某商业中心【配电系统设计工厂供电课程设计.doc

1、 目 录第1 章 课程设计任务书11.1设计题目11.2 设计目的11.3 设计要求11.4 设计依据1第2章负荷计算和无功功率补偿32.1商业中心负荷情况3无功功率补偿42.2 确定补偿容量52.3 补偿后的计算负荷和功率因数5第3章 主变压器台数容量和类型的选择73.1车间变电所变压器台数选择原则73.2 变压器参数表7第4章 变电所主接线方案的设计84.1设计原则84.2主接线方案8第5章 短路计算95.1 基准值的选取95.2短路计算电路95.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值95.4点三相短路时的短路电流和容量的计算105.5短路计算结果12第6章 变电所一次设备的选择与校验1

2、36.1 一次设备的选择与校验136.2 10kV侧一次设备参数表16第7章 选择整定继电保护装置187.1过电流保护动作电流的整定187.2装设电流速断保护19第8章 防雷保护和接地装置设计208.1直击雷的防护208.2雷电侵入波的防护20结束语22参考文献23附录25II第1 章 课程设计任务书1.1设计题目某商业中心配电系统设计1.2 设计目的（1）通过该配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。（2）掌握供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。（3）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的

3、设计要求，为今后从事工厂供配电技术奠定一定的基础。1.3 设计要求（1）选择变电所主接线方案。（2）确定变电所主变压器的台数和容量、类型。（3）选择高低压设备和进出线。（4）选择整定继电保护装置。1.4 设计依据（1）商业中心负荷情况。编号名称Pc/kWQc/kvar1商场4202102办公楼2501103锅炉1501204印刷厂1301005本所用电1506户外照明5020（2）供电电源情况。1）由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源，干线单位长度电抗为0.08/km，干线长度为10km。干线首端断路器容量为300MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护动

4、作时间为1.3s。2）变电所最大负荷时功率因数不低于0.9；（3）其它资料（平面图、气象、地质水文等）略。1.5 设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿。（2）主变压器台数、容量和类型的选择。（3）变电所主接线方案的设计（绘图2号图纸）。（4）短路计算。（5）变电所一次设备的选择与校验。（6）选择整定继电保护装置。 （7）防雷保护和接地装置设计。第2章 负荷计算和无功功率补偿编号名称Pc/kWQc/kvar1商场4202102办公楼2501103锅炉1501204印刷厂1301005本所用电1506户外照明50202.1商业中心负荷情况负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本次设

5、计采用需要系数法计算用电设备组的负荷。主要计算公式有： a. 有功计算负荷(单位为): (2.1)b. 无功计算负荷（单位为）： (2.2)c. 视在计算负荷（单位为）： (2.3)d. 计算电流(单位为)： (2.4 ) 负荷计算表编号名称设备容量需要系数计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1.商场-0.890.5420210469.6713.52.办公楼-0.920.44250110273.1415.03.锅炉-0.780.8150120192.1291.94.印刷厂-0.790.77130100164.0249.25.本所用电-1.000.0015015.022.86.户外照明-

6、0.930.4502053.981.8总计-1015560-取=0.90,=0.95913.5532.010571605.9无功功率补偿 (1) 由表可知，补偿前变压器低压侧的视在计算负荷为3： 1057 (2.5)则,变电所低压侧的功率因数为： 0.86 (2.6)由于变压器本身也有损耗，所以计算变压器的功率损耗为：1057=15.855kvar (2.7) 1057=63.42kvar (2.8)可得，变电所高压侧的计算负荷为：929.36 (2.9)595.42 (2.10)1103.74 (2.11)2.2 确定补偿容量 现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变

7、压器的损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.93来计算需要补偿的容量。164.43 (2.12) 9 (2.13)实际补偿的容量为： 180 (2.14)2.3 补偿后的计算负荷和功率因数 低压侧的计算负荷为： 979.0 (2.15)此时变压器的损耗为： 14.7kvar (2.16) 58.77kvar (2.17)项目计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)380V侧补偿前负荷0.87913.5532.010571605.9380V侧无功补偿容量-180380V侧补偿后负荷0.93913.5352979.01487.4变压器功率损耗14.758.710kV侧负荷总计0.915928.

