企業(yè)降壓變電所電氣初步設(shè)計(jì)【獨(dú)家課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含4張CAD圖紙+帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】
企業(yè)降壓變電所電氣初步設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)以變電站為研究對(duì)象。變電站不僅僅是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分，而且也是電廠和用戶之間的樞紐。主電路電氣配線的設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)，要對(duì)整個(gè)變電站電氣設(shè)備做出正確的選擇，其中包括配電設(shè)備裝置，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置等設(shè)備。
在初步了解變電站的概念后，根據(jù)任務(wù)書(shū)上的要求，查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進(jìn)一步了解所需要做的事情。由線路和負(fù)載的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的負(fù)荷，進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。然后根據(jù)變電站的位置及出線方向來(lái)考慮，并對(duì)負(fù)荷進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，考慮安全性，經(jīng)濟(jì)性以及可靠性，確定10KV站以及電氣主布線，之后通過(guò)負(fù)載計(jì)算和供給的范圍，確定變壓器的容量和臺(tái)數(shù)以及型號(hào)，進(jìn)行相關(guān)的短路電流計(jì)算。再根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，變壓器和保護(hù)裝置的型號(hào)，最后還對(duì)相應(yīng)的繼電保護(hù)和防雷措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。
總而言之，一定要確保供電系統(tǒng)的安全和可靠性，在此基礎(chǔ)上再考慮其經(jīng)濟(jì)性，從而完成變電所的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：主接線；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)計(jì)算；變壓器；可靠性
Abstract
The design of transformer substation as the research object. Substation is not only power system an important component, and is also a hub between the power plants and users. Main circuit's electrical wiring design and development, it is necessary to make the right choice of the whole substation electrical equipment, including power distribution equipment, relay protection and automation device, equipment.
After a preliminary understanding of the concept of the substation, according to the requirements of the task book, refer to the relevant reference, to further understand the things that need to be done. The corresponding load is calculated by the parameters of the line and the load, and the reactive power compensation is carried out. After according to the substation location and outlet direction to consider, and the load for data analysis, consider the safety, economy and reliability, determine the 10kV station and main electrical wiring, after through the load calculation and supply determined transformer capacity and number of units, and types, related to the short-circuit current calculation.?According to the design requirements of the circuit breaker, isolating switch, transformer and the protection of the device model, and finally to the corresponding protection and lightning protection measures for a simple design.?
In short, we must ensure the safety and reliability of the power supply system, based on the consideration of its economy, so as to complete the design of substation.
Key words: main connection; data analysis; calculation data; transformer; reliability
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 設(shè)計(jì)背景 1
1.2 變電所的總體分析 1
1.3 設(shè)計(jì)思路 1
2 負(fù)荷計(jì)算 3
2.1 負(fù)荷分級(jí)及計(jì)算過(guò)程 3
2.1.1負(fù)荷分級(jí) 3
2.1.2負(fù)荷計(jì)算過(guò)程 3
2.1.3 0.4kV側(cè)負(fù)荷的計(jì)算 4
3 無(wú)功功率補(bǔ)償 7
3.1 無(wú)功電源的組成及補(bǔ)償裝置的選擇 7
3.3 無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇_定 7
4 變電所位置和主變壓器的選擇 9
4.1 變電所位置確定的一般原則 9
4.2變壓器實(shí)際容量的計(jì)算 9
4.3主變壓器臺(tái)數(shù)的確定以及型號(hào)的選擇 9
4.4主變壓器的運(yùn)行方式 10
5 主接線方式的選擇 11
5.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 11
