毕业设计--- 住宅小区10Kv变电站设计

毕业设计--- 住宅小区10Kv变电站设计 住宅小区10Kv变电站设计 目 录 一、绪论 …………………………………………………………………………3 (一)课题背景 …………………………………………………………………3 (二)设计的目的和基本要求 …………………………………………………3 二、 电气主接线的设计…………………………………………………………4 (一)电气主接线设计的重要性 ………………………………………………4 (二) 开闭所及配电室位置和数量的设计……………………………………5 (三)变电站主变压器的选择……………………………………………………5 (四) 电气主接线的设计 …………………………………………………7 (五) 供电系统主接线方案的设计 ……………………………………………8三、短路电流计算 ………………………………………………………………8 (一) 短路计算的目的及步骤 …………………………………………………8 (二) 短路电流的计算…………………………………………………………9 四、电气设备的选择 ……………………………………………………………11(一) 电气设备选择的一般条件………………………………………………11 (二) 各电气设备选择的原则…………………………………………………13 (三)10kV侧设备的选择………………………………………………………14 (四)380V侧设备的选择………………………………………………………15 五、 无功补偿……………………………………………………………………18(一)无功补偿方案设计 ……………………………………………………18 六、 备用电源自动投入………………………………………………………19 1 (一) 自动投入装置 …………………………………………………………19 七、结论…………………………………………………………………………22 八、致谢…………………………………………………………………………23 九、参考文献……………………………………………………………………24 2 一、绪论 (一)课题背景 随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展，城网和农网变电所的建设迅猛发展。在城市人口集中、高楼大厦林立、用地十分紧张的情况下，城市的高低压线路走廊受到限制，给城市高低压网络的发展和变电所建设带来一定困难。农村自身的特点也给农网和变电所建设带来一定困难。如何设计城网和农网变电所，是城网和农网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。 变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是电力系统中电能传输必不可少的环节，起着桥梁的作用。变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，就需要做到变电所整体的稳定、可靠并采取相应的措施提高供电可靠性和提高电能质量 。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、#施工#的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好变电站的设计是我国电网建设的重要环节。现在根据电力系统和城市住宅小区的发展规划，拟在某地区新建10kV的变电站。 设计的目的和基本要求 (二) 随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如:机械能、热能、光能、磁能等等;并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所;电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。 在电力系统设计中，应贯彻国家个项方针政策，遵照有关的设计技术规定。从整体出发，深入论证电源布置的合理性，论证其安全可靠性和经济性，并对此进行必要的计算。尚需注意近期与远期的关系，发电、输电、变电工程的协调，并为电力系统继电保护、安全自动装置及以下一级电压的系统设计创造条件。 二、 电气主接线的设计 3 (一)电气主接线设计的重要性 1 电气主接线设计的重要性 发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。 2 电气主接线设计的步骤 (1)根据下达的设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，并依据主接线的设计原则从技术上论证各方案的优、缺点，选出2,3各较佳的方案。 (2)对拟订的2,3个方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求，最后确定何种方案，要通过经济比较，选年运行费用最小的作为最终方案，当然，还要兼顾到今后的扩容和发展。 (3)对电气主接线设计的基本要求 主接线应满足可靠性、灵活性、经济性等要求。 ?可靠性:为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要。 为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，作出切合实际的决定。 ?灵活性:电气主接线的设计，应当在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便地停运路器、母线及二次设备，并方便设备的安全措施，不影响电网正常运行和对其他用户的供电。 ?经济性:方案的经济性体现在以下三个方面。 采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。在投资初期回路数较少时，更有条件采用设备用量较少的简化接线。