建筑供配电所课程设计.docx

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建筑供配电所课程设计

课程设计任务书

题目名称：

变配电所课程设计

系：

电气工程系

专业：

智能建筑

班级：

学号：

学生XX：

指导教师：

职称：

2008年月日

变配电所课程设计任务书

、设计目的：

变配电所课程设计，是配合《工厂供电》课程学习的实践性质的教学内容，是一个重要的实践性教学环节。

其任务是使学生进一步熟悉供配电各个系统的方案设计，掌握建筑供配电工程的设计原理和方法。

具体应达到以下目的：

1、通过课程设计加深对本课程基本知识的理解,认识到其的重要性，提高综合利用本课程知识的能力，更进一步掌握供配电

2、掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法；

3、提高制图能力，学会查有关设计资料进行设计计算的方法；

4、提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。

二、设计题目：

某建筑变配电所课程设计

三、设计资料：

、Pe=2900KW,COSf=0.9；

、给某一十层的建筑物设计变电所，该建筑物有地下室可带裙房；

、土建结构图，见已给结构图；

4、电源就近取市供电局提供的10KV电压；

5、设计资料:

《10KV供电系统的设计规X》、《3-10KV变配电所设计规X》、《民用建筑的供配电系统设计规X》、《防雷接地设计规X》。

三、设计内容与粗略步骤：

1、完成设计计算书；

2、画出主电路图的主要部分；

3、根据计算书及设计资料确定设备；

4、绘制设备画出平面图与剖面图。

四、图纸及计算书要求：

1、设计说明；

2、用CAD画出高压系统图；

3、用CAD按照合适的比例画出平面图、剖面图；

4、画出材料表；

5、写出计算书（二次回路不需要计算）。

设计计算书要有必要的计算说明，数据要准确，公式、数据要有根据。

文字要简明扼要；

6、接地（防雷不需要做）；

7、图纸和图例要符合制图标准或工程习惯做法，线条尺寸要准确完整；

8、设计方案要符合相关设计规X和规定；

9、设计图纸要满足施工要求；

10、按A4格式装订成册。

、格式要求：

设计说明书（论文）必须由学生本人在计算机上输入、编排，用标准A4纸单面打印。

页面设置：

左右边距2.5cm，上下边距2.54cm；

页眉：

1.5cm

页脚：

1.75cm

字体：

正文全部宋体小四；标题宋体小二加粗；小标题宋体小四加粗；

行距：

固定值20。

页码：

居中、小五、底部。

标题“目录”三号、黑体、居中。

目录中应包括论文中全部章节的标题及页码，含：

参考文献、附录。

目录中各章题序及标题用小四号黑体，其余用小四号宋体。

设计说明书正文分章、节撰写，每章应另起一页。

各章标题要突出重点、简明扼要。

设计说明书中涉及到的公式一律采用公式编辑器编辑。

、参考文献：

、《建筑设计防火规X》GB—50016

2、《3-10KV变配电所的设计规X》GB—50060

3、《民用建筑电系设计规X》JGJ/T16

4、《建筑物防雷设计规X》GB—50057

5、《10KV级以上变电所设计规X》GB—50053

6、《低压配电设计规X》GB—50054

7、《供配电系统设计规X》GB—50052

8、《导体和电器选择设计技术规X》DL5222

9、《电力装置的继电保护和自动装置设计规X》GB—50062

10、《电力工程电缆设计规X》GB—50217

11、《工业和民用配电设计规X》第三版电力2005，10月

12、《电力工程电气设计规X》一次部分电力

13、《电力工程电气设计规X》二次部分能源部西北电力XX

等相关设计图集

负荷计算

计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。

用电设备计算负荷的确定,在工程中常用的有需要系数法和二项式法。

需要系数法是世界各国普遍应用的确定计算负荷的基本方法,在此课程设计中采用需要系数法来确定计算负荷。

按需要系数法确定用电设备的有功计算负荷（kw）的计算公式为

P30=KdPe（1-1）

式中Pe─用电设备组的总的设备容量，单位为KW。

Kd─用电设备组的需要系数，根据参考书《工厂供电设计指导》中的表2-1查得变配电所的需要系数为0.5～0.7，在此选取0.7。

