精品資料（2021-2022年收藏的）畢業(yè)論文某小區(qū)供配電設(shè)計

1、65湖南科技大學(xué)（畢業(yè)論文）湖 南 科 技 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）題目某小區(qū)供配電設(shè)計作者王一旭學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動化學(xué)號0754010426指導(dǎo)教師王志英二一二 年 六 月 五 日摘 要要提高小區(qū)配電系統(tǒng)的可靠性，要正確選擇各類配電設(shè)備的容量，就必須科學(xué)，合理的進行負荷計算。本文對負荷計算中的相關(guān)問題進行了分析和探討，就重要設(shè)備的容量選擇做了詳細的的論述，提出了一些進一步提高配電系統(tǒng)可靠性的措施，并結(jié)合工程實例進行負荷計算，計算結(jié)果證明本文所述方法是正確合理，可以在實際中應(yīng)用。另外，本文還利用MTALAB仿真軟件對供電系統(tǒng)短路故障進行了仿真，并制作了相應(yīng)的電

2、路圖以及對防雷措施進行了仔細的分析。關(guān)鍵詞：變壓器,高壓斷路器,箱式變電站ABSTRACTTo improve the distribution system reliability, and correctly choose the capacity of power distribution device, it must be scientific, reasonable carries on the load computation.In this paper, the load calculation and the related problems are analyzed and

3、 discussed, the important equipment capacity choice has made the detailed elaboration. It puts forward some suggestions to improve the distribution system reliability measures, combined with engineering example, load calculation.The calculation results prove that the method is correct and reasonable

4、, and it can be applied in practice.In addition, this paper also makes use of MTALAB simulation software for power system fault simulation, and made the corresponding circuit diagram and the lightning protection measures are analyzed in detail.Keywords: Transformer, High voltage circuit breaker, Box

5、-type transformer substation 目 錄摘 要2ABSTRACT3第一章 概述71.1工程概述71.2供配電設(shè)計一般原則71.3供配電系統(tǒng)設(shè)計要則81.4本設(shè)計設(shè)計內(nèi)容9第二章 負荷統(tǒng)計102.1負荷分級及供電要求102.1.1電力負荷的分級102.1.2各級電力負荷對電源的要求102.1.2本設(shè)計負荷分級112.2負荷統(tǒng)計11第三章 無功補償及變壓器的選擇143.1無功補償?shù)哪康?43.1.1無功功率143.1.2影響功率因數(shù)的主要因素143.1.3供電部門對平均功率因數(shù)的要求143.1.4提高自然功率因數(shù)的方法153.2無功補償方法153.2.1無功補償裝置的選擇1

6、53.2.2無功補償裝置的安裝方法163.3無功補償初步計算173.4變壓器的選擇183.4.1電力變壓器的類型選擇183.4.2電力變壓器的臺數(shù)和容量選擇183.4.3電力變壓器的過負荷能力193.5本設(shè)計變壓器的選擇203.5.1配電房方案選擇203.5.2箱式變電站203.5.3變壓器的選擇213.6無功補償及變壓器方案的確定223.6.1無功補償及變壓器方案選定過程223.6.2本設(shè)計無功補償及變壓器方案總結(jié)25第四章 供配電系統(tǒng)接線方案274.1電力配電系統(tǒng)基本原則274.2常用高壓電力配電方式284.3變配電所主接線294.3.1變配電所主接線的基本形式294.3.2變配電所主接線

7、的一般要求304.4常用低壓電力配電方式314.5本設(shè)計中所采用的供配電系統(tǒng)方案324.6電能計量方式32第五章 主線路線型及主要柜體的選擇335.1主線路線型選擇335.1.1導(dǎo)體材料的選擇335.1.2普通電纜絕緣材料及護套選擇335.1.3各主線路的計算電流355.1.4個主線路線型選擇365.2主要高壓開關(guān)柜的選擇385.2.1高壓成套裝置385.2.2預(yù)裝式變電站高壓單元常用成套裝置385.2.3交流高壓負荷開關(guān)385.2.4高壓斷路器395.2.5本設(shè)計負荷開關(guān)柜的選擇395.3主要低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備柜體選擇395.3.1低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備395.3.2低壓成套開關(guān)

8、設(shè)備和控制設(shè)備的分類405.3.3低壓斷路器415.3.4開關(guān)、隔離開關(guān)及熔斷器組合電器41第六章 短路電流及保護電器的選擇436.1短路電流計算概述436.1.1短路的類型436.1.2短路計算的目的436.1.3短路計算的假定條件436.1.4典型的短路電流波形曲線446.2主電路短路電流的計算44第七章Matlab仿真457.1 Matlab簡介457.2仿真對象介紹457.3仿真電路與結(jié)果46第八章 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計478.1接地系統(tǒng)選擇478.1.1接地的基本概念478.1.2接地的分類478.1.3低壓系統(tǒng)接地種類488.1.4本設(shè)計接地系統(tǒng)選擇498.2等電位聯(lián)結(jié)498.2.1等

