论文.docx
- 文档编号:8868808
- 上传时间:2023-02-02
- 格式:DOCX
- 页数:34
- 大小:540.63KB
论文.docx
《论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《论文.docx(34页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
论文
第一章设计概述
1.1设计任务
根据甲方委托设计任务书,设计超市10KV/380V变、配电站,及高、低压系统施工图。
1.2设计依据
1.2.1甲方、及相关专业提供的用电设备负荷容量
详见:
表-1设备容量表
1.2.2电气设计规范及手册
《10KV及以下变配电所设计规范》GB50053-94
《低压配电设计规范》GB50054-95
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《工业与民用配电设计手册》第三版
《发电厂电气部分》第三版教科书
《电力系统保护与控制》教科书
1.3原始资料分析
1.变、配电所设计应根据工程特点、负荷性质、用电容量、所址环境、供电条件和节约电能等因素,合理确定设计方案,并适当考虑发展的可能性。
2.根据甲方提供的原始资料,选择适当的变、配电站供电电压等级,用电设备负荷等级,及选择变、配电站所址。
1.3.1变、配电站等级
根据甲方提供建筑物周边的城市电网情况,及用电负荷容量,拟建一座10KV/380V变、配电站,即可满足甲方用电要求。
1.3.2用电设备负荷等级
由于此超市建筑属于一类建筑,所以,根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008负荷分级原则规定:
扶梯,空调等为二级负荷;消防设备,应急照明等为一级负荷;计算机系统用电为一级特别重要负荷。
1.3.3变压器选择
1.变电所符合下列条件之一时,宜装设两台及以上变压器:
(1)有大量一级负荷及虽为二级负荷但从保安角度需设置时(如消防等)。
(2)季节性负荷变化较大时。
(3)集中负荷较大时。
2.具有下列情况之一者,宜选用接线为D,Yn11型变压器:
(1)三相不平衡负荷超过变压器每相额定功率15%以上者。
(2)需要提高单相短路电流值,确保低压单相接地保护装置动作灵敏度者。
(3)需要限制三次谐波含量者。
3.设置在一类高、低层主体建筑中的变压器,应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器。
1.3.4变、配电站所址选择
1.变电所位置的选择,应根据下列要求经技术、经济比较确定:
(1)接近负荷中心;
(2)进出线方便;
(3)接近电源侧;
(4)设备运输方便;
(5)不应设在有剧烈振动或高温的场所;
(6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时,不应设在污染源盛行风向的下风侧;
(7)不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻;
(8)不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方,当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时,应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。
所以:
将10KV/380V变、配电站建在地下负一层中心位置,以满足以上要求。
第二章高、低压主接线系统方案设计、确定
2.1用电设备按用电负荷等级分类的供电电源要求
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008规定:
1.一级用电负荷应由两个独立电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。
2.对于一级用电负荷中特别重要负荷应由两个独立电源供电外,还必须增设应急电源,并严禁将其他负荷接入应急供电系统。
2.2电气主接线设计的基本要求
主接线代表了变电站电气部分的主体结构,是电力系统网络结构的重要组成部分,直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。
2.2.1供电可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。
因事故被迫中断供电的机会越少,停电影响范围越小,停电时间越短,主接线可靠性程度就越高,不同用电负荷等级对可靠性要求不同。
2.2.2供电灵活性
1.操作的方便性:
电气主接线应该在满足可靠性的条件下,力求结线简单、清晰、明了,使运行人员操作,检修方便,以避免误操作,应能方便地停运断路器,母线及其断电保护设备,进行安全检修而不影响电力系统的正常运行。
2.调度的方便性:
电气主接线在正常运行时,应能灵活地投入(或切除)某些负载或线路,正常安全地供电,并且能满足系统在事故,检修及特殊运行方式下的调度和要求,能灵活地进行运行方式的转换。
3.扩建的方便性:
根据变电站工程特点,确定合理的设计方案并具有扩建的可能性。
主接线设计要留有余地,不仅要考虑最终接线的实现,同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。
