阳江职业技术学院教学楼变电所电气设计.docx
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阳江职业技术学院教学楼变电所电气设计
标题:
阳江职业技术学院教学楼变电所电气设计
系别机电系专业电气自动化
年级08级学号202030324130
姓名梁明营
指点教员及职称李明
2011年1月3日
阳江职业技术学院教学楼电气设计
机电系08电气自动化技术〔1〕班529566
梁明营
摘要本设计的标题为〝阳江职业技术学院教学楼电气设计〞。
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;短路电流计算;负荷计算;无功功率补偿;电气设备选择〔母线、高压断路器、隔分开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器〕;配电装置设计;继电维护规划设计;防雷维护设计等。
依据电气主线设计应满足牢靠性、灵敏性、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,高压侧采用单母线分段的电气主接线方式;对高压侧负荷的统计计算采用需求系数法;为增加无功损耗,提高电能的应用率,本设计停止了无功功率补偿设计,使功率因数从0.69提高到0.9以上;短路电流的计算包括短路点的选择及其详细数值计算;而电气设备选择采用了按额外电流选择,按短路电流计算的结果停止校验的方法;继电维护设计主要是对变压器停止电流速断维护和过电流维护的设计计算;配电装置采用成套配电装置;本变电所采用避雷针防直击雷维护。
本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备,适用性及强,思索到是实践工程的运用,便以深刻易懂的言语停止论述。
关键词:
变电所设计;电气主接线;继电维护
ABSTRACTThisdesignwasentitled"yangjiangvocationaltechnicalcollegeteachingbuildingelectricaldesign".Themaincontentsofthedesigninclude:
10/.4kVmaintransformersubstationchoice;Substationandauto-switchdesign;Short-circuitcurrentcalculation,Loadcalculation,Reactivepowercompensation,Electricalequipmentselection(busbar,highvoltagecircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,voltagetransformer,lightningarresterandcompensationcapacitor);Powerdistributionequipmentdesign,Therelayprotectionplanninganddesign;Lightningprotectiondesign,etc.
Accordingtotheelectricallinesdesignshouldmeetthereliabilityandflexibility,economyrequirement,themainelectricalwiringsubstationhigh-pressuresidebyasinglebuswiring,lowvoltagesidebyasinglebusbarsegmentationandauto-switchforms:
Forlowvoltagesideloadstatisticscountingusingneedcoefficientmethod,Toreducethereactivepowerlossandenhancetheutilizationrateofreactivepower,thisdesignforpowerdesign,makethepowerfactorcompensationfromincreasedtomorethan0.90.69;Thecalculationofshort-circuitcurrentincludingshort-circuitpointselectionandconcretenumericalcalculation,Andelectricalequipmentselectionadoptedaccordingtotheratedcurrentselection,pressshort-circuitcurrentcalculationresultsvalidatedmethods;Therelayprotectiondesignismainlytothetransformerinelectriccurrentinstantaneousbreakprotectionandovercurrentprotectiondesigncalculation,Distributiondeviceadoptscompleteswitchgears,Thelightningpreventionbysubstationcombing-outthunderprotection.
ThisdesignpaysmuchattentiontoapplyingChina'selectricaldesignnewtechniquesandnewequipment,practicabilityandstrong,consideringtheactualengineeringapplicationis,thenwithstraightawaylanguagewaspresented.