9、電位聯(lián)結(jié)的作用498.2.2等電位聯(lián)結(jié)的分類498.2.3等電位聯(lián)結(jié)的安裝與設(shè)計方案508.3建筑物的防雷分類518.4建筑物的防雷措施52第九章 繼電保護559.1繼電保護和自動裝置一般要求55致 謝57參考文獻58附 錄59第一章 概述1.1工程概述某住宅小區(qū)共有32棟樓房，其中電梯房2座，18層高，每層4戶；樓房25棟，7層高，每層6戶；別墅5座，三層樓高；1個面積約為1000的停車場。10KV電網(wǎng)供電，容量為8000KVA。設(shè)總負荷的需用系數(shù)為0.480.56，自然功率因數(shù)為0.660.72。各類負荷的需用系數(shù)為0.580.66，自然功率因數(shù)為0.660.72。10KV系統(tǒng)在變壓器端子

10、的短路容量為100MVA。在小區(qū)中設(shè)置10/0.4（0.22）KV的變電所，安裝變壓器和控制開關(guān)，要求每棟樓能分別控制，小區(qū)有保安系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，消防系統(tǒng)。1.2供配電設(shè)計一般原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行供配電設(shè)計必須遵循以下原則： （1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(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)濟政策。 （2） 安全可靠、先進合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高

11、、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。 （3） 近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴建的可能性。 （4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。1.3供配電系統(tǒng)設(shè)計要則 供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃正確處理近期和遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮發(fā)展的可能，按照負荷的性

12、質(zhì)、用電容量、地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計方案。 1、根據(jù)負荷分級、用電容量和地區(qū)條件，選擇供電電源、確定供電回路數(shù)。除2.款所列情況外，供電電源應(yīng)從地區(qū)電網(wǎng)取得。 2、符合下列情況之一時用電單位宜設(shè)置自備電源。 （1）需要設(shè)置自備電源作為一級負荷中特別重要符合的應(yīng)急電源時，或第二電源不能滿足一級負荷要求的條件時。 （2）設(shè)置自備電源較從電力系統(tǒng)取得第二電源經(jīng)濟合理時。 （3）常年穩(wěn)定余熱、壓差、廢氣可供發(fā)電，技術(shù)經(jīng)濟合理時。 （4）所在地區(qū)偏僻或遠離電力系統(tǒng)，設(shè)置自備電源經(jīng)濟合理時。 3.應(yīng)急電源與正常電源之間必須采取防止并列運行措施（機械連鎖、電氣連鎖）。目的在保證應(yīng)急電源的專用性，更重要的

13、是防止向系統(tǒng)反送電。 4、在設(shè)計供配電系統(tǒng)時，除一級負荷中特別重要負荷外，不應(yīng)考慮電源系統(tǒng)檢修或故障的同時，另一電源又發(fā)生故障。 5、需要兩回電源線路的用電單位，宜采用同級電壓供電。但根據(jù)各級負荷的不同需要及地區(qū)供電條件，亦可采用不同級電壓供電。 6、有一級負荷的用電單位難以從地區(qū)電力網(wǎng)取得兩個電源而有可能從臨近單位取得第二電源時，宜從該單位取得第二電源。 7、同時供電的兩回及以上供配電線路中，一回路中斷供電時，其余線路應(yīng)能滿足全部一級負荷及二級負荷的用電需要。 8、總變電所和配變電所宜靠近負荷中心。當(dāng)配電電壓為35KV時，且用電負荷均為低壓又較集中，亦可將35KV直降到220/380V配電電

14、壓。 9、為提高供電可靠性和符合節(jié)約用電、檢修用電的需要，在用電單位內(nèi)部臨近的變電所之間宜設(shè)置低壓聯(lián)絡(luò)線。 10、小負荷的一般用電單位宜納入地區(qū)低壓電網(wǎng)。 11、對沖擊性負荷（電弧爐、弧焊機、電焊機組等）的供電需要降低沖擊性負荷引起的電網(wǎng)電壓波動和電壓閃變（不包括電動機啟動時允許的電壓下降）時，宜采取下列措施： （1）采用專線供電。 （2）與對電壓不敏感的其他負荷共用配電線路，以加大導(dǎo)體截面、降低線路阻抗。 （3）較大功率的沖擊性負荷或沖擊性負荷群與對電壓波動、閃變敏感的負荷分別由不同的電壓器供電。 （4）選擇高一級電壓或由專用電壓器供電，將沖擊負荷接入短路容量較大電網(wǎng)中。 12、控制各類非線

