畢業(yè)設(shè)計(論文)-小區(qū)供配電設(shè)計

西安交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文摘要住宅小區(qū)供配電的穩(wěn)定直接影響著居民的日常生活及秩序，且供配電系統(tǒng)的設(shè)計環(huán)節(jié)是整個住宅小區(qū)設(shè)計過程中的一個重要的組成部分，因此研究小區(qū)供配電系統(tǒng)如何更好的實現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運行具有現(xiàn)實的意義。本設(shè)計初步對住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，并根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對所設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范化。分析小區(qū)的原始數(shù)據(jù)和供電特點，對小區(qū)各類負(fù)荷進(jìn)行計算；通過計算負(fù)荷選擇變壓器的容量和數(shù)目完成配電室的設(shè)計，對低壓側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)計計算采用需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率，

本設(shè)計進(jìn)行了無功功率補償設(shè)計，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9；短路電流的計算包括短路點的選擇及其具體數(shù)值計算；而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計算的結(jié)果進(jìn)行校驗的方法；繼電保護(hù)設(shè)計主要是對變壓器進(jìn)行電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)的設(shè)計計算；配電裝置采用成套配電裝置；合理選擇電氣主接線方式；根據(jù)短路電流選擇合適的電力電纜；確定建筑物防雷等級，做好小區(qū)的防雷接地保護(hù)。設(shè)計過程中不僅要保證供電的質(zhì)量和安全性，還應(yīng)盡量滿足供電的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)省能源和材料。

［關(guān)鍵詞］計算負(fù)荷；短路電流；變壓器；供配電設(shè)計；防雷接地目錄摘要 1前言 7第一章工程基本概況 10第二章負(fù)荷的計算 102.1負(fù)荷計算概述 102.1.1負(fù)荷分級以及要求 112.1.2負(fù)荷分級和供電電源要求 112.1.3本工程建筑的負(fù)荷類型 122.2計算負(fù)荷的步驟 122.2.3工程負(fù)荷計算 16第三章無功補償 193.1無功補償?shù)哪康?193.2無功補償?shù)姆椒ǎ?193.3無功補償容量 21第四章短路電流的計算 214.1短路計算的目的 214.2短路故障的形式 224.2.1短路電流計算基本步驟 224.3短路電流的計算 23第五章配電室變壓器與主接線方案的選擇 255.1供配電系統(tǒng)概述 265.2配電室的選擇 265.2.1配電室選址的一般原則 265.2.2配電室形式的選擇 275.2.3變壓器容量和數(shù)目的選取原則 275.2.4變壓器容量及數(shù)目的選擇 285.3變壓器類型的選擇 305.4主接線設(shè)計 315.4.1電氣主接線的基本要求 315.4.210kV主接線選擇 325.3.2、單母線分段接線 335.4配電線路的接線方式 34第六章變壓器的繼電保護(hù) 366.1繼電保護(hù)的意義及設(shè)置原則 366.1.1.繼電保護(hù)的任務(wù)： 366.1.2.設(shè)置的基本原則 366.2變壓器整定的方法 376.2.1.變壓器的主要故障形式： 376.2.2.變壓器的繼電保護(hù)裝置： 376.3變壓器的繼電保護(hù) 386.3.1.過電流保護(hù) 386.3.2速斷保護(hù)整定值計算 406.3.3.過負(fù)荷保護(hù) 40第七章高低壓設(shè)備的選型 417.1電氣設(shè)備選擇的一般條件 417.2設(shè)備選擇的基本原則 417.2.1.根據(jù)額定參數(shù)的選擇 417.2.2.根據(jù)穩(wěn)定條件的選擇 417.2.3.根據(jù)斷流能力的選擇 427.4低壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇 427.4.1低壓設(shè)備的基本要求 427.4.2漏電保護(hù) 427.5高、低壓電纜類型及截面型號選擇 437.5.1電纜截面積的選用原則 437.5.2電纜型號選擇 447.5.3高壓側(cè)電纜截面積的選擇 447.6本工程設(shè)計說明 45第八章防雷接地保護(hù) 478.1防雷保護(hù)系統(tǒng) 478.1.1建筑物的防雷分類 478.1.2本工程建筑物防雷保護(hù) 478.2接地保護(hù)系統(tǒng) 488.2.1接地方式 488.2.2本工程采用的接地方式 49結(jié)束語 49參考文獻(xiàn) 50前言隨著現(xiàn)今社會的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促使社會中各行各業(yè)都在不斷地發(fā)展壯大，特別是各種高、新、尖、精的技術(shù)應(yīng)用，而所有的一切都離不開電。生活中電能也逐漸成為人們最重要的能源之一，人們對電能的依賴程度越來越高，是生活中必不可少的一種能源。在過去，家用電器并未普及，居民用電量非常少，每家每戶可能只點一支電燈，或者一臺電扇?，F(xiàn)如今，人們生活水平提高，家用電器的種類增多，居民用電量也在與日俱增，電視、冰箱、洗衣機、電腦等各種家電也是居民生活必不可少的。同時，我國整體的用電結(jié)構(gòu)也在逐漸的發(fā)生著變化，居民用電量逐漸增多，非工業(yè)用電比重逐漸升高。電能的正常運行直接影響人們的一切，對人們的生活具有非常大的影響作用。住宅小區(qū)內(nèi)的供配電系統(tǒng)能否安全而又穩(wěn)定的運行，對于提高小區(qū)居民的生活質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用,可以說現(xiàn)代人離不開電能。因此需要保證電能的穩(wěn)定并且安全的運行，不僅如此，當(dāng)某些重要的設(shè)備發(fā)生故障時，則必須保證其不斷電，能夠繼續(xù)正常運行，保證電能可靠運行。此外節(jié)能減耗是我國基本的國策之一，在滿足供電需求的前提下，還應(yīng)提高能源利用率，降低能源消耗，這也是今后探索研究的一大方向。住宅小區(qū)供配電設(shè)計必須根據(jù)實際，結(jié)合其特點，根據(jù)小區(qū)建筑功能以及負(fù)荷等級對其采用合適的供配電形式和方法，滿足使用功能的要求。