 5A 表 4 4 所选设备均满足要求 综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表 4 6 所示 3 高低压母线的选择 查表 4 5 10KV 母线选 LMY 3 40 4 即母线尺寸为 40mm 4mm 380V 母线选 LMY 2 120 10 80 10 即相母线尺寸为 120mm 10mm 中性母线尺寸为 80mm 10mm 表 4 5 高低压母线的选择 Table 4 5 Selection of high and low voltage bus 变压器容量 KVA 200400500800100012501600 高压母线 40 4 相母线 40 460 680 6100 8120 10 2 100 10 2 120 10 低压 母线中性母线 60 680 680 880 10 必须注意 按表 4 4 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 但对于高压配电所及 35KV 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 4 变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格选择 如表 4 6 所示 表 4 6 变电所进出线和联络线的导线和电缆型号选择 Table 4 6 Selection of substation s outlet and inlet line and tie line s wire and cable type 线路名称导线或电缆的型号规格 10KV 电源进线LJ 25 铝绞线 三相三线架空 主变引入电缆YJL 10000 3 25 交联电缆 直埋 至食堂VLV22 1000 3 185 1 90 四芯塑料电缆 直埋 至锅炉VLV22 1000 3 150 1 70 四芯塑料电缆 直埋 至教师楼VLV22 1000 3 185 1 80 四芯塑料电缆 直埋 至校医院VLV22 1000 3 185 1 90 四芯塑料电缆 直埋 至本所用电和户外 照明 VLV22 1000 3 150 1 70 四芯塑料电缆 直埋 380V 低压 出线 至学生宿舍VLV22 1000 3 150 1 70 四芯塑料电缆 直埋 与邻近单位 10KV 联络线YJL 10000 3 25 交联电缆 直埋 山东工商学院 2013 届毕业论文 18 5 计算步骤如下 1 10KV 高压进线和引入电缆的选择 采用 LJ 型率绞线架空敷设 接往 10KV 公用干 线 按发热条件选择 由于及室外环境温度 查表的 初选 LJ 301 92 38 N T IIA 36 C 16 其 时的 满足发热条件 36 C 30 93 5 al II 校验机械强度 查表得最小允许截面 因此 LJ 16 不满足 2 min 35Amm 机械强度要求 故改选 LJ 35 由于此线路很短 不需要校验电压损耗 2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 YJLV22 10000 型交联聚乙 烯绝缘的铝芯电缆直接敷设 按发热条件选择 由及土壤温度 查表初选电缆为 35的 301 92 38 N T IIA 25 C 2 mm 交联电缆 其中 满足发热条件 105 al IA 校验短路热稳定 计算满足短路热稳定的最小截面 2 2 3 tima I tIt 式中 开关的热稳定电流有效值 单位为 KA t I 开关的热稳定试验时间 单位为 S t 开关所在处的三相短路稳态电流 单位为 KA 3 I 短路发热假想时间 单位为 KA ima t 短路发热假想时间一般按下式计算 ima t 2 0 05 imak I tt I 在无限容量系统中 由 因此 I I 0 05 imak tt 式中 短路持续时间 采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间 k t 当 1S 时 k t ima t k t 低压断路器 如油断路器 其全分闸时间取 0 2S 高速断路器 如真空断路器 其全 分闸时间取 0 1S 山东工商学院 2013 届毕业论文 19 3 222 min 0 75 10601235 77 ima t AImmmmmm C 式中 C 短路热稳定系数 查表得 选 YJLV 10000 3 35 电缆满足要求 3 馈电给食堂的线路采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设 按发热条件选择 由及 0 8m 土壤温度 25 查表初选 其中 30 566IA 2 300mm 不满足 所以选两条电缆来把负荷平均分开 每条的 319 ac IA 2 240mm310 ac IA 满足发热条件 校验电压损耗 假设从变电所到食堂有 90m 而查表得的铝芯电缆的 2 240mm 按电缆芯工作温度 75 计 食堂的 0 0 16 Rkm 0 0 07 Xkm 因此按式得 30 308Pkw 30 210 varQk 15 380 1003 95 al UVVU 308 