某學校生活區(qū)配電系統(tǒng)設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)前言電能是現代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉化而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用，電能的輸送和分配簡單經濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于生產自動化小型化變電所的建設方案，是在總結國內外變電所設計運行經驗的基礎上提出的，與過去建設的常規(guī)變電所和簡陋變電所有明顯區(qū)別。無論是主接線方式、設備配置及選型、總體布置還是保護方式，都形成了一種新的格局，從而使小型化變電所無法按已有規(guī)程進行設計。學校的電力系統(tǒng)由變電，輸電，配電三個環(huán)節(jié)組成，由此也決定了

2、此電力系統(tǒng)的特殊性，在確保供電正常的前提下，這三個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。其次，還電力系統(tǒng)一次設備較為簡單，二次系統(tǒng)相對復雜。本設計對整個系統(tǒng)作了詳細的分析，各參數計算，以及電網方案的可靠性作了初步的確定。學校總降壓變電所（或總配電所）及配電系統(tǒng)的設計，是根據各個部門的負荷數量，性質對用電負荷的要求，以及負荷布局，結合電網的供電情況，解決對全?？煽?，經濟的分配電能。1.學校供電設計的任務： 學校供電設計的任務是保障電能從電源安全、可靠、經濟、優(yōu)質地送到學校的各個用電部門。（1） 安全。在電能供應分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。（2） 可靠。根據可靠性的要求，學校內部的電力負荷分為二級負荷、三級

3、負荷三種。二級負荷突然停電會造成經濟上的較大損失或會造成社會秩序的混亂，因此必須有兩回路供電，但當去兩回線路有困難時，可容許有一回專用線路供電；三級負荷由于突然停電造成的影響或損失不大，對供電電源工作特殊要求。（3） 優(yōu)質。應滿足用戶對電壓、頻率、波形不畸變等電能質量要求。（4） 經濟。在滿足以上要求的前提下，供電系統(tǒng)盡量要接線簡單，投資要少，運行費用要低，并考慮盡可能地節(jié)約點能和有色金屬的消耗量。2.學校供電設計應遵循的一般原則：（1）學校供電設計必須嚴格遵守國家的有關法令、法規(guī)、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關方針、政策，如節(jié)約有色金屬，以鋁代銅，采用低能耗設備以節(jié)約能源等。（2）必須從全局出發(fā)

4、，按照負荷的等級、用電容量、工程特點和地區(qū)供電規(guī)劃統(tǒng)籌規(guī)劃，合理確定整體設計方案。（3）學校供電設計應做到供電可靠、保證人身和設備安全。要求供電電能質量合格、優(yōu)質、技術先進和經濟合理。設計采用符合國家現行標準的效率高、能耗低、性能先進的設備。 學校供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個組成部分，必然受到電力系統(tǒng)工況的影響和制約，因此供電系統(tǒng)應該遵守電力部門制定的法規(guī)，評價分析可以應用電力系統(tǒng)中采用的分析、計算方法。目錄 TOC o 1-3 h z u 第一章 設計任務與要求1.1設計題目某學校生活區(qū)配電系統(tǒng)設計1.2設計目的（1）通過學校生活區(qū)配電系統(tǒng)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論知識、基本技能和專業(yè)知

5、識進行分析和解決實際問題的能力。（2）掌握供電系統(tǒng)設計計算和運行維護所必須的基本理論和技能。（3）掌握供配電設計的基本原則和方法，深刻理解“安全、可靠、優(yōu)質、經濟”的設計要求，為今后從事工廠供配電技術奠定一定的基礎。1.3設計要求（1）選擇變電所主接線方案。（2）確定變電所主變壓器的臺數和容量、類型。（3）選擇高低壓設備和進出線。（4）選擇整定繼電保護裝置。1.4設計依據學校生活區(qū)負荷情況 表1-1編號名稱Pc/kWQc/kvar1食堂3802102教學樓2701203鍋爐1001004校醫(yī)院130985本所用電1016戶外照明25202、供電電源情況1、由附近一條10kV的公用電源干線取得工