5.2 主接線的設(shè)計(jì) 11
6 短路電流的計(jì)算 12
6.1 確定基準(zhǔn)值 12
6.2 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值 12
6.3 k-1故障點(diǎn)的短路電流計(jì)算 13
6.4 k-2故障點(diǎn)的短路電流計(jì)算 13
7 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 15
7.1 變電所高壓一次設(shè)備的介紹 15
7.2 一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)的條件和項(xiàng)目 15
7.3 變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇 17
7.4 變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇 19
7.6 變電所進(jìn)出線的選擇 20
8 繼電保護(hù)及二次回路的選擇 23
8.1 變電所二次回路方案的選擇 23
8.2繼電保護(hù)裝置 23
8.2.1反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 23
8.2.2電流速斷保護(hù) 24
8.3 電力線路的繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 25
9 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 27
9.1 避雷針的配置原則 27
9.2 防雷設(shè)計(jì) 27
9.3 確定最終的防雷方案 28
結(jié)論與展望 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
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電氣主接線圖.dwg
繼電保護(hù)圖.dwg
防雷設(shè)計(jì)圖.dwg
第 I 頁(yè) 摘 要 本設(shè)計(jì)以變電站為研究對(duì)象。變電站不僅僅是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分，而且也是電廠和用戶之間的樞紐。主電路電氣配線的設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)，要對(duì)整個(gè)變電站電氣設(shè)備做出正確的選擇，其中包括配電設(shè)備裝置，繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置等設(shè)備。 在初步了解變電站的概念后，根據(jù)任務(wù)書(shū)上的要求，查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進(jìn)一步了解所需要做的事情。由線路和負(fù)載的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的負(fù)荷，進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。然后根據(jù)變電站的位置及出線方向來(lái)考慮，并對(duì)負(fù)荷進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，考慮安全性，經(jīng)濟(jì)性以及可靠性，確定 10以及電氣主布線，之后通過(guò)負(fù) 載計(jì)算和供給的范圍，確定變壓器的容量和臺(tái)數(shù)以及型號(hào)，進(jìn)行相關(guān)的短路電流計(jì)算。再根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，變壓器和保護(hù)裝置的型號(hào)，最后還對(duì)相應(yīng)的繼電保護(hù)和防雷措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。 總而言之，一定要確保供電系統(tǒng)的安全和可靠性，在此基礎(chǔ)上再考慮其經(jīng)濟(jì)性，從而完成變電所的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ：主接線；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)計(jì)算；變壓器；可靠性 第 he of as is an is a s it is to of a of of to of to to to be is by of is to to 0kV of to to of of to a In we of on of so as to of 目錄 目 錄 摘 要 ................................................................................................................ I ............................................................................................................................... 緒論 ............................................................................................................. 1 計(jì)背景 ....................................................................................................................... 1 電所的總體分析 ....................................................................................................... 1 計(jì)思路 ....................................................................................................................... 1 2 負(fù)荷計(jì)算 ..................................................................................................... 3 荷分級(jí)及計(jì)算過(guò)程 ................................................................................................... 3 .................................................................................................................. 3 .......................................................................................................... 