10KV供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

摘 要 隨著人們的居住條件的不斷改善，人們對(duì)小區(qū)電力供應(yīng)的要求越來(lái)越高，特別是供電的可靠性和持續(xù)性。這就要求在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合該小區(qū)的規(guī)模和規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，要既能滿足小區(qū)的用電負(fù)荷，又能保證小區(qū)的供電安全及供電可靠性。 本次設(shè)計(jì)課題內(nèi)容為某小區(qū)10KV供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。論文的主體結(jié)構(gòu)為：首先論述了課題的意義和設(shè)計(jì)概況，主要包含此小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論。設(shè)計(jì)前期根據(jù)民用住宅建筑物的負(fù)荷計(jì)算準(zhǔn)則來(lái)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，運(yùn)用了三種負(fù)荷計(jì)算方法對(duì)各類別的用電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過(guò)分析選擇低壓集中無(wú)功補(bǔ)償方式，采用并聯(lián)電容器，使功率因數(shù)由0.85提高到0.932，大大降低了設(shè)備運(yùn)行的損耗；再采用標(biāo)幺值法對(duì)短路電流進(jìn)行運(yùn)算，選擇主要電氣設(shè)備的型號(hào)和參數(shù)，靈活將電器設(shè)備的原理進(jìn)行理解及運(yùn)用，根據(jù)數(shù)據(jù)表，選擇了合適的電纜型號(hào)和截面。后期則從防直擊雷和接地系統(tǒng)的角度，對(duì)建筑物進(jìn)行防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)，及圖紙的繪制。關(guān)鍵詞：供配電系統(tǒng)；短路計(jì)算；無(wú)功補(bǔ)償ABSTRACT With the continuous improvement of peoples living conditions, peoples demand for residential power supply is increasingly high, especially the reliability and continuity of power supply. This requires the design of power supply and distribution system to combine the size and scale of the district standards to design, to both meet the districts electricity load, but also to ensure that the districts power supply security and reliability. This design topic for the residential area 10KV power supply and distribution design. The main structure of the thesis is as follows: firstly, the significance and the design of the project are discussed, including the design theory of the power supply and distribution system. Preliminary design according to the load of residential buildings calculation criterion for load calculation, using three kinds of calculation methods of all kinds of used electricity load calculation and statistics, and selection of shunt capacitor of low voltage reactive power compensation, the power factor increased from 0.85 to 0.932, greatly reduces the loss of equipment operation; by p.u. method of short-circuit current calculation, for power transformer selection and electrical equipment models and the parameters identified, flexible understanding and application of the principle of electrical equipment, according to the data table, select the appropriate cable type, and the cross section. From the late direct lightning protection and grounding system point of view, design of lightning protection of buildings, drawing and drawing. Key words ：power supply and distribution system；short circuit calculation；reactive power compensation 目 錄1 前言1 1.1 課題意義1 1.2 設(shè)計(jì)概況1 1.3 設(shè)計(jì)范圍1 1.4 設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)1 1.5 設(shè)計(jì)思路22 住宅小區(qū)的負(fù)荷計(jì)算3 2.1 負(fù)荷的分類3 2.3 負(fù)荷計(jì)算準(zhǔn)則3 2.3 電氣負(fù)荷計(jì)算4 2.3.1 計(jì)算的主要方法4 2.3.2 其它負(fù)荷計(jì)算方法5 2.3.3 詳細(xì)負(fù)荷計(jì)算6 2.4 系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算的統(tǒng)計(jì)結(jié)果103 無(wú)功功率補(bǔ)償及其計(jì)算13 3.