8、2410.71015.058.6变电所高压侧的计算负荷为： 928.2 (2.18) 410.7 (2.19) 11015.0 (2.20) 变电所高压侧的功率因数为：第3章 主变压器台数容量和类型的选择3.1车间变电所变压器台数选择原则对于二、三级负荷，变电所设置一台变压器，其容量可根据计算负荷决定。可以考虑从其他车间的低压线路取得备用电源，这不仅在故障下可以对重要的二级负荷供电，而且在负荷极不均匀的轻负荷时，也能使供电系统达到经济运行。对一、二级负荷较大的车间，采用两回独立进线，设置两台变压器，其容量确定和总降压变电所相同当负荷分散时，可设置两个各有一台变压器的变电所。车间变电所中，单台变

9、压器容量不宜超过1000kVA，现在我国已经能够生产大断流容量的新型低压开关电器，因此，如果车间负荷容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用单台容量为1250（或1600）2000kVA的配电变压器9。本设计选择一台变压器。经计算）1015=1167.31421kVA变压器容量选择1250kVA。综上变压器选择S91250/10，变压器参数见下表：3.2 变压器参数表额定容量kVA额定电压/kV联结 组标号损耗/W空载电流阻抗电压一次二次空载负载1250100.4Yyn01950120000.64.5第4章 变电所主接线方案的设计4.1设计原则变电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进

10、出线回路数、设备特点及负荷性质等因素综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。本设计的变电所选用一台主变压器，所以其接线方案如下图所示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。 本设计采用一次侧为线路变压器组接线、二次侧为单母线不分段接线4.2主接线方案详见附图第5章 短路计算短路计算的方法有很多，常用的有欧姆法和标幺制法，本设计采用的是标幺制法。5.1 基准值的选取采用标幺制法进行三相短路计算时，选取的基准值为：S=100 MVA

11、, U=10.5kV, U=0.4 kV 由公式 计算基准电流，可得： (5.1) （5.2）5.2短路计算电路5.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 由设计任务可知，由公式，可得：= (5.3)电缆线路的电抗标幺值由设计任务知，由公式，可得： (5.4)变压器的电抗标幺值查表得，由公式，可得：= = 3.6 (5.5)绘短路等效电路图如下图所示, 图上标出各元件的序号和电抗标幺值， 并标明短路计算点。 短路等效图5.4点三相短路时的短路电流和容量的计算计算短路回路总阻抗标幺值 (5.6)计算点所在电压级的基准电流 (5.7)计算点短路电流各值 (5.8) (5.9

12、) (5.10) (5.11) (5.12)计算点三相短路时的短路电流计算短路回路总阻抗标幺值 (5.13)计算点所在电压级的基准电流 (5.14)计算短路电流各值 (5.15) (5.16) (5.17) (5.18) (5.19)5.5短路计算结果短路计算点短路计算点三相短路电流（）电压（kV）三相短路容量(MVA)5.1913.237.841094.3430.9756.9833.760.421.46第6章 变电所一次设备的选择与校验6.1 一次设备的选择与校验在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于设备安装地点电网额定电压的条件选择，即： (6.1) 按工作电流选择电气设备电

13、气设备的额定电流不小于实际通过它的最大负荷电流，即 (6.2)短路热稳定校验： (6.3)电器的热稳定试验电流电器的热稳定试验时间短路电流的稳态值短路电流的假想时间短路动稳定校验： (6.4) (6.5) 电器的极限通过电流峰和有效值电器的极限通过电流有效值短路冲击电流峰值 短路冲击电流有效值 开关电器断流能力校验开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量。即 (6.6) (6.7)，为开关电器的最大开断容量和开断电流。根据负荷等级本设计选型开关柜。(1) 高压断路器的校验安装设地点额定电压和额定电流选择断路器ZN5-10动稳定校验：， ， ， 满足要求。热稳定校验： ，满足要求。断流能

