供配電課程設計---10kv變電所電氣設計

1、<p>　　本 科 生 課 程 設 計</p><p>　　題 目：廣陵學院生活區(qū)二期10kV變電所電氣設計</p><p>　　課 程： 供配電工程 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師： </p>&

3、lt;p>　　完成日期： 2012年5月28日 </p><p>　　供配電工程課程設計任務書</p><p><b>　　1．題 目</b></p><p>　　1.10廣陵學院生活區(qū)二期10kV變電所電氣設計</p><p><b>　　2．原始資料</b>&

4、lt;/p><p>　　2.1 課題原始資料</p><p>　　各課題的工程概況及負荷詳見工程圖紙資料（另附）。</p><p><b>　　2.2 供電條件</b></p><p>　?。?）供電部門110/10kV變電所位于工程附近1.5/2.0/2.5/3.0km（自選）處，10kV母線短路電流為16/18/20

5、kA（自選），根據(jù)需要可提供給用戶1路或2路10kV專線（自選）供電。</p><p>　　（2）采用高供高計，要求月平均功率因數(shù)不少于0.95。不同電價負荷，計量分開。如學校用電統(tǒng)一執(zhí)行居民電價，公共建筑執(zhí)行商業(yè)照明電價、非工業(yè)動力電價，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用電統(tǒng)一執(zhí)行大工業(yè)電價、職工生活用電執(zhí)行居民電價。居住區(qū)采用高供低計（住戶每單元集中設置計量表箱、小區(qū)公建在配電室低壓出線柜設置計量表）。</p>&

6、lt;p>　?。?）供電部門要求用戶變電所高壓計量柜在進線主開關(guān)柜之前，且第一柜為隔離柜。</p><p><b>　　2.3 其他資料</b></p><p>　　當?shù)刈顭嵩碌娜兆罡邭鉁仄骄禐?8℃，年最熱月地下0.8m處最高溫度平均值為25℃。</p><p>　　3．具體任務及技術(shù)要求</p><p>　

7、　本次課程設計共1周時間，具體任務與日程安排如下：</p><p>　　第1周周一：熟悉資料及設計任務，負荷計算與無功補償、變壓器選擇。</p><p>　　周二：設計繪制變電所高壓側(cè)主接線圖。</p><p>　　周三：設計繪制變電所低壓側(cè)主接線圖。</p><p>　　周四：短路電流計算，高低壓電器及電線電纜選擇計算。</p>

8、<p>　　周五：編制設計報告正文（設計說明書、計算書）電子版。整理打印設計報告，交設計成果。</p><p>　　要求根據(jù)設計任務及工程實際情況，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，獨立完成10kV變電所的電氣設計（變電所出線部分設計分工合作完成）。設計深度應達到初步設計要求，制圖應符合國家規(guī)范要求。</p><p><b>　　4．實物內(nèi)容及要求</b

9、></p><p>　　課程設計報告文本內(nèi)容包括：1.封面；2.任務書；3.目錄；4.正文；5.致謝；6.參考文獻；7.附錄（課程設計有關(guān)圖紙）。</p><p>　　4.1 設計報告正文內(nèi)容</p><p>　　（1）工程概況與設計依據(jù)</p><p>　?。?）負荷計算與無功補償設計</p><p>　?。?/p>

10、3）供配電系統(tǒng)一次接線設計</p><p>　?。?）短路計算與高低壓電器選擇</p><p><b>　?。?）電線電纜選擇</b></p><p>　　設計報告正文編寫的一般要求是：必須闡明設計主題，突出闡述設計方案、文字精煉、計算簡明，條理清晰、層次分明。（變電所出線部分內(nèi)容各有側(cè)重）</p><p>　　設計報告

11、正文采用A4版面撰寫、A3紙打?。宽摪鏀?shù)2）。</p><p><b>　　4.2 設計圖紙</b></p><p>　?。?）變電所高壓側(cè)電氣主接線圖（1張A3）</p><p>　　（2）變電所低壓側(cè)電氣主接線圖（2～4張A3）</p><p>　　設計圖紙繪制的一般要求是：滿足設計要求，遵循制圖標準，依據(jù)設計規(guī)

