1、湖南工程學院 課程設計任務書課程名稱： 供電工程 題 目： 高層建筑變電所設計 專業班級： 學生姓名： 學號： 指導老師： 任務書下達日期： 設計完成日期： 設計內容與設計要求一、設計內容（一）原始數據1.工程概況：本工程為15層的辦公樓，屬一級高層建筑，地下一層，地上15層。地下一層為設備用房，115層為辦公層。建筑高度為56.1m，建筑面積為22736m2。1.負荷情況：本高層建筑總負荷為1000kva，cos為0.7，其中照明負荷為300kva，動力負荷為700kva。消防設備、重要設備、主通道一般照明等重要負荷為400kva。 2.電源情況：從城市電網引一路10kv電源，短路容量為20

2、0mva。另安裝一臺400kw自備柴油發電機。 3.環境與氣象條件：年最高溫度：40 ；年最低溫度-5；年平均溫度25；海拔高度：150m； 土質：粘土；雷暴日：30日/年。 （二）技術要求1雙電源采用一用一備，自備柴油發電機要求在30s之內供電。2要求補償后低壓側cos達到0.95。（三）設計內容1負荷計算與無功功率補償2主變壓器選擇3電氣主接線設計4短路電流計算5電氣設備的選擇與校驗（包括保護動作值的整定計算）6母線及進出線的選擇7變電所布置設計二、設計要求1在規定時間內完成以上設計內容；2用計算機畫出電氣主接線圖和變電所布置平面圖；3編寫設計說明書（計算書），設備選擇要列出表格。主要設計

3、條件計算機與博超電氣電力設計軟件。 說明書格式目錄正文內容：一、設計要求及概述二、負荷計算與無功補償三、主變壓器選擇四、電氣主接線設計五、短路電流計算六、電氣設備選擇與校驗七、母線及進出線的選擇八、結語裝訂格式：全部采用16k打印紙或課程設計專用紙，豎裝。裝訂順序：課程設計報告書封面；任務書；說明書目錄；正文；附件（圖紙等）。參 考 文 獻1徐曉寧.建筑電氣設計基礎m.廣州：華南理工大學出版社，2007.2馬誌溪.建筑電氣工程-基礎、設計、實施、實踐m.北京：化學工業出版社，20053劉介才.供配電設計手冊目 錄第一章 設計要求及概述1第二章 負荷計算與無功補償22.1計算負荷的目的和意義22

4、.2無功補償的目的和意義22.3具體計算3第三章 主變壓器選擇43.1 選擇變壓器型式43.2選擇變壓器的臺數4第四章 電氣主接線設計6第五章 短路電流計算9第六章 電氣設備選擇與校驗126.1高壓斷路器的選擇及校驗126.2 隔離開關的選擇及校驗146.3 互感器的選擇及校驗166.3.1電流互感器的選擇及校驗176.3.2電壓互感器選擇校驗18第七章 母線及進出線的選擇207.1母線型號的選擇207.2按發熱條件進行校驗20結束語21參考文獻22 第一章 設計要求及概述分析綜合樓10kv變電所的負荷分布情況，再加上對安全、可靠、優質、靈活、經濟等方面的考慮，選擇出最佳變電所的高低壓部分設計

5、，進而根據實際情況，選擇并校驗所選電氣設備。設計步驟如下：（1）：依照主接線的特點，選擇各個電壓等級的接線方式，進行綜合比較，選擇最佳接線方式。（2）：進行短路電流計算，根據短路點計算三相短路穩態電流和沖擊電流。（3）：根據所選電氣元件，結合實際繪制設計圖紙，包括主接線圖、二次回路圖等。最后進行校驗。設計的依據來源于任務書所給的原始數據，包括工程概況、負荷情況和環境與氣象條件。此次課程設計能夠讓同學們更好的掌握電氣部分的發電、變電、輸電、主系統的構成、設計和運行的基本理論及計算方法、并注重加強對電氣設備性能和原理靈活應用于實踐，培養自己的分析 和計算能力。第二章 負荷計算與無功補償2.1計算負

6、荷的目的和意義計算負荷是根據已知的用電設備容量按一定統計方法確定的，預期不變的最大假想負荷，作為按發熱條件選擇供電系統各元件的一句。按計算負荷懸著的電力變壓器、高低壓電器和電線電纜，當系統在正常持續運行時，其發熱溫度不致超出允許值，或不影響其壽命。計算負荷是供電系統設計計算的基本一句。如果計算負荷過大，將使設備和導線選擇偏大，造成投資和有色金屬的浪費。如果計算負荷過小，又將使設備和導線選擇偏小，造成運行時過熱，增加電能損耗和電壓損失，甚至使設備和導線燒毀，造成事故?？梢姡_確定計算負荷具有重要意義。負荷情況很復雜，影響計算負荷的因素很多，它與設備的性能、生產的組織及能源供應的狀況等多種因素有

