學生宿舍供配電設計

第1章 負荷計算及無功補償負荷分級一級負荷：供電的中斷會使人受傷，嚴峻狀況下會至人死亡；或者中斷供電將續(xù)生產(chǎn)的重點企業(yè)中斷生產(chǎn)過程，使其患病較大的經(jīng)濟損失。三級負荷：一般居民供電。個電源仍能保證大局部負荷不停電即可。負荷計算的方法1.單一用電設備計算負荷計算公式(1)有功計算負荷：P KP30 de

(1-1)Kd無功計算負荷

Pe

P。30其中無功計算負荷為Q 30

Q P30

tan (1-2)計算電流

S P2P2Q230 30303UI 303U30N

(1-3)(1-4)其中設備額定電壓為UN

；設備組的視在功率為S30

；計算電流為I ；302.多個用電設備計算負荷的計算公式(1)有功計算負荷P K30 1

P

(1-5)P30.i

K1

Q K30 2

Q30.i

(1-6)其中多組用電設備無功計算負荷為Q ；無功負荷同時系數(shù)為K。30 2視在計算負荷

S P2P2Q230 30303UI 303U30N P

(1-7)(1-8)cos

30S

(1-9)

30PQ 〔tanarccos-tansPc 30

(1-10)S”30(2)

P230P230(Q Q)230cT

30(2)

(1-11)(1-12)Q 0.05QT 30(2)

(1-13)學生集體宿舍負荷狀況16層，每間寢室配備一臺容2755w6盞，30w/盞，每層樓設一間盥洗室，配/臺，2臺開水器，6000W/臺。照明、家用電器及加熱220V。1-1學生宿舍樓平面布置圖每層樓有81-1學生宿舍樓平面布置圖Pe

2.75560.032.935kW一個盥洗室Pe

32.7552620.3kW假設三相線路中的單相設備總?cè)萘坎怀^三相設備總?cè)萘康?5%，則無論單相設備如何安排，單相設備綜合按三相負荷平衡計算。假設單相設備容量超過15%則需要換算為等效三相設備容量。照明、家用電器及加熱設備均為單相，額定電壓為220V。其等效三相設備容量應按最大負荷相所接單相設備容量的三倍計算。Pe

2.93520.36139.41kWPe

1092.5kWN139.41100%12.76%1092.5由上式得出，單相設備綜合按三相負荷平衡計算。負荷統(tǒng)計計算P、Q30 30

、S 以及I 填30 30

1-1負荷數(shù)據(jù)表序號序號用電負荷名稱設備總?cè)萘?kW負荷類型需要系數(shù)costanP30/(Q30/(kS30/(I30/AkW)var)kVA)1學生食堂400Ⅲ0..80.8240.6875320220388.3590.72鍋爐125Ⅲ0.80.7071100100141.43教學樓350Ⅱ0.80.9080.46280130308.44校醫(yī)院175Ⅱ0..80.810.71140100172.856戶外照明本所用電學生集體宿舍3012.5ⅢⅡ10.80.7710.830215.12222.8262.8559.3215.217139.41Ⅲ10.80.753010111.53250391083.65140213合計K 0.9，Kpq0.95892.4 625.7110901658無功補償0.9求。0.4kV側(cè)承受并聯(lián)電容進展無功補償。P30

892.4kW，Q30

625.71kvar，S30

1090kVA由以上算出的P與S30 30

數(shù)據(jù)計算功率因數(shù)cos：cos

30PSP30

892.40.8181090通過計算得到cos0.818，國家相關規(guī)定要求：功率因數(shù)cos0.9，因此必需進展無功功率補償。校驗計算:

Q 〔tanarccos-tanarccos247.4kvarPc 30PS”30(2)

P230P230(Q Q)230cT

30(2)

969.3kVA9.7kWQ 0.05QT 30(2)

48.5kvarP”30(1)

892.49.7902.1kWQ”30(1)

625.71247.448.5kvar426.81kvarS”30(1)

