60KV降压变电所电气部分初步设计.doc

摘要 随着社会现代化建设的飞速发展 近年来城市电网建设力度亦随之加大 各地 区不同电压等级变电所的建设已成为电力行业中非常重要的一项建设发挥着重要 的作用 本毕业设计论文是友邻 60KV 降压变电所电气部分初步设计 为了保证供电 的可靠性和一次性满足远期负荷的要求 按照远期负荷规划进行设计建设 从而 保证变电所能够长期可靠供电 根据毕业设计任务书的要求 综合所学专业知识及 变电所设计 等书籍的 有关内容 设计过程中完成了 10KV 出线的选择 无功补偿 主变选择 电气主 接线的拟定 短路计算 主变压器继电保护 电气设备选择 配电装置的规划和 防雷保护的规划等主要工作 在此期间 遇到的种种问题均通过反复比较 验算 并请教老师得以解决 毕业设计论文由设计说明书 设计计算书 一套图纸 电 气主接线图 防雷保护图 组成 内容较为详细 对今后扩建有一定的参考价值 关键词 主变压器继电保护 短路计算 设备选择 Abstract With the developing of the society the power network construction is expanding in the city in recent years The construction of every substation has been essentional engineering during the electric power Construction in the urban It programs an important effect in the developing changing society This graduate design thesis is a 60 KV declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design For the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long term burthen carries according to the forward the programming proceeding design developments from but guarantee to change to give or get an electric shock can long term dependable power supply Design the request of the mission book according to the graduate synthesize a programming for learning profession knowledge and s changing giving or get an electric shock the designed waiting dog s ear relevantly contents designing in the process completing lord changing choice electricity lord connecting linear draw up short circuit computing electricity equipments choosing going together with electricity equiping after give or get an electric shock the protection with the programming of the automatic device with defend protective programming in thunder etc main work Here period all kinds problems that meet all passes to compare check to calculate again and again and ask the can solution in teacher Graduate to design the thesis from design the manual design calculation book a set of diagrams paper the electricity lord connects the line diagram total flat surface arranges the diagram and go together with electricity equip cross section diagram defend thunder protection diagram constitute The contents is more detailed to from now on extend to consults certainly value Key words Main transformer relay protection Short circuit calculation The choice of the equipments 目 录 中文摘要 I Abstract II 引言引言 1 毕业设计任务书 1 第 1 章 绪 论 1 第 2 章 负荷分析及计算 2 2 1 负荷分类及定义 2 2 2 标准件厂 10kV 出线分析及计算 2 2 