能缓装的设备，不提前采购装设;在设备型式和额定参数的选择上，要结合工程情况恰到好处，避免以大代小，以高代低;在选择接线方式时，要考虑到设备布置的占地面积大小，要力求减少占地，节省配电装置的征地费用。 (二) 开闭所及配电室位置和数量的设计 根据原始资料及小区的地理位置，确定设计两个配电室分布在小区的东西两侧。考虑到电缆的长短会对经济利益造成影响，决定设计一处开闭所并且和一号配电室建立在一起。这样可保证供电的可靠性，安全性，经济性。 4 (三)变电站主变压器的选择 1 主变压器的选择原则 (1)主变容量一般按变电所建成后5—10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10—20年的负荷发展。 (2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的?级和?级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的60%-80%。 (3)为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。 2 主变台数的确定 根据原始资料，本变电室为住宅小区专用变电室，出线多，负荷轻，所以考虑每处配电所配置两台主变压器，总共需要四台主变压器。可保证断供电的可靠性，避免一处配电室或一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。 3 主变压器容量的确定 首先对某住宅小区总电量进行计算: 1#楼 总电量:192+192+80+72=536(kW) 2#楼 总电量:338+282+127+143=890(kW) 3#楼 总电量:492+524+248+255=1519(kW) 4#楼 总电量:492+521+248+255=1519(kW) 5#楼 总电量:523+520+248+255=1546(kW) 6#楼 总电量:578+578+246+253=1655(kW) 考虑到住宅小区的地理位置问题及其经济效益，于是设计为1#配电室控制1#楼至6#楼。所以接下来要计算两处配电室所承担的总负荷为多少。 1#楼至6#楼的总电量:S2=1178+988+1115+1231+1178=6678(kW) 根据原始资料得知小区的同期系数为0.35 1#配电室变压器的总容量: ST1+ST2=6678×0.35=2337(kW) 对装有两台变压器的变电站中，当一台变压器断开时，另一台变压器的容量一般保证70%全部负荷供电，但应满足一类及二类负荷的供电。主变压器容量选择还应考虑周围环 0.7P境的影响，每台变压器容量一般按下式选择:S= Nn,1 (2-1) S-------变压器额定容量;P------全部负荷;n-------变压器的台数。 N 5 10KV最大负荷之和为 ST3+ST4=7665×0.35=2683(kW) 0.70.72683P，则由公式(2-1)，得 (kW) S,,,1878Nn,,121 4 主变压器型号的确定 (1)相数的确定 变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，容量为300MW及以下机组单元连接主变压器和330kV及以下的发电厂用变电站，一般选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。 (2)绕组数的确定 绕组的形式主要有双绕组、三绕组或更多绕组等型式。根据本变电所的条件，主要是 V。所以选择双绕组变压器。 把10kV电压变为380 (3)绕组接线组别的确定 变压器的三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。对于10kV变电所，主变压器一般采用 常规接线。 (4)调压方式的确定 为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压部分绕组匝数，从而改变变压器高压部分绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种:不带电切换，称无励磁调压，调整范围通常在% ,2，2.5以内;另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。其结构复杂，价格较贵，主要适用接于出力变化大的发电厂的主变压器和接于时而为送端，时而为受端，要求母线电压恒定时。本变电站选用有载调压。 (5)冷却方式 电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。自然风冷却及强迫风冷却适用于中、小型变压器;大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。在水源充足的条件下，为压缩占地面积，也可采用强迫油循环水冷却方式。 根据上述对变压器选择的分析，在每个配电室中装设两台主变压器，采用常规接线。由于此配电室为住宅小区的配电室，故当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%，查阅《电力工程电气设备手册》，选择变压器为:SLZ7-2000/10，参数如下: 表2-1 变压器参数 额定电阻抗电空载损短路损空载电连接组型号 压 压(%) 耗(W) 耗(W) 流(%) 别 SLZ7-2000/10 10kV 5.5 3000 17300 2.5 Y，d11 6 (四) 电气主接线方案的设计 1 电气主接线的基本形式 有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线接线、单母线分段、单母线分段带旁路母线等形式;双母线又分为双母线接线、双母线分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线的形式。 无汇流母线主要有单元接线、扩大单元接线、桥形接线、角形接线。 