7、關，因此，準確確定計算負荷十分困難，負荷計算也只能力求接近實際。2.2無功補償的目的和意義所謂無功功率補償是把具有容性功率的裝置與感性負荷聯接在同一電路，當容性裝置釋放能量在相互轉化，感性負荷所吸收的無功功率可由容性裝置輸出的無功功率中得到補償。采取無功功率補償、提高功率因素時，使負荷電流減小，這就使得供電系統的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關設備和較小截面積的電線電纜，減少投資和節約有色金屬。因此采取無功補償、提高功率因素對整個供電系統大有好處。2.3具體計算照明負荷： 動力負荷： 重要負荷： 總負荷為： 總的無功功率補償為： 選擇電容器組數及容量，考慮到無功自動補

8、償控制器可控制電容器投切的回路數為4,6,8,10,12等，故選擇成套并聯電容器屏，可安裝的電容器組為12組。則需要安裝的電容器單組容量為：，查附錄表11，選擇bsmj0.4-40-3型自愈式并聯電容器，每組容量，總容量為，實際最大負荷時的補償容量為，補償后的視在計算負荷及功率因素為：視在計算負荷: 功率因素： 第三章 主變壓器選擇在合理選擇變壓器時，首先應選擇低損耗，低噪音的s9,s10,s11系列的變壓器，不能選用高能耗的電力變壓器。應選是變壓器的繞組耦合方式、相數、冷卻方式，繞組數，繞組導線材質及調壓方式。3.1 選擇變壓器型式考慮到在地下一層設備房內，故選用低損耗的scb10型10/0

9、.4kv三相干式雙繞組電力變壓器。變壓器采用無勵磁調壓方式，分接頭±5，聯結組標號為dyn11,，采用環氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，帶ip2x防護外殼。3.2選擇變壓器的臺數根據辦公樓負荷情況和電源情況，變電所的主變壓器有兩種方案可供選擇。（a）裝設一臺變壓器，而容量根據，選擇：,型號為scb10-1000/10kv.表3-1 scb9-800/10變壓器技術參數型號額定容量（kva）額定電壓（kv）空載損耗（w）負載損耗（w）短路阻抗（%）空載 電流（%）變壓器連接組高壓低壓scb10-1000/10100010.50.41750825060.9（b）裝設兩臺變壓器，而每臺變

10、壓器的容量根據下式選擇，即： 因此選擇兩臺型號為scb10-600/10kv.的變壓器，主變壓器的聯結組為yyn0。按技術指標，裝設兩臺主變壓器的方案略優于裝設一臺主變壓器的方案，但按經濟指標，則裝設一臺主變壓器的主接線方案遠優于裝設兩臺主變壓器的主接線方案，因此決定采用裝設一臺主變壓器的主接線。第四章 電氣主接線設計變配電所的電氣主接線是以電源進線和引出線為基本環節，以母線為中間環節構成的電能輸配電路。其基本形式按有無母線通常分為有母線的主接線和無母線的主接線兩大類。母線是大電流低阻抗道題，可以再其上分開的個點接入若干個電路。母線在配電裝置中起著匯集電流和分配電流的作用，又稱匯流排。在用戶變

11、配電所中，有母線的主接線按母線設置的不同，又有單母線接線、分段單母線接線盒雙母線接線三種形式。1.單母線接線單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經過開關電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開關，靠近母線側的隔離開關qs2稱作母線隔離開關，靠近線路側的qs3稱為線路隔離開關(在實際變電所中，通常把靠近電源側的隔離開關稱為甲刀閘，把靠近負荷側的隔離開關稱為乙刀閘)。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負荷電流和開斷短路電流，故用

12、來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關沒有滅弧裝置其開合電流能力極低，只能于設備停運后退出工作時斷開電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現電源的一側或兩側均應配置隔離開關，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設線路隔離開關。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設。同一回路中串接的隔離開關和斷路器，在運行操作時，必須嚴格遵守操作順序。（1）單母線接線的優缺點 優點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源

13、，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。（2）單母線接線的適用范圍一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況：6-10kv配電裝置的出線回路數不超過5回。35-66kv配電裝置的出線回路數不超過3回。2.單母線分段接線為了克服一般單母線接線存在的缺點，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設一個分段斷路器和兩個隔離開關。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線。（1）單母線分段接線的優缺點優點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一證正常段母線不間斷供電和不致

