某商業(yè)中心配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第1章課程設(shè)計(jì)任務(wù)書某商業(yè)中心配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）通過(guò)該配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（2）掌握供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)所必須的基本理論和基本技能。（3）掌握供配電設(shè)計(jì)的基本原則和方法，深刻理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)要求，為今后從事工廠供配電技術(shù)奠定一定的基礎(chǔ)。（1）選擇變電所主接線方案。（2）確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量、類型。（3）選擇高低壓設(shè)備和進(jìn)出線。（4）選擇整定繼電保護(hù)裝置。（1）商業(yè)中心負(fù)荷情況。編號(hào)名稱P/kWQ/kvar12辦公樓3鍋爐4印刷廠5本所用電06戶外照明（2）供電電源情況。1）由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源，干線導(dǎo)線型號(hào)LGJ-70，等邊三角形排列，線距1.5m，干線長(zhǎng)度為10km。干線首端斷路器容量為300MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.3s。2）變電所最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9；（3）其它資料（平面圖、氣象、地質(zhì)水文等）略。（1）負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償。（2）主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇。（3）變電所主接線方案的設(shè)計(jì)（繪圖——2號(hào)圖紙）。（4）短路計(jì)算。（5）變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。（6）選擇整定繼電保護(hù)裝置。（7）防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì)。第2章負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償2.1商業(yè)中心負(fù)荷情況編號(hào)名稱Pc/kWQc/kvar1商場(chǎng)4202102辦公樓2503鍋爐4印刷廠5本所用電06戶外照明負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本次設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法計(jì)算用電設(shè)備組的負(fù)荷。主要計(jì)算公式有：a.有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kW):PC=KΣPΣPC.Ib.無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvarc.視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVAd.計(jì)算電流(單位為A)：SI=C C負(fù)荷計(jì)算表cosQtanQ計(jì)算負(fù)荷PCP(kW)QCSC(kVA)CIC(A) 4202102. 2503. 4. 5. 06.- 1015560 取KΣp=0.92KΣq=0.95無(wú)功功率補(bǔ)償(1)由表可知，補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為[3]：1則,變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：由于變壓器本身也有損耗，所以計(jì)算變壓器的功率損耗為：可得，變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：C2T1C2T1CTSC222.2確定補(bǔ)償容量現(xiàn)要求在高壓側(cè)不低于0.9，而補(bǔ)償在低壓側(cè)進(jìn)行，所以我們考慮到變壓器的損耗，可設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.92來(lái)計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)娜萘俊C.C1tan2)QC.C3 =9QN.C實(shí)際補(bǔ)償?shù)娜萘繛椋篞C.C2.3補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：S1此時(shí)變壓器的損耗為：變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：‘’‘PC2=ΔPT+PC1=949.0’‘’變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos'=S=298.77/329.66=0.906項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷PC(kW)QC(kvar)SC(kVA)IC(A)380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷380V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量-138380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷388變壓器功率損耗10kV側(cè)負(fù)荷總計(jì)第3章主變壓器臺(tái)數(shù)容量和類型的選擇3.1車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則對(duì)于二、三級(jí)負(fù)荷，變電所設(shè)置一臺(tái)變壓器，其容量可根據(jù)計(jì)算負(fù)荷決定?？梢钥紤]從其他車間的低壓線路取得備用電源，這不僅在故障下可以對(duì)重要的二級(jí)負(fù)荷供電，而且在負(fù)荷極不均勻的輕負(fù)荷時(shí)，也能使供電系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷較大的車間，采用兩回獨(dú)立進(jìn)線，設(shè)置兩臺(tái)變壓器，其容量確定和總降壓變電所相同當(dāng)負(fù)荷分散時(shí)，可設(shè)置兩個(gè)各有一臺(tái)變壓器的變電所。車間變電所中，單臺(tái)變壓器容量不宜超過(guò)1000kVA，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)能夠生產(chǎn)大斷流容量的新型低壓開關(guān)電器，因此，如果車間負(fù)荷容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用單臺(tái)容量為1250（或1600）~2000kVA的配電變壓器[9]。本設(shè)計(jì)選擇一臺(tái)變壓器。經(jīng)計(jì)算變壓器容量選擇1600VA。