0 16 0 09 210 var 0 07 0 09 15 0 38 kwk UV kv 15 380 1003 95 al UVVU 满足允许电压损耗 5 的要求 短路热稳定校验 求满足短路热稳定度的最小截面 3 2 min 0 75 18000135 115 ima t AImm C 变电所高压侧过流保护动作时间按 0 5S 整定 终端变电所 再加上断路 ima t 器时间 0 2S 再加 0 5S 由于前面所选的缆芯截面大于 满足短路热稳定度要求 整个食堂的负荷 2 240mm min A 是用两条电缆分开的 所以选的截面小一点也能满足要求 这样可以节约投资 故选 VLV 1000 3 185 1 90 的四芯电缆 中性线芯按不小于相线芯的一半 4 馈电给锅炉房的线路亦采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设 按发热条件选择 由及地下 0 8m 土壤温度 25 查表初选 其 30 215IA 2 150mm 中 满足发热条件 30 237 al II 校验电压损耗 假设从变电所至锅炉房的距离约为 1km 而查表得的铝芯 2 150mm 电缆的 又锅炉房的 得 0 0 25 Rkm 0 0 07 Xkm 30 100Pkw 30 100 varQk 山东工商学院 2013 届毕业论文 20 100 0 25 0 1 100 var 0 07 0 1 8 4 0 38 kwk UV kv 8 4 380 1002 25 al UVVU 满足允许电压损耗 5 的要求 短路热稳定校验 求满足短路热稳定度的最小截面 3 2 min 0 75 18000135 115 ima t AImm C 由于前面所选的缆芯截面大于 满足短路热稳定度要求 即 2 150mm min A 选 VLV 1000 3 150 1 70 的四芯电缆 中性线芯按不小于相线芯的一半 5 馈电给教师楼的线路亦采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设 按发热条件选择 由及地下 0 8m 土壤温度 25 查表初选的截面 30 449IA 2 185mm 其 不满足要求 所以需要用两条 的电缆把负荷分开 这样就可以 30 273 al IAI 2 185mm 达到要求 校验电压损耗 假设从变电所至教师楼的距离约为 km 而查表得 3 2 min 0 75 18000135 115 ima t AImm C 选 VLV22 10002 3 185 1 80 的四芯电缆 中性线芯按不小于相线芯的 一半 6 馈电给校医院的线路亦采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设 方法同上 电缆芯截面 选 VLV22 10002 3 185 1 90 的四芯电缆 2 185mm 中性线芯按不小于相线芯的一半 7 馈电给户外照明 本所用电的线路亦采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直 接埋地敷设 方法同上 电缆芯截面 16mm 选 VLV22 1000 3 185 1 80 的四 芯电缆 中性线芯按不小于相线芯的一半 8 馈电给学生宿舍的线路亦采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设 按发热条件选择 由及地下 0 8m 土壤温度 25 查表初选的 30 789IA 2 300mm 电缆 其 不满足发热条件 所以可以选用三条电缆把学生宿舍的负 30 319 al IAI 2 185mm 荷分开来供电 校验电压损耗 假设从变电所到学生宿舍大约有 50m 查表得的铝芯电缆 2 185mm 山东工商学院 2013 届毕业论文 21 的 又因为学生宿舍的 0 0 21 Rkm 0 0 07 Qkm 30 393 6Pkw 30 339 15 varQk 393 6 0 21 0 05 339 15 var 0 07 0 05 14 0 38 kwk UV KV 14 380 1003 6 al UVVU 满足允许电压损耗 5的要求 短路热稳定校验 求满足短路热稳定度的最小截面 3 2 min 0 75 18000135 115 ima t AImm C 满足短路热稳定要求 选三条 VLV22 1000 3 150 1 70 的四芯电缆 9 作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用 YJL22 1000 型交联聚乙烯绝缘的铝 芯电缆 直接埋地敷设 与邻近单位变电所的 10KV 母线相联 由于邻近单位变电所 的数据不知 无法进行选择和校验 只有暂缺 山东工商学院 2013 届毕业论文 22 第五章第五章 变电所二次回路方案的选择和继电保护选择变电所二次回路方案的选择和继电保护选择 5 1 高压断路器的操作机构控制与信号回路 高压断路器的操作机构控制与信号回路 断路器采用手力操作机构 其控制与信号回路 如图 5 1 所示 图 5 1 高压断路器的控制与信号回路 Fig 5 1 Control and signal circuit