P” QP” Q”30(1) 30(1)

P”30(1)S”30(1)

997.97kVA0.904滿足國家規(guī)定功率因數(shù)在0.9以上的要求。從以上幾個數(shù)學公式中算出的結(jié)果可知，247.4kvar是電容器必需要補償容量,969.3kVA補償后視在容量。進展單獨就地補償，從經(jīng)濟性考慮全部設備都進展單獨就地補償不符合實際狀況。從以上分析可以得知，應該在0.4kV側(cè)進展補償，補償電容器容量為Q=247.4kvar。c結(jié)合《電力工程課程設計指導書》電容器技術(shù)參數(shù)表，初選單臺容量Q=45kvar,6BCMJ0.4-45-1的電容器即可滿足要求。第2章 變壓器選擇供電電源選擇1km10kVSN10-10II型，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為1.3s。為滿足學校二級負荷的要求可承受高壓聯(lián)絡線由四周的單位取得備用電源。主變壓器臺數(shù)選擇求。當進線電纜發(fā)生斷路時或者兩臺變壓器中的任意一臺由于損壞或檢修的需要停頓。(10/0.4kV)。Y型連接方式與Δ型連接方式是電力系統(tǒng)承受的最根本的連接方式，變壓器繞組多數(shù)承受這兩種連接方Y(jié)N連接方式主要是在110kV變壓器繞組上使用，變壓器繞組承受Δ連接方式，一般是在35kV10kV到0.4kV，主要承受的油浸式變壓器。主變壓器容量選擇進展容量確定時需要考慮的因素：第一點，變電所建成5到10年后，還能滿足供20年后的負荷進展。70%的全部負荷，兩臺變壓器容量必需大于上述所提到要求。70%：SN.T

70%S30

0.71090763kVA當進線電纜斷路或者變壓需要修理，此時一、二級負荷用電需要另一臺變壓器能夠進展供電。S≥ S 491.2kVAT K763kVA，因此，承受SC9-800/10的SC9型樹脂澆注干式銅線電力變壓器，具體型號參數(shù)如下表3-1。3-1SC9-800/10額定容量/kVA一次側(cè)/kVA一次側(cè)二次側(cè)空載短路/%/%SC9-800/10800100.4120064300.96

