公安局办公楼10kv变电所电气设计 - 图文 下载本文

扬州大学广陵学院

本科生课程设计

题 目:公安局办公楼10kv变电所电气设计

课 程: 供配电工程 专 业: 班 级: XXX 学 号: XXX 姓 名: XXX 指导教师: XXX 完成日期: 2011年3月5日

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供配电工程课程设计任务书

1.题 目

公安局办公楼10kV变电所电气设计

2.原始资料

2.1 课题原始资料

各课题的工程概况及负荷详见工程图纸资料(另附)。 2.2 供电条件

(1)供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5km处,10kV母线短路电流为20kA,根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线供电。

(2)采用高供高计,要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷,计量分开。如学校用电统一执行居民电价,公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价,工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。

(3)供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前,且第一柜为隔离柜。 2.3 其他资料

当地最热月的日最高气温平均值为38℃,年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25℃。当地年雷暴日数为35天。当地地质平坦,海拔高度为100m,土壤为普通粘土。

3.具体任务及技术要求

本次课程设计共1周时间,具体任务与日程安排如下:

第1周周一:熟悉资料及设计任务,负荷计算与无功补偿、变压器选择。 周二:供配电系统一次接线设计,设计绘制变电所高压侧主接线图。

周三:短路电流计算,高低压电器及电线电缆选择计算。 周四:设计绘制变电所低压侧主接线图。

2

周五:编制设计报告正文(设计说明书、计算书)电子版,整理打印

设计报告,交设计成果。

要求根据设计任务及工程实际情况,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,独立完成10kV变电所的电气设计。设计深度应达到初步设计要求,制图应符合国家规范要求。

4.实物内容及要求

课程设计报告文本内容包括:1.封面;2.任务书;3.目录;4.正文;5.致谢;6.参考文献;7.附录(课程设计有关图纸)。 4.1 设计报告正文内容

(1)工程概况与设计依据 (2)负荷计算与无功补偿设计 (3)供配电系统一次接线设计 (4)变电所设计

(5)短路计算与高低压电器选择 (6)电线电缆选择 (7)低压配电线路保护设计

设计报告正文编写的一般要求是:必须阐明设计主题,突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明,条理清晰、层次分明。(变电所出线部分内容各有侧重)

设计报告正文采用A4纸打印。 4.2 设计图纸

(1)变电所高压侧电气主接线图(1张A3) (2)变电所低压侧电气主接线图(2~4张A3)

设计图纸绘制的一般要求是:满足设计要求,遵循制图标准,依据设计规范,比例适当、布局合理,讲究绘图质量。(变电所出线部分内容各有侧重)

设计图纸采用A3图纸CAD出图。与报告正文一起装订成册。

5.参考文献

[1] 翁双安主编.供配电工程设计指导[M].北京:机械工业出版社,2008 [2] 翁双安主编.供电工程[M].北京:机械工业出版社,2004

3

[3] 任元会主编.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社,2005

6.完成期限

任务书写于2011年2月21日,完成期限为2011年3月7日

7、指导教师: 于照

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目 录

1 工程概况与设计依据………………………………………………………….6 1.1 工程概况…………………………………………………………………6 1.2 设计依据………………………………………………………………….6 2 负荷计算及无功补偿设计……………………………………………………..7 2.1 负荷数据…………………………………………………………………..7 2.2 负荷计算………………………………………………………………….8 2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算……………………………………8 2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算…………………8 2.2.3 火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算…………………………..9 2.2.4 变电所负荷计算……………………………………………………..9 3 供配电系统一次接线设计………………………………………………………10

3.1 负荷分级及供电电源……………………………………………………..11 3.2 电压选择与电能质量…………………………………………………….11 3.3 电力变压器选择………………………………………………………….11 3.4 变电所电气主接线设计………………………………………………….13 3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计……………………………………..14 3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计……………………………………..14 4 短路电流计算与高低压电器选择………………………………………………15

4.1 变电所高压侧短路电流计算……………………………………………..16 4.2 低压电网短路电流计算…………………………………………………..16 4.2.1 变压器低压侧短路电流计算………………………………………..16 4.2.2 低压配电线路短路电流计算……………………………………… ..17 4.3 高压电器选择…………………………………………………………….20 4.4 高压互感器选择………………………………………………………….21 4.5 低压断路器的初步选择………………………………………………….21 4.5.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择……………………22 4.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择……………………………22 5 电线电缆选择…………………………………………………………………….23

5

5.1 高压进出线电缆选择…………………………………………………….23 5.2 变电所硬母线选择……………………………………………………….24 5.3 低压配电干线电缆选择………………………………………………….25 6低压配电线路保护设计………………………………………………………….25

6.1 低压配电线路的保护设置……………………………………………….25 6.2 低压断路器过电流脱扣器的整定……………………………………….27 6.2.1 配电干线保护断路器过电流脱扣器的整定………………………28 6.2.2 变电所低压电源进线断路器的整定………………………………..29

