1、太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 I 摘 要 本 设计的题目为“综合教学楼变电所扩大初步设计”。 设计的主要内容 包括：10/0.4kV 变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。 根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计 计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率， 本设计进行
2、了无功功率补偿设计，使功率因数从 0.69 提高到 0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。 本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备，实用性及强，考虑到是实际工程的应用，便以通俗易懂的语言进行阐述。 关键词 ： 变电所设计 ；电气主接 线；继电保护太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 II 目 录 前言 . IV 第 1 章 毕业设计概述 . 1 1.1
3、 毕业设计题目 . 1 1.2 毕业设计目的 . 1 1.3 毕业设计内容 . 1 第 2 章 负荷计算 . 2 2.1 负 荷概述 . 2 2.2 负荷计算 . 2 第 3 章 无功功率补偿 . 7 3.1 并联电力电容器补偿 . 7 3.2 无功补偿容量的计算 . 7 第 4 章 主变压器选择 . 9 4.1 变电所变压器容量、台数、型号选择 . 9 4.1.1 主变压器确定 . 9 第 5 章 变电所电气主接线 . 错误 !未定义书签。 5.1 主接线设计 . 10 第 6 章 短路计算 . 13 6.1 短路计算 . 13 第 7 章 电气设备选择与校验 . 17 7.1 电气设备及分
4、类 .错误 !未定义书签。 7.2 电气设备选择与校验 . 1 7.3 高压断路器选择与校验 . 17 7.3.1 高压断路 器的选择 . 17 7.3.2 高压断路器的校验 . 18 7.4 隔离开关选择与校验 . 19 7.4.1 隔离开关原理与类型 . 错误 !未定义书签。 7.4.3 隔离开关的校验 . 19 7.5 互感器选择与校验 . 20 太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 III 7.5.1 电流互感器校验 . 错误 !未定义书签。 7.5.2 电压互感器校验 . 20 7.6 母线选择与校验 . 错误 !未定义书签。 7.6.1 母线的选择 . 错误
5、!未定义书签。 7.6.2 母线校验 . 21 第 8 章 继电保护 . 23 8.1 过电流与速断保护整定值的计算 . 23 8.1.1 过电流整定值计算 . 23 8.1.2 速断保护整定值计算 . 25 总 结 . 27 参考文献 . 28 致谢 . 29 附录 . 30 太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 IV 前言 经济的迅速发展，科学技术的不断进步促使社会中各行各业都在不断地发展壮大，各大高校相继出现了前所未 有的发展势头，特别是各种高、新、尖、精的技术应用，而所有的一切都离不开电，而电的中枢 变电所更是必不可少，起到至关重要的作用。 电是一个广义的范畴，伴
6、随负荷的不同，对电的要求也会随之改变。这次设计的题目为综合教学楼变电所扩大初步设计。取自的实际工程应用。理论与实际有效地结合，具备了实用性、科学性和合理性。自 综合教学实验楼投入使用以来，为学校做出了重要贡献，为广大师生提供了良好的工作、学习环境。在其地下，建设有最大的地下变电所。根据学校用电量结合实际确定为 10kV 变电所。经过与老师探讨和与工程技术人员的研 究分析， 10kV 的变电所应用较为广泛，其涉及工业、农业等诸多领域，所以说对 10kV 变电所的设计具有十分重要的意义。 对此题目的设计除了注重实际应用外，还应考虑可靠性、经济性和电能的质量。如线路保护、接地保护、变压器保护等保护的
7、有关问题及其设备元件的选择。此题目的设计涉及发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护、电力系统自动化等所学习过的课程及相关内容。 此设计的题目是针对综合楼 10kV 变电所进行的扩大初步设计选择变电所的高低压部分设计。了解整个设计的目的、内容和基本要求进行设计的资料准 备。 本设计按照以下的步骤进行： 首先：依照主接线的特点，选择各个电压等级的接线方式，进行综合比较，选择最佳接线方式。 其次：进行短路电流计算，根据短路点计算三相短路稳态电流和冲击电流。 再次：根据所选电气元件，结合实际绘制设计图纸，包括主接线图、二次回太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 V 路图等
8、。最后进行校验。 以上是理论知识的体现而更中要的一点是在设计中培养自己运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观，在设计过程中主要立足于应用所学基本理论和专业知识，大胆地运用新理论、新技术去分析解决实际问题 ,以便更好地适应工作的需要。 太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 1 第 1章 毕业设计概述 1.1 毕业设计题目 综合教学楼变电所扩大初步设计 1.2 毕业设计目的 本设计是针对综合教学楼变电所进行的扩大初步设计，设计中涉及“发电厂电气部分”、 “电力系统分析”、“电力系统继电保护”等课程有关内容，通过设计培养学生综合运用所学知识分析、解决本专业领域工程
9、技术问题的能力 ； 培养学生独立自学能力 ； 使学生受到工程师的基本训练，即工程设计 和 科学研究的初步能力 ； 包括：调查研究、搜集资料（含文献检索） ； 方案论证、技术方案的计划与实施 ； 理论分析、设计和计算 ； 撰写学术论文或设计说明书 等的能力。 1.3 毕业设计内容 主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护设计；防雷保护设计；绘制电气主接线图，绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图。 1. 进行 10kV 变电所扩大初步设计； 2. 完成任务书中的全部内容； 3.