15、性用電設(shè)備（整流器等）所產(chǎn)生的諧波引起的電網(wǎng)電壓正弦波形畸變率，宜采取下列措施： （1）各類大功率非線性用電設(shè)備變壓器由短路容量較大的電網(wǎng)供電。 （2）對大功率靜止整流器，應(yīng)采取提高整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)和增加整流器的整流脈沖數(shù)的措施。多臺相數(shù)相同的整流裝置，應(yīng)使整流變壓器的二次側(cè)有適當(dāng)?shù)南蚪遣睢?（3）按諧波次數(shù)裝設(shè)分流濾波器。 （4）選用D,yn11接線組別的三項配電變壓器。1.4本設(shè)計設(shè)計內(nèi)容 （1）系統(tǒng)概況說明； （2）負荷統(tǒng)計； （3）功率因數(shù)補償； （4）選擇變壓器； （5）確定供配電系統(tǒng)接線方案； （6）選擇主要配電線路線型； （7）選擇開關(guān)、電流互感器等主要供電設(shè)備； （8）計

16、算低壓母線和其他各點的短路電流； （9）整定低壓總開關(guān)和其他開關(guān)的保護裝置； （10）繼電保護回路； （11）完成供電系統(tǒng)圖及繼電保護回路圖。第二章 負荷統(tǒng)計2.1負荷分級及供電要求2.1.1電力負荷的分級電力負荷根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成損失或影響的程度，電力負荷分為三級：一級負荷：1、中斷供電將造成人身傷亡的負荷。2、中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失的負荷。例如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、有害物質(zhì)溢出嚴(yán)重污染環(huán)境、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)等。3、中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作

17、的負荷。例如重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經(jīng)常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷。在一級負荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應(yīng)視為特別重要的負荷。例如在工業(yè)生產(chǎn)中正常電源中斷時處理安全生產(chǎn)所必須的應(yīng)急照明、通信系統(tǒng)、保證安全停產(chǎn)的自動控制裝置等；民用建筑中大型金融中心的關(guān)鍵電子計算機系統(tǒng)和防盜報警系統(tǒng)、大型國際比賽場（館）的計分系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)等。二級負荷：1、中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失時。例如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。

18、2、中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂的負荷。三級負荷：不屬于一級和二級負荷者應(yīng)為三級負荷。 2.1.2各級電力負荷對電源的要求 一級負荷對供電電源的要求1、一級負荷應(yīng)有兩個電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。一級負荷容量較大或有高壓用電設(shè)備時，應(yīng)采用兩路高壓電源。一級負荷容量不大時，可采用從電力系統(tǒng)取得第二低壓電源，亦可采用柴油發(fā)電機組等，以維持繼續(xù)供電。2、一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。二級負荷對供電電源

19、的要求二級負荷應(yīng)由兩個電源供電，即應(yīng)有兩回線路供電，供電變壓器亦應(yīng)有兩臺（兩臺變壓器不一定在同一變電所）。做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或電力線路常見故障（不包括鐵塔傾倒或龍卷風(fēng)引起的極少見的故障）時，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，可由一回6KV及以上專用架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時，應(yīng)采用兩根電纜組成的電纜段供電，其每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負荷；為了解決線路和變配電設(shè)備的檢修以及突然停電后，設(shè)備能安全停產(chǎn)問題，設(shè)備可用小容量柴油發(fā)電站，其容量由實際需要確定。2.1.2本設(shè)計負荷分級本設(shè)計中兩棟高層建筑的消防用電、應(yīng)急照明、客梯電力、變頻調(diào)速（恒壓供水）生活水

20、泵、排污泵屬于一級負荷，其他負荷屬于三級負荷。對小區(qū)配電采用雙回路供電來保證小區(qū)中一級負荷的需求，并可以此增加整個樓盤的賣點。2.2負荷統(tǒng)計近幾年來，隨著人民生活水平的不斷提高，大量的家用電器進入居民家庭，居民家庭生活用電量增長迅速，對電能的需求提出了更高的要求。根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃正確處理近期和遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮發(fā)展的可能的基本設(shè)計要則，本設(shè)計中除別墅外所有住戶按6KW計算，別墅和停車場按8KW計算。考慮到實際中一般家庭最高同時用電可能達到2.5KW-3KW，所以考慮住戶需用系數(shù)最低不低于0.5。在方案預(yù)估中使用需用系數(shù)法求計算負荷，具體小區(qū)負荷統(tǒng)計

21、如下表：用電單位 設(shè)備名稱設(shè)備容量Pe/kW需用系數(shù) 功率因數(shù)cos有功計算負 荷Pc/kW無功計算負荷Qc/kvar視在計算負荷Sc/kVA高層住宅 A座B座 8640.50.8432249.7540生活水泵 #A #B300.70.82115.826.25排污水泵 #A #B120.70.88.46.310.5客運電梯 A B340.220.57.4812.9414.96消防電梯 A B340.220.57.4812.9414.96樓道照明 A B1.80.811.4401.44多層住宅#1-#2563000.50.831502362.53937.5樓道照明1-257.8750.816.3

