高層建筑變電所1

1、設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)內(nèi)容（一）原始數(shù)據(jù)1.工程概況：本工程為15層的辦公樓，屬一級(jí)高層建筑，地下一層，地上15層。地下一層為設(shè)備用房，115層為辦公層。建筑高度為56.1m，建筑面積為22736m2。1.負(fù)荷情況：本高層建筑總負(fù)荷為1000kva，cos為0.7，其中照明負(fù)荷為300kva，動(dòng)力負(fù)荷為700kva。消防設(shè)備、重要設(shè)備、主通道一般照明等重要負(fù)荷為400kva。 2.電源情況：從城市電網(wǎng)引一路10kv電源，短路容量為200mva。另安裝一臺(tái)400kw自備柴油發(fā)電機(jī)。 3.環(huán)境與氣象條件：年最高溫度：40 ；年最低溫度-5；年平均溫度25；海拔高度：150m； 土質(zhì)：粘土；雷暴

2、日：30日/年。 （二）技術(shù)要求1雙電源采用一用一備，自備柴油發(fā)電機(jī)要求在30s之內(nèi)供電。2要求補(bǔ)償后低壓側(cè)cos達(dá)到0.95。（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容1負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2主變壓器選擇3電氣主接線設(shè)計(jì)4短路電流計(jì)算5電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)（包括保護(hù)動(dòng)作值的整定計(jì)算）6母線及進(jìn)出線的選擇7變電所布置設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)要求1在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容；2用計(jì)算機(jī)畫出電氣主接線圖和變電所布置平面圖；3編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（計(jì)算書），設(shè)備選擇要列出表格。主要設(shè)計(jì)條件計(jì)算機(jī)與博超電氣電力設(shè)計(jì)軟件。 說(shuō)明書格式目錄正文內(nèi)容：一、設(shè)計(jì)要求及概述二、負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功補(bǔ)償三、主變壓器選擇四、電氣主接線設(shè)計(jì)五、短路電流計(jì)算六、電氣

3、設(shè)備選擇與校驗(yàn)七、母線及進(jìn)出線的選擇八、結(jié)語(yǔ)參考文獻(xiàn)裝訂格式：全部采用16k打印紙或課程設(shè)計(jì)專用紙，豎裝。裝訂順序：課程設(shè)計(jì)報(bào)告書封面；任務(wù)書；說(shuō)明書目錄；正文；附件（圖紙等）。參 考 文 獻(xiàn)1徐曉寧.建筑電氣設(shè)計(jì)基礎(chǔ)m.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2007.2馬誌溪.建筑電氣工程-基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)、實(shí)施、實(shí)踐m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20053劉介才.供配電設(shè)計(jì)手冊(cè) 一、 設(shè)計(jì)要求及概述此設(shè)計(jì)的題目是針對(duì)綜合樓10kv變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)伊始，在工程技術(shù)人員的陪同下對(duì)變電所進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)，并把所設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容做了整體的記錄，參觀過(guò)程中通過(guò)技術(shù)人員的指導(dǎo)和結(jié)合自身的實(shí)際情況，選擇變電所的高

4、低壓部分設(shè)計(jì)，這部分設(shè)計(jì)相信對(duì)自己將來(lái)的工作也會(huì)有很大的幫助。本設(shè)計(jì)按照以下的步驟進(jìn)行：首先：依照主接線的特點(diǎn)，選擇各個(gè)電壓等級(jí)的接線方式，進(jìn)行綜合比較，選擇最佳接線方式。其次：進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)短路點(diǎn)計(jì)算三相短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。再次：根據(jù)所選電氣元件，結(jié)合實(shí)際繪制設(shè)計(jì)圖紙，包括主接線圖、二次回路圖等。最后進(jìn)行校驗(yàn)。以上是理論知識(shí)的體現(xiàn)而更中要的一點(diǎn)是在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)工程觀，在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要立足于應(yīng)用所學(xué)基本理論和專業(yè)知識(shí)，大膽地運(yùn)用新理論、新技術(shù)去分析解決實(shí)際問(wèn)題,以便更好地適應(yīng)工作的需要。二、負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功補(bǔ)償 2.1負(fù)荷和無(wú)功補(bǔ)償?shù)母?/p>

5、述設(shè)計(jì)變電所為綜合樓提供可靠的電源，負(fù)荷的確定是為了正確、合理地選擇電氣設(shè)備和線路，并為無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)提供依據(jù)，由此再合理選擇變壓器開(kāi)關(guān)電器等元件。電力負(fù)荷及其大小是供電設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的根本依據(jù)，正確合理地進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，對(duì)于投資的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)上的安全可靠性以及以后的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和維護(hù)等關(guān)系重大，在本設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)設(shè)計(jì)，主變壓器分別供有不同的負(fù)荷，在此設(shè)計(jì)中忽略了部分負(fù)荷，根據(jù)工程技術(shù)的要求選取以下負(fù)荷：所謂無(wú)功功率補(bǔ)償是把具有容性功率的裝置與感性負(fù)荷聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性裝置釋放能量在相互轉(zhuǎn)化，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性裝置輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。根據(jù)高層建筑

