校区变电所二次初步设计

中文题目 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 外文题目 THE SECONDARY AND PRELIMINARY DESIGN OF SUBSTATION FOR LIAONING TECHNICAL UNIVERCITY IN HULUDAO 毕业设计 论文 共 60 页 其中 外文文献及译文 10 页 图纸共 3 张 完成日期 2009 年 6 月 答辩日期 2009 年 6 月 II I 摘要 本文详细介绍了辽宁工程技术大学葫芦岛校区 10kV 总降变电所的设计 文中对主接 线的选择 高压设备的选择 负荷计算 短路电流计算皆有详细的说明 特别对主接线 的选择 变压器的选择 还有一些电气设备如断路器 隔离开关 熔断器等的选择校验作 了详细的说明和分析 设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率 以减少供电系统 的电能损耗和电压损失 同时提高了供电电压的质量 设计中体现了安全 可靠 灵活 经济的原则 确定了变电所防雷过压保护与接地保护方案 关键词 主接线选择 短路电流计算 并联电容器 II Abstract This paper mainly introduces the design of 10kV substation of liao ning technical univercity in the city of huludao It also discusses the choice of main wiring high pressure equipment and the calculation of load short current and so on in detail especially the choice of main wiring transformer and some electric equipment such as circuit breaker Isolating switch Fuse the design of a parallel connection capacitor approach to compensation without merit power the electricity supply system to reduce wear and voltage loss while enhancing the quality of power supply voltage Design reflects a safe reliable flexible and economic principles Determine the program of lightning to cause over voltage 0f substation protection and grounding protection Keyword the choice of main wiring the calculation of short current parallel connection capacitor 目录 0 前言 1 1 变电所主接线方式 2 1 1 电气主接线的概述 2 1 2 电气主接线的设计原则和要求 2 1 3 变电所主变压器的一次侧接线方式 4 1 4 变电所变压器二次侧接线方式 5 2 校区负荷统计 8 2 1 负荷统计 8 2 2 校区负荷计算 12 2 3 无功功率补偿 16 2 4 电容器的选择 18 3 变压器的选择 21 3 1 变电所的主要变压器的运行方式 21 3 2 变电所主变压器台数和容量选择 22 3 3 变电所变压器台数的选择 22 3 4 变电所变压器容量选择 22 3 5 支变压器的选择 23 4 短路电流的计算 25 4 1 短路电流计算的一般概述 25 4 2 变电所供电系统短路电流计算 28 5 电气设备的选择 31 5 1 电气设备的选择应遵循以下 3 个原则 31 5 2 高压开关电器的选择原则 32 5 3 低压开关电器的选择原则 36 5 4 电缆线的选择 39 5 5 避雷器的选择 40 6 防雷和接地装置的确定 42 6 1 变电所的防雷保护对象 42 6 2 直击雷保护措施 42 6 3 本变电所防雷保护的确定 42 6 4 变电所接地装置 43 7 技术经济分析 46 8 结论 48 致谢 49 参考文献 50 附录 A 译文 51 附录 外文文献 55 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 1 0 前言 此次设计的特点是 对专业知识进行更好的巩固与吸收 我们进行了为期十三周的 毕业设计 变电所是联系发电厂和用户的中间环节 起着变换和分配电能的作用 这就要求变 电所的一次部分经济合理 二次部分安全可靠 只有这样变电所才能正常的运行工作 为国民经济服务 结合辽宁工程技术大学葫芦岛校区实际 我在校区生活期间 在对专业知识的学习 中 发现自己生活的公寓配电上存在一定的问题 供电的变压器容量过大 远超过公寓 的正常用电负荷 造成一定额外的用电损失 及变压器资源及电能相对的浪费 结合这 个实际问题 使得我萌生了对本校区变电所二次设计的想法 辽宁工程技术大学葫芦岛校区 属于二级负荷 服务于全校师生的学习和生活 通 过对校区重新的负荷统计 计算容量 选择较合适的变压器型号 可以减少用电损失 实现资源的优化配置 同时可以更好的服务师生在辽宁工程技术大学葫芦岛校区的生活 与学习 促进校区更好的建设和发展 考虑到校区的实际情况 结合这个实际问题 