2 各接线的适用范围 (1)单母线接线: 适用范围: 一般只适用于一台发电机或一台主变压器，出线回路数少，并且没有重要负荷的发电 [10]厂和变电站中。 (2)单母线分段接线: 适用范围: a. 6,10kV 配电装置出线回路数为6回及以上 b. 35,63kV 配电装置出线回路数为4,8回 c. 110,220kV 配电装置出线回路为3,4回 (3)双母线接线 适用范围: 6,10kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时;35,63kV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大时;110,220kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110,220kV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回 [10]及以上。 (4)双母线分段接线: 分段原则:当进出线回路数为10,14回时，在一组母线上用断路器分段;当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段 (5)增设旁路母线或旁路隔离开关的接线 为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时，不中断对用户的供电时采用。 (五) 供电系统主接线方案的设计 1 1#配电室主接线的设计 方案:10kV侧母线采用单母线分段接线形式。10kV母线I段接110kV变电站10kV母线I段，10kV母线II段接110kV变电站10kV母线II段。380V侧母线采用单母线分段接 7 线形式。回路:1#变压器的回路数:22条，2#变压器的回路数:22条。 2开闭所的设计 考虑到住宅小区的地理分布和工程经济问题，把开闭所和1#配电室设计在一起。 三、短路电流计算 (一) 短路计算的目的及步骤 1 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面: (1)校验电气设备和载流导体时需要计算三相短路电流 (2)整定供电系统的继电保护装置需要计算三相短路电流 (3)在校验继电保护装置的灵敏度时计算不对称短路的短路电流值 (4)校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定就要用到短路冲击电流、稳态短路电流、短路容量 (5)接地装置的设计，也需用短路电流。 2 短路电流计算的一般规定 (1)计算的基本情况 ?电力系统中所有电源均在额定负荷下运行; ?所有同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁); ?短路发生在短路电流为最大值的瞬间; ?所有电源的电动势相位角相同; ?应考虑对短路电流值有影响的所有的元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大安全电流有效值时才予以考虑。 (2)接线方式:计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式(即最大运行方式)，而不能仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 (3)计算容量:按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划(一般为本工程建设后5,10年) (4)短路种类 :一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相(或两相)接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。 (5)短路计算点:在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 8 3 短路电流的计算步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下: (1)选择计算短路点 (2)画等值网络(次暂态网络)图 ?首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态 电抗。 ?选取基准容量和基准电压(一般取各级的平均电压)。 ?将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。 ?绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 (3)化简等值网络:为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以 短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。 (4)求计算电抗。(将各转移阻抗按各发电机额定功率归算) (5)查运算曲线查出各供给的短路电流周期分量标幺值。 (6)计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。 (7)计算短路电流周期分量有名值。 (二)短路电流的计算 1短路计算过程 22U115av系统电抗: X,,,,6.3，，sS2100k 变压器电抗: 22XUUS,,，，,,%/10010.5110/1004031.76 ，，，，，，，，tknn 折算到10kV等级电抗 22,,,,U31.7610.5,,,,av2 XXX,，,，，,，,,6.322.180.83360.185，，,,,,dt,,,,12115U,,,,av,,1,,2 110kV变电站到短路点d1的电抗 2 ,,,,Uav2 0.1850.160.345XXX,，,，,,，，,,,,11dtUav1,,2,, 短路点d1的短路电流 kA IUX,,，,/(3)10.5/(0.3453)17.57davd11, kA iI,,，,2.552.5517.5744.8sh1 , kA II,,，,1.521.5217.5723.6sh1 (3) MVA SUI,,，，,3310.517.57318davd11 110kV变电站到短路点d2的电抗 9 2Uav2 X2=(Xd1+Xt/2) =(0.345+1.72) ×(0.4*0.4/10.5*10.5) ()Uav1 =2.065 ×0.029=0.006(Ω) 短路点d2的短路电流 kA IUX,,，,/(3)0.4/(0.0063)38.49davd21, kA iI,,，,2.552.5538.4998.1sh2 , kA II,,，,1.521.5238.4998.1sh2 (3)MVA SUI,,，，,330.438.4926.6davd22 2短路电流表 表4-1 短路电流表 "短路点 短路容量 iIsh1sh1I d17.57kA 44.8 kA 23.6 kA 318MVA 1 d38.49 kA 98.1 kA 58.5kA 26.6MVA 2 3 绘制系统等值阻抗网络图 380V 110kV10.5kV10kV XTXT1 XsX1d2 d1XTXT1 图3-1 短路等值电路 四、电气设备的选择 (一) 电气设备选择的一般条件 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选 择，并按短路状态来校验动、热稳定性。 1 按正常工作条件选择 (1)额定电压 电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选的电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1-1.15倍，一般不超过电网额定电压的1.15 10 倍。因此，在选择电气设备时，可按照电气设备的额定电压U不低于装置地点电网额定N 电压U的条件选择，即 U U (4-1) ,NsNNs (2)额定电流 电气设备的额定电流I是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。 应不,N0 小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流I，即 I ,maxNI (4-2) max 由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax应为发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍;若变压器有可能过负荷运行时，Imax应按过负荷确定(1.3-2倍变压器额定电流);母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的I;母线分段电抗器I应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该maxmax 母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%-80%;出线回路的I除考虑正max常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。 (3)按当地环境校验 当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。本设计着重考虑温度对电气设备的影响。 我国目前生产的电气设备的额定环境温度Q。=+ 40?，裸导体的额定环境温度为+25?。 2 按短路情况校验 (1)短路热稳定校验 短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。即， (4-3) It,Qtk 式中，-------t秒内通过的短时热电流; It ------短路电流产生的热效应。 QK (2)电动力稳定校验 电动力稳定是电气承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为 (4-4) i,iessh 或 (4-5) I,Iessh 式中，-------电气设备允许通过的动稳定电流幅值; ies I------电气设备允许通过的动稳定电流有效值; es -----短路冲击电流幅值; ish ------短路冲击电流有效值。 Ish 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定: ?用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断器时间保证，故可不验算热稳定; 11 ?采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定; ?装设在电压互感器回路的裸导体和电气设备可不校验动、热稳定。 (3)短路计算时间 验算热稳定的短路计算时间 为继电保护动作时间 和相应断路器的全开断时间 ttprK 之和，即 = + (4-6) ttttprbrbrK 一般取保护装置的后备保护动作时间，这是考虑到主保护有死区或拒动 tpr 是指对断路器的分闸脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各相触头分离tbr 后的电弧完全熄灭为止的时间段。显然，包括两个部分，即= ttt，tbrbrina(4-7) 式中，-------断路器固有分闸时间;--------断路器开断电弧持续时间，对少ttain 油断路器为0.04-0.06s,对SF6和压缩空气断路器为0.02-0.04s，真空断路器为0.015s。 (二) 各电气设备选择的原则 1 断路器的选择原则 [10]高压断路器是重要的电气设备之一，它的主要功能是:正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起着控制作用;当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。 高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35,220kV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10kV电压等级，10kV采用真空断路器。 (1)额定电压和电流选择 U, U (2-2) NNs I , I (2-3) Nmax U 、U -------分别为电气设备和电网的额定电压，kV; NNs I、I-------分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A maxN (2)开断电流选择 高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周 INbr 期分量,，即 。 IIIptptNbr (3)断路器关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流i不应小于短路Ncl ,电流最大冲击值，即 iiiNclshsh 2(4)短路热稳定和动稳定校验 It,QK ii es,sh 12 2 隔离开关的选择原则 隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配套使用。它的主要功用为: (1)隔离电压。 (2)倒闸操作。 (3)分、合小电流。 隔离开关型式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。 隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定效验的项目相同。但是由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的效验。 (1)额定电压和电流选择，由公式(4-1)和公式(4-2)，得 U U I I ,,NNsNmax U、U-------分别为电气设备和电网的额定电压，kV; NNs I 、I-------分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A Nmax (2)短路热稳定和动稳定校验，由公式(4-3)和公式(4-4)，得 ii2es,sh效验式为 3 避雷It,QK 器的配置原则 常用的防近形波过电压的装置是避雷器。避雷器与被保护设备并联，其作用是释放过电压的能量，将过电压限制在一定水平，从而保护设备的绝缘。 配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。 (1) (2)220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。 (3)三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 4 互感器的选择原则 互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回 路信息的传感器。它的作用是将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流。互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。 电压互感器一般装置在母线、线路、发电机和变压器中，保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同级点两侧都能方便地取压。 电流互感器设置在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中，为了满足测量和保护的需要。 13 (三)10kV侧设备的选择 表4-1 真空断路器 类别 型号 额定电压kV 额定电流A 稳定电流峰值kA 开断电动稳定电 流kA 流 峰值kV ZN23-10 10 630 25 63 真空 25(4S) 1 热稳定校验: 2222Q(4′)=1839(kAS),It =31.5×4 =3969(kAS)， dt 2有It ? Q(4′) (满足要求) td 2 动稳定校验: = 44.8(kA) (满足要求) I = 100(kA)> idwch 表4-2 隔离开关 型号 额定电压额定电流(A) 极限通过电热稳电流 (kF) 流峰值(kA) GNR10/200 10 200 100 31.5 (1)动稳定校验: i = 50(kA)， i =44.8(kA)， dwch 有 i > i (满足要求) dwch (2)热稳定校验: 2222Q(4′)=1839(kAS)，It = 25×4=2500( kAS )， dt 2有 It > Q(4′) (满足要求) td 表4-3 电压互感器 最大容量 额定电压(kV) 副绕组/额定容量(UA) (UA) 型号 0.2 0.5 1 3 1200 原绕组 副绕组 辅助绕组 JDJJ-10.03/ 1525620 10/ 0.03/330 0 0 3 表4-4 电流互感器 型号 额定电流比 级次组合 1s热稳定倍动稳定倍数 数 LA-10 200/5 75 135 0.2/3，1/3 表4-5 避雷器 型号 系统标称避雷器额波前冲击放电波前冲击放电电压 kV 电压kV 定电压kV 的坡前陡度 (kV/us) 10 12.7 106 50 14 FS3-10 (四)380V侧设备的选择 1 热稳定校验: 表4-7断路器 类别 型号 额定电额定电稳定电开断电动稳定 压kV 流A 流峰值流kA 电流峰表 kA 值kV 2N28-0.4 0.4 200 20 20 真空 30(4S) Q 2222(4′)=1839(kAS),It =30×4 =3600(kAS)， t 2有It ? Q(4′) (满足要求) td 2 动稳定校验: I = 200(kA)> i = 44.8(kA) (满足要求) dwch 表4-7 隔离开关 型号 额定电压额定电流(A) 极限通过电热稳电流 (kF) 流峰值(kA) GNR-04C/20 0.4 200 50 40 ?