供配电系统课程设计-- 某高层建筑高低压供配电系统设计.doc

摘 要 正确的计算选择变电所的变压器容量及其他主要电气设备 负荷，运用标么值计算短路电流也十分的重要，是保证建筑物安 全可靠供电的重要前提。做好建筑供电工作对于改善人民环境， 提高生活质量，具有十分重要的意义。由于能源节约市供电工作 的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的 战略意义，建筑供配电工作要很好的为居民服务，切实保证生活 用电的需要，并做好节能工作。 此外，在供电工作中应该如何处理局部和全局当前和长远 等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点能顾全大局 适应发展， 本次设计分主要有四部分，分辨是负荷计算各无功功率补偿； 变电所主变压器和住接线方案的选择：变电所一次设备选择检验 变所进出线和临近电缆的选择。 关键词：电气设备 负荷计算 无功补偿 电力设备 变压器 0 目 录 摘 要i 1 绪论.4 1.1 设计题目及工作概况4 1.1.1 设计题目.4 1.1.2 工程概况.4 1.2 设计目的及要求.4 1.2.1 设计目的.4 1.2.2 设计要求.4 1.3 设计的依据.5 1.4 设计的原则.5 1.4.1 对变配电系统的要求及其原则.5 2 方案论证7 2.1 供配电系统的方案论证7 2.2 方案事项.7 3 负荷计算9 3.1 负荷计算的依据与目的9 3.2 负荷计算方法.9 3.2.1 需要系数法.9 3.2.2 单组设备计算负荷.10 3.2.3 多组设备的计算负荷.11 3.3 无功补偿计算及选择.12 3.3.1 无功补偿的计算依据.12 1 3.3.2 自动补偿时补偿容量计算12 3.4 负荷计算13 3.4.1 照明负荷 0.38kv 配电干线负荷计算13 3.4.2 动力负荷和平时消防负荷 0.38kv 负荷计算.17 3.4.3 消防负荷 0.38kv 配电干线的负荷计算22 3.4.4 10/0.38kv 变电所总负荷计算26 4 设备与导线的选择30 4.1 变压器的选择30 4.2 三相短路电流的计算.30 4.3 高压断路器的选择.31 4.4 低压断路器的选择.33 4.5 互感器的选择34 4.5.1 电流互感器的选择.34 4.5.2 电压互感器的选择.35 4.4 导线选择36 5 变配电室设计37 6 防雷接地设计39 6.1 接地概念39 6.2 接地形式的种类39 6.2.1 tnc 系统39 6.2.2 tns 系统40 6.2.3 tncs 系统40 6.3 各种接地的作用41 2 结束语42 参考文献.43 附 录.44 3 1 绪论 1.1 设计题目及工作概况 1.1.1 设计题目 某高层建筑高低压供配电系统设计 1.1.2 工程概况 本工程为一类高层综合楼，地面 22 层，地下一层，总建筑 面积 28807.1 平方米。其中地下室建筑面积为 2916 平方米，建 筑物总高为 99.8 米。年预计雷击次数 0.11 次，为二类防雷建筑 物。地下一层为附建式 6 级人防地下室，平时作为汽车库，战时 作为一个防护单元二等人员掩蔽部，掩蔽人数为 800，地面一到 四层为商场，三层以上均为办公用房，屋顶为设备层，变电所设 在一层。 1.2 设计目的及要求 1.2.1 设计目的 用我们已学过的供配电的基本知识，按照给定的内部设计资 料和供配电设计要求进行设计，掌握变配电系统设计的理论知识， 方法程序，技术规范和设计的基本技能，进一步扩大知识面，培 养我们的创新意识和获取新知识的能力，树立起严谨，认真，实 事求是、刻苦钻研、团结协作的工作态度和工作作风。 1.2.2 设计要求 （1）首先对本工程设备布置和设备容量进行详细掌握，判断 本工程的建筑类别和负荷等级，根据负荷等级，结合供电的可靠 4 性、安全性与经济性进行方案论证。完成本工程的主结线图并完 成相应方案。 （2）完成高压供电系统图、低压配电系统图、变配电室平面 图及剖面图、竖干线配电图、变配电室接地图。 （3）最后完成计算书，其中应包括结论、方案论证、负荷计 算、设备与导线的选择、变配电室设计、接地设计、结束语、参 考文献等基本章节，要求作出所有相关数据计算的理论依据和典 型实例，根据国家有关新标准规定完成计算书。 1.3 设计的依据 (1)建筑概况：应说明建筑类别、性质、面积、层数、高度等。 (2)建设方提供的有关职能部门（如：供电部门、消防部门、 通信部门、公安部门等）认定的工程设计资料，建设方设计要求。 (3)相关专业提供给本专业的工程设计资料。 (4)本工程采用的主要标准及规范 1.4 设计的原则 1.4.1 对变配电系统的要求及其原则 (1）安全性 必须保证在任何可能的运行的方式及检修状态 下运行人员及设备的安全。 (2）可靠性 主结线的可靠性要求由用电负荷的等级确定。 要保证主结线的可靠性可以采用多种措施。如系统中的某一电气 元件故障时，可以由保护装置自动把故障元件迅速切除，使之不 影响系统的其他部分的继续运行；也可以在系统中设置备用元件， 当工作元件故障时，由自动装置立即投入备用元件代替工作元件。 5 因此，在主结线中就要考虑是否方便电气元件的投切操作。 (3）灵活性 应能适应在各种可能的运行方式的要求。主结 线的电路关系是可以改变的，在系统运行中，这种主结线电路关 系的改变叫做运行方式的改变。运行方式的改变通常是通过对主 结线中某些电气元件的投入和切除来实现的，因此，主结线应考 虑是否方便电气元件的投切操作。从而适应各个时段能源供电能 力与负荷变化的要求，适应元件检修的要求，保证各种不正常运 行方式下系统仍能达到足够的供电质量。 (4）经济性 应满足最少的投资与年运行费用的要求，使得 总经济效益为最佳。 6 2 方案论证 2.1 供配电系统的方案论证 本工程中一级负荷是消防设备，二级负荷为地下室设备，其 余的均为三级负荷。总负荷为 2051.3kw。根据负荷容量，本工 程选用一台干式环氧树脂变压器，容量为 1600kva， 本工程采用两路电源进线，其中电源 s1给 1#和 2#两台变压 器供电，电源 s2仅给 3#和 4#两台变压器供电，高压母线单母线 分段联络，保证电源切换；低压母线分段联络，运行方式灵活， 保证了供电的可靠性。高压柜采用 kyn28-12 系列产品。产品的 外型尺寸为：80016002200(mm)。参数：额定电压：12kv； 额定绝缘水平：1min 工频耐受电压 42kv，雷电冲击耐受电压 75kv。低压开关柜采用 mns 系列产品，以 e=25mm 为模数，外型 尺寸为：10002200800(mm)。参数：额定工作电压：690v； 额定绝缘电压：1kv；额定耐冲击电压：10kv；工频耐受电压： 3kv。变压器型号： scb-1600/10，联结组别：dyn11，空载损耗： 2300w，负载损耗：11000w，阻抗电压：6%，空载电流：1.0%,噪 音 52db。 2.2 方案事项 (1)高压供配电系统中，为了保证整个系统的供电可靠性， 拟采用高压母线分段联络的供电方式。并拟用 tn-s 系统。 (2)低压配电系统中为保证本工程的一、二级负荷供电可靠 性，拟采用低压母线分段联络的供电方式。 (3)根据本工程实际需要拟将变电所设置在地下一层 7 (4)高压配电系统：10kv 高压配电系统为 单母线分段，正常 运行时，两路电源同时供电，当任一电源故障或停用时，人工闭 合网络开关，每路电源均能承担全部的负荷。高压断路器采用真 空断路器，直流操作电源。 (5)1#，2#变压器及 3#，4#变压器之间的低压母线设联络开 关，低压母线分段运行，联络开关设自投自复；自投不自复；手 动转换开关。自投时应自动断开非保护负荷，以保证变压器正常 工作。住进开关与联络开关设电气连锁，任何情况下只能合其中 的两个开关。 (6)低压配电系统采用放射式和树干式相结合的方式，对单 太容量较大的负荷和重要负荷采用放射式供电，对照明和一般负 荷采用采用树干式和与放射式相结合的方式。 (7)高压开关柜采用下进、下出的接线方式。低压开关柜均 采用上进、下出的接线方式。 (8)高压电缆采用 yjv-10kv 交联聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护 套铜芯电力电缆。低压出线电缆选用 zryjv-t-1kv 交联聚氯乙烯 绝缘，聚氯乙烯护套铜芯电力电缆； (9)根据相关规定，同时为了提高在变配电室工作的安全可 靠性，拟采用接地线同基础主筋可靠焊接的方法，对整个变配电 室采用等电位系统。 8 3 负荷计算 3.1 负荷计算的依据与目的 需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用 电设备类数量较多且容量相差不大的情况，结合本工程具体情况， 采用需要系数法。 3.2 负荷计算方法 3.2.1 需要系数法 负荷计算的需要系数法：首先根据负荷类别进行分组，然后 按照下列步骤进行计算。 (1）设备功率 每组中只有一台（套）电气设备时，应将设 备实际向供配电系统汲取的电功率作为计算负荷，又常把单台设 备的计算负荷称作设备功率，以（kw）表示。对于： 连续 np 工作制负荷 = (3-1) nprp 式中为设备额定输入功率， rp (2）断续运行工作制电动机类负荷应将起额定功率换算成负 荷持续率为 25%时的等效功率，以便计算： =2 (3-2) nprpr 式中 -设备额定输入功率 rp (3)断续运行输入功率. 