2 1 电阻计算 3 2 2 2 无功功率计算 3 2 2 3 电抗计算 3 2 2 4 有功损耗及无功损耗 3 2 3 机械加工厂 10kV 出线 4 2 3 1 电阻计算 4 2 3 2 无功功率计算 4 2 3 3 电抗计算 4 2 3 4 有功损耗及无功损耗 5 2 4 农药厂 10kV 出线 5 2 4 1 电阻计算 6 2 4 2 无功功率计算 6 2 4 3 电抗计算 6 2 4 4 有功损耗及无功损耗 6 2 6 食品加工厂 10kV 出线 8 2 6 1 电阻计算 8 2 6 2 无功功率计算 9 2 6 3 电抗计算 9 2 6 4 有功损耗及无功损耗 9 2 8 电气开关厂 10KV 出线 11 2 8 1 电阻计算 11 2 8 2 无功功率计算 11 2 8 3 电压计算 12 2 8 4 有功损耗及无功损耗 12 2 10 汽水厂 10kV 出线 13 2 10 1 电阻修正 14 2 10 2 无功功率计算 14 2 10 3 电压损耗 14 2 10 4 有功损耗及无功损耗 15 第 3 章 变压器台数容量及补偿确定 18 3 1 主变压器的选择 18 3 2 计算功率因数 19 3 3 静电补偿电容器选择 20 第 4 章 电气主接线 21 4 1 对电气主接线的说明 21 4 2 主接线设计原则 21 4 3 主接线设计的基本要求 21 4 3 1 可靠性 22 4 3 2 灵活性 22 4 3 3 经济性 22 4 4 电气主接线的选择 22 4 4 1 单母线接线 23 4 4 2 单母线分段 23 4 4 3 内桥接线 24 4 4 4 外侨接线 25 4 4 5 母线接线方式的选择 25 第 5 章 短路电流计算 26 5 1 短路电流计算的目的 26 5 2 短路电流计算时的一般规定 26 5 3 短路过程分析 26 5 4 计算步骤 27 5 5 短路电流的计算方法 27 5 6 短路电流计算 29 第 6 章 电气设备选择及校验 32 6 1 高压电气选择的一般要求 32 6 1 1 一般原则 32 6 1 2 技术条件 32 6 1 3 环境条件 33 6 1 4 环境保护 34 6 2 断路器的选择 35 6 2 1 高压侧断路器的选择 35 6 2 2 变压器 10入口处断路器与母联断路器的选择 36kV 6 2 3 10出线断路器的选择 37kV 6 3 隔离开关的选择 37 6 3 1 高压侧隔离开关的选择 37 6 3 2 变压器 10出口隔离开关和母联隔离开关的选择 38kV 6 4 互感器的选择 40 6 4 1 母线上电压互感器的选择 4010kV 6 4 2 60高压侧电压互感器的选择 40kV 6 5 电流互感器的选择 40 6 5 1 60侧电流互感器的选择与校验 40kV 6 5 2 变压器 10出口 母线及母联断路器回路电流互感器的选择kV 41 6 5 3 10KV 出线架空线上电流互感器的选择 42 6 6 避雷器的选择 43 6 6 1 避雷器的保护原理 43 6 6 2 避雷器的要求 43 6 6 3 避雷器的分类 43 6 7 开关柜的选择 43 6 8 汇流母线的选择与校验 45 6 8 1 母线材料 类型 分布方式及截面的选择 45 用最大长期工作电流法选择母线截面 45 第 7 章 主变压器继电保护设计 47 7 1 变压器的过电流保护 47 7 2 变压器的电流速断保护 48 7 3 变压器的差动保护 49 7 3 1 差动保护的基本原理 49 7 3 2 变压器差动保护中的不平衡电流及其减少措施 49 7 3 3 由变压器接线而引起的不平衡电流及其消除措施 49 7 3 4 由变压器励磁涌流引起的不平衡电流及其减小措施 50 7 3 5 变压器差动保护动作电流的整定 50 7 3 6 差动保护整定计算 51 第 8 章 防雷保护设计 53 8 1 雷电的危害 53 8 2 防雷保护装置 53 8 3 避雷针的确定 53 第 9 章 结论 55 参考文献 56 致 谢 57 附 录 58 第 1 章 绪 论 电能是社会主义建设和人民生活不可缺少的重要的能源 电力工业在国民经 济中占有十分重要的地位 电能是由发电厂供给 因为考虑经济原因 发电厂大 多建在动力资源比较丰富的地方 而这些地方又常远离大中性城市和工厂企业 这样需要远距离输送 经过升 降压变电所进行转接 在进一步的将电能分配到 用户和生产企业 本毕业设计论文为东陵区二次变电所电气部分设计 要求所设计的变电所能 长期可靠为其负荷供电 设计过程中遵循国家的法律 法规 贯彻执行国家经济 建设的方针 政策和基本建设程序 运用系统工程的方法从全局出发 正确处理 生产与生活 安全与经济等方面的关系 实行资源的综合利用 节约能源和用地 对生产工艺 主要设备和主体工程要做到可靠 适用 先进 在上述原则基础上 明确设计的目的 逐步完成 10kV 出线的选择 无功补 偿 主变的选择 电气主接线的拟定 短路电流的计算 电气设备选择 主变压 器继电保护 防雷保护规划 绘制图纸等主要工作 形成较为完整的论文 设计工作是工程建设的关键环节 做好设计工作 对工程建设的工期 质量 投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益 起着决定性的 作用 在设计过程中 通过参考一系列相关书籍 并在指导教师的耐心帮助下圆 满完成设计任务 在此表示衷心的感谢 第 2 章 负荷分析及计算 2 1 负荷分类及定义 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏 且难以挽回 带 来极大的政治 经济损失者属于一级负荷 一级负荷要求有两个独立电源供 电 二级负荷 中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱 且较长时间 才能修复或大量产品报废 重要产品大量减产 属于二级负荷 二级负荷应 由两回线供电 但当两回线路有困难时 如边远地区 允许有一回专用架 空线路供电 三级负荷 不属于一级和二级的一般电力负荷 三级负荷对供电无特殊 要求 允许较长时间停电 可用单回线路供电 2 2 标准件厂 10kV 出线分析及计算 已知线路的长度为 2km 单回供电 远期最大负荷 2500kW 功率因数 COS 0 9 最大负荷利用小时 max T 4000 1 1 1 2500 I 160 38 33 10 0 9 N P A U COS 式 2 1 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 4000 得 2 1 16 JA mm 则 2 1 2 160 38 138 26 1 16 IA Smm JA mm 式 2 2 所以查 供用电工程 选择 LGJ 150 型架空线 其相关数据见表 2 1 所示 表 2 1 LGJ 150 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 C km 电抗 km 载流量 80 C 1500 2110 358387 2 2 1 电阻计算 0 0036 20 0 432 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 211 10 0036 3520 0 222 t rrtkm 线路阻值 0 222 20 445 t Rrl 2 2 2 无功功率计算 111 11 tan tan arccos 2500tan arccos0 9 1210 8kvar QP P 2 2 3 电抗计算 由表 2 1 得知 0 358 t xkm 则线路电抗 0 358 20 716 t Xxl 2 2 4 有功损耗及无功损耗 22 1 2 22 2 2 5 1 21 0 445 10 34 3 NN N PQ PR U kw 22 1 2 22 2 2 5 1 21 0 716 10 55 23 var NN N PQ QX U k 2 3 机械加工厂 10kV 出线 已知线路的长度为 3km 单回供电 远期最大负荷 2600kW 功率因数 COS 0 85 最大负荷利用小时 max T 4500 2 2 2 2600 I 176 61A 33 10 0 85 N P U COS 式 2 3 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 4500 得 2 1 08 JA mm 则 2 2 2 176 61 163 52 1 08 I Smm JA mm 式 2 4 所以查 供用电工程 选择 LGJ 185 型架空线 其相关数据见表 2 2 所示 表 2 2 LGJ 185 型架空线参考数据 2 3 1 电阻计算 已知 0 0036 20 0 315 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 163 1 0 0036 3520 0 172 t rrtkm 线路阻值 20 0 172 30 515Rr l 2 3 2 无功功率计算 222 22 tan tan arccos 2600 tan arccos0 86 1311 var QP P k 2 3 3 电抗计算 由表 2 2 得知 0 377 t xkm 截面积 2 mm 电阻 20 C km 电抗 km 载流量 80 C A 1850 1630 377453 则线路电抗 0 377 31 131 t Xxl 2 3 4 有功损耗及无功损耗 22 2 2 22 2 2 6 1 31 0 515 10 43 65 NN N PQ PR U kw 22 2 2 22 2 2 6 1 31 1 131 10 95 78 var NN N PQ QX U k 2 4 农药厂 10kV 出线 已知线路的长度为 5km 单回供电 远期最大负荷 1800kW 功率因数 COS 0 86 最大负荷利用小时 max T 4000 导线为 LGJ 120 型架空线 3 3 3 1800 I 120 84 33 10 0 86 N P A U COS 式 2 5 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 4000 得 2 1 16 JA mm 则 2 3 2 120 84 104 18 1 16 IA Smm JA mm 式 2 6 所以查 供用电工程 选择 LGJ 120 型架空线 其相关数据见表 2 3 所示 表 2 3 LGJ 120 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 km C 电抗 km 载流量 80 A C 1200 2550 365344 2 4 1 电阻计算 已知 0 0036 20 0 255 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 255 1 0 0036 3520 0 269 t rrtkm 线路阻值 0 296 51 343 t Rrl 2 4 2 无功功率计算 333 33 tan tan arccos 1800 