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾?3 3.2 無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇13 3.3 并聯(lián)電容器無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法134 短路電流計(jì)算16 4.1 短路電流計(jì)算的目的16 4.2 實(shí)用計(jì)算時(shí)的基本假設(shè)16 4.3 標(biāo)么值法計(jì)算短路電流16 4.3.1 按標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算16 4.3.2 短路計(jì)算過(guò)程及結(jié)果185 系統(tǒng)變壓器的選擇21 5.1 小區(qū)供配電系統(tǒng)布局21 5.2 變壓器的類型選擇21 5.3 箱式變壓器21 5.4 高壓環(huán)網(wǎng)柜23 5.5 高、低壓分線設(shè)備選擇23 5.5.1 高壓電纜分支箱的選擇23 5.5.2 低壓電纜分支箱的選擇23 5.6 高、低壓電纜類型及截面選擇23 5.6.1 高壓電纜的選擇23 5.6.2 低壓電纜的選擇246 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)25 6.1 防雷設(shè)計(jì)的必要25 6.2 建筑物的防雷措施25 6.3 雷電波的危害25 6.4 本建筑防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果25 6.4.1 防直擊雷26 6.4.2 接地系統(tǒng)26結(jié)束語(yǔ)27參考文獻(xiàn)28致謝291 前 言1.1 課題意義 住宅小區(qū)是城市居住區(qū)公共空間的重心，小區(qū)供配電規(guī)劃是小區(qū)電力網(wǎng)配置的依據(jù)和基礎(chǔ)。小區(qū)的電力配套設(shè)施常因配置標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，供電方案不規(guī)范等原因，使其出現(xiàn)供電可靠性不高、設(shè)備運(yùn)行損耗大、后續(xù)維護(hù)不便的問(wèn)題，而困擾著萬(wàn)千用戶。因此要在保證供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的同時(shí)兼顧社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，提高設(shè)備的運(yùn)行效果。近幾年來(lái),國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)開(kāi)始使用新型的箱式變電站與配電室,設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要來(lái)選擇適合的變電站，其容量在100kVA1600kVA的范圍。箱式變電站的優(yōu)點(diǎn)主要為占地面積小,可靈活選擇站址且適應(yīng)性強(qiáng),投資小,社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益明顯。1.2 設(shè)計(jì)概況本小區(qū)，總面積105000平方米（其中住宅面積85000平方米，商業(yè)面積20000平方米）由1棟17層高層住宅、4棟18層高層住宅、3棟23層高層住宅組成。分兩期建設(shè)，小區(qū)配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)。本工程一期安裝四臺(tái)630kVA室外箱式變壓器。變壓器容量為2520kVA。小區(qū)消防設(shè)備及電梯、生活汞為一級(jí)負(fù)荷，備用電源由開(kāi)發(fā)商自設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組。本設(shè)計(jì)，總體上依據(jù)民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)確立設(shè)計(jì)思路，并且根據(jù)實(shí)際情況完成配電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償、短路計(jì)算、設(shè)備選型、圖紙繪制。1.3 設(shè)計(jì)范圍 按照城區(qū)供電局10kV及以下配電網(wǎng)的規(guī)范，對(duì)于本小區(qū)配電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的范圍如下： 從10KV配電線路起至一戶一表表箱（含分戶表計(jì)）止范圍內(nèi)的10/0.4KV高低壓配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)。1.4 設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)主要參考了如下國(guó)家規(guī)范及電氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： 3110KV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50060-2008 20KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB50053-2013 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ 16-2008 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50052-2011 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范GB50217-2007 電測(cè)量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范DL/T5137-2001 GB3804-2004：340.5KV交流高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān) DL401-91：高壓電纜選用原則 GB11032-2010：交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器 一般10KV電網(wǎng)須按不同用電負(fù)荷的可靠性要求,選擇最適當(dāng)?shù)慕泳€方式。工程中，正確的選用線路導(dǎo)線的截面和長(zhǎng)度，可以降低有色金屬的用量,既減少了線路的損耗,也保證供電質(zhì)量。