电力工程设计报告

中国石油大学(华东)电力工程课程设计

中国石油大学（华东）电力工程课程设计

电力工程课程设计

————基础实验楼变电站

中国石油大学（华东）

目录

一、变电所负荷计算和无功补偿计算........................................................................ 1

1.1计算负荷方法及负荷计算法的确定............................................................. 1

1.2 需要系数法的基本知识................................................................................ 1

1.2.1需要系数Kd .......................................................................................... 1

1.2.2计算用电设备组的计算负荷................................................................. 2

1.3 变电站的负荷计算........................................................................................ 2

1.4 无功补偿的目的和方案................................................................................ 3

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1.4.1无功补偿的计算及电容器的选择......................................................... 3

1.4.2无功补偿后负荷电流计算..................................................................... 5

二、变压器台数和容量的选择.................................................................................... 7

三、 短路电流的计算.................................................................................................. 8

四、母线及引出线选择及校验.................................................................................. 16

4.1引出线电缆选择与校验............................................................................... 16

4.2低压侧母线选择与校验............................................................................... 23

五、电气设备选择与校验.......................................................................................... 24

5.1变压器进线侧断路器选择与校验............................................................... 24

5.1.1高压侧的负荷计算............................................................................... 24

5.1.2 高压断路器的选择.............................................................................. 25

5.1.3高压断路器的校验............................................................................... 25

5.2隔离开关选择与校验................................................................................... 26

5.3低压断路器选择与校验............................................................................... 26

5.4变压器出线侧断路器选择与校验............................................................... 29

5.5电流互感器选择........................................................................................... 30

5.6 电压互感器的选择...................................................................................... 34

六、继电保护的配置与设计...................................................................................... 35

6.1变压器保护................................................................................................... 35

6.2 线路保护...................................................................................................... 36

6.3 母线保护...................................................................................................... 45

6.3.1过电流保护........................................................................................... 45

6.3.2 电流速断保护...................................................................................... 46

6.4 变压器出口处断路器整定.......................................................................... 46

6.4.1瞬间过电流脱扣器整定:..................................................................... 46

6.4.2 延时过电流脱扣器整定：.................................................................. 46

6.4.3长延时过电流脱扣器整定................................................................... 47

七、防雷与接地保护.................................................................................................. 47

7.1防雷保护....................................................................................................... 47

7.2接地装置....................................................................................................... 48

八、总结...................................................................................................................... 49

九、参考文献.............................................................................................................. 49

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一、变电所负荷计算和无功补偿计算

1.1计算负荷方法及负荷计算法的确定

由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。

计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。

用半小时最大负荷P30来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算

S30负荷和计算电流则分别表示为Q30、和I30。

我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法。

1.2 需要系数法的基本知识

1.2.1需要系数Kd

需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，

PeKdPmaxPeP30即 =/=/

P用电设备组的设备容量e，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的

额定容量KNP之和，即e=?P。而设备的额定容量，是设备在额定条件下的N

最大输出功率。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为

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Kd=K?KL/?e?WL

式中?代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比; K

KL代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；

?e代表设备组的平均效率；

?WL代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。

1.2.2计算用电设备组的计算负荷

在求出有功计算负荷P30后，可按下列各公式分别求出其余的计算负荷： Q30

P30tan?=

S30P30cos?=

I=S30/30UN）

式中cos?代表用电设备组的平均功率因数，tan?代表对应于用电设备组cos?的正切值。

1.3 变电站的负荷计算

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1.4 无功补偿的目的和方案

由于用户的大量负荷如感应电动机、电焊机、气体放电灯等，都是感性负荷，使得功率因数偏低，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9，按照实际情况本次设计要求功率因数为0.92以上，因此必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电容器装置。根据现场的实际情况，拟定采用低压集中补偿方式进行无功补偿。

1.4.1无功补偿的计算及电容器的选择

我国《供电营业规则》规定：容量在100kV·A及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。

一般情况下，由于用户的大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。这就可使供电系统的电能损耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。

要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。最大负荷时的无功补偿容量

'PQN.C应为：QN.C=Q30?Q30=30（tan?-tan?'）

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