10kv变电所及低压配电系统的设计

10~0.4kV变电所供配电系统初步设计10~0.4kV变电所供配电系统初步设计摘要:从负荷计算、无功补偿、站址选择、主接线选用、短路电流、设备选型、继保配置、防雷接地、照明、配网自动化等方面论述了10kV变电站设计的主要内容和设计程序.关键词: 10kV变电站; 设计; 负荷计算; 无功补偿10kV配电网属中压配电网,它延伸至用电负荷的中心或居民小区内,直接面对工矿企业和居民等广大用户的供电需要,起着承上启下确保用户供电的作用,因此10kV 配电网所处的地位十分重要. 在配电工程中,能否保证系统安全、经济、可靠地运行,工程的设计质量是一个重要条件. 本文就10kV变电站的设计思路进行探讨.1 负荷计算及负荷分级计算负荷是确定供电系统,选择主变容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是整定继电保护的重要数据. 因此,正确进行负荷计算及负荷分类是设计的前题,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段. 此阶段需要的原始资料有: ①供电区域的总平面图; ②供电区域逐年及最终规模的最大负荷、年耗电量、功率因数值及项目投产日期; ③每回出线的名称、负荷值、各负荷的性质及对供电可靠性或其它方面的特殊要求; ④供电部门对电源电压、供电方式、电源路数及继电保护、自动装置等方面的相关意见; ⑤用户对变电站设置方面的数量、容量、位置等的设想及资金准备情况等.计算负荷的方法多种多样,如需用系数法、二项式法、利用系数法等. 目前多数采用需用系数法与二项式法相结合的方法,部分采用利用系数法. 但是由于利用系数法其理论依据是概率论和数理统计,计算结果比较接近实际,因此也适用于各类的负荷,在以后的负荷计算工作中将占主导地位.负荷根据其对供电可靠性的要求可划分为一、二、三级负荷. 对于一级负荷,如医院的手术室等必须有两个独立的电源供电,如同时具备两个条件的发电厂或变电所的不同母线段等,且当两个独立电源中任一电源失去后,另一电源能保证对全部一级负荷的不间断供电. 对于一级负荷中的特别重要负荷,也称保安负荷. 如用于银行主要业务的电子计算机及其外部设备、防盗信号等必须备有应急电源,应由两个独立的电源点供电. 如两个发电厂、一个发电厂和一个地区电网或一个电力系统中的两个区域性变电所等. 独立于正常电源的发电机同样可作为应急电源,实行先断后通. 对于二级负荷一般需有两个独立电源供电,且当任一电源失去后,另一电源能保证对全部或部分的二级负荷供电. 对于三级负荷,通常只需一个电源供电. 在各类负荷中,除了保安负荷外,都不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计.2 无功补偿的确定在电力系统中,存在着广泛的、大量的感性负荷,在系统运行中消耗大量的无功功率,降低了系统的功率因数,增大了线路的电压损失,电能损耗也增高. 因此,国家供用电规则规定:无功电力应就地平衡,用户应在提高用电自然功率的基础上设计和装置无功补偿设备,并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除,防止无功倒送. 目前广泛采用并联电容器作为无功补偿装置,分集中补偿和分散补偿两种. 在确定无功补偿方案时应注意如下问题:2. 1 补偿方式问题目前无功补偿的出发点还放在用户侧,只注意补偿用户的功率因数,而不是立足于降低电力网的损耗. 如为提高某电力负荷的功率因数,增设1台补偿箱,对降损有所帮助,但要实现最有效的降损,可通过计算无功潮流来确定各点的最优补偿量及补偿方式,使有限的资金发挥出最大的效益.2. 2 谐波问题电容器具备一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏,且电容器对谐波有放大作用,因此使系统的谐波干扰更严重. 动态无功补偿的控制容易受谐波干扰的影响,造成控制失灵. 因而在有较大谐波干扰的地方补偿无功,还应考虑添加滤波装置.2. 3 无功倒送问题无功倒送会增加线路及变压器的损耗,加重线路的负担,因此是电力系统所不允许的.2. 4 电容器容量的选择(1) 集中补偿容量( kvar) :QC = P ( ta nψ1 - tanψ2) . P为最大负荷月的平均有功功率, kW; tgψ1为补偿前功率因数的正切值; tgψ2为补偿后功率因数的正切值;(2) 单个电动机随机补偿容量( kvar) :QC = 3 I0Un. Un 为电动机的额定电压, kV; I 0为电动机的空载电流, A.(3) 按配电变压器容量确定补偿容量( kvar) . 在配电变压器低压侧安装电容器时, 应考虑在轻负荷时防止向10kV配电网倒送无功,以取得最大的节能效果. QC = (0.10 ～0. 15) Sn. Sn 为配变容量, kV A.3 变电站位置的确定变电站位置应避开大气污秽、盐雾、与邻近设施有相互影响的地区(如军事设施、通信电台、飞机场等) 、滑坡、滚石、明暗河塘等,靠近负荷中心出线条件好,交通运输方便. 当前,在一些居民区变电站的建设中,有部分居民对实际情况不了解或看到一些报刊杂志上的片面宣传资料,对配电设备的环境影响产生了误解或恐惧心理,引发“要用电,但拒绝供电设备”的矛盾. 根据上海市辐射环境监理所对上海市内不同类型的已投运的100余座10kV变电站历时两年多的实测和调研,结果如下:(1) 具有独立建筑物的10kV变电站: ①变电站产生的电场经过实心墙体的屏蔽,得到有效的衰减,基本无法穿出. 