1工程概况及设计依据

1.1.1工程概况

本建筑一共16层,属一类高层建筑。地下一层为设备用房及人防。供电条件:(1)供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5km处,10kV母线短路电流为20kA,根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线供电。(2)采用高供高计,要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷,计量分开。如学校用电统一执行居民电价,公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价,工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。(3)供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前,且第一柜为隔离柜。其他资料:当地最热月的日最高气温平均值为38℃,年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25℃。当地年雷暴日数为35天。当地地质平坦,海拔高度为100m,土壤为普通粘土。

1.1.2 设计依据

1)设计任务书

2)国家现行电气设计规范:

a)供配电系统设计规范 GB50052-95 b) 10kV及以下变电所设计规范 GB50053-94 c) 低压配电系统设计规范 GB50054-95 d)民用建筑电气设计规范 JGJ/T 16-92等 3)相关专业提供的条件 4) 当地供电部门有关管理规定 5)业主有关要求

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2.负荷计算及无功补偿设计

2.1 负荷数据 回路名称 WLI-1 WLI-2 WLI-3 WLI-4-1 WLI-4-2 WLI-4-3 WLI-4-4 WLI-5-1 WLI-5-2 WLI-5-3 WLI-7 WLI-8 WLI-9 WLI-10 WLI-11 WLI-12 WLI-13 WLI-14 WLI-15 WLI-16 WLI-B10 WLI-B11 WLI-B12 I段母线合计 WLII-17 WLII-16 WLII-15 WLII-14 WLII-12 WLII-11 WLII-8-3 WLII-8-2 WLII-8-1 WLII-7

有功 无功 视在 额定容需要系功率因计算电 功率 功率 功率 量 /kW 数Kd 数cosφ 流 A /kW /kvar /kVA 120 119 0.8 0.8 0.8 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.8 0.8 0.85 0.85 0.85 0.7 0.7 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.8 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 7

96.0 95.2 37.6 9.6 7.2 7.2 16.0 10.4 16.0 13.6 72.8 151.2 12.0 96.0 41.2 4.0 4.0 40.0 12.0 12.0 16.0 20.0 20.0 677.6 40.0 137.6 94.4 72.0 48.0 97.6 9.6 12.0 15.2 40.0 59.5 59.0 23.3 5.9 4.5 4.5 9.9 6.4 9.9 8.4 54.6 113.4 7.4 59.5 25.5 4.1 4.1 24.8 7.4 7.4 9.9 12.4 12.4 420.0 24.8 103.2 58.5 44.6 29.7 60.5 5.9 7.4 9.4 24.8 112.9 171.7 112.0 170.2 44.2 11.3 8.5 8.5 18.8 12.2 18.8 16.0 91.0 189.0 14.1 112.9 48.5 5.7 5.7 47.1 14.1 14.1 18.8 23.5 23.5 797.2 47.1 172.0 111.1 84.7 56.5 114.8 11.3 14.1 17.9 47.1 67.2 17.2 12.9 12.9 28.6 18.6 28.6 24.3 138.3 287.3 21.5 171.7 73.7 8.7 8.7 71.5 21.5 21.5 28.6 35.8 35.8 1211.8 71.5 261.4 168.8 128.8 85.8 174.5 17.2 21.5 27.2 71.5 47 0.8 12 9 0.8 9 0.8 20 0.8 13 0.8 20 0.8 17 0.8 91 0.8 189 0.8 15 0.8 120 0.8 51.5 0.8 20 0.2 20 0.2 50 0.8 15 0.8 15 0.8 20 0.8 25 0.8 25 0.8 1042.5 0.65 50 0.8 172 0.8 118 0.8 90 0.8 120 0.4 122 0.8 12 0.8 15 0.8 19 0.8 50 0.8

WLII-B9-1 WLII-B9-2 WLII-B8-1 WLII-B8-2 WLII-B7-1 WLII-B7-2 WLII-B6 II段母线合计

2.2 负荷计算

75 1.5 75 1.5 8 7.5 32 968.5 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.65 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 60.0 1.2 60.0 1.2 6.4 6.0 25.6 629.5 37.2 0.7 37.2 0.7 4.0 3.7 15.9 390.1 70.6 1.4 70.6 1.4 7.5 7.1 30.1 740.6 107.3 2.1 107.3 2.1 11.4 10.7 45.8 1125.7 2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算

2-1照明负荷低压配电干线负荷计算表

照明回路名称 WLI-2 WLI-3 WLI-4-1 WLI-4-4 WLI-B-10 WLII-7 WLII-11 WLII-17 合计 乘同时系数(0.75/0.80) 额定需要系数容量 Kd /kW 119 0.8 47 12 20 20 50 122 50 440 440 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.60 功率因数cosφ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.83 有功/kW 功 无功 视在 率 功率 功率 计算电流 A /kvar /kVA 59.0 23.3 5.9 9.9 9.9 24.8 60.5 24.8 218.2 174.5 112.0 44.2 11.3 18.8 18.8 47.1 114.8 47.1 414.1 316.5 170.2 67.2 17.2 28.6 28.6 71.5 174.5 71.5 629.5 481.0 95.2 37.6 9.6 16.0 16.0 40.0 97.6 40.0 352.0 264.0

