惠宛花园附属一小学配电系统设计

目录摘要ABSTRACT第一章概述11设计的对象12设计的主要任务13供配电系统设计的原则14设计的原始资料1第二章负荷计算及功率补偿421负荷的计算4211负荷计算的内容和目的4212负荷计算的方法4213按需要系数法确定计算负荷422无功补偿7221无功补偿的目的7222无功功率的人工补偿装置8223并联电容器的选择计算方法8224低压电容器柜（屏）的选择9225无功功率补偿的计算结果9第三章变配电所主变压器和主接线方案1231主变压器的选择12311变压器选型的原则12312变压器台数的选择原则12313变配电所主变压器容量选择的方法12314主变压器选择的方案1332变配电所主接线方案的选择13321变配电所主接线概述13322变配电所主接线设计要求14323变配电所主接线方案1533变配电所位置和型式的选择18331变配电所的所址选择的原则18332负荷中心的确定19333变配电所型式的选择20第四章短路电流的计算2141短路电流的概述2142计算短路电流21第五章变配电所一次设备的选择校验2551一次设备选择与校验的条件与项目25521按正常工作条件选择26522按短路条件校验2653一次侧设备的选择校验2854高低压母线的选择30第六章供配电线路的选择与校验3261变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则3262导线和电缆截面的选择依据3263导线和电缆截面的选择过程与结果3363110KV高压进线和引入电缆的选择33632作为备用电源的高压联络线的选择校验36第七章变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定3871高压断路器的操动机构控制与信号回路3872变配电所的电能计量回路3873变配电所的测量和绝缘监察回路3874变配电所的保护装置40741主变压器的继电保护装置的配置要求40742主变压器的继电保护装置的选择依据40743主变压器的继电保护装置的选择4175作为备用电源的高压联路线的继电保护装置44第八章变配电所的防雷保护与接地装置的设计4681变配电所的防雷保护4682变配电所公共接地装置的设计46821设计依据46822设计过程与结果48总结50参考文献51附录一52外文翻译52附录二55惠宛花园总平面图55附录三56主接线附录图56第一章概述1设计的对象本次设计的对象“惠宛花园”，该小区附属一小学，以围墙为界把它分为生活区和教学区两部分，小区总面积约80400平方米。生活区包括八栋四单元式住宅楼，每栋六层，小计48户。总计384户。教学区包括一栋教学楼（3层）、一栋综合楼（9层）。2设计的主要任务本次设计的主要任务有负荷计算与无功补偿、变配电所主变压器和主接线方案、变配电所位置和型式的选择、短路电流的计算、变配电所一次设备的选择校验、变配电所进出线的选择、变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定、变配电所的防雷保护与接地装置的设计。3供配电系统设计的原则（1）必须遵守国家的有关法规、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。（2）应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采用国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与长期发展的关系，做到远、近期为主，适当考虑扩建的可能性。4设计的原始资料（1）小区总平面图园大门大门小区总平面图负荷中心变电所负荷中心变电所公路公路公共电源主干线坪草操场综合楼教学楼花坪草活动广场75北小区总平面图比例尺120（2）小区负荷情况该小区中的学校为二级负荷外,其余的属三级负荷。其具体负荷统计资料见下表该小区负荷资料统计如下表序号项目负荷性质（KW）KDPEKWTANCOS动力23611、2、3、4、5、6、7、8住宅楼照明1300633607082动力542教学楼照明16209702062085动力2483综合楼1照明72073195010动力1024综合楼2照明3610138010动力2295综合楼3照明450427413306动力25956综合楼4照明76507336010动力547综合楼5照明10807566810207动力9548综合楼6照明600615540620859消防水泵08400750810电梯0811217320511白炽灯（楼灯）07584410012高压纳灯（路灯）056198045（3）供电电源情况按照该小区与当地供电部门签订的供用电协议规定,该校可由附近两条10KV的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见小区总平面图。干线的导线牌号为LGJ150,导线为等边三角形排列,线距为20M,干线首端距本校约6KM,干线首端所设的高压断路器流量容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为17S。（4）气象资料本校所在地区的年最高气温为41,年平均气温为23,年最低气温为8,年最热月平均最高气温为298,年最热月平均气温为265,年最热月地下08M处平均气温为25,年雷暴日数为21/年,主导风向为东北风。（5）地质水文资料本小区所在地区平均海拔1114M,地层以黄土为主,地下水位大于20M。（6）电费制度与当地供电部门达成协议，小区最大负荷时的功率因素不得低于095。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费610KV为800元/KVA。