不僅要做到整體布局合理，滿足供電質(zhì)量，而且還要給每個用戶提供良好的用電環(huán)境。實現(xiàn)安全可靠配電的同時，還要做到環(huán)境的美化，使小區(qū)的供配電合理、經(jīng)濟(jì)。小區(qū)的供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)根據(jù)實際情況，小區(qū)的未來發(fā)展和規(guī)模進(jìn)行分析設(shè)計，不僅要做到滿足近期內(nèi)的要求，還要為將來的發(fā)展留有一定的空間，將遠(yuǎn)期和近期結(jié)合起來，統(tǒng)籌規(guī)劃。本次的課題設(shè)計主要先對該小區(qū)的用電特點和相關(guān)資料進(jìn)行分析。對小區(qū)進(jìn)行負(fù)荷計算，無功補償。根據(jù)計算負(fù)荷得出的結(jié)果，對變壓器容量和數(shù)目進(jìn)行設(shè)計，并對配電所設(shè)計。設(shè)計出合適的電氣主接線方式和配電線路接線方式。并根據(jù)短路電流計算結(jié)果，選擇和校驗電纜設(shè)備。根據(jù)建筑的特點，確定各類建筑物的防雷等級，進(jìn)行相關(guān)的防雷及接地設(shè)計和等電位聯(lián)結(jié)，并選擇低壓配電系統(tǒng)的接地形式。依據(jù)相關(guān)專業(yè)提供的原始資料和國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和圖集繪出電氣設(shè)計圖。本文用五章來具體分析住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)的建設(shè)，設(shè)計時根據(jù)電力相關(guān)行相業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，堅持統(tǒng)一規(guī)劃的原則，將電力網(wǎng)的運行狀況和建設(shè)規(guī)劃相結(jié)合，并且使經(jīng)濟(jì)發(fā)展和配電網(wǎng)的現(xiàn)狀結(jié)合起來。本著以人為本的原則，保證供電品質(zhì)，建設(shè)經(jīng)濟(jì)、安全、適度超前、提高供電可靠性的原則，合理選擇小區(qū)供配電措施。具體內(nèi)容安排如下：前言部分，主要包括問題的提出，論文研究目的和意義及論文研究內(nèi)容和框架。第一章，本次設(shè)計工程的概況第二章負(fù)荷的計算第三章無功補償?shù)谒恼露搪冯娏鞯挠嬎愕谖逭屡潆娛易儔浩髋c主接線方案的選擇第六章變壓器的繼電保護(hù)第七章高低壓設(shè)備的選擇第八章防雷接地保護(hù)最后總結(jié)本文，指出當(dāng)前住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計存在的問題及對策。本文研究的框架如圖1所示：前言前言 工程概況工程概況述負(fù)荷計算負(fù)荷計算 短路電流計算繼電保護(hù)高低壓設(shè)備選擇短路電流計算繼電保護(hù)高低壓設(shè)備選擇無功補償本工程供配電措施設(shè)計方案本工程供配電措施設(shè)計方案析采理心臟尼采 析采理心臟尼采結(jié)論防雷接地保護(hù)整車行業(yè)零部件的新型采購方式結(jié)論防雷接地保護(hù)整車行業(yè)零部件的新型采購方式第一章工程基本概況1、總體概況：本設(shè)計計劃總建筑面積為8600平方米，由三棟主體建筑及地下公共汽車庫、設(shè)備用房等組成。三座座主體建筑均為30層高層住宅建筑，高約93.25米，其中一個主體建筑臨街高層為1號樓，該建筑1、2層為臨街商鋪，3至6層為公寓式辦公寫字樓。其余兩棟2號樓和3號樓，均為居民住宅，三棟樓地下1層均為汽車庫、附屬設(shè)備用房等。2、具體數(shù)據(jù)：1號樓7至30層、2號樓和3號樓整體為住宅樓，每層8戶，共三種戶型。其中，一層里戶型1共3戶面積為80-100㎡、戶型2共3戶面積為100-130㎡、戶型3共2戶面積為130-150㎡，兩棟樓共624戶。1號樓商業(yè)面積共6430㎡，安裝容量為286KW。3-6層為寫字樓，共9860㎡,安裝容量為368KW。3、設(shè)計范圍：高壓側(cè)從市政開閉所10kV配電線路起，在接引10kV電源處設(shè)置明顯斷開點，低壓側(cè)至小區(qū)內(nèi)各建筑低壓用電計量裝置上表位。4、自然環(huán)境：本地區(qū)年平均雷暴日15.6d/a，通廊式住宅建筑年物預(yù)計雷擊次數(shù)為0.0812次/a；建筑商業(yè)寫字樓建筑年物預(yù)計雷擊次數(shù)為0.0359次/a。第二章負(fù)荷的計算2.1負(fù)荷計算概述現(xiàn)代社會發(fā)展迅速，人們對生活環(huán)境有了更高的追求。從大的方面來說，住宅小區(qū)內(nèi)的基本生活設(shè)施越來越豐富，住宅樓房越來越多樣化。本次設(shè)計的小區(qū)內(nèi)就包含高層住宅、寫字樓、商鋪、泵房、熱力交換站和地下停車庫等設(shè)施，不同的建筑用電負(fù)荷也大不相同，對整個小區(qū)的電氣設(shè)計要求也有所提高。根據(jù)已知的用電設(shè)備容量按一定統(tǒng)計方法確定，預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷，合理的選擇變壓器及導(dǎo)線；變壓器和負(fù)荷合理配置后,變壓器就可以安全可靠運行，可以實行高效、節(jié)能降耗.作為按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)各元件的依據(jù)。小區(qū)的供電系統(tǒng)要能正常，安全可靠地運行，就需要對整個住宅小區(qū)的負(fù)荷容量和計算負(fù)荷進(jìn)行可靠地計算，才能正確地選擇適合變壓器的類型、容量以及數(shù)目。只有這樣，才能滿足小區(qū)居民現(xiàn)在以及將來的用電需求，并且合理降低了工程造價，節(jié)省材料。2.1.1負(fù)荷分級以及要求用電負(fù)荷分級，是為了能夠正確地反映出對于用電可靠性要求的界限，以便選出合適的、符合實際水平的供電方式，保護(hù)人員安全，并能有效地節(jié)約投資提高經(jīng)濟(jì)效益。負(fù)荷分級主要是從經(jīng)濟(jì)損失和安全這兩方面來確定的。2.1.2負(fù)荷分級和供電電源要求負(fù)荷分級根據(jù)GB50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用電負(fù)荷應(yīng)根據(jù)供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響的程度，分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷及三級負(fù)荷。電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度進(jìn)行分級,并應(yīng)符合下列規(guī)定:

（1）、符合下列情況之一時,應(yīng)為一級負(fù)荷:

a．中斷供電將造成人身傷亡時.

b．中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時.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、國民經(jīng)濟(jì)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.

c．中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作.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(fù)荷.在一級負(fù)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(fù)荷,以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷,應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷.

（2）、符合下列情況之一時,應(yīng)為二級負(fù)荷:

a．中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)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.

b．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(fù)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.

（3）、不屬于一級和二級負(fù)荷者應(yīng)為三級負(fù)荷.（4）、一級負(fù)荷的供電電源應(yīng)符合下列規(guī)定:

a、一級負(fù)荷應(yīng)由兩個電源供電;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.

b、一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷,除由兩個電源供電外,尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源,并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng).2.1.3本工程建筑的負(fù)荷類型本工程為綜合性住宅小區(qū)，有高層住宅、辦公、商鋪、泵房、熱力交換站、地下車庫等公共用電設(shè)施。本次設(shè)計的高層住宅樓屬于一類高層民用建筑，此類建筑內(nèi)的消防控制室、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制裝置、火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志、防煙及排煙設(shè)施、自動滅火系統(tǒng)、消防水泵、消防電梯及其排水泵、電動的防火卷簾及門窗以及閥門等消防用電應(yīng)為一級負(fù)荷。住宅小區(qū)內(nèi)的生活給水泵房以及熱力交換站的用電負(fù)應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、重要性等因素合理確定負(fù)荷等級，且不應(yīng)低于二級。商鋪內(nèi)的主要通道照明和應(yīng)急照明以及和地下停車庫的消防設(shè)備被歸為二級負(fù)荷。其余的如居民、商業(yè)、辦公等用電為三級負(fù)荷。2.2計算負(fù)荷的步驟負(fù)荷計算主要內(nèi)容有負(fù)荷容量，計算負(fù)荷。負(fù)荷容量也稱安裝容量，是住戶所使用的用電設(shè)備的額定容量或是額定功率的和，是配電系統(tǒng)設(shè)計和計算的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。計算負(fù)荷也稱計算容量、需要負(fù)荷，它標(biāo)志用戶的最大用電功率，是配電設(shè)計時選擇變壓器、確定可作為按發(fā)熱條件選擇變壓器、導(dǎo)體及電器的依據(jù)，并用來計算電壓損失和功率損耗，也可作為電能消耗及無功功率補償?shù)挠嬎阋罁?jù)。計算負(fù)荷需要采用的方法主要有需要系數(shù)法、二項式法、單位面積法。方案設(shè)計階段可采用單位指標(biāo)法；初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段，宜采用需要系數(shù)法。且根據(jù)《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ242-20113.4.1條：對于住宅建筑的負(fù)荷計算，方案設(shè)計階段可采用單位指標(biāo)法和單位面積法；初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段，宜采用需要系數(shù)法進(jìn)行計算[3]。因此本論文主要使用需要系數(shù)法對有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行計算，并簡單介紹單位面積法的基本概念。（1）單位面積法建筑的用電負(fù)荷常與建筑面積直接相關(guān)。對于具有相同功能、用途和檔次的建筑，盡管建筑的規(guī)模不同，但單位建筑面積上的負(fù)荷密度具有統(tǒng)計規(guī)律上的相似性。表2列出了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況下各類建筑物的負(fù)荷密度。若已知建筑面積A(m2)，并查表2得到同類建筑的負(fù)荷密度指標(biāo)r（W/m2），可根據(jù)下式估算出計算負(fù)荷的大?。海?-1）表2-1各類建筑物的用電指標(biāo)建筑類別用電指標(biāo)（W/m2）建筑類別用電指標(biāo)（W/m2）公寓30～50醫(yī)院40～70旅館40～70高等學(xué)校20～40辦公30～70中小學(xué)12～20商業(yè)一般：40～80展覽館50～80大中型60～120體育40～70演播室250～500劇場50～80汽車庫8～15需要系數(shù)法需要系數(shù)標(biāo)志著用電設(shè)備組投入運行時，從供電網(wǎng)絡(luò)實際取用的功率與用電設(shè)備組設(shè)備功率之比。需要系數(shù)的值總小于1，它不僅與設(shè)備的負(fù)荷率、效率、臺數(shù)、工作情況及線路損耗有關(guān)，而且與維護(hù)管理水平等因素也有關(guān)系。單臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷考慮到設(shè)備可能在額定工況下運行，單臺用電設(shè)備的計算負(fù)荷就取設(shè)備的安裝容量。（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）PN——用電設(shè)備的安裝容量(KW)；UN——設(shè)備的額定電壓(KV)；tanj——用電設(shè)備銘牌給出的功率因數(shù)角的正切值；Pc——有功計算負(fù)荷(KW)；Qc——無功計算負(fù)荷(Kvar)；Sc——視在計算負(fù)荷(kVA)；Ic——計算電流(A)。用電設(shè)備組的計算負(fù)荷當(dāng)計算配電干線（例如，第j條）上的計算負(fù)荷時，首先將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總安裝容量PN.i，然后查表得到各組用電設(shè)備的需要系數(shù)Kd.i及對應(yīng)的功率因數(shù)cosji和功率因數(shù)正切值tanji，則：（2-6）（2-7）（2-8）建筑物總計算負(fù)荷建筑物總的負(fù)荷計算以建筑內(nèi)用電設(shè)備組或配電干線的計算負(fù)荷為基礎(chǔ)，從負(fù)荷端逐級向電源端計算，而且需要在各級配電點乘以同時系數(shù)KΣp，即：（2-9）（2-10）（2-11）需要系數(shù)和功率因數(shù)可根據(jù)表3、表4來進(jìn)行選擇，但并不能局限于此表。