2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算

2-2电力负荷低压配电干线负荷计算表

电力及平时消防回路名称 WLI-1 WLI-4-2 WLI-4-3 WLI-5 WLI-7 WLI-8

额定容量 /kW 120 9 9 50 91 189 需要系数Kd 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 功率因数cosφ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.8 0.8 8

有功 无功 视在 计算电流 功率 功率 功率 A /kW /kvar /kVA 96.0 7.2 7.2 40.0 72.8 151.2 59.5 4.5 4.5 24.8 54.6 112.9 8.5 8.5 47.1 91.0 171.7 12.9 12.9 71.5 138.3 287.3 113.4 189.0

WLI-9 WLI-10 WLI-11 WLI-12 WLI-13 WLI-14 WLI-15 WLI-16 WLI-B-11 WLI-B-12 WLII-8 WLII-12 WLII-14 WLII-15 WLII-16 WLII-B-6 WLII-B-7 WLII-B-8 WLII-B-9 合计 乘同时系数(0.75/0.80) 15 120 51.5 20 20 50 15 15 25 25 46 120 90 118 172 32 15.5 76.5 76.5 1571 1571 0.8 0.8 0.8 0.2 0.2 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.4 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.57 0.85 0.85 0.85 0.7 0.7 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.8 0.85 0.85 0.85 0.85 0.83 0.82 12.0 96.0 41.2 4.0 4.0 40.0 12.0 12.0 20.0 20.0 36.8 48.0 72.0 94.4 137.6 25.6 12.4 61.2 61.2 1184.8 888.6 7.4 59.5 25.5 4.1 4.1 24.8 7.4 7.4 12.4 12.4 22.8 29.7 44.6 58.5 15.9 7.7 37.9 37.9 14.1 112.9 48.5 5.7 5.7 47.1 14.1 14.1 23.5 23.5 43.3 56.5 84.7 111.1 30.1 14.6 72.0 72.0 21.5 171.7 73.7 8.7 8.7 71.5 21.5 21.5 35.8 35.8 65.8 85.8 128.8 168.8 261.4 45.8 22.2 109.4 109.4 2160.0 1653.6 103.2 172.0 1421.784.6 0 1087.627.7 9

2.2.3 变电所负荷计算

2-3变电所负荷计算表

额定容需要系量 /kW 数Kd 440.0 0.80 1571.0 0.75 2011 2011 2011 0.57 0.57 0.57 2011.0 0.76 功率因数cosφ 0.85 0.83 0.84 0.82 0.95 有功 无功 视在 计算电功率 功率 功率 流 A /kW /kvar /kVA 352.0 218.2 414.1 629.5 1184.8 784.6 1421.0 2160.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1536.8 1002.7 1835.0 2789.2 1152.6 802.2 1404.3 2134.5 11.9 -500 59.6 2000 60% 回路名称 照明回路 电力回路 合计 乘同时系数(0.75/0.80) 功率因数补偿 功率因数补偿后 变压器损耗 高压侧负荷 变压器选择2×1000KVA 变压器负荷率 0.97 1152.6 302.2 1191.6 1811.2 1164.5 361.8 1219.4 70.4

9

3 供配电系统一次接线设计

3.1.1 负荷分级

公安局行政大楼中,一般照明,空调,厨房,餐厅,裙房照明为三级负荷,消防电梯,电梯,一般动力等为一二级负荷。

表1-1 负荷等级确定

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 用电设备名称 照明 照明 照明 照明 照明 照明 照明 照明 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 电力消防 负荷等级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 低压配电回路 照明回路 照明回路 照明回路 照明回路 照明回路 照明回路 照明回路 照明回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 电力消防回路 回路编号 WLI-2 WLI-3 WLI-4-1 WLI-4-4 WLI-B-10 WLⅡ-7 WLⅡ-11 WLⅡ-17 WLI-1 WLI-7 WLI-8 WLI-9 WLI-10 WLⅡ-12 WLⅡ-14 WLⅡ-14 WLⅡ-15 WLⅡ-16 WLI-4 WLI-5 WLI-11 WLI-12 WLI-13 WLI-14 WLI-15 WLI-16 WLⅡ-8 WL-B-11 WL-B-12 WL-B-6 WL-B-7 备注

10

32 33 电力消防 电力消防 一级 一级 电力消防回路 电力消防回路 WL-B-8 WL-B-9 3.1.2供电电源取得

本工程从供电部门的110/10KV变电站引来两路10KV专线电源,两路电源可同时供电,

可以互为备用,由于本工程的两个10KV供电电源相互独立可靠,因此不再设置自备发电机组成其他集中式应急电源装置。

3.2 电压选择与电能质量

本工程总有功功率1536.8KV.A,故采用10KV供电。本工程用电设备额定电压为220/380v,所以本工程设置一座10/0.38kv的变电所,对所有用电设备均采用低压220/380v三相四线制的TN-C-S系统。 本工程将采取以下措施使电能质量满足要求: (1)选用Dyn11联接组别的三相配电变压器,采用+(-)5%无励磁调压分接头; (2)采用铜芯电缆,选择合适的导体截面,将电压损失限制在5%以内; (3)变电所低压侧采取集中补偿,自动投切; (4)将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中;

