10KV变电所电气部分设计.docx
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10KV变电所电气部分设计
10KV变电所电气部分设计
高职毕业设计（论文）
I
高职毕业设计（论文）
摘要
随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。
然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。
一个典型的变电所要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。
出于这几方面的考虑，本论文设计的主要任务是10kV变电所的设计。
该系统为10KV电源进线，经过车间变电所再降压成380V，供给各车间使用。
同时对于变电所内的主设备进行合理的选型。
本设计选择如断路器，隔离开关，变压器，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。
使其更加贴合实际，更具现实意义。
关键词:
变电所设计;短路电流计算;设备选择与设计
II
高职毕业设计（论文）
Abstract
Alongwiththecontinuousdevelopmentofelectricindustry,peoplerequireincreasinglydemandofpowersupply,especiallythestability,reliabilityandcontinuityofit.Whilethestability,reliabilityandcontinuityofpowergridisdeterminedbytherationaldesignandconfigurationofsubstation.Atypicalsubstationneedsthereliableandflexibleoperation,theeconomicrationalityandfreeexpansionoftheequipments.Fortheconsiderationoftheseaspects,thepaperdesignsatransformersubstationof10kVwhichhastowlevelofvoltage.Atthesametime,choosetherationalselectionastothemainequipmentsinsubstation.Thisdesignchoosestwomaintransformers.AstootherequipmentssuchasCircuitBreaker,Isolatingswitch,CurrentTransformer,VoltageTransformer,Reactivepowercompensationdevice,ProtectiveRelayandsoonaretobeselected,designed,andconfiguredinaccordancewithspecificrequirements.Inordertomakeitreliabletooperate,easyandsimpletomanipulate,economical,withthepossibilityofexpansionandflexibilityofchangingitsoperation.Astomakeitmoreactualandpracticalsignificant.
Keywordssubstationdesign;shortcircuitcurrentcalculation;Equipment
Selectionanddesign
III
高职毕业设计（论文）
第1章绪论........................................................................................................1
1.1概述..........................................................................错误～未定义书签。
1.2本次设计主要内容..................................................错误～未定义书签。
第2章负荷计算及无功补偿..............................................................................3
2.1负荷计算....................................................................................................3
2.2无功补偿..................................................................错误～未定义书签。
第3章变压器的选择........................................................................................10
3.1主变压器台数选择..................................................................................10
3.2主变压器容量..........................................................错误～未定义书签。
第4章主接线形式设计....................................................................................12
4.1主接线的基本要求.................................................错误～未定义书签。
4.2主接线基本形式与分析..........................................错误～未定义书签。
4.3变电所主接线方案选择..........................................错误～未定义书签。
第5章短路计算................................................................................................12
5.1短路计算原因及危害..............................................错误～未定义书签。
5.2短路计算目的..........................................................错误～未定义书签。
5.3对本设计进行短路计算..........................................错误～未定义书签。
第6章电气设备选择........................................................................................12
6.1电气设备选择..........................................................错误～未定义书签。
第7章结论........................................................................................................12参考文献..........................................................................错误～未定义书签。
致谢....................................................................................错误～未定义书签。