12、范，比例適當、布局合理，講究繪圖質(zhì)量。（變電所出線部分分工合作完成）。</p><p>　　設計圖紙采用A3圖紙CAD出圖。與報告正文一起裝訂成冊。</p><p><b>　　5．參考文獻</b></p><p>　　[1] 翁雙安主編．供配電工程設計指導[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2

13、] 莫岳平、翁雙安編著．供配電工程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2011</p><p>　　[3] 任元會主編．工業(yè)與民用配電設計手冊[M]．3版．北京：中國電力出版社，2005</p><p><b>　　6．學生任務分配</b></p><p>　　表 課程設計任務分配表</p><p><b>　　7．

14、完成期限</b></p><p>　　任務書寫于2012年5月18日，完成期限為2012年5月28日</p><p><b>　　8．指導教師</b></p><p><b>　　翁雙安</b></p><p><b>　　目 錄</b></p>

15、<p>　　1 工程概況與設計依據(jù)………………………………………… ………………….6</p><p>　　1.1 工程概況……………………………………………………………………6</p><p>　　1.2 設計依據(jù)…………………………………………………………………….6</p><p>　　2 負荷計算及無功補償設計………………………………………………

16、…….…..7</p><p>　　2.1 負荷數(shù)據(jù)…………………………………………………………..….……..7</p><p>　　2.2 負荷計算…………………………………………………………………….8</p><p>　　2.2.1照明負荷低壓配電干線負荷計算………………………………………8</p><p>　　2.2.2食堂電力負荷

17、與平時消防負荷低壓配電干線負荷計算…………..……8</p><p>　　2.2.3學生宿舍及浴室負荷低壓配電干線負荷計算………………………….9</p><p>　　2.2.4變電所負荷計算………………………….………………………….…..10</p><p>　　3 供配電系統(tǒng)一次接線設計…………………………………………………..……11</p>

18、<p>　　3.1 負荷分級及供電電源…………………………………………………..…..11</p><p>　　3.2 電壓選擇與電能質(zhì)量…………………………………………………...….11</p><p>　　3.3 電力變壓器選擇………………………………………………………...….12</p><p>　　3.4 變電所電氣主接線設計………………………

19、……………………...…….15</p><p>　　3.4.1 變電所高壓側(cè)電氣主接線設計………………………………………..15</p><p>　　3.4.2 變電所低壓側(cè)電氣主接線設計………………………………..………15</p><p>　　4 短路電流計算與高低壓電器選擇…………………………………………………16</p><p>　

20、　4.1變電所高壓側(cè)短路電流計算……………………………………….………..16</p><p>　　4.2變壓器低壓側(cè)短路電流計算………………………………….........................17</p><p>　　4.3高壓斷路器選擇………………………………………………….…………21</p><p>　　4.4低壓斷路器的初步選擇……………………

21、……………………..…………22</p><p>　　4.5配電干線保護斷路器過電流脫扣器的初步選擇……………………….…..23</p><p>　　4.6變電所低壓電源進線斷路器的初步選擇…………………………..……..24</p><p>　　5 電線電纜選擇……………………………………………………………………25</p><p>　　

22、5.1 高壓進線電纜選擇…………………………………………………..……25</p><p>　　5.2 變電所硬母線選擇……………………………………………….……….25</p><p>　　5.3 低壓配電干線電纜選擇………………………………………….……….27</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………28</

23、p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………….……28</p><p>　　附錄 設計圖紙………………………………………………………………………28</p><p>　　1 工程概況與設計依據(jù)</p><p><b>　　1.1 工程概況</b></p><p>　　