在距铁门、百叶窗等非实心墙体外3～4米处,电场强度已衰减至环境背景值的水平. ②磁感应强度对实心墙体的穿透力较强,其垂直分量大于水平分量,随着空间距离的增长有明显的衰减. ③实际测得的最大电场与磁场强度值远低于我国环境标准所规定的居民区电场与磁场参考限值.(2) 置于大楼内的10kV变电站: ①电磁场在户内所测得的数值相对比户外的数值要高. ②无论户内或户外,实际测得的最大电场与磁场强度值均比我国环境标准所规定的参考限值有较大的裕度.(3) 10kV预装式变电站: ①10kV预装式变电站附近的电场强度与上述具有独立建筑物变电站的情况相当,磁感应强度在总体上偏小. ②电场与磁场实测最大强度值均远低于我国环境标准所规定的参考限值.在《浙江省农村低压电力设施装置标准》中也要求变电站离其它建筑物宜大于5米. 在设计中,还应考虑到变电站的噪声对周围环境的影响,必要时采用控制和降低噪声的措施.4 主变压器选择在10kV变电站中,要选用性能优越、节能低损耗和环保型的变压器. 变压器的台数及容量要根据负荷计算和负荷分级的结果并结合经济运行进行选择. 当有大量的一、二级负荷,或季节负荷变化较大,或集中负荷较大时,宜装设两台及以上的变压器. 当其中任一台变压器断开时,其余变压器应满足一级负荷及大部分二级负荷的用电需要. 定变压器容量时还要综合考虑环境温度、通风散热条件等相关因素. 对冲击性较大的负荷、季节性容量较大的负荷、小区或高层建筑的消防和电梯等需备用电源的负荷等可设专用变压器,此方法既保障了电能的质量及供电的可靠性,又结合了电费电价政策,做到经济运行.为了使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用,并有利于抑制3n次谐波影响,宜选用的变压器接线组别为D, yn11. D, yn11接线的变压器低压侧单相接地短路时的短路电流大,也有利于低压侧单相接地故障的切除. 在改、扩建工程中,为了满足变压器并列运行条件,选用的变压器接线组别与原有的保持一致,短路阻抗百分比接近,容量比不超过1∶3. 如我县某企业,其设备的用电规格与我国不相一致,根据用户的意见,我们将容量为630kV A的主变接线组别定为D, dn,并要求变压器设单独的接地系统,以此满足用户的供电要求. 设在高层建筑内部的变电站,主变采用干式变压器. 设在周围大气环境较差的变电站,应选用密闭型或防腐型变压器. 为了不降低配电运行的电压, 10kV 变电站的主变分接头宜放在10. 5kV上,分接范围油浸变为±5% ,干式变为±2 ×2. 5%.5 电气主接线的选择变电站的主接线对变电站内电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系,是变电站设计中的重要环节. 主接线的形式多种多样,在10kV变电站的设计中常用的有单母接线、单母分段接线、线路—变压器组接线、桥式接线等,每种接线均有各自的优缺点. 通过对几种能满足负荷用电要求的主接线形式在技术、经济上的比较,选择最合理的方案.技术指标包括: ①供电的可靠性与灵活性; ②供电电能质量; ③运行管理、维护检修条件; ④交通运输及施工条件; ⑤分期建设的可能性与灵活性; ⑥可发展性.经济指标包括: ①基建投资费用. ②年运行费.我县西部的甲乙两企业,以前均由长广的6kV线路供电,现都要求改为电网10kV供电. 在甲企业中,由于其预计运行的时间只有3年左右,且周围均为10kV电网供电,经过技术及经济比较,采用了保留原有供电设备,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器来满足用电要求的方案,节省了投资,节约了时间.在乙企业中,其新增设备的额定电压为10kV,在企业周围还有部分采用6kV电压等级供电的负荷,如同样采用甲企业的方法,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器,则该企业有可能成为一个新的6kV电压等级供电点,对用电的管理及电网的运行均产生不利的影响. 经技术及经济比较,向用户列举了10kV供电的诸多优点,动员用户对原有供电设备进行了改造. 此方法对用户、电网和用电管理部门都是一个较理想的选择.6 短路电流计算在供电系统中危害最大的故障是短路,为了正确选择和校验电气设备,须计算短路电流.在10kV变电站的短路电流计算中,一般将三相短路电流作为重点. 为了简化短路电流计算方法,在保证计算精度的情况下,可忽略一些次要因素的影响. 其规定有:(1) 所有电源的电动势相位角相同,电流的频率相同,短路前电力系统的电势和电流是对称的.(2) 认为变压器为理想变压器,变压器的铁芯始终处于不饱和状态,即电抗值不随电流大小发生变化.(3) 输电线路的分布电容略去不计.(4) 每一个电压级均采用平均额定电压,只有电抗器采用加于电抗器端点的实际额定电压.(5) 一般只计发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗.(6) 在简化系统阻抗时,距短路点远的电源与近的电源不能合并.参照以上原则,给出变电站在最大运行方式下的等效电路图,运用同一变化法或个别变化法分别得出:(1)次暂态短路电流( I ”) ,用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量.(2) 三相短路冲击电流( Ish ) ,用来校验电器和母线的动稳定.(3) 三相短路电流稳态有效值( I ∞) ,用来校验电器和载流导体的热稳定.