10kv变电所毕业设计说明书(1).doc

1、1 第一章 绪论 电能是现代工业生产的主要能源和动力，随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心部分是变电所。因此，设计一个安全、经济的变电所，是极为重要的。此工厂供电设计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算机和开关设备的选择；线路导线及其配电设备和保护设备的选择，还有电路图的绘制。 工厂供电设计的任务是保障电能从安全、可靠、经济、优质地送到工厂的各个部门。众所周知 ，电能是现在工业生产的主要能源和动力。是用其它形式能转化为电能，电能又易于转换为其它形式

2、的能量以供应用。电能的输送的分配既简单经济又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业及整个国民经济生活中应用极为广泛。 电能在工业生产中的重要性，并不在于他在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低成本。因此，一个稳定可靠的供配电系统对发展工业生产，实现现代化的工业，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一 个重要方面，而能源节约对于国家建设经济性社会具有更重要的战略意义。因此在当今全球资源紧张的局势下，一个好的供配电系统设计，对于节约能源、保护环境、支援国家经济建设，也具有重大

3、的作用。 通过本次设计，要达到的目的有：巩固和提高对所学的专业知识的认识，并在实践过程中得到灵活应用；学习和掌握变电所电气设计的基本方法，树立正确的设计思想，培养独立分析和解决实际问题的工作能力及实际工程设计的基本技能；培养查阅、使用国家规范、设计手册及其他参考资料的能力；为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作打下必的 坚实基础。 2 第二章 电气主接线形式选择 一、设计依据 1、 电力工程电气设计手册 电气一次部分 2、 DL5222-2005 导体和电器选择设计技术规定 3、 10kV 及以下变电站设计规范 GB 50053-94 二、设计范围 1、本电气工程的 10kV 系统： 1

4、0kV 开关柜、 10kV 变压器。 2、本电气工程的 0.4kV 系统： 0.4kV 开关柜。 3、 0.4kV 低压开关柜各回出线端电缆至相关各配电箱进线开关上端头电缆的配置。 三、设计基础 1、 本工程采用单母线分段双电源进行供电。 2、 负荷分类：乡区变、纺织 厂 1 纺织厂 2 纺织厂 3 加工厂均属于二级负荷。 3、 用电负荷基本情况 : 电压 负荷名称 每回最大负荷（ KW） 功率因数 回路数 供电方式 线路长度（ km） 10KV 乡区变 1000 0.9 3 架空 5 纺织厂 1 700 0.89 1 电缆 3 纺织厂 2 800 0.88 2 架空 7 纺织厂 3 600

5、0.88 1 架空 4 加工厂 700 0.9 1 架空 5 四、配电系统的基本要求 对于配电系统，在保证安全且不间断供电的前提下，我们要保证供电的可靠，质量，和优质廉价。 电能是 电力用户的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现过程自动化。因此，电能在整个国民经济生活中应用极为广泛。 3 在企业工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生

6、产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度， 改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。 配电系统是变电系统和配电系统的总称。其中变电系统的主要作用是通过变压器对一次侧电压进行升高或者降低，再从二次侧输出。变电系统的核

7、心元件是各 种变比的变压器，总之有电压改变的系统就是变电系统。至于配电系统可理解为一个用电系统中不存在电压的改变，就是配电系统，它的核心元件是各种电流级别的开关。 配电系统工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求 : 1. 安全 应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保障人身和设备的安全。 2可靠 应满足电力负荷，特别是其中一二级负荷对供电可靠性的要求。 3. 灵活 应能适应各种必要的运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。 4. 经 济 在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有

8、色金属消耗量。 此外，在供 电工 作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。 五、配电系统设计的一般原则 按照国家标准 电力工程电气 设计手册 电气一次部分、 DL5222-2005 导体和电器选择设计技术规定、 10kV 及以下变电站设计规范 GB 50053-94 1. 遵守规程 执行政策 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 4 2. 安全可靠 先进合理 应做到保障人身和设备的安全，供

9、电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 3. 近期为主 考虑发展 应根据工作特点 规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的 关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 4. 全局出发 统筹兼顾 按负荷性质用电容量工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。 六、主接线要求 依据电力工程电气设计手册电气一次部分第二章 电气主接线（ 2-1 节） 1、配电所、变电所的高压

