供配电工程课程设计-10kv变电所电气设计

供配电工程课程设计-10kv变电所电气设计内容摘要：

因工程中具有二级负荷，故采用两台变压器。 本工程现为一期工程，只安装了一台变压器 ， 二级负荷的备用电源 引自校内 10kV 总配电所。 （二）变压器容量选择 本工程变压器 容量选择见表 31。 表 31 变压器容量选择 序号 项目 计算负荷 选择 1 台变压器容量 NTS /kVA 1 视在计算负荷 Sc/kVA 1600 2 3 一二级负荷 Sc/kVA 4 变压器负荷率 T1 77% 1600 查光盘附录三或者厂家样本得 SCB10— 2020/10 型变压器技术数据：%kU =6， kP =， IP2X 防护外壳尺寸：长 2400mm*宽 1550mm*高 2400mm。 （三）变压器负荷分配计算及补偿装置选择 变压器负荷分配计算及补偿装置选择见表 32。 14 表 32 10/ 变电所变压器 T1 负荷分配计算及无功功率补偿装置选择 变压器 T1 回路名称 额定容量 /kW 需要系数Kd 功率因数cosφ 有功 功率 /kW 无功 功率 /kvar 视在 功率 /kVA 计算电流 A WP1AL1 20 WP2AL1 28 WP3AL1 12 WP4AL1 WP5AL1 WP1AK1 24 WP2AK1 63 WP3AK1 63 WP4AK1 WP5AK1 63 ZAP4 ZAP3 1AL4 30 1AL5 30 WP1APE1 15 1 WP1ALE4 15 1 WPRAPE1 15 WP3APE1 20 WPRAPE3 11 ZAP5 WP1AP1 80 WP2AP1 190 WP3AP1 335 WP4AP1 510 WP5AP1 100 ZAP1 685 ZAP2 525 YFD1 合计 乘同时系数 （ ) 功率因数补偿 500 功率因数补偿后 变电所电气主接线设计 变电所高压侧电气主接线设计 本工程变电所设有一台变压器，外供电源 引自 校内 10kV 总配电所 ， 二级负荷的备用电源 引自校内总配电所 的低压电源。 因此，高压侧电气主接线采用单母 15 线 分段 接线型式。 正常运行时，由该 10kV 外供电源给一 台变压器同时供电，承担全部负荷。 此方案优点是简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩展，但可靠性和灵活性不高，若母线故障或检修，会造成全部出线停电。 因本工程变压器容量大，高压开关柜采用 XGN24— 12 型 箱式固定 式 金属封闭开关 柜，尺寸为 L500*D860*H1800。 按规定，电源进线第一台柜为隔离柜。 考虑到经济性，变电所不设所用变压器。 本工程变电所高压侧 电气主接线图见附录图纸电 01。 变电所低压侧电气主接线设计 变电所设一 台变压器，因此，低压配电系统电气主接线采用单母线分段接线。 运行方式如下：正常运行时， 母线断路器断开，一台变压器正常运行， 承担全部 负荷。 当 该台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联断 路器，由 校内总配电房的低压电源 承担全部一、二级负荷和部分三级负荷。 低压配电柜采用 MNS(BWL3) 型抽出式开关柜。 MNS(BWL3) 型抽出式开关柜抽屉层的抽出组件规格有 8E/ 8E/ 4E、 8E、 12E、 16E、 20E、 24E等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。 本工程变电所低压侧电气主接线图见附录图纸电 02。 16 4 变电所 布置 设计 总体布置 本工程变电所为单层布置， 不 单独 设值班室。 由于变压器为干式并带有 IP2X防护外壳，所以，可与高低压开关柜设置于一个房间内 （变配电室）。 由于低压开关柜数量较多，故采用双列面对面布置形式。 图中，高压开关柜、低压开关柜及变压器的相对位置是基于电缆进出线方便的考虑。 由于干式变压器防护外壳只有 IP2X，故未与低压开关柜贴邻安装，两者低压母线之间采用架空 封闭母线连接。 