6、作電源，干線導線型號LGJ-70，等邊三角形排列，線距1m，干線長度為10km。干線首端斷路器容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護動作時間為1.3s。為滿足學校二級負荷的要求，可采用長度為20km架空線路取得備用電源。2、變電所最大負荷時功率因數不低于0.9；3、其它資料（平面圖、氣象、地質水文等）略。1.5設計任務1、負荷計算和無功功率補償。（列出負荷計算表）2、主變壓器臺數、容量和類型的選擇。3、變電所主接線方案的設計（繪圖3號圖紙）。4、短路計算。5、變電所一次設備的選擇與校驗。6、選擇整定繼電保護裝置。7、防雷保護和接地裝置設計。第二章 負

7、荷計算和無功功率補償2.1負荷計算有功計算負荷(單位為kW)P無功計算負荷(單位為kvar)Q視在計算負荷(單位為kVA)S計算電流(單位為A)I 表2-1編號名稱設備容量Pe需要系數Kcostan計算負荷P30QS30I301食堂38010.8750.552380209.7434.286592教學樓27010.9130.444270119.88295.724493鍋爐1000.70.7071707099.001054校醫(yī)院13010.7980.75313097.89162.902475本所用電100.60.9950.160.66.0396戶外照明2510.6240.8252040.0660總

8、計9150.8480.588881518.061037.9915292.2無功功率補償由表可知，該廠380V側最大負荷時的功率因數只有0.848，而供電部門要求該10kV進線側最大負荷時功率因數不應低于0.90。考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側最大負荷時功率因數應稍大于0.9 ,暫取0.92來計算380V側所需無功功率補償容量: Q選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0. 4-14-3型，總共容量42kvar5=210kvar 因此無功補償后工廠380V側和 表-2-2項目cos計算負荷P30QS30I30380V側補償前負荷0.848881518.061037.

9、991529380V側無功補償容量-210380V補償后負荷0.944881308.06933.261417.98主變壓器功率損耗0.015S30=13.990.06S30=55.9910kV側功率總計0.926894.99364.05966.5155圖2-1第三章 變電所主變壓器和主結線方案的選擇由于學校是二級負載所以備用電源是采用長度為20km架空線路取得備用電源。主變壓器的聯(lián)結組別均采用Yyn0。變電所主變壓器的選擇根據學校的負荷性質和電源情況，學校變電所的主變壓器可有下列兩種方案:3.1裝設一臺主變壓器主變壓器容量SN.T應不小于總的計算負荷S30，即SN.TS30SN.T=1000S

10、30=966所以型式采用S9 選用一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器采用一臺變壓器時，采用的是明備用主變壓器的接線如下圖 圖3-13.2裝設兩臺主變壓器每臺主變壓器容量SN.T不應小于總的計算負荷S30的60%最好為總計算負荷的了70%左右，即SN.T(60%-70%) S30SN.T(60%-70%) S30=(60%-70%)*966=579.6-676.2kVA所以型式采用S9 選用兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓。采用兩臺變壓器時，采用的是暗備用主變壓器的接線如下圖圖3-2比較項目裝設一臺主變的方案裝設兩臺主變的方案技術指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求

11、滿足要求供電質量由于一臺主變，電壓損耗略大由于兩臺主變井列.電壓根耗略小靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應性稍差一些更好一些經濟指標電力變壓器的綜合投資額由表查得S9-1000單價為10. 76萬元。由于有一臺是備用所以要兩臺。而由表查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍、因此其綜合投資為2*2*10.76萬元=43.04萬元。由表查得S9-800單價為9.11萬元，因此兩臺綜合投資為4*9.11萬元=36.44萬元。比一臺主變方案少投資6.6萬元。高壓開關柜(含計量柜)的綜合投資額查表得GG-1A（F）型柜按每臺3.5萬元計，查表得其綜合投資按設備價1.5倍計，因