3 ............................................................................................... 4 3 無(wú)功功率補(bǔ)償 ............................................................................................. 7 功電源的組成及補(bǔ)償裝置的選擇 ........................................................................... 7 功補(bǔ)償?shù)拇_定 ........................................................................................................... 7 4 變電所位置和主變壓器的選擇 ................................................................. 9 電所位置確定的一般原則 ....................................................................................... 9 壓器實(shí)際容量的計(jì) 算 ............................................................................................... 9 變壓器臺(tái)數(shù)的確定以及型號(hào)的選擇 ....................................................................... 9 變壓器的運(yùn)行方式 ................................................................................................. 10 5 主接線方式的選擇 ................................................................................... 11 氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 ...................................................................................... 11 接線的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 11 6 短路電流的計(jì)算 ....................................................................................... 12 定基準(zhǔn)值 ................................................................................................................. 12 算各元件電抗標(biāo)幺值 ............................................................................................. 12 障點(diǎn)的短路電流計(jì)算 ....................................................................................... 13 障點(diǎn)的短路電流計(jì)算 ....................................................................................... 13 7 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) ............................................................... 15 電所高壓一次設(shè)備的介紹 ..................................................................................... 15 次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)的條件和項(xiàng)目 ..................................................................... 15 電所 10一次設(shè)備的選擇 ............................................................................. 17 目錄 電所 380V 低壓一次設(shè)備的選擇 .......................................................................... 19 電所進(jìn)出線的選擇 ................................................................................................. 20 8 繼電保護(hù)及二次回路的選擇 ................................................................... 23 電所二次回路方案的選擇 ..................................................................................... 23 電保護(hù)裝置 ............................................................................................................. 23 ................................................................................................ 23 ........................................................................................................ 24 力線路的繼電保護(hù)設(shè)計(jì) ......................................................................................... 25 9 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) ....................................................................................... 27 雷針的配置原則 ..................................................................................................... 