小區(qū)供配電設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)小區(qū)供配電設(shè)計(jì)the power supply design學(xué)生學(xué)號(hào)： 09580133 學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣0901 指導(dǎo)教師： 孫浩 職 稱(chēng)： 講師 起止日期： 2013.3.042013.6.17 吉 林 化 工 學(xué) 院jilin institute of chemical technology摘 要本設(shè)主要闡述了現(xiàn)代化小區(qū)各系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)。首先應(yīng)該對(duì)小區(qū)的負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在統(tǒng)計(jì)的時(shí)候應(yīng)全面考慮，包括近幾年來(lái)當(dāng)?shù)匦^(qū)的一戶(hù)平均用電水平，以及逐年的變化趨勢(shì)。還與一些大城市的戶(hù)平均用電水平進(jìn)行了比較，以及已經(jīng)建設(shè)好的小區(qū)的變壓器的負(fù)荷情況來(lái)綜合考慮每戶(hù)

2、應(yīng)該規(guī)劃的負(fù)荷，以免造成電能的浪費(fèi)和投資的增多。確定好負(fù)荷之后，確定變壓器的容量。要緊跟變壓器的發(fā)展，采用性?xún)r(jià)比比較高的變壓器?？紤]到居民小區(qū)本身的特點(diǎn)，以及箱式變壓器的蓬勃發(fā)展，宜把小區(qū)分成若干供電團(tuán)組來(lái)供電，由總控制室來(lái)管理。其中總控制室配備無(wú)功補(bǔ)償，并且安裝一臺(tái)或兩臺(tái)油式變壓器來(lái)給附近的住宅樓供電。在變壓器的選址方面，嚴(yán)格遵守電力安全規(guī)定，絕對(duì)不能影響居民日常生活。在主接線方面充分結(jié)合了小區(qū)的負(fù)荷分布情況和道路的走向，本著高效，節(jié)約的原則確定了方案。在電纜的選擇和鋪設(shè)方面，嚴(yán)格遵照電力工程電纜敷設(shè)規(guī)范等相關(guān)的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇和鋪設(shè)。進(jìn)行了短路電流的計(jì)算，主要設(shè)備的選擇和校驗(yàn)，及接地防雷

3、的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；變電所；變壓器 abstract this is works for the end of the power system , to study.the domestic load for small residential area . statistics load of small residential,we must think many things. including the electricity consumption of the local residential in recent years, and the trend of chang

4、es year by year. i also contrast with the electricity consumption of the developed city ,and the situation of transformers that have constructed. these work is to avoid the waste of the power of electricity and the waste of investment.after the confirmition of lode, i ensure the capacity of the tran

5、sformer. with the evelopment of the transformer,i choose the transformer that have a good price quality. considering the characteristic of district and the greate development of box-type electric substation ,it is good to divide the district to several zones. every zones power is supplied by a box-t

6、ype electric substation. the command is equiped by parallel capacitor，and one or two transformers that offer electric power to buildings nearby. in the field of address of transformer ,i follow electricity ordinanceand electrical safety strictly.it mustnt affect the normal life. when drawing the sch

7、ematic diagram ,i consider the distribution of the domestic load and the direction of the roads , on the principle of high efficiency and save resources ,to optimize of the plan.in the respect of underground cable ,i follow the cable layingof electric power engineering handbook and other relating to

8、 national standards. the short circuit current has been analyzed, major equipment has beed tested and calibrated. lightning protective earthing system has been designed in a systematic way.keywords: power distribution system；power substation；the transformer目 錄摘 要iabstractii第1章 概述11.1 設(shè)計(jì)對(duì)象及目標(biāo)11.2 設(shè)計(jì)的

9、主要任務(wù)11.3 設(shè)計(jì)遵循的原則11.4 設(shè)計(jì)資料11.4.1小區(qū)平面圖11.4.2供電電源情況21.5 當(dāng)?shù)氐臍庀鬆顩r21.6 當(dāng)?shù)赜秒娰M(fèi)用21.7 對(duì)于電氣設(shè)計(jì)的要求3第2章 負(fù)荷等級(jí)及供電電源4第3章 無(wú)功補(bǔ)償73.1 無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的設(shè)定73.2 無(wú)功補(bǔ)償容量的確定7第4章 變壓器的選擇和電氣主接線114.1 無(wú)功補(bǔ)償后小區(qū)負(fù)荷114.2 選擇變壓器的原則114.3 選擇變壓器的數(shù)量124.4 選擇變壓器的容量安裝一臺(tái)主變壓器124.5 其他因素124.6 負(fù)荷中心的計(jì)算124.7 主變壓器選擇的方案134.8 變電所主接線方案的選擇13第五章 短路電流計(jì)算155.1 造成短路的原因155

