数据结构设计与技巧.docx
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电气工程课程设计
题 目:
35/10KV降压变电所课程设计
院 系:
电子电气工程学院
专 业:
电气工程及其自动化
学 号:
姓 名:
指导教师:
完成时间:
2010年11月18日
35/10KV降压变电所电气系统
一.原始资料
1.系统连接如右图1-1。
系统设为无限大,
2条35KV线路L1,L2
在Sj=100MVA之下已计算得X1*=0.20X2*=0.25。
2.负荷情况:
35KV侧无负荷。
10KV侧负荷表1-1如下:
图1-1
负荷性质
III
I
II
II
每路最大负荷
1000
1500
2000
1500
(KVA)
路数
6
4
4
2
供电方式
全 部 电 缆
线路长度(Km)
8
5
5
7
功率因数
0.9
0.9
0.87
0.9
表1-1
同时率为0.8
最大负荷利用小时数为Tmax=4500小时
最小负荷为最大负荷的60%,负荷年增长率为6%。
3.气象条件
年最高温度为40℃,最低温度为-5℃,年平均温度为20℃,最热月最高平均温度为32℃,土壤温度为20℃。
二.设计内容
1.主接线设计
(1)负荷及无功补偿的计算(低压侧CosΦ提高到0.95左右。
)
(2)主变压器台数,容量,形式的确定。
(3)主接线的形式的选择确定。
2.短路电流的计算
根据主接线形式的不同的运行方式和选择电器设备的要求,选择短路电流计算点。
计算各点三相短路时的次暂态短路电流,冲击电流及稳态电流,(即分别是I”,Icj,I∞)
3.电气设备的选择:
(保护动作时间,10KV:
2秒)
(1)选择10KV母线
(2)选择10KV各侧的断路器和隔离开关。
(3)选择主变低压侧测量用电流互感器。
(设CT与表计距离25M)
(4)选择10KV母线电压互感器。
三.设计要求
按照国家标准GB50052-95《供配电设计规范》、GB50053-94《10kV及以下变电所设计规
范》及GB50054-94《低压配电设计规范》等规范,进行变电所供配电设计做到“安全,
可靠,优质,经济”的基本要求,并处理好局部与全局,当前与长远利益的关系,以便适应今后发展的需要,同时还要注意有色金属节约等问题。
A设计内容及步骤
1确定全所计算负荷,编制负荷总表。
2拟定供配电方案,确定变配电所位置。
3合理确定变电压台数及容量,选择其规格型号。
4拟定高压配电所主接线方案,并选择元件和设备的型号规格。
5合理确定无功补偿。
6拟定变配电所平面布置方案。
7选择各线路的导线型号规格及敷设方式。
8选择高压,低压一次设备,应按动稳定度,热稳定度和断流能力等进行校验。
B编写设计说明书的具体要求
1设计说明书应包括设计题目,方案论证,负荷计算,设备及导线的选择,动稳定度,热稳定度和断流能力校验。
2设计说明书要求方案可行,计算方法正确,图纸规范无误,条理清楚语言通顺。
3设计要求在第18周之前完成,设计验收项目有
(1)负荷就算表,
(2)电力设备明细表
(3)主接线图等
四.计算过程
1.根据表格1-1数据(10kV侧负荷),得系统总有功功率为:
P=6´1000´0.9+4´1500´0.9+4´2000´0.87+2´1500´0.9=20460kw
同理,得系统总容量为:
S=6´1000+4´1500+4´2000+2´1500=23000kVA
继而得出系统总无功功率为:
S2-P2
230002-204602
Q= = =10511kvar
由于同时率为0.8,所以得有功功率和无功功率:
Pj=K´P=0.8´20460=16368kw
Qj=K´Q=0.8´10511=8409kvar
2.根据公式,得出补偿前的功率因数:
cosf1=
a´Pj
=0.7´16368 =0.87
(0.7´16368)2+(0.8´8409)2
(
a´P)+(
2
b´Q)
2
j
j
3.由于无功补偿后的功率因数为0.95,根据公式:
(a´P
j
)
2
+(
b´Q-Q)
'
2
j c
cosf1=
a´Pj
c
得出需要补偿的无功功率为:
Q'=2706kVar
4.无功补偿选择型号为YL10.5-75-1的电容器,得出需要电容器个数为:
n=2706=36.0(8台)
75
C
取36台电容器,则实际无功补偿容量为:
Q'=36´75=2700kVar
5.得出无功补偿后的功率因数为:
(
a´P)+(
2
b´Q-Q)
'
2
j
j
c
cosf1=
a´Pj
=0.7´16368 =0.9496
(0.7´16368)2+(0.77´8405-2700)2
6.五年后的发展,增长系数为:
a=ek%´5=e0.06´5=1.34
(k%取0.06)
得低压侧有功功率、无功功率和容量分别为:
Pc5=aPc=1.34´16368=22094Kw
c5 c c
Q =a(Q-Q')=1.34´(8405-2700)=7647kVar
P2+Q
2
c5
c5
220942+76442
Sc5= =
=23381kVA
得出额定容量为:
SN=0.6´Sc5=0.6´23379=14027kVA
7.DPt
DQt
=0.01´Sc5=0.01´23379=234kw
=0.08´Sc5=0.08´23379=1870kVar
8.Pc5高
=Pc5+DPt
=22094+234=22328kw
Qc5高=Qc5+DQt
=7644+1870=9514kVar
P 2+Q
2
c5高
c5高
223282+95142
Sc5高= =
=24268kVA
9.在
Sj=100MVA
时,X //X =0.20´0.25=0.111
1* 2* 0.25+0.25
15
e
S
k* k
X =U´Sj=0.08´100=0.533
=0.5´0.533=0.267
k*
2
//X =1´X
k* k*
X
10.高压侧发生三相短路 (Sj=100MVA,Uj=10.5kV)
=14.19kV
´100
373
1
0.111
=
Sj
3Uj
´
1
X1*//X2*
=
d-1
I''
´14.19=7.88kA
0.25
0.20+0.25
1* 2*
=
d-1
I''
X +X
1
I''= X2*
´14.19=6.31kA
0.20
0.20+0.25
1* 2*
=
d-1
I''
X +X
2
I''= X1*
=14.19kA
=I''
d-1¥ d-1
I
=36.18kA
d-1
chd-1
I =2.55I''
1¥ 1
I =I''=7.88kA
1
ch-1
I =2.55I''=20.09kA
2¥ 2
I =I''=6.31kA
2
ch-2
I =2.55I''=16.09kA
11.低压侧
d-2点发生三相短路
j
=14.66kA
100
3´10.5
´
1
0.111+0.066
Sj =
3U
//X )
k* k*
1* 2*
´
1
(X //X )+(X
=
d-2
I''
d-2
2
3 4
''
1
'' ''
I=I= I =0.5´14.66=7.33kA
=14.66kA
=I''
d-2¥ d-2
I
=2.55´14.66=37.38kA
d-2
chd-2
i =2.55I''
=I''=7.33kA
3¥ 4¥ 3
I =I
3
=2.55I''=2.55´7.33=18.69kA
chd-3 chd-4
i =i
12.母线的选择
根据条件,求得母线负荷电流为:
Imax
=1.05Sc5低
=1.05´15000=909A
3Un
3´10
因为环境平均最高温度是32℃,因此得出温度修正系数为:
qal-q
qal-q0
70-32
70-25
K= = =0.843
13.初选8*80mm2单条平放矩形铝母线。
热稳定校验:
al32c al25c
由《发电厂电气部分》附录1得知,此类型母线在25℃时,Ial=1174A,kf=1,所以在环境温度为32℃时,I o=KI o=0.84´1174=986A>909A,所以满足热稳定条件。
热稳定校验:
母线工作温度q=q+(q
2
0
æI ö
-q)çmax÷
2
æ909ö
=32+(70-32)´ç ÷=64oC
0 al
èIalø
è986ø
根据《发电厂电气部分》表6-12,得出C=89,