动稳定校验: i = 50(kA)， i =44.8(kA)， dwch 有 i > i (满足要求) dwch ?热稳定校验: 2222Q(4′)=1839(kAS)，It = 40×4=6400(kAS )， dt 2有 It > Q(4′) (满足要求) td 表4-8 电压互感器 型号 额定一次一次安匝 额定二次负荷(,) 电流 LW2J-0.4 400 400 0.5级 1级 3级 0.4 0.6 —— 表4-9 电流互感器 型号 额定电流比 级次组合 1s热稳定倍动稳定倍数 数 LQK6-0.38 400/5 75 115 0.2/3，1/3 表4-10 避雷器 型号 系统标称避雷器额波前冲击波前冲击放电电压kV 15 电压kV 定电压kV 放电的坡 前陡度 (kV/us) Y3W-0.5 0.4 0.5 96 50 各单元楼最大工作电流 1.051.05，96SN1#最大工作电流 153A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，96SN153A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，80SN128A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，72SN=115A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，338SN2# 最大工作电流 ,539A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，282SN=,449A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，127SN,=203A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，143SN=,228A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，246SN,3#最大工作电流 392A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，262SN,=418A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，124SN,=198A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，127.5SN,=203A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，246SN,4# 最大工作电流 392A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，262SN,,,=418A Igmax33，0.38UN 16 1.051.05，124SN=198A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，127.5SN=203A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，261.5SN最大工作电流 417A 5#,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，260SN=415A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，261.5SN=417A ,,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，260SN=,415A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，289SN6#最大工作电流 ,461A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，289SN=,461A ,,Igmax33，0.38UN 1.051.05，123SN=,196A ,,Igmax33，0.38UN 根据以上数据，并考虑到实际的经济情况和以后的安全运行、检修，对各个单元楼的馈线的有关设备进行了选择，选取了以下设备型号: 断路器 HA1-2000 HM3S-1000 隔离开关 HD13BX-1000 电流互感器 LMZ1-1500 避雷器 FYS-0.22 经校验以上设备均符合使用要求。 所用电缆型号如下: 馈用母线选用:YJV22-0.6/1kV 3*150 主母线，零母线: TMY-3*200 五、 无功补偿 (一)无功补偿方案设计 1 提高功率因数的意义 在用电设备中绝大部分为感性负荷，使用电单位功率因数小于1。为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发配电设备的容量，减小供电线路的截面，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。 17 2 补偿装置的确定 无功补偿装置包括系统中的并联电容器，串联电容器，并联电抗器，同步调相机和静止无功补偿装置等。其中并联电容器补偿装置时无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点。