10、及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分 段单母线带旁路母线或双母线的接线。 2、配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。 3、从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时，应采用断路器。 4、配电所的 10kV 或 6kV 非专用电源线的进线侧，应装设带保护的开关设备。 5、 10kV 或 6kV 母线的分段处宜装设断路器，当不需带负荷操作且无继电保护和自动

11、装置要求时 ，可装设隔离开关或隔离触头。 6、两配电所之间的联络线，应在供电侧的配电所装设断路器，另侧装设隔离开关或负荷开关；当两侧的供电可能性相同时，应在两侧均装设断路器。 7、配电所的引出线宜装设断路器。当满足继电保护和操作要求时，可装设带熔断器的负荷开关。 8、向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。 9、 10kV 或 6kV 固定式配电装置的出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。 5 10、采用 10kV 或 6kV 熔断器负荷开关固定式配电装置时， 应在电源侧装设隔离开关。 11、接在母线上的避雷器和电

12、压互感器 ,宜合用一组隔离开关。配电所、变电所架空进、出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。 12、由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。 变压器低压侧电压为 0.4kV 的总开关，宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。 13、当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时 ,在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头 。 适用范围： 10-220KV 配电装置，出线回路数为 3-4 回； 35-65KV 配电装置，出线回路为 4-8回； 6-10K

13、V 配电装置，出线回路为 6 回及以上。 七、方案的选择 依据电力工程电气设计手册电气一次部分第二章 电气主接线（第 2-2 节） 1、 单母线接线 优点：这种接线方式的优点是简单清晰，设备较少，操作方便和占地少。 缺点：但因为所有线路和变压器回路都接在一组母线上，所以当母线或母线隔离开关进行检修或发生故障 ,或线路、变压器继电保护装置动作而断路器拒绝动作时，都会使整个配电装置停止运行，运行可靠性和灵活性不 高，仅适用于线路数量较少、母线短的牵引变电所和铁路变、配电所。 2、 单母线带旁路母线接线 优点：不中断供电的情况下检修配出线断路器。例如，需检修线路断路器时，按下列程序操作：接通母线分段

14、的刀闸和旁路母线的刀闸，合上母线分段断路器 ，然后断开断路器及两侧隔离刀闸。这样，利用母线分段断路器代替了线路断路器。这时，隔离刀闸、必须在断开位置，以免线路发生故障时 扩大停电范围。 缺点：由于装设旁路母线投资大、结线复杂，一般在及以上的电力系统中，为防止线路停电造成重要负荷大面积受影响时可以采用。但如果条件允许停电检修断路 器。 3、 单母线分段接线 单母线分段接线 单母线分段接线形式，它是将单母线用分段断路器分成几段。与单母线不分段相比提高了可靠性和灵活性。 优点： 两母线段可以分裂运行，也可以并列运行；重要用户可用双回路接于不同母线段，6 保证不间断供电；任意母线或隔离开关检修，只停该

15、段，其余段可继续供电，减少了停电范围。 缺点：分段的单母线增加了分段部分的投资和占地面积；某段母线故障或检修时，仍有停电情况；某回路断路器检修时，该回路停电；扩建时需向两端均衡扩建。 7 第三章 负荷统计计算 一、设计依据 依据 GB50052-1995供配电系统设计规范规定，根据对供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，负荷可以分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。 （ 1）一级负荷符合下列条件之一的，为一级负荷 1）中断供电，将造成人身伤亡的负荷； 2）中断供电，将在政治、经济上造成重大损失的负荷； 3）中断供电，将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷。

16、 在一级负荷中，当中断将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断的负荷，应视为特别重要的负荷。 （ 2） 二级负荷符合下列条件之一的，为二级负荷 1）中断供电，将在政治上、经济上造成较大损失的负荷； 2）中断供电，将影响重要用电单位的正常工作的负荷。 3）三级负荷 不属于一、二级负荷者为三级负荷。 二、负荷供电： （ 1） 一级负荷的供电措施 一 级负荷应有两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不至于同时受到损坏，以维持供电；而且当一个电源中断供电时，另一个电源应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。一级负荷用户的变配电室内的高低压配电系统，应采用单母线分段