10、.2 短路造成的后果155.3 短路的幾種形式155.4 短路電流的計(jì)算165.5 標(biāo)幺值法計(jì)算165.6 計(jì)算電路圖及短路電流計(jì)算18第6章 變配電所一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)226.1 高壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件226.2 380v側(cè)設(shè)備選擇26第7章 二次回路和繼電保護(hù)317.1 二次回路317.2 電能測(cè)量317.3 變壓器的繼電保護(hù)327.4 高壓斷路器的控制和信號(hào)回路33第8章 防雷接地系統(tǒng)348.1 防雷措施348.2 接地及等電位348.3 防雷電波侵入358.4 本工程防雷等級(jí)35結(jié) 論36參考文獻(xiàn)37致 謝38第1章 概述1.1 設(shè)計(jì)對(duì)象及目標(biāo)某市某小區(qū)，全小區(qū)總面積約30

11、000平方米。有2座12層的小高層，小高層下面配備有地下車(chē)庫(kù)，有14座6層的多層，有1座2層的物業(yè)管理中心。負(fù)荷等級(jí)屬于二級(jí)負(fù)荷。1.2 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)有：1. 負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功補(bǔ)償；2. 變配電所主變壓器和主接線方案，變配電所位置和型式的選擇；3. 變配電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，變配電所進(jìn)出線的選擇，變配電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定，變配電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)、變配電所的布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4. 短路電流的計(jì)算。1.3 設(shè)計(jì)遵循的原則1. 必須遵守國(guó)家的有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；2. 應(yīng)做到保障人身和

12、設(shè)備的安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)中應(yīng)采用國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品；3. 必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案；4. 應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與長(zhǎng)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。1.4 設(shè)計(jì)資料1.4.1小區(qū)平面圖 小區(qū)平面圖1-1： 圖1-1 小區(qū)平面圖1.4.2供電電源情況在距離小區(qū)5km處有10kv電纜分接箱，從該分接箱處引出一條10kv三芯電纜，電纜首段設(shè)的高壓真空斷路器，其流量容量為500mva。該真空斷路器具有體積小，動(dòng)作快,壽命

13、長(zhǎng),安全可靠和便于維護(hù)檢修等優(yōu)點(diǎn)。該小區(qū)據(jù)鄰近單位配電所的最遠(yuǎn)距離為2km,可以從鄰近單位引進(jìn)一條10kv架空線路引進(jìn)，當(dāng)做備用電源使用。1.5 當(dāng)?shù)氐臍庀鬆顩r1. 最熱月平均最高溫度：28；2. 最高溫度：30.9；3. 冬季最低日平均溫度：-23。年平均雷暴日數(shù)（d/a）：21.4。按照雷暴日等級(jí)劃分（20天及以下為少雷區(qū)，20天到40天為多雷區(qū)），處于少雷區(qū)和多雷區(qū)的邊界處，高溫雷暴并存；4. 海拔100m，東北平原，黃土地，地下水位大于20m。1.6 當(dāng)?shù)赜秒娰M(fèi)用本小區(qū)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)達(dá)成協(xié)議，當(dāng)小區(qū)最大負(fù)荷時(shí)的功率因素不得低于0.95。此外，電力用戶(hù)需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性地向供

14、電部門(mén)交納供電貼費(fèi)，610kv 為800元/kva。1.7 對(duì)于電氣設(shè)計(jì)的要求1. 安全:設(shè)計(jì)階段應(yīng)首先充分注意安全用電問(wèn)題，要從生命、設(shè)備、系統(tǒng)及建 筑等方面全面考慮；2. 可靠:體現(xiàn)在供電電源和供電質(zhì)量的可靠性；3. 合理:一方面要符合國(guó)家有關(guān)政策和法令，符合現(xiàn)行的行業(yè)行規(guī)要求，另一方面符合建筑方的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、運(yùn)行維護(hù)及擴(kuò)充發(fā)展等的要求；4. 先進(jìn):杜絕使用落后、淘汰設(shè)備，不使用未經(jīng)認(rèn)可的技術(shù)，要充分考慮未來(lái)發(fā)展；5. 實(shí)用:考慮降低物耗，保護(hù)環(huán)境，綜合利用等實(shí)用因素。如提高功率因數(shù)，深入負(fù)荷中心，選用高效電光源，選用節(jié)能開(kāi)關(guān)等等。第2章 負(fù)荷等級(jí)及供電電源我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb500521995