tan arccos0 86 1068 var QP P k 2 4 3 电抗计算 由表 2 3 得知 0 365 t xkm 则线路电抗 0 365 51 825 t Xxl 2 4 4 有功损耗及无功损耗 22 3 2 22 2 1 8 1 068 1 344 10 58 88 NN N PQ PR U kw 22 3 2 22 2 1 8 1 068 1 825 10 79 45 var NN N PQ QX U k 2 5 汽车厂 10kV 出线 已知线路的长度为 7km 单回供电 远期最大负荷 1600kW 功率因数 COS 0 85 最大负荷利用小时 3500 max T 式 2 7 4 4 4 1600 I 108 68 33 10 0 85 N P A U COS 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 3500 得 max T 2 1 28 JA mm 则 式 2 8 2 4 2 108 68 84 91 1 28 IA Smm JA mm 所以查 供用电工程 选择 L GJ 95 型架空线 其相关数据见表 2 4 所示 表 2 4LGJ 95 型架空线参考数据 2 5 1 电阻计算 已知 0 0036 则修正电阻为 20 0 315 rkm 420 1 20 0 315 1 0 0036 3520 0 332 rrtkm 线路阻值 0 332 72 324 t Rrl 2 5 2 无功功率计算 444 44 tan tan arccos 1600tan arccos0 85 991 6 var QP P k 2 5 3 电抗计算 由表 2 4 得知 0 371 t xkm 则线路电抗 0 371 72 597 t Xxl 2 5 4 有功损耗及无功损耗 截面积 2 mm 电阻 20 C km 电抗 km 载流量 80 AC 950 3150 371302 22 4 2 22 2 1 6 0 99 2 324 10 82 27 NN N PQ PR U kw 22 4 2 22 2 1 6 0 99 2 597 10 91 94 var NN N PQ QX U k 2 6 粮食加工厂 10kV 出线 已知线路的长度为 5km 双回供电 远期最大负荷 2200kW 功率因数 COS 0 85 最大负荷利用小时表 5 5 5 11 2200 22 I 74 72A 33 10 0 85 N P U COS 式 2 9 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 3000 得 2 1 425 JA mm 则 2 5 2 260 2 108 68 60 91 52 1 425 I Smm JA mm 式 2 10 所以查 供用电工程 选择 LGJ 70 型架空线 其相关数据见表 2 5 所示 2 5 LGJ 70 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 km C 电抗 km 载流量 80 A C 950 3150 371302 2 6 1 电阻计算 已知 0 0036 20 0 315 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 315 1 0 0036 3520 0 332 t rrtkm 线路阻值 0 445 51 66 t Rrl 2 6 2 无功功率计算 555 55 tan tan arccos 2200 tan arccos0 85 1363 var QP P k 2 6 3 电抗计算 由表 2 5 得知 0 371 t xkm 则线路电抗 0 371 51 855 t Xxl 2 6 4 有功损耗及无功损耗 22 5 2 22 2 0 5 0 5 2 0 5 2 2 0 5 1 36 1 66 2 10 55 5 NN N PQ PR U kW A 22 5 2 22 2 0 6 0 6 2 0 5 2 2 0 5 1 36 1 855 2 10 62 var NN N PQ QX U k A 2 7 玩具厂 10kV 出线 已知线路的长度为 8Km 单回供电 远期最大负荷 1000kW 功率因数 COS 0 85 最大负荷利用小时 max T 3500 导线为 LGJ 70 型架空线 6 6 6 1000 I 67 93 33 10 0 85 N P A U COS 式 2 11 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 3500 得 2 1 28 JA mm 则 2 6 2 67 93 53 07 1 28 IA Smm JA mm 式 2 12 所以查 供用电工程 选择 LGJ 70 型架空线 其相关数据见表 2 6 所示 表 2 6 LGJ 70 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 km C 电抗 km 载流量 80 A C 700 4320 382228 2 7 1 电阻计算 已知 0 0036 20 0 432 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 432 1 0 0036 3520 0 457 t rrtkm 线路阻值 0 457 83 643 t Rrl 2 7 2 无功功率计算 666 66 tan tan arccos 1000 tan arccos0 85 619 