3510KV变电所设计湖南工程学院课设

湖南工程学院课程设计任务书课程名称：供电工程题目：35/10KV变电所设计专业班级：电气工程及其自动化1091班学生姓名：学号：____指导老师：黄绍平任务书下达日期：2013年3月1日设计完成日期：2013年5月15日设计内容与设计要求一、设计内容（一）原始数据1.电源资料：高压电源为35KV，采用双回路供电，其中一条回路来自A站，另一条回路来自B站。电源容量为无限大系统，A站最小运行方式系统电抗为1.679，最大运行方式系统电抗为4.76；B站最小运行方式系统电抗为0.3056，最大运行方式系统电抗为1.054。华北地区供电网络基准容量为1000MVA。2.气候资料：年平均温度+15℃，最高温度+38℃，最低温度－20℃。平均降雨635mm.最大风速25m/s，风向：西北风。3.负荷情况序号负荷名称安装最大负荷(kw)供电回路平均功率因数线路长度1陶瓷厂1051.320.825km2益豪车厂242.110.804km3电焊机厂359.810.653.6km4强力砖厂570.520.795km5特种钢厂120020.854.7km6综合负荷124210.753.3km7综合负荷2230.310.774.1km8综合负荷3118.510.813.9km9综合负荷4136.410.834.4km10综合负荷5240.910.83.75km11综合负荷6214.610.851.2km（二）设计内容1．负荷计算与无功功率补偿2．主变压器选择3．电气主接线设计4．短路电流计算5．电气设备的选择与校验6．进出线的选择二、设计要求1．在规定时间内完成以上设计内容；2．用计算机画出电气主接线图；3．编写设计说明书（计算书），设备选择要列出表格。主要设计条件计算机与博超电气电力设计软件。说明书格式目录正文内容：一、设计要求及概述二、负荷计算与无功补偿三、主变压器选择四、电气主接线设计五、短路电流计算六、电气设备选择与校验七、进出线的选择八、结语参考文献装订格式：全部采用16K打印纸或课程设计专用纸，竖装。装订顺序：课程设计报告书封面；任务书；说明书目录；正文；附件（图纸等）。参考文献1．刘介才.《供配电设计手册》目录第一章设计要求及概述……………………………………1第二章负荷计算与无功补偿………………………………22.1负荷的计算及过程…………………………………32.2功率补偿的计算……………………………………4第三章主变压器选择………………………………………53.1主变压器台数的确定………………………………6第四章电气主接线设计…………………………………7第五章短路电流计算………………………………………85.1短路电流计算的目的…………………………8第六章电气设备选择与校验.....................116.1高压电器设备选择的一般原则………………116.2电气设备选择…………………………………12第七章进出线的选择…………………………………187.1无功功率的计算………………………………18第八章结语………………………………………………22第一章设计要求及概述本文将根据变电所的负荷，短路电流，无功补偿，主变压器选择以及电气主接线设计校验进出线的选择进行计算，并且对变电所的电气设备选择以及二次系统设计进行研究。在理论研究的基础上，通过结合实际的计算实例，可以进一步认识变电所的供电系统，变电所的供电系统在如今起着至关重要的作用。为了确保供电系统的稳定性，供电系统要满足供电系统的基本原则是：供电可靠，操作方便、运行安全灵活，经济合理，具有发展的可能性。（1）供电可靠性供电可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性。在设计时，不考虑双重事故。（2）操作方便，运行安全灵活供电系统的接线应保证在正常运行和发生事故时操作和检修方便、运行维护安全可靠。为此，应简化接线，减少供电层次和操作程序。（3）经济合理接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少投资和运行费用，并应提高供电安全性。（4）具有发展的可能性接线方式应保证便于将来发展，同时能适应分期建设的需要，对以后的设计和维护都应该都能够提供方便。第2章负荷计算与无功补偿2.1负荷计算根据任务书上提供的数据算过程如下：主变压器二次侧负荷1.陶瓷厂有功功率Pc1=1051.3kw功率因素cosΨ=0.82tanΨ=0.7无功功率QC1=Pc1*tanΨ=735.9KVar视在功率sc1=pc1/cosΨ=1282.1KV.A2.益号车厂Pc2=242.1功率因素cosΨ=0.8tanΨ=0,75无功功率QC2=Pc2*tanΨ=181.6视在功率sc=pc2/cosΨ=302KV.A3.电焊厂Pc3=359.8功率因素cosΨ=0.65tanΨ=1.17无功功率QC3=Pc3*tanΨ=420.1视在功率sc3=pc3/cosΨ=553.4KV.A4.强力砖厂Pc4=570.5功率因素cosΨ=0.79tanΨ=0.78QC4=Pc4*tanΨ=445.99视在功率sc4=pc4/cosΨ=721KV.A5.特种钢Pc5=1200功率因素cosΨ=0.85tanΨ=0.62QC5=Pc5*tanΨ=744.0视在功率sc=pc1/cosΨ=1282.1KV.A6.综合1有功功率Pc6=242功率因素cosΨ=0.75tanΨ=0.88QC6=Pc6*tanΨ=213.8视在功率sc6=pc6/cosΨ=322.6KV.A7.综合2Pc7=118.5功率因素cosΨ=0.81tanΨ=0.72QC7=Pc7*tanΨ=85.3视在功率sc7=pc7/cosΨ=146.3KV.A8.综合3Pc8=136.4功率因素cosΨ=0.83tanΨ=0.67QC8=Pc8*tanΨ=91.4视在功率sc8=pc8/cosΨ=164.3KV.A9.