(4) 次暂态三相短路容量( S ”) ,用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值,作为选择限流电抗器的依据.7 设备的选择及校验在进行电气设备选择时,应根据工程的实际情况,在保证安全、可靠的前题下,积极而稳妥地采用新技术,注意节约投资.7. 1 10kV开关柜的选择容量为500kV A及以上的变压器一般均配有10kV开关柜. 10kV 开关柜可分为固定式和手车式开关柜.就绝缘介质而言,目前10kV开关柜的主流产品又可分为SF6气体绝缘和真空绝缘. SF6气体绝缘的开关柜体积小,一般20年内免维护,但价格高,其气体的泄露还会造成环境污染. 真空绝缘的开关柜体积适中,相对同等档次的SF6气体绝缘的开关柜来说价格略低,使用过程中不会造成环境污染,但每二年就需做一次试验,增大了运行维护的工作量. 因此开关柜的选择除按正常工作条件选择和按短路状态校验外,还应考虑开关柜放置的场合和对开关柜性能的要求等条件. 如我县某工程,其预留的10kV变电站位置在地下室,该工程在建筑上并没有考虑变电站的通风问题,且在建筑施工时设置的变电站大门只有2. 05米净高,用电可靠性要求较高. 在这里,选用SF6气体绝缘的开关柜显然违背了《国家电网公司电力安全工作规程》中在SF6电气设备上的工作这一节的相关条款. 但一般的真空开关柜高度均在2. 2米以上,通过对一些开关柜制造厂家的咨询,最后采用了高度为1. 9米的非标型真空开关柜. 7. 2 10kV负荷开关和熔断器组合的选择在10kV变电站的设计中,对主变容量在400kV A及以下的变电站,高配部分通常采用负荷开关加熔丝的组合,其接线简单. 为提高工作效率,笔者综合了各部门对400kV A及以下变电站建设的意见和建议,制作了一套400kV A及以下变电站设计的标准图,取得了良好的效果.在10kV负荷开关和熔断器组合的选择方面, 10kV负荷开关按正常工作条件选择和按短路状态校验. 熔断器的熔体额定电流按Ie = k I1. max进行选择,其中k为可靠系数,当不计电动机自起动时取1. 1～1. 3,考虑电动机自起动时取1. 5～2. 0; I 1. max为电力变压器回路的最大工作电流. 熔管的额定电流≥熔体的额定电流. 选择熔断器时,还应保证前后两级熔断器之间(多见于美式箱变) 、熔断器与电源侧的继电保护之间、熔断器与负荷侧的继电保护之间的动作选择性. 当本段保护范围内发生短路故障时,应在最短的时间内切除故障. 当电网接有其它接地保护时,回路中的最大接地电流与负荷电流之和应小于最小熔断电流.7. 3 0. 4kV开关柜的选择0. 4kV开关柜的主流产品目前有GGD、GCK、GCS等. 按正常工作条件选择,按短路状态校验. 一般对于接线简单、出线回路少的场合采用GGD型. 对于出线多、供电可靠性较高、供电设备较美观的场合采用GCK或GCS型. 无论采用何种柜型,其所配置的开关都应根据负荷的用电要求及用户的资金准备情况加以合理选择,使其具有较高的性价比.7. 4 电力电缆的选择(1) 首先应根据用途、敷设方式和使用条件来选择电力电缆的类型. YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆是目前工程建设中普遍选用的两种电缆. YJV型电缆与VV型电缆相比, YJV型电缆虽然价格略高,但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长的显著优点( YJV型电缆寿命可长达40年, VV型电缆寿命仅为20年) ,因此在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆.(2) 电缆的额定电压UN ≥所在电网的额定电压.(3) 按长期发热允许电流选择电缆的截面. 但当电缆的最大负荷利用小时数T max > 5000h,且长度超过20米时,则应按经济电流密度来选择.(4) 允许电压降的校验. 对供电距离较远、容量较大的电缆线路,应满足:ΔU % = 173 ImaxL ( r cosψ+xsinψ) / U ≤5% , U、L为线路工作电压(线电压)和长度; cosψ为功率因数; r、x 为电缆单位长度的电阻和电抗.(5) 热稳定的校验电缆应满足的条件为:所选电缆截面S ≥Q d /C X 100 (mm2 ). Qd为短路电流的热效应, (A2 S) ; C为热稳定系数. 如我县某企业的供电电源是从紧邻的一座110kV变电所的10kV侧专线接入的,由于该企业的用电负荷不是很大,若按长期发热允许电流选择的电缆截面,或按经济电流密度来选择的电缆截面均在95 mm2以下,但在热稳定校验时,所选电缆截面S ≤Q d /C X 100 (mm2 ) ,电缆截面至少需在120 mm2及以上.8 继电保护的配置当变压器故障时,在保护的配置上一般有两种途径:如选用断路器或开关来开断短路电流,则配以各类的微机保护. 如一次设备选用的是负荷开关,则选用熔断器来保护. 两者比较如下.(1) 断路器或开关具备所有的保护功能与操作功能,价格较昂贵. 负荷开关只能分合额定负荷电流,不能开断短路电流,需配合高遮断容量后备式限流熔断器作为保护元件来开断短路电流,价格较便宜.(2) 在切空载变压器时,断路器或开关会产生截流过电压. 负荷开关则没有此种现象.(3) 对变压器的保护,断路器或开关的全开断时间为继保动作时间、自身动作时间、熄弧时间之和,一般会大于油浸变发生短路故障时要求切除的时间. 限流熔断器具有速断功能,但必须防止熔断器单相熔断时设备的非全相运行,应在熔断器撞击器的作用下让负荷开关脱扣,完成三相电路的开断.