某工地半室外型變電所設(shè)計(jì)

1、第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)題目某工地半室外型變電所設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)要求（1） 變電所的電氣主接線設(shè)計(jì)，繪出主接線圖；（2） 繪出變電所的平面布置圖，變壓器室布置結(jié)構(gòu)圖，對變電所的土建提出要求；（3） 選擇變壓器型號，高壓設(shè)備型號規(guī)格；（4） 確定變電所接地，防雷措施；（5） 為照明干線與工地一區(qū)選擇導(dǎo)線規(guī)格、截面；1.3設(shè)計(jì)依據(jù)：（1） 電源進(jìn)線高壓10KV（2） 工地用電設(shè)備清單如表所列設(shè)備編 號用電設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)額定容量頻率額定電壓相數(shù)備注1混凝土攪拌機(jī)310KW0.9538032砂漿攪拌機(jī)14.5KW0.938033電焊機(jī)422KVA3801=65%4起重機(jī)230KW0.923803=25%

2、5礫石洗滌機(jī)17.5KW0.938036照明（白熾燈）10KW2201（3）工地一區(qū)電壓380/220V，計(jì)算電流為55A，采用BLX-500型明敷供電（4） 照明干線的計(jì)算負(fù)荷共計(jì)10KW，導(dǎo)線長250m，用380/220V三相四線制供電，設(shè)干線上電壓損失不超過5%，敷設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境濕度為30第二章 負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計(jì)算單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW） = ， 為系數(shù)b)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）= tanc)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA）=d)計(jì)算電流（單位為A） =, 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a)有功計(jì)

3、算負(fù)荷（單位為KW）=式中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.850.95b)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）=，是所有設(shè)備無功之和；是無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.90.97c)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA） =d)計(jì)算電流（單位為A） =經(jīng)過計(jì)算，得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表，如表2.1所示（額定電壓取380V）表2.1各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表編號名稱設(shè)備容量需要系數(shù)costan計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A1起重機(jī)60KW0.250.51.731525.952電焊機(jī)88KV.A0.350.71.0233.5423.17攪拌機(jī)42KW0.70.750.8829.42

4、5.876照明9KW90總計(jì)86.8274.92計(jì)入=0.95, =0.970.7482.4872.67111.43169.32.2無功功率補(bǔ)償 由表2.1可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有0.74。而供電部門要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.95來計(jì)算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：=(tan - tan)=82.48tan(arccos0.74) - tan(arccos0.95) = 47.84 kvar取:=50則補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：計(jì)算電流變壓

5、器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：滿足（大于0.90）的要求。表2.2無功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷/KW/kvar/kVA/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.7482.4874.92111.43169.3380V側(cè)無功補(bǔ)償容量-50380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.9582.4824.9286.16130.91主變壓器功率損耗0.015=1.290.06=5.1710KV側(cè)負(fù)荷計(jì)算0.9483.7730.0989.015.14第三章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇3.1變電所主變壓器的選擇根據(jù)工地的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工地變電所的主變壓器考慮為一臺(tái)接線方案： 型號為

6、S9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選=125 KVA>=111.43KVA，即選一臺(tái)S9-125/10（6）型低損耗配電變壓器。3.2 變電所主接線方案的選擇 變電所主接線表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。變電所主接線對變電所設(shè)備的選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供配電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。1、 變配電所這接線應(yīng)滿足的基本要求：（1） 可靠性（2） 靈活性（3） 安全性（4） 經(jīng)濟(jì)性2、 變電所主接線的選擇原則（1） 當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不

7、用斷路器，以節(jié)省投資。（2） 當(dāng)東電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器接線。（3） 接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。（4） 610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，硬裝設(shè)線路隔離開關(guān)。（5） 變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。按上面主變壓器方案可設(shè)計(jì)以下主接線方案：3.3變電所的平面布置圖:1-高壓配電室 2室外變壓器臺(tái) 3低壓配電室 4值班室342 13.4變壓器室布置結(jié)構(gòu)圖 5 4 32 81 6 71油浸式變壓器 2高壓負(fù)荷開關(guān)操作機(jī)構(gòu) 3高壓負(fù)

8、荷開關(guān)4高壓母線支架 5高壓母線 6接地線 7中型母線8臨時(shí)接地線接線端子3.5對變電所土建提出的要求：（1） 變壓器室的通風(fēng)窗，應(yīng)采用非燃燒材料。（2） 在多層和高層主體建筑物的底層布置裝有可燃性油的電氣設(shè)備時(shí)，其底層外墻開口部位的上方應(yīng)設(shè)置寬度不小于1.0m的防火挑檐。多油開關(guān)室和高壓電容器室均應(yīng)設(shè)有防止油品流散的設(shè)施。（3） 配電所各房間經(jīng)常開啟的門、窗，不宜直通相鄰的酸、堿、蒸汽、粉塵和噪聲嚴(yán)重的場所。（4） 變壓器室、配電室、電容器室等應(yīng)設(shè)置防止雨、雪和蛇、鼠類小動(dòng)物從采光窗、通風(fēng)窗、門、電纜溝等進(jìn)入室內(nèi)的設(shè)施。（5） 變電所的電纜夾層、電纜溝和電纜室，應(yīng)采取防水、排水措施。（6）

