10KV变电所供配电.docx
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10KV变电所供配电
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1．绪论
1.1工厂变电所的设计1
1.1.1电力用户供电系统的分类
1.1.2工厂变配电所的设计原则
1.2课题来源及设计背景2
1.2.1课题来源2
1.2.2设计背景2
2.变电所负荷计算和无功补偿的计算
2.1计算负荷的方法及负荷计算法的确定
2.2需要系数法的基本知识
2.3变电所的负荷计算
2.3.1负荷统计
2.3.2负荷计算
2.4.无功补偿的目的和方案
2.5无功补偿的计算及电容器的选择••…
3•变电所变压器台数和容量的选择7
3.1变压器的选择原则
3.2变压器类型的选择7
3.3变压器台数的选择7
3.4变压器容量的选择
4.电气主接线方案的设计9
4.1主接线的基本要求9
4.2主接线的基本形式与分析13
4.3变电所主接线方案的确定16
5.短路电流的计算
5.1产生短路电流的原因、危害及计算方法…
5.2高压电网三相短路计算
6.变电所高压进线、一次设备和低压出线的选择
6.1高压侧的负荷计算
6.1.1变压器功率损耗的计算
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6.1.2高压侧的负荷计算
6.2变电所高压进线的选择与校验
6.2.1架空线的选择
6.2.2电缆进线的选择
6.3高压一次设备的选择
6.3.1
咼压断路器的选择与效验
6.3.2
高压隔离开关的选择与效验…
6.3.3
高压熔断器的选择与效验..
6.3.4
电流互感器的选择与效验..
6.3.5
电压互感器的选择与效验..
6.3.6
接地开关的选择与效验...
6.3.7
高压侧母线的效验
6.3.8
绝缘子的效验
6.4变电所低压一次设备的选择
6.5低压线路导线的选择
7变电所二次回路回路方案选择及继电保护的整定
7.1二次回路的定义和分类
7.2二次回路操作电源的选择
7.3二次回路的接线要求
7.4断路器的控制和信号回路
7.5变电所的电能计量回路
7.6变电所的测量和绝缘监测回路
7.7继电保护的整定
8变电所防雷与接地装置的确定
8.1确定共用人工接地装置
8.2防雷保护的选择
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1绪论
1.1工厂变配电所的设计
1.1.1电力用户供电系统
电力用户供配电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。
按供电容量的不
同，电力用户可分为大型（10000kV•A以上）、中型（1000-10000kV•A）、小型（1000kV・A及以下）
此次课程设计中全年预计用电负荷有功700KW由于所需容量较小，通常只设有一个相当于车间变电所的降
压变电所，将6-10KV电压降为低压用电设备所需电压。
如图1-4所示
▼▼▼▼▼▼▼
（a）装有一台变压器（b）装有两台变压器
图1-4小型电力用户供电系统
1.1.2工厂变配电所的设计原则
1.必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。
2.应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。
3.应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。
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4.必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
1.2课题来源及设计背景
1.2.1课题来源
本课题是来源于云南锡业公司下属建安机械化安装公司的变电所新建项目。
1.2.2设计背景
本公司现要新建一个10/0.4kV的变配电所，向公司生产区、办公楼、职工住宅区及其生活水泵组供电。
原先变电所只能满足两个车间、办公楼和生活区的用电负荷。
随着近年来，云锡集团公司的企业内部的调整，下属子公司之间的相互合并等原因，建安机械化安装公司扩充了规模，兼并了原来其他单位的一些用电设备，因此，原先的变电所已经不能满足需要，要在原址旁边新建一座10/0.4kV变配电所，以满足单位改革后用电负荷的要求。
鉴于云锡公司用电的特殊性，新建变电所的电源取自3km外云锡公司一专用35kV变电站和3km外市供电公司另一相同容量的35kV变电站。
新变电所建成后，能满足现有的生产、生活用电，有效地提高负荷转移能力，进一步提高供电可靠性。
2．变电所负荷计算和无功补偿的计算
2.1计算负荷的方法及负荷计算法的确定
由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。
另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。
在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。
为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。
用半小时最大负荷P30来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为Q30、S30和I30。
我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。
由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法
2.2需要系数法的基本知识
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（i）.需要系数Kd
需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即
Kd=Pmax/Pe=P30/Pe（2-1）
用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量Kn之和,即巳=Pn。
而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。
但是用电设备组的设备实际
上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为
Kd=KKl/eWL（2-2）
式中k代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；
kl代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输岀功率与运行的设备容量之比；
e代表设备组的平均效率;
WL代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。
（2）.计算用电设备组的计算负荷
在求岀有功计算负荷P30后，可按下列各公式分别求岀其余的计算负荷：
厂Q30=F3otan
LI30=S30/（厉Un）
式中cos代表用电设备组的平均功率因数
tan代表对应于用电设备组cos的正切值
（3）.计算多组用电设备的计算负荷
在车间变电所低压母线上或配电干线上，常有多种用电设备，应考虑各种用电设备的最大负荷不同时出现的因数，因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应引入有功计算负荷和无功计算负荷的同时系数KP和Kq。
对有N组用电设备的计算负荷如下:
IP30
N
F30（i）
i1
S30=IB0Q30
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I30=S30/（3UN）
同时系数Kp和KQ的取值为：
A.