(4) 由于高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围在最小熔断电流到最大开断容量之间,且限流熔断器的时间特性曲线为反时限曲线,短路发生后,可在短时内熔断来切除故障,所以可对其后所接设备如CT、电缆等提供保护. 使用断路器或开关则要提高其它设备的热稳定要求. 但就限制线性谐振过电压方面来说,在变压器的高压侧应避免使用熔断器.9 防雷与接地(1) 10kV变电站在建设过程中,可利用钢筋混凝土结构的屋顶,将其钢筋焊接成网并接地来防护直击雷.(2) 在变电站内的高压侧、低压侧及进线段安装避雷器,以防护侵入雷电波、操作过电压及暂时过电压.(3) 10kV变电站中的接地网一般由扁钢及角钢组成,也可利用建筑物钢筋混凝土内的钢筋体作接地网,但各钢筋体之间必须连成电气通路并保证其电气连续性符合要求. 接地电阻值要求不大于4Ω. 变压器、高低压配电装置、墙上的设备预埋件等都需用扁钢等与接地网作可靠焊接进行接地. 发电机的接地系统需另行设置,不得与变电站的接地网连接.(4) 低压配电系统按接地方式的不同可分为三类:即TT、TN和IT 系统. TT方式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称作保护接地系统. TN方式供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统. 在TN方式供电系统中,根据其保护零线是否与工作零线分开又可分为: TN C和TN S方式供电系统. TN C方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,适用于三相负载基本平衡的情况. TN S方式供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开,当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳、PE线电位. TN S 方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统. 此外,在一些由用户提供的图纸中,我们还可看到TN C S方式的供电系统,此系统的前部分是TN C方式供电,系统的后部分出PE线,且与N线不再合并. TN C S供电系统是在TN C系统上的临时变通作法,适用于工业企业. 但当负荷端装设RCD (漏电开关) 、干线末端装有断零保护时也可用于住宅小区的低压供电系统. IT方式供电系统表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地,负载侧电气设备进行接地保护. IT方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好,一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格的连续供电的地方.10 照明10kV变电站内的照明电源从低压开关柜内引出,管线选用BV 500铜芯塑料线穿管后沿墙或顶暗敷,电线的管径按规定配置,所配灯具应具有足够的照度,在安装位置上不应装设在变压器和高、低压配电装置上,应安装在墙上设备的上方或周围,要留有一定的距离来保证人身及设备的安全,同时应避免造成照明死区. 灯具安装高度应高于视平线以避免耀眼,还要避免与电气设备或运行人员的碰撞.11 配网自动化配电自动化是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的管理工作有机地融合在一起,改进供电质量,与用户建立更密切、更负责的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性需要,力求供电经济性最好,企业管理更为有效. 配网自动化以故障自动诊断、故障区域自动隔离、非故障区域自动恢复送电为目的. 目前配电自动化主要考虑的功能有: ①变电站综合自动化; ②馈线自动化; ③负荷管理与控制; ④用户抄表自动化.就国情而言,配网自动化系统目前还处于试点建设阶段,缺乏大规模实现中低压配电网络配电自动化的物质基础,但配网自动化是今后发展的方向. 因此,在进行站内设计时,要结合配网自动化规划,给未来的实施自动化技术改造(包括信息采集、控制、通信等提供接口和空间等方面)留有余地. 在技术上实现配电自动化的前提条件是: ①一次网络规划合理,接线方式简单,具有足够的负荷转移能力; ②变配电设备自身可靠,有一定的容量裕度,并具有遥控和智能功能. 除此之外,还可考虑通过实现配电半自动化方式来提高供电可靠性水平,因为可自动操作的一次开关价格昂贵,而二次设备相对便宜,故实现配电半自动化的具体方法可考虑采用故障自动量测和定位、人工操作开关、隔离故障和转移负荷的方式. 如在目前的设计中,采用了短路故障指示器,能准确、迅速地确定故障区段,站内都备有通信、集抄装置的位置等. 对重要用户多、负荷密度高、线路走廊资源紧张、用户对供电可靠性较为敏感的区域的用户进行设计时,尽可能选用可靠的一次智能化开关. 配网自动化系统因投资大、见效慢,应统一规划,分步实施. 因此,在10kV变电站的设计中,我们要结合配网自动化的进程,及时用先进、科学的方法来完善我们的设计,完善我们的电网.参考文献:[ 1 ] 芮静康. 现代工业与民用供配电设计手册[ S]. 北京:中国水利水电出版社, 2004.[ 2 ] 蓝毓俊,戴继伟. 各类10KV配电站对环境影响的测量与分析[ J ]. 上海电力, 2003, (4).[ 3 ] 吴致尧,何志伟. 10KV配电系统无功补偿的研究进展[ J ]. 电机电器技术, 2004, (5).。