9 工作制电焊类负荷应将其额定功率换算成负荷持续率为 100%时 的等效功率,以便于计算.即: = (3-3) nprp 式中为设备额定输入功率， rp (4)成组用电设备的设备功率是指除备用设备以外的所有单 个用电设备额定输入功率之和. (5)照明设备的设备功率应考虑辅助其正常工作的镇流器等 元件上的功率损耗。 白炽灯光源的照明设备: = (3-4) nprp 荧光灯光源的照明设备： =1.25 (3-5) nprp 高强气体放电灯光源的照明设备： =1.1 (3-6) nprp 3.2.2 单组设备计算负荷 当分组后同一组中设备台数3 台时,计算负荷应考虑其需要系数,即: = (3-7) cpdknp = tg (3-8) c q cp = (3-9) cs 22 cc pq (3-10) 3 c c r s i u 式中 总设备功率,单位为 kw np 10 需要系数 dk 计算有功功率,单位为 kw cp 计算无功功率,单位为 kvar c q 计算视在功率,单位为 kva cs tg电气设备功率因数角的正切值 电气设备额定电压,单位为 kv ru 计算电流,单位为 a ci 当每台电气设备台数(套)3 台时,考虑其同时使用效率 取为 1,其于计算与上述公式相同. dk 3.2.3 多组设备的计算负荷 当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时,先将每一组都 按上述步骤计算后,再考虑各个设备组的计算负荷在各自的负荷 曲线上不可能同时出现,以一个同时系数来表达这中不同时率,因 此其计算负荷为: = (3-11) cppkdknp = tg (3-12) c q qkcp = (3-13) cs 22 cc pq (3-14) 3 c c r s i u 式中-有功功率同时系数.对于配电干线所供范围的 pk 计算负荷, 取值范围一般在 0.7-1。 pk 11 -无功功率同时系数,对于配电干线计算负荷, qk 取值范围一般在 0.70.97;对于变电站总计算负荷取 qkqk 值范围一般在 0.7。 3.3 无功补偿计算及选择 3.3.1 无功补偿的计算依据 自然满足要求,在负荷曲线上,无功计算负荷(最大值)往往是 发生在有功计算负荷的附近,所以,一般以有功计算负荷发生时所 需要的无功补偿容量作为自动补偿时补偿容量计算的依据.即: (3-15) 12 () ccccc qp tgtgq p 选择:电容器的选择(使用台数) (3-16) cc r q n q 当电容器为三相电容器时,其额定 容量之和应小于系统需要的容量.所以实际的补偿容量 应为 cc q (3-17) cc r q n q 当电容器为单相电容器时,除了保证补偿容量以外,为维持三 相平衡,还应保证电容器的台数为 3 的倍数 补偿后的实际平均功率因数为: (3-18) 22 1 cos () avav av av avav pp s pp tgqcc 12 3.3.2 自动补偿时补偿容量计算 由于自动无功补偿是根据负荷对无功的需求量，针对预先设 定的功率因数目标，通过投切电容器随时调整的。因此，当补偿 后的功率因数瞬时值满足要求时，其平均功率因数自然满足要求。 在负荷曲线上，无功计算负荷（最大值）往往是发生有功计算负 荷的附近，所以一般以有功计算负荷发生时所需的无功补偿容量 作为自动补偿时补偿容量计算的依据。即： 补偿前： (3-19) tg1 = qav/pc 补偿后： (3- tg2 = (qav - qcc)/pc 20) 式中 -补偿前的平均有功功率，单位为 kw； pc -补偿前的平均无功功率，单位为 kvar; qav -需补偿的无功功率，单位为 kvar; qcc -补偿后的功率因数角。 12 因此需补偿的无功功率为： qcpc(3-21) qcc = pc(tg1 - tg2) = pc 式中 qc-无功功率补偿率，与补偿前后的功率因数有关。 3.4 负荷计算 3.4.1 照明负荷 0.38kv 配电干线负荷计算 用 电 设 计 算 回 配 电 箱 设备 功率 /kw 需 要 系 功率 因数 有功 计 算负 无功 计 算负 视在 计 算负 计算 电流 /a 13 备 名 称 路 编 号 数荷/kw荷/kw荷 /kw mg0 -1 - zal 1 12.8 4 10.5512.8419.50 23.3 5 35 mg0 -2 - zal 2 12.8 4 10.5512.8419.50 23.3 5 35 地 下 室 照 明 25.6 8 10.5525.6839.00 46.7 0 70 1al 4 18 10.81813.50 22.5 0 34 1al 5 18 10.81813.50 22.5 0 