本设计采用两个配电区供电 一个为 教学区变电所供电 一个为公寓区变电所供电 需要解决的包括变电所主接线设计 容 量负荷统计 短路电流计算 电气设备选型等 通过这次设计 为我的毕业之前做一次 对自己知识检验的大练兵 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 2 1 变电所主接线方式 1 1 电气主接线的概述 变电所主接线 一次接线 表示变电所接收 变换和分配电能的路径 它由各种电力 设备 隔离开关 避雷器 断路器 互感器 变压器等 及其连接线组成 通常用单线图 表示 主接线是否合理 对变电所设备选择和布置 运行的灵活性 安全性 可靠性和经济 性 以及继电保护和控制方式都有密切关系 它是供电设计中的重要环节 在图上所有 电器均以新的国家标准图形符号表示 按它们的正常状态画出 所谓正常状态 就是电 器所处的电路中既无电压 也无外力作用的状态 对于图中的断路器和隔离开关 是画 出它们的断开位置 在图上高压设备均以标准图形符号代表 一般在主接线路图上只标 出设备的图形符号 在主接线的施工图上 除画出代表设备的图形符号外 还应在图形 符号旁边写明设备的型号与规范 从主接线图上我们可了解变电所设备的电压 电流的 流向 设备的型号和数量 变电所的规模及设备间的连接方式等 因此 主接线图是变 电所的最主要的图纸之一 1 2 电气主接线的设计原则和要求 1 2 1 电气主接线的设计原则 1 考虑变电所在电力系统的地位和作用 变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素 变电所不管是枢纽变电 所 地区变电所 终端变电所 企业变电所还是分支变电所 由于它们在电力系统中的 地位和作用不同 对主接线的可靠性 灵活性 经济性的要求也不同 2 考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行 应根据负荷的大小及分 布负荷增长速度和潮流分布 并分析各种可能的运行方式 来确定主接线的形式以及所 连接电源数和出线回数 3 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 3 对一级用电负荷 必须有两个独立电源供电 且当一个电源失去后 应保证全部一 级用电负荷不间断供电 对二级用电负荷 一般要有两个电源供电 且当一个电源失去 后 能保证大部分二级用电负荷供电 三级用电负荷一般只需一个电源供电 4 考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的容量和台数 对变电所主接线的选择将会产生直接的影响 通常对大 型变电所 由于其传输容量大 对供电可靠性要求高 因此 其对主接线的可靠性 灵 活性的要求也高 而容量小的变电所 其传输容量小 对主接线的可靠性 灵活性的要 求低 5 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发 送 变的备用容量是为了保证可靠的供电 适应负荷突增 设备检修 故障停 运情况下的应急要求 电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同 例如 当 断路器或母线检修时 是否允许线路 变压器停运 当线路故障时是否允切除线路 变 压器的数量等 都直接影响主接线的形式 1 2 2 电气主接线设计的基本要求 1 2 变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位 变电所的规划容量 负 荷性质 线路 变压器连接总数 设备特点等条件确定 并应综合考虑供电可靠 运行 灵活 操作检修方便 投资节约和便于过渡或扩建等要求 1 可靠实用 所为可靠性是指主接线能可靠的工作 以保证对用户不间断的供电 衡量可靠性的 客观标准是运行实践 经过长期运行实践的考验 对以往所采用的主接线经过优选 现 今采用主接线的类型并不多 主接线的可靠性是它的各组成元件 包括一 二次部分在 运行中可靠性的综合 因此 不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响 还要考虑继电 保护二次设备的故障对供电可靠性的影响 同时 可靠性不是绝对的 而是相对的 一 种主接线对某些变电所是可靠的 而对另一些变电所可能是不可靠的 2 运行灵活 主接线运行方式灵活 利用最少的切换操作 达到不同的供电方式 根据用电负荷 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 4 大小 应作到灵活的投入和切除变压器 检修时 可以方便的停运变压器 断路器 母 线等电气设备 不影响工厂重要负荷的用电 3 简单经济 在满足供电可靠性的前提下 尽量选用简单的接线 接线简单 既节省断路器 隔 离开关 电流和电压互感器 避雷器等一次设备 使节点少 事故和检修机率少 又要 考虑单位的经济能力 经济合理地选用主变压器型号 容量 数量 减少二次降压用电 达到减少电能损失之目的 4 操作方便 主接线操作简便与否 视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则 符 合这一原则 不仅操作简便 二次接线简单 扩建也方便 而且一条回路发生故障时不 影响非故障回路供电 5 便于发展 设计主接线时 要为布置配电装置提供条件 尽量减少占地面积 但是还应考虑工 厂企业的发展 有的用户第一期工程往往只上一台变压器 经 3 5 年后 需建设第二台 主变压器 变电所布局 基建一般都是根据主接线的规模确定的 因此 选择主接线方 案时 