某工厂10kV车间变电所电气部分设计10kV车间变电所电气部分设计一、概述10kV车间变电所作为一座工厂的重要电气设施，负责将供电局提供的高压电力通过变压器降压，将电能供应给车间的各个电气设备。

本文将对10kV车间变电所的电气部分设计进行详细的叙述。

二、所需设备1. 10kV高压开关柜：用于控制和保护高压线路，包括主要开关、保险丝、断路器等。

2. 变压器：将10kV高压电力变压为车间所需要的低压电力。

3. 低压开关柜：包括主供电开关柜、柜式配电装置等，用于控制和保护低压线路。

4. 电能计量装置：用于对供电情况、电能消耗等进行监测和计量。

5. 接地装置：用于将设备和设施的金属外壳和地面接地，保证人员和设备的安全。

6. 照明设备：为车间提供足够的照明。

三、电气系统设计1. 高压侧设计高压侧主要由供电局提供的10kV高压线路、高压开关柜和变压器组成。

高压开关柜具备主开关和断路器等功能，对高压线路进行控制和保护。

变压器通过调整变比，将10kV高压电力变压为车间所需的低压电力。

2. 低压侧设计低压侧由变压器、低压开关柜和柜式配电装置等组成。

低压开关柜通过控制和保护低压线路，将低压电力供应给车间内各个设备。

柜式配电装置对电能进行分配和监测，确保各个设备正常供电。

3. 配电设计根据车间的用电情况和设备功率需求，制定合理的配电方案。

主供电开关柜通过断路器和熔断器对电路进行控制，确保各个设备的正常运行。

柜式配电装置对电能进行计量和监测，实时了解车间的用电情况。

四、安全设计1. 接地设计为保证车间变电所的安全运行，需要对设备和设施进行接地。

通过接地装置，将设备和设施的金属外壳和地面接地，防止电气设备进行漏电或感应电，保证人员和设备的安全。

2. 避雷设计为保证车间变电所在雷电天气下的安全运行，需要进行合理的避雷设计。

采取避雷针和避雷网的形式，将雷击电流引导到大地，保护设备和设施的安全。

3. 灭弧设计高压开关柜的灭弧设计是车间变电所电气部分设计中至关重要的一环。

新疆库车县夏阔坦矿业开发有限责任公司夏阔坦地面10KV高低压配电改造项目设计方案保障中心2013年6月1 概述1.1 编制依据新疆库车县夏阔坦矿业开发责任有限公司2013年6月1日，刘总在保障中心会议室召开夏阔坦矿区供电体系会议决议内容。

1.2夏阔坦矿区地面10KV变电所高、低压配电室原有设备相关资料及现场勘察资料。

1.3 编制原则1.3.1 优化改造方案,合理选用设备, 便于施工、维护及操作，并为今后的发展考虑一定的扩建余地，在保证技术先进和方案合理的基础上应尽量节省投资及减少占地。

1.3.2 严格执行国家、地方及行业主管部门制定的环保、职业安全卫生和消防方面的有关法律、法规及规范和标准。

1.3.3电气应考虑节能，尽量采用节能措施。

1.4扩容改造的必要性1.4.1 夏阔坦供电系统概况:夏阔坦矿业开发责任有限公司旗下有两家煤矿，现在产的夏阔坦煤矿与在建的榆树田煤矿，2012年在榆树田煤矿坑口建设35kV 降压变电所一座，外部电源由35KV线路阿格线、夏饿线分别引入35KV区域变电所内母线侧1段、2段。

内设置两台8000KVA有载电力变压器，电压等级为35kV/10kV，其系统接线形式：35kV侧为内桥接线，10kV侧为单母线分段，正常时两台主变分列运行，该区域变电所现主要为现有夏阔坦煤矿生产、办公、公共生活和榆树田煤矿建井工程电气设备供电。

现区域35kV变电所内设有10KV 高压配电室，为现建的榆树田矿井建设及将来榆树田煤矿生产提供动力电源。

现夏阔坦煤矿地面10KV中心变电所电源取自35KV区域变电所内10KV高压配电1段、2段高压馈电柜，通过3.1Km架空线引至夏阔坦地面中心变电所10KV高压配电柜。