第二章负荷计算及功率补偿21负荷的计算211负荷计算的内容和目的（1）算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用半小时的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2）尖峰电流指单台或多计台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬时元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。212负荷计算的方法负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法以及二项式等几种。照明用电负荷一般采用需用系数法进行计算。动力用电负荷当用电设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊时，可采用需用系数法或利用系数法；当用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，可采用二相式法进行计算。采用需用系数法确定计算负荷，方法简便，但比较粗略。以二项式法及利用系数法确定计算负荷比较精确，但计算方法比较复杂。由于一般民用建筑及中小车间的动力负荷资料不够准确且变化较大，故采用需用系数法确定计算负荷。本设计采用需用系数法确定。213按需要系数法确定计算负荷（1）有功计算负荷（单位为KW）30DEPK式中PE用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为KW）。KD用电设备组的需要系数。（2）无功计算负荷（单位为KVAR）30TANQP（3）视在计算负荷（单位为KVA）30S230每栋楼的负荷计算住宅楼18242KW30P13260KVARQKVA30S221843605343AI5教学楼6318KW30P3917KVARQKVA30S226189743113AI74综合楼22361381096235250193243289630P254945KW145775110257809241551930Q163007KVARKVA30S22549163076460AI8小区总负荷计算取K09K093，则PQK30PDPE091612863182549453633174623KWKTAN30QQKDPE0931128963917163007594633124937KVAR30S221746937214715KVAAI238030COS081174625通过计算，小区负荷计算结果如下表21表21小区负荷计算结果计算负荷序号项目负荷性质/KWKDPE/KWTANCOS30PKW30QKVAR30SKVA30IA动力2361住宅楼照明1300633607082182421326022552343动力542教学楼照明16209702062085631839177434113动力24753综合楼1照明72073195010223650动力1024综合楼2照明36101380101380动力2295综合楼3照明450427413306109614577动力2606综合楼4照明7650733601023520动力547综合楼5照明1080756681020750151102动力9548综合楼6照明600615540620859324578099消防水泵084007508322410电梯0811217320589615519综合楼小计254951630130260460取KP09KQ093总计081174621249421472326222无功补偿221无功补偿的目的1无功补偿的作用无功功率对供电系统和负荷的运行都十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是下面要提到的无功补偿。无功补偿的作用有以下几点1提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗；2稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力；3在电气化铁道等三相负载不平蘅的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相有功及无功负载。222无功功率的人工补偿装置普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。并联电容器的补偿方式，有一下三种（1）高压集中补偿电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。（2）低压集中补偿电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB5022795规定低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式。（3）低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线。民用建筑供电有它的特殊性，一是照明负荷占的比重比较大，属于分散负荷；二是电机大部分是空调风机、防排烟风机，其容量也是小而分散。由于上诉原因，在民用建筑的供电系统中，一般都是采用低压配电装置处集中补偿。而且，采用低压集中补偿不需要从电力系统中获取无功，可以减少电力系统的无功功率发生装置，也减少了电力系统到用户的线路上的无功传输，从而减少了这部分线路的电压损失及电能损耗。因此，本设计采用低压集中补偿。由于有功总是小于或等于视在功率，所以功率因数总是小于或等于1，而功率因数越高，无功功率消耗越少；反之，功率因数越低，无功功率消耗越多。