14、使大面積停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。（2）單母線分段接線適用范圍6一10kv配電裝置出線回路數為6回及以上時。3566kv配電裝置出線回路數為48回時。3.雙母線接線雙母線接線是針對單母線分段接線時母線故障造成部分出現停電的缺點而提出的。雙母線接線與單母線接線相比從結構上而言，多設置了一組母線，同時每個回路經斷路器和兩組隔離開關分別接到兩組母線上，兩組母線之間可通過母線聯絡斷路器連接起來。（1）雙母線接線的優缺點：優點：可靠性高、運行靈活、擴建方便。缺點：設備多、操

15、作繁瑣、造價高。（2）雙母線接線適用范圍一般僅用于有大量一、二級負荷的大型變電所。如3566kv線路為8回及以上時，可采用雙母線接線。110kv線路為6回及以上時，宜采用雙母線接線。因為高層建筑 主要有消防通道等重要設備 其中重要設備為二級負荷，照明動力設備為三級負荷故采用分段單母線供電。第五章 短路電流計算設高層建筑變電所高壓進線端與電力系統的發電機輸出端的距離為3km，為電纜線路。電力系統變電所高壓饋電線出口處短路容量為s”k3 =200mv·a, 供電系統短路計算電路圖如圖5-1所示。 圖5-1確定基準值取 ，而 計算短路回路中主要元件的電抗標幺值電力系統 架空線路 取 電力變

16、壓器（由附錄表13查得scb10-1000/10干式變壓器dyn11聯結） 求k-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值 三相對稱短路電流初始值 (3)其他三相短路電流 (4)三相短路容量 求k-2點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量（1）總電抗標幺值 （2）三相對稱短路電流初始值 其他三相短路電流 （4)三相短路容量 序號電路元件技術參數電抗標幺值 三相短路電流/ka1電力系統0.52電力線路1.813k-1un=10kv2.312.382.382.386.073.594變壓器65k-2un=0.38kv8.3117.3417.3417.3431.9112

17、.03 短路計算表第六章 電氣設備選擇與校驗6.1高壓斷路器的選擇及校驗高壓斷路器是高壓電氣中的重要設備，是一次電力系統中控制和保護電路的關鍵設備，它在電網中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據電力系統的運行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護作用，當電力系統中發生故障時，在繼電保護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分的正常運行。高壓斷路器的主要作用是：在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在發生短路故障或嚴重負荷時，借助繼電保護裝置用它自動、迅速地切斷故障電流，以防止擴大事故范圍。斷路器工作性能好壞直接關系到供配電系統的安全運行。為此要求斷路器具有相當完善的滅弧裝置和足夠強

18、的滅弧能力。10kv側電網額定電壓: 額定電流: （1）額定電壓的選擇:=10kv 開關電器的額定電壓（kv); 系統的最高運行電壓（kv)；（2）額定電流的選擇:（3）額定短路開斷電流選擇: （4）額定短路關合電流: =6.07kva 根據、以及安裝條件，查附錄表18，可選cv1-12-630a/25ka型戶內真空斷路器。（5）根據熱穩定要求 對選定斷路器進行熱穩定校驗： 取繼電器的后備保護動作時間為0.8，斷路器的全開斷時間取0.1s，qt=×（0.1+0.8+0.5）=5.38（6）動穩定校驗 =6.07ka 序號選擇項目裝設地點的技術參數斷路器的技術參數結論1額定電壓un=1

19、0kv，um=12kv=12kv合格2額定電流ic=121.56air=630a合格3額定短路開斷電流=2.38ka(最大運行方式)ib=25ka合格4額定峰值耐受電流=6.07ka(最大運行方式)=63ka合格5額定短時耐受電流qt=5.38合格6額定短路關合電流=6.07ka(最大運行方式)=63ka合格7環節條件室內變電所高壓開關柜內正常使用環境滿足條件校驗計算結果與所選斷路器列表比較見表61。6.2 隔離開關的選擇及校驗隔離開關的用途：1. 隔離開關實現電氣隔離（隔離電源）有明顯可見的足夠大的斷開點，確保運行和檢修的安全。2. 隔離開關沒有滅弧室，所以不能用來直接接通、切斷負荷電流和短

20、路電流。（運行證明，可以用來開閉電壓互感器、避雷器、母線和直接與母線相連設備的電容電流，開閉阻抗很低的并聯電路的轉移電流。也可開閉勵磁電流不超過2a的變壓器空載電流和電容電流不超過5a。）。有壓無載。其主要用途是保證電路中的檢修部分與帶電體之間的隔離以及用隔離開關進行電路的切換工作或關合空載電路。隔離開關拉閘前，必須在斷路器切斷電路之后才能進行再拉隔離開關，合閘前，先合隔離開關再用斷路器接通電路。隔離開關的主要作用： 1、 隔離電源： 在電氣設備停電或檢修時，用隔離開關將需停電設備與電流隔離，形成明顯可見的斷開點，以保證工作人員和設備安全。 2 、倒閘操作（改變運行方式）：將運用中的電氣設備進