夏阔坦地面中心变电所设有10KV高压配电室和0.38KV/0.22KV低压配电室。

高压配电室设16个高压柜，其中1#、12#、东1#高压柜为10KV进线柜；2#、3#、4#、9#、10#、11#、东2#、东3#、东4#高压柜为高压馈电柜；5#、8#为高压PT柜；6#为高压隔离柜；7#为高压母联柜，高压配电柜整体呈一字排列，对称布置。

专科毕业设计（论文）资料题目名称：10Kv降压变电所及车间低压配电系统设计学院（部）：电气与信息工程学院专业：电气自动化学生姓名：班级：指导教师姓名：最终评定成绩：湖南工业大学教务处（2011届） 专科毕业设计（论文）题 目 名 称：10kv降压变电所及车间低压配电系统设计学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业： 电气自动化 学 生 姓 名： 周敏 班 级： 电气0631 学号 06053103 指导教师姓名：职称 副教授最终评定成绩：2011 年 月摘 要本设计含工厂供电设计，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；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定；防雷保护与接地装置的设计；车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择；以及电气照明的设计，还有电路图的绘制。

本设计根据设计任务书可分为三大部分，第一部分为各车间变电所的设计选择，包括方案比较、变压所变压器台数及容量选择、变电所I的供电负荷统计无功补偿，变压所I的变压器选择；第二部分为各车间计算负荷和无功率补偿、短路电流计算、工厂总降压变电所及接入系统设计、变电所高低压电气设备的选择、继电保护的配置；第三部分为电气设计图，包括车间变配电所电气主接线图、继电保护原理接线图。

关键词：变电所变压器断路器继电器隔离开关互感器熔断器ABSTRACTThis design including factory, including power supply system design : Calculation of load and compensation of the inactive power; Transformer substation main voltage transformer platform count and capacity , sureness of pattern; Mainly wire the choice of the scheme in the transformer substation; Pass in and out the choice of the thread; Choice of shorting out and calculating and switchgear ; Two return circuit sureness and choice that relay protect of scheme exactly make; Defend the thunder and protect the design with the earth device ; The workshop distribution line connects up the sureness of the scheme; Circuit wire and distribution equipment and protecting the choice of the equipment; And the electric design that lighted, there is drawing of circuit diagram.This design according to the design specification can be divided into three parts, the first part of the design of each workshop substation, including scheme comparison, choose variable pressure transformer sets and capacity of what I choose, substation reactive-power compensation power load statistics, which I transformer variable pressure choice;The second part is computational load each workshop and without power compensation, short-circuit current calculation, factory general voltage substation and access system design, substation high-low voltage electrical equipment choice, relay protection configuration;Keyword: Transformer substation Voltage transformer Circuit breaker Relay Isolate the switch Mutual inductor Fuse box目录第一章各车间计算负荷和无功功率补偿 (6)1.1 根据下列公式计算 (6)1.2 各车间计算负荷 (6)1.3 无功功率补偿 (9)第二章各车间变电所的设计选择 (12)2.1 方案比较 (12)2.2 变压所变压器台数及容量选择 (13)第三章短路电流计算 (16)3.1 短路电流计算的目的及方法 (16)3.2 短路电流计算 (16)第四章工厂总降压变电所及接入系统设计 (19)4.1 工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择 (19)4.2 35KV供电线路截面选择 (19)第五章变电所高低压电气设备的选择 (20)5.1 高压35KV侧设备 (20)5.2 中压10KV侧设备 (20)5.3 低压侧0.4KV侧设备 (21)第六章继电保护的配置 (22)6.1 主变压器的继电保护装置 (22)6.2 电流速断保护装置 (22)6.3 变压器的差动保护 (23)6.4 35KV进线线路保护 (23)6.5 10KV进线线路保护 (24)6.6 电流速断保护装置 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)第一章各车间计算负荷和无功功率补偿计算负荷计算负荷也称需要负荷或最大负荷。