27 雷設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 27 定最終的防雷方案 ................................................................................................. 28 結(jié)論與展望 ..................................................................................................... 29 致 謝 ............................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 31 第 1 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1 緒論 計(jì)背景 變電所的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)一系列的準(zhǔn)備工作才能夠順利展開(kāi)，需要設(shè)計(jì)者有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、精密的計(jì)算以及合理的規(guī)劃。作為一個(gè)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，在大學(xué)的課程中已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過(guò)《電力系統(tǒng)分析》、《發(fā)電廠電氣部分》以及《繼電保護(hù)》等和該設(shè)計(jì)相關(guān)的課程，這對(duì)于掌握變電所設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)方法是極其有利的。 通過(guò)任務(wù)書(shū)上的內(nèi)容，可以知道設(shè)計(jì)的內(nèi)容是企業(yè)降壓變電所的初步設(shè)計(jì)。變電所在如今社會(huì)占有舉足輕重的地位，居民用電、工廠供電、企業(yè)供電等等都跟變電所息息相關(guān)。一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)如何，取決于人民的生活質(zhì)量，而變電所的好壞就決定了用電的質(zhì)量，所以說(shuō)變電所的設(shè)計(jì)與建造就必須要嚴(yán)謹(jǐn)。因此變電所的設(shè)計(jì)必須要安全可靠，這樣才能長(zhǎng)久的使用下去。在兼顧安全、可靠地同時(shí)，我們還要力求優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。 總而言之，設(shè)計(jì)一個(gè)“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的變電所，是我們的最終目的。而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析、精確的設(shè)備選擇使是我們達(dá)到最終目的的保障。 電所的總體分析 （ 1）變電所的類型： 10業(yè)降壓變電所。 （ 2）變電所的電壓等級(jí)： 10 （ 3）變電所的負(fù)荷情況： 大 500 （ 4）變電所的出線回路： ， 9 回。 （ 5）變電所的地質(zhì)、氣象條件：變電所所處地區(qū)一年中最高的溫度是 +35℃ ，而平均溫度是 +26℃， 該地區(qū)的年雷暴數(shù)為 80。 在經(jīng)過(guò)對(duì)任務(wù)書(shū)上內(nèi)容的理解與概括，可提取出以上 5 點(diǎn)信息?？偟膩?lái)說(shuō)，這次所設(shè)計(jì)的 10壓變電所是 10區(qū)變電所，它的主要任務(wù)是向全工廠安全、可靠地供電。為了保證安全、可靠的供電以及電網(wǎng)發(fā)展的需求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中選取設(shè)備時(shí)，應(yīng)該盡量選擇那些動(dòng)作可靠性高，維護(hù)周期長(zhǎng)的設(shè)備。從總結(jié)的信息來(lái)看，可以得到以下重要信息： 線 9 回；負(fù)荷狀況為 大 500關(guān)系到主變壓器以及主接線方式的選擇，所以必須要嚴(yán)格按照《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》和《發(fā)電廠電氣部分》等參考資料來(lái)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，更要與所選設(shè)備的型號(hào)及特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)綜合考慮，從而確定一個(gè)技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可靠的最佳方案。 計(jì)思路 這次設(shè)計(jì)的是 10區(qū)變電所，主要的設(shè)計(jì)思路是通過(guò)數(shù)據(jù)分析及計(jì)算來(lái)確定主 第 2 頁(yè) 共 31 頁(yè) 變壓器的型號(hào)以及接線方式，同時(shí)還要對(duì)變電所必需的電氣設(shè)備進(jìn)行有考慮、有依據(jù)地選擇。最后，還要對(duì)所設(shè)計(jì)的整個(gè)變電所進(jìn)行防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)，以保證變電所的設(shè)備安全，從 而達(dá)到一個(gè)變電所應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。 主變壓器的選擇不僅需要對(duì)廠區(qū)內(nèi)各個(gè)車(chē)間以及生活區(qū)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，還要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算。同時(shí)還得考慮到廠區(qū)所在地理位置的地質(zhì)情況和氣象條件，綜合考量后才能作出最佳的選擇。 電氣設(shè)備的選擇通常需要進(jìn)行一系列的計(jì)算和校驗(yàn)。比如短路計(jì)算、負(fù)載計(jì)算，以及相關(guān)參數(shù)的校驗(yàn)等，再通過(guò)計(jì)算以及校驗(yàn)的結(jié)果結(jié)合任務(wù)書(shū)上的設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容選擇最佳的設(shè)備型號(hào)，從而確保變電所能夠正常地運(yùn)行。 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)需要確定接地電阻的數(shù)值，通過(guò)相關(guān)計(jì)算結(jié)合變電所的地理位置確定接地鋼管的數(shù)量和大小。還要確保整個(gè)廠區(qū) 變電所都處在防雷保護(hù)區(qū)域，不能出一點(diǎn)差錯(cuò)，否則變電所有可能遭受雷擊，造成設(shè)備損壞，甚至造成人員傷亡，后果不堪設(shè)想。 毫無(wú)疑問(wèn)，在進(jìn)行任何一個(gè)設(shè)計(jì)之前都要有著正確的思路。