綜合教學樓的變電所擴大初步設(shè)計

摘要算采用需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率，本設(shè)計進行了無功功率補償設(shè)計，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9;短路電流的計算包括短路點的選擇及其具體數(shù)值計第1章緒論第2章負荷及無功功率補償?shù)挠嬎?.1負荷概述設(shè)計的變電所為綜合樓提供可靠的電源，負荷的確定是為了正確、合理地選擇電氣設(shè)備和線路，并為無功補償提高功率因數(shù)提供依據(jù)，由此再合理選擇變壓器開關(guān)電器等元件。電力負荷及其大小是供電設(shè)備設(shè)計計算的根本依據(jù)，正確合理地進行負荷計算，對于投資的經(jīng)濟性，技術(shù)上的安全可靠性以及以后的經(jīng)濟運行和維護等關(guān)系重大，在本設(shè)計中采用需要系數(shù)法來確定計算負荷。2.2負荷計算2.2.11#變壓器負荷計算照明部分，如上表1可知：消防電梯P=K、P=0.2×44=8.8KWQc=Pc·tgD=8.8×1.7=14.96Kvar1#號變壓器2#號變壓器設(shè)備功率KW設(shè)備功率KWtg中照明設(shè)備5照明設(shè)備11211計算機2消防電梯1消防電梯1電力設(shè)備11消防照明干線1221進風機1正壓風機1進風機：P=K、P=0.7×7.5=5.25KWs=)P2+Q2=)5.252+3.2552=6.18KVA計算機：P=K、·P=0.8×8=6.4KW消防照明干線：P=K、P=50×0.7=35KWP=K·P=0.2×44=8.8KWQ=P·tgΦ=8.8×1.7=14.96Kvars.=)P2+Q2=)8.82+14.962=17.36KVA消防照明干線：P=50+21=71KWPc=K、P=0.7×71=49.1KWs.=)P2+Q2=)49.12+36.8252=61.37KVA電力專用：P=160×1+200×1+120×2+180×2+30×1=990KWP=K、P=990×0.7=693KWs.=)P2+Q2=)6932+554.42=887.47KVA2.2.3最后計算負荷1#變壓器最后計算負荷：P=0.9×(2065+8.8+5.25+384+6.4+3Q=0.95×(29943+14.96+3.255+288+3.968+2#變壓器最后計算負荷：P=0.9×(8.8+8.4+49.1+693)=68337KWQ.=0.95×(14.96+6.3+36.825+5544)=58186Kvar根據(jù)綜合樓的具體情況，及其無功補償方法的技術(shù)、經(jīng)濟比較選用電力電容器補償中的并聯(lián)補償方法。并聯(lián)補償時把電容器并接到被補償設(shè)備的電路上，以提高功率因數(shù)，這種方法稱為并聯(lián)電容器補償，這種方法適用于用電單位。輸送的無功功率則為Q=Q-Qc,線路WL1輸送的無功功率則為Q=Qz+Qr-Qc,圖1并聯(lián)電力電容器補償?shù)脑韴D通過以上可知并聯(lián)電力電容器降低了通過輸電線路及變壓器的功率(或電流),同時也減少了對發(fā)電機無功功率的需求量。根據(jù)設(shè)計要求與實際需要變電所的功率因數(shù)達到0.9,所以對無功進行補償。1#變壓器的負荷補償：P=581.355KW功率因數(shù)：,現(xiàn)將其提高到0.90。Qc=P(tgD?-tgΦ?)=581355×(經(jīng)過補償后：SNc=)P2+(Q-Qsc)2=)581.3552+(604.07-331.37)2=642.14KVA2#變壓器的負荷補償：P=684KWQc=P·(tgD?-tgD?)=684×(0經(jīng)過補償后：3.1變電所變壓器容量、臺數(shù)、型號選擇2.型號3.1.3主變壓器確定表4-1SCB9-1000/10變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量額定電壓(kV)空載損耗(W)負載損耗(W)短路阻抗(%)空載電流變壓器連接組高壓低壓6 表3絕緣等級與最高允許溫度絕緣等級YAEBFHC絕緣材料最高允許溫度(℃)近期和遠期的發(fā)展規(guī)模，變電所主接線設(shè)計應3.3.1電氣主接線設(shè)計程序3.3.2變電所主接線設(shè)計數(shù)較多時(一般超過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)，2.0.4kV主接線4.1短路計算供電破壞。當電壓降低到額定值的80%供電；當電壓下降到30%一40%。并持續(xù)達1s以上時，電動機可能停止轉(zhuǎn)動，網(wǎng)絡電壓才能得以恢復。