10KV变电所及其低压配电系统设计一、引言10KV变电所是电力系统中的重要设施，主要负责将电网中的高压电能转换为适用于用户的低压电能。

在设计10KV变电所及其低压配电系统时，需要考虑到安全、可靠、经济等因素。

本文将就10KV变电所及其低压配电系统设计进行详细说明。

二、10KV变电所设计1.额定电压：10KV变电所的额定电压应根据实际情况确定，一般为10KV或20KV。

2.变压器：10KV变电所中，变压器是将高压电能转换为低压电能的关键设备。

变压器的额定容量应根据负荷情况确定，同时还要考虑到将来的扩容需求。

变压器的选型应根据负载率、效率、损耗等因素进行综合考虑。

3.配电装置：10KV变电所中的配电装置包括开关柜、断路器、隔离开关、接地开关等。

这些设备的选型应根据电网的负荷情况、运行可靠性要求等进行综合考虑。

4.接地系统：10KV变电所的接地系统是保障人员安全的重要组成部分。

它应能有效降低接地电阻，以确保在故障情况下人员的安全。

接地系统的设计应符合国家相关标准的要求。

1.配电装置：低压配电系统的配电装置包括变配电室、母线、开关柜、断路器等。

这些设备应根据负荷情况和安全可靠性要求进行选型。

2.母线系统：低压配电系统的母线系统应能承受负载电流，并具有足够的短路强度。

母线的选型应根据负荷情况、供电模式等因素进行综合考虑。

3.负荷计算：低压配电系统的负荷计算是确定系统容量和设备选型的重要依据。

根据用户的用电负荷情况，计算出所需的配电容量，并在选型时考虑合理的余量，以确保系统运行的可靠性。

4.保护装置：低压配电系统的保护装置应能及时地检测和隔离故障，以保护系统设备和用户的安全。

保护装置的选型应根据负荷情况、故障类型等因素进行综合考虑。

四、总结设计10KV变电所及其低压配电系统需要综合考虑安全、可靠、经济等各方面的因素。

在设计过程中，需要根据实际情况确定额定电压、选型变压器和配电装置，设计合理的接地系统和母线系统，并进行负荷计算和保护装置选型。

10KV变电所及低压配电系统的设计摘要：变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。

变电所涉及方面很多，需要考虑的问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。

同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。

选择变电所高低压电气设备，为变电所平面及剖面图提供依据。

本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定等容。

关键词：变电所；负荷；输电系统；配电系统The Design Of 10KV Substation And Power DistributionSystemAbstract：The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. The region of factory effect many fields and should consider many problems.Analyse change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) load analysis(3) the calculation of the short-circuit electric current (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project (5) the choice and the settle of the protective facility (6) the contents to defend the thunder and protection of connect the earth.Keywords：substation；load；transmission system；power distribution system目录第1章绪论 (1)1.1工厂变配电所的设计 (1)1.1.1用户供电系统 (1)1.1.2工厂变配电所的设计原则 (1)1.2课题来源及设计背景 (2)1.2.1课题来源 (2)1.2.2设计背景 (2)第2章变电所负荷计算和无功补偿的计算 (3)2.1变电站的负荷计算 (3)2.1.1负荷统计全厂的用电设备统计如下表 (3)2.1.2负荷计算 (3)2.2无功补偿的目的和方案 (5)2.3无功补偿的计算及设备选择 (6)第3章变电所变压器台数和容量的选择 (8)3.1变压器的选择原则 (8)3.3变压器台数的选择 (8)3.4变压器容量的选择 (9)第4章主接线方案的确定 (11)4.1主接线的基本要求 (11)4.1.1安全性 (11)4.1.2可靠性 (11)4.1.3灵活性 (11)4.1.4经济性 (11)4.2主接线的方案与分析 (11)4.3电气主接线的确定 (13)第5章短路电流的计算 (14)5.1短路电流及其计算 (14)5.2三相短路电流的计算 (14)第6章变电所高压进线、一次设备和低压出线的选择 (18)6.1用电单位总计算负荷 (18)6.2高压进线的选择与校验 (18)6.2.1架空线的选择 (18)6.2.2电缆进线的选择 (18)6.3变电所一次设备的选择 (19)6.3.1高压断路器的选择 (19)6.3.2高压隔离开关的选择 (20)6.3.4电流互感器的选择 (22)6.3.5电压互感器的选择 (24)6.3.6高压开关柜的选择 (25)6.4低压出线的选择 (26)6.4.1低压母线桥的选择 (26)6.4.2低压母线的选择 (26)第7章变电所二次回路方案 (28)7.1继电保护的选择与整定 (28)7.1.1继电保护的选择要求 (28)7.1.2继电保护的装置选择与整定 (29)结论 (34)参考文献 (35)辞 (36)开题报告 (37)结题报告 (38)答辩报告 (39)第1章绪论1.1工厂变配电所的设计1.1.1用户供电系统电力用户供电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。

学校10kv变电所及配电系统设计目录1课程设计原始数据 (1)1.1设计题目 (1)1.2设计要求 (2)1.3设计依据 (2)1.4设计任务 (4)2负荷计算及功率补偿 (5)2.1负荷计算的方法 (5)2.2无功功率补偿 (8)3变电所位置和型式的选择 (9)3.1根据变配电所位置选择一般原则： (9)3.2变电所的型式与方案： (10)4变电所变压器和主接线方案的选择 (11)4.1主变压器的选择 (11)4.2装设一台主变压器的主接线方案 (11)5 短路电流的计算 (12)5.1绘制计算电路 (12)5.2确定短路计算基准值 (12)5.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值 (13)5.4 K-1点（10.5K V侧）的相关计算 (13)5.5 K-2点（0.4K V侧）的相关计算 (14)6变电所一次设备的选择校验 (15)6.1选择校验条件 (15)6.210KV侧一次设备的选择校验 (17)6.30.4KV侧一次设备的选择校验 (18)7变压所进出线与邻近单位联络线的选择 (19)7.110KV高压出线的选择： (19)7.2变电所及邻近单位焦点路线的选择 (19)7.30.4KV低压出线选择 (20)7.4按发热条件选择 (21)7.5校验电压损耗 (21)7.6短路热稳定校验 (21)设计总结 (22)致谢 (23)参考文献 (23)附图 (24)1课程设计原始数据1.1设计题目某学校10KV变电所及配电系统设计1.2设计要求要求根据学校所能取得的电源及学校用电负荷的实际情况，并适当考虑到学校的发展，按照安全、可靠、优质、经济的供配电基本要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，进行导线截面的选择计算，并选择继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明，绘出设计图样。

