1、課 程 設 計課程名稱： 建筑供配電與照明技術課程技術 設計名稱： 某10KV變電站電氣部分的設計 院 （系）： 信息與控制工程學院 專業班級： 建筑電氣及智能化 姓 名： 學 號： 指導教師： 2013年06月22日西安建筑科技大學課程設計（論文）任務書專業班級： 學生姓名： 指導教師（簽名）： 一、課程設計（論文）題目某10KV變電站電氣部分的設計二、本次課程設計（論文）應達到的目的工廠供電課程設計是在工廠供電課程學完結束后的一次教學實踐環節。課程設計是實踐教學環節的重要組成部分，其目的是通過課程設計加深學生對課程基本知識的理解，提高綜合運用知識的能力，掌握本課程的主要內容、工程設計或撰寫

2、論文的步驟和方法。圍繞課本內容培養學生獨立進行工業供電系統和建筑供電系統電氣部分設計計算能力，包括供電系統設計計算能力和電力設備選擇能力。培養學生理論聯系實際的能力，加強供電專業知識的認識水平。鍛煉和培養學生分析和解決電力供電專業技術問題的能力和方法。 三、本次課程設計（論文）任務的主要內容和要求（包括原始數據、技術參數、設計要求等） 1、設計依據1）電源和環境條件：由西王集團熱電廠10KV雙回路供電，正常情況下，一路工作，一路備用。西王熱電廠10kv出線母線短路容量為200MVA，該路線路長為：架空線采用高壓架空絕緣線LYJ3150mm2，長度1.2KM，引至廠區北邊，然后換用YJLV22型

3、高壓交聯聚乙烯電纜直埋至高壓配電室內。為滿足部分二級負荷的要求，廠內設柴油發電機組一臺型號為6170300GS。（設計時應預留一路出線與柴油發電機組相連）。西王集團熱電廠10KV母線的定時限過電流保護裝置整定為1.2秒。酵母生產廠變電所內設有兩臺變壓器，容量待選。2）其它條件濟南供電局要求在10KV電源進線處裝設計量電費的專用儀表，要求廠總負荷的月平均功率因數不低于0.92。當地最熱月平均最高氣溫為35。總配電所周圍無嚴重粉塵和腐蝕性氣體。 3）負荷資料序號用電單位名稱設備容量需要系數KX功率因數cos計算系數tg工作（KW）備用（KW）1制冷站13320.80.80.752空壓站3800.8

4、0.80.753干燥550.80.80.754壓榨成型150.750.750.885真空包裝400.750.750.886攪拌14.50.750.750.887水泵房及水處理900.750.750.888真空過濾300.70.750.889酵母離心900.650.750.8810試驗室200.60.750.8811照明500.850.61.3312辦公樓400.60.61.3313宿舍樓1000.60.61.332、設計內容1）、負荷計算2）、無功功率補償3）、主變壓器臺數和容量、類型的選擇4）、變電所主接線方案的設計5）、短路電流的計算6）、變電所一次設備的選擇與校驗7）、變電所進出線的選擇

5、與校驗3、書面報告格式及內容要求：1）、說明書的格式要符合西安建筑科技大學本科課程設計（論文)管理規定（試行）的規定。2）、說明書的內容應包括設計內容的七部分要點，說明書正文要求在20頁左右。四、應收集的資料及主要參考文獻：1、工廠供電 機械工業出版社 劉介才 編著2、工廠供電設計指導 機械工業出版社 劉介才主編3、供配電技術 電子工業出版社 唐志平 主編4、工業企業供電課程設計及實驗指導書 冶金工業出版社 王建南 主編五、審核批準意見教研室主任（簽字） 摘要工廠供電系統一般中型工廠的電源進線電壓是6-10kV。電能先經高壓配電所集中，再由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或由高壓配電線路

6、直接供給高壓用電設備。車間變電所內裝有電力變壓器，將6-10kV的高壓電降為一般低壓用電設備所需的電壓，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設備使用。工廠供電工作要很好地為工業生產務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，就必須達到以下基本要求：安全、可靠、優質、經濟此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發展。本文是對10千伏變電站電氣部分的設計。在設計中，我們從安全、可靠、靈活、經濟這四個方面考慮，來確定變電所的主接線方式，運用短路電流標幺值計算方法來進行短路電流的計算，通過查閱設計手冊和技術規程對