因此，功率因数是电力部门很重要的一项技术指标。要提高功率因数就必须减小感性无功功率，所以说，无功补偿是节能的重要措施。提高功率因数的措施有并联电容器、调相机、静止无功补偿装置及并联电抗器等方法。223并联电容器的选择计算方法（1）无功功率补偿容量（单位为KVAR）的计算3030TANTCCQQPP（2）并联电容器个数CQNQ式中QC单个电容器的容量（单位为KVAR）由负荷计算结果可知，该小区低压侧最大负荷的功率因数COS081。而本设计本要求10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于095。因此要进行无功功率的补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷的功率因数应稍大于095。暂取096来计算低压侧所需的无功功率的补偿容量。224低压电容器柜（屏）的选择PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案。其中1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。1、3屏各有六条支路，电容器为BW04143型，每屏共84KVAR，采用六步控制，每步投入14KVAR。2、4屏各有8支路，电容器亦为BW04143型，每屏共112KVAR，采用8步控制，每步投入14KVAR。选择步骤根据控制步数要求，选择一台1号或2号主屏。根据所需无功补偿容量再补充一台或数台3号或4号辅屏。225无功功率补偿的计算结果由负荷计算表知,该小区380V侧最大负荷时的功率因数是081。（1）小区建一个变配电所30TANRCOS81TANRCOS096CQP1746230432754KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案2主屏1台与方案4辅屏6台相结合,总共容量112KVAR7784KVAR。因此,无功补偿后,小区380V侧和10KV侧负荷计算如表22表22小区380V侧和10KV侧负荷计算计算负荷项目COSKW30PKVAR30QKVA30SA30I380V侧补偿前负荷0811746231249372147153262380V侧无功补偿容量784380V侧补偿后负荷097174623465371807182746主变压器功率损耗0015S302711006S301084310V侧负荷总计09517733457380186386108无功补偿后，小区的功率因数为COS095,因此符合本设计要求30PS（2）小区建两个变配电所（分教学区和生活区）生活区分两部分补偿1）住宅楼1、2、3、430TANRCOS81TANRCOS096CQP729700432315KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案3辅屏3台相结合,总共容量84KVAR4336KVAR因此,无功补偿后,住宅区380V侧和10KV侧负荷计算如表23表23生活区380V侧和10KV侧负荷计算计算负荷项目COSKW30PKVAR30QKVA30SA30I380V侧补偿前负荷081729701060811804212741380V侧无功补偿容量336380V侧补偿后负荷0977297019441755151147主变压器功率损耗001511330S00645330S10V侧负荷总计09574103239727788444972）住宅楼5、6、7、8由于有功负荷和功率因数与住宅楼1、2、3、4都相同，因此亦可选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案3辅屏3台相结合,总共容量84KVAR4336KVAR因此,无功补偿后,住宅区380V侧和10KV侧负荷计算亦如表23所示（2）教学区30TANRCOS084TANRCOS096CQP286820354102KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案2主屏1台,总共容量112KVAR1112KVAR因此,无功补偿后,生活区380V侧和10KV侧负荷计算如表24表24教学区380V侧和10KV侧负荷计算计算负荷项目COSKW30PKVAR30QKVA30SA30I380V侧补偿前负荷084286821885534324522380V侧无功补偿容量112380V侧补偿后负荷09728682765529686451主变压器功率损耗0015S30445006S30176910V侧负荷总计0952912794363061718第三章变配电所主变压器和主接线方案31主变压器的选择311变压器选型的原则（1）变压器应尽量选节能型的油浸及干式变压器；（2）独立变配电所，可选节能型油浸变压器；（3）非一类建筑物，当变压器附设在首层靠外墙时，可安装油浸变压器，但容量不得超过400KVA。312变压器台数的选择原则变配电所符合下列任一条件时，宜设置两台及以上的变压器（1）有大量一级负荷或者虽为二级负荷，但有一定数量的消防设备、保安设备等用电。（2）所需变压器容量超过500KVA时，可选用两台小容量变压器，以确保供电安全，也可在负荷较小时，切除一台变压器，以达到节能的目的。（3）季节性负荷变化较大时，可设两台或两台以上变压器，以便在淡季时可切除整台变压器。（4）当电力系统的备用容量受到限制时，应将特别重要用户及维修正常工作必须的最低负荷容量集中在一台或几台变压器上，其他不重要用户的容量也集中在另外变压器中，以便使用备用电源时，可将后者方便地切除。