變電所初步設計要點

新疆大學課程設計新疆大學課程設計#電力負荷及其計算概述供電系統(tǒng)要能安全可靠的運行，其中各個元件都必須選擇得當，除了應滿足工作電壓和頻率外，最重要的就是滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。計算負荷也是供電設計計算的基本依據。利用需要系數法計算負荷在此節(jié)根據調查的實際負荷利用需要系數法對康普住宅小區(qū)進行負荷計算。康普住宅小區(qū)位置于烏魯木齊市小西溝，總共有16座樓，具體調查和計算負荷下面介紹。計算負荷各組設備的計算負荷情況如下：（1）1號住宅樓P=182kW K=0.55co隼=0.9tan9=0.48edP=KP=0.55x182kW=100.1kW30de30=Ptanp=100.1kWx0.48=48.05kvar3030S=PP2+Q2=；(100.1kW)2+(48.05kvar)2=111.04kVA30V30 30 ,I30S_30I30S_3033UN111.04kVA

,3x38V=0.1687kA=168.7A（2）2號住宅樓tan9=0.48P=132kWK=0.6 co9tan9=0.48edP=KP=0.6x132kW=79.2kW30deQ=Ptan9=79.2kWx0.48=38.02kvar30 30S=PP2+Q2=、X79.2kW)2+(38.02kvar)2=87.85kVA30 ”30 30S 87.85kVAI=_30—= =0.1335kA=133.5A30 <3U x380VN(3)3號住宅樓P=176kWK=0.55 co9s=0.9 tan9=0.48edP=KP=0.55x176kW=96.8kW30de

Q=Ptan3=96.8kWx0.48=46.46kvar30 30S=、P2+Q2=.；(96.8kW)2+(46.46kvar)2:107.37kVA30 "30 30 "I30S一3033UN107.37kVA<3x380V=0.1631kA=163.1Atan①=0.48（4tan①=0.48P=142kWK=0.6co隼=0.9edP=KP=0.6x142kW=85.2kW30deQ=Ptan3=85.2kWx0.48=40.9kvar30 30S=、P2+Q2=.;(85.2kW)2+(40.9kvar)2:94.51kVA30 30 30 ,I30S_30I30S_303UUN94.51kVAv3x380V=0.1436kA=143.6A（5）5號住宅樓P=166kW（5）5號住宅樓P=166kWK=0.55co隼=0.9edtan①=0.48P=KP=0.55x166kW=91.3kW30deQ=Ptan3=91.3kWx0.48=43.82kvar30 30S=、P2+Q2=j(91.3kW)2+(43.82kvar)2:101.27kVA30 "30 30 'S 101.27kVAI=_30—=—= =0.1539kA=153.9A30 3UU <3x380VN(6)6號住宅樓P=198kWeK=P=198kWeK=0.5

dco隼=0.9tan①=0.48P=KP=0.5x198kW=99kW30deQ=Ptan^=99kWx0.48=47.52kvar30 30S=、P2+Q2=J(99kW)2+(47.52kvar)2:109.81kVA30 30 30S 109.81kVAI=_30—= =0.1668kA=166.8A30 <3U 、：3x380VN(7)7號住宅樓

P=157kWP=157kWeK=0.55

dco隼=0.9tan①=0.48P=KP=0.55x157kW=86.35kW30de30S30=Ptanp=86.35kWx0.48=41.45kvar30S30:v(86.35kW)2+(41.45kvar)2:95.78kVAS 95.78kVAI=_30—=—= =0.1455kA=144.5A30 3UU 、；3x380VN(8)8號住宅樓P=138kWeK=P=138kWeK=0.6

dco隼=0.9tan①=0.48P=KP=0.6x138kW=82.8kW30deQ=Ptan3=82.8kWx0.48=39.74kvar30 30S=P2+Q2=,；(82.8kW)2+(39.74kvar)2:91.3kVA30 130 30或I=S30=91.3kVA=0.1387kA=138.7A30 3UU <3x380VN(9)9號住宅樓P=191kWK=0.53co隼=0.9 tan^=0.48edP=KP=0.53x191kW=101.23kW30deQ=Ptanp=101.23kWx0.48=48.59kvar30 30S=P:P2+Q2=..(101.23kW)2+(48.59kvar)2=112.29kVA30 .30 30 1S 112.29kVAI=_30—=—= =0.1706kA=170.6A30<3U <3x380VN(10)10號住宅樓P=134kWP=134kWeK=0.6

dco隼=0.9tan①=0.48P=KP=0.6x134kW=80.4kW30deQ=Ptanp=80.4kWx0.48=38.59kvar30 30S=PP2+Q2=.(80.4kW)2+(38.59kvar)2=89.18kVA30飛30 30 、