7、主要設備和導體以及高壓配電裝置進行了設計和選擇。該變電所設有2臺主變壓器（一備一用），采用橋式接線。進行了負荷、無功補償、短路電流的計算，主要電氣設備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器）。關鍵詞：主接線，短路電流，電氣設備，配電裝置目錄摘要V第一章 變電站總體分析71.1變電站的定義及分類7變電站的定義7變電站的分類71.2負荷計算目的、方法7負荷計算的目的7負荷計算的方法71.3無功功率補償8無功功率補償的方法8無功功率補償的分析91.4主變壓器臺數和容量、類型的選擇9主變壓器臺數的確定9主變壓器容量的確定9主變壓器型式的選擇91.5變電所主接線方案的設計101.6短路

8、電流的計算11第二章 計算書132.1負荷計算132.2無功功率補償計算162.3主變壓器臺數和容量、類型的選擇172.4短路電流的計算172.5變電所一次設備的選擇與校驗19高壓母線的選擇與校驗19電流互感器的選擇與校驗20電壓互感器的選擇與校驗20高壓斷路器選擇與校驗20高壓隔離開關的選擇與校驗212.6變電所進出線的選擇與校驗21結束語22參考文獻23第一章 變電站總體分析1.1變電站的定義及分類1.1.1變電站的定義變電站是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用，是進行電壓變換以及電能接受和分配的場所。1.1.2變電站的分類1）根據變電站的性質分為：升壓、降壓變電站。2）

9、根據變電站在系統中的地位：樞紐變電站、區域變電站和用戶變電站。1.2負荷計算目的、方法負荷計算的目的負荷計算主要是確定“計算負荷”。“計算負荷”是按發熱條件選擇電氣設備的一個假想的持續負荷，“計算負荷”產生的熱效應和實際變動負荷產生的最大熱效應相等。所以根據“計算負荷”選擇導體及電器時，在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過容許值。計算負荷是確定供電系統、選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面和儀表量程的依據，也是整定繼電保護的重要數據。計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定

10、過小又將使電器和導線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失。1.2.2負荷計算的方法若已知一個供電范圍的電氣設備數量和容量時，負荷計算的方法有：需要系數法、利用系數法和二項式法；當在電氣設備數量和容量都不清楚的情況下，可采用各種用電指標進行負荷計算，其方法有：負荷密度法、單位指標法、住宅用電指標法等。1.需要系數法計算簡單，是最為常用的一種計算方法，適合用電設備數量較多，且容量相差不大的情況。 2.二項式法其考慮問題的出發點就是大容量設備的作用，因此，當用電設備組中設備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準確的結果。3.利用系數法是通過平均負荷來求計算負荷，這種方法的理論依據是概率論與數理

11、統計，因此是一種較為準確的計算方法，但其計算過程相對繁瑣。因本設計的電氣設備數量和容量都是確定的，且容量相差不大，所以本次負荷計算方法選擇需要系數法。主要計算公式如下： 1）有功功率：（單位為KW） （1-1）式中是所有設備組有功計算負荷之和，是有功負荷同時系數，可取0.850.952）無功功率:（單位為kvar） （1.2）式中是所有設備無功之和；是無功負荷同時系數，可取0.90.973）視在功率:（單位為kvA） （1-3）4）計算電流:（單位為A） (1-4)低耗損變壓器的功率損耗也可按下式計算： (1-5)注：負荷計算過程見計算書1.3無功功率補償1.3.1無功功率補償的方法要使供配電

12、系統的功率因數提高，一般從兩個方面采取措施：一是提高用電設備的自然功率因數，自然功率因數是指不采用任何補償裝置式的功率因數。這種方法只能通過選擇功率因數高的電氣設備來做到，但不能達到完全補償。二是采取人工補償的方法使總功率因數得以提高，有兩種方法，一是采用同步電動機替代異步電動機工作，由于投資和損耗較大，又不便于維護、檢修，供配電系統中很少采用。二是采用并聯電容器補償。采用并聯電容器補償時目前供配電系統中普遍采用的一種補償方法，也叫移相電容器靜止無功補償。它具有有功損耗小、運行維護方便、補償容量增減方便、個別電容器損壞不影響整體使用等特點，所以本設計采用并聯電容器補償。1.3.2無功功率補償的