无功计算负荷（kvar）为

Q30=P30tanφ

式中tanφ─用电设备组的总的设备组cosφ的正切值。

视在计算负荷（kva）为

S30=P30/cosφ（1-2）

式中cosφ为功率因数，有设计任务书取0.9。

计算电流（A）的计算公式

I30=S30/（

UN）（1-3）

式中UN—─—用电设备组的额定电压，单位为KV。

由设计任务书可知，该高校的总负荷为2900KW，把负荷代入上述各式计算得各种负荷如表1-1所示。

表1-1某高校的负荷计算表

设备容量Pe∕KW

需要系数Kd

功率因数

计算负荷

P30/kw

Q30/kvar

S30/kVA

高压I30A

2900

0.7

0.9

2030

974.4

2255.6

130.2

第一章变配电所及主变压器的选择

第一节变配电所所址的选择

根据参考书《工厂供电设计指导》可知，选择工厂变、配电所的所址，应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定：

1）接近负荷中心。

2）进出线方便。

3）

接近电源侧。

4）设备吊装和运输方便。

5）不应设在有剧烈震动或高温的场所。

6）不应设在多尘或有腐蚀性气体的场所。

当无法远离时，不应设在污染源的下风侧。

7）不应设在厕所、浴室或其他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邻时，应符合现行国家标准GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规X》的规定。

9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。

10）高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房和建在一起。

根据以上所述原则，将该高校的变配电所建在一个建筑物的地下室内。

变配电所内的具体布置情况见附图《变配电所的平面图》。

第二节变电所主变压器的选择

1、变电所主变压器台数的选择

主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。

当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上主变压器：

1）有大量一级或二级负荷。

2）季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。

3）集中负荷较大，例如大于1250KVA时。

根据上述条件，在本工程中由于计算负荷较大，则选择两台变压器。

2、变电所主变压器的选择

根据《电力工程电气设计规X》的要求，并结合本变电所的具体情况，选用两台同种型号的主变压器。

变电所每台变压器容量SNT不应小于总的计算负荷S30的60%-70%,即

　　　　　　　　SNT≈（0.6～0.7）S30=（0.6～0.7）x22255.6

=（1353.36～1578.9）kva

同时每台变压器容量应能够满足一、二级负荷的要求应。

由于本设计为三级负荷，所以不考虑一、二级负荷。

同时还适当考虑今后电力负荷的增长，留有一定的余地。

由于需要系数取得最大值，故已考虑今后发展余量。

所以本设计最终选用的主变压器的实际负荷应为1600KVA。

3、主变压器型号和联结组别的选择

一般正常环境的变电所，可选用油浸式変圧器，且应优选S9、S11等系列变压器。

电力变压器的联结组别，是指变压器一、二次绕组因采用不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对应的线电压之间不同相位关系。

6～10KV配电变压器有Dyn11和yyn0两种常见的联结组。

配电变压器采用Dyn11联结较之采用yyn0联结有下列优点：

1）有利于抑制高次谐波电流

2）有利于低压单相接地短路故障的保护和切除

3）承受单相不平衡负荷能力强

但是，由于yyn0联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比Dyn11联结变压器稍低，从而制造成本稍低于Dyn11联结变压器，且目前生产Dyn11联结变压器的厂家相对较少，所以在此变电所课设中选择两台S9-1600/10（6）型变压器,联结组别为yyn0，额定容量1600KVA，高压10KV，低压0.4KV，阻抗电压4.5%。