額定電壓/kV

損耗/W

空載電流

阻抗電壓第3章 主接線方案選擇主接線方案的設計原則與要求滿足安全、牢靠、敏捷和經(jīng)濟這四點根本原則。其一，保證人身與設備的安全的狀況下，能符合有關國家標準并且能兼顧環(huán)境主接線圖需要考慮的因素荷設備所處位置。10kV方式一：選擇單母線分段：可以同時進展兩路電源供電且彼此之間互不干預，閉合兩段母線中間的分段斷路器保證兩臺互為備用的變壓器能夠同時運行，這樣可強，但是高壓斷路器與隔離開關設備較多。這種接線方式還可以在高壓側(cè)實現(xiàn)高壓配電，預留幾條備用回路以滿足后期擴建的要求或者供電給其他地方。一般高壓母3-1所示：4-1單母線分段接線方式10kV側(cè)選擇雙母線，過多母線就使得母線隔離開關過多的存在于線路但由于可以保證變壓器可在任何狀況下取得電源，因此有著較強的牢靠性。選擇母3-2所示：3-2雙母線接線方式作為10kV3-2雙母線接線方式0.38kV此之間同時運行，互為備用，此時，對于低壓線路來說，會有兩路彼此獨立的進與隔離開關設備較多。中，這樣就造成，當發(fā)生故障時，需要斷開與重合的斷路器太多，因此敏捷性不擇母線過多，消耗金屬材料很多，經(jīng)濟性不高。0.4kV30回，出線回路數(shù)較多，本文偏重考慮經(jīng)濟因素以及牢靠低壓配電接線方式樹干式、放射式、環(huán)形是低壓配電方式根本接線方式。系統(tǒng)引出線在發(fā)生故障時，有可能會使連接在這條線路上設備消滅斷電，為了資金多。一般狀況下設備容量小以及牢靠性要求低的設備不需要承受放射式供電。TN-C系統(tǒng)由于節(jié)約TN-STN-C系統(tǒng)擁有較強的牢靠性。變電所變配電所選址的選擇，應依據(jù)以下要求并經(jīng)技術(shù)及經(jīng)濟性分析比較后確定：耗量。進出線便利，特別是要便于架空進線。接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。設備運輸便利，特別要考慮電力變壓器和凹凸壓成套配電裝置的運輸。施。風側(cè)。樓的地下室中，以便靠近負荷。變電所的平面布置，考慮到占用建筑面積，應盡量削減占用，所以講高壓室單根底，以及高壓柜與低壓柜根底時，應當考慮到接地。如圖3-3圖3-3對于高壓室主要放高壓開關柜，其作用是將有關的一、二次設備，按肯定的線路方案組裝在一起成套配電裝置，在電力系統(tǒng)中作為掌握和保護高壓設備和線路之用。一般來講，對于工廠以及學校之類，一般用的是固定式高壓開關柜，在我國，高壓開關大量使用，其主要的優(yōu)勢是，開關柜裝設了防止電氣誤觸和保障人身安全的閉鎖裝置，最大優(yōu)勢是較手車式開關柜而言價格廉價。如圖3-4所示：圖3-4第4章 短路計算短路計算的目的第一點：依據(jù)額定電流與額定電壓在進展低壓設備初選擇后；進展校驗時，動穩(wěn)定度與熱穩(wěn)定度都需要短路電流來作為計算的依據(jù)。其次點是為了，通過必要的性的要求。短路計算的方法繪制計算電路圖是進展短路電流計算第一步，其中在圖中需要將各元件的額定的短路電流通過要通過短路計算點在圖中的位置表達出來。第三點，等效電路圖的制法。承受標幺制法選取基準容量S一般設S 100MVA基準電壓U其中U=U一般為額定d d d d c電壓并由此計算短路點基準電流I 計算短路基準電流公式：dSdddN主要元件的電抗。電力系統(tǒng)的電抗標幺值：X X S* dSsoc

(4-1)(4-2)電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量S 。oc電力線路的電抗標幺值：SX*X dL L d1

(4-3)線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓為U2。d1電力變壓器的電抗標幺值：X*

U% Sk d

(4-4)T1變壓器的短路電壓百分值U。k

100 SN變壓器的額定容量SN

變壓器的額定容量。4.總阻抗是通過繪制的等效系統(tǒng)電路圖分析計算得到的。計算短路電流。分別對短路計算點計算其各種短路電流：I3三相短路電流周期重量、I(3)

短路穩(wěn)態(tài)電k i3I3短路后第一個周期的短路全電流有效值。

sh shII3 d1

(4-5)k X*k以下關系在無限大容量系統(tǒng)中廣泛存在：I””(3)I(3)

k

(4-6)i32.55I””(3)shI31.51I””(3)sh低壓電路短路沖擊電流及其有效值近似計算按以下公式：i31.84I””(3)shI31.09I””(3)sh

(4-7)(4-8)(4-9)(4-10)

SS3 d

(4-11)k S*k短路計算5km單回路電纜線路接入主變壓器進展供電。該系統(tǒng)基準Sd

100MVASN10-10IISoc

500MVA，基準電壓U 10.5kV、Ud1

0.4kV。5-1所示：5-15-1拓撲構(gòu)造圖SI d

100MVA 5.499kAd1 3Ud1SI dd2 d2

310.5kV100MVA 30.4kV計算電力設備的電抗標幺值：SX dc Soc計算電纜進線阻抗標幺值：

100500

0.2截面積為285mm2且型號為YJL22-10000-395交聯(lián)電纜作為初選纜芯。依據(jù)《電5-1所示：5-110kV電纜型號計算一根電纜線阻抗值計算一根電纜線阻抗值為X 0.2220.252=0.333。兩段電纜電阻值為