34 大 楼 泛 光 照 明 mg- 0 36 10.83627.00 45.0 0 68 1al 1 32.8 0 10.732.833.46 46.8 6 71.2 mg- 11al 2 13.1 0 10.6713.114.51 19.5 5 30 1al 3 15.0 0 10.691515.73 21.7 4 33 一 层 照 明 mg- 2 60.910.6960.963.71 88.1134.2 14 0 5 0 mg- 3 2al 1 24.6 0 10.6424.629.53 38.4 4 58.4 mg- 4 2al 2 24.3 0 10.6624.327.66 36.8 2 56 二 层 照 明 48.9 0 10.6548.90 57.19 75.2 6 114.4 mg- 5 3al 1 29.5 8 10.6629.5833.67 44.8 2 68.1 3al 2 14.7 0 10.6514.717.19 22.6 2 34 mg- 63al 3 27.7 0 10.7627.723.69 36.4 5 55.4 三 层 照 明 71.9 8 10.6971.98 74.54 103. 88 157.5 mg- 7 4al 1 31.8 0 10.6531.837.18 48.9 2 74.3 mg- 8 4al 2 38.4 0 10.7638.432.84 50.5 3 76.8 四 层 照 明 70.2 0 10.7170.20 70.02 99.4 5 151.1 0 mg- 9 23a l 18 10.81813.50 22.5 0 34 屋 顶 层 18 10.81813.50 22.534 15 照 明 0 21z al1 30 0.80.82418.00 30.0 0 45 mg- 1022z al1 30 0.80.82418.00 30.0 0 45 21 - 22 层 照 明 60 0.80.84836.00 60.0 0 90 5za l 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 6za l 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 7za l 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 8za l 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 9za l 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 10z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 11z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 5- 20 层 照 明 1- lin e 型 母 线 槽 12z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 16 13z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 14z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 15z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 16z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 17z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 18z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 19z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 20z al 105 0.70.873.555.13 91.8 8 139 1680 0.70.8 1176. 00 882.0 0 1470 .00 2224. 00 按需要系数法合 计 2071 .7 0.7 5 0.77 1555. 66 1263. 0 2010 .93 3043. 