10kv供配电工程设计

10kv供配电工程设计内容摘要：

0 ( 5 ) 2 4 ( )S P Q k v A    ⒍ 住宅区： 有功负荷 30 ( 6 ) ( 6 )0. 45 76 8= 34 5. 6( kw )deP K P   无功负荷 30 ( 6 ) 30 ( 6 )ta n 0( v a r )Q P k 视在功率 223 0 ( 6 ) 3 0 ( 6 ) 3 0 ( 6 ) 3 4 5 . 6 ( k v )S P Q A    ⒎ 厂区照明： 有功负荷 30 ( 7 ) ( 7 )1 2 9 = 2 9 ( k w )deP K P   7 无功负荷 30 ( 7 ) 30 ( 7 )ta n 0( v a r )Q P k 视在功率 223 0 ( 7 ) 3 0 ( 7 ) 3 0 ( 7 ) 2 9 ( )S P Q k v A    因此对于干线的总负荷的计算：（取pK=， QK =） 30 1 = 0 .9 5 6 8 8 .3 4 = 6 5 3 .9 2 ( k w )Np iP K p  30 1 = 0 . 9 7 * 4 0 6 . 2 8 = 3 9 4 . 0 9 ( k v a r )NQ iQ K Q   223 0 3 0 3 0 7 6 3 .4 9 ( k v )S P Q A    对于低压母线的总负荷的计算：（取pK=， QK =） 30 1 = 0 . 9 0 * 6 8 8 . 3 4 = 6 1 9 . 5 0 6 ( k w )Np iP K p   30 1 = 0 . 9 5 * 4 0 6 . 2 8 = 3 8 5 . 9 6 6 ( k v a r )NQ iQ K Q   223 0 3 0 3 0 7 2 9 .9 ( k v A )S P Q    由上面计算得出如下表 所示 8 表 计算负荷表 设备组 dK cos tan 计算负荷 30P /kW 30Q /kvar 30S /kVA 机床组 电焊机组 起重机 水泵组 176 办公楼 1 0 24 0 24 住宅区 1 0 0 厂区照明 1 1 0 29 0 29 总计 —— —— 对干线 取 pK =, QK = 对低压母线 取 pK =, QK = 无功补偿的目的和方案 由于用户的大量负荷如感应电动机、电焊机、气体放电灯等，都是感性负荷，使得功率因数偏低，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。 电力系统要 求用户的功率因数不低于 ，按照实际情况本次设计要求功率因数为 以上，因此，必须采取措施提高系统功率因数。 目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电容器装置。 根据现场的实际情况，拟定采用低压集中补偿方式进行无功补偿。 无功补偿的计算及电容器的选择 我国《供电营业规则》规定：容量在 100kVA 及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于 ，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。 9 一般情况下，由于用户的大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功 率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。 当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。 这就可使供电系统的电能损耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。 因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。 要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。 最大负荷时的无功补偿容量 .NCQ 应为： 39。 . 3 0 3 0 3 0 ( ta n ta n 39。 )NCQ Q Q P     (式 ) 按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。 因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。 提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备。 前者主要有同步补偿机和并联电容器。 动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。 低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化 相应循环投切的电容器组数一般有 12 组等。 用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量 来确定电容器组数：  (式 ) 在用户供电系统中，无功补偿装置位置一般有三种安装方式： (1)高压集中补偿 补偿效果不如后两种补偿方式，但初投资较少，便于集中运行维护，而且能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿 ，以满足企业总功率因数的要求，所以在一些大中型企业中应用。 (2)低压集中补偿 补偿效果较高压集中补偿方式好，特别是它能减少变压器的视在功率，从而可使主变压器的容量选的较小，因而在实际工程中应用相当普遍。 (3)低压分散补偿 补偿效果最好，应优先采用。 但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止运用时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。 由上面的分析并综合考虑本次设计采用低压集中补偿方式。 10 30 30 30PQ S取自低压母线侧的计算负荷， cos 提高至 3 0 3 0 6 1 9 .5 0 6c o s / 0 .8 57 2 9 .9PS    . 30 ( ta n ta n 39。 ) 1 2 0 ( v a r )NCQ P k   选择 型自愈式并联电容器， =20kvar 由式 ()可知 电容器组数 : =6 取 6 补偿后的视在功率计算负荷 39。 2 2 2 23 0 3 0 3 0 .( ) ( 6 1 9 .5 0 6 ) ( 3 8 5 .9 6 6 1 2 0 ) 6 7 4 .1 9 ( k v A )NCS P Q Q        3039。 30cos PS  补偿后的计算电流 39。 