(5)照明与电力配电回路分开;对较大容量的电力设备如电梯、空调机组、水泵等采用专线供电。

3.3 电力变压器选择 变压器类型选择见表3-1。

表3-1.1 变压器类型选择 序号 1 2 3 4 5 6 7 类 型 变压器相数 变比及调压方式 绕组型式 绝缘及冷却方式 外壳防护等级 联结组 型 号 选择结果 3相 无励磁调压 双绕组 干式 依 据 多层或高层主体建筑 IP2X Dyn11 SCB10型

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3.1.2变压器台数选择

本工程为一类办公建筑,采用SCB10型三相双绕组干式变压器,联结组标号Dyn11,无励磁调压,电压比10/0.4kv.考虑到与开关柜布置在同一房间内,变压器外壳防护等级选用IP2X。SCB10型干式变压器符合GB2052-2006《三相配电变压器能效限定及节能评价》的要求。

因工程中具有较多的一级负荷,故采用两台变压器。 3..3变压器容量选择

本工程总计算负荷为1835.0KV.A(功率因数为0.84)

选择两台等容量的变压器,互为备用。每台变压器的容量按0.7*1835.0kva左右,应选择 两台容量为1000kva的变压器。正常运行时照明负荷与电力负荷共用变压器,通过合理分配负荷,可使两台变压器正常运行时功率相当。

变压器容量选择见表3-2。

表3-2变压器T1低压母线计算负荷

变压器T1回路名称 WLI-1 WLI-2 WLI-3 WLI-4-1 WLI-4-2 WLI-4-3 WLI-4-4 WLI-5-1 WLI-5-2 WLI-5-3 WLI-7 WLI-8 WLI-9 WLI-10 WLI-11 WLI-12 WLI-13 WLI-14 WLI-15 WLI-16 WLI-B10 WLI-B11 WLI-B12 合计

额定容需要系量 /kW 数Kd 120 119 47 12 9 9 20 13 20 17 91 189 15 120 51.5 20 20 50 15 15 20 25 25 1042.5 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.2 0.2 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.78 功率因数cosφ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.8 0.8 0.85 0.85 0.85 0.7 0.7 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.83 12

有功 无功 视在 计算电功率 功率 功率 流 A /kW /kvar /kVA 96.0 95.2 37.6 9.6 7.2 7.2 16.0 10.4 16.0 13.6 72.8 151.2 12.0 96.0 41.2 4.0 4.0 40.0 12.0 12.0 16.0 20.0 20.0 59.5 59.0 23.3 5.9 4.5 4.5 9.9 6.4 9.9 8.4 54.6 113.4 7.4 59.5 25.5 4.1 4.1 24.8 7.4 7.4 9.9 12.4 12.4 112.9 112.0 44.2 11.3 8.5 8.5 18.8 12.2 18.8 16.0 91.0 189.0 14.1 112.9 48.5 5.7 5.7 47.1 14.1 14.1 18.8 23.5 23.5 171.7 170.2 67.2 17.2 12.9 12.9 28.6 18.6 28.6 24.3 138.3 287.3 21.5 171.7 73.7 8.7 8.7 71.5 21.5 21.5 28.6 35.8 35.8 810.0 534.4 970.4 1475.0

乘同时系数(0.75/0.80) 1042.5 功率因数补偿 功率因数补偿后

1042.5 0.58 0.58 0.82 0.95 607.5 427.5 742.8 1129.1 -225 607.5 202.5 640.4 973.3

表3-3 变压器T2低压母线计算负荷

变压器T2回路名称 WLII-17 WLII-16 WLII-15 WLII-14 WLII-12 WLII-11 WLII-8-3 WLII-8-2 WLII-8-1 WLII-7 WLII-B9-1 WLII-B9-2 WLII-B8-1 WLII-B8-2 WLII-B7-1 WLII-B7-2 WLII-B6 合计 功率因数补偿 功率因数补偿后 额定容需要系量 /kW 数Kd 50 172 118 90 120 122 12 15 19 50 75 1.5 75 1.5 8 7.5 32 968.5 968.5 0.8 0.8 0.8 0.8 0.4 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.56 0.56 功率因数cosφ 0.85 0.8 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.84 0.82 0.95 有功 无功 视在 计算电功率 功率 功率 流 A /kW /kvar /kVA 40.0 137.6 94.4 72.0 48.0 97.6 9.6 12.0 15.2 40.0 60.0 1.2 60.0 1.2 6.4 6.0 25.6 24.8 103.2 58.5 44.6 29.7 60.5 5.9 7.4 9.4 24.8 37.2 0.7 37.2 0.7 4.0 3.7 15.9 47.1 172.0 111.1 84.7 56.5 114.8 11.3 14.1 17.9 47.1 1.4 1.4 7.5 7.1 30.1 71.5 261.4 168.8 128.8 85.8 174.5 17.2 21.5 27.2 71.5 2.1 2.1 11.4 10.7 45.8 70.6 107.3 70.6 107.3 726.8 468.4 864.6 1314.2 545.1 374.7 661.5 1005.4 -200 545.1 174.7 572.4 870.1 乘同时系数(0.75/0.80) 968.5