应留有发展余地 扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线 1 3 变电所主变压器的一次侧接线方式 接线图 表示电气设备的元件与相互间连接顺序的图 接线图分为两类 即二次接 线图及主接线图 为了保证对一 二级负荷进行可靠供电 在企业变电所中一次侧主接线广泛采用由 两个电源 进线和装设两台变压器的桥式主接线 桥式主接线包括 内桥 外侨两种形 式 1 3 内桥接线 内桥主要优点是方便检修线路 内桥用在并联工作是某一元件故障以减 小电压损失 其倒换线路操作方便 设备投资少 占地面积较少 缺点是 操作变压器 和扩建不方便 故适用于进线距离长 线路故障多 变压器切换少的场所 内桥接线由 两台受电线路的续路器组成 主变压器与一次母线由隔离开关联结 如图 1 1 中的 a 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 5 所示 外侨接线 这种接线方式适用于供电线路较短 线路切换较少的变电所 适用于向 一二级供电情况 变电器需经常切换且负荷稳定的变电所 这些都是由于这种接线方式 的优点所决定的 如对变压器切换方便 比内桥少两个隔离开关 投资少 占地面积小 继电保护简单 易于过度观察全桥接线 缺点是 倒换线路时 操作不方便 变电所一 次侧无接线保护 所以适用于进线短而倒换次数少或变压器采取经济运行要经常切换的 终端变电所以及可能发展为有穿越负荷的变电所 外侨接线由主变电器一次侧两断路器 和外侨上的联络断路器组成 进线由隔离开关受电 如图 1 1 中 b 所示 a 内桥一次侧接线方式 b 外桥一次侧接线方式 图 1 1 变电所一次侧主接线方式示意图 Fig 1 1 The first side of substation main connection diagram 根据以上叙述 由于辽宁工程技术大学葫芦岛校区变电所只做定期的检查和维护 电源进线故障不多 倒换次数少 经济技术合理 建设投资少 设备少 维护方面等条 件 所以本设计采用了外侨接线的方式 1 4 变电所变压器二次侧接线方式 二次侧接线方式主要用母线制 母线制有三种可分为单母线 单母线分段 双母线 接线三种方式 2 4 母线制与进线的回路数无关 如果只有一回路进线 为了提高可靠 性 把母线搞的很复杂是没有意义的 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 6 1 单母线制 一回进线只能用单母线制 当然这种母线制的可靠性和灵活性都较低 母线及母线隔离开关发生故障将影响全部负荷的用电 知道故障全部消除为止 而清扫 和修理母线和母线隔离开关时 必须停止整个系统的供电如图 1 2 图 1 2 单母线制 Fig 1 2 Single bus system 2 单母线分段制 在两回进线的条件下 便可以实现单母线分段制 单母线可以采 用隔离开关或断路器分段 用隔离开关分段可以消除不分段单母线的部分缺点 只要分段开关是断开的 就可 以对每段母线及母线隔离列关进行修理 但当隔离开关合闸时 任一段母线的故障仍将 破坏全厂的供电 如分段开关采用断路器 则比较优越 如图 1 3b 在 QF 上具备相应的 保护 在断路器合闸时的母线发生故障 母线断路器同时切断 另一段非故障母线保持 工作 a 隔离开关分段 b 用断路器分段 图 1 3 单母线分段制 Fig 1 3 Single bus sub system 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 7 3 双母线制 当工厂负荷大 重要负荷多 以至使溃电回路太多 采用单母线分段 制存在一定的困难时 占考虑采用双母线 其中一条母线供电另一条作为备用 如图 1 4 双母线的优点是 a 轮流修理母线而不至于引起供电中断 b 修理任一母线隔离开关仅使本回路断开 c 在工作母线发生故障时 通过备用母线能迅速的恢复供电 d 修理其一回路的断路器时可利用备用母线及母线联络断路器 不使本回路长期中 断 综上所述 考虑到人员的伤亡 考虑到操作维修方便 投资少 见效快等要求 对 于辽宁工程技术大学葫芦岛校区变电所二次侧接线方式采用单母线分段制的进线方式 并 采用双电源供电 一号进校线为温港 69 号线 另一条线为温港线对面的温热线 1 2 QF1QF3QF2 WB1 WB2 QFQFQFQF 1 2 3 4 图 1 4 双母线制 Fig 1 4 Dual bus system 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 8 2 校区负荷统计 2 1 负荷统计 工厂进行电力设计的基本原理资料是工艺部门提供的用电设备安装容量 这些用电 设备品种多 数量大 工作情况复杂 如果根据这些资料正确估计工厂所需的电力和电 量是一个非常重要的问题 估计的准确程度将影响工厂电力设计的质量 如估计过高 将增加供电设备容量 使工厂电网复杂 浪费有色金属 增加初投资和运行管理工作量 估计过低 又会使工厂投入生产后 供电系统的线路寿命及电气设备由于承受不了实际 负荷电流过热 加速其绝缘老化的速度降低使用寿命 增大电能损耗 影响供电系统的 正常可靠运行 因此国外学者和设计研究人员长期以来对如何准确估计计算负荷非常重视 求计算负荷这项工作称为负荷计算 显然 计算负荷是根据已知的工厂用电设备安 装容量确定的 预期不变的最大假象负荷 这个负荷是设计时作选择工厂电力系统供电 线路的导线截面 变压器容量 开关电器及互感器等额定参数的依据 所以非常重要 电力负荷的统计是确定 供电系统选择主变压器 导线截面和仪表量程的基本依据 也是继电保护装置整定的基础 