電器設(shè)備在不斷地更新?lián)Q代，其性能也不斷改善，還與它的使用場合有關(guān)。所以，需要系數(shù)不是一成不變的，不能隨便拿起一本書就套用系數(shù)，需要研究設(shè)備樣本里提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合工程的供電特點和當(dāng)?shù)氐纳顥l件等因素，從而確定比較合適的需要系數(shù)。需要系數(shù)選擇表如表2、表3所示。表2-2住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)選擇表按單相配電計算時所連接的基本戶數(shù)按三相配電計算時所連接的基本戶數(shù)需要系數(shù)3914120.956180.758240.6610300.5812360.5014420.4816480.4718540.4521630.4324720.4125～10075～3000.40125～200375～6000.33260～300780～9000.26表2-3需要系數(shù)及自然功率因數(shù)表負(fù)荷名稱規(guī)模（臺數(shù)）需要系數(shù)（Kd）功率因數(shù)（cosj）照明面積<500m1～0.91～0.9500～3000m0.9～0.70.93000～15000m0.75～0.55＞15000m0.6～0.4商場照明0.9～0.7冷凍機房鍋爐房1～3臺0.9～0.70.8～0.85＞3臺0.7～0.6熱力站、水泵房、通風(fēng)機1～5臺0.75～0.80.8～0.85＞5臺0.8～0.6電梯0.18～0.220.5～0.6（交流）0.8（直流）洗衣機房、廚房≤100KW0.4～0.50.8～0.9＞100KW0.3～0.4窗式空調(diào)4～10臺0.8～0.60.810～50臺0.6～0.450臺以上0.4～0.3舞臺照明＜200KW1～0.60.9～1＞200KW0.6～工程負(fù)荷計算本工程采用需要系數(shù)法進(jìn)行計算，計算過程如下。（1）住宅用電部分根據(jù)實際負(fù)荷估算，規(guī)定面積在100㎡以下的每戶按6KW計算，120㎡-150㎡的每戶按8KW計算，150㎡以上的每戶按10KW計算。由此可知，戶型1為6KW/戶的共3戶、戶型2為8KW/戶的共3戶、戶型3為10KW/戶的共2戶。使用需要系數(shù)法計算負(fù)荷，每層一個電表箱。1號樓、2號樓、3號樓分別用3條配電干線從地下室二層配電室引只樓層,1號樓由低壓柜引3條電纜至14層、22層、30層樓，使用插拔式接線將電源引至各個樓層，每條配電干線連接8個樓層電表箱，2號樓、3號樓由低壓柜引3條電纜至10層、20層、30層樓，使用插拔式接線將電源引至各個樓層，每條配電支線連接10個樓層電表箱。本次設(shè)計以住宅負(fù)荷計算為主，以其中一條配電支線為例，其余負(fù)荷按相同方法計算。用戶配電箱部分，由公式1-2可得安裝容量：樓層電表箱,查表3、4得Kd=1，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式6和公式7可得樓層電表箱的計算負(fù)荷：1號樓配電干線,查表3、4得Kd=0.4，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式6和公式7可得配電干線的計算負(fù)荷：2號、3號樓配電干線,查表3、4得Kd=0.4，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式6和公式7可得配電干線的計算負(fù)荷：住宅負(fù)荷計算如表2-4所示。表2-住宅負(fù)荷計算用電設(shè)備安裝容量（KW）有功(KW)無功(Kvar)1號樓1-1220198.495.21號樓1-2220198.495.21號樓1-3220198.495.22號樓2-1275.12481192號樓2-2275.12481192號樓2-3275.12481193號樓3-1275.12481193號樓3-2275.12481193號樓3-3275.1248119合計23102083.2999.6在計算負(fù)荷的過程中還會涉及到同時系數(shù)。同時系數(shù)主要用在計算小區(qū)總負(fù)荷或計算配電室容量，由于用電設(shè)備組的全部設(shè)備并不同時運行，存在同時運行系數(shù)，所以需要乘以同時系數(shù)來折算負(fù)荷。同時系數(shù)取值需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐挠秒娝骄唧w分析，本次設(shè)計同時系數(shù)取KΣp=0.9，KΣq=0.95。由表5中的數(shù)據(jù)和公式9和公式10可計算得：因此住宅部分總的計算負(fù)荷為1874.7KW,（2）公共用電部分本工程公共用電部分包括：辦公樓用電、電梯用電、消防用電、園林及建筑景觀用用電、生活水泵用電、路燈和公共照明用電、排污設(shè)備用電等照明負(fù)荷以及動力負(fù)荷。本次計算以商業(yè)區(qū)和寫字樓的計算負(fù)荷為主，其余負(fù)荷可根據(jù)表4查找需要系數(shù)，并根據(jù)2.2.2中所介紹的公式對各個用電設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷計算，具體計算結(jié)果見附錄表。由所給資料可知商業(yè)區(qū)和寫字樓的安裝容量分別為286KW和368KW，根據(jù)需要系數(shù)法計算出其計算負(fù)荷。商業(yè)區(qū)需要系數(shù)查表4得：Kd=0.85，cosj=0.9，tanj=0.48。由公式6和公式7可得：寫字樓需要系數(shù)查表4得：Kd=0.7，cosj=0.9，tanj=0.48。由公式6和公式7可得：一般情況下，備用設(shè)備與消防設(shè)備都不考慮在計算負(fù)荷之內(nèi)，只有當(dāng)消防用電的計算有功功率大于火災(zāi)時可能同時切除的一般電力、照明負(fù)荷的計算有有功功率時，按未切除的一般電力、照明負(fù)荷加上消防負(fù)荷計算低壓總設(shè)備功率。第三章無功補償3.1無功補償?shù)哪康碾娏ο到y(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量與無功功率有重大的關(guān)系。無功功率是電力系統(tǒng)一種不可缺少的功率。大量的感性負(fù)荷和電網(wǎng)中的無功功率損耗，要求系統(tǒng)提供足夠的無功功率，否則電網(wǎng)電壓將下降，電能質(zhì)量得不到保證。同時，無功功率的不合理分配，也將造成線損增加，降低電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)在的居民住宅用電設(shè)備大都屬于阻性負(fù)載和感性負(fù)載，所以整個供電系統(tǒng)通常是阻感性的，因此供電系統(tǒng)中會消耗大量的無功功率，從而導(dǎo)致功率因數(shù)的降低。功率因數(shù)的降低會使電能的傳輸產(chǎn)生大量的損耗，并且無功功率會影響電壓的損耗，同時也會使電力設(shè)備的利用率相應(yīng)降低，造成較多的經(jīng)濟(jì)和能源的浪費。所以，根據(jù)實際情況，一般居民小區(qū)的自然功率因數(shù)范圍在0.7—0.75之間。但是，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，居民用電的功率因數(shù)應(yīng)當(dāng)保持在0.9以上，以滿足供電要求。當(dāng)功率因數(shù)不滿足要求時，首先應(yīng)當(dāng)想辦法提高自然功率因數(shù)。要想提高自然功率因數(shù)，可以選擇合適的電動機型號規(guī)格，防止電動機長時間空載運行或者合理選擇變壓器的容量等方法都可達(dá)到目的。若提高自然功率因數(shù)仍達(dá)不到要求，則需要對小區(qū)內(nèi)的供電系統(tǒng)進(jìn)行無功補償。3.2無功補償?shù)姆椒?，提高功率因?shù)的主要方法是采用低壓無功補償技術(shù)，我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

