60KV降压供电站电气部分初步方案设计书.docx
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60KV降压供电站电气部分初步方案设计书
封面
作者：
PanHongliang
仅供个人学习
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
Withthedevelopingofthesociety,thepowernetworkconstructionisexpandinginthecityinrecentyears.Theconstructionofeverysubstationhasbeenessentionalengineeringduringtheelectricpower
Constructionintheurban,Itprogramsanimportanteffectinthedevelopingchangingsociety.
Thisgraduatedesignthesisisa60KVdecliningtopresstochangetogiveorgetanelectricshockanelectricitypartsoffirststepsdesign.Forthesakeofdependablethatguaranteethepowersupplywitharequestthatcontentedlong-termburthen,carriesaccordingtotheforwardtheprogrammingproceedingdesigndevelopments,frombutguaranteetochangetogiveorgetanelectricshockcanlong-termdependablepowersupply.
Designtherequestofthemissionbookaccordingtothegraduate,synthesizeaprogrammingforlearningprofessionknowledgeand《schanginggivingorgetanelectricshockthe》designedwaitingdog's-earrelevantlycontents,designingintheprocesscompletinglordchangingchoice,electricitylordconnectinglineardraw-up,shortcircuitcomputing,electricityequipmentschoosing,goingtogetherwithelectricityequiping,aftergiveorgetanelectricshocktheprotectionwiththeprogrammingoftheautomaticdevicewithdefendprotectiveprogramminginthunderetc.mainwork.Hereperiod,allkindsproblemsthatmeetallpassestocompare,checktocalculateagainandagain,andaskthecansolutioninteacher.Graduatetodesignthethesisfromdesignthemanual,designcalculationbook,asetofdiagramspaper（theelectricitylordconnectsthelinediagram,totalflatsurfacearrangesthediagramandgotogetherwithelectricityequipcrosssectiondiagram,defendthunderprotectiondiagram）constitute.Thecontentsismoredetailed,tofromnowonextendtoconsultscertainlyvalue
Keywords：
Maintransformerrelayprotection；Shortcircuitcalculation；Thechoiceoftheequipments
中文摘要………….…………………………………………..……….….………
Abstract……………..…………………………..………………..………….……
引言……….…………………………………………….….…………………...…1
毕业设计任务书......................…………….…………….…………..…….……….1
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
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。
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=4000。
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=4000，得。
则式（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2.1LGJ-150型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）
150
0.211
0.358
387
电阻计算
=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电抗计算
由表2-1得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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=4500。
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=4500，得。
则式（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。
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
185
0.163
0.377
453
表2.2LGJ-185型架空线参考数据
电阻计算
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电抗计算
由表2-2得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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=4000。
导线为LGJ-120型架空线
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
=4000，得。
则式（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2.3LGJ-120型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
120
0.255
0.365
344
电阻计算
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电抗计算
由表2-3得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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。
式（2.7）
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。
则式（2.8）
所以查《供用电工程》选择LGJ-95型架空线,其相关数据见表2.4所示。
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
95
0.315
0.371
302
表2.4LGJ-95型架空线参考数据
电阻计算
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电抗计算
由表2-4得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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
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=3000，得。
则式（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。
2.5LGJ-70型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
95
0.315
0.371
302
电阻计算
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电抗计算
由表2-5得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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=3500。
导线为LGJ-70型架空线
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=3500，得。
则式（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2.6LGJ-70型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
70
0.432
0.382
228
电阻计算
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电抗计算
由表2-6得知
则线路电抗
有功损耗及无功损
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=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=4000，得。
式（2.13）
则式（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2.7LGJ-95型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
95
0.315
0.371
302
电阻计算
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电压计算
由表2-7得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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
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=4500，得。
导线为LGJ-185型架空线。
则式（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1.8LGJ-185型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
95
0.513
0.371
302
电阻计算
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电抗计算
由表2-8得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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。
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=3500，得。
则式（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2.9LGJ-95型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
70
0.432
0.382
228
电阻修正
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电压损耗
由表2-9得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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=4600
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=4600，得。
则式（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2.10LGJ-185型架空线参考数据
截面积
电阻（20）
电抗
载流量（80）A
185
0.163
0.377
453
电阻修正
已知=0.0036，，则修正电阻为
线路阻值
无功功率计算
电压损耗
由表2-10得知
则线路电抗
有功损耗及无功损耗
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：
变电所负荷侧总的无功功率为：
变电所二次侧线路总有功损耗为：
变电所二次侧线路总无功损耗为：
变电所10KV出线有功功率为：
变电所10KV出线有功功率计算负荷为：
变电所10KV出线无功功率功率为：
变电所10KV出线无功功率功率计算负荷为：
变电所计算负荷为：
第3章
变压器台数容量及补偿确定
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
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%
16000
63
10.5
YNd11
20240
73530
1.0
阻抗电压%
重量kg
外形尺寸（mm）
轨距（mm）
器身
油重
总重
长
宽
高
9
18530
10820
36750
5490
3916
4850
1475
两台变压器导纳功率损耗
两台变压器中的功率损耗为
负荷总有功和无功
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
，则需要进行无功补偿
其中：
——有功负荷系数；
——无功负荷系数；
——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；
——供电线路的额定电压
需要补偿的无功功率
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
重量
由此可见，每台电容器的容量为200kvar，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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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