IV
高职毕业设计（论文）
第章绪论1
电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。
电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。
要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。
变电所作为变电站作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有效地减少投资和资源浪费。
在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中的作用已为人所共知:
它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响人民的物资与文化生活水平的提高，影响整个社会的发展。
本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括负荷统计，主变选择，主接线选择，短路电流计算，设备选择和校验，继电保护，防雷措施等几大块。
并依据相关规定和章程设计其中个个步骤，所以能满足一般变电所的需求。
1.1概述
随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常生活中。
电能可以方便的转化为期他形式的能源，例:
机械能、热能、光能、磁能等，并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的人和工作场所和生活场所。
电能的应用规模也很灵活以电能作为动力，可以促进工农业的机械化和自动化。
保证产品质量大幅度提高劳动生产率。
同时提高电气化程度以电能代替其它形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径
电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其它工业的区别在于:
（一）、与国民经济各部门的关系非常密切。
（二）、电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度，过程非常短促。
（三）、电能的生产、输送、分配和消费实际上同时完成的不能大量储存。
变电站是联系发电厂和电力用户的重要纽带，是将电能从产品变成商品的
1
高职毕业设计（论文）中间环节。
它担负着电能转换和电能重新分配的重要任务。
对国家经济的发展有着极其重要的作用。
变电所是电力系统的重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。
作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。
1.2本次设计的主要内容
本文所研究的是10kV降压变电所的主接线设计及变压器的选择，变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
在经济角度上要考虑周全，尽量以最少的投资获得最佳的方案。
按照要求选择合适的变压器。
短路电流计算，对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时，所流过的短路电流进行了分别计算。
电气设备动、热稳定校验，电气设备的选择条件包括两大部分:
一是电气设备所需要满足的基本条件，即按正常工作条件选择，并按短路状态校验动、热稳定;二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目，主要电气设备型号及参数的确定。
电气总平面及配电装置断面设计和无功补偿方案设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。
本次课程设计，旨在熟悉变电所中供电系统的负荷计算，掌握变电所中二次回路的基本原理，在次基础上对供电系统中的变电所二次接线进行了设计和保护，最后根据具体环境条件对电气设备进行校验，使本次设计的内容更加完善。
通过负荷的计算，选定了变压器的型号。
在设计当中，设备分组是至关重要的。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求:
（1）安全在电能的供应、配合使用中，不应发生人身事故和设备事故。
（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
（3）优质硬满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运费用要低，并尽可呢个地节能电能和减少有色书的消耗量。
变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
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高职毕业设计（论文）
第章负荷计算及无功补偿2
2.1负荷计算
表据2.1
厂房厂房名负荷设备容量需要功率编号称类别/KW系数因数
动力3600.30.70铸造车1
间照明60.81.0
动力3500.30.65锻压车
2间照明80.71.0
动力4000.30.05金工车
3
间照明100.80.8
动力3000.31.0工具车4
间照明70.90.5
动力500.70.85锅炉房
照明10.81.0
动力1500.30.5热处理
6车间照明50.81.0
动力1600.30.7装配车7
间照明60.81.0
动力1600.20.65机修车8间照明40.81.0
动力2550.50.8电镀车
9
间照明50.81.0
动力200.40.8仓10
库照明10.81.0
生活区照明3500.70.9
供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件都必须选择得当，除了应
满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。
因此有必
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高职毕业设计（论文）要对供电系统中各个环节电力负荷进行统计计算
通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。
如果计算负荷确定得过大，将造成投资和有色金属的浪费。
如果计算负荷确定得过小，增加电能损耗，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，从而造成更大的损失。
由此可见，正确确定计算负荷非常重要。
下面，根据需用系数法对本系统的动力负荷进行计算。
（1）铸造车间
已知K,0.3,cos,,0.70,tan,,1.02d
P,0.3，360kW,108kW30
（1）
Q,108kW，1.02,110.16kvar30
（1）
（2）锻压车间
已知K,0.3,cos,,0.65,tan,,1.17d
P,0.3，350kW,105kW30
（2）
Q,105kW，1.17,122.85kvar30
（2）
（3）金工车间
已知K,0.3,cos,,0.05,tan,,19.95d
P,0.3，400kW,120kW30（3）
Q,120kW，19.95,2394kvar30（3）
（4）工具车间
已知K,0.3,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.3，300kW,90kW30（4）
Q,90kW，0,0kvar30（4）
（5）锅炉房
已知K,0.7,cos,,0.8,tan,,0.75d
P,0.7，50kW,35kW30（5）
Q,35kW，0.75,26.25kvar30（5）
（6）热处理车间
已知K,0.3,cos,,0.5,tan,,1.73d
P,0.3，150kW,45kW30（6）
Q,45kW，1.73,77.85kvar30（6）
（7）装配车间
4
高职毕业设计（论文）