第二章短路电流计算及一次设备的选择

第一节短路电流计算

1、绘制计算电路如图3-1所示

图3-1短路计算电路

2、确定短路计算基准值

设sd=100mva，ud=uc=1.05un，即高压侧ud1=10.5KV，低压侧ud2=0.4KV，则

Id1=

sd/（

ud1）=100mva/（

*10.5KV）=5.5Ka

Id2=

sd/（

ud2）=100mva/（

*0.4KV）=144Ka

3、计算短路电路中各元件的电抗标幺值

（1）电力系统已知soc=500mva，故

X1﹡=100mva/500mva=0.2

（2）架空线路由《工厂供电》中表3-1查的电缆线路的平均电抗为0.08Ω/km，线路长取10km，故

X2﹡=（0.08*10）Ω*100mva/（10.5KV）2=0.73

（3）电力变压器由《工厂供电设计指导》中表3-1，uz%=4.5%，故

X3﹡=

=2.8

因此绘短路计算等效电路如图3-2所示

图3-2短路计算等效电路

4、计算k-1点（10.5KV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量

（1）总电抗标幺值

X﹡∑（k-1）=X1﹡+X2﹡=0.2+0.73=0.93

（2）三相短路电流周期分量有效值

I（3）k-1=Id1/X﹡∑（k-1）=

=5.9ka

（3）其他短路电流

I，，（3）=I（3）∞=I（3）k-1=5.9ka

I（3）sh=2.55I，，（3）=2.55*5.9=15.1ka

I（3）sh=1.51I，，（3）=1.51*5.9=8.93ka

（4）三相短路容量

Sk-1（3）=Sd/X﹡∑（k-1）=

=107.5mva

5、计算k-2点（0.4KV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量

（1）总电抗标幺值

X﹡∑（k-2）=X1﹡+X2﹡+X3﹡//X4﹡=0.2+0.73+2.8//2.8

=2.33

（2）三相短路电流周期分量有效值

I（3）k-2=Id2/X﹡∑（k-2）=

=61.8ka

（3）其他短路电流

I，，（3）=I（3）∞=I（3）k-2=61.8ka

I（3）sh=1.84I，，（3）=1.84*61.8=113.7ka

I（3）sh=1.09I，，（3）=1.09*61.8=67.36ka

（4）三相短路容量

Sk-2（3）=Sd/X﹡∑（k-2）=

=42.9mva

以上短路计算结果综合如表3-1所示。

表3-1短路计算结果

短路计算点

三相短路电流/KA

三相短路容量/MVA

Ik（3）

I“（3）

I∞（3）

ish（3）

Ish（3）

Sk（3）

k-1

5.9

5.9

5.9

15.1

8.93

107.5

k-2

61.8

61.8

61.8

113.7

67.36

42.9

第二节变电所10KV侧一次设备的选择校验

根据计算结果，高压断路器采用高压少油断路器SN10-10I/630，额定电流630A，额定开端电流16KA,额定断流容量300MVA，16KA热稳定电流断开时间为2S

高压隔离开关选用GN6/8-10T/200型，额定电压10KV，额定电流200A,动稳定电流峰值25.5KA，5S热稳定电流10KA

电流互感器采用LAJ-10型，额定电压10KV，一、二次额定电流分别为300、5A，1S热稳定倍数100，动稳定倍数180

电压互感器分别采用JDZ-10、JDZJ-10型，额定电压10KV，变比分别为10/0.1KV、

KV

高压熔断器采用RN2-10型，额定电压10KV，额定电流0.5A，断流能力50KA

避雷器采用FS4-10型

户外隔离开关采用RW4-10/200型跌开式开关，额定电压10KV，额定电流200A

如表3-2所示。

表3-210KV侧一次设备的选择校验

选择校验项目

电压

电流

断流能力

动稳定度

热稳定度

装置地点条件

参数

UN

IN

IK（3）

ish（3）

I∞（3）2.tima

数据

10KV

130.2A

5.9KA

15.1KA

5.92×1.9=66.14

一次设备型号规格

额定参数

UN。

e

IN.e

Imac

iima

It2.tima

高压少油断路器SN10-10I/630

10KV

630A

16KA

40KA

162×2=512

高压隔离开关GN6/8-10T/200

10KV

200A

-

25.5KA

102×5=500

电流互感器LAJ-10

10KV

300/5A

-

180×√2×0.1=90.5KA

（100×0.1）2×1=100

电压互感器JDZ-10

10/0.1KV

-

-

-

-

电压互感器JDZJ-10

KV

-

-

-

-

高压熔断器RN2-10

10KV

0.5A

50KA

-

-

避雷器FS4-10

10KV

-

-

-

-

户外隔离开关RW4-10/200

10KV

200A

-

-

-

以上所选的一次设备均满足要求。

第三节接线方案及高压柜的选择

根据设计要求及负荷情况，高压系统一次接线方案采用单母线分段式,由左侧电缆引入、右侧电缆引出的主接线方案。

《工厂供电设计指导》中表4-10《GG-1A（F）型高压开关柜的部分一次线路方案》中02、03、07、54号柜符合上述接线方案，因此高压柜选用GG-1A（F）型高压开关柜的02、03、07、54号柜。

高压一次系统的接线图见附图1《高压系统图》。

第四节变电所进线及高压母线的选择

1、変电所进线的选择

根据第一章高压侧的计算电流选择yjv电缆线路，缆芯截面70mm2即满足要求，考虑用电安全及以后发展情况，电缆放大两号选择，即选择截面为120mm2的yjv电缆线路。

