某小区变电所设计课程设计

课程设计报告

设计题目： 某小区变电所设计

学 校： 重庆邮电大学移通学院 学 生 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师：

设计时间： 2016 年 6 月

重庆邮电大学移通学院

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摘要

本设计为8栋级的小区设计小区变电所，根据本小区的电源需求及本小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区负荷的扩展可能性，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式、主变压器的台数与容量，变电所主接线方案及高低压设备与进出线、确定二次回路方案，选择整定继电保护装置。

关键词：小区变电所；变压器的选择；线路的选择；保护继电器

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目录

一、 任务设计目的与要求………………………………（4）

二、 设计任务书…………………………………………（4）

三、 设计内容……………………………………………（6）

三、一 负荷计算和无功补偿 …………………………(6) 三、二 确定变压器容量、台数、形式 …………………(6) 三、三 确定变电所高、低压系统的接线方案 ……………(7) 三、四 确定自备电源及其设备选择 ……………………(8) 三、五 短路电流计算 ………………………………(8) 三、六 开关、导线、电缆等设备的选择 …………………(11) 三、七 确定二次回路方案及继电保护的选择与整定………(13) 三、八 绘制变电所高低压系统图………………………(14) 三、九 绘制变电所设备布置图…………………………(16)

总结 ………………………………………………………（17）

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课程设计题目 学院 重庆市中区某小区变电所设计 专业 电气工程及其自动化 年级 2013 重庆邮电大学移通学院 已知参数和设计要求： 小区平面简图见附录图1，已知小区与当地供电部门协议，本小区可由东边20公里处的地区变电所110/38.5 /11kv、50MVA双绕组变压器供电。 35KV供电时母线的出线端断路器断流容量为900MVA；10KV供电时母线的出线端断路器断流容量为350MVA。小区最大负荷时的功率因数不能低于0.92；地区变电站35KV馈电线路定时限过电流保护装置定时时间为1.5S，小区变电所保护的动作时间不得大于1.5S。 本地区年最高气温为40℃，年均气温为20℃，年最低气温为5℃，点最热月平均气温为32℃，年最热月地下0.8m平均温度为25℃，主导风向为西南风，年暴雨日数为30天。本地区海拔为350m，地层以多土石壤为主，地下水位3m。 学生应完成的工作： 1、计算负荷和无功补偿； 2、确定变压器容量、台数、形式； 3、确定变电所高、低压系统主要接线方案； 4、确定自备电源及其设备选择； 5、短路电流计算； 当前资料收集情况（含指定参考资料）： 1、供电工程 第2版 主编：翁双安； 2、民用建筑电气设计规范 JGJ/T75-1994； 3、刘介才主编. 工厂供电简明设计手册. 北京: 机械工业出版社, 1993； 4、刘介才主编. 供电工程师技术手册. 北京: 机械工业出版社, 1998； 课程设计的工作计划： 1、课程设计资料收集、方案选择-------------------------------------------4h 2、变电所设计相关计算---------------------------------------------------4h 3、设备的选择-----------------------------------------------------------4h 4、供配电综合自动化实训-------------------------------------------------2h 5、确定二次回路及继电保护的选择与整定-----------------------------------2h 6、绘制变电所高、低压系统主接线图---------------------------------------2h 7、绘制变电所设备布置图-------------------------------------------------2h 8、编写设计报告及设计答辩-----------------------------------------------4h 任务下达日期 2016 年 6 月 13 日 指导教师 （签名）

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完成日期 2016年 6月 学 生 （签名） 一、 设计的目的与要求：

通过建筑电气与供配电综合设计，使我们初步熟悉建筑变电所设计方案的确定，掌握设计相关计算以及设备选择的方法，提高我们查阅和运用设计资料、手册。产品样本的能力。初步具备变电所设计和设备选择的能力，提高施工图的绘图能力及编写设计说明书能力。通过本次综合设计，进一步巩固对应理论课程知识点。

二、 设计任务书：

根据本小区所能取得的电源及本小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区负荷的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，建筑的内外照明设计、确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 原始资料：

1.某小区具有居民楼8栋，平面简图如下：

图1总平面图（1：200）

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2．小区负荷情况：

该小区的负荷统计资料如下：

名称 楼层 每层户数 每户容量（kw） 1 2 3 4 5 6 7 8 32 32 32 26 26 32 26 26 8 8 8 5 5 6 6 6 3 3 3 5 3 3 4 4 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.8 0.7 需要系数Kd cosφ 3.供电电源情况：