of high voltage circuit breaker 5 2 变电所的电能计量回路 变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜 装设三相有功 电度表 和无功电度表 分别计量整个生活区消耗的有功电能和无功电能 并据以计算每月生活区的 平均功率因数 计量柜由上级供电部门加封和管理 5 3 变电所的测量和绝缘监察回路 变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器 避雷器柜 其中电压互 山东工商学院 2013 届毕业论文 23 感器为 3 个 JDZJ 10 型 组成 Y Y 开口三角 的结线 用以实现电压测量和绝缘 监察如其结线图 5 2 所示 作为备用电源的高压联络线上 装有三相有功电度表 三相无功电度表和电流表 结线 见图 5 3 所示 高压进线上 亦装有电流表 低压侧的动力出线上 均装有有功电度表和无功电度表 低压照明线路上装有三相四线 有功电度表 低压并联电容器组线路上 装有无功电度表 每一回路均装有电度表 低压母 线装有电压表 仪器的准确度等级按规范要求 图 5 2 高压侧测量接线图 Fig 5 2 Measuring wire diagram of high voltage side 图 5 3 高压联络线测量接线图 Fig 5 3 Measuring wire diagram of high voltage tie line 5 4 继电保护的整定 由于本变电站电源是从工厂总降压变电站引来 线路间的距离较短 所以不装设线路保 护 只设置电力变压器的保护和低压 400V 线路的绝缘监视装置 电力变压器的保护 山东工商学院 2013 届毕业论文 24 1 对 400 KVA 及以上的中小型变电所内油浸式电力变压器 户外 800 KVA 以上油浸式电力 变压器应装设气体保护 2 对 10 MVA 以下变压器 且过电流保护动作时限大于 0 5 s 时 应采用电流速断保护 3 对并列运行或单独运行的变压器 1 对 1000 KVA 以上的变压器如果电流速断保护灵敏度达不到要求时 应装设纵差动保护 2 对并列运行的变压器容量为 6300 KVA 及以上 允许装设电流速断保护来代替纵差动保护 3 对厂用工作变压器 容量为 6300 KVA 及对工厂备用变压器 允许装设电流速断保护来代 替纵差动保护 4 对单独运行的电力变压器容量为 10 MVA 及以上时 应装设纵差动保护 5 过电流保护一般用于降压变压器 复合电压起动的过电流保护过电流保护 一般用于升 压变压器及降压变压器 6 负序电流及单相式低压起动的过电流保护 一般用于大容量升压变压器及系统联络变压 器 7 针对 60 KV 系统的二次降压变电所 主容量在 10MVA 左右时 应考虑装设气体保护 电 流速断保护和过负荷保护 图 5 4 继电保护装置原理图 Fig 5 4 Schematic diagram of relay protection equipment 山东工商学院 2013 届毕业论文 25 图 5 5 继电保护装置展开图 Fig 5 5 Expanded diagram of relay protection equipment 5 5 主变压器的继电保护 装设瓦斯保护 当变压器油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时 瞬时动作于信号 当产生大量瓦斯时 应动作于高压侧断路器 装设反时限过过电流的保护 采用 GL15 型感应式过流继电器 两相两继电器式接线 去分流跳闸的操作方式 过电流保护动作电流的整定 max relw opL rei KK II K K 其中 max1 2 1600 3 10 2 92 38184 76 LN T IIKVAKVA 1 3 rel K 1 w K 0 8 re K 160 532 i K 整定为 10A 注 只能整数且不能大于 10A 1 3 1 184 769 4 0 8 32 op IA op I 过电流保护动作时间的整定 因本变电所为电力系统的终端变电所 故其过电流保护的 动作时间 10 倍动作电流动作时间 可整定为最短的 0 5s 过电流保护灵敏系数的检验 min 1 1 5 k p op I S I 其中 3 min2 0 866 18 10 0 4 0 62 kkT IIKKAKVKVKA 1 1032 1320 opopiw II KKAA 满足灵敏系数的要求 min 1 k p op I S I 0 62 1 941 5 320 KA A 装设电流速断保护 利用 GL15 的速断装置 山东工商学院 2013 届毕业论文 26 速断电流的整定 max relw qbL Ti KK II K K 其中 3 max2 18 kk IIKA 1 4 1 relw KK 160 5032 i K 10 0 425 T K A max relw qbL Ti KK II K K 1 4 1 1831 5 32 25 KA 速断电流倍数整定为 31 5 103 15 qbqbop KIIA 注 可以不为整数 但是必须在 2 8 之内 qb K 电流