预留一定数量备用回路。
2.2.3经济性
1.投资省:
A:
主接线应简单、清晰,以节约断路器,隔离开关等一次设备的投资;B:
要使控制、保护方式不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和电缆投资;C:
要适当限制短路电流,以便选择轻型,价格合理的电器设备。
2.占地面积小:
电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件,以便节约用地和节省配电柜体数量。
3.电能损耗少:
在变电站运行中,电能损耗主要来自变压器,应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数。
2.3电气主接线设计方案确定
基于一级负荷供电要求,及电气主接线设计的基本要求,确定本设计方案:
1.高压主接线采用2路独立10KV电源供电,单母线分段接线形式,高压两段不互投。
2.低压主接线采用单母线分段接线形式,低压两段互投。
3.消防设备及重要负荷采用末端双电源互投。
可以满足消防设备,应急照明等一级负荷用电。
计算机系统用电为一级特别重要负荷,再增设UPS应急电源,作为第三电源(末端设置)。
图2-1主接线图
第三章高、低压回路负荷计算
频率是衡量电能质量的重要指标,当频率变化时,系统中的有功功率负荷也将发生变化。
电网系统频率主要由发电厂主调频厂负责调整,基本保证了供电电网频率的稳定。
电压是衡量电能质量的另一个重要指标,保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一,电力系统电压水平取决于无功功率的平衡。
为了保证电网无功功率的平衡,用户应对电网进行无功功率补偿。
3.1负荷计算内容和用途
1.负荷计算,可作为按发热条件选择配电变压器、导体及电器的依据,并用来计算电压损失和功率损耗;也可作为电能消耗及无功功率补偿的计算依据;
2.尖峰电流,可用以校验电压波动和选择保护电器;
3.一级、二级负荷,可用以确定备用电源或应急电源及其容量;
4.季节性负荷,可以确定变压器的台数和容量及经济运行方式。
3.2需要系数法确定计算负荷
1.用电设备组的计算负荷
有功功率Pjs=Kx*Pe(kW)(3-1)
无功功率Qjs=Pjs*tgø(kvar)(3-2)
视在功率Sjs=
(kVA)(3-3)
计算电流Ijs=
(A)(3-4)
2.变电站的计算负荷
有功功率Pjs=Kp*∑(Kx*Pe)(kW)(3-5)
无功功率Qjs=Kq*∑(Pjs*tgø)(kvar)(3-6)
视在功率Sjs=
(kVA)(3-7)
计算电流Ijs=
(A)(3-8)
变压器损耗△PT=0.01*Se(kW)(3-9)
△QT=0.05*Se(kvar)(3-10)
3.补偿容量的计算,根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008无功补偿部分规定:
10KV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿且功率因数不宜低于0.9,容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备的无功补偿宜单独就地补偿。
所以无功补偿选择在配电变压器低压侧集中补偿,功率因数0.95
无功功率补偿率△Q=tgø1-tgø2(3-11)
补偿容量Q=Pjs*△Q(kvar)(3-12)
4.选择变压器,负荷率宜在75%~85%之间
5.负荷计算
表3-1设备负荷计算表
容量
系数
功率因数
Pjs
Qjs
Sjs
Ijs
(kW)
Kc
cosø
tanø
(kW)
(kvar)
(kVA)
(A)
1~4ALE1
31
1
0.8
0.75
31
23
39
59
1~4ALE2
29
1
0.8
0.75
29
22
36
55
ALEB
3
1
0.8
0.75
3
2
4
6
0ALE1~2
18
1
0.8
0.75
18
14
23
34
小计
81
事故照明(需双电源末端互投)
1AL1
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
1AL2
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
2AL1
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
2AL2
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
3AL1
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
3AL2
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
4AL1
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
4AL2
100
0.9
0.8
0.75
90
68
113
171
小计
800
普通照明
RD-AT
10
0.9
0.8
0.75
9
7
11
17
2FT-AT1
26
1
0.55
1.52
26
39
47
72
2FT-AT2
26
1
0.55
1.52
26
39
47
72