22、06.3別墅區(qū) （5座）400.80.8322440停 車 場照明101110010公共電力負荷150.80.812915總 記7468.683688.12692.934616.91注：上表中高層住宅用戶按6kW一戶計算。 2（棟）*18（層/每棟）*4（戶/每層）*6（千瓦/每戶）=864千瓦 多層用戶按6kW一戶計算。 25（棟）*7（層/每棟）*6（戶/每層）*6（千瓦/每戶）=6300千瓦 別墅用戶按8kW一戶計算。 5（棟）*8（千瓦/每戶）=40千瓦客運電梯和消防電梯一般為1520kW每座，本設(shè)計按17kW每座計算。4（座）*17（千瓦）=68千瓦生活水泵一般為1020kW每臺，本

23、設(shè)計按15KW每臺計算。2（臺）*15（千瓦/每臺）=30千瓦排污水泵一般為315kW每臺，本設(shè)計按6KW每臺計算。 2（臺）*6（千瓦/每臺）=12千瓦 高層住宅的樓道照明采用25W的白熾燈，每層左右各一只。 2（棟）*18（層/每棟）*2（個/每層）*25（瓦/每只）=1.8千瓦 多層住宅的樓道照明采用15W的白熾燈，每單元每層一只。 25（棟）*3（單元/每棟）*7（層/每單元）*1（個/每層）*15（瓦/每只）=7.875千瓦 停車場設(shè)計為地下大型停車場加地上零散停車位組成，地下停車場面積大約按1000平方米計算，每平方米的負荷密度一般為815W，本設(shè)計取負荷密度為10W進行計算。 1

24、000（平方米）*10（瓦/每平方米）=10千瓦 公用電力負荷如路燈、物業(yè)公司辦公室、值班崗?fù)さ?，公用電力負荷?5kW計算。（住宅的公用照明及公用電力負荷需要系數(shù)一般按0.8?。?綜上總結(jié)得出補償前負荷總和為7468.68kW，有功功率為3688.1kW,無功功率為2692.93kvar，視在計算負荷為4616.91kVA。根據(jù)計算公式：cos=Pc/Sc，可以得出總功率因數(shù)大概為0.799。需要進行下一步無功功率補償來提高系統(tǒng)總功率因數(shù)達到目標(biāo)功率因數(shù)0.92，以使變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)達到0.9從而達到供電部門的要求。第三章 無功補償及變壓器的選擇3.1無功補償?shù)哪康?.1.1無功功率許

25、多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的無功并不是無用的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。在電力網(wǎng)的運行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。3.1.2影響功率因數(shù)的主要因素 1、大量的電感性設(shè)備，如異步電動機、感應(yīng)電爐、交流電焊機等設(shè)備是無

26、功功率的主要消耗者。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計，在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了6070；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的6070。所以要改善異步電動機的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。 2、變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的1015，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運行或長期處于低負載運行狀態(tài)。 3、供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響。 當(dāng)供電電壓高于額定值的10時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，當(dāng)供電電壓為額定值的110時，一般無

27、功將增加35左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。3.1.3供電部門對平均功率因數(shù)的要求 供電部門一般要求用戶的平均功率因數(shù)達到0.9以上。當(dāng)用戶的自然功率因數(shù)較低，單靠提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)達不到要求時，應(yīng)裝設(shè)必要的無功功率補償設(shè)備，以進一步提高用戶的功率因數(shù)以達到要求。3.1.4提高自然功率因數(shù)的方法提高自然功率因數(shù)是不需要任何補償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來減少各種用電設(shè)備所消耗的無功功率，這是一種最經(jīng)濟的提高功率因數(shù)的方法。 1、合理使用

28、電動機； 2、提高異步電動機的檢修質(zhì)量； 3、采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉(zhuǎn)子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)“吸取”無功，在過勵狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)“送出”無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構(gòu)設(shè)備可以采用同步電動機作為動力。 異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是“異步電動機同步化”。 4、合理選擇配變?nèi)萘浚纳婆渥兊倪\行方式：對負載率比較低的配變，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。3.2無功補償方

29、法3.2.1無功補償裝置的選擇 電力系統(tǒng)的無功電源除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發(fā)生器，這四種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。 1、同步電機： 同步電機中有同步發(fā)電機、同步電動機及同步調(diào)相機三種。 （1）同步發(fā)電機： 同步發(fā)電機是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當(dāng)其在額定狀態(tài)下運行時，可以發(fā)出無功功率： 發(fā)電機正常運行時,以滯后功率因數(shù)運行為主,向系統(tǒng)提供無功，但必要時,也可以減小勵磁電流,使功率因數(shù)超前,即所謂的“進相運行”，以吸收系統(tǒng)多余的無功。 （2）同步調(diào)相機：同步調(diào)相機是空載運行的同步電機，它能在欠勵