tz=tdz
''
= I
2s,b=
I¥
=1,
I ´t´k
''
2
2
f
63102´2´1
故Smin= C =89
=100mm2<640mm2,所以满足热稳定条件。
动稳定校验:
bh3
J=
12
=0.08´0.0083
12
=3.41´10-9m4
m=h´b´rm=0.008´0.08´2700=1.728kg/m
Nf
L2
EJ
m
f1= =
1.57 7´1010´3.41´10-9
1.22 1.728
=12.78HZ<35HZ,故满足动稳定条件,所以
此母线符合要求。
14.断路器及隔离开关选择
理论数据
SN2-10/1000
GN1-10/1000
U=10kV
10kV
10kV
Imax=909A
1000A
1000A
I''=6.31kA
2
20kA
/
Ich=18.69kA
52kA
/
I2´t =6.312´2kA2×s
¥ dz
302´1kA2×s
202´1kA2×s
Icj=21.8kA
52kA
80kA
一.35Kv:
根据上述相关数据,选择SN2-10/1000型断路器和GN1-10/1000型户内型隔离开关,详见下表。
''
(1)动稳定校验:
Iz=6.31kA<20kA
''
icj=2´1.8´Iz=2´1.8´6.31=22.7kA<52kA所以满足动稳定条件。
(2)采用主保护时间为
0.1秒
开断计算时间:
tk=0.1+0.1=0.2S
短路热稳定计算时间:
tr=1+0.2=1.2S>1S
dz z
t =t=1
z
t=1
b''=1
¥ dz
2
2
2
2
=6.31´1kA×s<30´1kA×s满足要求。
热稳定校验:
I´t
二.10kV:
母线出线侧各条线路上隔离开关与断路器可根据线路负荷来计算,初选DW4-
10/200多油式断路器和GW1-10/200户外隔离开关。
DW4-10/200
多油式断路器的相关数据:
Ue=10kV Ie=200A Iekd=2.88kA IT=7.4
(1)kA imax=12.8kA
GW1-10/200户外隔离开关的相关数据:
Ue=10kV Ie=200A IT=7(5)kA Idw=15kA
I类负荷:
e''=(1+0.06)5=1.34
3´10
gmax
I =1.05´1500´1.34=121.81A<200A
=1.56´1500=135A
3´10
¥
I''=I
=2´1.8´1.56´1500=486A
3´10
ch
i
=1352´1£74002´1,满足热稳定条件。
¥ dz
热稳定校验:
I2´t
ch
3
动稳定校验:
I =343A<12.8´10A
隔离开关热稳定校验:
1352´1<(7´103)´5满足条件。
3
动稳定校验:
Ich=343A II 类负荷: I''=1.56´2000=180A 3´10 =3.97´2000=457A 3´10 ch I =161.26A 3´10 1.05´2000´e' Igmax= e'=(1+0.06)5 年) Igmax<200A,满足。 (Igmax必须考虑 5 断路器热稳定校验: 1802´1<(7.0´103)2´5A2S满足。 动稳定校验: 475<12.8´103要求满足 也就是 2 2 隔离开关热稳定校验: I¥´tcz£It´t 1802´1£(7.0´103)2´5A2s满足。 ch 3 =15´10A满足。 dw 动稳定校验: i =457A III =80.6<200A 3´10 1.05´1000´e' 类负荷: Igmax= =1.56´1000=90.1A3´10 ¥ I''=I (2´1.8´1.56=3.97) =3.97´1000=229.2A 3´10 ch i 满足。 dz 32 2 2 2 =90.1´1<=It´t=(7.4´10)´1AS 2 断路器热稳定: I¥´t ch 3 =12.8´10A满足。 max 动稳定: i =229 z 2 32 2 2 2 隔离开关热稳定校验: I¥´td=90.1´1 ch 3 =15´10A满足条件。 