15、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)中規(guī)定:電力負(fù)荷等級(jí)應(yīng)根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響的程度進(jìn)行分級(jí)。按規(guī)范的規(guī)定將電力負(fù)荷分為三級(jí)，具體規(guī)定如下。本次設(shè)計(jì)，在計(jì)算負(fù)荷時(shí)采用的是需用系數(shù)法。用到的公式有：有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kw） （2-1）式中 pe用電設(shè)備組總的設(shè)備容量（不含備用設(shè)備容量，單位為kw）。k用電設(shè)備組的需要系數(shù)。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） （2-2）視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kva） （2-3）計(jì)算電流（單位為a） （2-4）下面是小區(qū)平面圖的基本情況。我將住宅面積分為三類(lèi)：小型住宅60m以下，中型住宅60100m，大型住宅100m以上。1,2號(hào)樓為12層的小高

16、層建筑，每棟配備兩臺(tái)電梯，有地下車(chē)庫(kù)。每層有6戶(hù)的住宅，其中小戶(hù)型（60）的戶(hù)數(shù)為3個(gè)，中戶(hù)型（60100）的戶(hù)數(shù)為2個(gè)，大戶(hù)型（100以上）的戶(hù)數(shù)為1個(gè)?？?2套：其中36套小戶(hù)型，24套中戶(hù)型，12套大戶(hù)型。3,4,5,6,7,8號(hào)樓為6層的多層住宅，每層有6戶(hù)住宅，其中小戶(hù)型（60以下）的戶(hù)數(shù)為3個(gè)。大戶(hù)型（100以上）的戶(hù)數(shù)為3個(gè)。總38套：其中18套小戶(hù)型,18套大戶(hù)型。9,10,11,12為6層的多層住宅，每層有4戶(hù)住宅，全部都為中戶(hù)型（60100）。總24套中戶(hù)型。13,14,15,16為6層的多層住宅，每層有6戶(hù)住宅，其中小戶(hù)型（60以下）的戶(hù)數(shù)為3個(gè)，中戶(hù)型（60100）的戶(hù)

17、數(shù)為2個(gè)，大戶(hù)型（100以上）的戶(hù)數(shù)為1個(gè)?？?6套：其中18套小戶(hù)型，12套中戶(hù)型，6套大戶(hù)型。17為一層的物業(yè)中心，大小為2戶(hù)的中戶(hù)房型。1,2號(hào)樓下建設(shè)車(chē)庫(kù)，面積約1158,即640。路燈，草坪燈等公共用電設(shè)備10kw。在規(guī)劃小區(qū)的供電容量時(shí)，進(jìn)行了多方面的考慮，包括全國(guó)的小區(qū)供電負(fù)荷水平，該小區(qū)所處地區(qū)得經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，節(jié)能家用電器的不斷推出，國(guó)家對(duì)新能源的給力支持，國(guó)外小區(qū)用電負(fù)荷的數(shù)據(jù)，將來(lái)10到20年內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展預(yù)測(cè)，以及我們中國(guó)人勤儉持家的一貫作風(fēng)等，給予該小區(qū)以下的負(fù)荷估算，見(jiàn)表2-1小區(qū)負(fù)荷估算。表2-1小區(qū)負(fù)荷估算戶(hù)型用電分類(lèi)容量（kw)需用系數(shù)cos()tan()有功功率

18、（kw） p無(wú)功功率（kvar）q視在功率（kva）s大戶(hù)照明20.60.90.4841.20.581.34空調(diào)50.40.80.7521.52.5廚房設(shè)備20.450.830.6720.90.601.08衛(wèi)生間設(shè)備2.50.350.850.620.880.551.03娛樂(lè)設(shè)備1.70.40.80.750.680.510.85其他0.40.30.71.020.120.120.17合計(jì)13.60.830.665.73.866.96中戶(hù)照明0.90.60.90.480.540.260.6空調(diào)40.40.80.751.61.22廚房設(shè)備1.50.450.830.670.670.450.81衛(wèi)生間設(shè)備

19、20.40.850.620.80.490.94娛樂(lè)設(shè)備1.20.40.80.750.480.360.6其他0.20.30.71.020.060.060.08合計(jì)9.80.820.684.152.835.04小戶(hù)照明0.50.50.90.4840.250.120.27空調(diào)30.40.80.751.20.91.5廚房設(shè)備1.50.450.830.6720.6750.450.81衛(wèi)生間設(shè)備20.40.850.620.80.490.94娛樂(lè)設(shè)備0.90.40.80.750.360.270.45其他0.10.30.71.020.030.030.043合計(jì)80.820.683.312.274.03電梯（2