12、此其綜合投資約為 元5*1.5*3.5=26.25萬元。查表得GG-1A（F）型柜按每臺3.5萬元計，查表得其綜合投資按設備價1.5倍計，因此其綜合投資約為 元5*1.5*3.5=26.25萬元。電力變壓器和高壓開關柜的年運行費參照表計算，主變和高壓開關柜的折舊和維修管理費每年為7.88萬元(其余略)。主變和高壓開關柜的折舊費和維修管理費每年為7.16萬元，比1臺主變的方案少投資0.72萬元.交供電部門的一次性供電貼費按800元/kVA計，貼費為1000*0.08萬元=80萬元貼費為2*800*0.08萬元=128萬元。比1臺主變的方案多交48萬元 表3-1從上表可以看出、按技術指標，裝設兩臺

13、主變的結線方案略優(yōu)于裝設一臺主變的主結線方案，但按經濟指標，則裝設一臺主變的方案遠優(yōu)于裝設兩臺主變的方案，因此決定采用裝設一臺主變的方案 。第四章 短路電流的計算4.1繪制計算電路 圖4-14.2確定基準值設Sd=100MVA,Ud=Uc，即高壓側Ud1=10.5kV，低壓側Ud2=0.4kV，則II4.3計算短路電路中各元件的電抗標么值1、電力系統(tǒng)X2、架空線路查表得LGJ-70的x0=0.4/km，而線路長10km ,故X3、電力變壓器查表得Uz%=4.5X因此繪等效電路，如圖 4圖4-24.4計算k-1點(10.5kV側)的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量1、總電抗標么值X2、三相

14、短路電流周期分量有效值I3、其它短路電流IiI4、三相短路容量S4.5計算k-2點(0.4kV側)的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量1、總電抗標么值X2、三相短路電流周期分量有效值I3、其它短路電流IiI4、三相短路容量S以上計算結果綜合如表所示。表4-1短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAI（3）kI(3)I（3）i（3）shI（3）shS（3）kk-11.3751.3751.3753.502.0725k-216.9416.9416.9431.1618.4611.76第五章 變電所一次設備的選擇校驗5.1 10kV側一次設備的選擇校驗表5-1選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)

15、定度熱穩(wěn)定度裝備地點條件參數UAI30I(3)ki(3)shI(3)2t數據10kV55A1.3753.503.59一次設備型號規(guī)格額定參數UNINIocimaxI2t高壓少油斷路器SN10-10/63010kV630A16kV40kV512高壓隔離開關GN-10/20010kV200A_25.5kA500高壓熔斷器RN2-1010kv0.5A50kA電壓互感器JDZJ-1010電壓互感器JDZJ-10100.10.1電流互感器LQJ-1010kV100_25(90避雷器FS4-1010kV戶外式高壓隔離開關GW4-15/20015kV200A表所選設備均滿足要求。5.2 38OV側一次設備的

16、選擇校表5-2選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝備地點條件參數UAI30I(3)ki(3)shI(3)2t數據380V1417.916.9431.16200.8二次設備型號規(guī)格額定參數UNINIocimaxI2t低壓斷路器DW15-1500/3380V1500A40kV低壓斷路器DZ20-630380V630A(大于I30)一般30kA低壓斷路器DZ-200380V200A(大于I30)一般25KA低壓刀開關HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZ1-0.5500V1500電流互感器LMZ1-0.5500V160100_表所選設備均滿足要求第六章 變電所進出線和與