24、本工程為廣陵學院生活區(qū)二期工程，變電所依附于食堂，屬于附設變電所，不僅向食堂和學生宿舍供電，還向一棟獨立的浴室供電。</p><p>　　其中，食堂擴建后總建筑面積14733.13平方米，為原有部分和擴建部分，設計耐火等級一級，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。學生宿舍，框架結(jié)構(gòu)，七層，層高3.4米，高26米，面積約為16520平方米。</p><p><b>　　1.2 設計依據(jù)</b

25、></p><p>　　1）《中華人民共和國節(jié)約能源法》；</p><p>　　2）《中華人民共和國電力法》；</p><p>　　3）《電力供應與使用條例》；</p><p>　　4）《供電營業(yè)規(guī)則》；</p><p>　　5）《建筑工程設計文件編制深度規(guī)定》；</p><p>　　6）

26、《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T16-92；</p><p>　　7）《低壓配電設計規(guī)范》GB50054-95；</p><p>　　8）《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-95；</p><p>　　9）《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB/T50311-2000；</p><p>　　10）《10kV及以下變電所設計規(guī)范》GB

27、50053-1994；</p><p>　　11）《35~110kV變電所設計規(guī)范》GB50059-1992；</p><p>　　12）《民用建筑設計通則》GB50352-2005；</p><p>　　13）《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》GB50058-1992；</p><p>　　14）其他相關(guān)規(guī)范和資料。</p>

28、<p>　　2 負荷計算及無功補償設計</p><p><b>　　2.1 負荷數(shù)據(jù)</b></p><p>　　表2-1 廣陵學院生活區(qū)二期用電負荷數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2.2 負荷計算</b></p><p>　　2.2.1照明負荷低壓配電干線負荷計算</p>

29、;<p>　　照明負荷0.38KV配電干線負荷計算采用需要系數(shù)法計算。負荷計算時不計備用回路負荷及備用設備功率。</p><p>　　表2-2 食堂照明負荷配電干線負荷計算</p><p>　　2.2.2食堂電力負荷與平時消防負荷低壓配電干線負荷計算</p><p>　　電力負荷和平時消防負荷0.38KV配電干線負荷計算采用需要系數(shù)法計算。負荷計算時

30、不計備用回路負荷及備用設備功率。</p><p>　　表2-3 食堂電力負荷與平時消防負荷低壓配電干線負荷計算</p><p>　　2.2.3學生宿舍及浴室負荷低壓配電干線負荷計算</p><p>　　學生宿舍及浴室負荷0.38KV配電干線負荷計算采用需要系數(shù)法計算。負荷計算時不計備用回路負荷及備用設備功率。</p><p>　　表2-4

31、學生宿舍及浴室負荷低壓配電干線負荷計算</p><p>　　2.2.4變電所負荷計算</p><p>　　先計算變電所總負荷，以便選擇變壓器臺數(shù)及容量。</p><p>　　表2-5 變電所負荷計算</p><p>　　3 供配電系統(tǒng)一次接線設計</p><p>　　3.1 負荷分級及供電電源</p>&

32、lt;p>　　本工程消防設備、應急照明等為二級負荷，其余為三級負荷。</p><p>　　二級負荷供電，采用雙路電源末端互投供電方式，消防用電由專用回路供電直接引自配電室，應急照明采用雙路電源，其中疏散照明燈具均自帶蓄電池。</p><p>　　三級負荷對供電無特殊要求。</p><p>　　3.2 電壓選擇與電能質(zhì)量</p><p>

33、　　1）食堂電源進線為380/220V，三相四線制，擴建部分四路電源引自本樓的校區(qū)配電室。用YJV-0.6/1KV，銅芯電力電纜敷設在線槽內(nèi)引入強電間低壓配電柜。</p><p>　　學生宿舍選用YJV22電纜埋地引入，埋深室外地坪下0.8M，進戶處穿管保護。配電型式為TN-C-S系統(tǒng)，在電源進戶處設置重復接地。電源重復接地后，在底層配電柜分出工作零線N和保護零線PE，此后兩線需嚴格分開。采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，總接地