20 其中一级负荷 0.00 00000.00 0 其中二级负荷 0.00 00000.00 0 (注：以上设备全为三级负荷) 表 3-1：照明负荷 0.38kv 配电干线负荷计算 17 3.4.2 动力负荷和平时消防负荷 0.38kv 负荷计算 用 电 设 备 名 称 回 路 编 号 配 电 箱 设备 功率 /kw 需 要 系 数 功率 因数 有功 计 算负 荷/kw 无功 计 算负 荷/kw 视在 计 算负 荷/kw 计算 电流 /a lg0 -1 - 1za p1 44.20 0.80.7535.431.22 47.20 71 lg0 -2 - 1za p2 43.80 0.80.753530.87 46.67 70 地 下 室 动 力 88.00 0.80.7570.462.09 93.87 141 一 层 动 力 lg1 1za p1 95.00 0.80.87657.00 95.00 144 lg2 1za p2 95.00 0.80.87657.00 95.00 144 190.0 0 0.80.8152 114.0 0 190.0 0 288 二 层 lg3 2za p1 115.0 0 0.80.89269.00 115.0 0 174 18 动 力 lg4 2za p2 115.0 0 0.80.89269.00 115.0 0 174 230.0 0 0.80.8184 138.0 0 230.0 0 348 三 层 动 力 lg5 3za p1 95.00 0.80.87657.00 95.00 144 lg6 3za p2 75.00 0.90.86851.00 85.00 129 170.0 0 0.8 5 0.8144 108.0 0 180.0 0 273 四 层 动 力 lg7 4za p1 95.00 0.80.87657.00 95.00 144 lg8 4za p2 75.00 0.90.86851.00 85.00 129 170.0 0 0.8 5 0.8144 108.0 0 180.0 0 273 屋 顶 flg -3 23a t2 22.00 10.672224.38 32.84 52 19 flg -4 客 梯 动 力 22.00 10.672224.38 32.84 52 - 1at 1 12.00 10.751210.58 16.00 24 地 下 室 送 风 机 1wp 1 2wp 212.00 10.751210.58 16.00 24 - 1at 2 19.00 10.751916.76 25.33 38 地 下 室 排 风 机 1wp 2 2wp 219.00 10.751916.76 25.33 38 1ak 1 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 2 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 3 2.20 10.652.22.57 3.38 5 地 下 室 排 污 泵 1ak 4 2.20 10.652.22.57 3.38 5 20 1ak 5 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 6 4.00 10.7143.97 5.63 8.5 1ak 7 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 8 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 9 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 10 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 11 4.00 10.7143.97 5.63 8.5 1ak 12 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 13 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 14 2.20 10.652.22.57 3.38 5 1ak 15 4.00 10.7143.97 5.63 8.5 38.4 1 0.67 38.40 42.77 57.52 85.5 21-mg-21z63.00 0.80.850.437.80 63.00 95 21 al2 22z al2 63.00 0.80.850.437.80 63.00 95 22 层 空 调 11 126.0 0 0.80.8100.875.60 126.0 0 190 - 1at 5 74.00 10.757465.26 98.67 144 生 活 水 泵 lg0 -7 lg0 -874.00 10.757465.26 98.67 144 按需要系数法合 计 1139. 