大学供电系统设计.docx

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大学供电系统设计

学号09750201

工业与民用供电课程设计

设计说明书

某大学校区供电系统设计

起止日期：

2013年1月7日至2013年1月12日

学

生

姓

名

安从源

班

级

09电气2班

成

绩

指

导教

师（签

字）

控制与机械工程学院

2013年1月12日

供电技术课程设计任务书

任务序号09750201）

一、基础材料本课程设计针对某大学校区供电系统设计。

⒈负荷的水平与类型

⑴负荷水平：

（见附表）

⑵负荷类型：

本供电区域负荷属于二级负荷，要求不间断供电。

⑶该校最大负荷利用小时数为5600小时。

⑷0.4kV负荷的同时系数为0.7，10kV负荷的同时系数为0.8。

⒉电源情况

Sd=150MVA。

Sd=75MVA。

⑴由该厂东北方向8KM处一个35KV电压等级线路提供一个电源A，其出口短路容量⑵由该厂西北方向5KM处一个10KV电压等级线路提供一个电源B，其出口短路容量⑶功率因数：

电源A要求功率因数大于0.92，电源B要求功率因数大于0.95。

⑷供电电价为两部电价基本电价：

按变压器容量计算每月基本电价，15元/KVA。

电度电价：

35KV供电电压时0.70元/kwh，10KV供电电压时0.75元/kwh。

⒊环境情况

⑴环境年平均气温15℃。

⑵35kV变电站为独立建筑物，10kV变电站布置在相关建筑物的地下室或底层内。

⑶各级变压器均为室内布置。

二、设计范围

⒈确定全校计算负荷。

⒉确定全校的供电系统结构形式。

⒊确定35KV变电站、10KV变电站的主接线形式、变压器台数及容量。

⒋计算35kV及10kV断路器出口处短路电流。

⒌确定35kv断路器及隔离开关，确定35kv电缆及10kv电缆型号。

⒍确定无功功率补偿装置。

⒎确定总降压变电所及车间变电所的平、立面图。

三、设计成果

⒈设计计算书。

⒉供电系统结构示意图一张。

⒊35KV变电所一次设备主接线图一张。

⒋35KV变电所的平面图、剖面图一张。

⒌母线电压测量及绝缘监视电路图一张。

⒍定时限过流保护的原理图与展开图一张。

指导教师（签字）：

教研室主任（签字）：

批准日期：

2010年01月12日

1设计范围

1）确定全校计算负荷。

2）确定全校的供电系统结构形式。

3）确定35KV变电站、10KV变电站的主接线形式、变压器台数及容量。

4）计算35kV及10kV断路器出口处短路电流。

5）确定35kv断路器及隔离开关，确定35kv电缆及10kv电缆型号。

6）确定无功功率补偿装置。

7）确定总降压变电所及车间变电所的平、立面图。

2.负荷计算分析

表110kV变电所参数

04kV同时系数

10kV同时系数

短路容量

A（MVA）

短路容量

B（MVA）

10kV需要功率因数

35kV需要功率因数

0.7

0.8

150

75

9.5

9.2

所需公式：

PcKpP，QcKqQ，ScPcQc，Ic3UN，PT=0.015Sc，

2.1NO1变电所负荷计算及变压器、电缆的选择

No110kV变电所

1

第一教学楼

250

180

2

第二教学楼

320

200

3

第三教学楼

210

150

4

第四教学楼

340

200

5

一教消防泵

20

10

6

二教消防泵

20

10

7

三教消防泵

20

10

8

一教消防梯

25

15

9

二教消防梯

25

15

10

三教消防梯

25

15

根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压

器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。

将序号为1,2,5,6,8,分配到一个变压器，将序号为3,4,7,9,10

分配到另一个变压器

则如图1所示：

图1第一座变电站的负荷示意图

1T：

（1）低压母线侧负荷计算

180+200）=266（kvar）

Pc1=0.7（250+320）=399（kw），Qc1=0.7

22Sc1

Sc1Pc12Qc12=479.54（kVA），Ic1c1=692.15（A）

0.43

（2）高压母线侧的计算负荷

在未知变压器型号时PT=0.015ScQT=0.06QT

PT=0.015479.54=7.2（kw），QT=0.06479.54=28.8（kvar）

Pc2=Pc1+PT=486.7（kw），Qc2=Qc1+QT=294.8（kvar）（3）功率补偿

补偿前计算负荷和功率因数

低压侧功率因数：

cos1=399/479.54=0.832确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为0.95

Qcc=399（0.67－0.33）=135.6（kvar）查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=135.6/14=9.6,取10实际补偿量为：