1FT-AT
26
1
0.55
1.52
26
39
47
72
01FT-AT
26
1
0.55
1.52
26
39
47
72
DT-4AT1
30
1
0.55
1.52
30
46
55
83
DT-5AT1
30
1
0.55
1.52
30
46
55
83
DT-5AT2
15
1
0.55
1.52
15
23
27
41
DT-5AT3
15
1
0.55
1.52
15
23
27
41
1AP1
100
0.8
0.8
0.75
80
60
100
152
1AP2
70
0.8
0.8
0.75
56
42
70
106
2AP1
100
0.8
0.8
0.75
80
60
100
152
2AP2
70
0.8
0.8
0.75
56
42
70
106
3AP1
100
0.8
0.8
0.75
80
60
100
152
3AP2
70
0.8
0.8
0.75
56
42
70
106
4AP1
80
0.8
0.8
0.75
64
48
80
122
4AP2
80
0.8
0.8
0.75
64
48
80
122
AP1
362
0.8
0.8
0.75
290
217
362
550
AP2
362
0.8
0.8
0.75
290
217
362
550
AP3
265
0.8
0.8
0.75
212
159
265
403
小计
1863
动力用电(其中扶梯AT箱需双电源末端互投)
XF-AT
10
1
0.8
0.75
10
8
13
19
APW1
2.1
1
0.8
0.75
2
2
3
4
APB1
60
1
0.8
0.75
60
45
75
114
01AT1
30
1
0.8
0.75
30
23
38
57
01AT2
30
1
0.8
0.75
30
23
38
57
01AT
9
1
0.8
0.75
9
7
11
17
1AT2
30
1
0.8
0.75
30
23
38
57
2AT2
30
1
0.8
0.75
30
23
38
57
3AT2
30
1
0.8
0.75
30
23
38
57
1AT1
30
1
0.8
0.75
30
23
38
57
2AT1
40
1
0.8
0.75
40
30
50
76
3AT1
40
1
0.8
0.75
40
30
50
76
小计
341
消防用电(需双电源末端互投)
表3-2变压器负荷计算表
容量
系数
功率因数
Pjs
Qjs
Sjs
Ijs
(kW)
Kx
cosø
tanø
(kW)
(kvar)
(kVA)
(A)
事故照明
81
1
0.9
0.48
81
39
90
普通照明
800
0.8
0.9
0.48
640
309
711
动力用电
1863
0.7
0.8
0.75
1304
978
1630
消防用电
341
1
0.8
0.75
341
255
426
备用
400
1
0.9
0.48
400
193
444
合计
3485
0.79
2766
1776
3301
同期系数
Kp=0.9
Kq=0.95
电容补偿前
0.83
0.68
2489
1687
3007
4569
电容补偿
961
电容补偿后
0.96
0.29
2489
726
2593
3940
变压器功率损耗
25
129
总计
0.95
2515
855
2657
选变压器容量
2台1600kVA
变压器负荷率
83%
单台变压器低压侧计算电流I(d)js=
=
=2066(A)
单台变压器高压侧计算电流I(g)js=I(d)js*
=2066*
=83(A)
单台变压器无功补偿容量Q=480(kvar)
3.3尖峰电流的确定
1.单台电动机,其尖峰电流Ijf=K*Ir(A)(3-13)
起动电流倍数K,即起动电流与额定电流之比,鼠笼电动机可达7倍左右,绕线转子电动机一般不大于2倍。
2.多台电动机,其尖峰电流Ijf=(K*Ir)max+Ic(A)(3-14)
一台起动电流最大的电动机起动电流与除此电机之外的配电线路计算电流之和。
第四章高、低压回路短路电流计算
4.1短路电流计算目的
1.在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路、两相短路和单相短路(包括单相接地故障)。
通常三相短路电流最大,当短路点发生在发电机附近时,两相短路电流可能大于三相短路电流;当短路点靠近中性点接地的变压器时,单相短路电流也有可能大于三相短路电流。
2.短路电流计算应求出最大短路电流值,用以校验电气设备的动稳定、热稳定及分断能力,整定继电保护装置;还应求出最小短路电流值,作为校验继电保护装置灵敏系数和校验电动机起动的依据。
3.终端变电所中可采取的限制短路电流措施
变压器分列运行;
采用高阻抗变压器;
在变压器回路中装设电抗器;
采用小容量变压器。
4.2短路电流计算
4.2.1根据电压等级、负荷计算,选择高、低压侧载流导体和变压器。
1.变压器高压侧计算电流I(g)js=83(A)查表
选择高压电缆:
YJV-10KV-3X95
高压铜母排:
TYM-3*(80X8)
2.单台变压器容量:
1600kVA
变压器选择:
干式变压器SGB-RL-1600kVA-10/0.4kV;
变压器阻抗电压Ud=6%;
联接组别D,Yn11;
防护等级IP2X
3.变压器低压侧计算电流I(d)js=2066(A)查表
选择低压铜母排:
TYM-3*[2(125X10)]+2*(125X10)
4.2.2确定短路点