3.4 变电所电气主接线设计

本工程变电所的两路10kv外供电源可同时供电,并设有两台变压器。 因此,高压侧电气主接线采用分段单母线形式。正常运行时,由10kV电源A和电源B同时供电,母线联络断路器断开,两个电源各承担一般负荷。当电源B故障或检修时,闭合母联断路器,由电源A承担全部负荷;当电源A故障或检修时,母联断路器仍断开,由电源B承担一半负荷。此方案的供电可靠性高、

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灵活性好,但经济性稍差。

因本工程变压器容量大,高压开关柜采用XGN24—12型箱式固定式金属封闭开关柜,尺寸为L500*D860*H1800。按规定,电源进线第一台柜为隔离柜。

考虑到经济性,变电所不设所用变压器。 3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计

3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计

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4 短路电流计算与高低压电器选择

根据所设计的供配电系统一次接线,本工程变电所高压侧短路电流计算电路如图5-1所示。短路点k-1点选在变电所一段10kV母线上。

Skk-1电缆线1.5SCB10-1250G电源A

4.1 变电所高压侧短路电流计算

高压侧短路计算 基准值 Sd=100MVA,Uc1=10.5kV,Id1=5.5 kA 短序元路号 件 点 1 SA 运行参数 max min X* Ik3\A Ib3/kA Ik3/kA ip3/kA Sk3\MVA Ik2/kA 0.220 25.0 25.0 25.0 63.8 454.7 21.7 0.275 20.0 20.0 20.0 51.0 363.7 17.3 0.129 x/Ω/km l/km W 2 HA 0.01.5 95 max 1+3 k-1 2 min k-2 max min 0.349 15.8 15.8 15.8 40.2 286.4 13.6 0.404 13.6 13.6 13.6 34.7 247.5 11.8 0.687 8.0 0.916 6.0 8.0 6.0 7.9 5.9 8.0 6.0 7.9 5.9 20.4 145.5 6.9 15.3 109.1 5.2 4 SB W5 HB 4+6 5

x/Ωl/km /km 0.00.1 0.009 95 max 0.696 7.9 min 0.925 5.9 20.2 143.7 6.8 15.2 108.1 5.1 15

4.2 低压电网短路电流计算

4.2.1 变压器低压侧短路电流计算

本工程变电所低压侧短路电流计算电路如图5-2所示。短路点选在一台变压器低压绕组出口处k-3点和一台低压进线开关负荷侧k-5点(即低压柜AA1处)和离低压进线开关最远端母线处k-7点(即低压柜AA9处).

电源A

k-7T1WB2 l=7mTMY-3[2(100×10)]+(100×10)Sk-1k-3k-5T1T1WB1 l=5.8mTMY-3[2(100×10)]+(100×10)SCB10-1250AA10.38kv16

变压器T1低压侧短路计算 Un=380V 序号 1 短路元件 点 SA k-1 Skmax/MVA △P363.运行参数 R/mΩ 0.0X/mΩ 0.438 Z/mΩ 0.440 RL-PE/mΩ 0.029 1.4 7.8 8.000 8.438 l/m 4 0.0 0.444 64 1.472 1.501 7.863 8.155 8.292 27.37 1.563 60.50 23.70 27.85 XL-PE/mΩ 0.292 ZL-PE/mΩ Ik3\A kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 70 44 Uk% 5 SrT/2 T1 1+2 k-3 kVA 1000 r/mΩ/ m 0.04 T1WB1 11 rL-PE/mk/kW 9.2 72 63 1.58.33 16 01 x/mΩ/m 0.116 xL-PE/mΩ/m 0.26 l/m 4 1.5 8.760 65 Ω/ m 0.0 5 3+4 k-5 33 r/mΩ/ m 0.06 T1WB2 11 rL-PE/m 8.903 0.132 1.633 1.040 9.195 9.339 25.94 1.572 57.65 22.46 24.73 x/mΩ/m 0.116 xL-PE/mΩ/m 0.26 l/m 9.6 1.6 9.8l/m 9.6 0.1 1.106 14 Ω/ m 0.0 7 5+6 k-7 33 10.00.317 1.950 2.496 11.6 11. 23. 1.589 51.79 19.96 19.48 65 79 18 91 853 05

4.2.2 低压配电线路短路电流计算

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低压配电线路短路电流计算

短路计算点首端为低压配电柜出线,末端为与低压配电柜相对应的配电总箱。本工程变电所低压配电线路短路电流计算电路如图5-2所示。

TMY-3[2(100×10)]+(100×10)Sk-1T1k-3电源ASCB10-1250AA10.38kv

图5-2 低压配电线路短路电流计算电路

采用欧姆法计算,以低压开关柜AA13配出的地下一层排风机用电配电箱配电干线WPM55和低压开关柜AA3配出的配电干线WLM22为例。其短路电流计算表格见表5-3和表5-4。计算时,配电干线及其分支线的型号规格先按发热条件初选。