1.5 設(shè)計(jì)思路 本住宅小區(qū)共有建筑樓8座，包括周邊綠化空地，占地面積約105000平方米，其中住宅樓6#，8#樓23層屬一類高層，二類高層住宅樓6座(1#、3#、5#、7#樓18層，2#樓17層)，商業(yè)面積2571平方米，地下車庫(kù)14628平方米。 對(duì)于小區(qū)住宅建筑來(lái)說(shuō)，通常從10KV的高壓電力網(wǎng)進(jìn)線，經(jīng)由小區(qū)新增環(huán)網(wǎng)柜采用電纜接入，再經(jīng)箱式變的高低壓變換箱，將電壓引至各樓棟單元的總配電箱。接地系統(tǒng)為T(mén)N-C-S系統(tǒng)，保護(hù)采用戶外式重復(fù)接地保護(hù)，接地電阻小于等于4。高壓從10KV的高壓電力網(wǎng)進(jìn)線，經(jīng)高壓環(huán)網(wǎng)柜引入，低壓配電干線則采用母線絕緣電力電纜（YJV）穿管埋地下或是沿內(nèi)墻敷設(shè)，頂板暗敷設(shè)。2 小區(qū)負(fù)荷計(jì)算本小區(qū)建筑平面總面積105000平方米（其中住宅面積85000平方米，商業(yè)面積20000平方米）包含1棟17層高層住宅、4棟18層高層住宅、3棟23層高層住宅。小區(qū)的供配電系統(tǒng)隨現(xiàn)代人們生活的提高、生產(chǎn)的需要而規(guī)劃的，作為本小區(qū)民用建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提，負(fù)荷計(jì)算的合理性是選擇主要電力設(shè)備容量、型號(hào)、電纜截面的主要依據(jù)。小區(qū)的電壓質(zhì)量與居民的日常生活與工作息息相關(guān)，其用電負(fù)荷按國(guó)家住宅小區(qū)用電標(biāo)準(zhǔn)估算得來(lái)。2.1 負(fù)荷分類與電源 為了使小區(qū)建成、設(shè)備投入使用后，小區(qū)居民能擁有穩(wěn)定的供電電壓，為其日常生活提供電力保障，同時(shí)又考慮到長(zhǎng)期生活，實(shí)際供電時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，按設(shè)備負(fù)荷在運(yùn)行中的重要性和如若意外中斷供電而可能形成損失的程度來(lái)將負(fù)荷進(jìn)行分類： 一級(jí)負(fù)荷，即在設(shè)備運(yùn)行中意外中斷供電，將可能致使人員傷亡、威脅人身安全或?qū)ψ匀画h(huán)境造成不可恢復(fù)的破壞，對(duì)公民人身和經(jīng)濟(jì)方面產(chǎn)生巨大影響。 二級(jí)負(fù)荷，是在一級(jí)負(fù)荷之下，不會(huì)造成公民安全的威脅但有可能使社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生較大的損失。 三級(jí)負(fù)荷，此類負(fù)荷是指除開(kāi)一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷規(guī)定之外的其他用電負(fù)荷，其產(chǎn)生的可能損失程度的影響較小，或者說(shuō)不會(huì)給人們生活和工作帶來(lái)直接或明顯的影響。 根據(jù)上述描述，本次設(shè)計(jì)的小區(qū)消防設(shè)備及電梯、生活泵為一級(jí)負(fù)荷，備用電源由開(kāi)發(fā)商自設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組。 小區(qū)供電系統(tǒng)電源，由城市10KV的電力網(wǎng)經(jīng)由本小區(qū)新增環(huán)網(wǎng)柜采用電纜接入新增分支箱，經(jīng)過(guò)箱式變壓器的高低壓變換箱引入，采用電纜接入客戶新增箱變。接地系統(tǒng)采用TN-C-S系統(tǒng)。2.2 負(fù)荷計(jì)算準(zhǔn)則 本設(shè)計(jì)遵照國(guó)網(wǎng)公司電力安全工程規(guī)范中之規(guī)定，城市居民小區(qū)的每戶供電容量規(guī)格一般在410kW。 本小區(qū)的小戶型房屋面積約為每戶80m2，大戶型則為150m2，小戶型每戶容量按46kW設(shè)定，大戶型則設(shè)定為每戶810kW的負(fù)荷容量。其設(shè)定均按照國(guó)家民用建筑供電標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行估算。 其具體規(guī)格如下表1：表1 小區(qū)負(fù)荷規(guī)格規(guī)格100m2及以下100m2以上每戶容量46kW810kW2.3 電氣負(fù)荷計(jì)算 住宅小區(qū)的負(fù)荷計(jì)算是住宅小區(qū)電源設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，直接影響住戶的供電能力。設(shè)計(jì)時(shí)選用了三種計(jì)算方法對(duì)住宅小區(qū)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，以此合理配置小區(qū)配電變壓器及選擇電纜型號(hào)與截面，滿足居民生活需求。其計(jì)算結(jié)果的正確與否，將直接影響到設(shè)備效率的利用和能否安全運(yùn)行。2.3.1 計(jì)算的主要方法 1.單位指標(biāo)法 （1）式中 計(jì)算負(fù)荷,單位為kW。(僅用于計(jì)算居民日常照明用電，不含客梯、水壓力等負(fù)荷)。 參考住宅設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500961999）和各地住宅負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，住宅負(fù)荷的單位用電指標(biāo)一般確定在48kW。 樓棟住戶數(shù)。 同時(shí)系數(shù)，值按每樓棟住戶數(shù)目的不同選取相應(yīng)不同的數(shù)值來(lái)計(jì)算：本小區(qū)住戶數(shù)在100戶以下的取0.6；住戶數(shù)在100戶以上的則取0.55計(jì)算。 2.單位面積法 按單位面積法來(lái)處理負(fù)荷時(shí)，單位負(fù)荷的密度隨居住面積的增大而減小，本小區(qū)按資料給定區(qū)域面積進(jìn)行公式計(jì)算，即： （2） 式中計(jì)算負(fù)荷，單位為kW。 單位面積的計(jì)算負(fù)荷，單位為W/m2。 單位居住面積，單位為m2。 同時(shí)系數(shù)，可按總的住戶數(shù)進(jìn)行折算，其取值范圍同單位指標(biāo)法。 3.需要系數(shù)法 其計(jì)算方法簡(jiǎn)便、結(jié)果也較符合實(shí)際，常用于施工負(fù)荷計(jì)算，是目前世界普遍采用的一種方法。 有功計(jì)算負(fù)荷（計(jì)算負(fù)荷或稱有功功率）為: (3)式中 計(jì)算負(fù)荷（不含備用容量，單位為kW）。 需要系數(shù)。 設(shè)備容量。 