选择计算负荷系统的方法 1 2 目前常用负荷统计的方法 需要计数法 利用系数法 单位面积功率法 单位指标 法 1 需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同时系数 直接求出计算负荷 这种方 法比较简单 应用广泛 尤其适用于配 变电所的负荷计算 2 利用系数法 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷 再考虑设备台数和功率 差异的影响 乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷 这种方法的理论依据是概 率论和数理统计 因而计算结果比较接近实际 但因利用系数实测与统计较难 在民用 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 9 建筑电气中一般不用 3 单位面积功率法 单位指标法 一般情况下 在方案设计阶段可采用单位指标法 在初步设计及施工图设计阶段 宜采用需要系数法 对于住宅 在设计的各个阶段均可采用单位指标法 因此在本工程的负荷计算中 先用根据单位面积功率法大致估算本工程的计算负荷 然后再用需要系数法进行进一步计算 1 设备容量的计算 在计算用户的设备容量时 应先对单台用电设备或用电设备组进行下列处理再相加 a 单台设备的设备容量一般取其名牌上的额定容量或额定功率 b 连续工作的电动机的设备容量即名牌上的额定功率 是轴输出有功功率 未计入 电动机本身的损耗 c 短时工作电机 需考虑使用系数 d 照明设备的设备容量采用光源的额定功率加上附属设备的功率 如荧光灯 金属 卤化物灯 高压钠灯 高压汞灯 均为灯泡的额定功率加上镇流器的损耗 低压 卤钨灯 低压钠灯为灯泡额定功率加上变压器的功耗 e 成组用电设备的设备容量不包括备用设备 f 消防设备与火灾时必然切除的设备取其大者计入总设备容量 2 计算容量的计算 a 方案设计阶段确定计算容量时 采用单位指标法计算 并根据计算结果确定电力 变压器的容量和台数 根据建筑电气设计手册 各类建筑物的用电指标如下表 5 表 2 1 各类建筑物的用电指标 Tablet 2 1 Indicators of all types of buildings use 建筑类别用电指标 W 建筑类别用电指标 W 公寓30 50医院40 70 旅馆40 70高等学校20 40 办公40 80中小学12 20 一般 40 80 商业 大中型 70 130 展览馆50 80 体育40 70演播室250 500 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 10 剧场50 80汽车库8 15 b 施工图阶段采用需要系数法 计算容量 计算负荷 有功功率 2 1 exjs PKP 式 2 1 中 计算容量 kW js P 需要系数 x K 设备容量 e P 视在容量 视在功率 2 2 kVA cos PS jsjs 无功负荷 无功功率 2 3 PS Q jsjs js 22 或 tgPQ jsjs 单相负荷均衡的分配到三相上 当无法使三相完全平衡 且最大一相与最小一相负 荷之差大于三相总负荷 10 时 应取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷计算 否则按 三相对称负荷计算 同类设备的计算容量 可以将设备容量的算数和乘以需要系数 不同类型的设备的 视在功率 应将其有功负荷和无功负荷分别相加后求其均方根 2 4 2 2 kVAQ P S js js js 经过一周的对辽工大校区内容量的考察统计 对辽宁工程技术大学葫芦岛校区的建 筑物面积 寝室 路灯的规模做了一一的统计 对辽宁工程技术大学葫芦岛校区的消防 负荷 和其他动力负荷做了一一的统计 结合所学的知识 和前面的知识 列表如下 表 2 2 辽工大校区负荷项目统计表 Tablet 2 2 The load items statistics table of liaoning technical univercity 建筑物名称建筑面积 平方米寝室 路灯 个 行政楼 13000 软件楼 20000 尔雅楼 20000 静远楼 30000 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 11 浴池超市 3000 综合楼 5400 食堂 1 5000 食堂 2 5000 路灯 265 公寓 E 669 公寓 C 472 公寓 D 424 公寓 A 661 公寓 B 681 表 2 3 辽宁工大校区消防负荷统计表 Tablet 2 3 The fire load statistics table of liaoning technical univerciy 建筑物名称5 5kW 水泵 台 2 2kW 水泵 台 需要系数 行政楼 221 0 软件楼 41 0 尔雅楼 41 0 静远楼 41 0 浴池超市 21 0 综合楼 21 0 食堂 1 21 0 食堂 2 21 0 公寓 E 41 0 公寓 C 31 0 公寓 D 31 0 公寓 A 41 0 公寓 B 41 0 体育场 21 0 表 2 4 辽工大校区其他动力负荷统计表 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 12 Tablet 2 4 the Other dynamic load statistics table of liaoning technical univerciy 建筑物名称设备 数量动力负荷 kW需要系数 行政楼电梯 2 台 110kW0 42 浴池超市水泵 