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学校10kv变电所及配电系统设计

学校10kv变电所及配电系统设计目录1课程设计原始数据 (1)1.1设计题目 (1)1.2设计要求 (2)1.3设计依据 (2)1.4设计任务 (4)2负荷计算及功率补偿 (5)2.1负荷计算的方法 (5)2.2无功功率补偿 (8)3变电所位置和型式的选择 (9)3.1根据变配电所位置选择一般原则: (9)3.2变电所的型式与方案: (10)4变电所变压器和主接线方案的选择 (11)4.1主变压器的选择 (11)4.2装设一台主变压器的主接线方案 (11)5 短路电流的计算 (12)5.1绘制计算电路 (12)5.2确定短路计算基准值 (12)5.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值 (13)5.4 K-1点(10.5K V侧)的相关计算 (13)5.5 K-2点(0.4K V侧)的相关计算 (14)6变电所一次设备的选择校验 (15)6.1选择校验条件 (15)6.210KV侧一次设备的选择校验 (17)6.30.4KV侧一次设备的选择校验 (18)7变压所进出线与邻近单位联络线的选择 (19)7.110KV高压出线的选择: (19)7.2变电所及邻近单位焦点路线的选择 (19)7.30.4KV低压出线选择 (20)7.4按发热条件选择 (21)7.5校验电压损耗 (21)7.6短路热稳定校验 (21)设计总结 (22)致谢 (23)参考文献 (23)附图 (24)1课程设计原始数据1.1设计题目某学校10KV变电所及配电系统设计1.2设计要求要求根据学校所能取得的电源及学校用电负荷的实际情况,并适当考虑到学校的发展,按照安全、可靠、优质、经济的供配电基本要求,确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线,进行导线截面的选择计算,并选择继电保护装置,确定防雷和接地装置,最后按要求写出设计说明,绘出设计图样。

1.3设计依据(1)学校总平面图见附图。

(2)车间组成及工厂负荷情况(3)学校组成及布置①教学楼;②宿舍楼;③实验楼;④锅炉房;⑤食堂;(4)工厂负荷情况学校年最大负荷利用小时为4600H,日最大负荷持续时间为12H。

该学校除食堂、教学楼和锅炉房属二级负荷外,其余均为三级负荷。

低压动力设备均为三相,额定电压为380V。

电气照明及家用电器均为单相,额定电压为220V。

本学校的负荷统计资料如表所示(表中设备容量是范围值。

)表 1.1(5)供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定,本学校可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。

该干线的走向参看工厂总平面图。

该干线的导线牌号为LGJ-35;干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本厂约5.0km。

干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。

此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。

为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。

与临近单位高压联络架空线线长度为3km。

(6)气象资料本厂所在地区的年最高气温为38℃,年平均气温为23℃,年最低气温为-8℃,年最热月平均最高气温为33℃,年最热月平均气温为26℃,年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。

当地主导风向为东北风,年雷暴日数为20。

(7)电费制度学校与当地供电部门达成协议,在学校变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。

每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA,动力电费为0.2元/kW.H,照明(含家电)电费为0.5元/kW.H。

工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。

此外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性地向供电部门交纳供电贴费:6~10kV为800元/kVA。

1.4设计任务要求在规定时间内独立完成下列设计说明书,包括:①学校负荷计算及功率补偿,列出负荷计算表、表达计算成果;②学校总降压变电所主变压器的台数及容量选择;③学校总降压变电所主接线设计;④导线型号及截面的选择;⑤学校电力系统短路电路的计算;⑥变电所一侧设备的选择与校验;⑦防雷保护和接地装置的设计;2负荷计算及功率补偿2.1负荷计算的方法2.1.1负荷计算的内容和目的(1)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性的负荷,其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。

在配电设计中,通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

(2) 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。

一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。

在校验瞬动元件时,还应考虑启动电流的非周期分量。

(3)平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。

常选用最大负荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷,有时也计算年平均负荷。

平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有:有功功率:30P =d K e P , (d K 为系数) 无功功率:30Q = 30P tan ϕ 视在功率:30S =ϕcos 30P 计算电流:30I =NU S 330, N U 为用电设备的额定电压(单位为KV )2.1.2由上述方法算出个车间的符合列表如下:表 2 .12.1.3全厂负荷计算取pK ⋅∑=0.9;qK ⋅∑=0.9根据上表可算出:i P ⋅∑30=593Kw ;30i Q ∑=511.8kvar ;30i S ∑=788.56 kv ·A其中iP ⋅∑30是所有设备组有功计算负荷30P 之和;i Q ⋅∑30是所有设备无功30Q 之和。