綜上變壓器選擇S9——1600/10，變壓器參數(shù)見下表：額定容量kVA額定電壓/kV聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)損耗/W一次Yyn06變壓器參數(shù)表第4章變電所主接線方案的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)原則變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等因素綜合分析確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。本設(shè)計(jì)的變電所選用一臺(tái)主變壓器，所以其接線方案如下主接線對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。供配電系統(tǒng)變電所常用的主接線基本形式有線路—變壓器組接線、單母線接線和橋式接線3種類型。本設(shè)計(jì)采用一次側(cè)為線路變壓器組接線、二次側(cè)為單母線不分段接線第5章短路計(jì)算短路計(jì)算的方法有很多，常用的有歐姆法和標(biāo)幺制法，本設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)幺制法。5.1基準(zhǔn)值的選取采用標(biāo)幺制法進(jìn)行三相短路計(jì)算時(shí)，選取的基準(zhǔn)值為：d=100MV·A,UC1=10.5kV,UC2=0.4kVSdId=——計(jì)算基準(zhǔn)電流，可得：①由公式Id=——計(jì)算基準(zhǔn)電流，可得：Sd=100MV.A 3UId2=Sd= 3x0.4 5.2短路計(jì)算電路5.3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)的電抗標(biāo)幺值由設(shè)計(jì)任務(wù)可知SOC=300MV.A*X= S*X=SSOCX1=300MVX1=300MV.A②電纜線路的電抗標(biāo)幺值l=10kmWLX*WLXWLZd=X0lX2X2③變壓器的電抗標(biāo)幺值查表得UK%=6，由公式X*6x100MV.A3=100x1600kV.A*X=UK*X=UK%SdTN100TN=5x100x103kV.A=3.75100x1600kV.A繪短路等效電路圖如下圖所示,并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值，短路等效圖5.4K1（3）點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流和容量的計(jì)算①計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值②計(jì)算K1（3）點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流K*XK*d= 3Ud1= ③計(jì)算K1（3）點(diǎn)短路電流各值1*K1d1K1*K1d1K1sh.K1=K1=sh.K1=K1=SK1=Sd= XK1*計(jì)算K3）點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流①計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值②計(jì)算K3）點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流③計(jì)算K3）短路電流各值K2*=1=1XK2*sh.K2=K2=sh.K2=K2=SK2=Sd=XK2*5.5短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（kA）電壓（kV）三相短路容量SK(MVA)IKi siIshK11.6514.162.4930.12K220.2037.1622.020.4第6章變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇，即：NNsNNs按工作電流選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)備的額定電流IN不小于實(shí)際通過(guò)它的最大負(fù)荷電流Imax，即IN>Imax(6.2)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：It2t>ItimaIt——電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)電流t——電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間mI——短路電流的穩(wěn)態(tài)值mtima——短路電流的假想時(shí)間短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：maxmaxi——電器的極限通過(guò)電流峰和有效值maxImax——電器的極限通過(guò)電流有效值ish——短路沖擊電流峰值Ish——短路沖擊電流有效值開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三相短路容量。即ococK.maxIocaxococS，Iococ根據(jù)負(fù)荷等級(jí)本設(shè)計(jì)選GG—1A(F)型開關(guān)柜。(1)高壓斷路器的校驗(yàn)安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇斷路器ZN5-10動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：imax=63kA，ish=4.16kA，imax足要求。It2tktima，滿足要求。斷流能力校驗(yàn)：Ik=1.651kA，Ioc=20kA，Ioc>Ik，滿足要求。(2)高壓隔離開關(guān)安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇，高壓隔離開關(guān)選GN19-10/630。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：imax=50kA，ish=4.16kA，imax>ish，滿足要求。It2t>Iktima，滿足要求。(3)高壓熔斷器安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇，高壓熔斷器選RN2-10。斷流能力校驗(yàn)：Ik=1.651kA，Ioc=50kA，Ioc>Ik，滿足要求。(4)電壓互感器安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓選擇，電壓互感器選擇JSJW-6，經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。(5)電流互感器安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇，電流互感器選擇LQJ-10。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)imax>1Niimax>1Nish熱穩(wěn)定校驗(yàn)t26.210kV側(cè)一次設(shè)備參數(shù)表電氣設(shè)備名稱主要技術(shù)參數(shù)（kV）IN（A）Ioc（kA）高壓斷路器高壓隔離開關(guān)GN19-10/630630——高壓熔斷器0.5電流互感器75/5——電壓互感器 避雷器柜外形尺寸1200mm1200mm3100mm（6）高低壓母線的選擇按經(jīng)濟(jì)截面選擇（鋁母線的經(jīng)濟(jì)電流密度為1.15）Sec= Icjec(6.8)式中，jec為經(jīng)濟(jì)電流密度；Sec為母線經(jīng)濟(jì)截面；Ic為匯集到母線上的計(jì)算電流。