6、的具體情況，及其無(wú)功補(bǔ)償方法的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較選用電力電容器補(bǔ)償中的并聯(lián)補(bǔ)償方法。并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)把電容器并接到被補(bǔ)償設(shè)備的電路上，以提高功率因數(shù)，這種方法稱為并聯(lián)電容器補(bǔ)償，這種方法適用于用電單位。2.2具體計(jì)算照明負(fù)荷： 動(dòng)力負(fù)荷： 重要負(fù)荷 總負(fù)荷為；總的無(wú)功功率補(bǔ)償為選擇可安裝的電容器組數(shù)為12組選擇型號(hào)為bsmj0.4-40.3型號(hào)并聯(lián)補(bǔ)償后視在功率sc=738kvar 0.95三、主變壓器選擇主變壓器的型號(hào)選擇主要考慮以下因素：1） .變電所的所址選擇；2） .建筑物的防火等級(jí)；3） .建筑物的使用功能；4） .主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求；5） .當(dāng)?shù)毓╇姴块T對(duì)變電所的管理體制等。設(shè)置在一類

7、高、低壓主體建筑中的變壓器，應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低壓主體建筑也宜如此，否則應(yīng)采取相應(yīng)的防火措施。主變壓器安裝在地下時(shí)，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風(fēng)條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結(jié)合具體情況選型為scb9-1000/10kv變壓器。表4-1 scb9-1000/10變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量（kva）額定電壓（kv）空載損耗（w）負(fù)載損耗（w）短路阻抗（%）空載 電流（%）變壓器連接組高壓低壓scb9-1000/10100010.50.41660855061.0四

8、、電氣主接線設(shè)計(jì)主接線設(shè)計(jì)主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無(wú)匯流母線的接線形式。變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源(變壓器)、母線和出線(饋線)。各個(gè)變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)(一般超過(guò)4回)，為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無(wú)匯流母線的接線使用開(kāi)關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：?jiǎn)文妇€接線和雙母線接線。 單母線接

9、線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，每個(gè)電源線和引出線都經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)qs2稱作母線隔離開(kāi)關(guān)，靠近線路側(cè)的qs3稱為線路隔離開(kāi)關(guān)(在實(shí)際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱為乙刀閘)。由于斷路器具有開(kāi)合電路的專用滅弧裝置，可以開(kāi)斷或閉合負(fù)荷電流和開(kāi)斷短路電流，故用來(lái)作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置其開(kāi)合電流能力極低，只能于設(shè)備停運(yùn)后退出工作時(shí)斷開(kāi)電路，保證與帶

10、電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便檢修斷路器時(shí)隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒(méi)有電源時(shí)，斷路器通往用戶則可以不裝設(shè)線路隔離開(kāi)關(guān)。但如果費(fèi)用不大，為了防止過(guò)電壓的侵入。也可以裝設(shè)。同一回路中串接的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守操作順序。1單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個(gè)檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。2單母線接線的適用

11、范圍一般適用于一臺(tái)主變壓器的以下兩種情況：(1)6-10kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回。(2)35-66kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)3回。3. 單母線分段接線為了克服一般單母線接線存在的缺點(diǎn)，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個(gè)分段斷路器和兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線。優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；

12、擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。2適用范圍(1)6一10kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)。(2)3566kv配電裝置出線回路數(shù)為48回時(shí)。因?yàn)楦邔咏ㄖ?主要有消防通道等重要設(shè)備 其中重要設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷，照明動(dòng)力設(shè)備為三級(jí)負(fù)荷故采用分段雙母線供電。五、短路電流計(jì)算設(shè)高層建筑變電所高壓進(jìn)線端與電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)輸出端的距離為3km，為電纜線路。電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處短路容量為s”k3 =200mva, 供電系統(tǒng)短路計(jì)算電路圖如下圖所示。確定基準(zhǔn)值取 ，而 計(jì)算短路回路中主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)資料，則架空線路由資料可知：，則電力變壓器由資料得：則求出高壓側(cè)點(diǎn)及其低壓側(cè)短路回路阻抗

13、標(biāo)幺值求出高壓側(cè)三相短路電流和短路容量 求出低壓側(cè)三相短路電流和短路容量 在工程設(shè)計(jì)中，往往還要列短路計(jì)算表，如下圖所示。短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（kv）三相短路容量（mva）點(diǎn)2.762.762.767.094.2250.25點(diǎn)20.2620.620.637.922.4516.16六、電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)1、高壓斷路器的選擇高壓斷路器是高壓電氣中的重要設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)電路的關(guān)鍵設(shè)備，它在電網(wǎng)中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，接通或斷開(kāi)工作電路，其二是保護(hù)作用，當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置的作用下，斷路器自動(dòng)斷開(kāi)故障部分，以保證無(wú)故障部