313变配电所主变压器容量选择的方法（1）装有一台主变压器的变配电所主变压器容量SNT应不小于总的计算负荷S30，即30NT（2）装有两台主变压器的变配电所每台主变压器容量SNT不应小于总的计算负荷S30的60，最好为总计算负荷的70左右，即NT3067同时每台主变压器容量SNT不应小于全部一、二级负荷之和S30，即30TI（3）主变压器单台容量上限单台配电变压器（低压为04KV）的容量一般不宜大于1250KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的配电变压器。314主变压器选择的方案方案一建一个变电所，采用两台变压器,型号采用新S11M1250/10且并列运行NTKVAS067183618305IKVA3方案二建两个变电所（分教学区和住宅区），采用三台变压器,两台型号是S11M1000/10单独供电，每台供四栋住宅楼；一台S11M400/10给实验小学单独供电。生活区NTKVAS0671569310教学区TIKVA3032变配电所主接线方案的选择321变配电所主接线概述变配电所主接线是构成电力系统的重要环节，也是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，通过技术经济论证比较后方可确定。322变配电所主接线设计要求电气主接线的设计应根据变配电所在所在电力系统中的地位和作用，首先满足电力系统的安全可靠运行和经济调度的要求，其次，要根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、电力设备的性能和周围环境条件及自动化规划与要求等确定。电气主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。（1）可靠性供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力,是电力生产和分配的首要要求，主接线的设计首先应满足这个要求。电气主接线不仅要保证在正常运行时,还要考虑到检修和事故时,都不能导致一类负荷停电,一般负荷也要尽量减少停电时间。显然,这些都会导致费用的增加,与经济性的要求发生矛盾。因此,应根据具体情况进行技术经济比较,保证必要的可靠性,而不可片面地追求高的可靠性。（2）灵活性满足调度时的灵活性要求。应能根据安全、优质、经济的目标，灵活地投入和切换电源、变压器和线路，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。满足检修时的灵活性要求。在某一设备需要检修时，应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电，并使该设备与带电运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员检修时的方便和安全。满足扩建时的灵活性要求。大的电力工程往往要分期建设。从初期的主接线到最终方案的确定，每次过渡都应比较方便，对已运行部分影响小，不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。（3）经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。一般应当从以下几方面考虑。节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。电能损耗少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数，避免两次压降而增加电能损失。占地面小。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时，要注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量电厂或变电站，在可能和允许的条件下，应采取一次设计，分期投资建设，尽快发挥经济效益。323变配电所主接线方案按照上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主接线方案（1）建一个变配电所，采用两台变压器的主接线方案见图31（2）建两个变配电所（分教学区和住宅区），采用三台变压器见图32（3）两种主接线方案的技术经济比较见表31图31方案一主接线图32方案二主接线表31两种主接线方案的技术经济比较比较项目方案一方案二供电安全性较差较好技术指标供电可靠性较低较高供电质量电压损耗较大电压损耗较小灵活方便性稍差较高扩建适应性稍差较好电力变压器的综合投资额S11M1250/10,单价为13元,所以综合投资为21326万元S11M1000/10,单价为112元,S11M400/10，单价为55万元综合投资为211255279万元高压柜含计量柜的综合投资额本方案采用6台GG1AF柜,其综合投资约为61535315万元本方案采用10台GG1AF柜,其综合投资约为101535525万元电力变压器和高压开关柜的年运行费260053150062631500666万元27900552500627952500694万元经济指标按800元/KVA一次性供电贴费21250800200万元21000400800192万元从上表可以看出，方案一投入的资金比方案二略大。若采用方案一，一方面由于方案一采用单母线接线形式，供电可靠性低，一旦母线或变压器发生故障或检修，就会造成小学（二级负荷）停止供电，而且灵活性又较低。另一方面，由于二级负荷主要集中在教学区，采用单母分段，方案二能明显提高教学区的供电可靠性，保证重要负荷有两回独立供电电源。低压侧又采用联路线，即能节约电能，有能适应季节性负荷波动，又利于扩大容量。用并且方案二的整体灵活性要优于方案一。所以，从供电可靠性、安全性、灵活性等方面综合考虑，本设计采用方案二。