建筑电气课程设计

辽 宁 工 业 大 学

建筑供电与照明 课程设计（论文）

题目： 10kV／0.4kV变电所初步设计

院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 2011-11-21至2011-12-2

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课程设计（论文）任务及评语

院（系）：软件学院 教研室：电气 学 号 课程设计（论文）题目 1) 负荷计算 2) 无功补偿方案确定 学生姓名 专业班级 10KV／0.4KV变电所初步设计 课程设计（论文）任务3) 变压器台数及容量的确定 4) 根据电源及负荷情况确定主接线方案 5) 短路计算 6) 电气设备选择与校验 7) 继电保护和自动装置的规划设计 8) 防雷与接地设计 9）绘制相关图纸 平时考核： 设计质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

指导教师评语及成绩

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摘 要

本设计的题目为“10kV/0.4kV变电所初步设计”。设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择选择；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。

根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率， 本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0.69提高到0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；本变电所采用避雷针防直击雷保护。

关键词：变电所设计；电气主接线；继电保护

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课程设计目的与要求

1.课程设计目的

本毕业设计课题主要综合训练学生运用供配电技术、高低压电器技术、建筑电气等专业知识，完成10kV/0.4kV变电所的扩大初步设计，力求做到技术先进、经济合理、安全可靠。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 2课程设计的预备知识

熟悉供配电技术、高低压电器技术等课程的相关知识。 3 课程设计要求

按课程设计指导书提供的课题，根据下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1）文中的要语言简练通顺，图表规范正确 2）文中的图形和符号尽量采用IEE标准 3）课程设计论文在4000字左右

4）课程设计论文内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实 5）课程设计论文应按学院的统一要求格式打印装订成册 设计技术参数 工作量 1、两路10ＫＶ电源，架空1负荷计算。 线引进。 2无功补偿方案确定。 ２、0.4ＫＶ出口线路共１３变压器台数及容量的确４回，采用架空线或电缆定。 ４根据电源及负荷情况确由设计者决定。具体参数定主接线方案 和要求见原始资料。 ５短路计算。 ６电气设备选择与校验 ７继电保护规划设计 ８自动装置的规划设计 ９防雷与接地设计 １０绘制电路图。 工作计划 第一周： 周一：收集资料。 周二：负荷计算 周三：无功补偿方案确定。 周四：变压器台数及容量的确定。 周五：确定主接线方案 第二周： 周一：短路计算 周二：电气设备选择与校验 周三：继电保护规划设计。 周四：防雷与接地设计 周五：总结并撰写说明书。

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目 录

第1章 绪论 .......................................................... 1

1.1 供配电技术概况 ............................................... 1 1.2 本文设计内容 ................................................. 1 第2章 负荷计算及无功补偿 ............................................ 2

2.1 原始资料 ..................................................... 2 2.2 负荷计算 ..................................................... 2 2.3 无功补偿 ..................................................... 3 2.4 变压器台数及容量选择 ......................................... 3

2.4.1 变压器台数选择 ......................................... 3 2.4.2 变压器容量确定 ......................................... 4

第3章 导线及电气设备选择 ............................................ 5

3.1 主接线设计 ................................................... 5 3.2 电气设备选择 ................................................. 8 第4章 继电保护规划设计 ............................................. 11 第5章 防雷保护设计 ................................................. 13 第6章 课程设计总结 ................................................. 15 参考文献 ............................................................ 16

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的侵入。也可以装设。同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守下列操作顺序：

如对馈线送电时，须先合上隔离开关QS2和QS3，再投入断路器QF2；如欲停止对其供电，须先断开QF2，然后再断开QS3和QS2。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制度外。还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机械闭锁。接地开关(又称接地刀间)QS4是在检修电路和设备时合上，取代安全接地线的作用。当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关扣线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置1—2组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。

二、单母线分段接线

为了克服一般单母线接线存在的缺点，提高它的供电可靠性和灵活性，可以把单母线分成几段，在每段母线之间装设一个分段断路器和两个隔离开关。每段母线上均接有电源和出线回路，便成为单母线分段接线，如图3.1.2所示。

图3.1.2 单母线分段接线

10kV/0.4kV变电所扩大初步设计高压为10kV低压为0.4kV。这在主接线的选择上确定了范围，根据5-10年的发展计划设计，拟装设两台主变压器。

1．10kV主接线

根据设计要求及综合考虑，10kV侧两条铜电缆，一条运行，一条备用两条电缆的各种参数均相同，来自供电中心的高压电经隔离开关、调相机、电流互感器接到母线上，而后经隔离开关、计量柜进入母线接到两台变压器上，其间由隔离开关和断路器分离。如图3.1.3所示。

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YJV22-3X704 HEADER2TA1TAJP? TNY-3X60X6TATMY-3X60X6 1TA2TA2TATMY-3X60X6 1TA 图3.1.3 10kV侧主接线图 2．0.4kV主接线

