某公司双回路10kV变电所电气设计.

大学 毕 业 设 计 论 文 某公司双回路某公司双回路 10kV10kV 变电所电气设计变电所电气设计 系系 别 别 机电信息学院机电信息学院 专专 业业 名名称称 电气自动化技术电气自动化技术 学学 生生 姓姓名 名 学学 号 号 指导教师姓名 职称指导教师姓名 职称 完成日期 2013 年 6 月 5 日 1 摘 要 根据设计任务书的要求 本次设计为某公司双回路 10KV 变电所 电气设计 并绘制电气主接线图及其他图纸 该变电所由市电源 10KV 双电源供 电 供电部门要求在进线侧进行用电计量 并要求进线侧功率因数不得低于 0 9 电源 1 进线处三相短路容量 180MVA 电源 2 进线处三相短路容量 160MVA 本次设计中进行了负荷等级确定与供电电源 负荷计算与无功补偿 变压 器类型 台数及容量选择 变电所电气主接线设计等内容的编写 设计与计算 本设计符合设计任务及工程实际情况 以 10 110kV 变电所设计规范 供配电系统设计规范 10 110kV高压配电装置设计规范 等规范规程为依 据 设计的内容符合国家有关经济技术政策 设计深度达到扩大初步设计要求 所选设备全部为国家推荐的新型产品 技术先进 运行可靠 经济合理 关键词 变电所 变压器 接线 2 目 录 摘 要 1 1 概 述 3 2 负荷等级确定与供电电源 4 2 1 工程概况与设计依据 4 2 1 1 工程概况 4 2 1 2 设计依据 4 2 2 负荷等级确定与供电电源取得 4 2 2 1 负荷等级确定 4 2 2 2 供电电源取得 5 3 负荷计算与无功补偿 7 3 1 各回路负荷计算 7 3 2 无功补偿方案 8 3 3 总计算负荷确定 10 4 变压器类型 台数及容量选择 11 4 1 变压器类型选择 11 4 2 变压器台数选择 11 4 3 变压器容量选择 12 5 变电所电气主接线设计 13 5 1 高压配电网接线设计 13 5 2 变电所电气主接线设计 13 5 3 低压配电网的接线形式 14 附 录 10kv 配电装置配电图 16 致 谢 17 参考文献 18 3 1 概 述 1 待设计变电所地位及作用 按照先行的原则 依据远期负荷发展 决定在本公司兴建 1 双回路 10kV 变 电所 该变电所建成后 主要担负本公司生产 生活用电的提供 改善提高供 电水平 同时和其他地区变电所联成环网 提高了本地供电质量和可靠性 2 变电所负荷情况及所址概况 该公司负荷资料如表 1 1 所示 表 1 1 某公司负荷统计资料 用电单位名称设备容量 KW 需要系数 COS 1 车间动力 照明 200 20 0 75 0 85 0 65 0 7 2 车间动力 照明 160 20 0 65 0 85 0 7 0 7 综合楼动力 照明 40 100 0 75 0 85 0 8 0 8 食堂宿舍动力 照明 60 40 0 75 0 8 0 8 0 6 锅炉房仓库等动 力照明 100 20 0 7 0 8 0 75 0 7 所址概况 该地区年最高气温为 37 年平均气温为 25 年最低气温 6 年最热月平均最高气温为 33 年最热月平均气温为 26 年最热月 地下 0 8m 处平均温度为 25 该地区雷暴日数为 25 天 该地区海拔高度为 130m 土壤电阻率 110 m 4 2 负荷等级确定与供电电源 2 1 工程概况与设计依据 2 1 1 工程概况 该公司有两个车间 综合楼 食堂宿舍 锅炉房仓库各一栋 由市电源 10KV 双电源供电 供电部门要求在进线侧进行用电计量 并要求进线侧功率因 素不得低于 0 9 电源 1 进线处三相短路容量 180MVA 电源 2 进线处三相短路 容量 160MVA 而且它们都是二级负荷 2 1 2 设计依据 1 设计任务书 2 国家现行电气设计规范 a 供配电系统设计规范 GB50052 95 b 10kV 及以下变电所设计规范 GB50053 94 c 低压配电系统设计规范 GB50054 95 d 民用建筑电气设计规范 JGJ T 16 92 等 3 相关专业提供的条件 4 当地供电部门有关管理规定 5 业主有关要求 5 2 2 负荷等级确定与供电电源取得 2 2 1 负荷等级确定 本工程用电设备负荷等级确定见表 2 1 表 2 1 负荷等级确定 序号用电设备名称负荷等级低压配电回路回路编号 1 1 车间动力二级双回路 1 1 2 1 车间照明二级双回路 2 2 3 2 车间动力二级双回路 3 3 4 2 车间照明二级双回路 4 4 5 综合楼动力二级双回路 5 5 6 综合楼照明二级双回路 6 6 7 食堂宿舍动力二级双回路 7 7 8 食堂宿舍照明二级双回路 8 8 9 锅炉房仓库等 动力二级双回路 9 9 10 锅炉房仓库等 照明二级双回路 10 10 2 2 2 供电电源取得 根据 供配电系统设计规范 GB50052 95 第 2 0 2 条 一级负荷应由两个 电源供电 第 2 0 6 条 二级负荷的供电系统 宜由两回线路供电 第 4 0 1 条 6 用电单位的供电电压应根据用电容量 用电设备特性 供电距离 供电线路的 回路数 当地公共电网现状及其发展规划等因素 经技术经济比较确定 所以 本工程采用两路 