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為: （4)式中 無(wú)功功率（單位為kVAr）。 有功功率。 功率因數(shù)角的正切值。 視在計(jì)算負(fù)荷為: (5)式中 視在計(jì)算負(fù)荷(視在功率，單位為kVA）。 功率因數(shù)。 計(jì)算電流為: (6) 式中 計(jì)算電流（單位為A）。 視在容量(視在功率，單位為kVA）。 額定電壓（單位為V）。2.3.2 其它負(fù)荷計(jì)算方法根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，在選取小區(qū)主體居民照明用電負(fù)荷的方法后，繼續(xù)計(jì)算其它用電所需負(fù)荷。如電梯、小區(qū)物業(yè)與門(mén)衛(wèi)亮化、綠化照明、地下車庫(kù)、泵房、消防用電、動(dòng)力與熱力交換站及小區(qū)綠化等周邊配套設(shè)施用電負(fù)荷。諸如此類負(fù)荷的計(jì)算，其所用方法如下： 1.電梯負(fù)荷 （7）式中電梯運(yùn)行總負(fù)荷，單位為kW。 每部電梯運(yùn)行負(fù)荷，單位為kW。 電梯臺(tái)數(shù)。 2.二次加壓水泵 （8）式中實(shí)際負(fù)荷，單位為kW。 各類水泵的單臺(tái)負(fù)荷，單位為kW。 水泵臺(tái)數(shù)。 3.物業(yè)負(fù)荷 （9）式中物業(yè)在居民家庭用電最大負(fù)荷時(shí)段的實(shí)際負(fù)荷。 總負(fù)荷，單位為kW。 物業(yè)在居民家庭用電最大負(fù)荷時(shí)段的同時(shí)系數(shù)。 4.小區(qū)亮化 按照小區(qū)亮化及景觀照明布局，統(tǒng)計(jì)路燈和綠化燈飾的數(shù)量，按每種燈泡功率的累計(jì)，用表示，其單位為kW。 5.本小區(qū)的其他類負(fù)荷的總計(jì)： （10）2.3.3 詳細(xì)負(fù)荷計(jì)算 1.居民用電負(fù)荷計(jì)算： 本設(shè)計(jì)居民用電負(fù)荷采用單位指標(biāo)法。其原則重點(diǎn)參照供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50052-2011中的相關(guān)規(guī)定。其中主要參數(shù)：?jiǎn)挝挥秒娭笜?biāo)根據(jù)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500961999）并參考各地住宅負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，住宅區(qū)通常確定在4kW-8kW的范圍。功率因數(shù)取0.85，同時(shí)系數(shù)值，須按實(shí)際每樓棟住戶數(shù)目的不同來(lái)選取相應(yīng)不同的數(shù)值：本小區(qū)住戶數(shù)在100戶以下的取0.6；住戶數(shù)在100戶以上的則按0.55計(jì)算。 其具體計(jì)算過(guò)程如下： 1#住宅樓的戶數(shù)為60戶，根據(jù)規(guī)定戶數(shù)低于100戶，取0.6，單位用電指標(biāo)依據(jù)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500961999）取6kW。功率因數(shù)取0.85。計(jì)算負(fù)荷:無(wú)功功率:視在計(jì)算負(fù)荷:計(jì)算電流為：本小區(qū)共8#棟主體住宅建筑，2#8#號(hào)住宅區(qū)可依次按照上述計(jì)算公式和方法，得出住宅區(qū)總的計(jì)算負(fù)荷為2120kW。其具體數(shù)據(jù)總結(jié)如下表2。 表2 住宅區(qū)8座樓負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)樓號(hào)戶數(shù)單位指標(biāo)（kW）負(fù)荷同時(shí)率計(jì)算負(fù)荷（kW）11#6060.60.85216133.7254.138622#12060.550.85296183.2348.252933#7450.60.85222137.4261.139744#13840.550.85303.6187.9357.154355#10840.550.85237.6147.1279.542566#13840.550.85303.6187.9357.154377#10840.550.85237.6147.1279.542588#13840.550.85303.6187.9357.1543合計(jì)82421201312.22494.13791 2.商業(yè)用電負(fù)荷計(jì)算：因?yàn)橐阎虡I(yè)區(qū)面積，故采用單位面積法求取每棟樓底商負(fù)荷，即： （11）式中實(shí)際最大負(fù)荷（單位為kW） 單位面積計(jì)算負(fù)荷（單位為W/m2） 單戶住宅面積（單位為m2） 同時(shí)系數(shù)，可按基本住戶數(shù)折算同時(shí)系數(shù)，同時(shí)系數(shù)取值范圍同上。 根據(jù)實(shí)際情況，商業(yè)用戶的單位面積計(jì)算負(fù)荷取100W/m2，地下室取5W/m2。同時(shí)系數(shù)，商業(yè)用戶取0.8，地下室負(fù)荷取0.9。按單位面積法求解，其具體計(jì)算如下：1#底商面積為600m 2，商業(yè)用戶用電指標(biāo)取100W/m2，取0.8，功率因數(shù)取0.85。計(jì)算容量為無(wú)功功率為視在功率為計(jì)算電流為2#底商面積為600m2，商業(yè)用電指標(biāo)取100W/m2，取0.8，功率因數(shù)取0.85。計(jì)算負(fù)荷為無(wú)功功率為視在功率為計(jì)算電流為地下室的面積為14628m2，用電指標(biāo)取5W/m2，取0.9，功率因數(shù)取0.85。計(jì)算負(fù)荷為無(wú)功功率為視在功率為計(jì)算電流為綜上，商業(yè)負(fù)荷及地下室的設(shè)備總?cè)萘繛椤?本小區(qū)商業(yè)區(qū)及地下室負(fù)荷計(jì)算表如表3。表3 商業(yè)區(qū)及地下室負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)樓號(hào)戶數(shù)面積（m2）單位面積負(fù)荷（W/m2）負(fù)荷同時(shí)率計(jì)算負(fù)荷（kW）11#底商16001000.80.854829.756.58622#底商49711000.80.8577.748.191.41393地下室1462850.90.8565.840.777.4118合計(jì)191.5118.5225.3343 3.其余主要設(shè)備用電負(fù)荷計(jì)算： （1）電梯的負(fù)荷分級(jí)電梯的負(fù)荷分級(jí)應(yīng)符合電力系統(tǒng)負(fù)荷分級(jí)規(guī)范的要求?？