34、電阻不大于1歐姆。</p><p>　　2）在電力系統(tǒng)正常狀況下，供電系統(tǒng)到用戶受電端的供電電壓允許偏差見表3-1在電力系統(tǒng)非正常狀況下，用戶受電端的電壓允許偏差不應超過額定值的±10%。</p><p>　　表3-1 供電企業(yè)到用戶受電端的供電電壓允許偏差</p><p>　　表3-2 用電設備端子電壓偏差應許值</p><p>

35、　　減少電壓偏差的措施：①合理選擇變壓器的電壓比和分接頭。必要時采用有載調(diào)壓變壓器。②合理地減少變壓器及線路的阻抗。例如，減少系統(tǒng)的變壓級數(shù)；合理增大導線或電纜的截面積；采用多回路并聯(lián)供電；盡量使高壓線路深入負荷中心，減少低壓配電距離。③采取無功補充措施。④宜使三相負荷平衡。</p><p>　　減少電壓波動和閃變的措施：①大容量的沖擊性負荷宜與對電壓波動和閃變敏感的負荷由不同變壓器供電。②較大容量的沖擊性負荷宜

36、由變電所低壓柜處采用專用回路供電。③較小容量的沖擊性負荷與其他負荷共用回路時，宜采用加大導線截面或降低共用線路阻抗的措施。④采用靜止無功功率補償裝置減少無功功率沖擊引起的電壓波動。</p><p>　　抑制諧波的措施：①各類大功率非線性用電設備變壓器由短路容量較大的電網(wǎng)供電。②對大功率靜止變流器應提高整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)和增加變流器的波形脈動數(shù)，多臺相數(shù)相同的整流裝置，使整流變壓器的二次側(cè)有適當?shù)南嘟遣睢＂郯粗C

37、波次數(shù)裝設濾波器。④選用Dyn11聯(lián)結(jié)組標號的三相配電變壓器。</p><p>　　3.3 電力變壓器選擇</p><p>　　電力變壓器是供電系統(tǒng)的關(guān)鍵設備，并影響電氣主接線的基本形式和變電所總體布置形式。供配電系統(tǒng)設計時，應經(jīng)濟合理地選擇變壓器的形式、臺數(shù)及容量，并使所選擇變壓器的總費用最小。</p><p>　　變壓器型式選擇是指確定變壓器的相數(shù)、繞組型式、絕

38、緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組標號、調(diào)壓方式等，并應優(yōu)先選用技術(shù)先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品。對干式變壓器，通常還根據(jù)其布置形式相應選擇其外殼防護等級。變壓器的臺數(shù)和容量一般根據(jù)負荷等級、用電設備和經(jīng)濟運行等條件綜合考慮確定。</p><p>　　本工程為一般低層民用建筑，變壓器位于變電所內(nèi)，故采用SCB10型三相雙繞組干式變壓器，聯(lián)結(jié)組標號Dyn11,無勵磁調(diào)壓，電壓比10（1±5%）/0.4kV?？紤]到與開

39、關(guān)柜布置在同一房間內(nèi)，變壓器外殼防護等級選用IP2X。SCB10型干式變壓器符合GB20052-2006《三相配電變壓器能效限定及節(jié)能評價》的要求。</p><p>　　因工程中具有二、三級負荷，故采用兩臺變壓器。</p><p>　　本工程總計算負荷為7110.1kVA （cosφ=0.89），其中二級負荷為810.1kVA（cosφ=0.84）。</p><p>

40、;　　選擇兩臺等容量的變壓器，互為備用。每臺變壓器的容量為2500KVA。正常運行時照明負荷與電力負荷共用變壓器，通過合理分配負荷，可使兩臺變壓器正常運行時功率相當。</p><p>　　查光盤附錄三或者廠家樣本得SCB10—2000/10型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)：=6，=12.6kW，IP2X防護外殼尺寸：長2400mm*寬1550mm*高2400mm。</p><p>　　變壓器負荷分配計算及