如果設(shè)計(jì)思路錯(cuò)了，那么就會(huì)一步錯(cuò)步步錯(cuò)，所以在設(shè)計(jì)之前一定要整理好設(shè)計(jì)思路。 第 3 頁(yè) 共 31 頁(yè) 2 負(fù)荷計(jì)算 為了計(jì)算出變電所各個(gè)車(chē)間和生活區(qū)需要負(fù)荷的總和，我們必須要對(duì)變電所內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，以計(jì)算的結(jié)果來(lái)選取電氣設(shè)備的型號(hào)。由于負(fù)荷不是一個(gè)恒定值，也就是說(shuō)它會(huì)隨時(shí)間而變化。如果我們?cè)谶x擇設(shè)備的時(shí)候，只是單純地把各個(gè)車(chē)間和生活區(qū)用電設(shè)備的總?cè)萘孔鳛樵O(shè) 備選擇依據(jù)的話，那么將會(huì)造成過(guò)載或欠載的情況?？上攵谧冸娝脑O(shè)計(jì)中，負(fù)荷計(jì)算是非常有必要的。 荷分級(jí)及計(jì)算過(guò)程 （ 1）一級(jí)負(fù)荷 a)如果突然停電，會(huì)造成極其嚴(yán)重的后果的負(fù)荷。 b)在 一些極其重要的地方，不允許出現(xiàn)供電中斷的負(fù)荷。 c)當(dāng)供電系統(tǒng)突然停止供電時(shí)，一定要有處理安全停產(chǎn)所需的各種裝置和系統(tǒng)的負(fù)荷。 d)民用建筑之中大型金屬中心的重要級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)，比賽場(chǎng)上的記分系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)等。 （ 2）二級(jí)負(fù)荷 a)如果供電停止，會(huì)因?yàn)椴荒苷＿\(yùn)行而造成經(jīng)濟(jì)損失 的負(fù)荷。 b)對(duì)于一些較為重要的地方，如果供電中斷，會(huì)造成不好的后果的負(fù)荷。 c)在某些人員比較密集的地方，如果發(fā)生供電的故障，會(huì)造成混亂和恐慌的負(fù)荷。 （ 3）三級(jí)負(fù)荷 除上述內(nèi)容外的負(fù)荷。比如：對(duì)于一些非連續(xù)運(yùn)行生產(chǎn)的中小企業(yè)，停電僅僅影響產(chǎn)量或者導(dǎo)致少量產(chǎn)品報(bào)廢的，以及一些民用建筑的用電負(fù)荷等均屬于三級(jí)負(fù)荷。 本次所設(shè)計(jì)的對(duì)象是一般的工業(yè)企業(yè)，中斷供電不會(huì)發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)情況也不會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，所以屬于三級(jí)負(fù)荷。 本變電站負(fù)荷分析的計(jì)算過(guò)程如下： 計(jì)算所用到的公式： 21 c o st a nc o s????? （ 2 第 4 頁(yè) 共 31 頁(yè) P?（ 2 * ta ? （ 2 根據(jù)任務(wù)書(shū)可得知各個(gè)車(chē)間負(fù)載情況如表 2示。 表 2區(qū)各個(gè)車(chē)間負(fù)載情況 全廠電力負(fù)荷分布 負(fù)荷名稱 負(fù)荷大小 x 間 1 500 間 2 400 間 3 500 間 4 300 間 5 400 間 6 300 間 7 200 間 8 200 活區(qū) 200 車(chē)間 1 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)?∑500（ ,由上表可得 1]-)^2 1(c ? = 所以 e=00=300（ 00×64（ 車(chē)間 2 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)?∑400（ ,由上表可得 1]2(c ? = 所以 e=00=220（ 20×65（ 車(chē)間 3 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)?∑500（ ,由上表可得 第 5 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1]-)^2 3(c ? = 所以 e=500×40（ 40×42（ 車(chē)間 4 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)?∑300（ ,由上表可得 1]-)^2 4(c ? = 所以 e=300×65（ 65× 車(chē)間 5 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)?∑400（ ,由上表可得 1]-)^2 5(c ? = 所以 e=400×80（ 80× 車(chē)間 6 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)?∑300（ ,由上表可得 1]-)^2 6(c ? = 所以 e=300×65（ 65×32（ 車(chē)間 7 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)椤?200（ ,由上表可得 1]-)^2 7(c ? = 所以 e=200×30（ 30× 車(chē)間 8 負(fù)荷計(jì)算： 因?yàn)?∑200（ ,由上表可得 1]-)^2 8(c ? = 所以 e=200×20（ 20×6（ 生活區(qū)負(fù)荷計(jì)算 ： 第 6 頁(yè) 共 31 頁(yè) 因?yàn)?∑200（ ,由上表可得 1]-)^2 9(c ? = 所以 e=200×32（ 32× 各個(gè)車(chē)間和生活區(qū)負(fù)荷情況如表 2示。 表 2荷計(jì)算結(jié)果 序號(hào) 用電設(shè)備組 計(jì)算負(fù)荷 車(chē)間 1 300 264 車(chē)間 2 220 165 275 3 車(chē)間 3 440 242 車(chē)間 4 165 車(chē)間 5 280 73 6 車(chē)間 6 165 132 車(chē)間 7 130 車(chē)間 8 120 96 生活區(qū) 132 間 總計(jì) 1952 第 7 頁(yè) 共 31 頁(yè) 3 無(wú)功功率補(bǔ)償 無(wú)功功率補(bǔ)償在很多電氣相關(guān)的地方都是用得到的，它可以改善供電配置的功率因數(shù)，從而減少電能在傳輸過(guò)程中的損失，也就意味著供電效率 較未進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)要高，進(jìn)而改善了供電環(huán)境，提高了供電質(zhì)量。所以說(shuō)補(bǔ)償裝置的選擇也是本次設(shè)計(jì)課題中不可缺少的一環(huán)。 功電源的組成及補(bǔ)償裝置的選擇 一般電氣相關(guān)的供電裝置中的無(wú)功電源可分為三個(gè)部分： （ 1）發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的無(wú)功功率。 （ 2）補(bǔ)償裝置輸出的無(wú)功功率。 （ 3） 110以上電壓線路的充電功 率 。 無(wú)功補(bǔ)償裝置的類型： 無(wú)功補(bǔ)償裝置可以分成兩大類：串聯(lián)補(bǔ)償裝置以及并聯(lián)補(bǔ)償裝置。 