I30S_30UN89.18kVAI30S_30UN89.18kVA33x380V=0.1355kA=135.5A（11）11號住宅樓P=159kWeK=0.58co隼=0.9dtan①=0.48P=KP=0.58x159kW=92.22kW30deQ=Ptan3=92.22kWx0.48=44.27kvar30 30S=、、P2+Q2;...;(92.22kW)2+(44.27kvar)2:102.29kVA30 %30 30 ”S 102.29kVAI=_30=^ =0.1554kA=155.4A30 3UU <3x380VN(12)12號住宅樓P=163kWeK=P=163kWeK=0.57

dco隼=0.9tan①=0.48P=KP=0.57x163kW=92.91kW30deQ=Ptan3=92.91kWx0.48=44.6kvar30 30S=PP2+Q2=v,(92.9kW)2+(44.6kvar)2:103.04kVA30飛30 30S 103.04kVAI=_30—=—zz =0.1566kA=156.6A303UU 3xx380VN(13)13號住宅樓P=132kWP=132kWeK=0.6

dco隼=0.9tan①=0.48P=KP=0.6x132kW=79.2kW30deQ=Ptanp=79.2kWx0.48=38.02kvar30 30S=PP2+Q2=、；;(79.2kW)2+(38.02kvar)2=87.85kVA30 、30 30 '■S 87.85kVAI=一30—=^ =0.1335kA=133.5A30 3UU 、；3x380VN(14)14號住宅樓P=157kWP=157kWeK=0.55

dco隼=0.9tan①=0.48P=KP=0.55x157kW=86.35kW30de30=Ptan3=86.35kWx0.48=41.45kvar3030S=PP2+Q2=.；(86.35kW)2+(41.45kvar)2=95.78kVA30 "30 30 "I30S一I30S一3033UN95.78kVA3xx380V=0.1455kA=144.5A（15）15號單身公寓P=101kWP=101kWeK=0.6co隼=0.9dtan①=0.48P=KP=0.6x101kW=60.6kW30deQ=Ptanp=60.6kWx0.48=29.09kvar30 30S=、P2+Q2=；(60.6kW)2+(29.09kvar)2=67.22kVA30 %30 30lS 67.22kVAI=—=30—=—= =0.1021kA=102.1A303UJ <3x380VN(16)16號單身公寓P=98kWK=0.6co隼=0.9 tan^=0.48edP=KP=0.6x98kW=58.8kW30deQ=Ptanp=58.8kWx0.48=28.22kvar30 30S=PP2+Q2=v；(58.8kW)2+(28.22kvar)2=65.22kVA30 *30 30 %I30S3a65.22kVA3UU <3x380I30S3a65.22kVA3UU <3x380V=0.0991kA=99.1AN（17）幼兒園P=50kWeK=0.8

dcos①=0.85tan①=0.62P=KP=0.8x50kW=40kW30deQ=Ptanp=40kWx0.62=24.8kvar30 30S=PP2+Q2=v；(40kW)2+(24.8kvar)2=47.06kVA30 130 30或S 47.06kVAI=_30=^ =0.0715kA=71.5A30 3UU <3x380VN(18)小區(qū)衛(wèi)生所

P=67kWP=67kWeK=0.5

dco隼=0.6tan①=1.33P=KP=0.5x67kW=40.2kW30deQ=Ptan3=40.2kWx1.33=53.47kvar30 30S=.PP2+Q2=v；(40.2kW)2+(53.47kvar)2:66.89kVA30 *30 30 %S 66.89kVAI=_30—=— =0.1016kA=101.6A30 3UU <3x380VN(19)超市P=22kWeK=P=22kWeK=0.85

dco隼二0.8tan①=0.75P=KP=0.85x22kW=18.7kW30deQ=Ptan3=18.7kWx0.75=14.03kvar30 30S=PP2+Q2=\.'(18.7kW)2+(14.03kvar)2=23.38kVA30 %30 30 7S 23.38kVAI=—=30—=―― =0.0355kA=35.5A30 3UU <3x38VN(20)道路照明P=48kWK=1co隼=0.5 tan^=1.73edP=KP=1x48kW=48kW30de30=Ptanp=48kWx1.73=83.04kvar3030S=.PP2+Q2=J(48kW)2+(83.04kvar)2=95.91kVA30 30 30I30S_303UUN95.91kVAv3x380V=0.1457kA=145.7A1.2.2計算負荷的確定(1)總的有功計算負荷為P=KZP=0.90x1519.35kW=1367.41kW30Zp 30.i(2)總的無功計算負荷為Q=KZQ=0.95x834.13kvar=792.42kvar30 Zq 30.i