故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护较为方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷变化，分组投入或切除。 本次设计的变电站为10kV小区变电所，从补偿装置的维护和性能的角度来考虑，就选用并联电容器装置。 3 无功补偿容量计算 ,,()QtgtgPcacf12 式中:—无功计算功率(KW) Qcf—有功计算功率(KW) Pca —补偿前用电单位自然功率因数角正切值 tg1 —补偿后用电单位自然功率因数角正切值 tg2 本站只有10kV和380V两个电压等级，且只有380V母线接有负荷，故补偿装置安装在380V母线上。 10kV母线所接负荷容量在变压器选择时就已计算过，P =14343kVA。同期系数K=0.35,故=14313×0.35=5020kVA。无功补偿容量 Pca =5020×[] tgtg(arccos0.75)(arccos0.95),Qcf =5020×0.55 =2761(kvar) 由于采用的是分组补偿，在每根母线的三相一起补偿，且分三组。母线每组的补偿容量为Q=2761/(4×3)=230(kvar)。 电容器选择BW0.4-10-3TH,参数如下 表6-1 电容器参数 型号 额定电压 标称容量 标称电容 相数 BW0.4-10-3TH 0.4 10kvar 200kvar 3 18 4 无功补偿的接线图 图5-1 接线图 六、 备用电源自动投入 (一) 自动投入装置 备用电源自动投入装置主要用于变压器备用、线路备用和发电厂、变电所的厂用所备用。备用电源自动投入装置，简称BZT装置。当工作电源因故障断开后，能自动而迅速地将备用电源投入工作或将用户切换到备用电源上去，从而使用户不至于被停电。 1 自动投入装置的接线要求 (1)工作电源故障或其断路器被错误断开时，备用电源能自动投入。 (2)备用电源断路器的合闸脉冲应是短脉冲，只允许自动投入装置动作一次。 (3)自动投入装置的闭锁开关BK应按厂用母线段各自独立装设，便利运行调试人员操作与。 (4)低电压启动的备用电源自动装置，为防止工作电源的电压互感器二次侧熔断器或其它原因引起BZT误动，应设信号或闭锁装置。 (5)应设信号以便人员及时了解装置的工作状态。 (6)对低电压启动的BZT装置，当工作母线上电压下降或消失而备用电源母线上保持一定电压数值时，才允许自动投入装置启动。 2 自动投入装置的运行 本次设计的变电站低压侧采用了单母线分段接线形式，其中就有自动投入装置，保证用户尽可能不间断的用电。所采用的自动投入装置接线图如下: 2B5DL3DL 1DL 2DL4DL 1B 19 图6-1 备用电源接线图 正常运行时二台变压器1B和2B同时运行，分段或联络断路器1DL断开。当任一台变压器故障或母线低电压时，断开变压器低压侧断路器，而将分段或联络断路器合闸，故障变压器的高压侧断路器4DL跳闸时联动低压断路器2DL跳闸。备用电源自动投入装置原理图如下: a 2KS1GE1SA 电源1电源2a1 1GEKbM 1SAFU1YR1YO QF1abb1QF1TV 2TV QF21KS1KT1SA aaXBb b2YOab1TV cba2YR b cba4KV2RD 2SAaa a2SA3KV 2TV3KSb XB 图6-2 备用电源自动投入装置原理图 七、结论 通过本次10kV住宅小区供电系统的设计，配电室的一次部分设计基本成型，其中包括主变压器的选择、电气设备的选侧和无功补偿的设计，根据小区的地理位置和经济效益确定主接线;通过短路电流计算和一系列的校验从而选出10KV侧和380V侧的各设备并列出清单;最后考虑到供电系统的可靠性和安全性又进行了备用电源自动投入的设计。 在设计的过程当中，遇到了很多与实际相关的问题，查阅了很多相关的设计手册，自己解决不了的就去请教指导老师，在老师的指导和自己的努力下，每天都在发现新的问题， 20 每天都在解决新的问题，每天都在收获新的知识。随着设计进程的一步步前进，自己也在一点点的进步，每天睡觉之前都会觉得这样过得很充实。 通过本次设计，使自己对大学所学的知识从另一个层面有了新的认识，更加系统的把课本的理论知识运用到实际当中，体会到了学以致用的乐趣。掌握了电力系统初步设计的原则和问题解决的能力。加深了对以前所学知识的印象，真正把这些知识消化吸收了，变成了自己的东西。为以后走上工作岗位打下了扎实的基础。同时，这个设计的过程还使自己印证了一个道理:任何困难，只要自己不惧怕它，并主观上尽心尽力地积极地去攻克它，就会被你征服。所以以后的漫漫长路，我会全力以赴，永不言弃～ 所以从一定意义上说，我圆满完成了我的毕业设计。 但是由于自己对住宅小区的供电系统的实际经验欠缺，所以在设备选择和其它的设计环节可能存在着缺点和不足，希望老师给与指正～ 八、致谢 在老师的指导下,经过近一个月的努力下住宅小区10kV变电室一次设备终于设计完成了，在此我对老师给予帮助表示衷心的感谢,并且感谢曾给予我帮助的同学。 在毕业设计过程中，杨老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固。 九、参考文献 1 苑舜，韩水编著.配电网无功优化及无功补偿装置. 北京:中国 电力出版社，2003 2 陈珩主编.电力系统稳态分析(第三版).北京:中国电力出版社， 2001 3 李光琦主编.电力系统暂态分析(第三版).北京:中国电力出版社，2001 4 张保会,索南加乐主编.电力系统继电保护. 北京:中国电力出版社，1990 21 毕业设计成绩评定 指导教师评语 : 平时成绩: 报告成绩: 教师签字: 年 月 日 答辩教师评语: 成绩: 教师签字: 年 月 日 毕业设计总评成绩: 备注:毕业设计成绩由平时成绩(占20%)、书面材料评阅成绩(占60%)、答辩成绩(占20%)三部分组成，按百分制折算为五级记分制，即优秀(90,100分)、良好(80,89分)、中等(70,79分)、及格(60,69分)、不及格(59分以下)。 22