7 var QP P k 2 7 3 电抗计算 由表 2 6 得知 0 382 t xkm 则线路电抗 0 382 83 056 t Xxl 2 7 4 有功损耗及无功损 22 6 2 22 2 1 0 0 62 3 643 10 50 43 NN N PQ PR U kW 22 6 2 22 2 1 0 0 62 3 056 10 42 31 var NN N PQ QX U k 2 8 电气开关厂 10KV 出线 已知线路的长度为 8km 单回供电 远期最大负荷 1600kW 功率因数 COS 0 85 最大负荷利用小时 max T 4000 导线为 LGJ 95 型架空线 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 4000 得 2 1 16 JA mm 式 2 13 则 2 7 2 108 68 84 91 1 28 IA Smm JA mm 式 2 14 所以查 供用电工程 选择 LGJ 95 型架空线 其相关数据见表 2 7 所示 表 2 7 LGJ 95 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 km C 电抗 km 载流量 80 A C 950 3150 371302 2 8 1 电阻计算 已知 0 0036 20 0 315 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 315 1 0 0036 3520 0 332 t rrtkm 线路阻值 0 332 82 656 t Rrl 2 8 2 无功功率计算 777 77 tan tan arccos 1600 tan arccos0 85 991 6kvar QP P 2 8 3 电压计算 由表 2 7 得知 0 371 t xkm 则线路电抗 0 371 82 968 t Xxl 2 8 4 有功损耗及无功损耗 22 7 2 22 2 1 6 0 99 2 656 10 94 NN N PQ PR U kW 22 7 2 22 2 1 6 0 99 2 968 10 105 07 var NN N PQ QX U k 2 9 铝制品厂 10KV 出线 已知线路的长度为 6km 双回供电 远期最大负荷 2400kW 功率因数 COS 0 92 最大负荷利用小时 8 8 8 11 2400 22 I 75 31A 33 10 0 92 N P U COS 式 2 15 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 4500 得 2 1 08 JA mm 导线为 LGJ 185 型架空线 则 2 8 2 260 2 75 31 60 83 68 1 08 I Smm JA mm 式 2 16 所以查 供用电工程 选择 LGJ 185 型架空线 其相关数据见表 1 8 所示 表 1 8 LGJ 185 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 km C 电抗 km 载流量 80 A C 950 5130 371302 2 9 1 电阻计算 已知 0 0036 20 0 315 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 315 1 0 0036 3520 0 332 t rrtkm 线路阻值 0 332 61 99 t Rrl 2 9 2 无功功率计算 888 88 tan tan arccos 2400 tan arccos0 92 1022 4 var QP P k 2 9 3 电抗计算 由表 2 8 得知 0 371 t xkm 则线路电抗 0 371 62 23 t Xxl 2 9 4 有功损耗及无功损耗 22 8 2 22 2 0 5 0 5 2 2 4 0 5 1 02 0 5 1 99 2 10 67 66 NN N PQ PR U kW A 22 8 2 22 2 0 5 0 5 2 2 4 0 5 1 02 0 5 2 23 2 10 75 82 var NN N PQ QX U k A 2 10 汽水厂 10kV 出线 已知线路的长度为 8km 单回供电 远期最大负荷 1000kW 功率因数 COS 0 85 最大负荷利用小时 3500 导线为 LGJ 95 型架空线 max T 9 9 9 1000 I 67 93 33 10 0 85 N P A U COS 式 2 17 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 3500 得 2 1 28 JA mm 则 2 9 2 67 93 53 07 1 28 I Smm JA mm 式 2 18 所以查 供用电工程 选择 LGJ 70 型架空线 其相关数据见表 2 9 所示 表 2 9 LGJ 95 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 km C 电抗 km 载流量 80 A C 700 4320 382228 2 10 1 电阻修正 已知 0 0036 20 0 432 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 432 1 0 0036 3520 0 457 t rrtkm 线路阻值 0 457 83 656 t Rrl 2 10 2 无功功率计算 999 99 tan