14、力校验：，满足要求。(2) 高压隔离开关安装设地点额定电压和额定电流选择，高压隔离开关选GN19-10/630。动稳定校验： ，满足要求。热稳定校验： ，满足要求。(3) 高压熔断器安装设地点额定电压和额定电流选择，高压熔断器选RN2-10。断流能力校验：，满足要求。 (4) 电压互感器安装设地点额定电压选择，电压互感器选择JSJW-6，经校验满足要求。 (5) 电流互感器安装设地点额定电压和额定电流选择，电流互感器选择LQJ-10。动稳定校验 ，满足要求。热稳定校验 ，满足要求。6.2 10kV侧一次设备参数表电气设备名称型号主要技术参数（kV）（A）（kA）高压断路器ZN5-1010125

15、025高压隔离开关GN19-10/63010630高压熔断器RN2-10100.550电流互感器LQJ-101075/5电压互感器JDZJ-10避雷器FS-1010柜外形尺寸（长宽高）1200mm1200mm3100mm （6）高低压母线的选择按经济截面选择（铝母线的经济电流密度为1.15） (6.8)式中，为经济电流密度；为母线经济截面；为汇集到母线上的计算电流。10kV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸表（mm）变压器容量200250315400500630800100012501600高压母线404低压母线相母线4045056068068081008120102（10010）2（12

16、010）中性母线404505606806808801010kv母线选 LMY-3（404）380v母线选 LMY-3（12010）中性线尺寸选80mm10mm第7章 选择整定继电保护装置7.1过电流保护动作电流的整定其中线路的最大负荷电流为，。动作电流为： (7.1) (7.2)选DL-11/10电流继电器，线圈并联，整定动作电流为12A。过电流保护一次侧的动作电流为； (7.3) 式中： 线路的最大负荷电流保护装置的可靠系数，取1.2电流继电器的返回系数，一般取0.85电流互感器的变流比。过电流保护动作时间的整定： 线路1WL定时限过电流保护的动作时限应较线路2WL定时限过电流保护动作时限大

17、一个时限级差。 (7.4)灵敏度校验 保护线路1WL的灵敏度，按线路1WL末端最小两相短路电流校验，即： (7.5)线路2WL的后备保护灵敏度，用线路2WL末端最小两相短路电流校验， (7.6） 由此可见，保护整定满足灵敏度要求。线路定时限过电流保护原理图7.2装设电流速断保护 利用GL15的速断装置取65 第8章 防雷保护和接地装置设计8.1直击雷的防护 由于本设计的变电所位于室内，所以不需要直击雷的防护。8.2雷电侵入波的防护(1) 在10kV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25mm4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷针接地端螺栓连接。(2) 在10k

18、V高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。(3) 在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入波的雷电波。 3.避雷器装设变电所进线的防雷保在进线的终端，装设FZ型或者FS型阀型避雷器，用来保护线路断路器及隔离开关。10kV变配电所进线防雷保护接线F1-管型避雷器 F2-阀型避雷器4.接地网设计 接地网接地电阻按RE4设计，现采用最常用的垂直接地体，直径d=50mm，长约2.5m，环形敷设。 单根钢管接地电阻为：选取计算垂直接地体根数。n0.9RE1/

19、(RE)=0.9因此选取=50mm的镀锌钢管15根，垂直接地体之间距离为5米。接地线和水平连接导体用40mm4mm的镀锌扁钢。结束语在设计过程中，首先概要地介绍了设计的主要内容，接着对商业中心的电力负荷和无功功率补偿进行计算，从而对变电所位置和形式进行选择，对变电所主变压器台数、容量、类型进行选择，对变电所主接线方案进行设计。用标幺值法计算短路电流，对变电所一次设备和进出线设备的用线进行选择校验，选择出合理的高低压侧的电气设备，根据短路电流对变压器进行继电保护。最后对需要保护的设备进行防雷保护和接地装置的保护，使该设计能够合理的实施。 参考文献1刘介才.工厂供电M.北京：中国电力出版社，201

