10kV箱式变电站的设计与应用全解

箱式变电站的设计与应用

摘要

电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气自动化化以后，可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。

本次设计为青海油田培训中心实训基地箱式变电站的设计，根据甲方及相关专业提供的用电负荷和供电条件，并适当考虑生产的发展，按照国家相关标准、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定箱式变电所的位置和形式。通过负荷计算，确定变压器的台数和容量。选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，合理选择整定继电器保护装置等。

由于本人能力有限，设计过程中难免有考虑不足之处，尚请师傅们批评指正，以便能及时纠正错误，利于今后设计工作的进步和提高。谢谢指导！

目录

第1章绪论 (3)

第2章负荷计算及无功功率补偿计算 (4)

第3章主变压器台数及容量的选择 (6)

第4章变电所主接线方案的选择 (6)

第5章变电所位置、型式的选择 (7)

第6章高低压开关柜的选择 (8)

第7章变电所高低压电气设备选择 (9)

第8章继电保护的配置 (11)

第9章总结 (13)

第1章绪论

1.1 电气设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kV及以下变电所设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，供电设计必须遵循以下原则：

（1）遵守规程、执行政策；

必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

（2）安全可靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3）近期为主、考虑发展；

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局出发、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电的设计人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

1.2 工程概况

1.2.1 本工程为青海油田培训中心实训基地箱式变电站的设计。

1.2.2 负荷情况

本工程主要用电负荷有实训场站、实验楼和焊工实训工房的用电，根据《供配电系统设计规范》GB50052-95规定，确定培训基地电力负荷为三级负荷。

1.2.3 电源状况

实训基地内有一条6kV线路通过，从用电容量、电源的输送距离，以及考虑

今后的发展规划来看，在满足供电电压偏差的允许值范围内，实训基地供电电源直接由6kV 架空线路T 接而来，线路采用铠装电缆直埋敷设。

第2章 负荷计算及无功功率补偿计算 2.1 负荷计算

2.1.1负荷计算的目的

负荷计算的目的是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如计算负荷确定过小，又将使电气设备和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，同样要造成损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。在进行负荷计算时，要考虑环境及社会因素的影响，并应为将来的发展留有适当余量。 2.1.2负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：

有功功率： Kd Pe P ⨯= (2-1) 无功功率: ϕtg P Q ⨯= (2-2) 视在功率: ϕCos P S /= (2-3)

计算电流: I S ϕ= (2-4) 2.1.3 用电负荷计算

用电情况详见电力负荷计算表（表1）。 取∑=9.0p K ,∑=95.0q K ,根据表1可算出：

883i

P =∑kW , 678i

Q =∑kVar

则0.9883795i P K p P ==⨯=∑∑kW 0.95678644i Q K q Q ==⨯=∑∑kVar

1046S ==≈kVA /795/10460.76Cos P S ϕ==≈

表1：电 力 负 荷 计 算 表

2.2 无功功率补偿计算

无功补偿是用来提高电压质量、降低网损的有效措施之一，方法是给感性电路中的电感并联电容器，使感性负荷所吸收的无功功率大部分有电容器提供。

由于规范要求9.0≥ϕCos ,而由上面计算可知0.760.9Cos ϕ≈<，因此需要进行无功补偿。

各计算负荷合计795P =kW

补偿前10.76Cos ϕ= 补偿后94.02=ϕCos

()21ϕϕtg tg P Qc -⨯= (2-5)

()()795[0.760.94]tg arcCos tg arcCos =⨯-

7950.49389=⨯≈kVar

选择补偿400kVar 电容器.

第3章 主变压器台数及容量的选择

根据电力负荷计算表，为减少电焊设备干扰以及变压器损耗，故选择2台6/0.4kV 电力变压器，一台为电焊机及修井机提供电源，另一台为实训场站、实验楼及检测工房等提供电源。变压器容量选择分别为630KVA 和500KVA ，经计算变压器负载率均大于β=70%，符合经济运行要求，并留有二期建设余量。

第4章 变电所主接线方案的选择

单母线接线（sing1e-bus configuration ）由线路、变压器回路和一组（汇流）母线所组成的电气主接线。单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上，见图。这种接线方式的优点是简单清晰，设备较少，操作方便和占地少。但因为所有线路和变压器回路都接在一组母线上，所以当母线或母线隔离开关进行检修或发生故障,或线路、变压器继电保护装置动作而断路器拒绝动作时，都会使整个配电装置停止运行，运行可靠性和灵活性不高，仅适用于线路数量较少、母线短的牵引变电所