39。 3030 2 1 0 2 4 .3 3 ( )3 NSIAU 11 3 变电所变压器台数和容量的选择 变压器的选择原则 电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。 所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是对接下来主接线设计的一个主要前题。 选择时必须 遵照有关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用技术先进的产品。 变压器类型的选择 电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等。 ， 变压器按相数分，有单相和三相两种。 用户变电所一般采用三相变压器。 变压器按调压方式分，有无载调压和有载调压两种。 10kV 配电变压器一般采用无载调压方式。 变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。 用户供电系统大多采用双绕组变压器。 变压器按 绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（ SF6）等。 10kV 配电变压器有 Yyn0 和 Dyn11 两种常见联结组。 由于 Dyn11 联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在 TN 及 TT 系统接地形式的低压电网中得到越来越广泛的应用。 由上面分析得出选择变压器的类型为油浸式、无载调压、双绕组、 Dyn11 联结组。 变压器台数的选择 变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。 《 10kV 及以下变电所设计规范 GB50053－ 94》中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器： 12 ⑴ 有大量一级或二级负荷； ⑵ 季节性负荷变化较大； ⑶ 集中负荷容量较大。 结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。 变压器容量的选择 变压器的容量 首先应保证在计算负荷 S30 下变压器能长期可靠运行。 对有两台变压器的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件： ① 满足总计算负荷 70%的需要，即 .  ； （式 ） ② 满足全部一、二级负荷 30()S  的需要，即 . 30( )NTSS （式 ） 条件 ① 是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的 50%，负载率约为 ，此时变压器效率较高。 而在事故情况下，一台变压器承受总计算 负荷时，只过载 40%，可继续运行一段时间。 在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。 条件 ② 是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。 根据无功补偿后的计算负荷： 30 674 .19(kv A)S ，代入数据可得 . 0 .7 6 7 4 .1 9 = 4 7 1 .9 3 3 ( k v A )NTS    ，同时又考虑到未来 510 年得负荷发展，初步取 = 500kVA。 考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为 S9 系列油浸式变压器。 型号： S9500/10，其主要技术指标见表 3 表 主 变压器的技术指标 主变型号 额定容量 NS /kVA 联结组别 空载损耗 OP /kW 短路损耗 KP /kW 空载电流 OI % 阻抗电压 KU % S9500/10 500 Dyn11 3 4 13 4 电气主接线方案的设计 主接线的基本要求 主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。 它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。 概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。 （ 1）安全性 安全包括设备安全及人身安全。 一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。 （ 2）可靠性 不仅和一次接 线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度因素有关。 （ 3）灵活性 用最少的切换来适应各种不同的运行方式，适应负荷发展。 （ 4）经济性 在满足上述技术要求的前提下 ，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。 采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。 总之，变电所通过合理的接线、紧凑的布置、简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。 主接线的基本形式与分析 主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。 （ 1）单母线接线 这种接线的优点是接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电， 14 在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。 适用范围：适应于容量较小、对供电可靠性要求不高的场合，出线回路少的小型变配电所，一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。 如图 所示 电源TV1T2T 图 单母线不分段主接线 （ 2）．单母线分段主接线 当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。 母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。 在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。 两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器 可自动投入，保证给全部出线或重要负荷继续供电。 如图 所示。