10、绘制变电所电气主接线图； 4. 绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图； 5. 毕业设计说明书 按统一格式 打印装订成册； 6. 说明书文字在 1 .5 万字以上，语言通顺简练，图表画法符合国家标准； 7. 完成与设计有关的英文资 料翻译； 太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 2 第 2章 负荷计算 2.1 负荷概述 设计的变电所为综合楼提供可靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理地选择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，由此再合理选择变压器开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地进行负荷计算，对于投资的经济性，技术上的安全可靠
11、性以及以后的经济运行和维护等关系重大，在本设计中采用需要系数法来确定计算负荷。 根据设计，两台主变压器分别供有不同的负荷，在此设计中忽略了部分负荷，根据工程技术的要求选取以下负荷： 1#变压器 设备功率 KW XK COS tg 数目 2# 变压器 设备功率 KW XK COS tg 数目 照明设备 15 0 70 0 80 1 45 5 照明设备 50 0 70 0 80 0 75 1 120 1 30 2 21 1 40 1 计算机 240 0 80 0 80 0 75 2 消防电梯 44 0 20 0 50 1 70 1 消防电梯 44 0 20 0 50 1 70 1 电力设 备 16
12、0 0 70 0 80 0 75 1 200 1 消防照明干线 50 0 70 0 80 0 75 1 120 2 180 2 进风机 7 5 0 70 0 85 0 62 1 30 1 正压风机 14 0 60 0 80 0 75 1 2.2 负荷计算 1#变压器负荷计算 照明部分 如上表可知： 太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 3 1402301120515 eP 1=295KW 2 9 57.0 exc PKP =206.5KW 45.15.206tgPQ cc 299.425Kvar KV AQPS ccc 73.36343.2995.206 2222 AUS
13、Ircc 63.55238.03 72.3633 消防电梯 KWPKP exc 8.8442.0 v a r96.147.18.8 KtgPQ CC KV AQPS ccc 36.1796.148.8 2222 表 2-1 综合楼负荷一览表 AUSIrcc 37.263803 36.173 进风机 KWPKP exc 25.55.77.0 v a r255.362.025.5 KtgPQ cc KV AQPS ccc 18.62 5 5.325.5 2222 AUSIrcc 96 5 8 1 7 9 3.0 1 1 7.63 计算机 KWPKP exc 38422408.0 v a r2 8
14、875.03 8 4 KtgPQ cC 太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 4 KV AQPS ccc 480288384 2222 AUSIrcc 28.7 2 96 5 8 1 7 9 3.0 4 8 03 污水泵 KWPKP exc 4.688.0 v a r9 6 8.362.04.6 KtgPQ cc KV AQPS ccc 53.79 6 8.34.6 2222 AUSIrcc 116 5 8 1 7 9 3.0 53.73 消防照明干线 KWPKP exc 357.050 v a r25.2675.035 KtgPQ ec KV AQPS ccc 75.4
15、325.2635 2222 AUSIrcc 47.666 5 8 1 7 9 3.0 75.433 2#变压器负荷计算 电梯部分 KWPKP exc 8.8442.0 v a r96.147.18.8 KtgPQ cc KV AQPS ccc 36.1796.148.8 2222 AUSIrcc 38.266 5 8 1 7 9 3.0 36.173 正压风机 KWPKP exc 8 0 46.014 v a r3.675.04.8 KtgPQ cc 太原理工大学继续教育学院电气工程及其自动化专业本科毕业设计 5 KV AQPS ccc 5.103.64.8 2222 AUSIrcc 166
16、5 8 1 7 9 3.0 5.103 消防照明干线 KWPe 712150 KWPKP exC 1.49717.0 v a r8 2 5.3675.01.49 KtgPQ cc KV AQPS ccc 37.618 2 5.361.49 2222 AUSIrcc 24.936 5 8 1 7 9 3.0 37.613 电力专用 KWP e 9 9 013021 8 021 2 012 0 011 6 0 KWPKP exc 6 9 37.09 9 0 v a r4.5 5 48.06 9 3 kKtgPQ cc KV AQPS ccc 47.8 8 74.5 5 46 9 3 2222 AUSIrcc 38.1 3 4 86 5 8 1 7 9 3.0 47.8 8 73 1#变压器最后计算负荷 KWP c 3 5 5.5 8 1)354.63 8 425.58.85.2 0 6(9.0 v a r07.6 0 4)25.269 6 8.32 8 82 5 5.396.1443.2 9 9(95.0 KQ c KV AQPS ccc 38.838069.604355.581 2222 AUSIrcc 78.12736 5 8 1 7 9 3.0 38.8383 2#变压器最后计算负荷