Qcc=1014=140（kvar）

补偿后计算负荷和功率因数：

'22

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1Qcc）2=423（kVA）

此时变压器功率损耗：

PT'=0.015Sc'1=6.34kw），QT'=0.06Sc'1=25.4（kvar）

高压侧总计算负荷：

Pc2=Pc1+PT'=399+6.34=405.34（kw）

Qc2=Qc1+QT=（284.4－140）+25.4=169.4kvar）

Sc2Pc22Qc22=439.3（kVA）

高压侧功率因数：

cos'=405.34/439.3=0.92

2T：

（1）低压母线侧负荷计算

Pc1=0.7（210+340）=385（kw），Qc1=0.7（150+200）=245（kvar）

22Sc1

Sc1Pc1Qc1456.34（kVA），Ic1c1=658.68（A）

0.43

（2）高压母线侧的计算负荷

PT=0.015456.34=6.84（kw），QT=0.06347.6=27.38（kvar）

Pc2=385+6.84=391.84（kw），Qc2=245+27.38=272.38（kvar）

（3）功率补偿

补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：

cos1=385/456.34=0.84确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为0.95

Qcc=385（0.65－0.33）=123.2（kvar）

查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=123.2/14=8.8取10实际补偿量为：

Qcc=1014=140（kvar）补偿后计算负荷和功率因数：

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1nQcN）2=402.97（kVA）此时变压器功率损耗：

PT'=0.015Sc'1=6.05（kw），QT'=0.06Sc'1=24.18（kvar）高压侧总计算负荷：

Pc2=Pc1+PT=385+6.05=391.05（kw）

Qc2=Qc1+QT=（245-140）+14.18=109.18（kvar）

22

Sc2Pc2Qc2=413.06kVA）

高压侧功率因数：

cos'=391.05/413.06=0.946

变压器选择：

总的负荷为：

P399385784KW

QQ1Q2Qcc266245140140231

SC178422452821.4KVA

（3）变压器的选择:

由于本设计中全部为二级负荷，变压器应能够带起全部的负荷，所以变压器的容量为：

SC1821.4KVA所以，1T和2T应选择SGB10-1000/10型变压器，额定的容量为1000KVA。

由于此变电所安装于地下室内，且年平均气温为15摄氏度，故对变压器的容量有影响，1T和2T的变压器的实际容量为

（4）

线路电缆选择：

根据电缆允许载流量选择370的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的铜芯电力电缆。

其中R00.31/km，X00.101/km校验电压损失满足电压损失的要求。

校验发热条件

该电缆的在15摄式度地中直埋的允许载流量（

由于年平均气温为15摄氏度，，故相应的系数为实际的允许载流量为196大于计算电流，所以满足发热条件。

2.2NO2变电所负荷计算及变压器、电缆的选择

No210kV变电所

1

第五教学楼

220

160

2

第六教学楼

330

220

3

第七教学楼

250

180

4

第八教学楼

380

230

5

五教消防泵

20

10

6

六教消防泵

20

10

7

七教消防泵

20

10

8

五教消防梯

25

15

9

六教消防梯

25

15

10

七教消防梯

25

15

3,4,7,9,10

根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。

将序号为1,2,5,6,8分配到一个变压器，将序号为分配到另一个变压器。

则如图2所示：

图2第二座变电站的负荷示意图3T：

（1）低压母线侧负荷计算

Pc1=0.7550=385（kw），Qc1=0.7380=266（kvar）

22Sc1

Sc1Pc12Qc12=446（kVA），Ic10.S4c13=643.75（A）

（2）功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：

cos1=385/466=0.83

0.95

确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为

Qcc=385（0.67－0.33）=131（kvar）查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=131/14=9.35,取10实际补偿量为：

Qcc=1014=140（kvar）补偿后计算负荷和功率因数：

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1nQcN）2=405.1（kVA）此时变压器功率损耗：