所谓0.4kV是一种电压等级,按正常工作需用380kV，10kV高压经过变压器降压后为0.4kV等级，低压经过隔离开关、电流互感器、高压断路器接到母线上，而后经过隔离开关、仪表通过低压母线接到降压变压器母线上，两台变压器低压分别带有不同的负荷这是0.4kV。如图3.1.4所示。

图3.1.4 0.4kV侧主接线图

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3.2 电气设备选择

电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。

电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。

（1）应满足正常工作状态下的电压和电流的要求。 （2）应满足安装地点和使用环境条件要求。 （3）应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求。 （4）应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质。 （5）对电流互感器的选择应计其负载和准确度级别 3.2.1 高压断路器的选择

高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路，其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。

按工作环境选择：选择户外或户内，若工作条件特殊，还需要选择特殊型式；按额定电压选择：应该大于或等于所在电网的额定电压，即：UN.QF?UN；按额

定电流选择：应该等于或大于变压器高压侧最大长期工作电流，即： IN.QF?I30；

(3)校验高压断路器的开断电流：即：Ioc?IK ；校验高压断路器的动稳定性：2imax?ish；校验高压断路器的热稳定性：It2t?I?tima

根据有关资料初选VS1—12/630型断路器

3.2.2 隔离开关选择

隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，用于隔离电源，以保证对其它电器设备和线路运行安全检修。

隔离开关是应用于断路器的配套装置使用的，但是隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和断开负荷电流和短路电流。隔离开关的类型较多，按装接地点不同分：屋内式和屋外式；按绝缘支柱数目分：单柱式、双柱式和三柱式；此外还有V型隔离开关。隔离开关的型式对配电装置的分布和占地面积有很大的影响，隔离开关选型时应根据实际情况选择，10KV隔离开关的选择

（1）额定电压：UN.g =10KV

（2）额定电流：IN.g >变压器高压侧最大长期工作电流I30 （3）根据有关资料初选GN19—10C/400型隔离开关

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3.2.3 互感器的选择与校验

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。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压(100、100/3V)和小电流(5、1A)，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。

互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，主要是电磁式的。此外，电容式电压互感器在超高压系统中也被广泛应用。非电磁式的新型互感器，如电子式、光电式互感器，尚未进入广泛的工业实用阶段。

一.电流互感器选择 电流互感器的选择： （1）U1N= UN=10KV

（2）初选：LZZJ—10—200/5 二.电流互感器校验 ①热稳定校验：

Qdt =I?tima=45.4 (kA·S)，I1N=100A；Kt =75；t=1s

(KtI1N)t222

=(0.1×75)2×1=56．25 (kA2S)

2(3)(KtI1N)t?(I?)tima

2符合要求

②动稳定校验：

Kam=135 ；I1N=100A ；ish=10.38（KA）

2I1NKam=2*0.1*135=19.1(KA)

2I1NKam?ish

通过以上校验可知，选择LZZJ—10—200/5 型电流互感器符合要求。 3.2.4 电压互感器选择与校验 一.电压互感器选择

电压互感器一次侧是并接在主接线高压侧，二次线圈与仪表和继电器电压线圈串联，一次侧匝数很多，阻抗很大，因而，它的接入对被测电路没有影响，二次线圈匝数少，阻抗小，而并接的仪表和继电器的线圈阻抗大，在正常运行时，电压互感器接近于空载运行。二次绕组的额定电压一般为100V。

电压互感器的类型及接线按相数分单相、三相三芯和三相五芯柱式；按线圈

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数来分有双线圈和三线圈；实际中广泛应用三相三线五柱式（Y－Y）.

结合上面内容并查相关资料电压互感器初选JDZJ—10型电压互感器 二.电压互感器校验

为了保证电压互感器的安全运行和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压互感器应满足下列条件：

1.1Ue1?U1?0.9Ue1

其中式中 U1 为电网电压；

Ue1 为电压互感器一次绕组额定电压； 其电压互感器参数如下表所示

综合公式：S2?(??cos?)2?(?sin?)2?(?P)2?(?Q)2 校验后满足要求。 3.2.5 母线选择 一.母线的选择

根据设计要求，变电所10kV侧为电缆线，而屋内配电10kV侧和0.4kV侧应用硬母线，经技术经济比较选用硬母线即矩形硬母线，它的优点是便于固定和连接，散热性能好，缺点是集肤效应系数较大，集肤效应系数与电流的频率、导体的形状和尺寸有关，为了避免集肤效应系数过大，应减小导体片（条）间的距离，相应地改变它有关因素。

实际工程应用10kV 及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件选择截面，再校验，其电压损耗和机械强度。对于一般建筑物的10kV线路距离短，电流不太大，按经济电流密度确定经济截面的意义并不大。

选用：10kV侧：TMY-3?20?40 0.4kV侧：TMY?3?60?20

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