供电工程课程.docx

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供电工程课程

1设计要求及概述

1.1设计要求

（1）在规定时间内完成以上设计内容；

（2）用计算机画出电气主接线图；

（3）编写设计说明书（计算书），设备选择要列出表格。

1.2概述

随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。

然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。

一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。

电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。

要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。

变电所作为变电站作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有效地减少投资和资源浪费。

本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括负荷统计，主变选择，主接线选择，短路电流计算，设备选择和校验，进出线选择。

2负荷计算与无功补偿

2.1计算负荷方法

取其安装最大负荷为有功功率计算负荷。

所用到的公式：

2.2陶瓷厂负荷计算

同理可以计算出其他各点的计算负荷，整理得下表：

序号

负荷名称

安装最大负荷Pe/kw

供电回路

平均

功率因数

有功计算负荷Pc/kw

无功计算负荷Qc/kvar

视在计算负荷Sc/kVA

计算电流Ic/A

线路

长度

Km

1

陶瓷厂

1051.3

2

0.82

1051.3

733.9

1282.1

74.0

5

2

益豪车厂

242.1

1

0.80

242.1

181.6

302.6

17.5

4

3

电焊机厂

359.8

1

0.65

359.8

420.7

553.5

32.0

3.6

4

强力砖厂

570.5

2

0.79

570.5

442.8

722.2

41.7

5

5

特种钢厂

1200

2

0.85

1200

743.9

1411.8

81.5

4.7

6

综合负荷1

242

1

0.75

242

213.4

322.7

18.6

3.3

7

综合负荷2

230.3

1

0.77

230.3

190.8

299.1

17.3

4.1

8

综合负荷3

118.5

1

0.81

118.5

85.8

146.3

8.4

3.9

9

综合负荷4

136.4

1

0.83

136.4

91.7

164.3

9.5

4.4

10

综合负荷5

240.9

1

0.8

240.9

180.7

301.1

17.4

3.75

11

综合负荷6

214.6

1

0.85

214.6

133.0

252.5

14.6

1.2km

2.3总负荷计算

（1）补偿前的负荷计算

==

=+

取同时系数

=K=

=K=

Sc===

cos===

Ic===

（2）确定无功补偿容量

在10KV侧设置无功自动补偿，补偿后目标功率因数取0.9，无功补偿容量为：

Kvar

由计算结果可确定选取4组容量为500Kvar的无功补偿柜。

（3）补偿后的视在计算负荷

满足要求。

3主变压器选择

3．1变压器选择原则

（1）主变容量和台数的选择，应根据《电力系统设计技术规程》SDJ161—85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。

凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。

若变电所所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。

（2）与电力系统连接的35~110kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。

（3）根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。

（4）在35~110kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。

（5）主变调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关规定。

3．2台数选择

（1）对大城市郊区的一次变电所在中低压侧，构成环网的情况下，变电所应装设2台主变压器为宜。

（2）对地区性孤立的一次性变电所，或大型工业专用变电所，在设计时应考虑，装设3台主变压器的可能性。

（3）对于规划只装设2台主变压器的变电所，其变压器基础，应按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

