航空培训中心10KV0.40.23KV变电所设计_开题报告

课题研究的目的、意义和价值

电力系统是生产、输送及使用电能的统一整体，而供配电系统既是电力系统的电能用户，又是用户端用电设备的电源，是电力系统的重要组成部分。变电所的功能是接受电能、变换电压和分配电能。10kV变电所（以下简称：变电所）是企业电力负荷的总电源，变电所的良好运行不仅关系着企业的生产经营活动和人们日常生活的正常开展，更关系着电网的安全稳定运行。供配电系统科学合理的设计是保证电网安全、可靠、经济、优质运行的前提条件也是首要任务。

随着经济的发展和科技的进步，新能源、新材料、新技术日新月异，电子信息业、互联网技术的快速发展等也促进了电力工业的升级换代。电力系统也只有在吸收新技术新材料发展成果的基础上不断地升级改造，才能满足经济快速发展的需求，两者相铺相成相互促进。

因此，在这样的背景下，电气设计人员也要不断学习新技术新成果，跟随着发展的脚步，综合运用先进的技术成果不断提升供配电系统的自动化程度和系统安全、可靠、经济、环保等各项性能，更好的服务经济社会的发展。

课题的历史背景、现状和发展趋势

1831年法拉第发现了电磁感应定律，为发电机和电动机的产生和发展奠定了理论基础，也为电力技术的发展提供了契机。早期变配电站设备采用的是电磁感应原理加机械机构来实现其功能的，设备简单、故障率高、可靠性低、灵活性低、操作复杂，维护成本高等。经过一百多年的发展电力技术已趋于成熟，电压等级和容量逐渐提高，设备操作灵活简单，安全性和可靠性大大提升。尽管如此，2003年美加及西欧地区发生了一系列大面积的严重停电事故，给社会经济、生活带来了巨大的负面影响，迫使各国有关部门开始慎重考虑电力安全及其相关问题。如何保证电力系统安全稳定运行是目前及今后电力行业都必须重视和解决的关键问题，电力设计是系统工程的开端，是安全稳定的基石。

随着信息技术和互联网的发展，电力系统的自动化程度越来越高，使变电所设计、施工变得越来越复杂，除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所和无人值守变电所，实现了远程监控、调度和维护。

变配电站计算机监控管理系统是利用现代电子技术、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、控制、计量与供电管理中心有机地融合在一起。由此，变配电管理系统（DMS）的应用日趋重要。变配电管理系统（DMS）由带有通讯接口的采集控制模块、多功能电力综合仪表、开关量采集模块、电流量采集模块、模拟量采集模块、继电器控制输出模块、现场管理机、24V直流电源以及中央管理机等组成。中央管理机是本系统的集中管理中心，一般安置在有人值班的总值班室内，用于整个变配电系统的实时状态显示、参数统计、数据分析、历史记录、故障报警、控制、报表打印等。它具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好、高效灵活以及运行调控方便等特点。随着计算机技术的迅速发展，变配电站的计算机化进程越来越快，是今后电气自动化领域的发展趋势。

设计方案

一、设计的基本要求

1.首先了解建设单位的需求和提供的资料，设计中应进行多方案的比较，选出技术、经济、合理的方案。

2.变电所的能源供应来源于市政公共电网，与电网管理部门取得沟通，商议电源接入方式等，并获得管理部门的审批。

3.保证建筑电气设计的内容完全符合国家相关法律、法规和部门规章、规定。消除电气设计中带来安全隐患。

4.建筑工程包括土建、水、电、空调、消防、安防、监控等诸多系统，各个系统必须协调一致，规划设计要科学合理，互不冲突，不影响主体结构安全。

5.电气设计应充分考虑方便日后的运行维护、升级改造和增容。

二、设计的原则

1.安全  包括人身安全、设备安全、电网安全。

2.可靠  包括设备线路可靠和电源本身各项参数指标的稳定。

3.合理  符合国情(国家有关政策、法令，行业有关规范、规定)

        符合要求（使用要求，经济实力，同时考虑运行、维护维修、扩充及发展的需要）

4.实用先进  方便日常使用操作、故障排除，运行维护经济，节能降耗；不使用落后淘汰的设备，在经济合理的前提下优先采用成熟的先进的技术和设备，考虑今后的发展趋势，预留升级改造的空间和条件。

三、设计的依据及需要解决的重点问题

1.变电所设计是依据整个项目的原始条件、总体要求、负荷性质、负荷大小、负荷的分布及上一级电力系统的情况等原始资料，按照国家相关政策和行业的规定、规范以及施工工艺要求来进行的，既要安全可靠，又要经济实用。

2.要明确变电所的合理位置、电网接入的方式；理清重点负荷和一般负荷、动力负荷和照明负荷及其分布；确定线路走向及敷设方式；计算功率因数及总负荷确定变压器台数、容量、接线方式；平面布置图、电气系统图、主接线图和二次回路的设计；设备选型及参数确定。

3. 项目具体情况

环境基本资料

A．项目所处地理位置：本项目地处厦门市高崎机场附近,交通方便，人口密度不大，对项目施工没有影响。

B. 地理气候条件：厦门属于亚热带海洋性气候，温和多雨，高温时期长，相对湿度大，雷雨季节长，年平均降雨量在1100毫米左右。 由于太平洋温差气流关系，厦门每年平均受台风影响5－6次，甚至更多。厦门的地质抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g。