2 台 3kW0 75 换热站 1水泵 3 台 165kW0 65 换热站 2水泵 3 台 165kW0 65 门卫伸缩门 3 座 1 5kW0 65 根据上面可知 在本次设计中 建筑物面积确定的建筑的照明及插座的计算容量 采用单位指标法进行计算 在建筑物里同时有消防负荷和其他动力负荷的时 将其他动 力负荷折合成消防负荷 即采取需要系数为 1 列表 见表如下 表 2 5 辽工大校区负荷统计表 Tablet 2 5 the load statistics table of liaoning technical univercity 配电 编号 用电建 筑名称 负荷 性质 建筑容量 kW 需要 系数 tan 功率因数 cos 动力 61 6 1 00 750 8 1 行政楼 照明 5200 600 620 85 动力 221 00 750 8 2 软件楼 照明 4000 80 620 85 动力 221 00 750 8 3 尔雅楼 照明 4000 80 620 85 动力 221 00 750 8 4 静远楼 照明 6000 80 480 85 动力 1650 650 750 80 5 换热站 2 照明 2 00 800 620 85 动力 4 41 000 750 8 6 体育场 照明 1200 40 620 85 动力 1 50 650 750 80 7 路灯与 门卫照明 610 550 620 85 动力 221 000 750 80 8 公寓 E 照明 640 080 450 620 85 动力 16 51 000 750 80 9 公寓 C 照明 482 620 450 85 动力 16 51 000 750 80 10 公寓 D 照明 433 540 450 620 85 动力 221 000 750 80 11 公寓 A 照明 675 900 450 620 85 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 13 动力 221 000 750 80 12 公寓 B 照明 696 350 450 620 85 动力 1650 650 750 80 13 换热站 1 照明 2 000 800 620 85 动力 111 000 750 80 14 综合楼 照明 2160 750 620 85 动力 6 651 000 750 80 15 浴池超市 照明 1200 750 620 85 动力 4 41 000 750 80 16 食堂 1 照明 2000 400 620 85 动力 4 41 000 750 80 17 食堂 2 照明 1200 400 620 85 2 2 校区负荷计算 在负荷计算时 采用需要系数法对各个建筑进行计算 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 1 下标 d 代表动力 m 代照明负荷 表具体步 骤如下 kwkw Pd 6 6100 1 6 61 1 var 2 4675 0 6 61 1 kkwQ d kwkw m 3126 0520 P1 var44 19362 0 312 1 kkwQ m AKV S 85 443 64 239 6 373 22 1 A I 66 640 4 03 85 443 1 kwkw Pd 2200 1 22 2 var 5 1675 0 22 2 kkwQ d kwkw m 3208 0400 P2 var 4 19862 0 320 2 kkwQ m AKV S 91 403 9 214342 22 2 A I 01 583 4 03 91 403 2 kwkw Pd 2200 1 22 3 kwkwQ d 5 1675 0 22 3 kwkw m 3208 0400 P3 var 4 19862 0 320 3 kkwQ m AKV S 91 403 9 214342 22 3 A I 01 583 4 03 91 403 3 kwkw Pd 2200 1 22 4 var 5 1675 0 22 4 kkwQ d kwkw m 4808 0600 P4 var 6 29762 0 480 4 kkwQ m 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 14 AKV S 17 592 1 314502 22 4 A I 75 854 4 03 17 592 4 kwkw Pd 25 10765 0 165 5 var44 8075 0 25 107 5 kkwQ d kwkw m 168 02 P5 var92 9 62 0 16 5 kkwQ m AKV S 83 152 36 9025 123 22 5 A I 60 220 4 03 83 152 5 kwkw Pd 4 400 1 4 4 6 var3 375 0 4 4 6 kkwQ d kwkw m 484 0120 P6 var76 2962 0 48 6 kkwQ m AKV S 96 61 06 33 2 4 52 2 6 A I 43 89 4 03 96 61 6 kwkw Pd 98 0 65 0 5 1 7 var74 0 75 0 98 0 7 kkwQ d kwkw m 55 3355 0 61 P7 var80 2062 0 55 33 7 kkwQ m AKV S 76 56 8 4553 33 22 7 A I 93 81 4 03 76 56 7 kwkw Pd 2200 1 22 8 var 5 1675 0 22 8 kkwQ d kwkw m 04 28845 0 08 640 P8 var58 17862 0 04 