30、或過勵的情況下向系統(tǒng)吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸出的無功功率，這是其優(yōu)點。但它的有功損耗大、運行維護復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，近來已逐漸退出電網(wǎng)運行。 2、并聯(lián)電容器： 并聯(lián)電容器補償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網(wǎng)發(fā)送無功功率。并聯(lián)電容器本身功耗很小，裝設(shè)靈活，節(jié)省投資；由它向系統(tǒng)提供無功可以改善功率因數(shù)，減少由發(fā)電機提供的無功功率。 3、靜止無功補償器： 靜止無功補償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不

31、受限制。當(dāng)電壓變化時靜止補償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足動態(tài)無功補償?shù)男枰瑫r還能做到分相補償，對于三相不平衡負荷及沖擊負荷有較強的適應(yīng)性，但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產(chǎn)生高次諧波，為此需加裝專門的濾波器。 4、靜止無功發(fā)生器： 靜止無功發(fā)生器的主體是一個電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝?，將電容上的直流電壓轉(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運行工況，使其處于容性、感性或零負荷狀態(tài)。 與靜止無功補償器相比，靜止無功發(fā)生器響應(yīng)速度更快，諧波電流更少，而且在系統(tǒng)電壓較低時仍能向系統(tǒng)注入較大的無功

32、。3.2.2無功補償裝置的安裝方法無功補償裝置的安裝一般采用的方法有三種：1.低壓個別補償: 低壓個別補償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續(xù)運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償?shù)膬?yōu)點是：用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè)備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優(yōu)點。 2.低壓集中補償： 低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)

33、，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。 3.高壓集中補償： 高壓集中補償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的610kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據(jù)負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費的增加。同時便于運行

34、維護，補償效益高。3.3無功補償初步計算 根據(jù)第二章總結(jié)得出： 補償前負荷總和為7468.68kW，有功功率為3688.1kW,無功功率為2692.93kvar，視在計算負荷為4616.91kVA。 根據(jù)計算公式：cos=Pc/Sc得出總功率因數(shù)大概為0.799 根據(jù)計算公式：Qn.c=Pc(tan-tan)可以得出初步計算無功補償容量大概為1206.01kvar 補償后的目標(biāo)功率因數(shù)一般取0.92，以使變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)達到0.9。 初步計算如下表所示有功計算負荷排Pc/kW無功計算負荷Qc/kvar視在計算負荷Sc/kVA功 率 因 數(shù)cos無功補償前3688.12692.934758

35、.160.799無功補償后3688.11486.923976.560.927 綜上可總結(jié)出無功補償后視在計算負荷為3976.56kVA，推算出無功補償后的功率因數(shù)為0.927，滿足補償后目標(biāo)功率因數(shù)0.92。3.4變壓器的選擇3.4.1電力變壓器的類型選擇 電力變壓器類型選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等，并應(yīng)優(yōu)先選用技術(shù)先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品。 變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。 變壓器按調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓（又稱無勵磁調(diào)壓）和有載調(diào)壓兩種。10KV配電變壓器一般采用無載調(diào)壓方式；35KV總降壓變電所的主變壓器在電

36、壓偏差不能滿足要求時應(yīng)采用有載調(diào)壓方式。 變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。 變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。油浸式變壓器冷卻方式有自冷式、風(fēng)冷式、水冷式和強迫油循環(huán)冷卻式等。干式變壓器冷卻方式有自冷式和風(fēng)冷式兩種，采用風(fēng)冷可提高干式變壓器的過載能力。多層或高層建筑內(nèi)變電所，考慮到防火要求，應(yīng)采用干式變壓器。當(dāng)干式變壓器與高低壓配電裝置設(shè)在同一房間內(nèi)時，還應(yīng)具有不低于IP2X的防護外殼。 10KV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯(lián)結(jié)組。由于Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓器具有低壓側(cè)單相接地短路電流大，具

37、有利于故障切除、承受單項不平衡負荷的負載能力強和高壓側(cè)三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。對于多雷地區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)，考慮到防雷要求的提高，宜選用聯(lián)結(jié)組別為Yzn11的防雷變壓器。3.4.2電力變壓器的臺數(shù)和容量選擇 35KV主變壓器臺數(shù)和容量選擇 1、變壓器的臺數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量、運行方式和企業(yè)發(fā)展等因數(shù)綜合考慮確定。一般采用三相變壓器，其容量可按投入運行后510年的預(yù)期負荷選擇，至少留有15%25%的裕量。2、有一、二級負荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)在技術(shù)經(jīng)濟上比較理想時，可