33变配电所位置和型式的选择331变配电所的所址选择的原则1尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；2进出线方便；3尽量靠近电源侧；4设备运输方便；5不应设在有剧烈振动或高温的场所；/886不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法远离时，不应设在污染源盛行风向（当地年主导风向）的下风侧；7不应设在经常积水场所的正下方，且不宜与厕所、浴室或其他经常积水场所相贴邻；8不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB5005892）的规定；9不应设在地势低洼和可能积水的场所。332负荷中心的确定负荷中心的确定一般采取负荷功率矩法确定负荷中心。负荷功率矩法即在小区平面图的下边和左侧，作一直角坐标的X轴和Y轴，测出各栋楼负荷点的坐标位置如下P1132,535P2132375P375,535P475,375P525,965P625,805P725,535P825,085P教学楼185,164P综合楼1665,147各栋楼即1、2、3、4、5、6、7、8、教学楼、综合楼的负荷分别如下P12016KWP22016KWP32016KWP42016KWP52016KWP62016KWP72016KWP82016KWP教学楼6318KWP综合楼254945KW仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标,得IXIYP1）建一个变电所的负荷中心CMX17894521863206545713620CMY87694521863200753612）建两个变电所的负荷中心生活区的负荷中心CMX4256862013457CY638093学校的负荷中心CMX02517945218636CY38采用负荷功率矩法，生活区的负荷中心在3楼里；教学区的负荷中心在综合楼边，（具体见小区总平面图附录二）。333变配电所型式的选择1变配电所型式的概述（1）独立式变配电所，常用在建筑物较为分散的小区建设中，一个变配电所供一定范围内的几栋建筑物，可使用油浸变压器。它可以是高压配电、变压器、低压配电设在一栋建筑物中，采用不同的房间分割。（2）独立式露天变配电所，变压器设置在室外杆塔上，高压侧采用树干式供电，设置跌落式熔断器保护，低压侧设置户外配电箱或引入室内，再室内设置低压配电箱供用户。（3）外附式变配电所，建筑物没有地下室，一层面积又比较贵重，而它的用电量又较大，非设变配电所必不可少，若建筑物两侧及后面又较宽的通道时，可设立外附式变配电所。但不应设在人员密集场所的上下方或贴邻。2变配电所型式的选择因为本小区的建筑物比较分散，人员流动较大，对安全性要求较高，而且考虑到进线的实际情况和二级负荷主要集中在教学区，所以在教学区、生活区各建立一个独立式变配电所。第四章短路电流的计算41短路电流的概述短路是系统常见的故障，短路就是不同电位的导电部分之间的短接。造成短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘的破坏。或者是由于误操作造成，或者是鸟兽跨接导电部分和绝缘损坏所造成。在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。对于三相短路常采用欧姆法和标幺制法进行短路计算。在这里采用标幺制法。计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施。以及进行继电保护装置的整定计算。为了I“达到上述目的，需计算出下列各短路参数I”3次暂态短路电流用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量。（应采用电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值；I3三相短路稳态电流有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定ISH3短路冲击电流瞬时值ISH3短路冲击电流有有效值三相短路容量KS342计算短路电流短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有名单位制法）和标幺值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标幺制。因此，本设计采用的是标幺值法来计算短路电流。短路电流中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算其总电抗标幺值X，由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点的电压无关，因此无需进行电压换算，这也是标幺值法较之欧姆法优越之处。标幺制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值就是实际有名值与选定的基准值间的比值，即标幺值同实际值单位基准值任意单位实际值从上看出，标幺值是没有单位的。另外,采用标幺值计算时必须先选定基准值。短路计算电路图41，选短路计算点图412选定基准容量和基准电压，计算短路基准电流,一般设基准值DSDUDI100MVA，基准电压（）为线路平均额定电压（）。