如今常用的補(bǔ)償裝置有：同步調(diào)相機(jī)、電力電容器等等。 常用的補(bǔ)償裝置的比較及選擇： 這兩種無(wú)功補(bǔ)償裝置全都是直接或通過(guò) 變壓器并接于需要補(bǔ)償無(wú)功的變配電所的母線上。 a)同步調(diào)相機(jī)： 它能夠以電動(dòng)機(jī)狀態(tài)不帶原動(dòng)機(jī)空載情況下進(jìn)行工作，還能不斷地向系統(tǒng)供給無(wú)功功率，從而改善供電效率和質(zhì)量。 b)電力電容器： 電力電容器可以按照三角形和星形接法連接在變電所母線上。相較于同步調(diào)相機(jī)，它的靈活性更高，而且損耗較小。 綜合對(duì)比后，選擇并聯(lián)電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置。 功補(bǔ)償?shù)拇_定 低壓側(cè)的功率因素： 7 41 9 5 2c o s ??? 總總 P? 按照規(guī)定要求，再結(jié)合任務(wù)書(shū)上的設(shè)計(jì)內(nèi)容以及相關(guān)的參數(shù)要求，補(bǔ)償后的功率因數(shù)相較于之前要 高。 無(wú)功補(bǔ)償容量為： ?? 21 ta n ?? ?? （ 3 式中 P —— 有功計(jì)算負(fù)荷（單位 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1—— 對(duì)應(yīng)原來(lái)功率因數(shù) 1的正切。 2—— 對(duì)應(yīng)需補(bǔ)償?shù)降墓β室驍?shù) 2的正切。 先計(jì)算各個(gè)變電所的無(wú)功補(bǔ)償。 計(jì)算過(guò)程： ? ? rc c o st a nt a n 1 ??? ? ? rc c a nt a n 2 ??? ?? ? ? ?????? 94 2 7 1t a nt a n 21 ?? 經(jīng)過(guò)考慮后，在變電所的低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，通過(guò)查詢相關(guān)的參考資料，最終選擇補(bǔ)償裝置，內(nèi)裝 并聯(lián)電容器，采用方案 1（主屏） 1 臺(tái)與方案 3（輔屏） 6 臺(tái)相組合，總共容量為 84=588 補(bǔ)償后的無(wú)功功率為： ???? 償后的視在功率為： ????? 30230230 本次的 設(shè)計(jì)中，通過(guò)上述計(jì)算結(jié)果及相關(guān)設(shè)計(jì)的要求，決定采用集中補(bǔ)償。如采用 電容器， 8 4 ????以可以裝 51 個(gè)該型電容器，每相 17 個(gè) 。以上所選擇的電容器型號(hào)相關(guān)參數(shù)可由參考文獻(xiàn)或相關(guān)資料自行查得，此處便不再贅述。 第 9 頁(yè) 共 31 頁(yè) 4 變電所位置和主變壓器的選擇 電所位置確定的一般原則 （ 1）確定變電所位置時(shí)要首先考慮負(fù)荷較為密集的區(qū)域。 （ 2）不僅要考慮到進(jìn)出線方便（特別的是要考慮到方便架空進(jìn)出線）。而且還要偏向電源側(cè)。 （ 3）要考慮到工廠的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展，甚至 還有擴(kuò)建的可能，所以確定的位置不能阻礙工廠的擴(kuò)建和發(fā)展。 （ 4）電氣設(shè)備的搬遷和運(yùn)輸要力求方便。 （ 5）所選位置的環(huán)境要好，應(yīng)該避免高溫、低洼、積水、有腐蝕性、有爆炸危險(xiǎn)等的地方。 （ 6）在保證變電所自身方便性，安全性的同時(shí)還要考慮到與其他建筑物之間的防火距離，以免發(fā)生火災(zāi)等情況。 變電所位置的確認(rèn)，在該設(shè)計(jì)中極其重要，我們要綜合任務(wù)書(shū)上的設(shè)計(jì)要求以及周邊環(huán)境來(lái)選擇。在基本確認(rèn)負(fù)荷中心的位置之后，可以采用偏向電源一側(cè)的地方作為變電所的最終建造地點(diǎn)。 壓器實(shí)際容量的計(jì)算 從變壓器的選擇相關(guān)規(guī)定可知：假 如該地區(qū)的年均溫度 T ≠+20℃ ，那么根據(jù)參考文獻(xiàn)的內(nèi)容，年均溫度每高 1℃ ，容量應(yīng)減小 1%。所以要計(jì)入一個(gè)溫度修正系數(shù) 室外變壓器的實(shí)際容量為： ? ?? ? 0 0201 ???? （ 4 室內(nèi)變壓器的實(shí)際容量為： ? ?? ? ??? （ 4 結(jié)合任務(wù)書(shū)上的設(shè)計(jì)要求，我們所采用的全是室外變壓器，所以其實(shí)際容量為： ? ?? ? ? ?? ? T ???????? 2 7 410020 變壓器臺(tái)數(shù)的確定以及型號(hào)的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定： （ 1）變電所最主要的任務(wù)是供電，可靠性是選擇主變壓器時(shí)的基本要求和標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2）對(duì)于那些因時(shí)間或者季節(jié)不同會(huì)發(fā)生改變的負(fù)荷，并且運(yùn)行方式比較經(jīng)濟(jì)的變電所，一般可以采用兩臺(tái)變壓器。 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) （ 3）除了上面兩點(diǎn)的情況，廠區(qū)和居民住房應(yīng)該采用一臺(tái)變壓器，如果負(fù)荷較大的話，也可以像上面所說(shuō)的那樣采用兩臺(tái)變壓器。 （ 4）理應(yīng)考慮到廠區(qū)有擴(kuò)大的幾率，相應(yīng)的負(fù)荷也會(huì)隨之增加，所以在確定臺(tái)數(shù)時(shí)要適當(dāng)留點(diǎn)擴(kuò)張的空間。 通過(guò)上述確定主變壓器臺(tái)數(shù)的基本原則，再結(jié)合任務(wù)書(shū)上的設(shè)計(jì) 內(nèi)容和要求綜合考量后，選擇雙繞組變壓器。同時(shí)選擇兩臺(tái)主變壓器。 主變壓器型號(hào)的選擇： （ 1） 電力變壓器按照電壓調(diào)節(jié)的方式可以分為：無(wú)載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。這里選擇采用前者。 （ 2） 按繞組導(dǎo)體的材料可分為：分別以銅和鋁為材料的兩種變壓器。為了減少電能的損失，改善供電的效率和質(zhì)量，這里選擇采用銅繞組變壓器。 （ 3） 電力變壓器按照繞組的型式可以分為：雙繞組、三繞組和自耦變壓器。 （ 4） 按繞組絕緣可分為：干式、油浸式和 種。工廠中一般都會(huì)選用油浸式。 （ 5） 電力變壓器按照用途可分為：普通和特種兩種變壓器。工廠 變電所一般選擇普通的就行。 通過(guò)以上的分析以及任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，最終選擇雙繞組變壓器。變壓器型號(hào)為： 2000/10。其聯(lián)結(jié)方式為 這里所選擇的變壓器器型號(hào)相關(guān)參數(shù)可由參考文獻(xiàn)或相關(guān)資料自行查得，此處便不再贅述。 