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变压器T1低压侧配电干线WL4M,WL5M,WL6M(AA5柜配出)短路计算

序号 短路元件 点 SA k-1 Skmax/MVA △P209.运行参数 R/mΩ 0.0X/mΩ 0.761 Z/mΩ 0.765 RL-PE/mΩ 0.051 0.6 5.9 6.000 l/m 10.2 0.1 1.112 83 0.638 5.966 XL-PE/mΩ 0.508 ZL-PE/mΩ Ik3\A kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 1 10 76 Uk% 6 SrT/2 T1 kVA 1600 r/mΩ/ m 0.03 T1WB 11 rL-PE/mk/kW 10.2 38 66 x/mΩ/m 0.116 xL-PE/mΩ/m 0.26 l/m 10.2 0.8 7.926 11 Ω/ m 0.0 4 1+2+3 AA5 33 r/mΩ/ m 0.05 WL4,5,6M 6 585 rL-PE/m 7.954 0.337 1.025 2.652 9.126 9.183 29.04 1.720 70.64 25.15 25.15 x/mΩ/m 0.039 xL-PE/mΩ/m 0.076 l/m 50 3.7 9.8l/m 50 2.9 1.925 50 Ω/m 0.1 4~64+5 ATL1 755 8.775 9.800 3.800 12.926 21.89 1.303 40.32 18.96 14.24 51 61 10.550 16.221

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4.3 高压电器选择 高压断路器的选择:

本工程高压断路器作为变压器回路、电源进线回路的控制和保护电器及分段联络用电器。查光盘资料选用VD4-12-630A/20kA型户内高压真空断路器,配用弹簧操动机构,二次设备电压为DC 110V,高压断路器的选择校验见表4-3,由表可知,所选断路器合格。

表4-3 高压断路器的选择校验

序号 选择项装置地点技术数据 目 额定电压与最1 高工作电压 额定电2 流 额定频3 率 额定短路 4 开断电流 额定峰值 5 耐受电流 额定短时(4s)6 耐受电流 =162.266kA·S 2断路器技术数据 结论 Un=10kV,Ur=12kV Um=10×1.15kV=11.5 kV Ur>Um, 合格 AH4柜:Imax=92.4A Ir=630A Ir>Imax, 合格 50Hz 50Hz 合格 Ib3=15.8kA Ib=20kA Ib>Ib3, 合格 ip3=40.2kA imax=50kA imax>ip3, 合格 AH4柜:Qt=15.8×(0.1+0.5+0.05)2It2t=202×4=1600kA·S 2It2t>Qt, 合格

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额定断路 7 关合电流 承受过电压能8 力及绝缘水平 环境条9 件 其他条10 件 无特殊要求 分-180s-合分-180s-合分 额定操作顺序: 满足条件 主建筑地下室一层 正常使用环境 满足条件 接地 1min工频耐受电压42kV 10kV系统中性点经消弧线圈雷电冲击耐受电压75kV 满足条件 ip3=40.2kA i=50kA i>ip3,合格

4.4 高压互感器选择 高压电流互感器的选择:

本工程高压电流互感器有的安装于电能计量柜AH2/AH9内作计量专用,有的安装于电源进线柜AH3/AH8、变压器保护柜AH4/AH7、分段联络柜AH5内作继电保护(测量)用。查光盘资料,选用LZZBJ12-10A型的选择户内高压电流互感器。

4.5 低压断路器的初步选择

配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择(以WPM55为例)

序号 1 选择 极数 2 选择 额定电3 流选择 TN-C-S系统 3P 合格 WPM55 T2S,160,PR221DS-LS 选择 装置地点技术数据 项目 类别 低压小容量出线保护用塑壳式断路器,选择型两段保护,合格 断路器技术数据 结论 Ic=39.3A Iu=160A,In=160A Iu≥In>Ic,合格

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分断能4 力选择 附件 5 选择 Ib3≤30.72kA 非消防用电回路断电及动作信号返回 Ics=Icu=50kA 电分AC220,带合分辅助触点信号 Ics>Ib3, 合格 满足要求 及过电流脱扣器动作信号

4.5.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择

配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择(以WLM22为例)

序号 1 选择 极数 2 选择 额定电3 流选择 分断能4 力选择 附件 5 选择 动作信号返回 及过电流脱扣器动作信号 TN-C-S系统 3P 合格 保护用WLM22 T5S,400,PR222P-LSI 选择 装置地点技术数据 项目 类别 低压大容量出线 塑壳式断路器,选择型三段保护,合格 断路器技术数据 结论 Ic=323.4A Iu=400A,In=400A Iu≥In>Ic,合格 Ib3≤30.72kA 非消防用电回路断电及Ics=Icu=50kA 电分AC220,带合分辅助触点信号 Ics>Ib3, 合格 满足要求