20、0.2唐志平.供配电技术M.北京：电子工业出版社，2005.3苏文成.工厂供电M.北京：机械工业出版社，2005.4李友文编.工厂供电M.化学工业出版社, 2007.5何永华.发电厂及变电站的二次回路M.北京.中国电力出版社，20046刘介才编.实用供配电技术手册M.中国水利水电出版社, 2002.7刘海婷. 220kV降压变电所变压器选择及电气主接线设计J.吉林农业,2010,(12):3438刘学军.继电保护原理M.北京：中国电力出版社，2007.9刘静波. 变压器和配电装置的运行维护J.民营科技,2010,(11):2310谢芳. 110kV变电站电气设计J.中国新技术新产品,2010,

21、(8):132-13311王玉华.工厂供配电M.中国林业出版社，2006.812俞丽华.电气照明M.上海：同济大学出版社，2004.13雷振山.中小型变压器实用设计手册M.中国水利水电出版社，2000.114杨晓敏主编.电力系统继电保护原理及应用M，中国电力出版社，2006.815何金良.电力系统接地技术M.科学出版社，2007.216Design Guide for Rural SubstationsS. RUS Bulletin 1724E-300 .Issued June 2001附录附表1 并联电容器的技术数据型号额定容量（kvar）额定电容（F）型号额定容量（kvar）额定电容（F）

22、BCMJ0.4-16-3BCMJ0.4-20-3BCMJ0.4-25-3BWF6.3-25-1WBWF6.3-30-1W16202525303204005002.02.4BWF10.5301WBWF10.5401WBWF10.5501WBWF10.51001WBWF10.51201W3040501001200.861.151.442.893.47附表2 S9系列610KV级铜绕组低损耗电力变压器的技术数据额定容量（kVA）额定电压（kV）联接组标号空载损耗（W）负载损耗（W）阻抗电压（%）空载电流（%）一次二次1000Yyno1700103004.50.7Dyn111700920051.712

23、50Yyno1950120004.50.6Dyn1120001100052.51600Yyno2400145004.50.6Dyn1124001400062.52000Yyno3000180060.8Dyn113000180060.82500Yyno3500250060.8Dyn113500250060.8附表3 常用高压断路器的技术数据类型型号额定电压(kV)额定电流(A)开断电流(kA)断流容量(MVA)极限同过电流峰值（kA）热稳定电流（kA）固有分闸时间（s）合闸时间（s）配用操动机构型号附表4RN2型室内高压熔断器的技术数据型号额定电压（kV）额定电流（A）三相最大断流容量（MVA）

24、最大开断电流（kA）当开断极限短路电流时，最大电流峰值（kA）过电压倍数(额定电压倍数)RN2-660.51000853002.5RN2-1010501000附表5 常用电流互感器的技术数据型号额定电流比（A）准确级次额定二次负荷（）10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级3级10级D级二级负荷()倍数LCZ-3520400/50.53B2221027652126001500/565141LQJ-105100/50.5130.40.60.40.6661090225160400/575160LMZ-10300,400,500,600750,8000.513D0.40.60.41.21.610155090附表6 常用电压互感器的技术数据型号额定电压（V）额定容量（VA）（cos=0.9）最大容量（VA）连接组一次线圈二次线圈辅助线圈0.5级1级3级JDZJ-66000/100/100/350802004001/1/1-12-12JDZJ-1010000/100/100/35080200400JSJW-66000/100/100/380150320640Y0/Y0/JSJW-1010000/100/100/3120200480960Y0/Y0/JDZ-6600010050802003001/1-12JDZ-1010000100801203005001/1-1227