1.

隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護(hù)裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負(fù)荷。

隨機補償?shù)膬?yōu)點：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，而且不需頻繁調(diào)整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護(hù)簡單、事故率低等。

2.

隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負(fù)荷的主要部分，對于輕負(fù)載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費單價的增加。

隨器補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、維護(hù)管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補償無功最有效的手段之一。

3.

跟蹤補償

跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。本工程無功補償采用跟蹤補償，即并聯(lián)電容器的方法。并聯(lián)電容器裝設(shè)位置共有高壓集中補償、低壓集中補償和單獨就地補償是三種方法。本次設(shè)計采用低壓集中補償?shù)姆椒?。并?lián)電容器采用自動調(diào)節(jié)的控制方式，俗稱無功自動補償裝置。電容器在低壓母線進(jìn)行補償時均為自動補償方式，即實際補償電容器容量隨自然功率因數(shù)的變化而調(diào)整。低壓無功自動補償裝置示意圖。圖3-1低壓無功自動補償裝置的原理電路 3.3無功補償容量自然功率因數(shù)的計算方法如下：（3-1）采用分組自動投切的補償裝置的無功補償容量應(yīng)按下式確定：（3-2）tanj1——補償前功率因數(shù)cosj1對應(yīng)的正切值；tanj2——補償后期望的功率因數(shù)cosj2對應(yīng)的正切值。在這里以供住宅負(fù)荷的T3變壓器進(jìn)行無功補償為例。根據(jù)2.2.3中計算出的數(shù)據(jù)Pc∑=1874.7KW，Qc∑=949.6KW，視在功率為：由公式12可算出自然功率因數(shù)，即：cosj=Pc∑/Sc∑=1874.7/2101.5=0.89所以住宅部分負(fù)荷自然功率因數(shù)為0.89，補償后期望達(dá)到0.97，則由公式13可得：根據(jù)計算出來的結(jié)果，可選用12組額定容量為30Kvar的電容器和10組額定容量為15Kvar的電容器。因此，實際補償容量為510Kvar。商業(yè)和公共部分負(fù)荷T3變壓器無功補償可用此方法進(jìn)行計算，結(jié)果見表9第四章短路電流的計算4.1短路計算的目的（1）為了選擇和校驗電氣設(shè)備。如斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、互感器、母線、瓷瓶、電纜、架空線等等。其中包括計算三相短路沖擊電流、沖擊電流有效值以校驗電氣設(shè)備電動力穩(wěn)定，計算三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用以校驗電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性，計算三相短路容量以校驗斷路器的遮斷能力等。（2）為繼電保護(hù)裝置的整定計算。在考慮正確、合理地裝設(shè)保護(hù)裝置，在校驗保護(hù)裝置靈敏度時，不僅要計算短路故障支路內(nèi)的三相短路電流值，還需知道其它支路短路電流分布情況；不僅要算出最大運行方式下電路可能出現(xiàn)的最大短路電流值，還應(yīng)計算最小運行方式下可能出現(xiàn)的最小短路電流值；不僅要計算三相短路電流而且也要計算兩相短路電流或根據(jù)需要計算單相接地電流等。（3）在選擇與設(shè)計系統(tǒng)電氣之接成時，短路計算可為不同方案進(jìn)行技術(shù)性比較以及確定是否采取限制短路電流措施等提供依據(jù)。4.2短路故障的形式三相系統(tǒng)的短路主要分為單相、兩相及三相短路三大類。單相短路只能發(fā)生在中性線引出的四線制系統(tǒng)及中性點接地的系統(tǒng)中。一般情況下，三相短路電流要大于單相與兩相短路電流，尤其對于電源距離供電系統(tǒng)較遠(yuǎn)時，三相短路電流最大，此時因系統(tǒng)短路而產(chǎn)生的危害也最為嚴(yán)重。為了保證電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備在處于最嚴(yán)重的短路情況下能夠可靠的工作，在選擇和校驗電氣設(shè)備時，也都按照三相短路時的數(shù)值來校驗。4.2.1短路電流計算基本步驟本工程采用標(biāo)幺值法計算短路電流，其基本步驟為：確定基準(zhǔn)值基準(zhǔn)容量：Sd=100MV·A；基準(zhǔn)電壓：Ud=Uc?；鶞?zhǔn)電流：（4-1）Uc——元件所在處的短路計算電壓（KV）（2）計算短路回路各元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)電抗：（4-2）——電力系統(tǒng)配電室高壓饋電線出口處的短路容量（MV·A）。電力線路電抗：（4-3）Xo——電力線路單位長度的電抗（Ω/km）；l——電力線路的長度（km）。電力變壓器電抗：（4-4）——電力變壓器的短路電壓百分值；——電力變壓器的容量（MV·A）。（3）繪制出短路回路的等效電路,通過網(wǎng)絡(luò)變換簡化短路電路，計算短路回路的總電抗標(biāo)幺值。若短路回路的總電阻值大于總電抗值的1/3，需計入電阻值。（4）計算三相短路電流與短路容量三相短路電流周期分量有效值：（4-5）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：（4-6）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流的有效值：（4-7）（4-8）三相短路容量：（4-9）兩相短路電流(4-10)4.3短路電流的計算本次設(shè)計小區(qū)采用兩路電源供電，由0.5KM處城市電網(wǎng)供電，斷流容量，一般基準(zhǔn)容量數(shù)值為100MVA，下面是采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路電流的計算過程：（1）確定基本值取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓，則：（2）相關(guān)元件在短路電路中的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值查資料得知，因此查表得知電纜的，變壓器的電抗標(biāo)幺值查表可知，因此由此可繪制出短路等效電路圖：圖4-1短路等效電路圖（3）點的短路電路總電抗標(biāo)幺值以及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量（4）點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量表4-1短路計算結(jié)果點1329.2519.5237點3564.438.224.3第五章配電室變壓器與主接線方案的選擇5.1供配電系統(tǒng)概述小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計的合理性對于可靠供電來說是十分關(guān)鍵的。它是由發(fā)、輸、變、配用幾個部分組成起來的。本次設(shè)計的小區(qū)供配電系統(tǒng)大致過程是：從附近市政開閉所引來兩路10KV電源，將10KV電源接引至小區(qū)配電室中，變壓器將電壓由10KV變?yōu)?.4KV，通過配電干線輸送到樓層配電箱，最后進(jìn)入到各用戶配電箱。住宅建筑使用380V/220V三相五線制供電。從配電所三相五線至小區(qū)每座樓的樓層配電箱。供配電系統(tǒng)中應(yīng)使接線保證安全性的同時，盡量滿足靈活性并且維修簡便。還應(yīng)能夠達(dá)到使用和生產(chǎn)所需的電壓質(zhì)量和供電可靠性的要求。此外，還應(yīng)當(dāng)使電能損耗盡量降低，同時還要減少有色金屬的消耗。從實踐上看，由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷增長速度快。因此，住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)一定要將設(shè)計的眼光放長遠(yuǎn)一些，從實際出發(fā)，為以后增長的負(fù)荷預(yù)留一定的空間與容量。5.2配電室的選擇5.2.1配電室選址的一般原則選擇生活區(qū)變、配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定：（1）接近負(fù)荷中心。（2）進(jìn)出線方便。（3）接近電源側(cè)。（4）設(shè)備運輸方便。（5）不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所。（6）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。（7）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相鄰。（8）不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的正上方和正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50058—92《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。（9）不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。（10）高壓配電所應(yīng)盡量與臨近建筑配電室或有大量高壓用電設(shè)備的廠房和建在一起。5.2.2配電室形式的選擇配電室有屋內(nèi)式和屋外式兩大型。屋內(nèi)式運行維護(hù)方便，占地面積少。