13、分析由負荷計算可知，該廠低壓側側最大負荷時的功率因數只有0.78。而供電部門要求該廠10KV進線側最大負荷時功率因數不低于0.92。考慮到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此380V側最大負荷時功率因數應稍大于0.92，暫取0.98來計算380V側所需無功功率補償容量： (1-6)注：無功功率補償計算過程見無功功率補償計算書1.4主變壓器臺數和容量、類型的選擇1.4.1主變壓器臺數的確定 在電力工程電氣設計手冊中可知：“對大中城市郊區的一次變電站，在中、低壓已構成環網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜”。在運行或檢修時，可以一臺工作，一臺備用或檢修，并不影響供電，也可以兩臺并列運行。根據

14、設計任務書中所示本變電所為地方變電所，且出線回路數較多，為保證供電的可靠性，在考慮了所建變電站的近期和遠期負荷相差較大的情況下，參照規程要求，宜選用兩臺小容量主變壓器（一備一用）。 1.4.2主變壓器容量的確定變壓器補償后的視在功率為1734.24KVA，臺數確定為2臺，裝有兩臺主變壓器時，其中任意一臺主變壓器容量應同時滿足下列兩個條件：1、任一臺主變壓器單獨運行時，應滿足總計算負荷的60%-70%的要求，即 (1-7)2、任一臺主變壓器單獨運行時，應能滿足全部一、二級負荷的需要，即: (1-8)1.4.3主變壓器型式的選擇電力變壓器的額定容量是指它在規定的環境溫度條件下，室外安裝時，在規定的

15、使用年限內連續輸出的最大視在功率。考慮到變壓器安裝地點的年品均氣溫不等于20時，則年平均氣溫每升高1，變壓器的容量應相應減小1。因此，室外變壓器的實際容量為：（以下為計算公式） (1-9) 對于室內變壓器，由于散熱條件較差，變壓器進風口和出風口間大概有15的溫差，因此，處在室內的變壓器環境溫度比戶外溫度大約高8，即：（以下為計算公式） (1-10)考慮到為發展需求留有一定的空間，故選擇容量為1600KVA滿足要求。故選擇型號為S9-1600/10的變壓器。注：變壓器容量、類型計算過程見變壓器容量、類型計算書1.5變電所主接線方案的設計電氣主接線是發電廠和變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系

16、統的主要環節。主接線是指由各種開關電器、電力變壓器、母線、電力電纜或導線、移相電容器、避雷器等電氣設備依一定的次序相連接的接受和分配電能的電路。而用規定的電氣設備圖形符號和文字符號并按照工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。變電所最常用的主接線包括：單母線接線、雙母線接線、斷路器接線、橋形接線等等。其中橋形接線是中、小規模的地區變電所和城市供電變電所較常采取的方案。其主要好處是兩臺主變起到了互為備用（暗備用方式）的作用，在采取這兩種方式的電氣主接線時，不管哪一路電源進線失去電壓，由于“橋”的存在，都不會影響該降壓變電所中兩臺主變的投運

17、，從而就大大提高了對用戶供電的可靠性。若需要把并列運行方式改為單列運行方式，則斷開橋臂即可實現，此外在檢修某些設備時，也提供了許多方便。發電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。1.運行的可靠2.具有一定的靈活性3.操作應盡可能簡單、方便4.經濟上合理5.應具有擴建的可能性本次設計采用內橋式接線，接線圖如下：圖1-1變電所主接線方案的設計1.6短路電流的計算本次設計采用短路電流標幺值計算方法計算短路電流。1.由已知條件畫出短路計算等效電路圖圖1-2 短路計算等效電路圖2.取基準容量各個元件的電抗標幺值為：系統： （1-11）架空線路： （1-12）變壓器： （1-13）3.三相短路時的短路電流

18、和容量的計算公式為：（1）計算短路回路總阻抗標幺值（2）所在電壓級的基準電流:(KA) （1-14）（3）計算短路電流各量: （1-15） (KA) （1-16）(KA) （1-17） (MVA) （1-18）注：短路電流計算過程見短路電流計算書變電所一次設備的選擇與校驗及變電所進出線的選擇與校驗計算過程見變電所一次設備的選擇與校驗及變電所進出線的選擇與校驗計算書第二章 計算書2.1負荷計算1、制冷站： , （2-1） （2-2）2、空壓站： , （2-3） （2-4）3、干 燥： , （2-5） （2-6）4、壓榨成型： , （2-7） （2-8）5、真空包裝： , （2-9） （2-10）