2、高压母线的选择

按88D264《电力变压器室布置》标准图集的规定，6-10KV变电所高低压LMY型硬铝母线的尺寸，如表3-3所示。

表3-36-10KV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸（单位mm）

变压器容量/KVA

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

高压母线

40×4

低压母线

相母线

40×4

50×5

60×6

80×6

80×8

100×8

120×10

2（100×10）

2（120×10）

中性母线

40×4

50×5

60×6

80×6

80×8

80×10

按表3-3选择的母线尺寸，一般均满足短路动稳定和热稳定要求，因此不必再进行短路校验。

但对于35KV或以上的变电所，则不能采用此表的母线尺寸，而应按发热条件进行选择，并校验其短路稳定度。

所以由上表可确定在此课程设计中，10KV母线选为LMY-3（40×4）,即母线尺寸为40×4；380V母线选LMY-3（120×10）＋80×10，即相母线尺寸为120×10，中性线母线尺寸为80×10。

第四章变电所接地装置的设计

1、接地电阻的要求

由《工厂供电设计指导》中表9-23，本变电所的公共接地装置的电阻应满足

以下条件：

RE≤4Ω

且RE≤

=

=4.44Ω

式中IE=UN（loh+35lcab）/350

其中UN－电网额定电压（KV），设计中为10KV；

loh－UN电网中架空线路总长度（km），取70km;

lcab－UN电网中电缆线路总长度（km），取25km。

故IE=UN（loh+35lcab）/350=10*（70+35*25）/350A=27A

所以公共接地装置接地电阻应满足RE≤4Ω。

2﹑接地装置的设计

（1）接地方案

现初步考虑用长2.5m、直径50mm的钢管接地体，沿建筑每隔5m打入一根，管顶距地面0.8m，管子之间用40*40mm2的扁钢焊接相联。

（2）计算单根钢管接地电阻

由《工厂供电》附表25查得砂质粘土的电阻率为ρ=100Ωm。

所以单根钢管的接地电阻为

RE

（1）≈100Ωm/2.5m=40Ω

（3）计算钢管根数

根据RE

（1）/RE=40Ω/4Ω=10，考虑到管子之间的电流屏蔽效应，选用15根长2.5m、直径50mm的钢管作接地体。

（4）接地电阻校验

用n=15和a/l=5m/2.5m=2查《工厂供电》附录26得ηE≈0.66。

因此

RE=RE

（1）/nη≈100Ωm/2.5m/（15*0.66）

=3.846Ω﹤4Ω

满足要求。

所以该设计中采用15根长2.5m、直径50mm的钢管作接地体，沿建筑每隔5m一根布置。

心得体会

通过这次供配电变电所的课程设计，不仅不仅使我巩固了上学期所学的《建筑供配电》的理论知识，对供电系统有了更深的理解，而且使我对资料的查找和对用电脑CAD画图的使用更加熟练，同时这次课程设计还锻炼了我的毅力和耐心，使我认识到对设计要有认真负责的精神。

在这次课程设计中，我遇到了许多困难，这使我认识到自己所学的东西是十分有限的，在今后的这段时间内一定要认真学习，为明年的毕业设计做好准备。

在设计刚开始的两天，由于图书馆不向外借书，我只好看着课本和新老师为我们定的《工厂供电设计指导》进行初步的设计。

等到图书馆能借书了，我到图书馆查找相关参考资料，但由于图书馆的存书的落后，并没有找到相关变电所设计的十分有价值的参考资料。

最后只能主要靠参考忻老师为我们制定的《工厂供电设计指导》一书完成设计任务。

在课程设计过程中，同学们在设计教室进行设计。

我遇到不清楚、不明白的地方就向他们请教，或者大家一起讨论。

对于实在搞不清楚的内容，我们就打请教忻老师，忻老师给我们耐心的讲解，我在此感谢老师和同学们对我的帮助。

参考文献

1.工厂供电设计指导/X介才编.—2版.—：

机械工业，2008.4

2.工厂供电/X介才编.—4版.—：

机械工业，2004.5（2008.1重印）

3.电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册/陈跃主编.—：

中国水利水电，2003

4.电气工程常用数据速查手册/白桂欣主编.—：

机械工业，2007.1