10kV 电源供电 变电所安装两台变压器互为备用 对一二级负 荷采用低压双回路供电 两回路分别接在变压器低压侧两段母线上 供电系统 概略图如图 2 1 所示 图 2 1 供电系统概略图 7 3 负荷计算与无功补偿 3 1 各回路负荷计算 负荷计算方法选用需要系数法 根据公式 有功计算负荷 kW Pc Pm KdPe 无功计算负荷 kvar tan c c Q P 视在计算负荷 kVA cos c c P S 计算电流 A 3 c c N S I U 各低压配电干线的计算负荷 无功补偿前低压母线计算负荷见表 3 1 表 3 2 表 3 1 变压器 T1 无功补偿前低压母线计算负荷 计算负荷 序 号 回路 编号 设备 名称 设备 容量 Pe kW Kd cos tan PCkWQCkvarSckVAICA 11 1 车间 动力 2000 750 651 17150175 37230349 22 1 车间 照明 200 850 71 021717 3424 2836 9 33 2 车间 动力 1600 650 71 02104106 1148 57225 7 44 2 车间 照明 200 850 71 021717 3424 2836 9 总计算 负荷 288316 15427 66649 76 8 0 9 pK 0 93 q K 0 66259 2294 02391 96595 5 其中二级负荷 1 2 3 4 0 9pK 0 93 q K 0 66259 2294 02391 96595 5 表 3 2 变压器 T2 无功补偿前低压母线计算负荷 计算负荷 序 号 回 路 编 号 设备 名称 设备容 量 Pe kW Kd cos tan PCkWQCkvarSckVAICA 15 综合楼 动力 400 750 80 753022 537 556 98 26 综合楼 照明 1000 850 80 758563 75106 25161 4 37 食堂宿 舍动力 600 750 80 754533 7556 2585 46 48 食堂宿 舍照明 400 80 61 33242 6753 381 59 锅炉仓 库等动 力 1000 70 750 887061 7393141 8 610 锅炉仓 库等照 明 200 80 71 021616 3222 8634 73 278240 72 总计算 负荷 0 9 pK 0 93 q K 0 75250 2223 87335 73510 09 其中二级负荷 1 2 3 4 5 6 0 92pK 0 93 q K 0 75250 2223 87335 73510 09 9 3 2 无功补偿方案 根据 供配电系统设计规范 GB50052 95 第 5 0 3 条 采用电力电容器作 为无功补偿装置时 宜就地平衡补偿 低压部分的无功功率宜由低压电容器补 偿 高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿 第 5 0 4 条 无功补偿容量宜按 无功功率曲线或无功补偿计算方法确定 本工程选用并联电容器组 在变电所 低压侧集中补偿 采用自动投切方式 变压器低压侧无功补偿及无功补偿后低压母线计算负荷见表 3 3 表 3 4 表 3 3 变压器 T1 无功补偿后低压母线计算负荷 计算点变压器 T1 有功计 算负荷 PckW 无功计算 负荷 Qckvar 视在计算 负荷 SckVA 计算 电流 IcA 功率因 数 cos 补偿前低压母线计算负荷 259 2294 02391 96595 50 66 补偿容量 QN Ckvar QN C Pc tan arccos0 66 tan arccos0 92 184 62 实际取 10 组 20kvar 200kvar 200 补偿后低压母线计算负荷 259 294 02275 73418 930 94 表 3 4 变压器 T2 无功补偿后低压母线计算负荷 计算点变压器 T2 有功计 算负荷 PckW 无功计算负 荷 Qckvar 视在计算负 荷 SckVA 计算 电流 IcA 功率因 数 cos 补偿前低压母线计算负荷 250 2223 87335 73510 090 75 10 补偿容量 QN Ckvar QN C Pc tan arccos0 75 tan arccos0 92 117 28 实际取 6 组 20 kvar 120kvar 120 补偿后低压母线计算负荷 250 2103 87270 9411 610 924 3 3 总计算负荷确定 高压进线总计算负荷见表 3 5 表 3 5 变电所高压进线总计算负荷 序 号 计算点 有功 计算 负荷 PckW 无功计算 负荷 Qckvar 视在计 算负荷 SckVA 计算电 流 IcA 功率 因数 cos 1 变压器 T1 低压母线计算负荷 259 294 02275 73418 930 94 2 T1 功率损耗 PT 0 01Sc QT 0 05Sc 2 7613 79 3 变压器 T1 高压侧计算负荷 序号 1 2 261 9107 81283 316 40 924 4 变压器 T2 低压母线计算负荷 250 2103 87270 9411 610 924 5 