41、補償裝置選擇詳見表3-3，表3-4。</p><p>　　表3-3 10/0.38kV變電所變壓器T1負荷分配計算及無功功率補償裝置選擇</p><p>　　表3-4 10/0.38kV變電所變壓器T2負荷分配計算及無功功率補償裝置選擇</p><p>　　3.4 變電所電氣主接線設計</p><p>　　3.4.1 變電所高壓側(cè)電氣主接線設

42、計</p><p>　　1）電氣主接線形式及運行方式</p><p>　　本工程變電所的兩路10kv外供電源可同時供電，并設有兩臺變壓器。</p><p>　　因此，高壓側(cè)電氣主接線采用分段單母線形式。正常運行時，由10kV電源A和電源B同時供電，母線聯(lián)絡斷路器斷開，兩個電源各承擔一般負荷。當電源B故障或檢修時，閉合母聯(lián)斷路器，由電源A承擔全部負荷；當電源A故障或檢

43、修時，母聯(lián)斷路器仍斷開，由電源B承擔一半負荷。此方案的供電可靠性高、靈活性好，但經(jīng)濟性稍差。</p><p>　　2）所用電設計：考慮到經(jīng)濟性，變電所不設所用變壓器。 </p><p>　　3）電氣主接線圖繪制：本工程變電所高壓側(cè)電氣主接線圖見附錄圖紙。</p><p>　　3.4.2 變電所低壓側(cè)電氣主接線設計</p><p>　　1）電氣

44、主接線形式及運行方式</p><p>　　變電所設有兩臺變壓器，因此，低壓配電系統(tǒng)電氣主接線也采用分段單母線形式。</p><p>　　運行方式如下：正常運行時，母聯(lián)斷路器斷開，兩臺變壓器分列運行，各承擔一半負荷。當任一臺變壓器故障或檢修時，切除部分三級負荷后，閉合母聯(lián)斷路器，由另一臺變壓器承擔全部一、二級負荷和部分三級負荷。</p><p>　　2）電氣主接線圖繪

45、制：本工程變電所低壓側(cè)電氣主接線圖見附錄圖紙詳見附錄圖紙。</p><p>　　4 短路電流計算與高低壓電器選擇</p><p>　　4.1變電所高壓側(cè)短路電流計算</p><p>　　根據(jù)所設計的供配電系統(tǒng)一次接線，本工程變電所高壓側(cè)短路電流計算電路如圖4-1所示。短路點k-1點選在變電所一段10kV母線上。</p><p>　　圖4-1變

46、壓器高壓側(cè)短路電流計算電路</p><p>　　采用標幺值法計算，詳見表4-1。</p><p>　　表4-1 變電所高壓側(cè)短路電流計算</p><p>　　4.2變壓器低壓側(cè)短路電流計算</p><p>　　采用歐姆法計算，想見表4-2至4-6。</p><p>　　表4-2 變電所低壓側(cè)短路電流計算</p&g

47、t;<p>　　表4-3 浴室照明回路短路電流計算</p><p>　　表4-4 14號宿舍照明回路短路電流計算</p><p>　　表4-5 食堂照明回路2短路電流計算</p><p>　　表4-6 12號宿舍樓照明回路短路電流計算</p><p>　　4.3高壓斷路器選擇</p><p>　　本工程高

48、壓斷路器作為變壓器回路、電源進線回路的控制和保護電器及分段聯(lián)絡用電器。查光盤，選用VD4-12-630A/20kA型戶內(nèi)高壓真空斷路器，配用彈簧操動機構(gòu)，二次設備電壓為DC1110V。高壓斷路器的選擇校驗見表4-7，由表可知，所選斷路器合格。</p><p>　　表4-7 高壓斷路器的選擇校驗</p><p>　　4.4低壓斷路器的初步選擇</p><p>　　表4