综合4Pc9=230功率因素cosΨ=0.77tanΨ=0.83QC9=Pc9*tanΨ=191.1视在功率sc9=pc9/cosΨ=298KV.A10.综合5Pc10=240.9功率因素cosΨ=0.8tanΨ=0.75QC10=Pc10*tanΨ=180.7视在功率sc10=pc10/cosΨ=301KV.A11.综合6Pc11=214.6功率因素cosΨ=0.85tanΨ=0.62QC11=Pc11*tanΨ=133.1视在sc10=pc10/cosΨ=251.7KV.A总的计算负荷取KΣp=0.95KΣq=0.97根据上述的计算结果Σpi=4606KVΣQi=3422KVarPc=KΣp*Σpi=0.95*4606.4=4376.1KVQc=KΣq*ΣQi=0.97*3422.9=3320.2KVarSc=22pcQc=5492KV.A功率因素的确定cosΨ=Pc/Sc=0.7962．2功率补偿的计算电容器补偿容量的计算1．电容器所需补偿容量。因该供电系统的自然功率因数低于0.9，所以应该进行人工补偿,补偿后的功率因数应该达到0.95以上,即以上,则可以满足该供电系统所需补偿容量。确定武功补偿的容量Qr.c=Pc（tanΨ-tanΨ~）=4376.1*(0.75-0.32)=1897KVar2．电容器柜数及型号的确定。电容器拟采用双星形接线接在变电所的二次母线上,因此选标称容量为30kvar、额定电压为kv的电容器,装于电容器柜中,没柜装15个,每柜容量为450kvar,则电容器柜总数为3.选择电容器的组数和没组的容量，考虑到无功补偿控制器投切的路数为4,6,8,10,12等，所以要选择成套并联电容器屏，但是可以安装的电容器组数是12组，则需要安装的电容器单组容量为;qr.c=Qr.c=1879KVar/12=156.6KVar根据查表可知选择自愈型并联电容器，的每组容量qr.c=160KV.ar则每组的容量为12*160=1920KV.ar视在的计算负荷arKVQPScrccc.4601)18973320(1.4376)Q(222.2则功率因素是cosΨ=Pc/Sc=4376/4601=0.951满足要求第3章主变压器的选择3.1主变压器台数的确定由于该35kv降压供电系统中有很多一类负荷,对供电要求比较高,所以选择两台主变压器,两台同时工作，相互备用。根据caNTSS,本设计假设选择了9SZ-10000/35主变压器两台。变压器损耗：7.4401.01caTSPkwvar3.22305.01kSQcaT系统总负荷：TPPP`14420.5TcaQQQ111113.5kvar21211QPS=4558.1kv‧A10000因此检验合格实际功率因数：97.01.45588.4420cos11SP主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择了两台型号为9SZ-10000/35的变压器，带负荷调压分接头，绕组连接方式Y,11d,阻抗阻抗%5.7kU。第四章电气主接线设计供电系统的主接线图第5章短路电流的计算5.1短路电流计算的目的为了确定线路接线是否需要采取限制电流的措施，保证各种电气设备和道题在正常运行和故障的情况下都能安全可靠地工作，为选择继电保护方法和整定计算提供依据，验算导体和电器的动稳定性热稳定性以及电气开断电流所用的短路电流计算，应考虑10年的远景发展规划。5.2短路电流计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法），本设计中采用的是标幺制法。仅对1S和2S点分析在各种运行情况下的短路电流，任意点的短路电流计算类似，该系统短路等效电路图如图4-1所示。1.确定基准值选取基准容量Sb=100MVA计算S1点取基准电压37kv即Ub1=37kvkAUSIbbb56.1311计算S2点选取基准电压10.5kv即Ub2=10.5kv5.5322bbbUSIkA2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值最大运行方式：A站：35.037100*76.4)(22max*1ndAcUSXXB站：max*2BXX2)(ndcUS=08.037100*054.12最小运行方式：A站：12.037100*679.1)(22min*3ndAcUSXXB站：02.037100*3056.0)(22min*4ndBcUSXX变压器电抗的计算：75.0101001005.7100*NbkTSSUX3.最大运行方式下短路电流的计算（1）在S1点发生短路时：35.0*1*1XXAkAXIIAbk46.4/*11``3kAip4.1146.4*55.23kAIp7.646.4*51.13（2）在S2点发生短路时：47.0)//()(*2**1**2XXXXXTTkAXIIbk7.11/*22``3kAip4.267.11*26.23kAIp3.157.11*31.134.最小运行方式下短路电流的计算（1）在S1点发生短路时：12.0*3*2XXAkAXIIAbk13/*21``3kAip1.3313*55.23kAIp6.1913*51.13（2）在S2点发生短路时：41.0)//()(*4**3**3XXXXXTTkAXIIbk4.13/*32``3kAip3.304.13*26.23kAIp6.174.13*31.13系统短路电流计算的结果列于下表5-1所示：表5-1系统短路电流计算的结果运行方式35kv母线S1点短路电流10kv母线S2点短路电流``3kI（kA）3pi(kA)3pI(kA)``3kI（kA）3pi(kA)3pI(kA)最小运行方式1333.119.613.430.317.6最大运行方式4.4611.46.711.726.415.3第6章电气设备的选择6.1高压电器设备选择的一般原则由于各种高压电气设备具有不同的性能特点