電壓等級/kV10

電阻參數(shù)ohm/km0.22

電抗參數(shù)ohm/km0.250.167*5=0.835。計算電纜線的阻抗標幺值：S

100X*X dL L d1

0.835 10.52計算主變T、T阻抗標幺值：1 2X*

U% Sk

6 100 7.5X*T1 100 SN

100 0.8 T2最大運行方式下三相短路計算5-2所示：

5-2系統(tǒng)等效電路圖X* X*X*0.20.760.96k1 c L三相短路電流周期重量有效值計算:d1I3d1

I =5.499kA5.72kA短路沖擊電流計算：

k-1

X*k1I(3)

0.96k-1i32.55I””(3)2.555.72kA14.59kAsh短路沖擊電流有效值計算：I31.51I””(3)1.515.72kA8.64kAsh短路容量標幺值計算：S3

S =100104.2MVAd2k-1d2

S*k1

0.96母線處即k-2點為短路：短路總電抗標幺值計算：X* X*X*X*

0.20.767.5/24.71k2 s L T三相短路電流周期重量有效值計算:d2I3d2

I =14430.6kA

k-2

X*k2

4.71

I(3)

k-2

30.6kAi31.84I””(3)1.8430.6kA56.3kAsh短路沖擊電流有效值：I31.09I””(3)1.0930.6kA33.4kAsh短路容量標幺值計算：SS3 k-2 S*

=10021.23MVA4.71k2最小運行方式下三相短路計算系統(tǒng)阻抗圖在最小運行方式下如圖5-3所示：

5-3系統(tǒng)等效電路圖X* X*X*0.20.760.96k1 c L三相短路電流周期重量有效值計算:d1I3d1

I =5.499kA5.72kA短路沖擊電流計算：

k-1

X*k1I(3)

0.96k-1i32.55I””(3)2.555.72kA14.59kAsh短路沖擊電流有效值計算：sh短路容量標幺值計算：S3

S =100104.2MVAd2k-1d2

S*k1

0.96母線處即k-2點為短路：短路電抗標幺值計算：X* *

0.20.767.58.46k2 s L T三相短路電流周期重量有效值計算:d1I3d1

I =144kA17.02kA

k-1

X*k1

8.46

I(3)

k-1i31.84I””(3)1.8417.02kA31.32kAsh短路沖擊電流有效值：I31.09I””(3)1.0917.02kA18.6kAsh短路容量標幺值計算：S3

S =10011.82MVAd2k-1d2

S*k1

8.46第5章 主要電氣設備選型與校驗一次設備選擇與校驗的條件能夠?qū)嶋H使用的必要步驟。電壓選型設備所在回路的工作電壓U 應當小于等于選型設備的額定電壓U ：N N.eU ≤U (5-1)N N.e電流選型設備所在電路的額定電流也稱最大長期工作電流I 應當小于等于設備的額NI

：N.e

I≤I (5-2)N N.e短路熱穩(wěn)定校驗熱最高溫度應當大于等于系統(tǒng)短路最高溫度： t

(5-3)其中，I2Rt表示系統(tǒng)短路最高溫度，I2Rt

表示選型設備的耐發(fā)熱最高溫度。 t j短路動穩(wěn)定校驗應：i≤ish

(5-4)ish

與電器極限通過電流的最大值的imax

大小比較。主變高壓側(cè)電氣設備選型與校驗算：I SN

=800kVA 46.24AN3UN3U310kV10kVRN2-10熔斷器要比保護線路的RN1-10熔斷器更適合安裝在5-1。5-1熔斷器RN2-10熔斷器型號RN2-10

額定電壓kV10

額定電流A0.5

熔體電流A0.5

切斷容量MVA100010kV5-2所示。5-210kV選擇校驗工程

電壓 電流 斷流力量

動穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性裝置地點參數(shù)條件

U I iN N k

I2Rt數(shù)據(jù)額定參數(shù)