短路的后果是十分嚴重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點、類型及持續(xù)時間等因素有關(guān)。為了保證電氣設(shè)備安全可靠運行，減輕短路的影響，除應努力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時間內(nèi)恢復到正常值。為此，需要進行短路電流計算，以便正確地選擇具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。根據(jù)實際情況及圖紙的要求分析學院綜合樓變電所的設(shè)計，短路計算要恰到好處，確定短路點位高低壓側(cè)各一個，互相分析計算，如圖2示。計算短路前給定電力系統(tǒng)饋線出口短路器2QF為2N12-10I型。計算方法采用比較簡潔常用的標幺值計算。確定基準值I=S,/(√3U)=100MVA/(Ia?=S?(√3Ua?)=100MVA(√3×0.4)KV=144KA計算短路回路中主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)X=Xsp=Sp/Soc=100MVA/550MVA=0.18架空線路電力變壓器圖3k?點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路I-3=I(3)=I-3=2.76KA22I(34=Ia?/X=144KA/4.49=32.07KA表4短路計算表短路計算點三相短路電流(KV)三相短路容量(MVA)k4點設(shè)備名稱選擇項目校驗項目壓(KV)流(A)戶內(nèi)戶外準確度級開斷能力(KA)動穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√√高壓負荷開關(guān)√√√√√√高壓隔離開關(guān)√√√√√高壓熔斷器√√√√電流互感器√√√√√√電壓互感器√√√母線√√√√電纜√√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)的運行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護作用，當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分的正常運行。主要作用是在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴重負荷時，借助繼電保護裝置用它自動、迅速地切斷故障電流，以防止擴大事故范圍。斷路器工作性能好壞直接關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全運行。為此要求斷路器具有相當完善的滅弧裝置和足夠強的滅弧能力。根據(jù)圖5高壓斷路器的QF的型號規(guī)格。在短路計算中我們得知10KV側(cè)母線上短路電流為5.3KA,控制QF的線路繼電保護裝置實際最大的動作時間為1.0s圖5高壓斷路器變壓器高壓側(cè)實際最大工作電流按變壓器額定電流計算。點短路，其短路電流相等，即：短路容量：Sk=√3UcIk=√3×10.5×2.76=50.2MVA擬定選用高壓真空斷路器，斷路時間：toc=0.1s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(見表6)序號安裝電氣條件校驗結(jié)論數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)1合格2合格3合格4合格5合格隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開關(guān)電器，用于隔離電源，以保證對其它電器設(shè)備和線路運行安全檢修。應用于斷路器的配套裝置使用的，但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和斷開負荷電流和短路電流。表7為GN30-10D/630表7GN30-10D/630技術(shù)數(shù)據(jù)型號型式序號額定電壓KV額定電流A結(jié)構(gòu)標志戶內(nèi)帶接地刀閘隔離開關(guān)運行與維護的注意事項：載流回路及引線端子無過熱；瓷瓶無裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無松散及起層現(xiàn)象；傳動機構(gòu)外露的金屬無明顯銹蝕痕跡；觸頭罩無異物堵塞；接地良好；分合閘過程應無卡勁，觸頭中心要標準，三相是否同時接觸；隔離開關(guān)嚴禁帶負荷分、合閘，維修時檢查它與斷路器的連鎖。