吞莸墓╇娨笕缦拢阂患?jí)負(fù)荷的客梯，應(yīng)由引自兩路獨(dú)立電源的專用回路供電。 二級(jí)負(fù)荷的客梯，可由兩回路供電，其中一回路應(yīng)為專用回路。另一路為備用回路。 三級(jí)負(fù)荷的客梯，宜由建筑物低壓配電柜以一路專用回路供電，當(dāng)有困難時(shí)，電源可由同層配電箱接引。本小區(qū)規(guī)模為某市城區(qū)住宅小區(qū)，由1棟17層高層住宅、4棟18層高層住宅、3棟23層高層住宅組成，其均為高層建筑，且地下設(shè)有商業(yè)區(qū)，電梯采用一級(jí)負(fù)荷。本設(shè)計(jì)雙電源引入。 （2）電梯負(fù)荷 根據(jù)各樓中電梯配備臺(tái)數(shù)來(lái)計(jì)算： （12）式中電梯總負(fù)荷，單位為kW。 單部電梯負(fù)荷，單位為kW。 電梯臺(tái)數(shù)。 1#樓電梯負(fù)荷： 2#樓電梯負(fù)荷： 3#樓電梯負(fù)荷：4#樓電梯負(fù)荷： 5#樓電梯負(fù)荷：6#樓電梯負(fù)荷：7#樓電梯負(fù)荷：8#樓電梯負(fù)荷：由此可得小區(qū)電梯總負(fù)荷為： （3）物業(yè)公司及小區(qū)內(nèi)其他用電 物業(yè)公司的用電負(fù)荷主要用于照明、辦公使用，其負(fù)荷一般按居民家庭用電最大負(fù)荷時(shí)段的實(shí)際負(fù)荷來(lái)統(tǒng)計(jì)，用單位面積法求： 根據(jù)小區(qū)實(shí)際情況估算其他設(shè)備所需負(fù)荷：地下室通風(fēng)負(fù)荷約為110kW加上所需動(dòng)力258kW,水泵房按資料可設(shè)定負(fù)荷128kW，小區(qū)地下車庫(kù)用電約為220kW，小區(qū)消防及壓力共投入約200kW,小區(qū)為高層建筑，故需要考慮高層水壓及熱力交換約200kW,設(shè)備房、配電室、弱電機(jī)房、監(jiān)控室共弱100kW，此類設(shè)備房在運(yùn)行時(shí)按滿負(fù)荷運(yùn)行考慮。另小區(qū)室外亮化、門(mén)衛(wèi)用電及建筑物亮化用電共約80kW。2.4 系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算的統(tǒng)計(jì)結(jié)果 本系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算主要采用需要系數(shù)法。其計(jì)算比較方便，且結(jié)果較符合實(shí)際，目前，在國(guó)內(nèi)外配電設(shè)計(jì)計(jì)算中運(yùn)用的最為普遍。根據(jù)上面計(jì)算的細(xì)節(jié)性負(fù)荷歸納總結(jié)、整理得出結(jié)果。 本小區(qū)負(fù)荷分配的具體計(jì)算方法如下：序號(hào)1：計(jì)算負(fù)荷為， 計(jì)算電流為，負(fù)荷同時(shí)率取0.75，則： 實(shí)際負(fù)荷為， 實(shí)際電流為。序號(hào)28，按上述依次計(jì)算。功率因數(shù)取0.85,負(fù)荷同時(shí)率取0.75。 按照需要系數(shù)法，因此進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，負(fù)荷的分配狀況及變壓器容量選擇如表4、表5所示。 表4 負(fù)荷的分配狀況表序號(hào)樓號(hào)計(jì)算負(fù)荷（kW)計(jì)算電流（A)負(fù)荷同時(shí)率實(shí)際負(fù)荷（kW)實(shí)際電流（A)補(bǔ)償后功率因數(shù)11#樓住宅1#2#樓商鋪物業(yè)地下室及通風(fēng)1#電梯風(fēng)機(jī)561.51003.50.850.75421.1752.60.9522#樓住宅2#電梯風(fēng)機(jī)水泵房512915.20.850.75384549.1 0.9533#樓住宅3#電梯風(fēng)機(jī)地下室動(dòng)力5681015.3 0.850.75426761.5 0.9544#樓住宅4#電梯風(fēng)機(jī)地下室通風(fēng)門(mén)衛(wèi)及亮化553.6841.10.850.75415.2630.80.9555#樓住宅5#電梯風(fēng)機(jī)地下車庫(kù)545.68290.850.75409.2621.75 0.9566#樓住宅6#電梯風(fēng)機(jī)高層水壓及熱力交換563.6856.30.850.75422.7643.2 0.9577#樓住宅7#電梯風(fēng)機(jī)高層水壓及熱力交換525.6798.60.850.75394.2598.90.958 8#樓住宅8#電梯風(fēng)機(jī)設(shè)備房513.6780.40.850.75385.2585.30.95總計(jì)4343.565993257.64949.3 表5 變壓器容量選擇序號(hào)#1#8箱變的選擇方案#11、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：421.1kW，負(fù)荷電流為752.6A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為66.8%。#21、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：384kW，負(fù)荷電流為：549.1A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為61%。#31、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：426kW，負(fù)荷電流為：761.5A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為67.6%。#41、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：428.4kW，負(fù)荷電流為：630.8A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為68%。#51、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：409.2kW，負(fù)荷電流為：660A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為65%。#61、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：422.7kW，負(fù)荷電流為：643.2A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為67%。#71、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：394.2kW，負(fù)荷電流為：598.9A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為62.6%。