tan arccos 1000 tan arccos0 85 619 var Q P P k 2 10 3 电压损耗 由表 2 9 得知 0 382 t xkm 则线路电抗 0 382 83 056 t Xxl 2 10 4 有功损耗及无功损耗 22 6 2 22 2 1 0 0 62 3 656 10 50 6 NN N PQ PR U kW 22 6 2 22 2 1 0 0 62 3 056 10 42 3 var NN N PQ QX U k 2 11 水泥厂 10kV 出线 已知线路的长度为 3km 单回供电 远期最大负荷 2800kW 功率因数 COS 0 83 最大负荷利用小时 max T 4600 10 10 10 2800 I 194 77 33 10 0 83 N P A U COS 式 2 19 按照经济电流密度法选择截面 经查 软导线经济电流密度 曲线图 由 max T 4600 得 2 1 08 JA mm 则 2 10 2 194 77 180 34 1 08 IA Smm JA mm 式 2 20 所以查 供用电工程 选择 LGJ 185 型架空线 其相关数据见表 2 10 所示 表 2 10 LGJ 185 型架空线参考数据 截面积 2 mm 电阻 20 km C 电抗 km 载流量 80 A C 1850 1630 377453 2 11 1 电阻修正 已知 0 0036 20 0 163 rkm 则修正电阻为 20 1 20 0 163 1 0 0036 3520 0 172 t rrtkm 线路阻值 0 172 30 816 t Rrl 2 11 2 无功功率计算 101010 1010 tan tan arccos 2800 tan arccos0 82 1954kvar QP P 2 11 3 电压损耗 由表 2 10 得知 0 377 t xkm 则线路电抗 0 377 31 13 t Xxl 2 11 4 有功损耗及无功损耗 22 6 2 22 2 2 8 1 954 0 816 10 95 13 NN N PQ QX U kW 22 6 2 22 2 2 8 1 954 1 131 10 131 18 var NN N PQ QX U k 2 12 负荷侧有功功率 无功功率及视在功率的计算 变电所负荷侧总的有功功率为 max12345678910 25002600 1800 16002200 1000 16002400 10002800 19500 PPPPPPPPPPP kW 变电所负荷侧总的无功功率为 max12345678910 1210 8 1311 1068991 6 1363619 7991 6 1022 4619 1954 11151 1 var QQQQQQQQQQQ k 变电所二次侧线 路总有功损耗为 max12345678910 34 343 6558 8882 2755 550 439467 6650 695 13 632 42 PPPPPPPPPPP kW 变电所二次侧线路总无功损耗为 max12345678910 55 2395 7879 4591 946242 31 105 0775 8242 3 131 18 689 63 var QQQQQQQQQQQ k 变电所 10KV 出线有功功率为 maxmax 19500632 4220132 42 N PPPkW 变电所 10KV 出线有功功率计算负荷为 20132 42 0 8116307 26 caNp PPKkW 变电所 10KV 出线无功功率功率为 maxmax 11151 1689 6311840 73 var N QQQk 变电所 10KV 出线无功功率功率计算负荷为 11840 73 0 849946 2 var caNq QQKk 变电所计算负荷为 2222 16307 269946 219101 15 var cacaca SPQk 第 3 章 变压器台数容量及补偿确定 3 1 主变压器的选择 在各级电压等级的变电所中 变压器是主要电气设备之一 其担负着变换网 络电压进行电力传输的重要任务 确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电 和网络经济运行的保证 根据设计规程规定 为了保证供电的可靠性 变电所一般应装设两台主变 但一般不超过两台主变 当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证 供电时 可装设一台主变 因此 本次设计的变电所采用两台主变压器 主变容量的确定应根据电力系统 5 10 年发展规划进行 装设两台及以上主 变压器的变电所中 当一台断开 其余一台主变压器的容量一般应保证全部负荷 的 70 获得供电 主变压器的容量 70 19101 15 70 13370 8 var Nca SSk 根据负荷情况 为确保系统供电的安全可靠性 保证设备和人身安全 并考 虑经济运行的角度 选定东陵区变电所主变压器为 9 16000 60SF 型 两台 变压器并列运行 变压器主要参数见表 3 1 所示 表 3 1 主变压器的参数 额定容 量 kVA 高压 kV高压分接范围 低压 kV 联合组 标号 W 空载损 耗 W 负载损 耗 W 空载电 流 1600063 25 1 8 10 5YNd1120240735301 0 重量 kg外形尺寸 mm 阻抗电 压 器身油重总重长宽高 轨距 mm 91853010820367505490391648501475 两台变压器导纳功率损耗 0 0 01 16000160 var 