變壓器的運(yùn)行方式 由于此次設(shè)計(jì)的變電所是廠區(qū)變電所，對(duì)供電要求比較高，需長(zhǎng)期連續(xù)供電，因此在能力范圍內(nèi)應(yīng)該盡量提高供電的可靠性，在確?？煽窟@一要求的同時(shí)還需要提高其靈活性和經(jīng)濟(jì)性。所以，在此次設(shè)計(jì)中選擇采用并列運(yùn)行的方式。這種運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)就在于：當(dāng)某臺(tái)機(jī)器因故障等問(wèn)題 不能正常工作時(shí)，其他機(jī)器卻不受其影響仍能正常工作，繼續(xù)輸送電能。不僅如此，當(dāng)其要進(jìn)行檢查或修理時(shí)，能夠先用備用的機(jī)器代替其運(yùn)行，再對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的操作。這樣的話，既能夠?qū)λ獧z修的變壓器進(jìn)行全面的檢修，又能保持對(duì)用戶的持續(xù)供電，不影響到用戶，可靠性和靈活性也就充分體現(xiàn)出來(lái)了。而且在負(fù)荷較少的時(shí)候，還能斷開(kāi)一些變壓器，減少不必要的損耗，從而提高供電的效率，兼顧了變電所設(shè)計(jì)所要求的經(jīng)濟(jì)性。 第 11 頁(yè) 共 31 頁(yè) 5 主接線方式的選擇 氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1）可靠性：變電所的作用就是供給電能，中斷電能的輸送會(huì)造成各種損 失，因此其可靠性尤為重要。所以選擇主接線方式時(shí)，必須要確保供電可靠，而且可靠程度越高越好。 （ 2） 靈活性：變電所的運(yùn)行狀態(tài)有很多種，所選擇的主接線方式需要能夠在各種運(yùn)行狀態(tài)下工作，并且能夠靈活地轉(zhuǎn)換。同時(shí)還要保證工作人員操作時(shí)的簡(jiǎn)便，檢修時(shí)的方便。當(dāng)然，考慮到工廠有幾率會(huì)擴(kuò)張，所選擇的接線方式還得留有一定的余地。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)性：除了要保證上述兩點(diǎn)之外，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，要盡量滿足設(shè)計(jì)所要求的經(jīng)濟(jì)性。 接線的設(shè)計(jì) 主接線的設(shè)計(jì) 由任務(wù)書(shū)上的內(nèi)容以及設(shè)計(jì)要求可以得知， 的出線為 9 回。 所以 的接線方式有單、雙母兩種。這里采用圖 5示的接線方式。 圖 5母分段接線方式 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) 6 短路電流的計(jì)算 在供電設(shè)備中，如果線路發(fā)生各類短路的話，其引起的短路電流將會(huì)導(dǎo)致一系列非常嚴(yán)重的后果。巨大的短路電流有可能造 成供電設(shè)備損壞，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至還會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞，工業(yè)產(chǎn)品的報(bào)廢等等。所以，需要進(jìn)行精確的短路計(jì)算，然后通過(guò)短路計(jì)算的結(jié)果來(lái)進(jìn)行后續(xù)的工作。這里選擇采用標(biāo)幺制法。 定基準(zhǔn)值 圖 6算短路點(diǎn) 設(shè) ? 100， 0 51 ????，低壓側(cè) ，則基準(zhǔn)電流： 03100311d ???? ??? 算各元件電抗標(biāo)幺值 1. 電源的電抗標(biāo)幺值 由任務(wù)書(shū)上的資料可知斷路器容量為 ? 500，因此： ???? 2. 架空線路的電抗標(biāo)幺值 架空線路的導(dǎo)線選擇 號(hào) 。由于線路間的距離為 1m， 那 么通過(guò)查閱相關(guān)的參考資料可以知道0 0 / k ?，而任務(wù)書(shū)上所給出的路程長(zhǎng)度為 8以其電抗標(biāo)幺值為： ? ? ? ? *2 ?????? 第 13 頁(yè) 共 31 頁(yè) 3. 變壓器的電抗標(biāo)幺值 根據(jù) 任務(wù)書(shū)上的設(shè)計(jì)要求以及前文變壓器的相關(guān)選擇 ， 決定 選 用 2 臺(tái) 0型 變壓器， 通過(guò)查閱相關(guān)參考資料可以得知k %=4U?， 所以： 850 010 010 04*4*3 ?????? 通過(guò)以上的數(shù)據(jù)情況，可以繪制出其 等效電路圖 ，具體數(shù)值 如 圖 6示 。 圖 6路等效電路圖 6.3 障點(diǎn)的短路電流計(jì)算 1. 總電抗標(biāo)幺值 ? ? *1* 1k ??????? 有效值 ? ? ? ? 1 ??? ??? 3. 其他短路電流 ? ? ? ? ? ? k 33 ????? ?? ? ? ? ? 3 ?????? ? ? ? ? 3 ?????? 4. 三相短路容量 ? ? ? ? ???? ??? 1 6.4 障點(diǎn)的短路電流計(jì)算 1. 總電抗標(biāo)幺值 ? ? *3*2*1* 2k ????????? 有效值 ? ? ? ? 2 ??? ??? 3. 其他短路電流 第 14 頁(yè) 共 31 頁(yè) ? ? ? ? ? ? k 33 ????? ?? ? ? ? ? 3 ?????? ? ? ? ? 3 ?????? 4. 三相 短路容量 ? ? ? ? ???? ??? 2 計(jì)算結(jié)果匯總后如表 6示。 表 6短路計(jì)算結(jié)果 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流 （ 三相短路容量 （ )3(）（ 3?I )3(?I )3()3()3(k－ 1 k－ 2 第 15 頁(yè) 共 31 頁(yè) 7 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 電所高壓一次設(shè)備的介紹 開(kāi)關(guān)柜在變電所的供電裝置中起著通斷和防護(hù)作用，是主要一次設(shè)備。在變電所的設(shè)計(jì)中，我們要綜合考慮各種可能發(fā)生的情況，防范于未然。為了保證變電所運(yùn)行的安全可靠性、靈活性以及工作人員的人身安全，需要在開(kāi)關(guān)柜中裝設(shè)相關(guān)的各種設(shè)備。從而便于操作和掌控，以免發(fā)生危險(xiǎn)。 1. 高壓斷路器線路：主要用于線路短路時(shí)，用來(lái)切斷短路電流。 2. 隔離開(kāi)關(guān)：也叫做“刀閘”，其本身沒(méi)有滅弧能力，無(wú)電流時(shí)能夠通 斷電路。 3. 熔斷器：線路或設(shè)備有問(wèn)題時(shí)，用來(lái)斷開(kāi)強(qiáng)大的電流，是一種防護(hù)元件。 4. 避雷器：用來(lái)在雷雨天氣中避免雷擊造成的電諧波和操作過(guò)電壓導(dǎo)致設(shè)備損壞的一種保護(hù)電器。 5. 靜電電容器：主要用于無(wú)功功率補(bǔ)償。 6. 電流互感器：將大的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成小的電流信號(hào)的一個(gè)裝置。 7. 電壓互感器：將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓的一個(gè)裝置。 