#81、依照計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行后的負(fù)荷功率為：428.4kW，負(fù)荷電流為：685.4A；2、630kVA變壓器運(yùn)行負(fù)荷率為61.1%。據(jù)有關(guān)變壓器運(yùn)行規(guī)程及要求中的規(guī)定，為確保變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，應(yīng)選擇630kVA電力變壓器做為#1#8箱式變的供電電源。3 無(wú)功功率補(bǔ)償及其計(jì)算3.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾?電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低屬于一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。依照我國(guó)1996年實(shí)行的供電營(yíng)業(yè)規(guī)則的規(guī)定，電力用戶要在自然功率因數(shù)的基準(zhǔn)上，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。其意義不僅可降低輸電線路上的損耗、減少了電能消耗，更使得電氣設(shè)備容量得以充分利用，從而提高居民們的用電質(zhì)量。所以說(shuō)，在小區(qū)的功率因數(shù)指標(biāo)無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，就必須增添補(bǔ)償裝置，否則會(huì)造成許多不良的影響。3.2 無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的選擇 本設(shè)計(jì)屬工程設(shè)計(jì)，工程中常并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償供電系統(tǒng)的無(wú)功功率。 并聯(lián)電容器的補(bǔ)償，可以歸納為兩類：高、低壓集中型補(bǔ)償和低壓分散型補(bǔ)償。其優(yōu)點(diǎn)主要在于安裝方便、后期運(yùn)維便利、設(shè)備損耗小在配電應(yīng)用中較為普遍。 在民用建筑供電時(shí)有它的特殊性，照明負(fù)荷占比較大的比重，屬分散性負(fù)荷；一般都是采用低壓配電裝置處集中補(bǔ)償。而采用低壓集中補(bǔ)償時(shí)不需要從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功，既減少了電力系統(tǒng)的無(wú)功功率發(fā)生裝置的使用，也降低了對(duì)用戶的線路上的無(wú)功傳輸，最終可使輸電線路電壓的損失及電能損耗降到最低。 綜合來(lái)看，本設(shè)計(jì)選擇低壓集中型補(bǔ)償方式。3.3 并聯(lián)電容器無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法 無(wú)功功率補(bǔ)償容量（單位為kVAr）的計(jì)算: （13） 由負(fù)荷計(jì)算表可知，本小區(qū)380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)為0.85。而民用建筑各地供電局規(guī)定低壓功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95,高壓供電用戶功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上。 無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算的詳細(xì)過(guò)程如下： 補(bǔ)償前的功率因數(shù)為： 380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷： 380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷： 380V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量： 10KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)： 補(bǔ)償后功率因數(shù)為：經(jīng)過(guò)低壓集中補(bǔ)償后，不但有效地提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，使高壓側(cè)的功率因數(shù)達(dá)到了0.932，根據(jù)供電局的要求，已達(dá)標(biāo)，而且減少了線路壓降，提高了供電質(zhì)量，還提高了系統(tǒng)供電的裕量。無(wú)功補(bǔ)償后，380V側(cè)和10kV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如表6。項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.854343.52688.651107764380V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量1259.6380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.954343.514294572.16946.8主變壓器功率損耗0.015=62.60.06=250.310KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.9324026.11554.3表6 無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷 4 短路電流計(jì)算4.1 短路電流計(jì)算的目的 短路，是指電源通向用電設(shè)備的導(dǎo)線不經(jīng)過(guò)負(fù)載而直接連通的狀態(tài)。經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路和三相短路的可能性依次減小。三相短路發(fā)生的幾率雖然不高，但其造成的危害較大，須引起重視。為使設(shè)備能具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，只有正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，才能保證其在發(fā)生短路時(shí)不會(huì)被損壞。短路故障時(shí)系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運(yùn)行時(shí)的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安。