在選擇生活區(qū)配電室的型式時，應(yīng)根據(jù)具體地理環(huán)境，因地制宜；技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時，應(yīng)優(yōu)先選用屋內(nèi)式。負(fù)荷較大的地方，宜設(shè)附設(shè)式或半露天式配電室。負(fù)荷較大的及高層建筑內(nèi)，宜設(shè)在室內(nèi)配電室或組合式成套變電站。負(fù)荷小而分散的生活區(qū)，或需要遠(yuǎn)離有易燃易爆危險及有腐蝕性時，宜設(shè)獨立配電室。如戶外環(huán)境正常，亦可設(shè)露天式配電室。5.2.3變壓器容量和數(shù)目的選取原則變壓器的容量首先要滿足在計算負(fù)荷下變壓器能夠長期可靠運行。單臺變壓器的額定容量SNT與計算負(fù)荷Sc的關(guān)系應(yīng)滿足：(5-1)變壓器容量的選擇除必須滿足上述基本要求外，還應(yīng)考慮：為適用發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量應(yīng)留有15％～25％的裕量，滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運行條件。對于居民住宅、機關(guān)學(xué)校等，如果1臺變壓器能滿足用電負(fù)荷需要時，宜選用1臺變壓器，其容量大小由計算負(fù)荷確定，但總用電負(fù)荷通常在1000kVA及以下，且用電負(fù)荷變化不大。對于有大量一、二級用電負(fù)荷、或用電負(fù)荷季節(jié)性（或晝夜）變化較大、或集中用電負(fù)荷較大的單位，應(yīng)設(shè)置兩臺及以上電力變壓器。如有大型沖擊負(fù)荷，如高壓電動機、電爐等動力，為減少對照明或其他負(fù)荷的影響，應(yīng)增設(shè)獨立變壓器。對供電可靠性要求高，又無條件采用低壓聯(lián)絡(luò)線或采用低壓聯(lián)絡(luò)線不經(jīng)濟(jì)時，也應(yīng)設(shè)置兩臺電力變壓器。選用兩臺電力變壓器時，其容量應(yīng)滿足在一臺變壓器故障或修時，另一臺仍能保持對二級用電負(fù)荷供電，但需對該臺變壓器的過負(fù)荷能力及其允許運行時間進(jìn)行校核國產(chǎn)電力變壓器的短時過負(fù)荷運行。綜上所述，電力變壓臺數(shù)和容量的確定，應(yīng)根據(jù)供配電計算負(fù)荷、供電可靠性要求和用電單位的發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮確定，力求經(jīng)濟(jì)合理，滿足用電負(fù)荷的要求。一般說來，選用電力變壓器的臺數(shù)愈多，供電的可靠性愈好，但增加了設(shè)備投資和維護(hù)運行等費用。因此，在供電可靠性保證的條件下，電力變壓器的臺數(shù)應(yīng)盡量減少。5.2.4變壓器容量及數(shù)目的選擇通過計算負(fù)荷可以求得變壓器的總?cè)萘??？偟囊曉谟嬎阖?fù)荷公式為：(5-2)由于變壓器在運行時還需要考慮到負(fù)荷率的影響，并且多臺設(shè)備在運行的時候，各臺設(shè)備用電的最大值不會同時出現(xiàn)，所以在選擇變壓器的時候還需要計入同時系數(shù)。變壓器的負(fù)荷率一般在75%-85%，本次負(fù)荷率取值85%，即β=0.85。同時系數(shù)的參考值，取值一般為0.85～0.95，但各級同時系數(shù)的乘積不宜小于0.8，由于愈趨向電源端，負(fù)荷愈平穩(wěn)，所以對應(yīng)的值也愈大，本次設(shè)計同時系數(shù)取K∑p=0.9。因此變壓器容量的計算方法為：（5-3）Pcj——計算負(fù)荷；cosj——功率因數(shù)；β——變壓器的負(fù)荷率；K∑p——同時系數(shù)。（1）住宅用電部分變壓器容量計算由2.3.3中計算可知功率因數(shù)補償后為0.97，即cosj=0.97。由于在上述中住宅部分計算已經(jīng)乘過同時系數(shù)即PC∑=2083.2，所以在這里不再重復(fù)同時系數(shù)的運算。由公式27可計算出：因此住宅部分供電可選用兩臺1250KVA的變壓器，計算數(shù)據(jù)如表5-1所示。表5-1變壓器T1、T2用電設(shè)備名稱設(shè)備容量（KW）cosjtanj需要容量有功（KW）無功（Kvar）T1+T2容量1#住宅6600.90.48595.22852#住宅825.37443573#住宅825.3744357合計23102083.2999計入同時系數(shù)KΣp=0.9KΣq=0.950.891854889補償容量510補償后0.9718543791892變壓器選擇1250kVA+1250kVA（2）公共用電部分變壓器容量計算變壓器T3為商業(yè)和公共用電部分，由公式27可得：由負(fù)荷計算可知：由表5-2的計算結(jié)果可知，商業(yè)部分和公共用電部分需要800kVA的變壓器。體計算結(jié)果和無功補償計算如表5-2所示。表5-2變壓器T3用電設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)設(shè)備容量（KW）Kdcosjtanj需要容量有功（KW）無功KvarT3容量商業(yè)用電269.70.850.90.48243.1116.7寫字樓20.48257.6123.6物業(yè)照明894.32配電室照明813.56.54車庫照明4083215.36消防控制室1510.80.75129客梯6743.234.6觀光電梯2301814.4低區(qū)生活泵8512.89.6中區(qū)生活泵81612.89.6高區(qū)生活泵31813.510.1換熱機組A2511.28.4換熱機組B14.13.282.46潛水排污泵A359.67.2潛水排污泵B31612.89.6合計833.5704.4381.5計入同時系數(shù)KΣp=0.9KΣq=0.950.89627340補償容量210補償后627130677變壓器選擇8005.3變壓器類型的選擇10kV配電設(shè)計中，電力變壓器是供配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，并影響電氣主接線的基本形式和配電室總體布置形式。供配電系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、臺數(shù)及容量，并使所選變壓器的總費用最小。變壓器一般結(jié)合用電環(huán)境和用電性質(zhì)來對其型號的選擇，并且應(yīng)符合低噪音，節(jié)能，維護(hù)方便等要求。由于住宅樓的負(fù)荷大多數(shù)為單相負(fù)荷，所以很容易造成三相不平衡現(xiàn)象，并且負(fù)荷超出變壓器每相額定功率15％的情況，因此，變壓器一般選用D，yn11的聯(lián)結(jié)方式。額定電壓及分接頭開關(guān)10×(1±2×2.5%)KV/0.4KV。小區(qū)配電室內(nèi)變壓器容量和臺數(shù)，應(yīng)按實際需要設(shè)置。當(dāng)終期容量在800kVA及以上時，宜設(shè)兩臺或兩臺以上變壓器，油浸式變壓器單臺容量不應(yīng)超過800kVA，干式變壓器單臺容量不應(yīng)超過1250kVA。住宅小區(qū)或是民用建筑配電室中所選用的變壓器一般有全密封油浸式變壓器和干式變壓器，高壓開關(guān)應(yīng)采用真空斷路器，也可采用六氟化硫斷路器，但通風(fēng)條件好，從防火安全角度考慮，不采用少油斷路器。當(dāng)小區(qū)的配電室位于地面的時候，就可以選用全密封油浸式變壓器，這樣就可以處在獨立的配電室內(nèi)。根據(jù)設(shè)計需要和實際情況特點，本工程需設(shè)置2座配電室，設(shè)于本樓地下一層。由于采用樓內(nèi)配電室，所以變壓器選用干式變壓器。變壓器型號選擇10KV級SCB10系列樹脂澆注干式電力變壓器。分別根據(jù)計算后的結(jié)果和小區(qū)的供電特點，可知本次設(shè)計一共需要三臺干式變壓器，其中兩臺容量為1250kVA的干式變壓器（SCB10-1250kVA），一臺容量為800kVA的干式變壓器(SCB10-800kVA)。1#、2#配電室內(nèi)設(shè)置1250kVA的干式變壓器兩臺臺，供住宅用電部分使用；配電室內(nèi)設(shè)置800kVA的干式變壓器1臺，供商業(yè)和公共用電部分使用。5.4主接線設(shè)計配電室電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源(變壓器)、母線和出線(饋線)。各個配電室的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。在進(jìn)出線數(shù)較多時(一般超過4回)，為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便有利于安裝和擴建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進(jìn)出線回路少，不再擴建和發(fā)展的配電室。5.4.1電氣主接線的基本要求（1)．可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐。經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對配電室采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性不僅要考慮—次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的，而是相對的。一種主接線對某些配電室是可靠的，而對另一些配電室可能是不可靠的。（2)．靈活性主接線的靈活性有以下幾方面要求；1)調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。2)檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3)擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設(shè)備改建量最小。（3)．經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。5.4.210kV主接線選擇10kV接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。設(shè)計中以單母線接線為例。