38、裝設(shè)兩臺以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時，可裝設(shè)一臺主變壓器。3、裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量應(yīng)保證用戶的一、二級負荷，且不應(yīng)小于60%的全部負荷。4、具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。5、變壓器過載能力應(yīng)滿足運行要求。6、變電所兩臺或多臺主變壓器應(yīng)經(jīng)濟運行。 10（6）KV配電變壓器臺數(shù)和容量的選擇1、變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行選擇，當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：（1）有大量一級或二級負荷；（2）季節(jié)性負荷變化較大；（

39、3）集中負荷較大。2、裝有兩臺及以上變壓器的變電所，當(dāng)其中任何一臺變壓器斷開時，其余變壓器的容量應(yīng)滿足一級負荷及二級負荷的用電，并宜滿足工廠主要生產(chǎn)用電。3、變壓器容量應(yīng)根據(jù)計算負荷選擇。對晝夜或季節(jié)性波動較大的負荷，供電變壓器經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，可采用容量不一致的變壓器。4、在一般情況下，動力和照明宜共用變壓器，屬下列情況之一時，可設(shè)專用變壓器； （1）照明負荷較大，或動力和照明共用變壓器由于負荷變化引起的電壓閃變或電壓升高，嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時，可設(shè)照明專用變壓器。 （2）單臺單相負荷很大時，可設(shè)單相變壓器。 （3）沖擊性負荷（試驗設(shè)備、電焊機群及大型電焊設(shè)備等）較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量

40、時，可設(shè)專用變壓器。 （4）在IT系統(tǒng)的低壓電網(wǎng)中，照明負荷應(yīng)設(shè)專用變壓器。 （5）當(dāng)季節(jié)性的負荷容量較大時（如大型民用建筑中的空調(diào)冷凍機等負荷），可設(shè)專用變壓器。 （6）在民用建筑中出于某些特殊設(shè)備的功能需要（如容量較大的X射線機等），宜設(shè)專用變壓器。3.4.3電力變壓器的過負荷能力 1、正常過負荷 電力變壓器在運行中，其負荷總是變化的，不均勻的。就一晝夜來說，大部分時間的負荷都低于最大負荷，而變壓器容量又是按最大負荷選擇的，因此，從維持變壓器使用年限不變條件來考慮，變壓器在必要時完全可以過負荷運行。 2、事故過負荷 電力變壓器在事故情況下（例如并列運行的兩臺變壓器因故障切除一臺時），允許短

41、時間較大幅度地過負荷運行，而不論故障前負荷情況如何，但運行時間不得超過規(guī)定的時間。3.5變壓器的選擇3.5.1配電房方案選擇 本設(shè)計中無功補償后的視在計算負荷為3976.56kVA，考慮到節(jié)能和留有余量，變壓器的負載率一般取70%85%，本設(shè)計中擬取負載率80%，則變壓器的總?cè)萘看蟾艖?yīng)為4970.7kVA。 可有兩個方案：1、 在小區(qū)負荷中心的空地或建筑中建立專門的配電房，將所有變壓器統(tǒng)一放置在配電房中，集中變配電。2、 在小區(qū)中設(shè)置多個箱式變電站，分區(qū)供配電。由于本設(shè)計中的小區(qū)負荷面積比較大，采用小區(qū)配電房進行統(tǒng)一變配電將會造成較大的線路損耗，且這樣會增加比較高昂的線材預(yù)算，而且在空地上建立

42、專門的配電房還需國土部門審核才能建立；在已規(guī)劃建筑內(nèi)建立配電房，固定的空間使變壓設(shè)備之間符合安全電氣間隔比較難。所以本設(shè)計擬采取使用五個內(nèi)含變壓器容量為1000kVA的箱式變電站或八臺內(nèi)含變壓器容量為630kVA的箱式變電站。3.5.2箱式變電站箱式變電站是一種將高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置，按一定接線方案排成一體的工廠預(yù)制戶內(nèi)、戶外緊湊式配電設(shè)備，即將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，機電一體化，全封閉運行，特別適用于城網(wǎng)建設(shè)與改造，是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站。 另箱

43、式變電站（簡稱箱變）是一種把高壓開關(guān)設(shè)備配電變壓器，低壓開關(guān)設(shè)備，電能計量設(shè)備和無功補償裝置等按一定的接線方案組合在一個或幾個箱體內(nèi)的緊湊型成套配電裝置。它適用于額定電壓10/0.4kV三相交流系統(tǒng)中，作為線路和分配電能之用。適用于工廠、礦山、油田、港口、機場、城市公共建筑、居民小區(qū)、高速公路、地下設(shè)施等場所。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同及采用元器件的不同，分為歐式箱變和美式箱變兩種典型風(fēng)格。我國自70年代后期，從法國、德國等國引進及仿制的箱式變電站，從結(jié)構(gòu)上采用高、低壓開關(guān)柜，變壓器組成方式，這種箱變稱為歐式箱變，形象比喻為給高、低壓開關(guān)柜、變壓器蓋了房子。從90年代起，我國引進美國箱式變電站，在結(jié)構(gòu)上