按照小区与当地供电部门协议，本小区可由东边20公里处的地区变电所110/38.5/11KV、50MVA双绕组变压器供电。

35KV供电时母线的出线端断路器容量为900MVA；10KV供电时母线的出线端断路器断流容量为350MVA。 4.供电局提出的技术要求：

（1）小区最大负荷时的功率因数不能低于0.92。

（2）地区变电站35KV馈电线路定时限过电流保护装置整定时间为2s，小区变电所保护的动作时间不得大于1.5s。 5.气象资料：

本地区年最高气温为40℃，年平均气温为20℃，年最低气温为5℃，年最热月平均气温为32℃，年最热月地下0.8m平均温度为25℃，主导风向为西南风，年暴雨日数为30天。 6.地质水文资料：

本地区海拔350m，地层以多石土壤为主，地下水位为3m。

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计算书 1栋 2栋 3栋 4栋 5栋 6栋 7栋 8栋

cos 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.8 0.7 tan 0.75 0.75 0.75 0.75 1.02 1.02 0.75 1.02 Pc 215.42 215.42 215.42 109.4 109.4 161.568 175.032 175.032 Qc 174.93 174.93 174.93 117.56 159. 188.02 210.67 214. Sc 277.50 277.5 277.5 106.59 193.73 247.90 273. 277.15 Ic 426.92 426.92 426.92 1 298.05 381.38 421.37 426.38 （一）负荷计算和无功补偿

[1]

Pc总KP•PC1PC1480.70(Kw)Qc总KQ•QC0.95QC1544.24(Kvar) Sc总[2]

Pc总Qc总222068.81(KV•A)cosPc总0.71Sc总

tan0.95

[3]无功补偿容量

QrcPc总(tantan')767.56(Kvar)Qrc767.56/3027qrc

由可靠性选择得：n27查表附录Ⅱ，选择产品型号为：

BSMT0.4—30—3型自愈式并联电容器，每组容量为qrc=30Kvar [4]补偿后 视在计算负荷：

Sc'Pc2(QcQrc)210.17(KV•A)

Pc1480.70cos'0.925Sc'10.17满足要求

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（二）确定变压器容量，台数，形式

该变电所为小区供电，本地区年最高气温为40℃，年均气温为20℃，年最低气温为5℃，点最热月平均气温为32℃，年最热月地下0.8m平均温度为25℃，主导风向为西南风，年暴雨日数为30天。本地区海拔为350m，地层以多土石壤为主，地下水位3m。所以初选两台等容量的干式变压器互为备用。

(KV•A) 每台变压器容量：Sr•T(0.6~0.7)2068.811241.3~1448.16所以每台容量为1250（KV.A）即SCB10型10/0.4KV三相干式双绕组电力变压器，由于小区内几乎没有二级负荷（消防水泵、应急灯），所以每台1000（KV.A）足以供紧急情况，变压器采用无励磁调压方式，分接头+5%，联结组标号Dyn 11。考虑环境因素，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP2X防护外壳。 （三）确定变电所高低压系统接线方案

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因为选择两台变压器，考虑到供电可靠性，所以主接线方案为：两路电源进线的单母线接线

（四）确定自备电源及设备选择 两台变压器互为备用 （五）短路电流计算

高压电网电力系统地区变电所（小区变电所）

确定基准值

mvA

4KV

计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值： （1）电力系统

=

（2）架空线路

=0.28

X2xl（3）电力变压器

*Sd100MVA0.1(/km)20km1.81(cUn)2(10.5kV)2

X3X4Uk%Sd•3.6 100SKT

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等效电路：

3 3.61 1.811 0.284 3.63．求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流的短路容量 总电抗标幺值

三相对称短路电流初始值

其他三相短路电流

IP31.512.163.94kA ip32.552.166.66kA

三相短路电容

4.求k-2点的短路总阻抗、总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 两台变压器并联运行情况下： 总电抗标幺值：

X*(K2)X1*X2*X3*0.31.8135.11

三相短路电流周期分量有效值：

K3I''Id2/X*(k2)144.34/5.1128.25

其他三相短路电流：10/0.4kv变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般

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R1X3，可取Kp1.6iP32.26Ik3，Ip31.31Ik3''则：