20、臺(tái)）50.30.61.3331.51.99952.5合計(jì)52=101.52=31.99952=3.992.52=5車(chē)庫(kù)（640）照明30.80.90.4842.41.16 空調(diào)610.80.7564.5水泵100.60.80.7564.5第3章 無(wú)功補(bǔ)償3.1 無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的設(shè)定如果把補(bǔ)償裝置設(shè)在變壓器的高壓側(cè)，則只是補(bǔ)償了變壓器前的無(wú)功功率，對(duì)低壓側(cè)的無(wú)功功率起不到補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｈ绻蜒a(bǔ)償裝置設(shè)置在變壓器的低壓側(cè)就補(bǔ)償了小區(qū)所需要的無(wú)功功率，從而補(bǔ)償了低壓配電線路本身的無(wú)功損耗及廣大用戶(hù)用電設(shè)備的部分無(wú)功需要，提高了小區(qū)用電的功率因數(shù)。在小區(qū)中，安裝位置通常只有3個(gè)，即裝設(shè)于住宅樓總配電箱進(jìn)線處

21、，樓梯單元配電箱進(jìn)線處或住戶(hù)配電箱進(jìn)線處。由于大多數(shù)單元負(fù)荷在6kw一下，且無(wú)功需求波動(dòng)大，投入時(shí)間短，投切頻繁。因此，終端補(bǔ)償位置，根據(jù)線路終端總?cè)萘康拇笮?，一般分別選用前兩個(gè)。使無(wú)功盡可能盡可能就地達(dá)到平衡，減少無(wú)功在電網(wǎng)中的流動(dòng)，這對(duì)降低線損，改善電壓質(zhì)量和提高供電能力是十分有利的。本次無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)在變電所里，采用低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞健?.2 無(wú)功補(bǔ)償容量的確定 無(wú)功功率補(bǔ)償容量（單位為kvar）的計(jì)算： （3-1） （3-2） 補(bǔ)償前380v側(cè)的統(tǒng)計(jì)： （3-3） （3-4）= （3-5） 功率因數(shù)cos= （3-6）補(bǔ)償后380v側(cè)的統(tǒng)計(jì)： （3-7） （3-8） （3-9） （3-

22、10） （3-11） （3-12）10kv側(cè)補(bǔ)償后，有功功率，無(wú)功功率，功率因數(shù)算法同上?，F(xiàn)在把整個(gè)小區(qū)算在內(nèi)，估算整個(gè)小區(qū)需要的無(wú)功補(bǔ)償容量。為了達(dá)到低壓側(cè)功率因數(shù)為0.95，算定的補(bǔ)償容量q取1008kvar。采用低壓無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償柜，這種補(bǔ)償柜適用于農(nóng)村、城市配電網(wǎng)和工礦企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)，可安裝在0.4kv低壓配電室內(nèi)，對(duì)低壓負(fù)荷實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償；也可用于廠礦、石油、鐵路、化工、港口等行業(yè)的低壓電網(wǎng)，對(duì)動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償。屏內(nèi)設(shè)有zkw-型無(wú)功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器一臺(tái)。控制器采用8步或6步循環(huán)投切的方式進(jìn)行工作，并根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷消耗的感性無(wú)功量的多少以10秒120秒可調(diào)的時(shí)間間隔自動(dòng)地控

23、制并聯(lián)電容器組的投切動(dòng)作，使電網(wǎng)的無(wú)功消耗保持到最低狀態(tài)，從而可提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量減少輔配電系統(tǒng)和變壓器的損耗。下表3-1為補(bǔ)償屏的參數(shù)，表3-2為各小區(qū)補(bǔ)償前后統(tǒng)計(jì)。表3-1補(bǔ)償屏參數(shù)組合方式屏寬（mm）電容器數(shù)量總?cè)萘棵坎酵度肭Х?shù)pgj1-18006只84千乏14千乏表3-2各小區(qū)統(tǒng)計(jì)樓號(hào)功率因數(shù)cos()tan()有功功率（kw）無(wú)功功率（kvar)視在功率（kva）1號(hào)樓306.76211.243702號(hào)樓306.76211.243703號(hào)樓163.62110.372004號(hào)樓163.62110.37200380v側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷5號(hào)樓163.62110.372006號(hào)樓163.62110

24、.372007號(hào)樓163.62110.372008號(hào)樓163.62110.372009號(hào)樓99.7267.9712010號(hào)樓99.7267.9712011號(hào)樓99.7267.9712012號(hào)樓99.7267.9712013號(hào)樓144.1898.0317514號(hào)樓144.1898.0317515號(hào)樓144.1898.0317516號(hào)樓144.1898.0317517號(hào)樓8.314.5610合計(jì)0.820.682579.151753.283130無(wú)功補(bǔ)償 0-1008 380v側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.960.292579.15745.28 變壓器的損耗46.95187.8 每一棟樓經(jīng)過(guò)無(wú)功補(bǔ)償后，即功率因