次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)的條件和項(xiàng)目 1. 按照正常運(yùn)行時(shí)相關(guān)條件選擇。 （ 1）按工作電壓選擇 U ??e（ 7 （ 2）按工作電流 選擇 I ??e（ 7 （ 3）按斷流能力選擇 I ?或S ?（ 7 2. 按照動(dòng)、熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。 （ 1）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 （ 7 式中 動(dòng)穩(wěn)定 峰值（單位為 動(dòng)穩(wěn)定 有 效值（單位為 ??3— 三相 瞬時(shí)值（單位為 ??3— 三相 有效值（單位為 （ 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 第 16 頁(yè) 共 31 頁(yè) ? ? 32 ?? （ 7 式中 熱穩(wěn)定有效值（單位為 t —— 熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間（單位為 s）。 ??3?I —— 三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為 。 短路發(fā)熱的設(shè)想時(shí)間（單位為 s）。 短路發(fā)熱的設(shè)想時(shí)間7算。 20 . 0 5 ( )im a ????? （ 7 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，由于 ??，因此 0 im a kt t s??。 式中 短路持續(xù)時(shí)間，當(dāng) 1， 電流互感器校驗(yàn)： （ 1）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 ?331 102 ? ? （ 7 （ 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 ( 3 ) t?? 或( 3 )1 im I t?? （ 7 3. 要考慮到所選擇的設(shè)備所處的周?chē)闆r是否有特殊要求。 4. 根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，每一類的設(shè)備有著不同的要求，要結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容以及實(shí)際情況進(jìn)行綜合選擇。 選擇一次設(shè)備所要校驗(yàn)的一些項(xiàng)目如表 7示。 表 7選擇一次設(shè)備的校驗(yàn)項(xiàng)目 一次設(shè)備名稱 額定電壓 額定電流 開(kāi)斷電流 短路電流校驗(yàn) 環(huán)境條件 其他 動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 高低壓熔斷器 √ √ √ × — √ 高壓隔離開(kāi)關(guān) √ √ — √ √ √ 操作性：能 高壓斷路器 √ √ √ √ √ √ 操作性：能 低壓刀開(kāi)關(guān) √ √ √ × × √ 操作性：能 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) 低壓斷路器 √ √ √ × × √ 操作性：能 電流互感器 √ √ — √ √ √ 操作性：能 電壓互感器 √ — — — — √ 操作性：能 母線 √ — √ √ √ 電纜 √ √ — √ √ 備注 表中“√”為必須校驗(yàn)項(xiàng)目。“ — ”為不必校驗(yàn)項(xiàng)目，“×”為一般可不校驗(yàn)項(xiàng)目 電所 10一次設(shè)備的選擇 根據(jù)任務(wù)書(shū)上變電所所在地理位置的地質(zhì)及氣象環(huán)境，在高壓側(cè)選擇采用 )型開(kāi)關(guān)設(shè)備。變電所的高壓一次設(shè)備的選擇需要根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容及實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行。假設(shè)繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間是 路器的斷路時(shí)間是 選設(shè)備： 高壓斷路器： 高壓熔斷器： 0。 高壓隔離開(kāi)關(guān)： 6800。 避雷器： 電流互感器： 電壓互感器： 通過(guò)上述內(nèi)容可知，繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 路器的斷路時(shí)間為 以此由上述一次設(shè)備驗(yàn)證條件可知： 高壓斷路器 本次設(shè)計(jì)中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗(yàn)證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?e 6 3 0 3 9 . 7I A I A? ? ? ?1 6 2 . 9o c kI k A I k A? ? ? ( 3 )m a x 4 0 7 . 4k A i k A? ? ? ? ? 322 ????? ? im at 經(jīng)驗(yàn)證，符合條件。 高壓隔離開(kāi)關(guān) 200/1086 ：在本次設(shè)計(jì)中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗(yàn)證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?e 2 0 0 3 9 . 7I A I A? ? ? ?( 3 )m a x 2 2 . 5 7 . 4k A i k A? ? ? ? ? 322 ????? ? im at 經(jīng)驗(yàn)證，符合條件。 電流互感器 本次設(shè)計(jì)中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗(yàn) 第 18 頁(yè) 共 31 頁(yè) 證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?e 1 0 0 3 9 . 7I A I A? ? ? ?動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件： 3 ( 3 )1 s 1 0 ie s ?? 3 ( 3 ) 2 5 1 0 0 1 0 3 1 . 8 i 7 . 4?? ? ? ? ? ? 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： ( 3 )1 i m ( 3 ) 1 . 39 0 0 . 1 9 2 . 9 3 . 31i m t?? ? ? ? ? ? 經(jīng)驗(yàn)證，均符合條件。 高壓熔斷器 0：在本次設(shè)計(jì)中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗(yàn)證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?4 0 3 9 . 7N F E I A? ? ? ? 經(jīng)