电源引入情况

用户负荷性质为三级，变电所设置于本项目内接近负荷中心。上级开关站距离本变电所电缆走线0.91km，确定地下管渠敷设电缆引入10KV电压等级的电力。上级10KV开关站开关容量10000KVA,本级10KV进线开关容量6300KVA，采用双回路电源进线，电缆采用3*185mm2铠装电力电缆，长度0.93km*2条。

用户需求

本项目占地近10亩，建筑面积2.85万平米，有三栋大楼，楼间距小于50米。模拟机楼三层高，计划安装四台美国进口的飞行模拟机，设有运行维护处、工具材料室、接待室、管理办公室等。教学楼八层高，一楼和二楼乘务训练厅，三到七楼教学教室，八楼综合办公室。住勤楼十层高，一楼二楼服务大厅，三到十楼宿舍区，每层十六间宿舍。地下室一层设有中央空调机房、水泵房、生活水池、消防水池、车库车位92个等。变电所设于中心区域，距离各楼栋少于70米，通过地下管廊敷设0.4KV电缆至各区域用电设备，电缆长度最长不超过80米。

各栋主要用电设备清单

楼 栋

主要设备

视在功率（KVA）

有功功率（KW）

功率  因数

数量（台）

负荷  等级

总功率（KVA）

                   教      学      楼

水冷机组

167

148.6

0.89

3

3

501

冷水机水泵

39

34.3

0.88

6

3

234

冷却风机

5.5

4.9

0.89

6

3

33

新风机

7.5

6.5

0.87

10

3

75

风机盘管

0.3

0.27

0.89

430

3

129

电梯

15

13.5

0.9

3

2

45

生活水泵

15

13.35

0.89

3

2

45

消防水泵

42

37

0.88

6

2

252

排、送风机

5

4.4

0.88

8

2

40

消防应急照明

5

4.9

0.98

1

2

5

办公照明

25

24.3

0.97

1

3

25

办公用电

50

47.5

0.95

1

3

50

开水器

4

3.92

0.98

8

3

32

地下室照明

7.5

7.3

0.97

1

3

7.5

地下室动力用电

10

9.2

0.92

1

3

10

其他

10

9.5

0.95

1

3

10

本栋小计

1493

           模

新风机

7.5

6.5

0.87

5

3

37.5

风机盘管

0.3

0.27

0.89

38

3

11.4

电梯

15

13.5

0.9

1

2

15

模拟机

40

38

0.95

4

3

160

    拟    机    楼

计算机中心

30

28.5

0.95

1

2

30

航空训练器材

28

25.2

0.9

1

3

28

排、送风机

5

4.4

0.88

6

2

30

消防应急照明

2

1.96

0.98

1

2

2

一般照明

8

7.76

0.97

1

3

8

办公用电

8

7.6

0.95

1

3

8

开水器

4

3.88

0.97

2

3

8

安防监控

10

9.5

0.95

1

3

10

其他

10

9.5

0.95

1

3

10

本栋小计

357.9

       住     勤    楼

电梯

15

13.5

0.9

2

2

30

热水系统

9.5

8.55

0.9

4

3

38

排、送风机

5

4.4

0.88

5

2

25

消防应急照明

4

3.9

0.98

1

2

4

一般照明

15

14.6

0.97

1

3

15

宿舍用电

45

33.6

0.96

1

3

45

分体空调

1.5

1.3

0.86

140

3

210

其他用电

10

9.5

0.95

1

3

10

本栋小计

377

三栋总用电功率2227.9KVA，适宜采用2台变压器。

四、设计提纲

（一）供配电系统负荷计算

1.用电设备容量确定及电力负荷曲线

2.单个用电设备及各板块设备组负荷计算

3.系统功率损耗及总负荷计算

（二）短路电流的计算

1.短路的概念、类型、原因及危害

2.无限大容量系统三相短路电流计算

3.不对称短路电流计算

4.低压电网短路电流计算

5.短路效应和稳定度校验

（三）变电所及备用电源设计

1.变电所的类型和选址

2.变电所的布置和对相关专业的要求

3.备用发电机组设计

（四）变配电系统一次接线设计

1.负荷性质和电网接入方式

2.变电所电气主接线

3.高压配电设计

4.低压配电设计

5.电力线路的结构和敷设

（五）变配电系统电气设备的选择

1.电力变压器的类型及选择

2.成套配电装置（高压、低压两部分）

3.高低压开关设备

4.电压互感器、电流互感器

5.熔断器和避雷装置

6.无功补偿设备

（六）变配电系统二次回路和继电保护

1.变电所操作电源设计

2.中央信号回路

3.测量和绝缘监视回路

4.高压线路的继电保护

5.电力变压器的继电保护

6.低压配电线路的继电保护

（七）变配电系统的安全技术

1.变配电系统接地

2.等电位联接与漏电保护

3.过电压和防雷技术

（八）变配电系统的自动化技术

1.备用电源自动投入装置

2.远程控制系统

3.微机综合自动化技术

参考文献

汪雄海. 供配电技术教程. 浙江大学电气工程学院. 2014

王吉华. 供配电技术简明手册  上海科学技术出版社  2014

姜海   变配电系统设计   中国电力出版社   2015

周浩 王慧芳  电力工程   浙江大学出版社   2011

翁双安  供配电工程设计指导   机械工业出版社  2008

朱元庆,商文怡.建筑电气设计基础知识. 中国建筑工业出版社,1990.

GB50052-1995, 供配电系统设计规范[S].

GB50053-94, 10kV及以下变电所设计规范[S].

JGJ16-2008, 民用建筑电气设计规范[S].

GB/50217-2007, 电力工程电缆设计规范[S]

GB50057-94(2000版)，建筑物防雷设计规范[S]