PT'=0.015Sc'1=6.08（kw），QT'=0.06Sc'1=24.32（kvar）

高压侧总计算负荷：

Pc2=Pc1+PT'=385+6.08=391.8（kw）

Qc2=Qc1+QT'=（266－140）+24.32=150.32（kvar）

Sc2'Pc22Qc22=419.6（kVA）

高压侧功率因数：

cos'=391.8/419.6=0.9334T：

（1）低压母线侧负荷计算

Pc1=0.7630=441（kw），Qc1=0.7410=287（kvar）

22Sc1

Sc1Pc1Qc1=526.2（kVA），Ic1c1=759.5（A）

0.43

（2）功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：

cos1=441/526.2=0.84确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=441（0.645－0.33）=138.9（kvar）

查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=138.9/14=10,取10实际补偿量为：

Qcc=1014=140（kvar）

补偿后计算负荷和功率因数：

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1Qcc）2=464.8（kVA）此时变压器功率损耗：

PT'=0.015Sc'1=6.97（kw），QT'=0.06Sc'1=27.9（kvar）

高压侧总计算负荷：

Pc2=Pc1+PT'=441+6.97=447.97（kw）

Qc2=Qc1+QT'=（287－140）+27.9=174.9（kvar）

Sc2Pc22Qc22=480.9（kVA）

高压侧功率因数：

cos'=447.97/480.9=0.93

变压器选择：

总的负荷为：

p385441826KW

QQ1Q2Qcc287266140140273

SC182622732870kKV

（3）变压器的选择:

由于本设计中全部为二级负荷，变压器应能够带起全部的负荷。

所以3T和4T应选择SGB10-1000/10型变压器，额定的容量为1000KVA。

由于此变电所安装于地下室内，且年平均气温为15摄氏度，故对变压器的容量有影响，3T和4T的变压器的实际容量为

（0.921520）1000970kKV

100

（4）

线路电缆选择：

Secc11256mm2

ecjec2

根据电缆允许载流量选择370的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的铜芯电力电缆。

其中R00.31/km，X00.101/km校验电压损失满足电压损失的要求。

校验发热条件该电缆的在15摄式度地中直埋的允许载流量（Ial）为196A

al0由于年平均气温为15摄氏度，，故相应的系数为K=al01

al0实际的允许载流量为IalKIal196大于计算电流，所以满足发热条件。

2.3NO3变电所负荷计算及变压器、电缆选择

No310kV变电所

1

第一食堂

500

320

2

第二食堂

480

320

3

图书馆

600

180

4

实验楼

420

300

5

一食堂消防泵

20

10

6

二食堂消防泵

20

10

7

图书馆消防泵

20

10

8

实验楼消防泵

20

10

根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。

将序号为1，2，5,6分配到一个变压器，将序号为3,4,7,8分配到另一个变压器。

如图3所示：

图3第三座变电站的负荷示意图

5T：

（1）低压母线侧负荷计算

Pc1=0.7（500+480）=686（kw），Qc1=0.7（320+320）=448（kvar）

22Sc1

Sc1Pc12Qc12=819.3（kVA），Ic1c1=1182.6（A）

0.43

（2）功率补偿

补偿前计算负荷和功率因数

低压侧功率因数：

cos1=686/819.3=0.84

确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为0.95

Qcc=686（0.65－0.33）=219.5（kvar）

查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=219.5/14=15.7,取16

实际补偿量为：

Qcc=1614=224（kvar）

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1nQcN）2=721.6（kVA）

此时变压器功率损耗：

PT'=0.015Sc'1=10.8（kw），QT'=0.06Sc'1=43.3（kvar）

高压侧总计算负荷：

Pc2=Pc1+PT'=686+10.8=696.8（kw）

Qc2=Qc1+QT=（448-224）+43.3=267.3（kvar）

'22

Sc2'Pc22Qc22=746.3（kVA）

补偿后计算负荷和功率因数：

高压侧功率因数：

cos'=401.03/412.95=0.97

6T：

（1）低压母线侧负荷计算

Pc1=0.7（600+420）=714（kw），Qc1=0.7（180+300）=336（kvar）

Pc1Qc1=789.1（kVA），Ic1=1139.0（A）

0.43

（2）功率补偿

补偿前计算负荷和功率因数

低压侧功率因数：

cos1=714/789.1=0.90

确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为0.95

Qcc=714（0.47－0.33）=99.96（kvar）

查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=99.96/14=7.14,取8

实际补偿量为：

Qcc=814=112（kvar）

补偿后计算负荷和功率因数：

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1

2

Qcc）2=748.3kVA）

此时变压器功率损耗：

高压侧总计算负荷：

PT=0.015Sc1=11.2（kw），QT=0.06Sc1=44.8（kvar）Pc2=Pc1+PT'=714+11.2=725.2（kw）Qc2'=Qc1'+QT'=（336-112）+44.8=268.8（kvar）Sc2