44、將負荷開關(guān)，環(huán)網(wǎng)開關(guān)和熔斷器結(jié)構(gòu)簡化放入變壓器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化鋅避雷器。變壓器取消油枕，油箱及散熱器暴露在空氣中，這種箱變稱為美式箱變，形象比喻為變壓器旁邊掛個箱子。從體積上看，歐式箱變由于內(nèi)部安裝常規(guī)開關(guān)柜及變壓器，產(chǎn)品體積較大。美式箱變由于采用一體化安裝體積較小。從保護方面，歐式箱變高壓側(cè)采用負荷開關(guān)加限流熔斷器保護。發(fā)生一相熔斷器熔斷時，用熔斷器的撞針使負荷開關(guān)三相同時分閘，避免缺相運行，要求負荷開關(guān)具有切斷轉(zhuǎn)移電流能力。低壓側(cè)采用負荷開關(guān)加限流熔斷器保護。美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護，而負荷開關(guān)只起投切轉(zhuǎn)換和切斷高壓負荷電流的功能，容量較小。當(dāng)高壓側(cè)出現(xiàn)一相熔絲熔斷

45、，低壓側(cè)的電壓就降低，塑殼自動空氣開關(guān)欠電壓保護或過電流保護就會動作，低壓運行不會發(fā)生。箱式變電站特點在于占地面積小。一般箱式變電站占地面積僅為56，甚至可以減少到33.5。適合于在一般負荷密集的工礦企業(yè)、港口和居民住宅小區(qū)等場所，可以使高電壓供電延伸到負荷中心，減少低壓供電半徑，降低損耗。低壓供電線路較少，一般為46路。縮短現(xiàn)場施工周期，投資少。采用全密封變壓器和SF6開關(guān)柜等新型設(shè)備時，可延長設(shè)備檢修周期，甚至可達到免維護要求。外形新穎美觀，可與變電站周圍的環(huán)境相互協(xié)調(diào)。3.5.3變壓器的選擇 戶外型預(yù)裝式變電站一般采用S9或S7油浸式電力變壓器；戶內(nèi)型預(yù)裝式變電站按設(shè)計規(guī)范一般配樹脂絕緣

46、干式電力變壓器，而緊湊節(jié)能小型預(yù)裝式變電站配用的是S9型派生系列產(chǎn)品。波紋壁油箱，無油枕，帶有空氣層的全密封低損耗的專用變壓器，高低壓進出線在箱體的一側(cè)與高低壓設(shè)備連接，其余三面外露，這種配合方式散熱條件好，結(jié)構(gòu)緊湊造價低。組合式箱變配用的變壓器是按原裝結(jié)構(gòu)裝于箱內(nèi)，再與高低壓設(shè)備連接拼裝組合。根據(jù)本設(shè)計中的各種條件，考慮到安全、經(jīng)濟、壽命等方面，選擇S9-M型全密封電力變壓器作為本設(shè)計中箱變的變壓器部分。具體型號為：S9-M-XXXX/103.6無功補償及變壓器方案的確定3.6.1無功補償及變壓器方案選定過程由于采用箱式變電站（預(yù)裝式變電站）來解決配電，無功補償決定采用并聯(lián)電容器低壓集中補償

47、方案，根據(jù)每座箱式變電站具體所帶負荷來確定最終投放并聯(lián)電容器的容量及組數(shù)。 1#變壓器負責(zé)多層住宅15棟的配電: 具體負荷有：15棟的住戶用電，樓道照明用電，及各自的排污泵用電，按照第二章負荷統(tǒng)計中的數(shù)據(jù)，直接引入各自的有功計算負荷如下： 15棟的住戶：126KW*5=630kW 15棟樓道照明：0.252kW*5=1.26kW 15棟排污泵：4.2kW*5=21kW 總有功計算負荷為：630kW+1.26kW+21kW=652.26kW 各自的無功計算負荷如下： 15棟的住戶：94.5kvar*5=472.5kvar 15棟樓道照明：0kvar 15棟排污泵：3.15kvar*5=15.75

48、kvar 總無功計算負荷為：472.5kvar+0kvar+15.75kvar=488.25kvar各自的視在計算負荷如下： 15棟的住戶：157.5kVA*5=787.5kVA 15棟樓道照明：0.252kVA*5=1.26kVA 15棟排污泵：5.25kVA*5=26.25kVA 總視在計算負荷為787.5kVA+1.26kVA+26.25kVA=815.01kVA根據(jù)計算公式：cos=Pc/Sc，可以得出總功率因數(shù)大概為0.80。 根據(jù)計算公式：Qn.c=Pc(tan-tan)，可以得出1#變壓器需要無功補償容量約為211.33kva。 根據(jù)查找一系列資料，對比各種并聯(lián)電容器及無功補償柜