即高压侧105KV,低压DSCU1D侧04KV，则2UDDMVASKVI11053DDMVASKIKVU210433计算短路电路中各元件的电抗标幺值1电力系统SDOCVASX110252架空线路已知主电源线路为6KM,WLDODCMVASXUKV2221010369653电力变压器查表知S11M1000系列变压器的45，S11M400系列变压器ZU的40，所以ZUTKDDNSVAXK34401451KTDM500绘制等效电路图如42所示4计算K1点105KV侧短路电路总电抗和三相短路电流及短路容量X1201962DKKVIKAI315I“3SHI“252560SHIIKA“152538KMVAS304602（5）计算K2点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量KX21956DKKVAIKI31426I“32SHAI“84184397KII“3109625KMVAS3256（6）计算K3点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量由于K3与K2点短路情况对称，计算过程与K2点相同，结果亦相同。（7）计算K4点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量KX4021960216DKKMVAIKI31484I“32SHAI“841279KII“310984KMVAS3426通过以上计算，短路计算电流结果如下表41表41短路计算结果三相短路电流/KA短路计算点IK3II3ISH3ISH3三相短路容量MVASK3K12552552556503854630K2216221622162397823571502K3216221622162397823571502K311841184118421791291822第五章变配电所一次设备的选择校验51一次设备选择与校验的条件与项目1一次设备选择与校验的条件（1）按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。（2）按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。（3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。（4）按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确等级进行选择。2选择一次设备时应校验的项目如表51表51选择一次设备的校验项目短路电流校验一次设备名称额定电压V额定电流A开断电流KA动稳定热稳定环境条件其他高低压熔断器是是是不一定否是高压隔离开关是是否是是是操作性能高压负荷开关是是是是是是操作性能高压断路器是是是是是是操作性能低压刀开关是是是不一定不一定是操作性能低压负荷开关是是是不一定不一定是操作性能低压断路器是是是不一定不一定是操作性能电流互感器是是否是是是二次负载准确级电压互感器是否否否否是二次负荷准确级并联电容器是否否否否是额定容量母线否是否是是是电缆是是否否是是备注表中“是”表示必须校验，“否”表示不必校验，“不一定”表示一般不必校验521按正常工作条件选择（1）按工作电压选择设备的额定电压UNE不应小于所在线路的额定电压UN，即E（2）按工作电流选择设备的额定电流INE不应小于所在电路的计算电流30I，即NEI30（3）按断流能力选择设备的额定开断电流IOC或断流容量SOC不应小于设备分断瞬间得短路电流有效值IK或短路容量SK，即OCI522按短路条件校验短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时得动稳定和热稳定。1隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验（1）动稳定校验条件SHIMAX3式中IMAX开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为KA）；ISH开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为KA）。（2）热稳定校验条件TIMATI23式中IT开关的热稳定电流有效值（单位为KA）；T开关的热稳定试验时间（单位为S）；开关所在处的三相短路稳态电流（单位为KA）；3ITIMA短路发热假想时间（单位为S）。短路发热假想时间TIMA一般按下式计算IMAKIT205在无限大容量系统中，由于I“,因此IMAKT式中TK短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。当TK1S时TIMATK低速断路器如油断路器,其全分闸时间取02S高速断路器如真空断路器,其全分闸时间取01S。2电流互感器的短路稳定度校验（1）动稳定校验条件SHIMAX3式中IMAX电流互感器的动稳定电流（单位为KA）；I1N电流互感器的额定一次电流（单位为A）。（2）热稳定校验条件IMATTI3式中IT电流互感器的热稳定电流（单位为KA）；T电流互感器的热稳定试验时间，一般取1S；3电缆的短路热稳定度校验电缆不校验短路动稳定度。电缆短路热稳定度校验的条件采用IMATAICMIN3式中C参见表52。