已知K,0.3,cos,,0.7,tan,,1.02d
P,0.3，160kW,48kW30（7）
Q,48kW，1.02,48.96kvar30（7）
（8）机修车间已知K,0.2,cos,,0.65,tan,,1.17d
P,0.2，160kW,32kW30（8）
Q,32kW，1.17,37.44kvar30（8）
（9）电镀车间已知K,0.5,cos,,0.8,tan,,0.75d
P,0.5，255kW,127.5kW30（9）
Q,127.5kW，0.75,95.63kvar30（9）
（10）仓库已知K,0.4,cos,,0.8,tan,,0.75d
P,0.4，20kW,8kW30（10）
Q,8kW，0.75,6kvar30（10）
下面，根据需用系数法对本系统的照明负荷进行计算。
（1）铸造车间已知K,0.8,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.8，6kW,4.8kW30
（1）
Q,4.8kW，0,0kvar30
（1）
（2）锻压车间已知K,0.7,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.7，8kW,5.6kW30
（2）
Q,5.6kW，0,0kvar30
（2）
（3）金工车间已知K,0.8,cos,,0.8,tan,,0.75d
P,0.8，10kW,8kW30（3）
Q,8kW，0.75,6kvar30（3）
（4）工具车间已知K,0.9,cos,,0.5,tan,,1.73d
P,0.9，7kW,6.3kW30（4）
Q,6.3kW，1.73,10.9kvar30（4）
（5）锅炉房
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高职毕业设计（论文）
已知K,0.8,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.8，1kW,0.8kW30（5）
Q,0.8kW，0,0kvar30（5）
（6）热处理车间已知K,0.8,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.8，5kW,4kW30（6）
Q,4kW，0,0kvar30（6）
（7）装配车间已知K,0.8,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.8，6kW,4.8kW30（7）
Q,4.8kW，0,0kvar30（7）
（8）机修车间已知K,0.8,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.8，4kW,3.2kW30（8）
Q,3.2kW，0,0kvar30（8）
（9）电镀车间已知K,0.8,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.8，5kW,4kW30（9）
Q,4kW，0,0kvar30（9）
（10）仓库
已知K,0.8,cos,,1.0,tan,,0d
P,0.8，1kW,0.8kW30（10）
Q,0.8kW，0,0kvar30（10）
（11）生活区已知K,0.7,cos,,0.9,tan,,0.48d
P,0.7，350kW,245kW30（11）
Q,245kW，0.48,117.6kvar30（11）
K,0.8,K,0.85因此，总的计算负荷为（取）pq,,
=0.8（108+105+120+90+35+45+48+32+127.5+8+4.8+5.6+8+6.3+0.8+4+P，30
kW4.8+3.2+4+0.8+245）=804.64
=0.85（110.16+122.85+2394+26.25+77.85+48.96+37.44+95.63+6+6+10.9Q，30
kvar+117.6）=2596
2222S,P，Q,804.64，2596,2718kV,A303030
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高职毕业设计（论文）
S2718kV,A30I,,,4130A303U3，0.38kVN
2.2无功补偿
无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。
由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。
而且，工厂中由于有大量的异步电动机等感性负荷，还有感性的电力变压器，而使功率因数降低。
如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。
无功补偿一般有以下几个要求:
（1）电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则。
（2）在正常运行方式时，突然失去一回线路，或一台最大容量的无功补偿设备，或一台最大容量的发电机之后，系统无功电源事故备用的容量方式及配电方式，应能保持电压稳定和正常供电;在正常检修运行方式时，若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定。
kV3）对于110（以上系统的无功补偿，应考虑提高电力系统稳定性的作用。
常用的无功补偿装置有以下几种:
（1）同步调相机:
同步调相机在额定电压?
5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。
装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值改变输出无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，施工期长。
（2）串联电容补偿装置:
在长距离超高压输电线路中，串入电容器组利用电容器的容抗抵消输电线路的一部分感抗，缩短输电线的电气距离，提高静、动稳定度。
但对负荷功率因数高（,,0.95）的线路，串联补偿的调压效果就很y
小。
（3）静电补偿器补偿装置:
由静电电容器与电抗器并联组成，电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合再配以调节装置，就能够改变输出无功功率，与同步调相机相比，运行维护简单，功率损耗小，但相对电容补偿
kV装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级500变电所中。
（4）并联电容器补偿装置:
它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，
7
高职毕业设计（论文）
运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。
kV由于本次设计的变电所为10变电所，以补偿的角度及经济和检修方面来
考虑，首先选择并联和串联补偿装置。
而原始资料的数据可知，补偿装置主要补
偿负荷的无功容量及平衡主变损耗，所以选择并联补偿装置最优。
下面确定本系统无功补偿装置的容量:
（1）补偿前的变压器容量和功率因数
kV,A根据负荷计算，变压器低压侧的视在计算负荷=2718，S30
未进行无功补偿时，变电所低压侧的功率因数804.64/2718=0.30cos,,
（2）无功补偿容量
cos,,按规定，变电所高压侧的0.96，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大其有功功率损耗,一般，因此在变压器低压侧进行,Q,P,Q,（4~5）,PTTTT
cos,'无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.96，这里取=0.98要使低压侧功率因数由0.30提高到0.98，低压侧需装设的并联电容器容量
tanarccos0.30-tanarccos0.98kvarkvar为:
=804.64（）=2398Q
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