KQ取0.90-0.97
Kp取0.80-0.90，KQ取0.85-0.95
Kp取0.90-0.95，KQ取0.93-0.97
2.1
对车间干线，KP取0.85-0.95,
B.对低压母线：
a.由用电设备组计算负荷直接相加计算,
b.由车间干线计算负荷直接相加计算，
2.3变电所的负荷计算
2.3.1负荷统计
对建安机械化安装公司全厂用电设备的统计如下表
用电设备
负荷统计（kW
负荷类别
机床设备组
433.45
三级
电焊机设备组
129.35
三级
起重机组
113.2
三级
办公楼
30
三级
住宅区水泵组
176
二级
住宅用电
768
三级
厂区照明
29
三级
表2.1用电负荷统计
2.3.2负荷计算
按需要系数法计算各组负荷由式子（2-1）和式子（2-3）可知：
有功功率P30=KdPe
无功功率Q30=P30tan
视在功率S30P0Q：
上述三个公式中：
Pj:
每组设备容量之和，单位为kWKd:
需要系数；COS:
用电设备组的
平均功率因数；tan:
对应于用电设备组cos的正切值
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1.小批量生产的金属冷加工机床电动机:
查附录A
Kd=0.16-0.2（
取o.2）cos=0.5tan
=1.73
有功负荷
=
Kd
巳⑴=0.2*433.45=86.69
（kW）
无功负荷
Q30
（1）=
Ro
（1）
tan=86.69*1.73=149.97
（kvar）
视在功率
$0
（1）=
■P32
）
（1）Q30
（1）=174.74（2A）
2.电焊机组的计算负荷:
查附录A,Kd=0.35COS=0.35tan=2.68
有功负荷P30
（2）=Kd巳
（2）=0.35*129.35=45.27（kW）
无功负荷Q30
（2）=P30
（2）tan=45.27*2.68=121.33（kvar）
视在功率S30
（2）=.碍
（2）Q30
（2）=129.5（kV•A）
3.起重机的计算负荷：
查附录A,Kd=0.1-0.15（取0.15）COS=0.5tan=1.73
有功负荷P30（3）=KdFe（3）=0.15*113.2=16.98（kW）
无功负荷Q30（3）=P30（3）tan=16.98*1.73=29.38（kvar）
视在功率&0（3）=•,卩3爲Q；0（3）=33.93（kV•A）
4.住宅区水泵组：
查附录a,Kd=0.8cos=0.8tan=0.75
有功负荷P30⑷=Kd巳⑷4=0.8*176=140.8（kW）
无功负荷Q30⑷=p30^4）tan=0.75*140.8=105.6（kvar）
视在功率S3。
⑷-或4）Q；o（4）=176（kV•A）
5.办公楼：
查附录a,Kd=0.8cos=1tan=0
有功负荷P30（5）=Kd巳⑸=0.8*30=24（kW）
无功负荷Q30（5）=P30（5）tan=0（kvar）
视在功率S30（5）=•P：
（5）Q3q（5）=24（kV•A）
6.住宅区：
查附录a,Kd=0.45cos=1tan=0
有功负荷P3o（6）=KdPe（6）=0.45*768=345.6（kW）
无功负荷Q30（6）=P3o（6）tan=0（kvar）
视在功率S30（6）=[P30（6）Q30（6）=345.6（kV°A）
7.厂区照明：
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查附录A,
Kd=1
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