dw 动稳定校验: i =229 15 选择电流和电压互感器 仪表电流线圈名称 A B C 电流表 16L1-A 0.5 有功功率表 1D1-W 1.45 1.45 无功功率表1D1-VAR 1.45 1.45 有功电度表 DS1 0.5 0.5 无功电度表 DX1 0.5 0.5 总 计 3.9 0.5 3.9 / / / / CT二次侧接入表计图 3´10 N 3´U =1.05´SN=1.05´15000=909.3A gmax (1)I 1选择电流互感器: 根据Igmax,初选 LA-10-1000/5电流互感器。 由于是共给电度表用,故选 0.5 级,其二次负荷额定阻抗为 0.4.动稳定倍数Kr=50 (2)选择互感器连接导线截面: 2 =5´0.4=10VA e2 2 互感器二次额定容量为: Se2=I´Z 2 52 e2 I y 最大相负荷阻抗r=Pmax=3.90.156W 电流互感器接为不完全星形,连接长度: Ljs= 3´L= 3´25=43.3M Ze2-ry-re 0.4-0.1-0.156 2 -6 =9054´10 M =31.7´10-8´25´3 PLjs S³ 10mm2铜导线。 选用标准截面为 (3)热稳定校验: I¥´tdz=6310´2=12620A×s (Kr´Ie1)´1=50´1000=50000A×s>12620A×s,满足热稳定条件。 2´Ie1´kd= 2´1000´90=127.3kA>18.69kA,满足内部动稳定条件。 (4)内部动稳定校验: (5)外部动稳定校验: 40´1.2 40L´10-3 £2´kdw´I1n´50a=2´90´1000´50´0.35=76.87kA,满足外部动稳定条件。 ch i 3.选择电压互感器 仪表名称及型号 每相消耗 仪表电压线圈 cosf sinf 仪表数 AB相 Pab(w)Qab(Var) BC相 Pbc(w)Qbc(Var) 电压表16L1-U 0.3 1 1 0.3 0 有功功率表1D1- W 0.75 1 1 0.75 0.75 无功功率表1D1- VAR 0.75 1 2 0.75*2 0.75*2 有功电度表DS1 1.5 0.38 0.925 9 5 12 5 12 无功电度表DX1 1.5 0.38 0.925 9 5 12 5 12 总计 / / / 12.55 24 12.55 24 PT二次侧接入表计图: 根据上表求出不完全星型部分负荷: P2+Q2 ab ab 12.552+242 Sa= = P2+Q 2 ab bc Sbc= = =27.08VA 12.752+242 =26.94VA cosF=Pab Sab cosF=Pbc Sbc =12.55=0.463 27.08 =12.75=0.455 26.94 故Fab 故Fbc =62.37° =62.93° 因为每相上接有不安装绝缘监视电压表故A相负荷 S ´cos(F -30°) 27.08´cos(62.39°-30°) 3 3 A P=ab ab = =13.23W S ´sin(F -30°) 27.08´sin(62.39°-30°) 3 3 A Q=ab ab = =80380VAR B相负荷 S ´cos(F +30°)+S ´cos(F -30°) P=ab ab bc bc B 3 27.08´cos(62.39°+30°)+26.94´cos(F -30°) 3 =bc =12.41W S ´sin(F +30°)+S ´sin(F -30°) Q=ab ab bc bc B 3 3 =27.08´sin(62.39°+30°)+26.94´cos(62.93-30°)= 24.07W 因为A相负荷与C相负荷相同,从上述计算中可知,B相负荷为最大,故选B相校验: B B B S =P2+Q 2=12.392+24.072=27.07VA<120=40VA 3 满足要求。 型号 额定变比 准确度 额定容量(VA) 最大容量(VA) 三相JSJW-1O 10000/100/10/3 0.5 120 960
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