T2 功率损耗 PT 0 01Sc QT 0 05Sc 2 70913 545 6 变压器 T2 高压侧计算负荷 序号 4 5 252 9117 42278 8416 10 907 11 7 其他高压出线计算负荷 514 8225 23 8 变电所高压进 线总计算负荷 序号 3 6 7 0 95 pK 0 97 q K 489 1218 47535 730 90 91 4 变压器类型 台数及容量选择 4 1 变压器类型选择 变压器类型选择见表 4 1 表 4 1 变压器类型选择 序 号 类 型 选择结果依 据 1 变压器相数 三相 用户变电所一般采用三相变压器 2 变比及调压方式无载10KV 变压器一般采用无载调压方式 3 绕组型式双绕组用户供电系统大都采用双绕组方式 4 绝缘及冷却方式 环氧树脂 干式 风冷变压器 使用方便 5 外壳防护等级 IP20 变压器是安装在室内 6 联结组 DY11 低压侧短路电流大 利于故障的排除 7 型 号 SCB10 0 4KV 功耗低 12 4 2 变压器台数选择 本工程项目选择两台变压器 由于工程项目总负荷较大 一二级负荷较多 且根据 10kV 及以下变电所设计规范 第 3 3 1 条有大量一级或二级负荷时 宜装设两台及以上变压器 第 3 3 2 条 装有两台及以上变压器的变电所 当其 中任一台变压器断开时 其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电 4 3 变压器容量选择 变压器容量选择见表 4 2 表 4 2 变压器容量选择 序号项 目 计算负荷选择两台变压器的容 量SNTkVA 1 视在计算负荷SckVA 726 43 2 0 6 0 7 SckVA 508 5 3 一二级负荷Sc kVA 726 43 1000 T10 731000 4 变压器负荷率 T20 731000 所选变压器其他技术参数见表 4 3 表 4 3 变压器技术参数 13 变 压 器 全型号 原边 额定 电压 kV 副边 额定 电压 kV 原边 额定 电流 A 副边 额定 电流 A 空载 损耗 kW 短路 损耗 kW 空载 电流 阻抗 电压 T1 SCB10100 420050001 557 090 66 T2SCB10100 420050001 557 090 66 5 变电所电气主接线设计 变配电所电气主接线设计是供电工程设计中一项最重要的内容 必须依据 供电电源情况 生产要求 负荷性质 用电容量和运行方式等条件综合确定 在满足安全可靠和灵活方便的前提下 做到经济合理 必须遵守国家标准 GB50053 1994 10KV 及以下变电所设计规范 和电力行业管理的有关规定 主接线设备采用的电气设备 应符合国家或行业的产品技术标准 并应优先选 用技术优先 经济适用和节能的成套设备和定型产品 5 1 高压配电网接线设计 本项目无高压配电网由供电部门提供两路 10 kV 环网电源 5 2 变电所电气主接线设计 本项目所用电源由供电部门提供两路 10 kV 环网电源 可同时供电 互为 备用 因此高压系统电气接线图可选择单母线两路电源接线 14 图 5 1 主接线方案一 图 5 2 主接线方案二 本工程可能采用的两个主接线方案见图 5 1 图 5 2 技术经济比较见表 5 1 表 5 1 电气主接线方案的比较 比较项目主接线方案一 图 5 1 主接线方案二 图 5 2 供电安全性相同相同 供电可靠性低高 电能质量相同相同 灵活方便性低高 扩建适应性相同相同 建筑寿命及占地面 积大小 少多 技 术 指 标 设备的先进性相同相同 经济指标低高 高压开关柜选择 KYN44A 12 型开关柜 其用途是保证人员与设备安全 本 工程项目采用高供高计 计量柜在主进开关柜之前 第一柜为进线隔离柜 QS2QS1 至变压器T1至变压器T2 母线WB QF QS QF1 进线1 QF2 进线2 WB1WB2 至变压器T1至变压器T2 QS1 进线1 QF1 进线2 QF2 QF3 QS2 15 根据 10kV 及以下变电所设计规范 GB50053 94 第 3 5 1 条 供一级负荷 的配电所或大型配电所 当装有电磁操动机构的断路器时 应采用 220V 或 110V 蓄电池组作为合 分闸直流操作电源 当装有弹簧储能操动机构的断路器 时 宜采用小容量镉镍电池装置作为合 分闸操作电源 第 3 5 3 条 小型配电 所宜采用弹簧储能操动机构合闸和去分流分闸的全交流操作 本工程真空断路 器采用弹簧储能操动机构 并考虑经济性本工程采用可靠性较高的直流操作电 源 220V 20Ah 5 3 低压配电网的接线形式 根据 供配电系统设计规范 GB50052 95 第 6 0 3 条 当用电设备为大容 量 或负荷性质重要 或在有特殊要求的车间 建筑物内 宜采用放射式配电 所以本工程项目低压配电网采用放射式接线 当负荷为二级以上时则采用双回 路放射式接线 放射式线路故障影响范围小 因而可靠性较高 而且易于控制 和实现自动化 适于对重要负荷的供电 单回路放射式接线一般供二 三级负 荷或专用设备 供二级负荷时宜有备用电源 双回路放射式接线供电可靠性较 单回路放射式接线大大提高 可供二级负荷 若双回路来自两个独立电源