1.3设计依据(1)学校总平面图见附图。

10kV 及以下变电所设计规范第三章电气部分第一节一般规定第 3.1.1 条配电装置的布置和导体、电器、架构的选择，应符合正常运行、检修、短路和过电压等情况的要求。

第 3.1.2 条配电装置各回路的相序排列宜一致，硬导体应涂刷相色油漆或相色标志。

色别应为L1 相黄色，L2 相绿色，L3 相红色。

第二节主接线第 3.2.2 条配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关.第 3.2.3 条从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。

第 3.2.5 条10kV 或6kV 母线的分段处宜装设断路器。

第 3.2.11 条接在母线上的避雷器和电压互感器, 宜合用一组隔离开关。

第 3.2.12 条由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。

第 3.2.13 条变压器一次侧开关的装设，应符合下列规定：一、以树干式供电时，应装设带保护的开关设备或跌落式熔断器；二、以放射式供电时，宜装设隔离开关或负荷开关。

当变压器在本配电所内时，可不装设开关。

第 3.2.15 条变压器低压侧电压为0.4kV 的总开关，宜采用低压断路器或隔离开关。

当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。

第 3.2.16 条当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时,在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。

第三节变压器选择第 3.3.1 条变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。

当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：一、有大量一级或二级负荷；二、季节性负荷变化较大；三、集中负荷较大。

第 3.3.2 条装有两台及以上变压器的变电所，当其中任一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电。

第 3.3.3 条变电所中单台变压器（低压为0.4kV ）的容量不宜大于1250kVA 。

某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计1 10kv变电所设计任务书及分析工程设计任务书内容包括：工程设计目的，建设规模和系统供电的连接，用电单位负荷容量，工程建设期限等，工程设计人员接到任务书后，应对设计任务书作初步分析，并收集有关设计资料.1.1 10kv变电所设计任务书1.1.1 变电所位置本变电所设在冷镦车间东北角。

车间内最热月平均气温为30℃；地中最热月平均气温为25℃；土壤冻结深度为1.10m；车间属正常干燥环境；车间原址为耕地，地势平坦。

地层以砂粘土为主，地下水位2.8-5.3m。

1.1.2 变电所基本设计资料1.变电所电压等级：10/0.4kv2.本变电所10kv经0.2km电缆线路与本厂总降压变电所相连。

3.工厂总降压变电所10kv母线上的短路容量按300Mkv计。

工厂降压变电所10kv配电出现定时限过电流保护整定时间top=1.5s。

4.要求车间变电所最大负荷时功率因数不低于0.9，车间变电所10kv侧进行电能计量。

5.本变电所除给冷镦车间供电外，还需给工具、机修车间供电。

6.负荷情况：(1）工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。

(2)机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。

（3）工具，机修车间负荷计算表如表1-1所示。

表1-1 工具、机修车间的负荷统计表序号车间名称供电回路代号设备容量kW计算负荷30P(kW) 30Q(kvar) 30S(kV A) 30I(A)1工具车间No.1供电回路47 14.1 16.5 21.7 32.9No.2供电回路56 16.8 19.7 25.9 39.4No.3供电回路42 12.6 14.7 19.4 29.5No.4供电回路35 10.5 12.3 16.2 24.62 机修车间No.5供电回路150 37.5 43.9 57.7 87.7（4）车间负荷性质：车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为4500h，属于三级负荷。

10kV及以下变电所设计规范GB50053－94主编部门：中华人民共和国机械工业部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1994年11月1日关于发布国家标准《10kV及以下变电所设计规范》的通知建标［1994］201号根据国家计委计综[1986］250号文的要求，由机械工业部中电设计研究院负责主编，会同有关单位共同修订的国家标准《10kV及以下变电所设计规范》，已经有关部门会审。

现批准《10kV及以下变电所设计规范》GB50053－94为强制性国家标准，自1991年11月1日起施行.原国家标准《工业与民用10kV及以下变电所设计规范》GBJ53－83同时废止.本规范由机械工业部负责管理，其具体解释等工作由机械工业部中电设计研究院负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责组织.中华人民共和国建设部1994年3月23日第一章总则第1。

0。

1条为使变电所设计做到保障人身安全、供电可靠、技术先进、经济合理和维护方便，确保设计质量，制订本规范。

第1。

0。

2条本规范适用于交流电压10kV及以下新建、扩建或改建工程的变电所设计。

第1。

0.3条变电所设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系,远近结合，以近期为主，适当考虑发展的可能。

第1.0。

4条变电所设计应根据负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因素，合理确定设计方案.第1。

0。

5条变电所设计采用的设备和器材,应符合国家或行业的产品技术标准，并应优先选用技术先进、经济适用和节能的成套设备和定型产品,不得采用淘汰产品。

第1.0.6条10kV及以下变电所的设计,除应执行本规范的规定外，尚应符合国家现行的有关设计标准和规范的规定.第二章所址选择第2。

0。

1条变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：一、接近负荷中心；二、进出线方便；三、接近电源侧;四、设备运输方便;五、不应设在有剧烈振动或高温的场所；六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；八、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连时,应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。