1、1机械厂机械厂10kV10kV变电所的电气设计变电所的电气设计学院：学院：专业：专业：学生学生：学号学号：指导教师指导教师：设计依据及研究意义 1.1.设计依据：设计依据：变电站设计时参考了各类标准、规范及变电站设计时参考了各类标准、规范及任务书相关内容。任务书相关内容。2.2.研究意义研究意义 结合我国电力现状和机械厂负荷现状，结合我国电力现状和机械厂负荷现状，为国民经济各部门和人民生活供给充足、为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，优化发展工厂可靠、优质、廉价的电能，优化发展工厂变电站。变电站。3 设计任务1 1）工厂总平面图）工厂总平面图(4)(5)(6)(7)(1
2、0)(9)(8)(1)(2)(3)4 设计任务 工厂负荷情况工厂负荷情况:本厂年最大负荷利用小本厂年最大负荷利用小时数时数4600H4600H，日最大负荷持续时间为，日最大负荷持续时间为6H6H。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。级负荷外，其余均属三级负荷。供电电源情况供电电源情况:按所签供用电协议规定，按所签供用电协议规定，本厂可由附近一条本厂可由附近一条10KV10KV的公用电源干线取的公用电源干线取得工作电源。为满足工厂二级负荷的要求得工作电源。为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压联络线由附近的单位取得备用可采用高压联络线
3、由附近的单位取得备用电源。电源。5厂房编号厂房编号厂房名称厂房名称负荷类别负荷类别设备容量设备容量/KW/KW需要系数需要系数功率因数功率因数1 1动力动力4054050.30.30.700.70照明照明8 80.80.81.01.02 2动力动力4754750.30.30.650.65照明照明10100.70.71.01.07 7动力动力5005000.20.20.650.65照明照明12120.80.81.01.06 6动力动力3803800.30.30.600.60照明照明7 70.90.91.01.04 4动力动力2802800.50.50.800.80照明照明5 50.80.81.0
4、1.03 3动力动力1701700.60.60.800.80照明照明5 50.80.81.01.09 9动力动力1801800.30.30.700.70照明照明6 60.80.81.01.01010动力动力1601600.20.20.650.65照明照明5 50.80.81.01.08 8动力动力60600.70.70.800.80照明照明2 20.80.81.01.05 5动力动力20200.40.40.800.80照明照明1 10.80.81.01.0照明照明4004000.70.70.900.90负荷统计资料表负荷统计资料表6 设计任务 气象资料：气象资料：本地区的年最高气温为本地区的年
5、最高气温为38 38，年平均气温为年平均气温为23 23 ，年最低气温为，年最低气温为-6-6 。地质水文资料：地质水文资料：本地区平均海拔本地区平均海拔500M500M，地，地层以砂粘土为主，地下水位为层以砂粘土为主，地下水位为2M2M。电费制度：电费制度：本厂与当地供电部门达成协议，本厂与当地供电部门达成协议，工厂最大负荷时的功率因数不得低于工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.900.90。电力用户需按新装变压器容量计算，一次电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：性地向供电部门交纳供电贴费：10KV10KV为为800800元元/KVA/KVA。7设计概述 本设计为
6、机械厂变电所的设计，主要内容包括：本设计为机械厂变电所的设计，主要内容包括：1.负荷计算和无功功率补偿负荷计算和无功功率补偿 2.变电所位置和型式选择变电所位置和型式选择 3.主变压器及主接线方案选择主变压器及主接线方案选择 4.短路电流的计算短路电流的计算 5.变电所一次设备的选择和校验变电所一次设备的选择和校验 6.变电所进出线的选择和校验变电所进出线的选择和校验 7.变电所二次回路方案选择及继电保护整定变电所二次回路方案选择及继电保护整定 8.防雷保护与接地装置的设计防雷保护与接地装置的设计 8负荷计算一、负荷计算一、负荷计算（1）有功计算负荷：）有功计算负荷：（2）无功计算负荷：）无功
7、计算负荷：（3）视在计算负荷：）视在计算负荷：（4）计算电流：）计算电流：最终计算得全厂计算负荷为最终计算得全厂计算负荷为 ；30edPP K3030tanQP3030cosPSj=301006.8PkW 30904.7 varQk301353.5SkVA 30303NSIU=302057IA9 无功功率补偿 二、无功功率补偿二、无功功率补偿 无功补偿可以保证电压质量、减少网络无功补偿可以保证电压质量、减少网络 中的有中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。定性有重要意义。由分析并综合考虑，选由分析并综合考虑，选PGJ1型低压自
8、动补偿屏，型低压自动补偿屏，并联电容器为并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案型，采用其方案1（主（主屏）屏）1台与方案台与方案3（辅屏）（辅屏）6台相结合。装设无功台相结合。装设无功功率补偿装置后，不但功率补偿装置后，不但使功率因数从使功率因数从0.74提高到提高到0.929，满足供电部门要求该厂最大负荷时功率满足供电部门要求该厂最大负荷时功率因数不低于因数不低于0.9，并且带来可观的经济效益，并且带来可观的经济效益。10 变电所位置和型式选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。设变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。设计采用负荷功率矩法来确定工厂的负荷中心。计采用负荷功率矩法来