表52电缆长期允许工作温度和短路时的允许最高温度及相应的热稳定系数表52导体种类导体材料长期允许工作温度短路允许最高温度短路热稳定系数2ASM铝9020077610KV交联聚乙烯绝缘电缆铜902501374保护电压器的熔体额定电流的选择一般取为05A，不必校验53一次侧设备的选择校验110KV侧一次设备的选择校验表532生活区380V侧一次设备的选择校验表543教学区380V侧一次设备的选择校验表55表5310KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数UNI30IK3SHI3TIMAI23装置地点条件数据10KV13856ATN1255KA650KA255219124额定参数UNINIOCIMAXIT2T高压少油断路器SN10101/63010KV630A16KA40KA1622512一次设备型高压隔离开关GW110/20010KV200A高压隔离开关GN8610T/20010KV200A255KA1025500高压熔断器RW41010KV200A电压互感器JDJ1010/01KV电流互感器JDZJ10310/310KV号规格电流互感器LQJ1010KV150/5A1602017501521126565KA226KA避雷器FS41010KV表54生活区380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数UNI30IK3SHI3TIMAI23装置地点条件数据380V1147A2162KA3978KA2162207327额定参数UNINIOCIMAXIT2T低压断路器DW151500/3电动380V1500A40KA低压刀开关HD131500/30HD13400/30380V1500A400A电流互感器LMZJ105500V400/5A1500/5一次设备型号规格低压塑料外壳式断路器DZ20630/3380V630AI3030KA表55教学区380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数UNI30IK3SHI3TIMAI23装置地点条件数据380V451A1184KA2179KA11842079813一额定参数UNINIOCIMAXIT2T低压断路器DW15600/3380V600A30KA低压断路器DW151500/3380V1500A40KA低压断路器DW15200/3380V200AI3030KA电流互感器LMZJ105500V150/5A电流互感器LMZJ105500V600/5A低压刀开关HD13200/30380200A次设备型号规格低压刀开关HD13600/31380V600A54高低压母线的选择参照610KV变配电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸,10KV母线选LMY3404,即母线尺寸为40MM4MM380V母线选LMY312010806,即相母线尺寸为120MM10MM,中性母线尺寸为80MM6MM和选LMY3606404,即相母线尺寸为60MM6MM,中性母线尺寸为40MM4MM第六章供配电线路的选择与校验61变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则1高压电缆线（1）一般环境和场所，可用铝芯电缆；但有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆；（2）埋地敷设的电缆，应采用外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆；（3）在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆；（4）敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆；（5）电缆沟内敷设的电缆，一般采用裸铠装电缆、塑料护套电缆或裸铅包电缆；（6）交联聚乙稀绝缘电缆具有优良性能，宜优先选用2低压电缆线（1）一般采用铝芯电缆，但有特殊要求的线路可采用铜芯电缆；（2）电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆；（3）TN系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。62导线和电缆截面的选择依据导线和电缆的截面应满足发热、电压损耗和机械强度的要求。对于电缆线路，应还校验其短路热稳定；对低压线路还应满足与其保护设备（熔断器或低压断路器）的配合要求。1按发热条件选择或校验导线和电缆的截面（1）相线截面的选择需满足30ALI（2）中性线（N线）截面的选择当配电变压器为YYN0联结时0A（0506）A当配电变压器为DYN11联结时0（0708）A2按电压损耗校验导线和电缆的截面线路在最大负荷（计算负荷）时的电压损耗U不得超过允许电压损耗。线ALU路的允许电压损耗学校的高压配电线路和低压动力线路的允许电压损耗一般为5；而低压照明线路，由于电压对照度的影响极大，为保证照明质量，其允许电压损耗通常为255。3按短路热稳定校验导线和电缆的截面导线截面3MINIMAACTI式中AMIN为满足短路热稳定条件的最小截面积；C为电缆材料的热稳定系数63导线和电缆截面的选择过程与结果63110KV高压进线和引入电缆的选择110KV高压进线的选择校验（1）采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10KV公用干线。1）按发热条件选择由I30INT13856A及室外环境温度30，查表初选LJ35,其30时的IAL16013856，满足发热条件。2）校验机械强度查有关资料，最小允许截面MINA352，满足机械强度。故选LJ35（由于线路很短，不需校验电压损耗。）（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择。由301856NTIA及土壤温度25查表，初选缆芯为702M的交联电缆，其152A30I，满足发热条件。AL2）校验短路热稳定计算满足短路热稳定的最小截面MINIMAACTMAI222375970所以，选YJL2210000370铝芯电缆满足要求2380V低压出线的选择（1）馈电给5楼的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择。