因此，在供配電設(shè)計(jì)中必須考慮短路故障產(chǎn)生的各種影響。短路電流的計(jì)算還可以用于防雷接地工程設(shè)計(jì)中。4.2 實(shí)用計(jì)算時(shí)的基本假設(shè)考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行準(zhǔn)確的短路計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)解決大部分實(shí)際問(wèn)題，并不要求十分精確的計(jì)算結(jié)果。例如，選擇效驗(yàn)電氣設(shè)備時(shí)，一般只需近似計(jì)算可能通過(guò)該設(shè)備的最大的三相短路電流值。為簡(jiǎn)化計(jì)算，實(shí)用中常近似計(jì)算。這種近似計(jì)算法在電力工程中又被稱為短路電流實(shí)用計(jì)算。它是建立在一系列的假設(shè)基礎(chǔ)上的，其計(jì)算結(jié)果稍偏大。短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)如下： 1.短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是三相對(duì)稱的。 2.電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)頻率、相位均保持不變。 3.變壓器的勵(lì)磁電阻、架空線的電阻和對(duì)地電容均略去不計(jì)。 4.電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。 5.對(duì)負(fù)荷只作近似估算，由于負(fù)荷電流一般比短路電流要小得多，故近似計(jì)算時(shí)，不計(jì)電容的影響。4.3 標(biāo)么值法計(jì)算短路電流短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的危害極大。常用計(jì)算方法有歐姆法（有名單位制法）和標(biāo)么值法。工程中常采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算。本設(shè)計(jì)也采用的是標(biāo)么值法。4.3.1 按標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算 該工程中的短路電流計(jì)算采用的是標(biāo)么值法，其表達(dá)式為： (14) 具體計(jì)算步驟是：選出基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量，并進(jìn)行短路基準(zhǔn)電流的計(jì)算，然后計(jì)算出電路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值，同時(shí)按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖。對(duì)于工程供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源，最后計(jì)算短路電流和短路容量。計(jì)算步驟如下： （1）根據(jù)工程實(shí)況繪制短路電路簡(jiǎn)化圖，確定短路點(diǎn)。 （2）設(shè)定基準(zhǔn)值?；鶞?zhǔn)值可隨意設(shè)定，一般建筑供配電中基準(zhǔn)容量一般取 ,設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓，并計(jì)算基準(zhǔn)電流。短路基準(zhǔn)電流計(jì)算公式： （15）式中，為基準(zhǔn)容量，單位為A； 為基準(zhǔn)容量，單位為MVA。 （3）依次計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值。計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)么值，一般只計(jì)算電抗。 電力系統(tǒng)： (16)式中，為基準(zhǔn)容量，單位為MVA； 為系統(tǒng)高壓母線出口斷路器遮斷容量，單位為MVA。 電力變壓器： (17)式中，為變壓器額定容量,單位為kVA； 基準(zhǔn)容量，單位為MVA； 為變壓器短路電壓百分值。 （4）繪制短路回路等效電路，并計(jì)算總電抗標(biāo)幺值。用標(biāo)么值法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，無(wú)論有幾個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，其短路等值電路只有一個(gè)。 （5）計(jì)算三相短路電流。分別對(duì)短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算其各種短路電流：三相短路電流周期分量、短路次暫態(tài)短路電流，短路穩(wěn)態(tài)電流、短路沖擊電流。 (18)式中，為三相短路電流周期分量，單位為A； 為系統(tǒng)總電抗標(biāo)幺值。 在一個(gè)無(wú)限大容量系統(tǒng)中，存在下列關(guān)系： （19） 高壓側(cè)的短路沖擊電流及其有效值可以根據(jù)下列公式近似計(jì)算： （20） （21） 低壓側(cè)的短路沖擊電流及其有效值可以根據(jù)下列公式近似計(jì)算： （22） （23） (6)三相短路容量。 (24)式中，Sd為基準(zhǔn)容量，單位為MVA； 為系統(tǒng)總電抗標(biāo)幺值。4.3.2 短路計(jì)算過(guò)程及結(jié)果選取短路計(jì)算點(diǎn)并繪制等效電路圖一般選取各線路始、末端作為短路計(jì)算點(diǎn)，線路始端的最大三相短路電流常用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性，并作為上一級(jí)繼電保護(hù)的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來(lái)校驗(yàn)相關(guān)繼電保護(hù)的靈敏度。在本次設(shè)計(jì)中，可選用10KV母線、0.4KV母線出現(xiàn)末端為短路點(diǎn)。由于本次設(shè)計(jì)10/0.4KV變電站正常運(yùn)行為全分列方式，故任意點(diǎn)的短路電流由系統(tǒng)電源通過(guò)本回路提供，畫(huà)出圖1所示的等效電路計(jì)算圖。 