6kv变电所及低压配电系统的设计

*大学毕 业 设 计（论 文）6kv 变电所及低压配电系统的设计系别：电气工程专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师姓名、职称* 高工完成日期 2013年 6月 5日摘要随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提 出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所必须改变传统的 设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋 势。本次毕业设计的内容包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器 台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择。关键词：变电所, 变压器, 断路器目录摘 要11 绪论31.1 设计目的31.2 设计原则32 电气主接线设计42.1 6kV电气主接线52.2 站用电接线63 负荷计算83.1 负荷计算83.1.1 站用负荷计算83.1.2 6kV负荷计算83.2 无功补偿方案83.3 总计算负荷确定104 变压器的选择114.1 主变台数、容量和型式的确定114.1.1 变电所主变压器台数的确定114.1.2 变电所主变压器容量的确定114.1.3 变电站主变压器型式的选择114.2 站用变台数、容量和型式的确定124.2.1站用变台数的确定124.2.2 站用变容量的确定124.2.3 站用变型式的选择12致 谢14参考 文献151 绪论1.1 设计目的贯彻实施集给化管理，统一建设标准，统一设备规范，方便设备招标，提高 工作效率，方便运行维护，加快设计评审进度，降低变电站建设和运行成本。1.2 设计原则开展6 KV变电站典型设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标 准统一、运行高效，努力做到统一性与可靠性、经济性、适应性、灵活性、先进 性、时效性和和谐性的协调统一。（1）统一性：建设标准统一，基建和生产标准统一，外部形象体现国家电网 公司企业文化特征。（2）可靠性：主接线方案安全可靠，典型设计模块重新组合后的方案仍能保 证安全可靠。（3）经济性：按照企业利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运行 费用，追求设备寿命期内最佳的企业经济效益。（4）适应性：综合考虑不同地区的实际情况，要在公司系统中具有广泛的适 用性，并能在一定时期内，对不同规模，不同形式，不同外部条件均能运用。（5）灵活性：模块划分合理，接口灵活，组合方案多样，规模增减方便；编 制基本模块和子模块的概算，便于在实际工程中根据需要调整概算。（6）先进性：设备选择先进合理，占地面积小，注重环合，各项技术经济可 比，指标先进。（7）时效性：建立典型设计滚动修订机制，随着电网发展和技术进步，不断 更新，补充和完善典型设计。（8）和谐性：变电站整体发展状况与变电站周边人文地理环境协调统一。2 电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整 个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变 电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、 变电站主接线必须满足以下基本要求。1 运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停 电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2 具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目 的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、 影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。 复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接 线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成 不必要的停电。4. 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用 小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5. 应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还 要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、 负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.1 6kV 电气主接线610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。 而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和 灵活性较高的场合。上述两种方案如图 2.1 及图 2.2 所示。图 2.1 单母线分段接线图 2.2 双母线接线对图2.1及图2.2所示方案1、11综合比较，见表2-1表 2-1 主接线方案比较方案方案I单分方案II双技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供 电 任一断路器检修，该 回路必须停止工作 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作经济 占地少 设备少设备多、配电装置复杂资和占地面大经过综合比较方案I在经济性上比方案II好，且调度灵活也可保证供电的可 靠性。所以选用方案I。2.2 站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线 和单母线接线两种方案。上述两种方案如图 2.3 及图 2.4 所示。图 2.4 单母线接线对图2.3及图2.4所示方案I、II综合比较，见表2-2。表 2-2主接线方案比较项-方案方案I单分方案II单技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供 电 任一断路器检修，该 回路必须停止工作 扩建时需向两个方向 均衡发展 简单清晰、操作方 便、易于发展 可靠性、灵活性差经济 占地少 设备少备少、投资小经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案I。3 负荷计算3.1 负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷(动力负荷和照明负荷)和 6kV侧负荷。S = K Ynp G + a%)由公式Ct COS e(3-1)i=1式中 s 某电压等级的计算负荷Ck 同时系数ta% 该电压等级电网的线损率，一般取5%P、cose 各用户的负荷和功率因数3.1.1 站用负荷计算S 站=0.85 X (91.5/0.85) X (1+5%)=96.075KVA5.096MVA3.1.2 6kV 负荷计算S10KV=0.85(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)X0.85+3/9X4X(1+5%)=38.675WVA3.2 无功补偿方案根据供配电系统设计规范GB50052-95第5.0.3条采用电力电容器作为无功补偿装置时，宜就地平衡补偿，低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿；高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。第5.0.4条 无功补偿容量宜按无功 功率曲线或无功补偿计算方法确定。本工程选用并联电容器组，在变电所低压侧 集中补偿，采用自动投切方式。变压器低压侧无功补偿及无功补偿后低压母线计算负荷见表3-1，表3-2。表3-1变压器T1无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器T1有功计 算负荷 P / kWc无功计算负荷Q / kvarc视在计 算负荷 S / kVAc计算 电流 I /ac功率因数cos 9补偿前低压母线计算负荷259.2294.02391.96595.50.66补偿容量Q ' kvarN.CQ 二Pc Xtan(arccos0.66 )N.Ctan(arccos0.92 ) = 184.62 实际取 10 组X20kvar=200kvar200补偿后低压母线计算负荷259.294.02275.73418.930.94表3-2变压器T2无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器T2有功计 算负荷 P / kWc无功计算负荷Q / kvarc视在计 算负荷 S / kVAc计算 电流 I / ac功率因数cos 9补偿前低压母线计算负荷250.2223.87335.73510.090.75补偿容量Q kvarN.CQ =Pc X tan(arccos0.75) N.Ctan(arccos0.92 ) = 117.28 实际取 6 组X20 kvar二 120kvar-120补偿后低压母线计算负荷250.2103.87270.9411.610.9243.3 总计算负荷确定高压进线总计算负荷见表 3-3。表 3-3 变电所高压进线总计算负荷序号计算点有功计 算负荷 P /kWc无功计算负荷Q / kvarc视在计 算负荷 S / kVAc计算电流I / ac功率因数cos申1变压器T1低压母线计算负荷259.294.02275.73418.930.942T1功率损耗AP0.01S ；Tc Q0.05STc2.7613.793变压器T1高压侧计算负荷（序号1 + 2）261.96107.81283.316.40.9244变压器T2低压母线计算负荷250.2103.87270.9411.610.9245T2功率损耗AP0.01S ；Tc Q0.05STc2.70913.5456变压器T2高压侧计算负荷（序号4+5）252.91117.42278.8416.10.9077其他高压出线计算负荷8变电所高压进线 总计算负荷（序号 3 + 6 + 7）E514.87225.23K 广 0.95气=.0.97489.13218.47535.730.90.914 变压器的选择4.1 主变台数、容量和型式的确定4.1.1 变电所主变压器台数的确定主变台数确定的要求：1. 对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装 设两台主变压器为宜。2. 对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变 压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中 已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。4.1.2 变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：1. 主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远 期1020年的负荷发展。2. 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负 荷的变电站，应考