49、，最終決定選用PGJ2型無功功率自動補償屏，該型產(chǎn)品可根據(jù)系統(tǒng)感性無功量的多少自動以循環(huán)工作方式投切電容器，使系統(tǒng)的無功消耗保持到最低狀態(tài)，從而提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量、減少系統(tǒng)和變壓器的損耗。1#變壓器所選定的PGJ2-143型無功功率自動補償屏使用的電容器為自愈式低壓并聯(lián)電力電容器，型號為BSMJ0.4-14-3，額定容量為14kvar，總電容量為279uF，額定電流為20A。型 號是 否 帶 控制 器總 容 量（kvar）單臺電容器容量（kvar）路 數(shù)屏 寬PGJ2-143帶224148*21000 經(jīng)過無功補償后的1#變壓器所帶負荷的參數(shù)為有功計算負荷排Pc/kW無功計算負荷Qc/kvar視

50、在計算負荷Sc/kVA功 率 因 數(shù)cos無功補償前652.26488.25815.010.800無功補償后652.26264.25703.760.927可看出無功補償后視在計算負荷為703.76kVA，無功補償后的功率因數(shù)為0.927，滿足補償后目標(biāo)功率因數(shù)0.92。 按照擬采用800kVA的電壓器，按負荷率80%算，可負擔(dān)640kVA的負荷，顯然不夠用。最后確定1#變壓器容量為1000kVA，按負荷率80%算,可負擔(dān)800kVA的負荷，而15棟總視在計算負荷只有703.76kVA，留下了充足的裕量，為以后增加負荷提供了基礎(chǔ)。變壓器具體型號為S9-M-1000/10型變壓器。 2#變壓器負責(zé)

51、多層住宅610棟的配電，3#變壓器負責(zé)多層住宅1115棟的配電，4#變壓器負責(zé)多層住宅1620棟的配電，5#變壓器負責(zé)多層住宅2125棟的配電。 如1#變壓器箱變的無功補償計算和變壓器容量選定一樣，可以確定2#3#4#5#箱變的無功補償采用PGJ2-143型無功功率自動補償屏，補償容量224kvar，2#3#4#5#箱變選用容量為1000kVA的S9-M-1000/10型變壓器。 6#變壓器負責(zé)高層住宅AB棟的配電、別墅區(qū)的配電、停車場及公共用電的配電。 具體負荷有：AB棟的住戶用電，樓道照明用電，排污泵生活水泵用電，各自客梯及消防電梯的用電，別墅區(qū)住戶用電，停車場用電及公共用電，按照第二章負

52、荷統(tǒng)計中的數(shù)據(jù)，直接引入各自的有功計算負荷如下： AB棟的住戶：216kW*2=432kW AB棟樓道照明：7.2kW*2=1.44kWAB棟生活水泵：10.5kW*2=21kW AB棟排污泵：4.2kW*2=8.4kW AB棟客運電梯：3.74kW*2=7.48kWAB棟消防電梯：3.74kW*2=7.48kW別墅區(qū)的住戶：6.4kW*5=32kW停車場用電：10kW公共用電：12kW 總有功計算負荷為：432kW+1.44kW+21kW+8.4kW+7.48kW+7.48kW+32kW+10kW+12kW=531.8kW 各自的無功計算負荷如下： AB棟的住戶：124.85kvar*2=2

53、49.7kvar AB棟樓道照明：0kvar AB棟生活水泵：7.9kvar*2=15.8kvar AB棟排污泵：3.15kvar*2=6.3kvar AB棟客運電梯：6.47kvar*2=12.94kvarAB棟消防電梯：6.47kvar*2=12.94kvar別墅區(qū)的住戶：4.8kvar*5=24kvar停車場用電：0kvar公共用電：9kvar 總無功計算負荷為：249.7kvar+0kvar+15.8kvar+6.3kvar+12.94kvar+12.94kvar+24kvar+0kvar+9kvar=330.68kvar各自的視在計算負荷如下： AB棟的住戶：270kVA*2=540kVA AB棟樓道照明：7.2kVA*2=1.44kVAAB棟生活水泵：12.125kVA*2=26.25kVA AB棟排污泵：5.25kVA*2=10.5kVA AB棟客運電梯：7.48kVA*2=14.96kVA AB棟消防電梯：7.48kVA*2=14.96kVA 別墅區(qū)的住戶：8kVA*5=40kVA停車場用電：10kVA公共用電：15kVA 總視在計算負荷為: 540kVA+1.44kVA+26.25kVA+10.5kVA+14.96kVA+14.96kVA+40kVA+10kVA+15kVA=673.11kVA根據(jù)計算公式：cos=Pc/Sc，可以得出總功率因