圖1 等效電路計(jì)算圖 系統(tǒng)電抗： 變壓器電抗： 折算到10KV側(cè)時(shí)，電抗為： 110KV變壓站到短路點(diǎn)d1的電抗為： 繪制短路點(diǎn)d1等值電路圖: 圖2 d1短路點(diǎn)處等值電路圖 短路點(diǎn)d1的短路容量為： 三相短路電流： 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 繪制短路點(diǎn)d2等值電路圖: 圖3 d2短路點(diǎn)處等值電路圖 110KV 變電站到短路點(diǎn)d2的電抗： 短路點(diǎn)d2的短路容量為： 三相短路電流： 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 綜上計(jì)算結(jié)果如表7：表7 短路電流表短路點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVA17.5717.5717.5744.823.631838.4938.4938.4998.158.526.65 系統(tǒng)主變壓器的選擇 電源采用現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)變壓，該小區(qū)配電設(shè)計(jì)共選擇8臺(tái)630kVA變壓器，均采用10KV變?yōu)?.4KV的戶外箱式。小區(qū)內(nèi)負(fù)荷點(diǎn)散而多，變壓器安裝在小區(qū)中心較方便，既可降低投入，減少設(shè)備運(yùn)行的成本，又便于后期維護(hù)和擴(kuò)建。每個(gè)變壓器的容量根據(jù)各棟樓建筑的區(qū)域劃分的負(fù)荷確定。5.1 小區(qū)供配電系統(tǒng)布局 小區(qū)綠化空地較空曠，樓與樓之間間隔較大，供電的遠(yuǎn)近程度較大，而每臺(tái)箱式變的供電范圍是有限的，如需滿足小區(qū)負(fù)荷分散分布的要求，則須設(shè)立多臺(tái)箱式變壓器。 根據(jù)該小區(qū)整體建筑的布局和負(fù)荷容量大小進(jìn)行劃分，形成一個(gè)以箱變?yōu)橹行?，低壓變壓器為輔助的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如圖1）。這里采用電纜放射式配電（一般為36回路）將線路引至各單元內(nèi)總配電箱，再由總配電箱分區(qū)樹(shù)干式引至各樓層電纜井的低壓電表計(jì)量箱。圖4 小區(qū)供電系統(tǒng)關(guān)系圖5.2 變壓器的選擇 1.變壓器的類型 國(guó)內(nèi)10KV及以下的配電網(wǎng)常采用的類型有：非晶合金鐵心變壓器、油浸式配電變壓器S11系列配電變壓器、卷鐵心配電變壓器等。 對(duì)于非晶合金鐵心變壓器，此類變壓器最大的優(yōu)勢(shì)在于其空載時(shí)，損耗大大降低，相對(duì)同容量的新型S9型降了70%，降幅明顯。但其材料基本上依賴國(guó)外進(jìn)口，故進(jìn)價(jià)較高，在建筑電力電網(wǎng)配套設(shè)施建設(shè)中，多選用S11型。變壓器的容量在800kVA以上時(shí)，箱式變的設(shè)計(jì)就變得非常復(fù)雜且不易操作，也增加了設(shè)備運(yùn)行的安全隱患，故一般須將容量控制在800kVA以下。 2.選擇原則 (1)當(dāng)只選取一臺(tái)主變壓器時(shí)，總?cè)萘繎?yīng)要不小于全部用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷,即： (25) (2)裝設(shè)兩臺(tái)時(shí)，任意一臺(tái)變壓器容量應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷的60%70%,即： （26） 對(duì)于多臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行，需滿足一、二級(jí)負(fù)荷的所有要求： (27) 3.各變壓器容量確定 正常狀態(tài)下，變壓器應(yīng)該是并列運(yùn)行，分列運(yùn)行是非正常狀態(tài)，屬短時(shí)工作狀態(tài)。因此確定變壓器容量時(shí)，保證每臺(tái)變壓器能夠供所承載的負(fù)荷獨(dú)立、正常、按照變壓器并列運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，安全地工作。 經(jīng)過(guò)無(wú)功補(bǔ)償后，全部設(shè)備用電負(fù)荷為： 負(fù)荷率按70%來(lái)進(jìn)行計(jì)算，則實(shí)際容量為： 本小區(qū)共8#棟主體住宅建筑，選擇8臺(tái)同型號(hào)的630kVA變壓器來(lái)給小區(qū)供電。根據(jù)計(jì)算結(jié)果決定選用額定容量為630 kVA的變壓器。 S11-630/10變壓器選型參數(shù)如下表8： 表8 變壓器選型參數(shù)型號(hào)額定容量(kVA)一次額定電流（A）二次額定電流（A）空載損耗(W)負(fù)載損耗(W)阻抗電壓(%)空載電流(%)S11-630/1063037.8907.2120062004.50.95.3 箱式變壓器 國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)箱式變的選擇主要有：美式和歐式箱變。 二者相比，歐式的外形漂亮，安裝便利，易于以后的運(yùn)維，其缺點(diǎn)是體積較大，不利放置。美式箱變布局采用模塊式，是將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、低壓配電裝置、配電變壓器分別隔在三個(gè)不同的空間，其所使用的電力設(shè)備均為常規(guī)型，易購(gòu)得與后期維護(hù)，占地面積小且節(jié)約土地資源，故本次設(shè)計(jì)采用美式箱變。 本設(shè)計(jì)所選用的箱式變型號(hào)為：ZGS11型。5.4 高壓環(huán)網(wǎng)柜 本小區(qū)高壓環(huán)網(wǎng)柜在進(jìn)線側(cè)安裝負(fù)荷開(kāi)關(guān)，以方便對(duì)所有高壓分支箱電源的調(diào)控，可以在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，從而有效地避免線路短路故障范圍擴(kuò)大。 高壓環(huán)網(wǎng)柜型號(hào)為：HXGW-12型 KDF電纜分支箱 1K負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜 2/22回進(jìn)線、2回出線5.5 高、低壓分線設(shè)備選擇5.5.1 高壓電纜分支箱的選擇 DF系列電纜分支箱近幾年來(lái)廣泛被用于電力配網(wǎng)系統(tǒng)中。其特點(diǎn)是：可用穿墻套管作為母排連接，電纜長(zhǎng)度短、排列整齊、不需跨度交叉，適合用于住宅小區(qū)中，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，美觀整潔。 高壓電纜分支箱選用DFW-10KV型。其主要功能特點(diǎn)：全密封、絕緣、耐腐蝕、操作方便且安全可靠，采用1進(jìn)5出。5.5.2 低壓電纜分支箱的選擇 低壓電纜分支箱仍用D