17、鄰近單位聯(lián)絡線的選擇6.1 380V低壓出線的選擇1、 饋電給食堂的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。 按發(fā)熱條件選擇 由I30=659A及0.8m土壤溫度25。查表初選300mm2，其中Iac=319AI30，滿足發(fā)熱條件。 校驗電壓損耗。假設從變電所至鍋爐房的距離約為1km，而查表得150mm2的鋁芯電纜的R0=0.25/km X0=0.07/km。又鍋爐房的P30=100kw Q30=100kvar得滿足允許電壓損耗5的要求。 短路熱穩(wěn)定校驗，求滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面Amin由于前面所選150mm2的纜芯截面大于Amin，滿足短路熱穩(wěn)定度要求，即選VLV1

18、0003150170的四芯電纜。3、 饋電給教師樓的線路亦采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。按發(fā)熱條件選擇 由I30=449A及地下0.8m土壤溫度25。查表初選185mm2的截面，其Iai=273AI30，不滿足要求。所以需要用兩條 185mm2的電纜把負荷分開。這樣就可以達到要求。 校驗電壓損耗。假設從變電所至教師樓的距離約為10km，而查表得Amin2選VLV22100023185180的四芯電纜。（中性線芯按不小于相線芯的一半）。4、饋電給校醫(yī)院的線路亦采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。（方法同上）。電纜芯截面185mm2，選VLV221

19、00023185190的四芯電纜。5、饋電給戶外照明、本所用電的線路亦采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。（方法同上）。電纜芯截面16mm，選VLV2210003185180的四芯電纜。表6-1線路名稱導線或電纜的型號規(guī)格10KV電源進線LJ70鋁絞線（三相三線架空）380V低壓出線至食堂VLV2210003185190四芯塑料電纜（直埋）至鍋爐VLV2210003150170四芯塑料電纜（直埋）至教師樓VLV2210003185180四芯塑料電纜（直埋）至校醫(yī)院VLV2210003185190四芯塑料電纜（直埋）至本所用電VLV2210003150170四芯塑料電纜（直

20、埋）至戶外照明VLV2210003150170四芯塑料電纜（直埋）第七章 選擇整定繼電保護裝置7.1主變壓器的繼電保護裝置1)裝設瓦斯保護。當變壓器油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號;當產生大量瓦斯時，應動作于高壓側斷路器。2)裝設反時限過電流保護。采用LG15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結線.去分流跳閘的操作方式。過電流保護動作電流的整定，其中Imax=2I1NT=(21000k Iop=過電流保護動作時間的整定:因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間可整定為最短的0.5。過電流保護靈敏系數的檢驗; 其中 I因此其保護靈敏系數為:Sp=586A/2

21、00A=2.931.51.5滿足靈敏系數1.5的要求。3)裝設電流速斷保護。利用GL15的速斷裝置。速斷電流的整定:其中Ikmax=Ik-2(3)=16.94kA因此速斷電流為：I速斷電流倍數整定為;K電流速斷保護靈敏系數的檢驗:II因此其保護靈敏系數為:S查表可知：按GB50062-92規(guī)定，電流保護含電流速斷保護的最小靈敏系數為1.5，所以把速斷保護改為差動保護。7.2變電所低壓側的保護裝置1、低壓總開關采用DW15-1500/3型低壓斷路器，三相均裝過流脫扣器，既可保護低壓側的相間短路和過負荷，而且可保護低壓側單相接地短路。2、低壓側所有出線上均采用DZ20。型低壓斷路器控制，其瞬時脫扣

22、器叮實現對線路短路故障的保護。第八章 防雷保護和接地裝置設計8.1變電所的防雷保護1、直擊雷防護在變電所屋頂裝設避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外或有露天配電裝置時，則應在變電所外面的適當位置裝設獨立避雷針，其裝設高度應使其防雷保護范圍包括整個變電所如果變電所處在其它建筑物的直擊雷防護范圍以內時，則可不另設獨立避雷針。按規(guī)定，獨立避雷針的接地裝置接地電阻RE10。通常采用36根長2.5m，50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm*40mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用25mm*4mm的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎內的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用20mm的鍍鋅圓鋼，長11.5m。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應有3m以上距離。8.2雷電侵