100 TBN I QSk 0 632 42 TG PPkW 两台变压器中的功率损耗为 22 2 12 84632 42 2251 4 160 1290 52822 8 TRTGTXTB pPjQQ j j 负荷总有功和无功 16307 26 1290 5217597 78 cacaT PPPkW 9946 2822 810769 var cacaT QQQk 3 2 计算功率因数 在没有考虑低压母线 10kV 上装无功补偿装置情况下 只要满足以上的参 数即可选择主变压器 但是根据设计要求 变电所的平均功率因数应达到 0 9 以 上 则需计算出补偿前的变电所平均功率因数 若低于 0 9 则还需在低压母线 上装设无功功率补偿装置 以提高变电所的平均功率因数 由于用户负荷多为感 性负载 因而造成无功功率在线路上的损耗 给系统带来不利的经济损失 需要 尽可能在负荷末端进行无功功率补偿 补偿装置选用电力电容器组 安装在 10kV 配电室内 连接在 10kV 母线上 补偿前功率因数 22 11 0 83 0 80 10769 1 1 0 74 17597 78 ca ca COS Q P 9 0 COS 则需要进行无功补偿 其中 有功负荷系数 无功负荷系数 caca PQA 总降压变电所 10kV 出线上的计算负荷分别相加后 乘以各自最 大负荷的同时系数 Kp 或 Kq P Q 企业的有功负荷及无功负荷 R X 10KV 架空线路的电阻值和电抗值 N U 供电线路的额定电压 需要补偿的无功功率 12 tantan 0 74 17597 78 tan arccos0 83 tan arccos0 9 0 74 17597 78 0 670 48 2474 cN QP kvar 3 3 静电补偿电容器选择 电力电容器的个数应为 6 的倍数 因为电容器集中补偿在降压变电所二次侧 且主变压器一般为两合 为了使两合变压器补偿均匀分布 此外电容器台数不易 过多 结合上述数据确定电容器台数为 12 台 并选择 BFF10 5 200 1W 型号的电 容器 其相关数据见表 3 2 所示 电容器型号为 BFM10 5 200 1W 型 表 3 2 电容器参数 额定电压10 5kV标称容量200kVA 标称电容9 64F 相数1 外行尺寸620 175 905 重量 由此可见 每台电容器的容量为 200 kvar 则需要电容器 12 台 每相 6 台 并列使用 角型接线 若考虑在变压器的二次侧加电容器进行补偿 则在选定变压器前应减掉补偿 的无功功率 加电容器后应再次经过计算保证变电所的功率因数达到 0 9 以上 变压器选定后 还应验证变压器高压侧母线的功率因数也不应低于 0 9 经 过计算 得出高压侧母线的功率因数为 0 90 0 9 则确认所选变压器和电容器能 够满足该系统的正常运行 第 4 章 电气主接线 4 1 对电气主接线的说明 变电所的电气主接线是电力系统接线的重要部分 电气主接线是主要电气设 备 如发电机 变压器 开关 互感器 线路 电容器 电抗器 母线 避雷器 等 按一定顺序要求 连接而成的 分配和传送电能的总电路 将电路中各种电 气设备用统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气联接图 称为电气主接线 图 其中分配电能部分即为配电系统图 拟定一个合理的电气主接线方案 不仅对电力系统整体及变电所本身运行的 可靠性 对电气设备的选择 配电装置的布置 灵活性 操作与检修的安全 继 电保护配置以及今后的扩建 对电力工程建设和运行的经济性等 都有很大的影 响 是电气工程设计最基础的部分 由于主接线的确定 变电所的形式也就随之 而确定下来 4 2 主接线设计原则 1 变电所在电力系统中的地位和作用 本变电所属于电力系统中的一般变电 所 2 变电所的分期后最终建设规模 变电所依据 5 10 年电力系统发展规划进 行设计 3 负荷大小的重要性 本变电所为二次变 一般由两个电源独立供电 当任 何一个电源消失后 能保证重要负荷继续供电 4 系统备用容量的大小 5 系统专业对电气主接线提供的资料 4 3 主接线设计的基本要求 主接线应满足可靠性 灵活性和经济性三相基本要求 供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务 由于电力系统的发电 送电 和用电是同时完成的 并且在任何时候都保持平衡关系 无论哪部分故障 都将 影响整个电力系统的正常运行 电气主接线的可靠性是它的各组成元件 包括一次部分和二次部分综合 因 此除了尽可能选用工作可靠的一次设备和二次设备外 还应设计这些设备的合理 连接方式 4 3 1 可靠性 1 断路器检修时 不宜影响对系统和设备供电 2 断路器或母线故障 以及母线检修时 尽量减少停运的回路数和停运 时间 并保证对一般负荷及全部或部分二级负荷的供电 3 尽量避免变电所全部停运的可能性 4 3 2 灵活性 电力系统是一个紧密联系的整体 变电所电气主接线的运行方式随整个电力 系统的运行要求而改变 因此 所设计的电气主接线应能灵活地投入和切除某些 变压器 线路等 从而达到调配电源和负荷的目的 并能满足电力系统在事故运 行方式 检修运行方式和特殊运行方式下的调度要求 当需要检修某些设备时 应能够很方便地使断路器 母线及继电保护设备退出运行进行检修 而不影响电 力网的运行或停止对用户的供电 此外 电气主接线方案还必须能够容易的从初 期接线过度到最终接线 以满足扩建的要求 4 3 3 经济性 主接线在满足可靠性 灵活性的前提下要做到经济合理 1 主接线应力求简单 以节省断路器 