由304IA及地下08M处平均温度为25。查表初选95的铝芯电缆（两根并联）,其189A302I，满足发热条件。2MALI2）检验电压损耗变配电所距5楼约160M,而由表查得知,95的铝芯电缆的040/KM工2M0R作温度75，007/KM，又5楼18242KW,Q3013260KVAR，因此0X30P得VKVU182416271638ALU17304553）短路热稳定度校验MINAMA2226631907所以改用铝芯的150MM2的聚氯乙稀电缆。即选用VLV221000321501120铝芯的四芯电缆中性线芯按不小于相线芯一半选择。由于八栋楼负荷均等，5楼为离变电所最远。其余几栋住宅楼，均按上述校验过程馈电，经计算1、2、3、4、6、7、8均采用VLV221000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设（方法同上）。即VLV221000321501120铝芯的四芯电缆。2馈电给教学楼的线路采用VLV221000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设1）按发热条件选择由I30113A及地下08M处平均温度为25。查表初选150的铝芯电缆,其2M134AI30，满足发热条件。AL2）检验电压损耗变配电所至教学楼约80M,查表知,50的铝芯电缆的R0076/KM工作温度2M75，X00071/KM，又教学楼P306318KW,Q303917KVAR所以VKVU631807917816938ALU9253）短路热稳定度校验MINAMA22075184134906所以改用铝芯为150的聚氯乙烯绝缘铝芯电缆，即VLV22100031501120铝芯的四芯电缆。（3）馈电给综合楼的线路采用VLV221000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设1）按发热条件选择由I30460A及地下08M处平均温度为25。查表初选150的铝芯电缆（两2M根并联），其242A302I，满足发热条件。ALI2）检验电压损耗变配电所至教学楼约20M,查表知,150的铝芯电缆的R0025/KM工作温度2M75，X00070/KM，又教学楼P30254945KW,Q30163007KVAR,所以VKVU125490163721988ALU8533短路热稳定度校验MINAMA2207518413491506由于所选的150的缆芯截面大于IN，满足短路热稳定度要求。亦采用2VLV221000321501120铝芯的四芯电缆（两根并联）。632作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2KM的临近小区变配电所的10KV母线（1）按发热条件选择小区二级负荷容量共37694KVA，。最热月土壤平均温AKVI1627039460度为25，因此查表，初选缆芯截面为25MM2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其90I30，满足发热条件。AL（2）校验电压损耗由表可查得缆芯为25MM2的铝芯电缆电缆的R0151/KM，X0012/KM，又二级负荷的P3063182549453181KW,Q3039171630072022KVAR，线路长度按2KM来计,所以UV31852012093809由此可见满足允许电压损耗5的要求。3短路热稳定校验邻近小区10KV的短路数据不知，因此该联络线的短路热稳定校验计算无法进行。综合以上所选变配电所进出线的导线和电缆型号规格如表61表61变配电所进出线的型号规格线路名称导线电缆的型号规格10KV电源进线LJ35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL2210000370交联铝芯电缆（直埋）1YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）2YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）3YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）4YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）5YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）6YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）7YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）8YJ221000321851120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）教学楼YJ22100031501120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）综合楼YJ221000321501120四芯聚氯乙烯电缆（直埋）380V低压出线与邻近小区10KV联络线YJL2210000325交联铝芯电缆（直埋）第七章变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定71高压断路器的操动机构控制与信号回路高压配电所和总降压变配电所的断路器，多采用电磁操动机构或弹簧操动机构，断路器采用电磁操动机构。72变配电所的电能计量回路变配电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度