则:30P =p K ⋅∑i P ⋅∑30=0.9×593Kw =533.7Kw30Q =i q Q K ⋅⋅∑∑30=0.9×511.8kvar=460.62kvar30S ·A=705.8 kv ·A30I =NU S 330=537Acos ϕ=30i 30iP S∑∑=533.7/705.8=0.752.2无功功率补偿 2.2.1功率因数由上表可知,该学校380V 侧最大负荷时的功率因素只有0.76,而供配电部门要求该学校10kV 进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.9,需要功率补偿。

Qc=533.7〔tan (arccos0.75)-tan (arccos0.92)〕kvar =243 kvar由《工厂供电设计指导》P319表选: BW0.4-13-1,额定容量13 kvarn= Qc/△q=243/13=19,要为3的倍数,即21台。

2.2.2补偿后,重新选择变压器容量:S ˊ30(2)=565)211326.460(7.53322=⨯-+ 补偿后的功率因数:PT ≈0.015S ˊ30(2)=0.015×565KVA=8.475Kw QT ≈0.06 S ˊ30(2)=0.06 ×565KVA=33.9Kw 变电所高压侧的计算负荷:P ′30(1)=533.7kw +8.475kw=542.26 kwQ ′30(1)=(460.62kw +21×13)+33.9= 220.9kvarS ′30(1)=5859.22026.54222=+2.2.3补偿后的功率因数:92.0927.0585/26.542'cos >==ϕ∴满足相关规定。

3变电所位置和型式的选择3.1根据变配电所位置选择一般原则:1尽量靠近负荷中心;2进出线方便;3靠近电源侧;4设备运输方便;5不应设在有剧烈震动或高温的场所;6不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所;7不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻;8不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方;9不应设在地势较洼和可能积水的场所。

综合考虑,变电所应设在变电所为小区内附式,建在小区内一侧,有高、低压配电室、值班室及变压器室。

值班室有分别通往高、低压配电室的门,且朝值班室开;变压器室的门朝外开,室内设通风窗,进风窗设在变压器室前门的下方,出风窗设在变压器室的上方;高压配电室设不能开启的自然采光窗,窗台距室外地坪1.8m,低压配电室设能开启地自然采光窗。

3.2 变电所的型式与方案:1采用独立变电所。

2有原始材料知,该学校除实验楼、教学楼,锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷,综合考虑变配电所位置的选择原则,该学校采用一个高压配电所,变电所方案如下:学校只用一个变电所,见附图。

4变电所变压器和主接线方案的选择 4.1主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案:装设一台变压器,型号为S9-630-10型,而容量根据式30S S T N ≥⋅,T N S ⋅为主变压器容量,30S 为总的计算负荷。

选T N S ⋅=630 kv ·A>30S =585 kv ·A ,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。

至于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。

4.2装设一台主变压器的主接线方案 见附图。

5 短路电流的计算5.1 绘制计算电路图5.15.2 确定短路计算基准值设MVA1=,低压侧kvUd4.0102=。

=,UcSd100Ud=,即高压侧kvUd5.则:11100 5.53310.5d d d S MVAI kAU kV ===⨯22100144330.4d d d S MVA I kA U kV===⨯5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值 5.3.1电力系统的电抗标幺值2.0500100===*MVAMVASoc Sd Xs 5.3.2架空线路的电抗标幺值59.15.10100535.022=⨯⨯==*Vc Sd XolX wl 5.3.3电力变压器的电抗标幺值14.763010010001005.4100%=⨯⨯⨯==*N k T S Sd U X 5.3.4绘制等效电路:图5.25.4 k-1点(10.5kV 侧)的相关计算 5.4.1总电抗标幺值:79.159.12.0*2*1)1(=+=+=∑*-X X X K5.4.2三相短路电流周期分量有效值:KA KVXId I K K 07.379.15.5*)1(21==∑=-- 5.4.3其他短路电流:KA I I I K 07.3"1===-∞ KA KA I Sh 64.407.351.1=⨯= KA KA i sh 83.707.355.2=⨯=5.4.4三相短路容量:MVA MVAX Sd S K K 87.5579.1100*)1()3(1==∑=-- 5.5 k-2点(0.4kV 侧)的相关计算 5.5.1总电抗标幺值93.814.759.12.0*3*2*1*)2(=++=++=∑-X X X X K 5.5.2三相短路电流周期分量有效值:KA KAX I I K d K 13.1693.8144*)2(22==∑=-- 5.5.3各三相短路电流:KAKA i KA KA I KA I I I sh sh k 68.2913.1684.158.1713.1609.113.161''=⨯==⨯====-∞ 5.5.4三相短路容量:()()MVA MVAX S S k d k 20.1193.8100*232==∑=-- 短路计算结果表5.16变电所一次设备的选择校验 6.1 选择校验条件 6.1.1按工作电压选择设备的额定电压e N U ⋅一般不应小于所在系统的额定电压N U ,即≥⋅e N U N U ,高压设备的额定电压e N U ⋅应不小于其所在系统的最高电压max U ,即≥⋅e N U max U 。

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