25、數(shù)從0.83左右提高到0.95，有功功率不變，無(wú)功率減小，視在功率也變小。 （3-13）下表3-3是補(bǔ)償過(guò)后每棟樓的視在功率s，表3-3各個(gè)樓的視在功率樓號(hào)視在功率kva（補(bǔ)償前）視在功率kva（補(bǔ)償后）1370324237032432001734200173520017362001737200173820017391201061012010611120106121201061317515314175153151751531617515317109第4章 變壓器的選擇和電氣主接線4.1 無(wú)功補(bǔ)償后小區(qū)負(fù)荷由于小區(qū)用戶(hù)的一部分無(wú)功功率由無(wú)功補(bǔ)償裝置提供，在第3章計(jì)算過(guò)了經(jīng)過(guò)無(wú)功補(bǔ)償后每棟樓的視在

26、功率。變壓器容量確定的依據(jù)是每棟樓補(bǔ)償后的視在功率。下圖4-1是小區(qū)平面圖的負(fù)荷圖。圖4-1小區(qū)平面負(fù)荷圖 補(bǔ)償后整個(gè)小區(qū)的視在功率s=2731kva。4.2 選擇變壓器的原則隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，變壓器行業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。從s7，s9，s10，s11，s12，s13系列不斷進(jìn)步，所用材料也不斷的改進(jìn)。由于干式變壓器越來(lái)越好的性能，相比于油浸式變壓器以絕緣油為絕緣介質(zhì)，干式變壓器采用環(huán)氧樹(shù)脂絕緣。本次采用scb10系列。s表示三相，c表示環(huán)氧樹(shù)脂澆注，b表示箔繞式線圈。4.3 選擇變壓器的數(shù)量選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮的基本原則，應(yīng)滿(mǎn)足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一，二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)

27、采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一，二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)只有二級(jí)而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺(tái)變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，或另有備用電源。對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可以考慮采用兩臺(tái)變壓器。在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。4.4 選擇變壓器的容量安裝一臺(tái)主變壓器 主變壓器容量s應(yīng)滿(mǎn)足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷s的需要，即 （4-1） 安裝兩臺(tái)主變壓器每臺(tái)變壓器的容量s應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：(1) 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿(mǎn)足總計(jì)算負(fù)荷s的大約60%

28、70%的需要，即 s（0.60.7）s （4-2）(2) 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足全部一級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷的需要，即 （4-3）4.5 其他因素(1) 主變壓器單臺(tái)容量上限，單臺(tái)配電變壓器（低壓為0.4kv）的容量一般不宜大于1250kva。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，亦可選用較大容量的配電變壓器；(2) 位于同一個(gè)變電所的變壓器宜用型號(hào)容量相同的；(3) 適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展。4.6 負(fù)荷中心的計(jì)算根據(jù)小區(qū)的平面圖，本小區(qū)每棟樓的房型基本上是矩形的，那么可以假設(shè)每一棟樓的負(fù)荷中心位于矩形的中心。按負(fù)荷功率矩確定負(fù)荷中心。在小區(qū)平面圖上建立一個(gè)適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，測(cè)量每棟樓中心的橫坐

29、標(biāo)和縱坐標(biāo)。仿照力學(xué)中求重心的力矩方程可得。4.7 主變壓器選擇的方案小區(qū)的總負(fù)荷s=2731kva。全區(qū)的負(fù)荷中心位于8號(hào)樓的西北角處。考慮到變電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心以及小區(qū)居民生活，結(jié)合小區(qū)平面圖，把變電所建于7號(hào)樓東南角的正南方靠近小區(qū)圍墻的位置。負(fù)荷中心的位置如上圖小區(qū)負(fù)荷圖上b1和b2的所示。選擇4臺(tái)1000kva的scb10-1000/10。采用兩臺(tái)并列運(yùn)行的方式。變壓器的聯(lián)結(jié)組別為d，yn11。#1和#2變壓器并列運(yùn)行，給1、3、5、17和2、4、6號(hào)樓供電。距負(fù)荷中心約130m。#3和#4號(hào)變壓器并列運(yùn)行，給16、12、7、8和9、10、11、13、14、15號(hào)樓供電，距負(fù)荷中

30、心約100m。，滿(mǎn)足要求。4.8 變電所主接線方案的選擇電氣主接線時(shí)變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用，連接方式和回路間的相互聯(lián)系。所以它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到全所電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置和控制方式的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定的作用。對(duì)主接線的基本要求，概括地說(shuō)包括可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。在610kv配電裝置，出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)，宜采用分段的單母線接線。結(jié)合上面的兩種變壓器選擇方案畫(huà)出的主接線簡(jiǎn)圖如圖4-2下。圖4-2主接線簡(jiǎn)圖每臺(tái)變壓器需要的無(wú)功補(bǔ)償容量q=s(tantan) （4-4）#1變壓器給1、3、5、17號(hào)樓供電，表4-1 1,