在正常接线方式下,通过电器设备的短路电流为最大的地点,称为短路计算点。
确定短路点d1d2d3d4点
图4-1主接线短路点图
4.2.3高压侧短路电流计算
1.电网电压10KV以上时,除电缆线路考虑电阻外,网络阻抗一般视为纯电抗;若短路电路中总电阻R大于总电抗Z的1/3时,应计入其有效电阻。
2.等值电路绘制
图4-2高压侧主接线等值电路
3.计算公式
(1)地区电网电抗X1=
(Ω),c=1.05(4-1)
(2)YJV-10KV-3X95电缆电抗X2=X’*L(Ω)(4-2)
电阻R2=R’*L(Ω)(4-3)
电抗合计X=X1+X2(Ω)(4-4)
电阻合计R=R2(Ω)(4-5)
阻抗合计Z=
(Ω)(4-6)
远离发电机端的(无限大容量的)网络发生短路时,可视为短路电流交流分量在整个短路过程不发生衰减,即对称短路电流初始值超瞬态短路电流I”k,短路后0.2s的短路电流交流分量(周期分量)有效值I0.2,稳态短路电流有效值Ik三者相等。
三相短路电流I”k=I0.2=Ik=
(KA)(4-7)
短路冲击电流i”p=2.55*I”k(KA)(R≤
X)(4-8)
i”p=1.84*I”k(KA)(R>
X)
短路容量S”s=
*Uj*I”k(MVA)(4-9)
表4-1变压器高压侧短路计算表
高压侧电压(Uj)
系统容量(S”S)
单位电阻值R’
单位电抗值X’
导线长度L
电阻R
电抗X
阻抗Z
kV
MVA
Ω/Km
Ω/Km
Km
Ω
Ω
Ω
电力系统
10.5
500
0.22
电缆YJV-10KV-95
0.236
0.096
2
0.47
0.19
短路点d1
10.5
0.47
0.41
0.63
三相短路流I”k
KA
9.67
短路冲击电流i”p
KA
17.8
短路容量S”S
MVA
176
4.2.4低压侧短路电流计算
1.计算条件
高压系统短路电流的计算条件同样适用于低压网络短路电流的计算,但低压网络还有如下一些特点:
(1)一般用电单位的电源来自地区大中型电力系统,配电用的电力变压器的容量远小于系统的容量,因此短路电流可按远离发电机端,即无限大容量的网络短路计算,短路电流周期分量不衰减。
(2)计入短路电路各元件的有效电阻,但短路点的电弧电阻、导线连接点、开关设备和电器的接触电阻可忽略不计。
(3)当电路电阻较大时,短路电流直流分量可不计。
(4)单位线路长度有效电阻的计算温度不同,在计算三相最大短路电流时,导体计算温度取为200C;在计算单相短路电流时,假设的计算温度升高,电阻值增大,其值一般为200C时电阻的1.5倍。
(5)计算过程采用有名单位制,电压V,电流KA,容量kVA,阻抗mΩ。
(6)计算220/380V网络三相短路电流时,计算电压cUn取电压系数c为1.05,
计算单相接地故障电流时,c取1.0,Un为系统标称电压(线电压)380V。
2.等值电路绘制
图4-3低压侧主接线等值电路
3.三相和两相(不接地),单相(单相接地故障)短路电流的计算
在计算三相短路电流时,阻抗指的是元件的相阻抗,即相正序阻抗,假定系统是对称的,发生三相短路时只有正序分量存在。
在计算单相短路(包括单相接地故障)电流时,必须提出序阻抗和相保阻抗的概念。
在低压电网发生不对称短路时,由于短路点远离发电机,因此可以认为所有元件的负序阻抗等于正序阻抗,即等于相阻抗。
计算380/220V网络短路电流时,变压器高压侧系统阻抗需要归算到低压侧,计入低压侧系统阻抗计算。
D,Yn11和D,Yn10连接的配电变压器,当低压侧发生单相短路时,零序电流不能在高压侧绕组流通,高压侧对于零序电流相当于开路状态,故在计算单相接地短路电流时,不计零序电阻。
(1)地区电网阻抗Zs=
X103(mΩ)(4-10)
电阻RS=0.1*XS(mΩ)
电抗XS=0.995*ZS(mΩ)
相保电阻Rphp.s=
(mΩ)
相保电抗Xphp.s=
(mΩ)
三相短路c=1.05,单相短路c=1.0
无限大容量的电网S”s=∞;ZS=0(mΩ)
(2)变压器阻抗ZT=
*
X106(mΩ)(4-11)
电阻RT=
X106(mΩ)
电抗XT=
(mΩ)
相保电阻Rphp.T=RT(mΩ)
相保电抗Xphp.T=XT(mΩ)
(3)铜母排,电缆,导线电抗X1=X’1*L(mΩ)(4-12)
电阻R1=R’1*L(mΩ)
相保电抗Xphp.1=X’php.1*L(mΩ)
相保电阻Rphp.1=R’php.1*L(mΩ)
(4)电抗合计X=XS+XT+X1(mΩ)(4-13)
电阻合计R=RS+RT+R1(mΩ)
阻抗合计Z=
(mΩ)
三相短路电流I”k=
X103(KA)c=1.05(4-14)
两相短路电流I”k2=0.866*I”k(KA)(4-15)
短路冲击电流i”p=2.55*I”k(KA)(R≤
X)(4-16)
i”p=1.84*I”k(KA)(R>
X)
全电流最大有效值Ip=1.51*I”k(KA)(R≤
X)(4-17)
Ip=1.09*I”k(KA)(R>
X)
(5)相保电抗合计Xphp=Xphp.s+Rphp.T+Xphp.1(mΩ)(4-18)
相保电阻合计Rphp=Rphp.s+Rphp.T+Rphp.1(mΩ)
相保阻抗合计Zphp=
(mΩ)
单相短路电流I”d=
(KA)c=1.0(4-19)
表4-2-1变压器低压侧短路计算表
低压
侧电
压
系统
短路
容量
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 论文