4 0.8 0.78 960.6 765.4 1230. 2 1856 .5 其中一级负荷 96.00 10.739689.64 131.5 1 196 其中二级负荷 69.40 10.769.476.11 98.85 147. 5 （注：屋顶客梯动力和生活水泵为一级负荷，地下室排污泵，地 下室送风机， ，地下室排风机为二级负荷，其他的均为三级负荷） 表 3-2：照明负荷 0.38kv 配电干线负荷计算 3.4.3 消防负荷 0.38kv 配电干线的负荷计算 用 电 设 备 回 路 编 号 控 制 箱 设 备 功 率 需要 系数 功率 因数 有功 计 算负 荷/kw 无功 计 算负 荷/kw 视在 计 算负 荷/kw 计算 电流 /a 22 名 称 /kw 1al e 5.4 6 10.55.469.46 10.92 16.6 2al e 6.3 0 10.56.310.91 12.60 19.1 3al e 5.4 0 10.55.49.35 10.80 16.4 4al e 5.7 0 10.55.79.87 11.40 17.3 6al e 6.3 0 10.66.38.40 10.50 16 9al e 6.3 0 10.66.38.40 10.50 16 12a le 6.3 0 10.66.38.40 10.50 16 15a le 6.3 0 10.66.38.40 10.50 16 18a le 6.3 0 10.66.38.40 10.50 16 21a le 6.3 0 10.66.38.40 10.50 16 应 急 照 明 fmg -1 fmg -2 60. 66 10.5660.6689.99 108.7 2 133.4 23 - 1at 1 12. 00 10.751210.58 16.00 24 地 下 室 送 风 机 1wp 1 2wp 2 12. 00 10.751210.58 16.00 24 - 1at 2 19. 00 10.751916.76 25.33 38 地 下 室 排 风 机 1wp 2 2wp 2 19. 00 10.751916.76 25.33 38 1ak 1 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 2 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 3 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 4 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 5 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 地 下 室 排 污 泵 1ak 6 4.0 0 10.7143.97 5.63 8.5 24 1ak 7 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 8 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 9 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 10 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 11 4.0 0 10.7143.97 5.63 8.5 1ak 12 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 13 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 14 2.2 0 10.652.22.57 3.38 5 1ak 15 4.0 0 10.7143.97 5.63 8.5 38. 4 1 0.67 38.40 42.77 57.52 85.5 - 1at 3 90. 00 10.89067.50 112.5 0 170 喷 淋 泵 lg0 -3 lg0 -490.10.89067.50 112.5170 25 00 0 - 1at 4 115 .00 10.75115 101.4 2 153.3 3 208 消 火 栓 泵 lg0 -5 lg0 -6 115 .00 10.75115 101.4 2 153.3 3 208 afe 9.0 0 10.896.75 11.25 17 消 控 中 心 fmg -3 fmg -4 9.0 0 10.896.75 11.25 17 bxe 6.0 0 10.864.50 7.50 11.4 管 理 中 心 fmg -5 fmg -6 6.0 0 10.864.57.50 11.4 按需要系数法合 计 350 .06 1 0.71 350.0 6 340.2 7 492.1 5 687.3 0 其中一级负荷 280 .66 1 0.71 280.6 6 270.1 6 393.3 0 539.8 其中二级负荷 69. 