9、确定工厂的负荷中心。如图，考虑到周如图，考虑到周围环境及进出线围环境及进出线方便，决定在方便，决定在2 2号厂房的东侧紧号厂房的东侧紧靠厂房建造工厂靠厂房建造工厂变电所，且型式变电所，且型式为附设式。为附设式。11主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，装设两台变压器根据工厂的负荷性质和电源情况，装设两台变压器 型号为型号为S9型，而每台变压器容量根据下式选择型，而每台变压器容量根据下式选择 1083.6 KVA=1083.6 KVA=（650.1758.5650.1758.5）KVAKVA =(178+178+53.8)KVA=409.8 KVA =(178+178+53.8)KVA=
10、409.8 KVA 因此选因此选两台两台S9-630/10S9-630/10型型低损耗配电变压器。低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为为Dyn11Dyn11。)7.06.0(TNS)(30 SSTN12主接线设计 变电所的主接线，应根据变电所在供电系统变电所的主接线，应根据变电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活安全、可靠、灵活和
11、和经济经济等要求。等要求。经分析比较，主变采用经分析比较，主变采用两台两台S9型变压器型变压器，总进线为两路，为提高供电系统的可靠性，高总进线为两路，为提高供电系统的可靠性，高压侧采用压侧采用单母线分段形式单母线分段形式，两台变压器在正常，两台变压器在正常情况下分裂运行，当其中任意一台出现故障时情况下分裂运行，当其中任意一台出现故障时另一台作为备用，当总进线中的任一回路出现另一台作为备用，当总进线中的任一回路出现故障时两台变压器并列运行。低压侧也采用故障时两台变压器并列运行。低压侧也采用单单母线分段形式母线分段形式。可初步得到一次组接线图：可初步得到一次组接线图：13 主接线图14 短路计算
12、采用采用标幺制法标幺制法进进行短路计算。行短路计算。并列运行时短路并列运行时短路等效电路图和分等效电路图和分裂运行时短路等裂运行时短路等效电路图如图所效电路图如图所示。示。短路计算结果综短路计算结果综合图表所示。合图表所示。15 短路计算)3(kI)3(I)3(I)3(shi)3(shI)3(kS短路计算短路计算点点三相短路电流三相短路电流/kA/kA三相短路容三相短路容量量/MVA/MVAk-1k-11.961.961.961.961.961.965.05.02.962.96 35.7 35.7k-2k-228.528.528.528.528.528.552.552.531.131.1 19
13、.8 19.8)3(kI)3(I)3(I)3(shi)3(shI)3(kS短路计算短路计算点点三相短路电流三相短路电流/kA/kA三相短路容三相短路容量量/MVA/MVAk-1k-11.961.961.961.961.961.965.05.02.962.9635.735.7k-2k-219.719.719.719.719.719.736.2536.2521.4721.4713.713.7k-3k-319.719.719.719.719.719.736.2536.2521.4721.4713.713.716 变电所一次设备的选择和校验 （1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、按正常工作条件包括
14、电压、电流、频率、开断电流等选择；开断电流等选择；（2）按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；（3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。爆等要求。（4）按各类设备的不同特点和要求如断路器的按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确度级等进操作性能、互感器的二次负荷和准确度级等进行选择。行选择。17 变电所一次设备的选择和校验通过计算选择和效验最终选择设备型号为：通过计算选择和效验最终选择设备型号为：10kV10kV
15、侧：侧：隔离开关：隔离开关：GN86-10/200GN86-10/200断路器：断路器：ZN5-10/630ZN5-10/630型真空断路器型真空断路器电流互感器：电流互感器：LQJ-10LQJ-10电压互感器：电压互感器：JDZJ-10JDZJ-100.4kV0.4kV侧：侧：隔离开关：隔离开关：HD13BX-1500/31HD13BX-1500/31断路器：断路器：CW1-2000M/3CW1-2000M/3电流互感器：电流互感器：LMZJ1-0.5LMZJ1-0.510kV10kV母线：母线：LMY-3(404mm)LMY-3(404mm)O.4kVO.4kV母线：母线：LMY-3LMY
16、-3（808808）+806+806电缆：电缆：YJV22-10000YJV22-10000型交联聚乙烯绝缘电缆型交联聚乙烯绝缘电缆 18 继电保护设计 继电保护对保证系统安全运行和电能继电保护对保证系统安全运行和电能质量、防止故障扩大和事故发生起着及质量、防止故障扩大和事故发生起着及为重要的作用。为重要的作用。继电保护必须满足以下要求：选择性，继电保护必须满足以下要求：选择性，灵敏性，速动性，可靠性灵敏性，速动性，可靠性。本设计对变压器装设过电流保护、速本设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置，在低压侧采用相关断路器断保护装置，在低压侧采用相关断路器实现三段保护。实现三段保护。19 防雷保护与接地装置的设计 变配电所的防雷保护，包括对直击雷变配电所的防雷保护，包括对直击雷的保护和对沿电力线路入侵的雷电侵入的保护和对沿电力线路入侵的雷电侵入波保护。波保护。为保障人身安全，防止间接触电而将为保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分进行接地，称为设备的外露可导电部分进行接地，称为保护接地。保护接地。本变电所的公共接地装置的接地电阻本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：应满足以下条件：4ER20