21、行三種形式狀態（運行、備用、檢修）下的改變，將電氣設備由一種工作狀態改變成另一種工作狀態。 3、 拉合無電流或小電流電路的設備 高壓隔離開關雖然沒有特殊滅弧裝置，但觸頭間的拉合速度及開距應具備小電流和拉長拉細電弧滅弧能力，對以下電路具備拉合。（1）拉、合電壓互感器與避雷器回路。（2）拉、合空母線和直接與母線相連接設備的電容電流。（3）拉、合勵磁電流小于2a的空載變壓器：一般電壓為35kv，容量為1000kva及以下變壓器；電壓為110kv容量為3200kva及以下變壓器。（4）拉、合電容電流不超過5a的空載線路，一般電壓為10kv，長度為5km及以下的架空線路；電壓為35kv，長度為10km及

22、以下的架空路線。（1）額定電壓的選擇 （2）額定電流的選擇（3）極限通過電流選擇根據un、in、ies以及安裝條件，查設備手冊，gn30-10d1/630戶內型高壓隔離開關。 （4）根據熱穩定要求 對選定隔離開關進行熱穩定校驗： 取繼電器的后備保護動作時間為0.8，斷路器的全開斷時間取0.1s，qt=×（0.1+0.8+0.5）=5.38校驗計算結果與所選隔離開關列表比較見表10.3。表6-2 校驗計算結果與所選隔離開關列表比較表計算結果gn30-10d1/630u(kv)10u(kv)10i(a)121.56i(a)630q(ka)s 5.38it(ka)s2500(ka)6.07

23、(ka) 50由以上可知，所選隔離開關校驗全部合格。gn30-10d/630，這種型號隔離開關系列為高壓10kv，三相電流頻率50hz的戶內、裝置，安裝于高壓開關柜內，使高壓開關柜結構緊密占地面積小，安全性高。如下表所示7-3為gn30-10d/630的技術數據。 表6-3 gn30-10d/630技術數據型號型式序號額定電壓kv額定電流a結構標志gn30-10d/630戶內3010630帶接地刀閘 隔離開關運行與維護的注意事項：（1）.載流回路及引線端子無過熱。（2）.瓷瓶無裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無松散及起層現象。（3）.傳動機構外露的金屬無明顯銹蝕痕跡。（4）.觸頭罩無異物堵塞。（5）.接

24、地良好。（6）.分合閘過程應無卡勁，觸頭中心要標準，三相是否同時接觸。（7）.隔離開關嚴禁帶負荷分、合閘，維修時檢查它與斷路器的連鎖。6.3 互感器的選擇及校驗 互感器是一種為測量儀器、儀表、繼電器和其他類似電器供電的特殊變壓器?；ジ衅鞯墓δ苡袃蓚€：一是將二次電路及設備與高壓一次電路隔離，保障了二次設備與人身安全；二是將任意高的電壓變換成標準的低電壓或將任意大的電流變換成標準的小電流，以使二次側的測量儀器、儀表、繼電器等標準化。6.3.1電流互感器的選擇及校驗（1）一次回路額定電壓的選擇 （2）一次回路額定電流的選擇 因為10kv主變進線最大持續工作電流為 所以 （3）二次回路額定電流選擇弱電

25、系統的1a。（4）準確級選擇 根據保護需要確定電流互感器的準確級如下： 10p20/10p20/0.5/0.2根據un、imax以及安裝條件，查設備手冊，可選lzzbj12-10a戶內型支柱式環氧樹脂澆注絕緣電流互感器。主要技術參數見表10.6。 表6.3 lzzbj8-10a電流互感器主要技術參數型號額定電壓(kv)設備最高電壓(kv)額定比流比額定一次電流 (a)額定二次電流(a)級次組合 3s熱穩定電流(ka)動穩定電流峰值(ka)lzzbj12-10a1012150/115015p1010p1045112.5 （5）根據熱穩定要求對選定電流互感器進行熱穩定校驗：（6）根據動穩定要求 =112.5ka =6.07ka 因此，所選擇的電流互感器能滿足校驗要求 。6.3.2電壓互感器選擇校驗(1）額定一次電壓u1r =kv二次額定電壓： 電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100v的儀表和繼電器的電壓繞組使用。單個單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100v，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為0.1/kv；10kv側：分段母線上選用成套電容式電壓互感器。具體參數見表10.9。型號額定一次電壓(kv)額定電容h級次組合1a1n