31、3,5,17號(hào)樓各功率情況樓號(hào)cos()tan()有功功率（kw）無(wú)功功率（kvar）視在功率（kva）1號(hào)樓306.76211.24370.623號(hào)樓163.62110.37197.94號(hào)樓163.62110.37197.917號(hào)樓 8.314.57 10.09合計(jì)0.8270.5970.679642.31436.55 776.5每個(gè)無(wú)功補(bǔ)償屏補(bǔ)償?shù)娜萘繛?4kvar無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘?43=252kvar合計(jì)0.9610.280.28642.31184.55668.3 即=384kvar=252kvar。同理，給2、4、6供電的#2號(hào)變壓器需要的無(wú)功補(bǔ)償為：384kvar=252kvar；給7

32、、8、12、16號(hào)樓供電的#3號(hào)變壓器需要的無(wú)功補(bǔ)償為：384kvar=252kvar；給9、10、11、13、14、15號(hào)樓提供電的#4號(hào)變壓器需要的無(wú)功補(bǔ)償為：384kvar=252kvar。第五章 短路電流計(jì)算5.1 造成短路的原因短路是系統(tǒng)常見(jiàn)的嚴(yán)重故障。所謂短路，就是系統(tǒng)中各種類(lèi)型不正常的相與相之間的短接。系統(tǒng)發(fā)生短路的原因有很多主要有：（1）電氣設(shè)備、元件的損壞。如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身缺陷，正常運(yùn)行時(shí)被擊穿短路；以及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路等；（2）自然原因。如：氣候惡劣，由于大風(fēng)，低溫導(dǎo)線覆冰引起架空線倒桿斷線；因遭受直擊雷或雷電感應(yīng)，設(shè)備過(guò)

33、電壓，絕緣被擊穿等；（3）人為事故。如：工作人員的誤操作，或者將低壓設(shè)備接入高壓電路中，也可能造成短路。 5.2 短路造成的后果短路可能造成的最嚴(yán)重的后果就是使并列運(yùn)行的各發(fā)電廠之間失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大停電。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害，主要有：（1）短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電流中的其他元件受到損害，甚至引起火災(zāi)；（2）短路時(shí)電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；（3）短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大，

34、造成的損失也越大；（4）不對(duì)稱(chēng)短路包括單相短路和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交叉電磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信設(shè)備，電子設(shè)備等產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁感染。由此可見(jiàn)，短路的后果很?chē)?yán)重，因此必須盡可能設(shè)法消除可能引起短路的一切因素。同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開(kāi)關(guān)電器，整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）也必須計(jì)算短路電流。5.3 短路的幾種形式在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路故障形式有：三相短路，兩相短路，單相短路和兩相對(duì)地短路。在一般情況下，特備是在遠(yuǎn)離電

35、源的小區(qū)供電系統(tǒng)中，三相短路的短路電流最大。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和驕校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需35秒。在這一暫態(tài)過(guò)程中，短路電流的變化很復(fù)雜。它有多種分量，其計(jì)算需采用電子計(jì)算機(jī)。在短路后約半個(gè)周波（0.01秒）時(shí)將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時(shí)值，稱(chēng)為沖擊電流。它會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，其大小可用來(lái)校驗(yàn)電工設(shè)備在發(fā)生短路 。在無(wú)線大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)中間相導(dǎo)體所受的電動(dòng)力比兩相短路時(shí)導(dǎo)體所受的電動(dòng)力大，因此校驗(yàn)電器和載流部分的短路動(dòng)穩(wěn)定度，一般應(yīng)采取三相短路沖

36、擊斷流或短路后第一個(gè)周期的三相短路全電流有效值。5.4 短路電流的計(jì)算假設(shè)系統(tǒng)有無(wú)限大的容量.用戶(hù)處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計(jì)算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多。 具體規(guī)定: 對(duì)于335kv級(jí)電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,可以認(rèn)為110kv及以上的系統(tǒng)的容量為無(wú)限大.只要計(jì)算35kv及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗。在計(jì)算高壓電器中的短路電流時(shí),只需考慮發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對(duì)于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時(shí)才需計(jì)入電阻,一般也只計(jì)電抗而忽略電阻。短路電流計(jì)算公式或計(jì)算圖表,都以三相短路為計(jì)算條件.因?yàn)閱蜗喽搪坊蚨喽搪窌r(shí)的短路電流都小于三相短路電流.能夠分?jǐn)嗳喽搪冯娏鞯碾娖?