288 8 kkwQ m AKV S 31 366 08 19504 310 22 8 A I 74 528 4 03 31 366 8 kwkw Pd 5 1600 1 5 16 9 var38 1275 0 5 16 9 kkwQ d kwkw m 18 21745 0 62 482 P9 var65 13462 0 18 217 9 kkwQ m AKV S 09 276 03 14768 233 22 9 A I 51 398 4 03 09 276 9 kwkw Pd 5 1600 1 5 16 10 var38 1275 0 5 16 10 kkwQ d kwkw m 09 19545 0 54 433 P10 var96 12062 0 09 195 10 kkwQ m AKV S 10 250 34 13359 211 22 10 A I 00 361 4 03 10 250 10 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 15 kwkw Pd 2200 1 22 11 var 5 1675 0 22 11 kkwQ d kwkw m 16 30445 0 90 675 P11 var58 18862 0 16 304 11 kkwQ m AKV S 88 357 08 20516 326 22 11 A I 57 516 4 03 88 357 11 kwkw Pd 2200 1 22 12 var 5 1675 0 22 12 kkwQ d kw m 36 31345 035 696 P12 var28 19462 0 36 313 12 kkwQ m AKV S 10 396 78 21036 335 22 12 A I 74 571 4 03 10 396 12 kwkw Pd 25 10765 0 165 13 var44 8075 0 25 107 13 kkwQ d kwkw m 1680 0 2 P13 var92 9 62 0 16 13 kkwQ m AKV S 83 152 36 9025 123 22 13 A I 60 220 4 03 83 152 13 kwkw Pd 1100 1 11 14 var25 8 75 0 11 14 kkwQ d kwkw m 16275 0 216 P14 var44 10062 0 162 14 kkwQ m AKV S 31 204 69 108173 22 14 A I 90 294 4 03 31 204 14 kwkw Pd 65 6 00 1 65 6 15 var99 4 75 0 65 6 15 kkwQ d kwkw m 9075 0 120 P15 var 8 5562 0 90 15 kkwQ m AKV S 18 114 79 6065 96 22 15 A I 81 164 4 03 18 114 15 kwkw Pd 4 400 1 4 4 16 var3 375 0 4 4 16 kkwQ d kwkw m 804 0200 P16 var2 4962 0 80 16 kkwQ m AKV S 40 99 5 52 4 84 22 16 A I 48 143 4 03 40 99 16 kwkw Pd 4 400 1 4 4 17 var3 375 0 4 4 17 kkwQ d 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 16 kwkw m 804 0200 P17 var2 4962 0 80 17 kkwQ m AKV S 40 99 5 52 4 84 22 17 A I 48 143 4 03 40 99 17 教学区供电建筑为 行政楼 静远楼 软件楼 尔雅喽 变电站 2 体育场 路灯 门卫 公寓区供电建筑为 公寓 A 公寓 B 公寓 C 公寓 D 公寓 E 食堂 1 食堂 2 浴 池超市 综合楼 换热站 1 取两个供电区的同时需要系数为 下标 j 代表为 教学区 85 0 Kp 93 0 Kq 下标 g 代表为 公寓区 则全校区的计算负荷为 kw PPK p i im i idp j 46 150378 176885 0 7 1 7 11 var07 107276 115293 0 7 11 7 1 kQQ K Q ii imid q j AkVQ PS jjj 54 1846 07 107246 1503 22 22 kw PPidK p i im i p g 75 168153 197885 0 17 8 17 8 var96 116895 125693 0 17 8 17 8 kQimQid K Q ii q g AkVQ PS g gg 11 2048 96 116875 1681 22 2 2 2 3 无功功率补偿 1 无功补偿的原理 1 电网输出的功率包括两部分 一是有功功率 二是无功功率 直接消耗电能 把电能 转变为机械能 热能 化学能或声能 利用这些能作功 这部分功率称为有功功率 不消耗电 能 只是把电能转换为另一种形式的能 这种能作为电气设备能够作功的必备条件 并且 这种能是在电网中与电能进行周期性转换 这部分功率称为无功功率 如电磁元件建立磁 场占用的电能 电容器建立电场所占的电能 电流在电感元件中作功时 电流超前于电压 90 而电流在电容元件中作功时 电流滞后电压 90 在同一电路中 电感电流与电容电 流方向相反 互差 180 如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件 使两者的电流相 互抵消 