（3）總的視在計算負荷為S=；P2+Q2=\；'(1367.41kW)2+(792.42kvar)2=1580.43kVA30 * 30 30 1(4)總的計算電流為I30_30—I30_30—33UN1580.43kVA33義380V=2.401kA=2401A2功率因數的提高與無功補償本設計中采用的是采用并聯電力電容器補償方式。2.1并聯電容器無功補償容量的計算對電力用戶的無功負荷進行補償時，用戶變電所所需要裝設的電容器組總容量，可由用戶最大負荷月的平均有功功率P,補償前的最大負荷月的平均功率P因數cos%，以及補償后欲達到的平均功率因疑OSQ來確定。計算公式如下：Q=P(tanp-tan(p)P1 2其中P,tan中可由最大負荷月的有功和無功用電量求出，P一般等于P1 PP。30月有功電度P=;—— p16小時/0x30tanp=月無功電度1月有功電度補償前的最大負荷月的平均功率因數：TOC\o"1-5"\h\z1 1cosp1='-^^-1+(iQ30)

aP3 30補償后欲達到的平均功率因數：cospcosp27Q-Q. 30 )aP30式中，a,P一有功及無功的月平均負荷系數;

3.1電力變壓器臺數和容量的確定電力變壓器的選擇無功補償后低壓側總的計算負荷S，=3.1電力變壓器臺數和容量的確定電力變壓器的選擇無功補償后低壓側總的計算負荷S，=P,P2+(Q-Q)230 %30 30Q=P(tanp-tanp) P=PP1 2 P30cosp1P 1367.41kW=j= =0.87S 1580143kVA30tanp=0.56

1變電所高壓側的功率因能,這里cosp可取,tanp=0.4322Q=P(tanp-tanp)=1367.41x(0.56-0.43)kvar=177.76kvarP1 2S，=、P2+(Q-Q)2=.；1367.412+(792.42-177.76)2kVA=1499.21kVA30 *30 30 'S=0.65x1499.21kVA=974.48kVA<1000kVAN?T所以本設計選擇兩臺變壓器每一臺的容量是 。型號是第一組：按序號1—8用電設備組，即1號住宅樓—8號住宅樓?？偟挠泄τ嬎阖摵蔀镻=KZP=0.90x720.75kW=648.68kWTOC\o"1-5"\h\z30Zp 30.i總的無功計算負荷為Q=KZQ=0.95x345.96kvar=328.66kvar30Zq 30.i總的視在計算負荷為S=P-',P2+Q2=<(648.68kW)2+(328.66kvar)2=727.19kVA30 130 30 、P

cosp=-^01S30tanpP

cosp=-^01S30tanp=0.51

1727.19kVAQ=P(tanp-tanp)=1291x(0.51-0.43)kvar=103.28kvarP1 2補償后S，=、P2+(Q-Q)2=..'648.682+(727.19-103.28)2kVA=900kVA30V30 30 ：第二組：按序號9—20用電設備組，即9號住宅樓—道路照明?？偟挠泄τ嬎阖摵蔀?/p>

P=KZP=0.90x798.6kW=718.74kW30 Zp 30.i總的無功計算負荷為Q=KZQ =0.95x488.17kvar=463.76kvar30 Zq 30.i總的視在計算負荷為S二?、.P2+Q2='(718.74kW)2+(463.76kvar)2:855.37kVA30 30 30 %cos中1Pcos中1P 718.74kW-^0-= S 855.37kVA30=0.84tanr=0.65

1NP'

cosNP'