19、6、攪拌： , （2-11） （2-12）7、水泵房及水處理： , （2-13） （2-14）8、真空過濾： , （2-15） （2-16）9、酵母離心： , （2-17） （2-18）10、實驗室： , （2-19） （2-20）11、照明： , （2-21） （2-22）12、辦公樓： , （2-23） （2-24）13、宿舍樓： , （2-25） （2-26）總的計算負荷：（設同時系數為0.9） （2-27） （2-28） （2-29） （2-30） （2-31）2.2無功功率補償計算, （2-32） （2-33） （2-34） （2-35）高壓側總的計算負荷為： （2-36） （2-3

20、7） （2-38） （2-39） （2-40）2.3主變壓器臺數和容量、類型的選擇變壓器補償后的視在功率為1734.24KVA，臺數確定為2臺，根據變壓器容量確定的條件， （2-41） 故選擇型號為S9-1600/10的變壓器。電力變壓器的額定容量是指它在規定的環境溫度條件下，室外安裝時，在規定的使用年限內連續輸出的最大視在功率。考慮到變壓器安裝地點的年品均氣溫不等于20時，則年平均氣溫每升高1，變壓器的容量應相應減小1。因此，室外變壓器的實際容量為： （2-42）對于室內變壓器，由于散熱條件較差，變壓器進風口和出風口間大概有15的溫差，因此，處在室內的變壓器環境溫度比戶外溫度大約高8，即 （

21、2-43）考慮到為發展需求留有一定的空間，故選擇容量為1600KVA滿足要求。2.4短路電流的計算圖2-1 短路計算等效電路圖1.由已知條件畫出短路計算等效電路圖2.取基準容量各個元件的電抗標幺值為：系統： （2-44）架空線路： （2-45）變壓器： （2-46）3.K1點三相短路時的短路電流和容量的計算（1）計算短路回路總阻抗標幺值 （2-47）（2）計算K1點所在電壓級的基準電流 （2-48）（3）計算K1點短路電流各量 （2-49） （2-50） （2-51） （2-52）4. 計算K2點三相短路時的短路電流（1） 計算短路回路總阻抗標幺值 （2-53）（2）計算K2點所在電壓級的基準

22、電流 （2-54）（3）計算K2點短路電流各量 （2-55） （2-56） （2-57） （2-58）2.5變電所一次設備的選擇與校驗2.5.1高壓母線的選擇與校驗1.按允許載流量選擇母線截面： （2-59）變壓器的型號為 （2-60） （2-61）經查表，選取矩形鋁母線2.母線動穩定校驗：, （2-62）3.母線熱穩定校驗： （2-63） , 故滿足熱穩定要求2.5.2電流互感器的選擇與校驗進線UN=10kV,I1N=92.38A故查表選擇，變比為150/5A的LCZ-35型電流互感器，Kes=212,Kt=65,t=1s（1）動穩定校驗：Kes×I1N=212×

23、5;0.15=44.97>ish=15.92kA， （2-64）滿足動穩定要求。（2）熱穩定校驗：(KtI1N)2t=(65×0.15)2×1=95.1kA2s>tima=50.67kA2s， （2-65）滿足熱穩定要求。 2.5.3電壓互感器的選擇與校驗經查表，選用JD26-10型，10000/100變電壓互感器。2.5.4高壓斷路器選擇與校驗表2-1高壓斷路器選擇校驗表序號SN1010I/630選擇要求裝設地點電氣選擇結論項目數據項目數據110kV10kV合格2630A100.13A合格316kA6.243A合格440kA15.92A合格5合格2.5.5高壓隔離開關的選擇與校驗表2-2高壓隔離開關選擇校驗表序號選擇要求裝設地點電氣選擇結論項目數據項目數據110kV10kV合格2600A100.13A合格352kA15.92A合格4合格2.6變電所進出線的選擇與校驗按允許通過最大負荷電流，查表選LJ7D型電力電纜校驗： （2-66） （2-67） （2-68）所以滿