4.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择…

变电所低压电源进线断路器的初步选择

选择 序号 项目 类别 1 选择 E3N,32,PR122/P-LSI 2 极数 TN-C-S系统 3P 合格 电源进线 选择型三段保护,合格 技术数据 抽出式空气断路器, 装置地点 断路器技术数据 结论

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选择 额定电流 3 选择 分断能力 4 选择 附件 5 选择 配置 及过电流脱扣器动作信号 Ic=1854.1A Iu=3200A,In=3200A Iu≥In>Ic 合格 Ib3≤30.72kA 标准附件 Ics=Icu=65kA 电分AC220,带合分辅助触点信号 Ics>Ib3, 合格 满足要求

5 电线电缆选择

已知当地最热月的日最高气温平均值为38℃,年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25℃。

5.1.1 高压进线电缆选择

10kV电源引入电缆选用YJV22-8.7/10型3芯电缆。高压电源进线电缆截面先按允许温升条件选择,然后检验其电压损失条件,短路热稳定条件未校验,见表5-1。

序号 选择校具体内容 验项目 线路电流计算 初选电缆截面 按敷设方式与环境条件确定的 电缆载流量 计算负荷 电压 2 损失 电压损失计算值 ?U%?线路参数 已知线路长度L=1.5km P=1174.2kW,Q=449.2kvar r=0.181Ω/km,x=0.095Ω/km。 满足条件结论 Ic=72.4A S=120mm 2允许 1 温升 满足条件Ic

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允许电压损失 ?Ual%=5 电缆型号规格表示:YJV22-8.7/10-3×120 5.1.2高压出线电缆选择

以高压柜至变压器T1一次侧的电缆为例。,高压柜至变压器T1一次侧的电缆选用ZB-YJV-8.7/10型3芯电缆。高压电源出线电缆截面仅按允许温升条件进行初选,未校验短路热稳定条件,由于该段电缆长度较短,电压损失极小,不需校验,见表5-2。

序号 选择校验项目 线路电流计算 初选电缆截面 1 允许温升 按敷设方式与环境条件确定的电缆载流量 具体内容 结论 Ic=72.4A S=70mm 2满足条件Ic

(一)高压开关柜母线选择

本工程采用XGN24型高压开关柜,选用硬裸铜母线,每相1片。母线截面先按允许温升条件选择,然后校验其短路动稳定条件,短路热稳定条件未校验。由于母线长度较短,电压损失较小,不需校验。开关柜有主母线和分支母线,以主母线截面选择为例,见表5-3。

序号 选择校验项目 母线电流计算 具体内容 结论 Ic=72.4A S=80mm×8mm 满足条件初选母线截面 1 允许温升 按敷设方式与或载流量相当的异型母线 Ic

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三相短路 电流峰值 2 短路动稳定 额定峰值 耐受电流 ip3=29.3kA XGN24型高压开关柜设计值:满足条件imax>ip3 合格 imax=50kA 主母线型号规格表示:TMY-3(80×8) (二)低压开关柜主母线选择

本工程采用MNS(BWL3)-04型低压开关柜,柜内主母线选用每相2片硬裸铜母线。母线截面先按允许温升条件选择,然后校验其短路动稳定条件,短路热稳定条件未校验。由于母线长度较短,电压损失较小,不需校验。开关柜有主母线和分支母线,以变压器T1低压侧主母线截面选择为例,见表5-4。

序号 选择校验项目 具体内容 结论 Ic=1854.1A,允许变压器1.2母线电流计算 倍过载时Imax=2224.92A 相母线S=2(100mm×10mm),满足条件N及PE母线截面为1 允许温升 初选母线截面 100mm×10mm 或载流量相当的异型母线 按敷设方式与环境条件确定的母线载流量 三相短路 电流峰值 2 短路动稳定 额定峰值 耐受电流 Icip3 合格 母线型号规格表示:TMY-3[2(100×10)]+(100×10) 5.3 低压配电干线电缆选择. (一)配电干线WP-1APE1电缆选择

WPM55为地下一层排风机配电线,采用线缆型号为YJV-5×16,线缆截面先

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按温升条件选择,然后校验其电压损失条件,短路热稳定条件未校验,见表5-5。

序选择校验项目 号 线路电流计算 具体内容 结论 Ic=39.3A 相线S=16mm,N线2初选电缆截面 1 允许温升 按敷设方式与环境条件确定的电缆载流量 计算负荷 线路参数 已知线路长度L=0.075km 2 电压损失 电压损失计算值 允许电压损失

P=22.0kW,Q=13.6kvar r=1.359Ω/km,x=0.082Ω/km。 S=16mm,PE线为16mm 22满足条件Ic

ZAP1为南楼实验用电配电线路,采用线缆型号为YJV-2(4×300+1×150),线缆截面先按温升条件选择,然后校验其电压损失条件,短路热稳定条件未校验,见表5-6。

序号 选择校验项目 线路电流计算 具体内容 结论 Ic=324.3 A 相线S=300mm,N线2满足条件21 允许温升 初选电缆截面 S=300mm,PE线为150mm 按敷设方式与环境条件确定2Ic