14、分的正常運(yùn)行。高壓斷路器的主要作用是：在正常運(yùn)行時(shí)用它接通或切斷負(fù)荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴(yán)重負(fù)荷時(shí)，借助繼電保護(hù)裝置用它自動(dòng)、迅速地切斷故障電流，以防止擴(kuò)大事故范圍。斷路器工作性能好壞直接關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為此要求斷路器具有相當(dāng)完善的滅弧裝置和足夠強(qiáng)的滅弧能力。根據(jù)高壓斷路器的qf的型號(hào)規(guī)格。在短路計(jì)算中我們得知10kv側(cè)母線上短路電流為5.3ka，控制qf的線路繼電保護(hù)裝置實(shí)際最大的動(dòng)作時(shí)間為1.0s變壓器高壓側(cè)實(shí)際最大工作電流按變壓器額定電流計(jì)算。 線路首端短路時(shí)，流過(guò)短路電流最大，而線路首端（）點(diǎn)短路和母線（）點(diǎn)短路，其短路電流相等，即：短路電流沖擊值：短路容量：擬定選用高壓

15、真空斷路器，斷路時(shí)間：短路假想時(shí)間：根據(jù)擬定條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，選用zn12-10i型高壓真空斷路器。表7-2 zn12-10i型高壓真空斷路器序號(hào)安裝電氣條件zn12-10i校驗(yàn)結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目技術(shù)數(shù)據(jù)110kv10kv合格257.7a1250a合格32.76ka31.5ka合格47.038ka25ka合格57.84126合格7.4隔離開(kāi)關(guān)選擇與校驗(yàn)7.4.1隔離開(kāi)關(guān)原理與類型隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開(kāi)關(guān)電器，用于隔離電源，以保證對(duì)其它電器設(shè)備和線路運(yùn)行安全檢修。隔離開(kāi)關(guān)是應(yīng)用于斷路器的配套裝置使用的，但是隔離開(kāi)關(guān)無(wú)滅弧裝置，不能用來(lái)接通和斷開(kāi)負(fù)荷電流和短路電流。隔離開(kāi)關(guān)的類型較多，按裝

16、接地點(diǎn)不同分：屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目分：?jiǎn)沃健㈦p柱式和三柱式；此外還有v型隔離開(kāi)關(guān)。隔離開(kāi)關(guān)的型式對(duì)配電裝置的分布和占地面積有很大的影響，隔離開(kāi)關(guān)選型時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇，遼寧工學(xué)院選擇型號(hào)為：gn30-10d/630，這種型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)系列為高壓10kv，三相電流頻率50hz的戶內(nèi)裝置，安裝于高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，使高壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)緊密占地面積小，安全性高。如下表所示7-3為gn30-10d/630的技術(shù)數(shù)據(jù)。表7-3 gn30-10d/630技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)型式序號(hào)額定電壓kv額定電流a結(jié)構(gòu)標(biāo)志gn30-10d/630戶內(nèi)3010630帶接地刀閘7.4.2隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行與維護(hù) 隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)行與維護(hù)的

17、注意事項(xiàng)：（1）.載流回路及引線端子無(wú)過(guò)熱。（2）.瓷瓶無(wú)裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無(wú)松散及起層現(xiàn)象。（3）.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)外露的金屬無(wú)明顯銹蝕痕跡。（4）.觸頭罩無(wú)異物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合閘過(guò)程應(yīng)無(wú)卡勁，觸頭中心要標(biāo)準(zhǔn)，三相是否同時(shí)接觸。（7）.隔離開(kāi)關(guān)嚴(yán)禁帶負(fù)荷分、合閘，維修時(shí)檢查它與斷路器的連鎖。7.4.3隔離開(kāi)關(guān)的校驗(yàn)根據(jù)型號(hào)擬選gn30-10d/630。 短路電流的沖擊值：短路容量：短路電流假想時(shí)間： 校驗(yàn)情況如下表表7-4 gn30-10d/630校驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)gn30-10d/630工作電壓（kv）10最大工作電流（a）57.73短路電流 （ka）2.76短路沖擊電流（k

18、a）7.038熱穩(wěn)定性校驗(yàn)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件。7.5互感器選擇與校驗(yàn)互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。互感器將高電壓、大電流按比例變成低電壓(100、)和小電流(5、1a)，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)等。為了確保工作人員在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電器時(shí)的安全，互感器的每一個(gè)二次繞組必須有可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長(zhǎng)期存在高電壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢?，主要是電磁式的。此外，電容式電壓互感器在超高壓系統(tǒng)中也被廣泛應(yīng)用。非電磁式的新型互感器，如電子式、光電式互感器，尚未進(jìn)入廣泛的工業(yè)實(shí)用階段。7.5.3電流互感器選擇校驗(yàn)。對(duì)于大多數(shù)電流互感器，給出了相對(duì)于額定一次電流的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定倍數(shù)，因此其動(dòng)、熱穩(wěn)定度應(yīng)按下式校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)：則動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)的條件為：擬定型號(hào)為：lzzbj9-10型電流互感器，查表得，熱穩(wěn)定倍數(shù)：，則熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為：，一般為1