Keywords:
substationdesign;Themainelectricalwiring,Relayprotection
目录
前言 VI
第1章毕业设计概述…………………………………………………………5
1.1毕业设计标题……………………………………………………………..5
1.2毕业设计内容……………………………………………………………..5
第2章供配电的负荷计算……………………………………………………6
2.1负荷计算的目的与意义…………………………………………………..6
2.2负荷计算…………………………………………………………………..6
2.3功率因数和无功功率的补偿……………………………….…………….7
第3章短路计算……………………………………………………………..9
3.1短路概述…………………………………………………………………9
3.2短路计算………………………………………………………………….10
第4章继电维护………………………………………………………………12
4.1继电维护的作用及要求…………………………………………………..12
4.2供电系统中常用的维护…………………………………………………..12
4.3继电维护的开展趋向……………………………………………………..14
第5章变电所的主接线………………………………………………………15
5.1变配电所主接线概述……………………………………………………..15
5.2对变电所主接线的要求…………………………………………………..16
5.3大楼变电所主接线………………………………………………………..16
第6章电气照明………………………………………………………………17
6.1电气照明规则……………………………………………………………..17
6.2照明质量…………………………………………………………………..17
6.3照明方式与种类…………………………………………………………..17
6.4学校电气照明设计要求…………………………………………………..17
6.5照明配电系统的结线方式………………………………………………..18
7章防雷维护设计…………………………………………………………...19
7.1雷电的放电进程…………………………………………………………..19
7.2电力系统的防雷维护装置………………………………………………..19
7.3架空输电线路的防雷维护………………………………………………..21
参考文献………………………………………………………………………22
致谢……………………………………………………………………………23
第1章概述
1.1毕业设计标题
«阳江职业技术学院教学楼变电所电气设计»
1.2毕业设计内容
主变压器选择;变电所电气主接线设计;短路电流计算;电气设备选择〔母线、高压断路器、隔分开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器〕;配电装置设计;继电维护设计;防雷维护设计;绘制电气主接线图,绘制配电装置平面图及直击雷维护范围图。
1、修建电气设计的普通原那么
〔1〕适用
〔2〕平安
〔3〕经济
〔4〕美观
2、内容
〔1〕输电线路设计
〔2〕变配电所设计
〔3〕电气照明设计
〔4〕电力设计
〔5〕防雷与接地设计
〔6〕电气信号与自动控制设计
第2章供配电系统的负荷计算
2.1负荷计算的目的与意义
供配电系统的设计,首先要依据用户的基本原始资料即用电设备的容量,对系统中各个环节的电力负荷停止统计计算,其目的是确定供配电系统方案,并选择其中的各个元器件〔如电力变压器,开关设备,导线及电缆等〕,以使其满足正常运转时负荷电流热效应的要求。
另外,负荷计算也是合理地停止无功功率补偿的重要依据。
这种依据用电设备容量统计计算出来的,用来按发热条件选择供配电系统中各元器件的负荷值,称为计算负荷。
按计算负荷选择的电气设备,导线和电缆,在计算负荷下延续运转时,其发热温度不会超越允许值。
显而易见,计算负荷应是电气元器件延续运转时可以接受的最大负荷。
2.2负荷计算
此设计大楼变电所采用一台主变压器:
(1〕分组计算
照明局部:
日光灯与消防照明灯负荷计算,
〔Kd=0.7,cosφ=1,tanφ=0)
Pc=0.7×(1664×40W+100×50W)=71.56kW
Qc=Pc×tanφ=71.56KW×0=0
Sc=(Pc2+Qc2)=(71.562+02)=71.56(KV.A)
Ic=Sc/×UN=71.56KV.A/×0.38KV=108.73〔A〕
计算机负荷计算,
〔Kd=0.8,cosφ=0.8,tanφ=0.75)
Pc=Kd×PN=0.8×0.8KW×600=384KW
Qc=Pc×tanφ=384KW×0.75=288(kvar)
Sc=(Pc2+Qc2)=(3842+2882)=480(KV.A)
Ic=Sc/×UN=480KV.A/×0.38KV=729.31〔A〕
电梯负荷计算,
〔Kd=0.2,cosφ=0.5,tanφ=1.73)
Pc=Kd×PN=0.2×10KW×3=6KW
Qc=Pc×tanφ=6KW×1.73=10.38(kvar)
Sc=(Pc2+Qc2)=(62+10.382)=12(KV.A)
Ic=Sc/×UN=12KV.A/×0.38KV=18.23〔A〕