使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小 从而提高电能作功的能力 这就是无功 补偿的道理 2 无功补偿的意义 1 2 a 补偿无功功率 可以增加电网中有功功率的比例常数 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 17 b 减少发 供电设备的设计容量 减少投资 例如当功率因数 cos 0 8 增加 cos4 0 95 时 装 1Kvar 电容器可节省设备容量 0 52KW 反之 增加 0 52KW 对原有设备而言 相 当于增大了发 供电设备容量 因此 对新建 改建工程 应充分考虑无功补偿 便可以减少 设计容量 从而减少投资 c 降低线损 由公式得出其中为补偿后的功率因 100 cos cos 1 2 1 P1cos 数 为补偿前的功率因数则 2cos 所以提高功率因数后 线损率也下降了 减少设计容量 减少投资 增加1cos 2cos 电网中有功功率的输送比例 以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益 所 以 功率因数是考核经济效益的重要指标 规划 实施无功补偿势在必行 3 无功补偿的原则 1 提高用电单位的自然功率因数 无功补偿分为集中补偿 分散补偿和随机随器补偿 应 该遵循 全面规划 合理布局 分级补偿 就地平衡 集中补偿与分散补偿相结合 以分散 补偿主 高压补偿与低压补偿相结合 以低压补偿为主 调压与降损相结合 以降损为主 的原则 由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为 AkV Sj 54 1846AkV Sg 96 2154 这时低压侧的功率因数为 81 0 54 1846 46 1503 cos S P j j j 82 0 11 2048 75 1681 cos S P g g g 为使高压侧的功率因数0 90 则高压侧补偿后的功率因数应高于 0 90 取 要使高压侧的功率因数由 0 81 0 82 提高到 0 90 以上 年95 0 cos n 平均有功负荷系数见民用建筑电气设计手册一般取 0 7 0 75 这里取 0 75 教学区变电所高压压侧需装设的并联电容器容量为 var76 439 33 0 72 0 46 150375 0 tan arccos s tan arccokPQ jnjcj 取 439 76 则补偿后变电所高压侧压侧的视在计算负荷为 Qcj vark 变压器的AkVQQ PS cjjjj 01 1631 76 43907 1072 46 1503 2 2 22 1 功率损耗为 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 18 kw SP jT 47 2401 1631015 0 015 0 var86 9701 163106 0 06 0 k S Q j T 变电所高压侧的计算负荷为 kw PPPT 93 152747 2446 1503 12 var17 73086 97 76 43907 1072 12 kQQQQ Tc AkwVQ PSG 43 1693 17 73093 1527 22 2 2 2 2 补偿后的功率因数为 满足 大于 0 90 的要求 902 0 43 1693 93 1527 cos 1 j 公寓区变电所高压侧需装设的并联电容器容量为 var69 466 33 0 70 0 75 168175 0 tan arccos s tan arccokPQ gngcg 取 491 32 则补偿后变电所高压侧压侧的视在计算负荷为 Qcgvark AkVQQ PS cjjjj 38 1822 69 46696 1168 75 1681 2 2 22 1 变压器的功率损耗为 kw SjPT 34 2738 1822015 0 015 0 var34 10938 182206 0 06 0 k Sj QT 变电所高压侧的计算负荷为 kw PPPT 09 170934 2775 1681 12 var61 81134 109 69 46696 1168 12 kQQQQ Tc AkwVQ PSG 01 1892 61 81109 1709 22 2 2 2 2 补偿后的功率因数为 满足 大于 0 90 的要求 903 0 01 1892 09 1709 cos 1 j 2 4 电容器的选择 2 4 1 并联电容器组成提高功率因素原理 2 把电容并联在电网中将取得超前电压 90 度的无功电流 来补偿用电设备中滞后于电 压的感性无功电流 使电网总功率因素得到提高 1 补偿前 在 U 作用下 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 19 2 5 22 1 1 L XR U Z U I 电流比电压滞后角 很低 R X tg L 1 1 I U 1 cos 2 并联电容器组后 2 6 UW X U I C C e CIII 1 比超前 2 可知与夹角 所以 即功率因数得到提CI U U I 1 1 coscos 高 2 4 2 电容器组接线方式的确定 1 2 在工业企业采用并联电容器来提高功率因数时 电容器装设部位的补偿方式分别有 单独补偿 分组补偿和集中补偿三种 为了提高功率因数 可采用并联电容器补偿供电系统中所需的无功功率 因为有 接和 Y 接两种接线方式 而本设计采用 接 原因如下所述 1 接可以防止由于电容器容量不对称时 由于中性点位移而使有的相电压欠压 有的过电压 从而造成电容器组烧毁的现象 2 若发生一相断线时 只影响各项补偿容量有所减少 不至于严重不平衡 接 如 A 相断线 C