10kVU

46.24AI

5.72kAI

14.59kAi

276.72I2Rt真空斷路器

N.e

N.e

max t jSN10-10ⅡQF1隔離開關設備GN8-10TQS1型號 電壓互感器1規(guī)格 JDJ-10TV1高壓開關柜GG-11A(F)

12kV10kV10/0.1kV10kV

1000A1000A

31.5kA

80kA75kA

992.2545003電壓互感器 103JDZJ-10TV3電流互感器LQJ-10TA1

/0.1/0.13310kV33

300/5A

48kA 2主變低壓側(cè)電氣設備選型與校驗0.4kV側(cè)負荷大小進展計算：I SN

= 800kVA 1216.92AN3UN3U30.4kV析后選擇主變0.4kV5-3所示。5-30.4kV選擇校驗工程

電壓 電流 斷流力量

動穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性N裝置地點 參數(shù) UN條件

I I3 iN k

I2Rt數(shù)據(jù)額定參數(shù)低壓斷路器DW15-2500QF7設低壓負荷開備型HH5QL1型號 電流互感器規(guī) LQ-0.5TA5

0.4kVUN.e0.4kV0.4kV0.4kV

1612.92AIN.e2023A800A1200/5A

30.6kAIoc40kA

56.3kAimax60kA

900I2Rtt j1600格 配電柜GGD 0.4kV

2023A隔離開關HD13-2023/30QK1

0.4kV 2023A母線的選型與校驗主變高壓側(cè)母線選型與校驗1.10kV母線選型:10kV側(cè)額定電流大?。篠

800kVAN3U310kVI N3U310kVNN1710kVLMY40度溫度矯正系數(shù)為： ” 90400K al=0al 0

=0.9539035

IKIM

0.953480457.44A

〔I N

N.e

=457.44A〕熱穩(wěn)定校驗I

2tQt kIt

20KA，t=4s。因此

I2t2024t

kA2st t tk p b

0.5s0.1s=0.6s因此不需要計入短路電流的非周期重量短路電流熱效應由于I

2tQt

Q tK

k-1

0.65.72

k2s滿足熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗：

max

50KA因此

imax

50kAish

14.59kA結(jié)果最終可表示為LMY-(3×160)6.2.2主變低壓側(cè)母線選型與校驗1.0.4kV母線選型：計算二次側(cè)額定電流大?。篠

800kVAN3U30.4kVN3U30.4kVNN1710kVLMY40度溫度矯正系數(shù)為： ” 9040K實際母線允許載流量：

al0=al 0

=0.9539035IKIM

0.95319831889.8A母線校驗：

〔I N

N.e

=1889.8A〕熱穩(wěn)定校驗I

2tQt kGGDIt

100KA，t=4s。因此

I2t100244000〔kA2stt t tk p b

0.5s0.1s=0.6s因此不需要計入短路電流的非周期重量短路電流熱效應由于I

2tQt

Q tK

k-1

0.630.2

k2s滿足熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗：

max

200KA因此

imax

200kAish

56.3kA結(jié)果最終可表示為LMY-(3×250+130)輸電線路的選型與校驗主變一次側(cè)電纜初選YJL22-10000-395交聯(lián)電纜，線路穩(wěn)定性校驗與母線穩(wěn)定10kV進線電纜電壓損耗校驗：5kmYJL22-10000-3×95r0.22/kmX0.25/km。該配電系統(tǒng)的負荷功率總量P30

892.4kW、Q 30U 30

rQ30UN

892.40.22378.310.255103 10 0.14kVU%

U100%UN

0.1410 100%1.4%＜5%YJL22-10000-3955%，滿足相關要求。第6章 繼電保護與二次回路繼電保護變壓器保護安裝容量要求如表8-1所示：8-1變壓器配置保護要求保護名稱 瓦斯保護