1、隔離開關(guān)的校驗根據(jù)型號擬選GN30-10D/630。短路電流假想時間：imar=tac+t,=1+0.1=1.1s2、互感器選擇與校驗互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息流(5、1A),其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護等。為了確保工作人員在接觸測量儀表和繼電器時的安全，互感器的每一個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期存在高電壓。3、電流互感器校驗T=1s,因此上式可改寫為：通過計算結(jié)果可知滿足熱穩(wěn)定校驗。4、電壓互感器校驗為了保證電壓互感器的安全運行和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓互感器應滿足下列條件：其電壓互感器參數(shù)如下表8所示。型號額定電壓(KV)一次繞組額定容量(VA)二次繞組額定容量(VA)最大容量(VA)一次二次l3校驗后滿足要求。5、母線選擇與校驗根據(jù)設(shè)計要求，變電所10KV側(cè)為電纜線，而屋內(nèi)配電10KV側(cè)和0.4KV側(cè)應用硬母線，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較選用硬母線即矩形硬母線，它的優(yōu)點是便于固定和連接，散熱性能好，缺點是集膚效應系數(shù)較大，集膚效應系數(shù)與電流的頻率、導體的形狀和尺寸有關(guān)，為了避免集膚效應系數(shù)過大，應減小導體片(條)間的距離，相應地改變它有關(guān)因素。實際工程應用10kV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇截面，再校驗，其電壓損耗和機械強度。對于一般建筑物的10KV線路距離短，電流不太大，按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面的意義并不大。選擇根據(jù)負荷計算電得到高壓側(cè)電流：名值：空載電流；故選用較滿足條件。電力系統(tǒng)的繼電保護是繼電保護技術(shù)和繼電保護裝置的統(tǒng)稱。它對保證系統(tǒng)安全運行和電能質(zhì)量、防止故障擴大和事故發(fā)生起著及為重要的作用。電力系統(tǒng)故障后工頻電氣量的主要特征變化如下：電流增大；電壓降低；電流與電壓之間的相位角發(fā)生變化；測量阻抗發(fā)生變化；出現(xiàn)負序和零序分量；電氣元件流入與流出電流的關(guān)系發(fā)生變化；利用故障時電氣量的變化特征，可以構(gòu)成各種作用原理的繼電保護。4.3.1過電流與速斷保護整定值的計算計算變壓器過電流的整定值式中I繼電保護動作整定值(A);K保護裝置的可靠系數(shù)：K電流互感器電流比；Imax線路最大負載電流(A);K繼電器返回系數(shù)；電流整定值：過電流保護繼電器選用DL-11/11型。(1).過電流保護動作時限即(靈敏度合格)。4.3.2配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的作用，它是電氣主接線的連接方式，由開關(guān)電氣、保護和測量電氣、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成的總體裝置。當系統(tǒng)中發(fā)生故障時能迅速切斷故障部分，維持系統(tǒng)正常運行。配電裝置的設(shè)計步驟1.選擇配電裝置的型式：選擇時應考慮配電裝置的電壓等級、電氣設(shè)備的型式、出線多少和方式有關(guān)的電抗器、地形、環(huán)境條件等因素；2.配電裝置的形式確定，接著擬定配電裝置圖；3.按照所選電氣設(shè)備的外形尺寸、運輸方法、檢修和巡視方便的安全等要求，遵照配電裝置設(shè)計的有關(guān)規(guī)定。并考慮各種配電裝置的典型設(shè)計和手冊，設(shè)計繪制配電裝置平面圖和斷面圖。綜合樓變電所為屋內(nèi)配電裝置；框如圖6下所示：母線槽母線槽計量柜計量柜圖6高壓側(cè)配電裝置圖4.3.3變配電所建筑物防雷保護(5)35KV及以下高壓配電裝置的架構(gòu)或變電所房頂上不宜裝設(shè)避雷針。(7)獨立避雷針避雷線與配電裝置帶電部分，變電所電力設(shè)備接地部分、構(gòu)架接地結(jié)論此畢業(yè)論文主要設(shè)計了綜合教學樓的變電所，這是一次綜合設(shè)計的考驗。在設(shè)計中電氣主接線根據(jù)原始資料及實際工程應用，分析并選定兩種接線方式，通過實地考察和供電在本變電所