cosp=t

30這一功率因數滿足要求。本設計變壓器接線組別選用常規(guī)接線。TOC\o"1-5"\h\zQ=P(tan①—tanr)=1322x(0.65—0.43)kvar=290.84kvarP1 2補償后S，=,P2+(Q—Q)2:j'710.552+(855.37—290.84)2kVA=907.51kVA30 ?30 30變電所高壓側計算負荷：有功功率損耗△P=0.015S=0.015x1499.21=22.49kWT 30無功功率損耗△Q=0.06S=0.06x1499.21=89.95kvarT 30P'=1367.41+22.49kW=1389.9kW30Q'=(792.42—177.76)+89.95kvar=704.61kvar30S'=<1389.92+704.612kVA=1558.3kVA30補償后的功率因數1389.9—―=0.9015583短路電流及其計算采用標幺制法計算三相短路電流和短路容量供電系統(tǒng)如圖 所示，斷路器為 II型。求變電所高壓母線上點短路和低壓母線上 點短路的三相短路電流和短路容量。SN10-10HS9-100010.5kV電源L=2k]iis" X)-59To00圖5-短2路計算電路解：()確定基準值SdUSN10-10HS9-100010.5kV電源L=2k]iis" X)-59To00圖5-短2路計算電路解：()確定基準值SdU=10.5kV,U=0.4kV,d1d2Id1S_d 、①xUd1100MVA33x10.5KV5.5kA,Id2S d v3xUd2100MVA%3x0.4KV=144.3kA,各元件的電抗標么值為：電力系統(tǒng)電抗標幺值：由工廠供電附錄表查得 II型斷路器的額定斷流容量S斷流容量SOC,因此S—S—dSOC100MVA =0.2500MVA線路電抗標幺值：由工廠供電表查得線路電抗標幺值：由工廠供電表查得X=0.35Q/km，因此0X=XLSd=0.35km/Qx2kmx100MVA=0.632 0U2 10.52kVd變壓器電抗標幺值：由工廠供電附錄表查得U%,因此KU%S 5x100x103kVAX=X=—K d= =5.03 4 100S 100x100(mN()計算k-()計算k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量:①總電抗標幺值X* =X*Z（K-1） 1②三相短路電流周期分量有效值+X*=0.2+0.63=0.832①總電抗標幺值X* =X*Z（K-1） 1②三相短路電流周期分量有效值+X*=0.2+0.63=0.832II(3)=——d1—K-1 X*E(k-1)550kA=6.63kA0.83③短路沖擊電流，最大有效值電流和短路容量i=2.551(3)=2.55x6.63kA=16.91kAchK-1I=1.521(3)=1.52x6.63kA=10.08kAK-1S(3)K-1SdX*工(k-1)100MVA=120.48MVA0.83（）計算點的短路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量。①總電抗標幺值X*Z(K-2)=X*+X*+X//X*=0.2+0.63+5.0//5.0=0.83+2.5=3.334②三相短路電流周期分量有效值II(3)=——d2—K-2 X*E(k-2)③短路沖擊電流最大有效值電流和短路容量i=2.551(3)=1.84x43.3kA=79.67kAchK-2ch=1.52I(3)=1.09x43.3kA=47.2kAK-2S(3)

KS(3)

KS d——X*工(k-2)”=30MVA變電所主要電氣設備的選擇主要電氣設備的選擇斷路器的選擇（QF）斷路器能在負荷的情況下接通或斷開電路，在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時能迅速切斷短路電流，保證無故障部分正常運行，起著保護作用，斷路器具有專用滅弧裝置。高壓斷路器按滅弧和絕緣介質情況可分為充油、充氣、磁吹、真空等；按其油量可分為少油和多油兩類。（1）高壓斷路器：

S 1000kVAI= —=—= =55A30，j3U v3x10.5kVd1I(3)2.t=(6.63kA)2X1S=43.96(kA)2.S8ima12.t=(8kA)2X4s=256(kA)2.St本設計選擇（2）本設計選擇（2）低壓斷路器：0型/高6壓3真0空斷路器。I30SI30S—N、RUd21000m=1519AJ3x0.38kV本設計選擇型本設計選擇型1低6壓0斷0路器。熔斷器的選擇（FU）在短路或過負荷時能利用熔絲的熔斷來斷開電路，但在正常工作時不能用它來切斷或接通電路。在一定的條件下，用高壓熔斷器和負荷開關與隔離開關配合使用以代替價格昂貴的高壓斷路器。由于本設計中熔斷器僅做電壓互感器保護用，故本設計選用型戶內高壓熔斷器，且只需按額定電壓和斷流容量選擇，不必校驗額定電流。系列戶內高壓限流熔斷器適用于戶內一線路中，做電壓互感器的保護用。本設計選擇一 型熔斷器。互感器的選擇互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表，繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器。互感器將高電壓，大電流按比例變成低電壓（， 03）和小電流（，），其一次側接在一次系統(tǒng)，二次側接測量儀表和繼電保護等。互感器包括電流互感器和電壓互感器兩大類，主要是電磁式的。（）電流互感器（）的選擇電流互感器一次繞組串聯在電路上，變比與變壓器變比相似。需要強調的是電流互感器在運行時，二次繞組嚴禁開路，但可以短路。K.他I=225x、/2X100A=31.82kAes1NK.I=90x100A=9kAt1N本設計選擇- ）型高壓電流互感器。本設計對各負荷線路選擇型低壓電流互感器。（）電壓互感器（）的選擇電壓互感器一次繞組并聯在電路上，變比與變壓器變比相似。需要強調的是電流互感器在運行時，二次繞組嚴禁短路，但可以開路。本設計選擇（ ）型高壓電壓互感器。

5.1.4電力線路的選擇（1）母線的選擇①高壓母線選擇本設計高壓每相母線選用單條LMY-（40義4）型矩形鋁導體，按導體長期發(fā)熱允許電流選擇的校驗如下：高壓側I選擇高壓斷路器時已計算過，即30S 1000kVAI=_n—=—= =55A30%；’3.U 3x10.5kVd1在本設計按有關規(guī)定（裸導體的正常最高允許溫度，一般不超過 0。）0al可以取0，0取5，6取0。因此00叱 ：0-0' ,70℃-40℃K=a—^i———0='