37、一定能夠分?jǐn)鄦蜗喽搪冯娏骰蚨喽搪冯娏?。進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制出計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大的短路電流通過(guò)。按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中主要元件的阻抗。短路電流計(jì)算方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法。本次設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值法。5.5 標(biāo)幺值法計(jì)算計(jì)算時(shí)選定一個(gè)基準(zhǔn)容量s和基準(zhǔn)電壓u.將短路計(jì)算中各個(gè)參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值，稱(chēng)為標(biāo)么值(這是短路電流計(jì)算最特別的地方,目的是要簡(jiǎn)化計(jì)算)。 基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取s=100mva。 基本電壓，通常取

38、元件所在處的短路電流計(jì)算電壓，即取u=u。1. 基準(zhǔn)電流則按下式計(jì)算： （5-1）2. 基準(zhǔn)電抗則按下式計(jì)算： （5-2） 下面分別講述供電系統(tǒng)中主要元件的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算，1. 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 （5-3） 為斷路器的斷流容量。2. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 （5-4）3. 電力線路的電抗標(biāo)幺值 （5-5）短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值求出后，即可利用其等效電路圖進(jìn)行電路化簡(jiǎn)，求出其總電抗標(biāo)幺值x。 無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值按下式計(jì)算： i= （5-6） 由此可求的三相短路電流周期分量有效值： （5-7） 求出i以后，即可利用歐姆法的公式求出短路次暫態(tài)電流有效值i

39、，三相短路穩(wěn)態(tài)電流，短路沖擊電流，短路沖擊電流有效值。在高壓電路發(fā)生三相短路時(shí)：i= i，=2.55i，=1.51i （5-8） 在1000kv.a及以下的電力變壓器二次側(cè)及低壓電路中發(fā)生三相短路時(shí)，三相短路容量的計(jì)算公式為：i= i，=1.84i，=1.09i （5-9） 三相短路容量的計(jì)算公式為： （5-10）5.6 計(jì)算電路圖及短路電流計(jì)算如圖5-1所示電路圖供配電主系統(tǒng)圖。圖5-1供配電主系統(tǒng)圖 1. 確定基準(zhǔn)值 取=100mva，=10kv，=0.23kv，而=5.77ka=152ka2. 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值（1）電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值=500mva，因此=0.2（2）電

40、纜線路的電抗標(biāo)幺值在小區(qū)的基本資料里面，給出了小區(qū)的供電情況。10kv側(cè)的額定電流為：=162a通過(guò)查看下表：表5-1電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kv以上610kv220380v架空線路0.40.350.32電纜線路0.120.080.066查表可得 =0.08，所以常用電源線路 =0.085km=0.4備用電源線路 =0.352km=0.7（3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值查變壓器scb10-100010的參數(shù)可得，=6%，所以=6計(jì)算常用電源線路的短路電流數(shù)據(jù)，備用電源的短路電流數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程省略。繪制短路等效電路圖，見(jiàn)下圖5-2：圖5-2短路等效電路圖 計(jì)算k1點(diǎn)的短路電

41、路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值 =0.20.40.6三相短路電流周期分量有效值=9.62ka其他三相短路電流i= i=9.62ka=2.55i=2.559.62ka=24.6ka=1.51i=1.519.62ka=14.6ka三相短路容量=166.7mva 計(jì)算k-2點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值=0.20.4=3.6三相短路電流周期分量有效值=42.3其他三相短路電流i= 42.3ka=2.55i=1.8442.3ka= 77.832 ka=1.51i=1.0942.3ka=46.107 ka三相短路容量=27.78mva 計(jì)算k-3點(diǎn)的短路

42、電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值=0.20.4=3.6三相短路電流周期分量有效值=42.3ka其他三相短路電流i= 42.3ka=2.55=1.8442.3ka= 77.832 ka=1.51=1.0942.3ka= 46.107 ka三相短路容量=27.78mva備用電源的短路計(jì)算方法與上面的一樣。第6章 變配電所一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)通過(guò)上述短路計(jì)算得知，供電系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，短路電流是相當(dāng)大的。當(dāng)短電流通過(guò)電器和導(dǎo)體時(shí)，一方面要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，即電動(dòng)效應(yīng)；另一方面要產(chǎn)生很高的溫度，即熱效應(yīng)。所以需要校驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。由于，所以采用常用電源的計(jì)算出來(lái)的短路電

43、流值都大于采用備用電源的計(jì)算出來(lái)的短路電流值。所以在校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定時(shí)采用的是常用電源計(jì)算出來(lái)的短路電流。變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路為一次電路，一次電路中用到的電氣設(shè)備為一次設(shè)備。按正常工作選擇包括按額定電壓選擇，按額定電流選擇，按設(shè)備的種類(lèi)和型式選擇一次設(shè)備。為了保證電氣設(shè)備的可靠工作，必須按正常工作條件選擇，并按短空情況校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性。6.1 高壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件下表6-1為需要選擇的設(shè)備和校驗(yàn)的項(xiàng)目：表6-1設(shè)備和校驗(yàn)設(shè)備名稱(chēng)電壓電流斷流能力短路電流校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性高壓避雷器高壓隔離開(kāi)關(guān)高壓斷路器電流互感器電壓互感器高壓熔斷器電纜母線穿墻套