5-1單母線接線如圖5-1所示，單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開關(guān)QS2稱作母線隔離開關(guān)，靠近線路側(cè)的QS3稱為線路隔離開關(guān)(在實際配電室中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開關(guān)稱為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開關(guān)稱為乙刀閘)。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負(fù)荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置．其開合電流能力極低，只能于設(shè)備停運后退出工作時斷開電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設(shè)線路隔離開關(guān)。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設(shè)。（1)．單母線接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。（2)．單母線接線的適用范圍一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況：(1)6-10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。(2)35-66kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。5.3.2、單母線分段接線為了克服一般單母線接線存在的缺點，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個分段斷路器和兩個隔離開關(guān)。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線，如圖5-2所示。（1)．單母線分段接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：①用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；②當(dāng)一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點：①當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；②當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；③擴建時需向兩個方向均衡擴建。（2)．適用范圍a、6一10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。b、35—66kV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回時。圖5-2單母線分段接線現(xiàn)階段最常用的接線形式有兩種：單母線接線和單母線分段接線，依據(jù)該小區(qū)配電室中實際情況的了解，以及對單母線接線和單母線分段的比較，并且從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性三個方面的對比，選擇單母線接線方式。該小區(qū)配電室為終端配電室高壓為10kV低壓為0.4kV。這在主接線的選擇上確定了范圍，根據(jù)5-10年的發(fā)展計劃設(shè)計，并依據(jù)該小區(qū)的供電情況，擬裝設(shè)三臺變壓器。根據(jù)設(shè)計要求及綜合考慮，10kV為單母分段接法，兩條進(jìn)線，一條運行，一條備用，兩條電纜的各種參數(shù)均相同，來自市政供電兩個不同開閉所、公網(wǎng)或變電站。5.4配電線路的接線方式低壓配電線路的接線方式有放射式、樹干式（鏈?zhǔn)剑┖铜h(huán)式是三種常見的接線方式。（1）放射式接線這種接線方式的優(yōu)點是其引出的支路互不影響，一路出現(xiàn)故障對于其他幾路沒有影響，供電可靠性高。但采用的開關(guān)設(shè)備多，有色金屬的消耗較多。所以這種方法一般適用于要求供電可靠性高或設(shè)備容量大的配電中。用于重要負(fù)荷和大型用電設(shè)備的供電。放射式接線如圖5-3所示。圖5-3放射式接線圖（2）樹干式接線（鏈?zhǔn)剑涓墒浇泳€的供電可靠性比較差，一旦發(fā)生故障，可能影響的的范圍很大。但是對于有色金屬的消耗和開關(guān)設(shè)備的消耗都比較少，可使配電室的結(jié)構(gòu)大大簡化，減低投資。這種方式適用于用電設(shè)備距離近，容量?。ú怀^10KW），配電箱不超過3臺的情況。樹干式接線如圖5-4所示。圖5-4單支樹干式接線（3）環(huán)形接線這種方法的接線供電可靠性很高，在任意一段線路內(nèi)發(fā)生故障都不會造成中斷供電或停電。此方法可使電能損耗和電壓損耗減少，但是環(huán)形系統(tǒng)的保護(hù)裝置及其整定配合比較復(fù)雜，容易誤動作，擴大停電范圍。在現(xiàn)代城市配電網(wǎng)中，這種接線應(yīng)用較廣。環(huán)形接線如圖6所示。圖5-5環(huán)形接線圖由于本設(shè)計工程內(nèi)有消防用電設(shè)備、消防泵、生活水泵、中央空調(diào)的冷凍機組、電梯等一級負(fù)荷，所以小區(qū)內(nèi)從配電所到各住宅樓，一級負(fù)荷應(yīng)從配電室以放射式接線方式供電。消防用電設(shè)備采用雙電源末端切換。在多層建筑物內(nèi)，由總配電箱至樓層配電箱宜采用樹干式配電或分區(qū)樹干式配電。對于容量較大的集中負(fù)荷或重要用電設(shè)備，應(yīng)從配電室以放射式配電；樓層配電箱至用戶配電箱應(yīng)采用放射式配電。在高層建筑物內(nèi)，向樓層各配電點供電時，宜采用分區(qū)樹干式配電；由樓層配電間或豎井內(nèi)配電箱至用戶配電箱的配電，應(yīng)采取放射式配電；對部分容量較大的集中負(fù)荷或重要用電設(shè)備，應(yīng)從配電所低壓配電室以放射式配電[12]。高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本都采用放射式，樓層配電則采用混合式系統(tǒng)，除重要負(fù)荷外，樓層配電可采用分區(qū)樹干式配電。第六章變壓器的繼電保護(hù)6.1繼電保護(hù)的意義及設(shè)置原則供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)是系統(tǒng)安全運行的重要保證，是自動、迅速、準(zhǔn)確切除故障的重要環(huán)節(jié)，也是變壓器二次回路的重要組成。6.1.1.繼電保護(hù)的任務(wù)：1）在系統(tǒng)發(fā)生故障時，要準(zhǔn)確、自動、迅速的切除系統(tǒng)中的故障元件，以確保其余部分的正常供電。2）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，正確反映電氣設(shè)備的故障運行狀態(tài)，便于操作人員采取適當(dāng)措施，及時恢復(fù)電氣設(shè)備的正常運行。3）與系統(tǒng)的故障部分電路自動重合閘或備用電源的自投入等自動裝置相配合，從而使供電系統(tǒng)擁有足夠的可靠性。6.1.2.設(shè)置的基本原則1）選擇性當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置動作，有選擇性的把系統(tǒng)中故障部分切斷，從而使其余正常部分繼續(xù)運行，最大限度的保障供電。2）快速性電力系統(tǒng)由于其實時性的特點，要求在系統(tǒng)發(fā)生故障時繼電保護(hù)裝置能夠盡快動作，用最短的時間完成故障部分的切斷。3）靈敏性繼電保護(hù)裝置的靈敏性決定了其在系統(tǒng)發(fā)生故障時是否做出動作，要根據(jù)具體情況來選擇最適合的靈敏度，以免做成誤動作或拒動作。4）可靠性根據(jù)系統(tǒng)繼電保護(hù)的范圍和任務(wù)，當(dāng)保護(hù)裝置本應(yīng)動作卻未能動作時，稱為拒動作；當(dāng)電力系統(tǒng)的故障部分不在保護(hù)范圍內(nèi)或系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，保護(hù)裝置本不該動作卻做出動作，稱為誤動作。保護(hù)裝置的誤動作與拒動作嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)不能安全、穩(wěn)定的運行。裝置的原理、接線方式等都直接影響了保護(hù)裝置的可靠性，因此須盡量選擇原理、接線方式簡單，可靠性高，運行經(jīng)驗豐富的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。除了上述四項基本的原則外，在實際的選擇中還必需考慮其經(jīng)濟(jì)性，在能實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運行的前提下，盡量選用投資少、維護(hù)費用低的保護(hù)裝置。6.2變壓器整定的方法變壓器是電力系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備之一。變壓器的故障對系統(tǒng)的影響是很大的，因此對變壓器應(yīng)裝設(shè)必要的保護(hù)裝置，包括主動性保護(hù)和變壓器后備保護(hù)。6.2.1.變壓器的主要故障形式：1）.內(nèi)部故障：繞組匝間短路、相間短路、層間短路和單相接地短路等。內(nèi)部短路時產(chǎn)生的電弧不僅可能燒壞絕緣，而且燒壞鐵心，而且可能會使絕緣材料和變壓器油受熱而產(chǎn)生大量氣體，從而引起油箱爆炸。2）.外部故障：引出線和絕緣套管的相間短路或單相接地短路等。6.2.2.變壓器的繼電保護(hù)裝置：1）.瓦斯保護(hù)：反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)。容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。2）.相間短路保護(hù)：反應(yīng)變壓器繞組和引出線相間短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)。