① Ik3Ib3Ik3''28.25kA ② iP32.2628.2563.845kA ③ IP31.3128.2537.01kA

三相短路容量：

Sk2''Sd/X*(k2)100MVA/5.1119.57MVA

两台变压器分列运行情况下： 总电抗标幺值：

X*(k2)X1*X2*X3*0.31.8168.11

三相短路电流周期分量有效值：

Ik3''Id2/X*(k2)144.34KA/8.1117.80KA

其他三相短路电流：

① ② ③

Ik3Ib3IK2''17.80KA

ip32.2617.80KA40.23KA

Ip31.7117.80KA23.32KA

三相短路容量：

Sk3''Sd/X*(K2)100MVA/5.8512.33MVA

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高压短路电流计算表

序 号 电路短路计算点 元件 1 2 3 4 5 电力 系统 电力 线路 1+2 变压器 =4.5 5.11 28.2 8.11 5 17.80 28.25 17.80 28.25 17.80 63.85 40.23 37.01 23.32 19.57 12.33 K — 1 技术参数 标抗标值 / 0.3 x=0.1052/KM l=20KM Un=10KV 6 三相短路电流 47.39 三相短路容量/KMA 300MV 1.81 2.11 2.61 2.61 2.61 6.66 3.94 并联 3+4 k-2 分列

（六）开关，导线和电缆的选择 按电压损失条件选择导线横面积 选择电力线缆：初取x0.10/KM

Uy1%rplxQl282.8r26900.6x5 210un10(10KV)22.86r526.90.1

r0.808/KMS选取YJV22

p18.8•mxr0.8/KM10923.5mm2

8.7/10350型电缆

电缆 直埋/穿管理地0.8m ，环境温度25℃。 按发热条件校验，线路计算电流为：

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查附录表40得电缆载流量为147A。设同一路径有2根电缆有间距并列敷设，根据附录表48校正。电缆实际载流量Ial1420.9132.3AIc 所选电缆截面积满足发热条件。 选择高压断路器并校验：

本工程选用户内中置式高压开关柜： 变压器为SCB101000 额定电流 Ic1000KV•A57.74A

310KV查附录表18，选用CVI12KV630A/25KA型户内高压真空断路器，配用弹簧操作机构，二次设备电压为DC110V为高压断路器选择校正。

（七）继电保护的整定与计算

图 3 继电保护原理图

1.过电流保护

（1）整定动作电流 整定定时限过电流保护的动作电流：

IL.max2Ic2Sr1000kVA2115.61A 3U1n310kV

取 Krel1.2，Kre0.85，

Ki100/520故过电流保护的动作电流为

IopKrelKW1.21IL.max115.61A8.16AKreKi0.8520

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查附录表60，选用JL-83静态电流继电器，动作电流整定为8.16A。

（2）整定保护动作时间 对10/0.4kV配电变压器，其过电流保护动作时间整定为0.5s。

（3）校验灵敏性 保护装置k-1点末端在系统最小运行方式下的两相短路电流：

I2k2.min0.866I''2k3.min0.8662610A2260.26A

定时限过电流保护的灵敏度为

KwI''1k2.min12260.26AKs13.82

KiIop208.16A满足保护灵敏性要求。

继电保护：限流熔断器可在10ms内切除故障，断路器全开断时间有三部分：继电保护动作时间、断路器固有时间、燃弧时间，一般需要三周波（60ms）。 ∴整定时间=限流熔断器动作时间+断路器全开断时间+定时限时过电流保护动作时间

0.1+0.6+0.5=1.2s<2s

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（八）绘制变电所高低压系统图

图 4 10kV变电所 变压器一次侧电气主接线

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图 5 10kV变电所 变压器二次侧电气主接线

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（九）变电所设备布置图

图 6 10kV变电所设备布置图

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总结

通过这次设计实践。我学会了初步熟悉建筑变电所设计方案，对变电所的降压变电的原理和设计也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们所掌握的专业知识都是理论上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的公式计算的时候，问题出现了，有时计算的结果和要求的结果不相符合。通过解决计算过程中出现的问题，我们对供电工程的理解得到加强，看到了自身知识掌握与要求的差距。

通最后在此感谢老师的悉心指导和同学的支持！

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