9、變壓器室宜采用自然通風(fēng)。夏季的排風(fēng)溫度不宜高于45，進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)的溫差不宜大于15。（7） 高、低壓配電室、變壓器室、電容器室、控制室內(nèi)，不應(yīng)有與其無關(guān)的管道和線路通過。（8） 有人值班的獨(dú)立變電所，宜設(shè)有廁所和給排水設(shè)施。（9） 在配電室內(nèi)裸導(dǎo)體正上方，不應(yīng)布置燈具和明敷線路。當(dāng)在配電室內(nèi)裸導(dǎo)體上方布置燈具時(shí)，燈具與裸導(dǎo)體的水平凈距不應(yīng)小于1.0m，燈具不得采用吊鏈和軟線吊裝。第四章 短路電流的計(jì)算4.1 繪制計(jì)算電路 500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-1250.4kV(2)(3)(1)系統(tǒng)圖5-1 短路計(jì)算電路4.2 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量=100MVA，

10、基準(zhǔn)電壓=1.05，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則 （5-1） （5-2）4.3 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值4.3.1電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.2 （5-3）4.3.2架空線路查表得LGJ-150的線路電抗，而線路長8km，故 （5-4）4.3.3電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值=4，故=32 （5-5）式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖5-2所示。k-1k-2圖5-2 短路計(jì)算等效電路4.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算4.4.1總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.6

11、=2.8 （5-6）4.4.2 三相短路電流周期分量有效值 （5-7）4.4.3 其他短路電流 （5-8） （5-9） （5-10）4.4.4 三相短路容量 （5-11）4.5 k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算4.5.1總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.6+32=34.8 （5-12）4.5.2三相短路電流周期分量有效值 （5-13）4.5.3 其他短路電流 （5-14） （5-15） （5-16）4.5.4三相短路容量 （5-17）以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表5-1所示。表5-1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/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-27.624.

12、512.87第五章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.1.1按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。5.1.2按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即5.1.3按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘?，即或?qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。5

13、.1.4 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)a)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值b)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 對于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。表5-1 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV7.2A()1.96kA4.87.0kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高壓隔離開關(guān)-10/20010kV200A-25.5 kA二次負(fù)荷0.6高壓熔斷器RN2-1010kV

14、0.5A50 kA-電壓互感器JDJ-1010/0.1kV-避雷器FS4-1010kV-戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A-25kA5.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表5-2所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。 表5-2 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)-數(shù)據(jù)380V總135.24A4.12kA7.58kA-一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)-1號低壓斷路器DW16-630/3D380V200A30kA-4號低壓斷路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-2號低壓斷路器DW20

15、-200380V200A（大于）25 kA-3號低壓斷路器DW15-200380V100A20A-5號低壓斷路器DW15-200380V150A20A6號低壓斷路器DW15-200380V200A20A5.3 高低壓母線的選擇查表得到，10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（12010）+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。第六章 變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇6.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇6.1.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。a).

16、按發(fā)熱條件選擇由=7.2A及室外環(huán)境溫度30°，由及室外環(huán)境溫度30°，查表得，初選LGJ-25,其30°時(shí)的=127A>,滿足發(fā)熱條件。b).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，最小允許截面積=16，而LGJ-25滿足要求，故選它。由于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。6.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜之間埋地敷設(shè)。a)按發(fā)熱條件選擇由=7.2A及土壤環(huán)境30°，查表得，初選纜線芯截面為25的交聯(lián)電纜，其=90A>,滿足發(fā)熱條件。b)校驗(yàn)熱路穩(wěn)定按式，A為母線截面積，單位為；為滿足熱

17、路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；短路發(fā)熱假想時(shí)間，單位為s。本電纜線中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，斷路器斷路時(shí)間為0.2s，C=77，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得<A=25。因此YJL22-10000-3 25電纜滿足要求。6.2 380低壓出線的選擇饋電給工地線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接穿硬塑料管敷設(shè)。 a）按發(fā)熱條件需選擇由=169.3A及敷設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境濕度為30，查表，初選纜芯截面150，其=172A>，滿足發(fā)熱條件。 b）校驗(yàn)電壓損耗設(shè)變

18、電所至工地距離約為288m，而查表得到150的鋁芯電纜的=0.25 （按纜芯工作溫度75°計(jì)），=0.07，又=82.48kW, =72.67 kvar，故線路電壓損耗為<=5%。c）斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)滿足短熱穩(wěn)定要求，即選纜芯截面為150的電纜，即選VLV22-1000-3150+180的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。以上所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表 7-1所示。表7-1 進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格線 路 名 稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格10KV電源進(jìn)線LGJ-25鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜YJL22100003

19、15;25交聯(lián)電纜（直埋）380V低壓出線VLV22-1000-3150+180（直接穿硬塑料管敷設(shè)）第七章 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計(jì)7.1變電所的防雷保護(hù)7.1.1 直接防雷保護(hù) 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進(jìn)出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有露天配電裝置時(shí)，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包圍整個(gè)變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，則可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置接地電阻（表9-6）。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離

20、5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm×4mm 的鍍鋅扁鋼焊接相接。引下線用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長11.5。獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。7.1.2 雷電侵入波的防護(hù) a)在10KV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS410型閥式避雷器。引下線采用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。 b）在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG1A（F）54型開關(guān)柜，其中配有

21、FS410型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護(hù)，防雷電侵入波的危害。 c）在380V低壓架空線出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)沿低壓架空線侵入的雷電波。7.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)7.2.1接地電阻的要求按工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)表9-6。此邊點(diǎn)所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下條件： 且 其中, 因此公共接地裝置接地電阻 。 7.2.2接地裝置的設(shè)計(jì) 采用長2.5m、50mm的鋼管16根，沿變電所三面均勻布置，管距5 m，垂直打入地下，管頂離地面0.6 m。管間用40mm×4mm的鍍鋅扁剛焊接相接。變電所的變壓器室有兩條接地干線、高低壓配電室各有一條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連，接地干線均采用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛。變電所接地裝置平面布置圖如圖9-1所示。接地電阻的驗(yàn)算：