3）.后備保護(hù)：（1）過電流保護(hù)，用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮短路時可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）啟動的過電流保護(hù)。（2）負(fù)序電流保護(hù)和單相式低壓啟動的過電流保護(hù)，用于6300KVA及以上的升壓變壓器。4）.過負(fù)荷保護(hù)：反應(yīng)變壓器過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)。5）.溫度保護(hù)：干式變壓器繞組溫度升高的原因有很多，如過負(fù)荷、匝間短路、環(huán)境溫度過高、冷卻系統(tǒng)故障等，應(yīng)設(shè)置溫度保護(hù)。6.3變壓器的繼電保護(hù)6.3.1.過電流保護(hù)1)過電流保護(hù)電流的整定及校驗計算方法為：（6-1）（6-2）（6-3）過電流保護(hù)電流的整定：動作電流選DL-11/10電流繼電器，動作電流整定為5A動作時間的整定2)過流保護(hù)的靈敏性校驗滿足要求圖6-1過電流護(hù)原理圖電流速斷保護(hù)對于小容量的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)和氣體保護(hù)一起構(gòu)成變壓器主保護(hù)。變壓器電流速斷保護(hù)的工作原理與輸電線路的相同，只是將保護(hù)設(shè)備換成變壓器保護(hù)而已。保護(hù)的原理接線圖如圖6-2，由于容量較小的變壓器一般為單側(cè)電源，此時注意將電流速斷保護(hù)裝于變壓器電源側(cè)。保護(hù)動作電流的整定值有兩個原則：躲過變壓器二次測母線上Ｋ1處故障時流過保護(hù)的最大短路電流，即（6-4）式中－可靠系數(shù)，取1.2－1.3。躲過變壓器空載合閘時的勵磁涌流。通常取（6-5）式中－保護(hù)安裝側(cè)變壓器的額定電流。保護(hù)動作電流取上述兩者中最大者。保護(hù)的靈敏度按保護(hù)安裝出Ｋ2點故障時流過保護(hù)的最小兩相短路電流校驗，即要求：（6-6）變壓器電流速斷保護(hù)具有接線簡單、動作迅速等優(yōu)點，但是由于不能保護(hù)變壓器的全部，且范圍隨系統(tǒng)運行方式及類型的變化而變化，因此，只能在容量較小的變壓器中，與氣體保護(hù)構(gòu)成變壓器的主保護(hù)。圖6-2電流速斷保護(hù)原理接線圖6.3.2速斷保護(hù)整定值計算（6-7）式中——電流繼電器速斷保護(hù)動作電流（A）；——保護(hù)裝置可靠系數(shù)，取=1.2；——接線系數(shù)，取=1；——電流互感器電流比，=200/5=40；——線路末端最大短路電流，即三相金屬性短路電流穩(wěn)定性（A）；取，對于電力系統(tǒng)末端供配電電力變壓器的速斷保護(hù)，一般取額定電流的2-3倍。則；速斷保護(hù)動作電流整定值為10A；動作時限為0s;靈敏度校驗公式：（6-8）??；；（靈敏度合格）6.3.3.過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷保護(hù)是反映變壓器不運行狀態(tài)的，一般經(jīng)延時后動作于信號，變壓器的過負(fù)荷電流是對稱的，因此只需在任一相上裝上電流繼電器即可，如圖7-2所示過負(fù)荷保護(hù)裝置的動作電流應(yīng)躲過變壓器的額定一次測電流，即I為防止短路是和電動機啟動時誤發(fā)信號，過負(fù)荷保護(hù)的動作延時要大于變壓器的過電流保護(hù)的動作時間和電動機的起動時間，一般10到15s.本設(shè)計取10s.圖6-2變壓器的過負(fù)荷保護(hù)接線圖第七章高低壓設(shè)備的選型7.1電氣設(shè)備選擇的一般條件盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。7.2設(shè)備選擇的基本原則7.2.1.根據(jù)額定參數(shù)的選擇在選用設(shè)備電器時，要求設(shè)備的額定電壓不低于安裝位置的額定電壓，即同時要求其額定電流不低于實際通過設(shè)備的最大電流，即7.2.2.根據(jù)穩(wěn)定條件的選擇系統(tǒng)發(fā)生短路故障后保護(hù)系統(tǒng)動作需要一定的時間，系統(tǒng)的供電設(shè)備要能夠承受一定時間內(nèi)的短路電流。供電設(shè)備的熱穩(wěn)定是指電氣設(shè)備的載流導(dǎo)體通過最大電流時，其發(fā)熱溫度扔不超過允許短時發(fā)熱溫度，即供電設(shè)備的動穩(wěn)定是指電氣設(shè)備通過最大短路沖擊電流，并承受相應(yīng)的電動力時，設(shè)備仍保持機械結(jié)構(gòu)完好能力，即7.2.3.根據(jù)斷流能力的選擇供電設(shè)備熔斷器、斷路器等開關(guān)設(shè)備，承擔(dān)著通斷電路的任務(wù)。設(shè)備的開斷電流一般應(yīng)大于所處位置可能發(fā)生的最大短路電流，或斷流容量一般應(yīng)大于所處位置可能發(fā)生的最大三相短路容量，即或進(jìn)行設(shè)備選擇時通常把額定參數(shù)與工作環(huán)境作為前期初選原則，而后將斷流能力與動熱穩(wěn)定性作為后續(xù)校驗原則。7.4低壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇7.4.1低壓設(shè)備的基本要求⑴電器的額定電壓應(yīng)與所在回路標(biāo)稱電壓相適應(yīng)；⑵電器的額定電流不應(yīng)小于所在回路的計算電流；⑶電器的額定頻率應(yīng)與所在口路的頻率相適應(yīng)；⑷電器應(yīng)適應(yīng)所在場所的環(huán)境條件；⑸電器應(yīng)滿足短路條件下的動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求。用于斷開短路電流的電器，應(yīng)滿足短路條件下的通斷能力。7.4.2漏電保護(hù)漏電保護(hù)器按工作原理分為電壓動作型和電流動作型，但通用的為電流動作型。電流型漏電保護(hù)器主要由主開關(guān)，零序電流傳感器、放大鑒幅電子電路，和脫扣裝置等組成。零序電流傳感器可安裝在電壓器中性點與接地極之間，組成全系統(tǒng)保護(hù)，也可裝在干線或分支線上，組成干線或分支支路保護(hù)。7.5高、低壓電纜類型及截面型號選擇7.5.1電纜截面積的選用原則導(dǎo)線截面積的選擇有五種原則，應(yīng)同時滿足這些原則。為了保證安全，一般按照最難達(dá)到的原則來選擇，然后通過其他原則來校驗。10KV線路應(yīng)先按短路熱穩(wěn)定來進(jìn)行選擇，再校驗其他原則；對于0.4KV的低壓配電線路來說，電壓損失較大同時還對電壓要求較高，所以常按照允許電壓損失的原則選擇截面積，再校驗其它原則。（1）按允許載流量選擇負(fù)荷電流經(jīng)過導(dǎo)線或者電纜的電阻和電抗時會產(chǎn)生一定的功率損耗，并且使之溫度升高。為了防止電纜因溫度過高而引起的絕緣老化，電纜的發(fā)熱量不應(yīng)超過其最高允許溫度（+70℃（2）按允許電壓損失選擇但電流流過線路時，線路上的電阻和電感會產(chǎn)生壓降。為了保證供電質(zhì)量，產(chǎn)生的損失則不應(yīng)超過允許的損失范圍。（3）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇此方法主要考慮線路建設(shè)的投資、電能損耗和折舊費等方面，一般采用在35KV以上的線路中較為合理。（4）按導(dǎo)線機械強度選擇一般架空線需要考慮此原則，主要是根據(jù)氣候環(huán)境和短路電流的電動力等方面來考慮。為保證安全，選擇的截面積不能小于架設(shè)時機械強度所需的最小截面積。（5）按短路熱穩(wěn)定條件選擇一般電纜需要考慮此原則，進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗。電纜的截面積不應(yīng)小于短路熱穩(wěn)定最小截面積。有以上原則可知，電壓等級為10KV以下的電纜，無需校驗機械強度和經(jīng)濟(jì)電流密度這兩個原則。交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜導(dǎo)體最高額定工作溫度為90℃7.5.2電纜型號選擇電纜由導(dǎo)電線芯、絕緣層和保護(hù)包皮三部分組成。電力電纜可選用銅導(dǎo)體或是鋁導(dǎo)體，一般像居住建筑、商場等民用建筑工程以及消防設(shè)施和應(yīng)急系統(tǒng)等多采用銅芯電線電纜。線芯主要分為單芯、三芯、四芯、五芯等，此次設(shè)計的小區(qū)10KV電纜使用三芯電纜，0.4KV應(yīng)使用五芯電纜。直埋電纜宜選用能承受機械張力的鋼絲或鋼帶鎧裝電纜。10KV電壓等級應(yīng)選用三芯銅芯導(dǎo)體交聯(lián)聚乙烯絕緣帶鋼鎧聚氯乙烯護(hù)套（YJLV22）電力電纜。根據(jù)使用環(huán)境可采用防水外護(hù)套、阻燃型，電纜線路的土建設(shè)施如不能有效保護(hù)電纜時，應(yīng)選用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（YJV220.6/1kV）。7.5.3高壓側(cè)電纜截面積的選擇本次設(shè)計以高壓電纜的設(shè)計為主，以高壓柜至800kVA變壓器一次側(cè)的電纜為例。（1）電纜選型及敷設(shè)方式選用YJV-8.7/15型3芯電纜，在配電室內(nèi)采用電纜溝敷設(shè)。（2）按短路熱穩(wěn)定選擇截面根據(jù)3.2.2中計算的結(jié)果，查表6可知，三相短路電流：。熱效時間：（7-1）由公式28可得：熱穩(wěn)定系數(shù)：。熱穩(wěn)定最小允許截面：（7-2）根據(jù)公式29可以求得，所以選取電纜截面：95mm2。（3）按允許溫升校驗截面變壓器的額定電流為：（7-3）根據(jù)公式30求得：根據(jù)干式變壓器的工作特點，最大工作電流值可按變壓器額定電流的1.2倍來考慮。所以線路最大工作電流為：初選電纜截面S=95mm2，載流量：Iz=195A>Imax=55.43A，符合條件。（4）按電壓損失校驗截面該段線路較短，電壓損失極小，不需校驗。（5）結(jié)論10KV出線電纜選型為YJV-8.7/15-3×95即：銅芯導(dǎo)體交聯(lián)聚乙烯