双列 布置 的低压开关柜母线之间也采用架空封闭母线连接。 为保证运行安全，变配电室设有通向通道的门，与物业管理的值班室经过通道相通。 同时，变配电室内留有发展空间和安全工具放置与设备检修区。 需注意的是，高低压开关柜的排列应使其操作面正视图与高低压系统图一致。 本工程变电所电气平面布置图见附录图纸电 03。 配电装置通道与安全净距 从附录图纸中的变电所电气平面布置图可以看出，本工程高压开关柜的柜后维护通道 最小处 为 800mm，低压开关柜的柜后维护通道距墙最少 1000mm，距承重柱 750mm，柜前操 作通道 2400mm，干式变压器外廓与侧墙壁的净距最少为700mm，干式变压器正面之间的距离为 1800mm。 以上配电装置通道与安全净距均满足规范要求。 17 5 短路电流计算与 高低压电器选择 变电所高压侧 短路电流计算 根据所设计的供配电系统一次接线，本工程变电所高压侧短路电流计算电路如图 51 所示。 短路点 k1 点选在变电所一 段 10kV 母线上。 S K K1SCB10 1 60 0电缆线1 .5 Km10k V∞ 电源A 图 51 变压器高压侧短路电流计算电路 采用标幺值法计算， 计算结果见表 51。 表 51 变电所高压侧短路计算过程及结果 基准值 Sd=100MVA， Uc1=， Id1= kA 序号 元件 短路点 运行参数 X* Ik3/kA Ib3/kA Ik3/kA ip3/kA Sk3/MVA Ik2/kA 1 SA max 2 WHA x/Ω/km l/km 3 1＋ 2 k1 max 由表 51 可知，变电所 10kV 母线上三相对称短路电流初始值 ，两相对称短路电流初始值为。 18 低压电网短路电流计算 变压器低压侧短路电流计算 本工程变电所低压侧短路电流计算电路如图 52 所示。 短路点选在一台变压器低压绕组出口处 k3 点和一台低压进线开关负荷侧 k5 点（即低压柜 AA1 处）和离低压进线开关最远端母线处 k7 点（即低压柜 AA9 处）。 SCB 10 160010 kV∞电源 AT1s k 1 k3T1W B1 l =3mTM Y3[ 2(100 10)]+ (100 10)AA1AA9k5TM Y3[ 2(100 10)]+ (100 10)T1W B2 l =7mk7... 图 51 变电所低压侧短路电流计算电路 采用欧姆法计算，短路电流计算结果见表 52。 计算时，配电母线的型号规格先按发热条件初选。 表 52 变压器低压侧短路电流计算结果 Un=380V 序号 元件 短路点 运行参数 R/mΩ X/mΩ Z/mΩ RLPE/mΩ XLPE/mΩ ZLPE/mΩ Ik3/kA kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 1 SA k1 Skmax/MVA 2 T1 SrT/kVA △ Pk/kW Uk％ 1600 6 3 1＋ 2 k3 4 T1WB1 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 3 rLPE/mΩ/m xLPE/mΩ/m l/m 3 5 3＋ 4 k5 6 T1WB2 r/mΩ/m x/mΩ/m l/m 7 rLPE/mΩ/m xLPE/mΩ/m l/m 7 7 5+6 k7 低压配电线路短路电流计算 短路计算点首端为低压配电柜出线，末端为与低压配电柜相对应的配电总箱。 本工程变电所 低压配电线路短路电流计算 电路如图 53 所示。 TMY3 [2(1 00 10 )]+(1 0 0 1 0 )sk 1SC B1 0 1600∞电源 A10 kVT1 kVBF AA 4 图 53 低压配电线路短路电流计算电路 采用欧姆法计算 ，以低压开关柜 AA6 配出的南楼 实验用电配电箱 配电干线ZAP1 和低压开关柜 AA7 配出的 配电干线 WP1APE1 为例。 其短路电流计算表格见表 53 和表 54。 计算时，配电干 线及其分支线的型号规格先按发热条件初选。 表 53 变压器 T1 低压侧配电干线 ZAP1（ AA6。