44、管利用到的10kv側(cè)的數(shù)據(jù)：=162a= 9.62ka=24.6ka=9.62ka1. 高壓斷路器高壓斷路器的功能是接通和斷開(kāi)正常工作電流，過(guò)負(fù)荷電流和故障電流，它是開(kāi)關(guān)電器中最完善的一種設(shè)備。高壓斷路器按安裝地點(diǎn)可分為戶(hù)內(nèi)型和戶(hù)外型，按滅弧介質(zhì)及滅弧原理可分為六氟化硫斷路器，真空斷路器，多油斷路器，少油斷路器，空氣斷路器等。本次選用戶(hù)內(nèi)型，真空斷路器：表6-2 真空短路器規(guī)格型號(hào)額定電壓（kv）額定電流（a）額定開(kāi)斷電流（ka）額定關(guān)合電流（峰值ka）動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值ka）熱穩(wěn)定電流（ka）4秒zn12-1010125031.5808031.5 正常情況下額定電流和額定電壓都滿(mǎn)足條件。短路狀

45、態(tài)下：額定開(kāi)斷電流31.5斷開(kāi)瞬間短路全電流有效值=9.62額定關(guān)合電流80短路沖擊電流=24.6。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：=9.62(0.40.2)= 55.52 =31.54 =396855.52，滿(mǎn)足條件。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：80=24.6ka, 滿(mǎn)足要求。2. 高壓隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)的用途是：在檢修電氣設(shè)備時(shí)用來(lái)隔離電壓，使檢修的設(shè)備與帶電部分之間有明顯可見(jiàn)的斷口；在改變?cè)O(shè)備狀態(tài)（運(yùn)行、備用、檢修）時(shí)用來(lái)配合斷路器協(xié)同完成倒閘操作；用來(lái)分，合小電流，可用來(lái)分，合電壓互感器，避雷器和空載母線，分、合勵(lì)磁電流不超過(guò)2a的空載變壓器，關(guān)合電容電流不超過(guò)5a的空載線路；隔離開(kāi)關(guān)的接地開(kāi)關(guān)可代替接地線，保證檢修工作安

46、全。隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，不能用來(lái)接通和斷開(kāi)負(fù)荷電流和短路電流，一般只能在電路斷開(kāi)的情況下才能操作。隔離開(kāi)關(guān)的種類(lèi)和形式很多。按裝設(shè)地點(diǎn)可分為戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式。按產(chǎn)品組裝級(jí)數(shù)可分為單極式和三級(jí)式；按每級(jí)絕緣支柱數(shù)目可分為單柱式，雙柱式，三柱式等。本次選用戶(hù)內(nèi)型，三級(jí)式（三級(jí)裝在同一底座上）隔離開(kāi)關(guān)：表6-3 隔離開(kāi)關(guān)規(guī)格型號(hào)額定電壓（kv）額定電流（a）動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值ka）熱穩(wěn)定電流（峰值ka）gn19-10g1040031.512.5（4s）正常情況下額定電流和額定電壓都滿(mǎn)足條件。短路狀態(tài)下熱穩(wěn)定校驗(yàn)：=9.62(0.40.2)=55.52=12.54=62555.52 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：31.5

47、=24.6ka, 滿(mǎn)足要求。3. 電流互感器電流互感器將交流大電流變成小電流（5a/1a），供電給測(cè)量?jī)x器和保護(hù)裝置的電流線圈。電流互感器按工作原理有電磁式和光電式兩種；按裝設(shè)地點(diǎn)可以分為戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式；按安裝方式可以分為穿墻式，支持式和裝入式；按一次繞組匝數(shù)分可分為單匝式，復(fù)匝式；按絕緣分有干式，澆注式，油浸式，氣體式。表6-4 電流互感器規(guī)格型號(hào)額定電流比（a）準(zhǔn)確等級(jí)1s熱穩(wěn)定電流動(dòng)穩(wěn)定電流lfzbj6-10200/50.5/322.5ka44ka正常狀態(tài)下一次回路額定電壓和額定電路都滿(mǎn)足要求，二次回路額定電流也滿(mǎn)足要求。 短路狀態(tài)下熱穩(wěn)定校驗(yàn)：=9.62(0.40.2)= 55.52=22.5=506.2555.52, 滿(mǎn)足要求。4. 電壓互感器電壓互感器將交流高壓電變成低壓電（100v或100/v），供電給測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置的電壓線圈，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化和小型化。按工作原理可分為電磁式，電容式，光電式；按安裝地點(diǎn)分有戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式；按相數(shù)分有單相式和多相式；按繞組數(shù)分，有雙繞組式和三繞組式；按絕緣分