10kV變電所高低壓LMY型硬鋁母線的常用尺寸表（mm）變壓器容量200250315400500630800100012501600高壓母線404低壓母線相母線404505606806808100812022線404505606806808801010kv母線選LMY-3（404）380v母線選LMY-3（12010）中性線尺寸選80mm10mm第7章選擇整定繼電保護(hù)裝置7.1過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定其中線路的最大負(fù)荷電流為IL.max=2Ic，Krel=1.2，Kw=1，①動(dòng)作電流為：(7.2)選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動(dòng)作電流為12A。過(guò)電流保護(hù)一次側(cè)的動(dòng)作電流為；(7.3)Ki(7.3)Kiop1opWK1WIlmax——線路的最大負(fù)荷電流Krel——保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，取1.2Kre——電流繼電器的返回系數(shù)，一般取0.85Ki——電流互感器的變流比。②過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定：線路1WL定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)較線路2WL定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差Δt。(7.4)③靈敏度校驗(yàn)保護(hù)線路1WL的靈敏度，按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)，即：(7.5)線路2WL的后備保護(hù)靈敏度，用線路2WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)，SS(7.6）由此可見，保護(hù)整定滿足靈敏度要求。線路定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理圖7.2裝設(shè)電流速斷保護(hù)利用GL15的速斷裝置opkmax取65op1opSS第8章防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì)8.1直擊雷的防護(hù)由于本設(shè)計(jì)的變電所位于室內(nèi)，所以不需要直擊雷的防護(hù)。8.2雷電侵入波的防護(hù)(1)在10kV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS4—10型閥式避雷器。引下線采用25mm4mm的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷針接地端螺栓連接。(2)在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG—1A（F）—54型開關(guān)柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠避雷器來(lái)保護(hù)，防護(hù)雷電侵入波的危害。(3)在380V低壓架空出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)沿低壓架空線侵入波的雷電波。3.避雷器裝設(shè)變電所進(jìn)線的防雷保在進(jìn)線的終端，裝設(shè)FZ型或者FS型閥型避雷器，用來(lái)保護(hù)線路斷路器及隔離開關(guān)。10kV變配電所進(jìn)線防雷保護(hù)接線F1-管型避雷器F2-閥型避雷器4.接地網(wǎng)設(shè)計(jì)接地網(wǎng)接地電阻按RE≤4Ω設(shè)計(jì)，現(xiàn)采用最常用的垂直接地體，直徑d=50mm，長(zhǎng)約2.5m，環(huán)形敷設(shè)。單根鋼管接地電阻為：選取η=0.63,計(jì)算垂直接地體根數(shù)。因此選取Φ=50mm的鍍鋅鋼管15根，垂直接地體之間距離為5米。接地線和水平連接導(dǎo)體用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼。結(jié)束語(yǔ)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先概要地介紹了設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，接著對(duì)商業(yè)中心的電力負(fù)荷和無(wú)功功率補(bǔ)償進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)變電所位置和形式進(jìn)行選擇，對(duì)變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量、類型進(jìn)行選擇，對(duì)變電所主接線方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。用標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流，對(duì)變電所一次設(shè)備和進(jìn)出線設(shè)備的用線進(jìn)行選擇校驗(yàn)，選擇出合理的高低壓側(cè)的電氣設(shè)備，根據(jù)短路電流對(duì)變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)。最后對(duì)需要保護(hù)的設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)和接地裝置的保護(hù)，使該設(shè)計(jì)能夠合理的實(shí)施。June2001參考文獻(xiàn)[1]劉介才.工廠供電[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.[2]唐志平.供配電技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.[3]蘇文成.工廠供電[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[4]李友文編.工廠供電[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2007.[5]何永華.發(fā)電廠及變電站的二次回路[M].北京.中國(guó)電力出版社，2004[6]劉介才編.實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè)[M].中國(guó)水利水電出版社,2002.[7]劉海婷.220kV降壓變電所變壓器選擇及電氣主接線設(shè)計(jì)[J].吉林農(nóng)業(yè),2010,(12):343[8]劉學(xué)軍.繼電保護(hù)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.[9]劉靜波.變壓器和配電裝置的運(yùn)行維護(hù)[J].民營(yíng)科技,2010,(11):23[10]謝芳.110kV變電站電氣設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010,(8):132-133[11]王玉華.工廠供配電[M].中國(guó)林業(yè)出版社，2006.8[12]俞麗華.電氣照明[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004.[13]雷振山.中小型變壓器實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)水利水電出版社，[14]楊曉敏主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用[M]，中國(guó)電力出版社，[15]何金良.電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2007.2[16]De