电风扇负荷计算,
〔Kd=0.8,cosφ=0.8,tanφ=0.75)
Pc=Kd×PN=0.8×60W×520=24.96KW
Qc=Pc×tanφ=24.96KW×0.75=18.72(kvar)
Sc=(Pc2+Qc2)=〔24.962+18.722〕=31.2(KV.A)
Ic=Sc/×UN=31.2KV.A/×0.38KV=47.4〔A〕
空调负荷计算,
〔Kd=0.4,cosφ=0.8,tanφ=0.8)
Pc=Kd×PN=0.4×1KW×20=8KW
Qc=Pc×tanφ=8KW×0.8=6.4(kvar)
Sc=(Pc2+Qc2)=(82+6.42)=10.24(KV.A)
Ic=Sc/×UN=10.24KV.A/×0.38KV=15.56〔A〕
(2)计算总计算负荷
由于,关于变电站总计算负荷,K∑P取值范围普通在0.85~1,K∑Q取值范围普通在0.95~1,所以取K∑P=0.9,K∑Q=0.97。
那么
Pc=0.9×(71.56+384+6+24.96+8)=445.06KW
Qc=0.97×(0+288+10.38+18.72+6.4)=313.8(kvar)
Sc=(Pc2+Qc2)=〔445.062+313.82〕=544.56(KV.A)
Ic=Sc/×UN=544.56KV.A/×0.38KV=827.4〔A〕
设备的功率一览表
设备功率
Kd
照明灯
40W
0.7
电梯
10KW
0.2
计算机
800W
0.8
电风扇
60W
0.8
空调
1000W
0.4
2.3功率因数和无功功率的补偿
一、功率因数提高的意义
2.3.1功率因数
1.功率因数低的缘由
功率因数低的基本缘由是由于供配电系统中有无功功率的存在。
变压器和电动机应用电磁感应原理任务,其绕组有电感存在,需求线路供应少量的无功功率;而线路自身存在有一定的电抗,也会需求无功功率;气体放电灯镇流器是电理性负荷,也需求无功功率。
2.功率因数低的影响
〔1〕使电力系统内的电气设备容量不能失掉充沛应用;
〔2〕添加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗;
〔3〕影响供电质量。
3.提高功率因数的意义
提高功率因数,可以充沛应用系统内各发电变电设备的容量,添加其输电才干,增加供电线路导线的截面,浪费有色金属,增加电力网中的功率损耗和电能损耗,并降低线路中的电压损失,到达浪费电能和提高供电质量的目的。
2.3.2无功功率补偿
一.无功补偿容量确实定
QN.C=Qc-Qc’
=Pc(tanφ-tanφ’)
二.无功功率补偿的容量计算
Pc=455.06KWSc=544.56(KV.A)
功率因数:
cosφ=Pc/Sc=455.06/544.56=0.81
按规则,变电所高压测功率因数应为0.90以上,在变压器高压测停止无功补偿时,要使变电所高压测功率因数到达0.9以上,高压测补偿后的功率因数
应略高于0.90,所以这里取cosφ′=0.95。
QNC=Pc(tanφ-tanφ′)
=455.06×(tanarccos0.810-tanarccos0.95)
=174.41(kvar)
无功补偿后总的视在计算负荷为
SNC=(Pc2+(QC-QNC)2)=475.93(KV.A)
cosφ=Pc/SNC=0.956
到达了功率因数在0.90以上的要求。
第3章短路计算
3.1短路概述
3.1.1短路的种类
三相交流系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。
上述各种短路中,三相短路属对称短路,其它短路属不对称短路。
因此,三相短路可用对称三相电路剖析,不对称短路采用对称重量法剖析,即把一组不对称的三相量分解成三组对称的正序、负序和零序重量来剖析研讨。
在电力系统中,发作单相短路的能够性最大,发作三相短路的能够性最小,但通常三相短路的短路电流最大,危害也最严重,所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。
图3.1短路种类
3.1.2短路的缘由
(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。
形成绝缘损坏的缘由主要有设备绝缘自然老化,操作过电压,大气过电压,绝缘遭到机械损伤等。
(2)运转人员不遵守操作规程,如带负荷拉、合隔分开关,检修后忘撤除地线合闸。
(3)鸟兽跨越在暴露导体上。
3.1.3 短路的危害
1.短路发生很大的热量,导体温度降低,将绝缘损坏。
2.短路发生庞大的电动力,使电气设备遭到机械损坏。
3.短路使系统电压降低,电流降低,电器设备正常任务遭到破坏。
4.短路形成停电,给国民经济带来损失,给人民生活带来方便。
5.严重的短路将电力系统运转的动摇性,使同步发电机失步。
6.单相短路发生的不平衡磁场,对通讯线路和弱电设备发生严重的电磁搅扰。
3.1.4 短路电流计算的目的
1.正确地选择和校验各种电器设备
2.计算和整定维护短路的继电维护装置
3.选择限制短路电流的电器设备
3.2短路计算
如以下图为阳江职业技术学院短主教学楼短路计算电路图
〔1〕确定基准值
Uc1=10.5KVUc2=0.4KV,而
〔2〕计算短路电路中各主要元器件的电抗标么值
1〕
2〕架空线路电抗标么值x0=0.35Ω/km,那么
X2*=x0lSd/Uc1=0.35Ω/km×1km×100MV.A/(10.5kv)2=0.32