隔离开关 电流和电压互感器 避雷器等一次设备 2 要使继电保护和二次回路不过于复杂 以节省二次控制设备 电缆 3 要限制短路电流 以便于选择廉价的电气设备和轻性设备 4 节省占地面积 合理使用资源 5 电能损失减少到最低程度 并且 为简化主接线 变电所接入系统的电压等级一般不超过两种 4 4 电气主接线的选择 本设计为 60 10KV 电压等级的二次变电所 可选择的接线方式有 1 有汇流母线的接线 单母线 单母线分段 双母线 双母线分段 增设 旁路母线或旁路开关等 2 无汇流母线的接线 变压器 线路单元接线 桥形接线 角形接线等 6 220KV 高压配电装置的接线方式 主要决定于电压等级及出线回路数 4 4 1 单母线接线 1 主要优点 接线简单清晰 设备少 操作方便 便于扩建和采用成套配电 装置 2 主要缺点 不够灵活可靠 任一元件故障和检修 均需使整个配电装置停 电 虽然可用隔离开关分段 但当一段母线故障时 全部回路仍需短时停电 3 适用范围 一般适用一台发电机或一台主变的以下三种情况 1 6 10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回 2 35 60KV 配电装置的出线回路数不超过 3 回 图 5 1 单母线接线方式 4 4 2 单母线分段 如图 5 2 单母线分段接线方式所示 1 优点 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同 段引出两个回路 有两个电源供电 当一段母线 发生故障 分段断路器自动将故障段切除 保证正常段母线不间断供电和不 致使重要负荷停电 2 缺点 1 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 修期间停电 2 当出线为双回路时 常使架空线出现交叉跨越 3 扩建时需向两个方向均衡扩建 3 使用范围 1 6 10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上 2 35 60KV 配电装置出线回路数为 4 8 回 图 5 1 单母线分段接线方式 4 4 3 内桥接线 如图所示 5 2 内桥接线方式 内桥接线的特点 线路的投资和切除比较方便 变压器的投入和切除比较复 杂 所以内桥接线使用与较长线路和变压器不需要经常切换的场合 4 4 4 外侨接线 外侨接线特点 它适用于线路较短和变压器需经常切换的场合 此外 当两 条线路间有穿越功率时 也应采用外侨接线 因为这时的穿越功率仅通过桥断路 器 而且还要通过二组成线路断路器 其中任一台断路器检修或故障时 都将影 响穿越功率的传送 如图所示 5 2 外桥接线方式 4 4 5 母线接线方式的选择 据上述各种母线的接线方式的论述 结合本次变电所的实际情况和负荷分配 情况 本次设计的变电所 60KV 选择内桥接线方式 10KV 母线选择单母线分段 的接线方式 第 5 章 短路电流计算 5 1 短路电流计算的目的 1 电气主接线的比较 2 选择导体和电器 3 确定中性点接地方式 4 计算软导线的短路摇摆 5 确定分裂导线间隔棒的间距 6 验算接地装置的接触电压和跨步电压 7 选择继电保护装置和进行整定计算 5 2 短路电流计算时的一般规定 1 验算导体和电器动稳定 热稳定以及电器开断电流所用的短路电流 应 按本工程的设计规划容量计算 并考虑电力系统的远景发展规划 一般为本期工 程建成后 5 10 年 确定短路电流时 应按可能发生最大短路电流的正常接线 方式 而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 2 选择导体和电器用的短路电流 在电气连接的网络中 应考虑具有反馈 作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响 3 选择导体和电器时 对不带电抗器回路的计算短路点 应选择在正常接 线方式时短路电流为最大的地点 对带电抗器的 6 10KV 出线与厂用分支线回 路 除母线与母线隔离开关之间阁板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗 器前外 其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后 4 导体和电器的动稳定 热稳定以及电器的开断电流 一按三相短路验算 若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相 两相接地短路较三相短路严重时 则应按严重情况计算 5 3 短路过程分析 所谓 无限大容量系统 仅为一个相对概念 当电源的容量足够大时 其等值 内阻抗就很小 此时若在电源外部发生短路 则整个短路中各个元件的等值阻抗 将比电源的内阻大的多 因而电源母线上的电压变化很小 实际计算时甚至可以 认为没有变化 既认为是一个恒压源 这种电源就称为无限大容量电源 1 三相短路电源的变化规律 三相短路后 在短路暂态过程中 短路电流等于它的周期分量和非周期分量 的瞬间值之和 短路电流的非周期分量是随时间按指数规律衰减的 当非周期分 量为零时 短路既进入稳态过程 此时稳态短路电流的大小不再变化 这是这种 系统短路的显著特点 2 三相短路冲击电流 三相短路电流的最大瞬时值出现在短路发生后约半个周波左右 它不仅与周 期分量的幅值有关 也与非周期分量的起始值有关 最严重的短路情况下 三相 短路电流的最大瞬时值称为冲击电流 ish 式2 55 sh I i 5 1 式中 Kch 1 edt