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的电缆载流量 计算负荷 线路参数 已知线路长度L=0.03km 2 电压损失 电压损失 计算值 允许电压损失 P=192.0kW,Q=93.0kvar r=0.088Ω/km,x=0.077Ω/km 满足条件?U%?1210Un?U%

6低压配电线路保护设计

6.1 低压配电线路的保护设置 (一)过电流保护设置

(1)本工程低压配电线路装设有短路保护、过负荷保护,保护作用于切断供电电源。保护电器安装于线路首端。

(2)变电所低压电源进线及母联开关、低压配电干线均采用配置微处理器脱扣器的三段保护(LSI)或两段保护(LS)选择型熔断器,以实现过电流保护的选择型。所有低压配电干线与配电支线的保护电器上下级之间均按选择性配合要求配置。

(二)接地故障电气火灾防护设置

本工程为火灾危险场所,故在电源进线处设置用于防火的剩余电流保护电器。正常照明线路的剩余电流保护电器直接动作于切断电源,公共通道照明及应急照明线路的剩余电流保护电器动作与信号,由火灾自动报警及消防联动控制系统接收,反馈给消防控制中心。

6.2 低压断路器过电流脱扣器的整定

6.2.1 配电干线保护断路器过电流脱扣器的整定 (一)配电干线WPM55保护断路器的选择与整定

配电干线WPM55保护用断路器的初选型号为T2S,160,PR222P-LSI,R160,3P。其过电流脱扣器整定见表6-1。

序号 整定项目 整定计算公式 整定值/结论

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已知Ic=39.3A,Iu=160A; 1 过电流脱扣器额定电流选择 要求Iu≥In>Ic 2 长延时过电流脱扣器整定电流 In=40A Ir1≥Ic=39.3A 1)躲过短时尖峰电流 Ir1=0.7In 短延时过电流脱扣器 3 整定电流及时间 Ir2=5In t2=0.25s Ir2≥(4~7)Ic 2)整定时间0.25s 已知Ik.min=0.93kA 4 保护灵敏度的检验 Ik.min/Ir2>1.3 合格 Ik.minIr2=4.6 过负荷保护 与被保护线路 5 的配合 短路保护 配合 已知电缆截面为16mm, 2Ir1<Ial 合格 Ial=96A×0.55=52.8A 满足短路热稳定条件 合格 配合 (二)配电干线WLM22保护断路器的选择与整定

配电干线WLM22保护用断路器的初选型号为T5S,630,PR221DS-LS,R630,3P。其过电流脱扣器整定见表6-2。

序号 整定项目 整定计算公式 已知Ic=324.3A,Iu=630A; 1 过电流脱扣器额定电流选择 要求Iu≥In>Ic 2 长延时过电流脱扣器整定电流 整定值/结论 In=500A Ir1≥Ic=324.3A 1)躲过短时尖峰电流 Ir1=0.8In 短延时过电流脱扣器 3 整定电流及时间 Ir2=5.5In t2=0.25s Ir2≥(4~7)Ic 2)整定时间0.25s 4 保护灵敏度的检验 已知Ik.min=8.05kA Ik.min/Ir2>1.3 合格

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Ik.minIr2=2.9 过负荷保护 已知电缆截面为300mm,配合 5 与被保护线路的配合 短路保护 满足短路热稳定条件 配合 2Ir1<Ial 合格 Ial=596A×0.8=476.8A 合格 6.2.2 变电所低压电源进线断路器的整定

变电所低压电源进线断路器初选型号为E3N,32,PR122/P-LSI,R2500,3P。其过电流脱扣器整定见表6-3。

序号 整定项目 整定计算公式 已知Ic=1854.1A,Iu=3200A; 1 过电流脱扣器额定电流选择 要求Iu≥In>Ic 满足正常符合要求: 长延时过电流脱扣器整定电2 流 整定值/结论 In=2000A Ir1≥Ic=1854.1A,同时Ir1≤1.2Ic(允许变压器1.2倍的过载) 1)躲过短时尖峰电流 Ir1=0.9In Ir2≥1.2[Ist.M+Ic(n?1)]=3367.68A短延时过电流脱扣器 3 整定电流及时间 (取额定电流30.4A,启动电流倍数为7) 2)整定时间0.25s(下级延时最长时间)+0.15s=0.4s 躲过瞬时尖峰电流 4 瞬时过电流脱扣器整定电流 'Ir2=1.7In t2=0.4s Ir3≥1.2[Ist.M+Ic(n?1)]=3367.68A Ir3=1.7In 5 保护灵敏度的检验 已知Ik.min=22.57kA Ik.min/Ir2>1.3 合格

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Ik.minIr2过负荷保护与被保护线路6 的配合 短路保护 配合 =6.7 已知母线Ial=2624A Ir1<Ial 合格 满足短路热稳定条件 配合 合格

图 纸 目 录

序号 1 2 3 4 图 纸 名 称 变电所高压侧电气主接线图 变电所低压侧电气主接线图

图幅 A3 A3 图纸编号 电01 电02 共 张 备 注

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