17、的主结线形式，分列运行并互为备用。一级负荷设备应采用双电源供电，并在最末一级配电盘（箱）处设置自动切换装置。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。 （ 2） 二级负荷的供电措施 二级负荷应有两个电源供电，即应有两回路供电。当发生电力变压器故障或线路常见故障时不至于中断供电（或中断后能立即回复）。 （ 3） 三级负荷的供电措施 三级负荷对供电无特殊要求，可采用单回路市电供电。但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不超过四级，并且应在技术经济合理的情况下，尽量减少电 压偏差和电压波动。 计算负荷的目的及意义 计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时

18、间内实际变动负荷所产生的热效应相等。在供配电系统中，以 30min 的最大计算负荷作为选择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用，即可在正常情况下长期运行。一般将这个最大计算负荷简称8 计算负荷 Pc。 三、负荷计算目的： （ 1） 计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。 （ 2） 计算流过各主要电气设备 (断路器、隔离开关、母线、熔断器等 )的负荷电流，作为选择这些设备 的依据。 （ 3） 计算流过各条线路 (电源进线、高低压配电线路等 )的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。 （ 4） 计算尖峰负荷，用于保护电器的整定计算和校验电

19、动机的启动条件。 （ 5） 为电气设计提供技术依据。计算负荷是工程设计中按照发热条件选择导线和电气设备的依据。 计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要依据。计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。正确进行负荷计算是供电设计的前提， 也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。 如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费，而变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运行。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至产生火灾，造

20、成更大的经济损失。因此，正确确定计算负荷具有很大的意义。 计算负荷的方法 在已知用电设备的情况下，负荷计算有需要系数法、二项式法和利用系数法；在未知用电设备的情况下，负荷计算有负荷密度法、单位指标法和住宅用电量指 标法。 (1) 需要系数法 ：用设备功率乘以需要系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配变电所的负荷计算。 (2) 利用系数法：采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台属和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数的计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数的实测与统计较困难，在电气设计中一般不用。 (3

21、) 二项式法：在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷 。 (4) 负荷密度法：当已知某建筑面积负荷密度时，某建筑的平均负荷可按下式计算 Pav = A（ kW） 式中 : 负荷密度（ kW/m2） A 某建筑面积（ m2） 在建筑方案设计阶段，可采用建筑面积负荷密度法进行负荷估算。在建筑施工阶段设计9 时，可采用需要系数法进行复核。 四、计算过程： （一）单组用电设备计算负荷的计算公式 1.有功计算负荷（单位为 KW）的计算公式 错误 !未找到引用源。 2.无功计算负荷（单位为 Kvar）的计算公式 错误 !未找到引用源。 3.视在计算负荷（单

22、位为 KVA）的计算公式 错误 !未找到引用源。 4.计算电流（单位为 A）的计算公式 错误 !未找到引用源。 （二）多组用电设备计算负荷的计算公式 1.有功计算负荷（单位为 KW）的计算公式 错误 !未找到引用源。 2.无功计算负荷（单位为 Kvar）的计算公式 错误 !未找到引用源。 3.视在计算负荷（单位为 KVA）的计算公式 错误 !未找到引用源。 4.计算电流（单位为 A）的计算公式 错误 !未找到引用源。 计算数据： 电压U/KV 有功功率Pj/ KW 功率因数cos arccos tan 无功功率Qj/Kvar（ Qj=Pjtan(arccos )） 视在功率 Sj/ KVA（

23、Sj=Pj/cos） 乡区变 10 1000 0.9 0.45 0.48 484.32 1111.11 纺织厂 1 10 700 0.89 0.47 0.51 358.62 786.52 纺织厂 2 10 800 0.88 0.49 0.54 431.79 909.09 纺织厂 3 10 600 0.88 0.49 0.54 323.85 681.82 加工厂 10 700 0.9 0.45 0.48 339.03 777.78 合计 4266.31 电压U/KV 有功功率P30/ KW 功率因数cos arccos tan 无功功率Qj/Kvar（ Qj=Pjtan(arccos )） 视在功率 Sj/ KVA（ Sj=Pj/cos） 10 乡区变 0.4 1000 0.9 0.45 0.48 484.32 1111.11 纺织厂 1 0.4 700 0.89 0.47 0.51 358.62 786.52 纺织厂 2 0.4 800 0.88 0.49 0.54 431.79 909.09 纺织厂 3 0.4 600 0.88 0.49 0.54 323.85 681.82 加工厂 0.4 700 0.9 0.45 0.48 339.03 777.78