49、-8 變電所低壓電源進線、母線聯(lián)絡保護用斷路器的初步選擇</p><p>　　表4-9 變電所低壓大容量出線（以WP1為例）保護用斷路器的初步選擇</p><p>　　表4-10 變電所低壓中小容量出線（以ALE為例）保護用斷路器的初步選擇</p><p>　　4.5配電干線保護斷路器過電流脫扣器的初步選擇</p><p>　　表11 配電干

50、線保護斷路器過電流脫扣器的整定</p><p>　　4.6變電所低壓電源進線斷路器的初步選擇</p><p>　　表4-12 變電所低壓電源進線斷路器的初步選擇</p><p><b>　　5 電線電纜選擇</b></p><p>　　5.1 高壓進線電纜選擇</p><p>　　10kV專線電源

51、A引入電纜選用YJV22—8.7/10型3芯電纜，在變電所采用直埋/穿管埋地、在變電所內(nèi)采用梯架/電纜溝相結(jié)合的敷設方式。</p><p>　　高壓電源進線電纜截面先按允許溫升條件選擇，然后校驗其電壓損失和短路熱穩(wěn)定，見表5-1</p><p>　　表5-1 高壓電源進線電纜截面選擇</p><p>　　電纜型號規(guī)格表示為：YJV22—8.7/10-3×1

52、20</p><p>　　5.2 變電所硬母線選擇</p><p>　　本工程采用KYN44A——12型高壓開關(guān)柜，選用硬裸銅母線，每相1片。母線截面先按允許溫升條件選擇，然后校驗其短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。由于母線長度較短，電壓損失較小，不需校驗。開關(guān)柜有主母線和分支母線，以主母線截面選擇為例，見表5-3。</p><p>　　表5-2高壓主母線截面選擇</p&g

53、t;<p>　　本工程采用MNS（BWL3）—04型低壓開關(guān)柜，柜內(nèi)主母線選用每相2片硬裸銅母線。截面選擇先按允許溫升條件選擇，然后校驗短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。由于主母線長度較短，電壓損失較小，不需校驗。開關(guān)柜有主母線和分支母線，以主母線截面選擇為例，見表5-3。</p><p>　　表5-3變壓器低壓母線橋及低壓開關(guān)柜主母線截面選擇</p><p>　　5.3 低壓配電干線電纜

54、選擇</p><p>　　1）變壓器低壓側(cè)配電干線WAA-2電纜選擇：電纜型號規(guī)格表示：ZB-YJV-0.6/1-300</p><p>　　2）變壓器低壓側(cè)配電干線WAA電纜選擇：電纜型號規(guī)格表示：ZB-YJV-0.6/1-70</p><p>　　3）變壓器低壓側(cè)配電干線AL14-1電纜選擇：電纜型號規(guī)格表示：ZB-YJV-0.6/1-300</p>

55、<p>　　4）變壓器低壓側(cè)配電干線AL12-1電纜選擇：電纜型號規(guī)格表示：ZB-YJV-0.6/1-300</p><p>　　經(jīng)校驗允許溫升條件、電壓損失、短路熱穩(wěn)定性滿足條件。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過一周的時間，我終于完成了廣陵學院生活區(qū)二期10kV變電所電氣設計。這次課程設計能夠

56、最終設計完成，除了本人的努力之外，還有翁雙安老的指導和同學們的幫助。翁老師在百忙中對我的設計給予了細致的指導和建議，對我的輔導耐心認真，而且百問不厭；同時同學在我出現(xiàn)困難和疑惑時，伸出援手，使我少走彎路。</p><p>　　最后以此感謝所有曾經(jīng)在課程設計中幫助的我老師同學，謝謝他們讓我更加熟練的操作CAD、EXCEl、WORD等常用軟件。</p><p><b>　　參考文獻&

57、lt;/b></p><p>　　[1] 翁雙安主編．供配電工程設計指導[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2] 翁雙安主編．供電工程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[3] 任元會主編．工業(yè)與民用配電設計手冊[M]．3版．北京：中國電力出版社，2005</p><p><b&g