高压侧功率因数：

cos

'=725.2/773.4=0.94

变压器选择：

总的负荷为：

p

686

7141400KW

Q

Q1

Q2Qcc448336224

SC1

1400244821470kVA

（3）变压器选择:

Pc22Qc22=773.4（kVA）

112448

由于本设计中全部为二级负荷，变压器应能够带起全部的负荷。

所以5T和6T应选择SGB10-1600/10型变压器，额定的容量为1600KVA。

由于此变电所安装于35KV变电站内，且年平均气温为15摄氏度，故对变压器的容量有影响，5T和6T的变压器的实际容量为

（4）

线路电缆选择：

由于本设计中的年最大负荷利用小时数为5600H，所以jec2A/mm2

根据电缆允许载流量选择370的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的铜芯电力电缆。

其中R00.23/km，X00.096/km校验电压损满足电压损失的要求。

校验发热条件

该电缆的在15摄式度地中直埋的允许载流量（Ial）为196A

由于年平均气温为15摄氏度，，故相应的系数为K=al01

al0实际的允许载流量为IalKIal196大于计算电流，所以满足发热条件。

2.4NO4变电所负荷计算及变压器、电缆选择

No410kV变电所

1

第一宿舍

300

180

2

第二宿舍

440

240

3

第三宿舍

280

200

4

第四宿舍

460

250

5

一宿舍消防泵

20

10

6

二宿舍消防泵

20

10

7

三宿舍消防泵

20

10

8

四宿舍消防泵

20

10

根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。

将序号为1,2,5,6分配到一个变压器，将序号为3,4,7,8分配到另一个变压器。

如图4所示：

图4第四座变电站的负荷示意图

7T：

（1）低压母线侧负荷计算

Pc1=0.7（300+440）=518（kw），Qc1=0.7（180+240）=294（kvar）

22Sc1

Sc1Pc1Qc1=595.6（kVA），Ic1c1=860.0（A）

0.43

（2）功率补偿

补偿前计算负荷和功率因数

低压侧功率因数：

cos1=518/595.6=0.87确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为0.95

Qcc=518（0.57－0.33）=124.3（kvar）

查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=124.3/14=8.88,取10实际补偿量为：

Qcc=1014=140（kvar）

补偿后计算负荷和功率因数：

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1nQcN）2=544.6（kVA）

此时变压器功率损耗：

PT'=0.015Sc'1=8.2（kw），QT'=0.06Sc'1=32.7（kvar）高压侧总计算负荷：

Pc2=Pc1+PT'=518+8.2=526.2（kw）

''2'2

Sc2Pc2Qc2=563.5（kVA）

高压侧功率因数：

cos'=526.2/563.5=0.93

200+250）=315（kvar）

8T：

Pc1=0.7（280+460）=518（kw），Qc1=0.7

22Sc1

Pc1Qc1=606.3（kVA），Ic1=875.1（A）

0.43

2）功率补偿

补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：

cos1=518/606.3=0.85

确定补偿容量：

设低压侧补偿后的功率因数为0.95

Qcc=518（0.61-0.33）=145.5（kvar）

查表选BW0.4—14—1型电容器，需要数量为n=145.05/14=10.36,取12实际补偿量为：

Qcc=1214=168（kvar）补偿后计算负荷和功率因数：

22

低压侧视在计算负荷：

Sc'1=Pc21（Qc1nQcN）2=542.4（kVA）

此时变压器功率损耗：

PT=0.015Sc'1=8.1（kw），QT=0.06Sc'1=32.5（kvar）

高压侧总计算负荷：

Pc2=Pc1+PT'=518+8.1=526.1（kw）

Qc2=Qc1+QT'=（315-168）+32.5=179.5（kvar）

Sc2'Pc22Qc22=560.6（kVA）

高压侧功率因数：

cos'=526.1/560.6=0.94变压器选择：

总的负荷为：

p5185181036KW

QQ1Q2Qcc294315140168301kvar

SC11036232921086kVA由于本设计中全部为二级负荷，变压器