单台容量设计应按单台额定容量的70%—85%计算。

综上所述，考虑到对负荷供电的可靠性，选择两台主变，正常时分列运行。

3．3容量选择

（1）主变器容量一般按变电所建成5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期。

10-20年的负荷发展

（2）根据变电所所带负荷的性质，和电网结构，来确定主变压器的容量。

（3）同等电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。

又

确定两台主变的容量都为6300KVA，此时变压器的负荷率为：

此时变压器的效率也较高。

3．4型号选择

在合理选择变压器时，首先应选择低损耗，低噪音的S9,S10,S11系列的变压器，不能选用高能耗的电力变压器。

应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式，绕组数，绕组导线材质及调压方式。

考虑到干式变压器防火性较油浸式好，适合安装在华北的较干旱的地区，适合选择S9-6300/35。

型号

空载损耗

负载损耗

空载电流

阻抗电压

外形尺

/mm

SZ9-6300/35

8.06

36.30

1.2

7.0

3300*2420*3600

SC9-100/10

0.45

1.46

1.6

4.0

3．5变压器工作方式说明

主变压器选择两台型号为S9-6300/35的干式变压器，联接组标号为一年多1，电压比为（）、10.5，正常方式为分列运行以限制10KV线路的短路电流。

10KV线路上所用变为SC9-100/10,连接组别为DYN11。

4电气主接线设计

4．1主接线基本要求

1.可靠性2..灵活性3.经济性

4．2对变电所电气主接线的具体要求

1、按变电所在电力系统的地位和作用选择。

2、考虑变电所近期和远期的发展规划。

3、按负荷性质和大小选择。

4、按变电所主变压器台数和容量选择。

5、当变电所中出现三级电压且低压侧负荷超过变压器额定容量15%时，通常采用三绕组变压器。

6、电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡，变电所中常需装设无功补偿装置。

7、当母线电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时，为了保证电压质量，则采用有载调压变压器。

8、如果不受运输条件的限制，变压器采用三相式，否则选用单相变压器。

9、对220kv及以上的联络变压器通常采用自耦变。

10、各级电压的规划短路电流不能超过所采用断路器的额定开断容量。

11、各级电压的架空线包括同一级电压的架空出线应尽量避免交叉。

4．335KV侧接线设计

本次设计有两路电源进线和两台主变，35KV侧可采用内桥接线，其特点是：

电源线路投入和切除时操作方便，适用于负荷平稳电源切换极少的系统。

4．410KV侧接线设计

变压器二次侧采用分段单母线接线，配合35KV侧的内桥接线，是可靠性大大提高。

4．5主接线等效电路图

综合以上，可以得出此次设计的主接线图如下：

5短路电流计算

5.1确定基准值

取Sd=1000MV·A,Ud1=37KV,Ud2=10.5KV

Id1=Sd/Ud1=（1000/*37）=15.60KA

Id2=Sd/Ud2=（1000/*10.5）=54.99KA

5.2电抗标幺值计算

（1）电力系统

最大运行方式

X*A=1.679X*B=0.3056

（2）电力变压器

Uk%=7.5Pk=34.50KW

X*1=X*2=11.90

短路等效电路图：

5.3短路电流和容量计算

短路点的确定：

（1）总电抗标幺值:

=1.679

（2）三相对称短路电流初始值

I"K=Id1/=9.29KA

（3）其他三相短路容量

Ik3=Ib3=I"3=9.29KA

Ip3=2.55*9.29=23.69KA

Ip3=1.51*9.29=14.03KA

（4）三相短路容量

S"K=Sk/=595.59KV．A

根据以上计算过程，分别计算出最大和最小运行方式下的短路电流，如下表：

最大运行方式下的短路电流计算表

电路元件

短路计算点

技术参数

电抗标幺值

三相短路电流

三相短路容量（MV．A）

Sd=1000MV．A

Ik3´´

/KA

Ib3

/KA

Ik3

/KA

ip3

/KA

Ip3

/KA

电力系统

A

1.679

B

0.3056

k-1

Un=35KVId=15.60KA

1.679

9.29

9.29

9.29

23.69

14.03

595.59

k-2

Un=35KVId=15.60KA

0.3056

51.05

51.05

51.05

130.18

77.09

3272.2

变压器

Sr.t=6300KV．A

Uk%=7.5

11.90

k-3

Un=10KVId=54.99KA

0.259

60.23

60.23

60.23

153.59

90.95

3861.0

k-4

Un=10KVId=54.99KA

12.159

4.52

4.52

4.52

11.53

6.83

82.24

k-5

Un=10KVId=54.99KA

6.21

8.86

8.86

8.86

22.59

13.38

161.03

最小运行方式下的短路电流计算表

电路元件

短路计算点

技术参数

电抗标幺值

三相短路电流

三相短路容量（MV．A）

Sd=1000MV．A

Ik3´´

/KA

Ib3

/KA

Ik3

/KA

ip3

/KA

Ip3

/KA

电力

系统

A

4.76

B

1.054

k-1

Un=35KV

Id=15.60KA

4.76

3.28

3.28

3.28

22.59

13.38

161.03

k-2

Un=35KV

Id=15.60KA

1.054

14.8

14.8

14.8

37.74

22.34

948.77

变压器

Sr.t=6300KV．A

Uk%=7.5

11.90

k-3

Un=10KV

Id