3)电力变压器电抗标么值UK℅=4.5,那么
X3*=X4*=UK℅Sd/100SN=4.5×100×103KV.A/100×800KV.A=5.63
绘出短路等效电路如以下图
〔3〕求K-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量
总电抗标么值
x∑(k-1)*=x1*+x2*=0.18+0.32=0.50
三相短路电流有效值:
I(3)k-1=Id1/X∑(k1)*=5.5KA/0.50=11ka
3)其它三相短路电流
I(3)∞=I(3)k-1=11KA
i(3)sh=2.55×11KA=28.05KA
I(3)sh=1.51×11KA=16.61KA
4)三相短路容量
S〔3〕k-1=Sd/X∑(k1)*=100MV.A/0.50=200MV.A
(4)计算k-2的短路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量
1)总电抗标么值
X∑(k-2)*=x1*+x2*+X3*//X4*=0.18+0.32+5.63/2=3.32
2〕三相短路电流有效值
I(3)k-2=Id2/X∑(k-2)*=144KA/3.32=43.37
3)其它三相短路电流
I(3)∞=I(3)k-2=43.37KA
i(3)sh=1.84×43.37KA=79.80KA
I(3)sh=1.09×43.37KA=47.27KA
4)三相短路容量
S〔3〕k-2=Sd/X∑(k-2)*=100MV.A/3.32=30.12MV.A
(5)求变压器分列运转时K-2点的短路电路总电抗标么值及其三相短路电流和短路容量
1)总电抗标么值
X∑(k-2)*=x1*+x2*+X3*=0.18+0.32+5.63=6.13
2〕三相短路电流有效值
I(3)k-2=Id2/X∑(k-2)*=144/6.13=23.50KA
3)其它三相短路电流
I(3)∞=I(3)k-2=23.50KA
i(3)sh=1.84×23.50KA=43.24KA
I(3)sh=1.09×23.50KA=25.62KA
4)三相短路容量
S〔3〕k-2=Sd/X∑(k-2)*=100MV.A/6.13=16.31
第4章继电维护
4.1继电维护的作用及要求
〔一〕继电维护的基本要求
①.选择性
基本含义是维护装置举措时,仅将缺点元件从电力系统中切除,使停电范围尽量减小,以保证系统中非缺点局部继续平安运转。
②.速动性
速动性是指继电维护装置应以尽能够快的速度断开缺点元件。
这样就能减轻缺点设备的损坏水平,减小用户在低电压状况下任务的时间,提高电力系统运转的动摇性。
③.灵敏性
维护装置对其维护范围内的缺点或不正常运转形状的反响才干称为灵敏性〔灵敏度〕。
灵敏性常用灵敏系数来权衡。
它是在维护装置的测量元件确定了举措值后,按最不利的运转方式、缺点类型、维护范围内的指定点校验,并满足有关规则的规范。
④.牢靠性
牢靠性是指在维护装置规则的维护范围内发作它应该反响的缺点时,维护装置应牢靠地举措〔即不拒动〕。
而在不属于该维护举措的其他任何状况下,那么不应该举措〔即不误动〕。
4.2供电系统中常用的维护
〔1〕电网的电流电压维护:
包括:
单侧电源网络的相间短路的电流电压维护、电网相间短路的方向性电流维护、大接地电流系统的零序电流维护、中性点不接地单相接地的维护;
电网的距离维护
输电线路的纵联维护
包括:
纵联差动维护、高频维护、高频闭锁方向维护、高频闭锁负序方向维护、高频闭锁距离维护和零序维护、高频相差动维护、光纤差动维护;输电线路的自动重合闸
包括:
三相自动重合闸、综合自动重合闸
电力变压器的维护
包括:
主变压器外部缺点的差动维护、主变压器零序维护、主变压
器瓦斯维护、高压厂用变压器维护;
发电机维护
包括:
相间短路的纵联差动维护、发电机定子绕组匝间短路维护、发电机定子绕组的单相接地维护、发电机低励失磁维护、励磁回路一点接地维护、励磁回路两点接地维护、转子表层过热〔负序电流〕维护、发电机的逆功率维护、发电机失步异常运转维护、定子绕组对称过负荷维护、发电机变压器组公用继电维护;
母线的继电维护
包括:
母线差动维护、电流相位比拟式母线维护;
异步电动机和电容器的维护
〔2〕供电系统的单端电网的维护:
供电线路罕见的缺点对架空线来说,有断线、碰线、绝缘子被击穿、相间飞弧、短路以及杆塔倒塌等;对电缆来说,应其直接埋地或敷设在混凝土管、隧道等,受外界要素影响较少,除自身绝缘老化的缘由外,只要某些特殊状况下,如的基下沉、土壤含有杂质、修建施工破坏、热力网影响等,才会使相间或相地之间绝缘击穿或断裂,但是电缆接头衔接不良或由于污垢而发生的缺点,占其全部缺点的70%以上。
工业企业供电线路基本上是开式单端供电网络,厂区内距离较短,所以线路维护并不复杂,常用的维护装置有:
定时限或反时限的过电流维护;低电压维护;电流速断维护;中性点不接地系统的单相接地维护等。
一、过电流维护
当流过被维护元件中的电流超越预先整定的某个数值时就使断路器跳闸或给出报警信号的装置称为过电流维护装置,它有定时限和反时限两种。
⒈时限过电流维护装置
定时限过电流是电流继电器自身的举措时限是固定的,与经过它的电流大小有关。
⒉时限过电流
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