Q U 3 组不变 1 2 组变化 U 减小 C 减小 Q 减小 不会 造成严重不平衡 Y 接 若 2 线路断开 C 0 1 2 组不变 将造成严重不平衡 中性点位移 会使有 的相电压升高 而烧毁电容器组 3 接线可以充分发挥电容器组的补偿能力 2 6 2 UWUIQ CC 2 7 3 3 3 222 CCCCY QUW U WQ 综上所述 电力电容器组采用 接线 2 4 3 各相补偿电容个数 439 76 466 69 QcjvarkQcgvark 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 20 并联电容器可选择国家生产的系列电容器 5 BWF10 5 25 1 25kvar 的电容 w B qc 量 1 教学区变电所无功补偿 则每相补偿的电容为 只 将所有补偿放到 10kv 侧进行补偿 把补偿39 19 5 10 10 25 76 439 22 V V q Q N CN wwo c cj j 容量分为两组电容去补偿 考虑 3 相分配 取 3 的整数倍 N 取 21 只 每相补偿容量 np 21 3 7 只 考虑到分为两段支路 即为 2 的倍数 则每段每相 n 8 2 4 只 即采用 24 个电容器 每组每相用 4 个 25kvar 的电力电容器并联进行无功补偿 2 公寓区变电所无功补偿 则每相补偿的电容为 只 将所有补偿放到 10kv 侧进行补偿 把补偿58 20 5 10 10 25 69 466 22 V V q Q N CN wwo c cg g 容量分为两组电容去补偿 考虑 3 相分配 取 3 的整数倍 N 取 21 只 每项补偿容量 np 21 3 7 只 考虑到分为两段支路 即为 2 的倍数 则每段每相 n 8 2 4 只 即采用 24 个电容器 每组每相用 4 个 25kvar 的电力电容器并联进行无功补偿 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 21 3 变压器的选择 3 1 变电所的主要变压器的运行方式 变电所主变压器运行方式主要有三种 1 2 第一种是两台变压器一使一备 第二种 是两台变压器同时工作 这种又可以分为分列与并列两种运行方式 第三种是两台工作 一台备用 下面分别叙述这中运行方式的特点 1 两台变压器一使一备 明备用 明备用 两台变压器均按 100 的负荷选择 即一台工作 一台备用 该运行方式应 该说不够经济 因为电业部门是按照变压器台数及容量收取电费而不管任意时刻有几台 变压器工作 因此说备用的那一台也在无形中消耗费用 所以这种方式只施用小型企业 2 两台变压器同时工作 暗备用 暗备用 每台变压器都按最大负荷的 70 选择 正常情况下 两台变压器都参加工作 这是 每台变压器均承受总负荷的 50 的负荷 变压器在正常情况下的负荷采集为 50 70 70 完全满足经济工作要求 在故障情况下 由于0 75 所以可以过负荷 1 4 倍 6h 连续五天 即 1 4 70 100 承担全部最大负荷 暗备用分为列运行和并列运行 分列运行 其优点是短路电流小 继电保护装置简单便宜 冲击负荷电压波动的影 响面积小 并列运行 其优点 1 2 如下 a 提高供电可靠性 当某台变压器运行中发生故障时 而从系统中迅速切除后 并 列运行的其他变压器可继续供电 这一点对用户的一级重要负荷来说 尤为重要 辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计 22 b 有利于经济运行 变压器并列运行时 可以根据实际负荷的变化和需要 灵活调 节投入的台数及容量 避免变压器承担过重负荷或过轻负荷 降低电压损耗 提高系统 功率因数 c 便于安排计划检修 当某台变压器需要检修时 可以根据负荷需要先并列上一台 变压器 再将需要检修的变压器停下来 达到检修供电两不误 d 减少初期投资 变电所的负荷 一般总是逐渐增加起来的 如果采用变压器并联 运行方式 可以根据负荷的发展分期安装多台变压器 从而减少了基建工程的初期投资 3 两台工作 一台备用 该方式变压器台数较多 开支较大 大多用于特大型工矿 企业 因此 比较看来 我们选两台变压器采用并列运行为益 综合分析 可知两台变压器并列运行方式时 可以提高供电的可靠性 有利于经济 运行 便于安排计划检修 减少初期的投资 综上所述 结合辽宁工程技术大学葫芦岛校区的实际情况 本设计采用暗备用 两 台变压器并列运行方式 3 2 变电所主变压器台数和容量选择 根据本校的建筑规划情况 根据下表做变压器容量的计算与选择 表 3 1 变压器配置表 Tablet 3 1 the transformer configuration table 变电名称供电建筑名称 J 变电静远楼 软件楼 换热站 2 J 支变 1尔雅楼 J 支变 2行政楼 路灯与门卫 J 支变 3体育场 G 变电公寓 C 公寓 B 食堂 1 综合楼 浴池超市 G 支变 1公寓 E G 支变 2公寓 A 换热站 1 G 支变 3公寓 D 食堂 2 3 3 变电所变压器台数的选择 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 两台及以上变压器同时运行 有一级或二级负荷 季节性负荷变化较大 集中负荷较大 结合学校的情况 考虑到二级重要负荷的供电安全可靠 故选择两台变压器 辽宁工程技术大学毕业设计 论文 23 3 4 变电所变压器容量选择 这里设为教学区变电所的视在容量 为公寓区变电所的视在容量 因为变电 SJ0SG0 所为临近的建筑物提供 400v 的电源供电 这就需要考虑到这些建筑物的同时需要系数 根据民用建筑电气设计手册 所以取建筑物之间的同时需要系数为