40 1 0.769.470.1198.85 147.5 （注：地下室排污泵，地下室送风机， ，地下室排风机为二级负 荷，其他的均为一级负荷） 26 表 3-3：消防负荷 0.38kv 配电干线的负荷计算 3.4.4 10/0.38kv 变电所总负荷计算 负荷 名称 需要 系数 功 率 因 数 有功计 算负荷 /kw 无功 计 算负 荷 /kw 视在计 算负荷 /kw 计算 电流/a 照明， 电力 及平 时 消防 负荷 合计 0.78 0.7 8 2516.2 6 2028 .4 3241.1 3 4899.70 其中 一级 负荷 1 0.7 8 96 89.6 4 131.51196.00 其中 二级 负荷 1 0.7 3 69.4 76.1 1 98.85147.50 无功 补偿 前 低压 母线 的计 算负 荷合 计 一二 级负 荷合 计 1 0.7 0 165.4 165. 75 230.36343.50 27 总负 荷 p =0.75 q =0.80 0.59 0.7 6 1887.2 1622 .7 2488.93781.60 计入 同时 系数 其中 一二 级负 荷 p =0.80 q =0.95 o.8 0.6 4 132.32 157. 46 205.68312.50 粗选无功补偿 装置（并联电 容）容量 nc=1887.2k w*tan(arcos 0.76)- tan(arccos0. 92)=810kvar (取820kvar） -820 无功总负 0.59 0.91887.2817.2051.33114.56 28 荷 287 补偿 后低 压母 线的 计算 负荷 其中 一二 负荷 0.80 0.9 2 132.32 56.3 8 143.83218.53 变压器功率损 耗 t0.01sc t0.05sc 20.5 102. 6 变压器高压侧 计算负荷 0.59 0.91894.5 917. 8 2105.1121.50 表 3-4：10/0.38kv 变电所总负荷计算 29 4 设备与导线的选择 4.1 变压器的选择 当选择一台变压器时，有变压器的容量 sr,t与计算负荷 sc满 足 sr,t sc （4.1） 当有两台以上变压器时，有变压器的容量 sr,t与计算负荷 sc 应满足 sr,t1+ sr,t2 sc （4.2） 且 sr,t1 sc，sr,t2 sc （4.3） 根据前面计算： sct1=1164.81 kva (4-4) sct2=1020.47kva (4-5) sct3=1001.20kva (4-6) sct4=922.44kva (4-7) 本次设计按照有关规定变压器负荷率应该取值应小于 30 70%，因此选用两台型号为 scb9 干式变压器，变压器容量 应为 1600 kva。改变压器设有强制风冷系统及温度监测 及报警装置。 4.2 三相短路电流的计算 图 4-1 电路系统图 表 4-1 三相短路电流计算表 三相短路电流（ka）三相短路容 量（mva）短路 计算 ik(3)i(3 ) i(3 ) ish(3 ) ish(3 ) k-12.62.62.66.63.947.6 k-224.624.624.645.326.817.0 4.3 高压断路器的选择 高低压断路器是供配电系统中最重要的开关设备之一， 它能在事故情况下迅速地断开短路电流，防止事故扩大。 电源 s1 处的短路容量 sk=350mva,取进线电缆为 yjv(0.08m/m),长度为 5000m. 则: xs=ua2/ska=10.52/350=0.315 （4- 8） 31 xyjv=5000*0.08 m=400 m （4- 9） ik=uav/1.732(xs+xyjv)=10.5/1.732*0.715=8.48ka（4- 10） ish=2.55*ik=21.6ka （4- 11） i2*tim= 8.482*1.45=104.27ka （4- 12） 高压断路器除了进行正常的投切操作外，还必须能够对故障 的短路电流进 切断操作，所以必须能够承受的住短路冲击电流和短路过程 中的热能作用。工程采用安全系数较高的 vd4 高压真空断路器。 选择原则 高压断路器除了进行正常的投切操作外，还必须能够对故障 的短路电流进 切断操作，所以必须能够承受的住短路冲击电流和短路过程 中的热能作用。工程采用安全系数较高的 vd4 高压真空断路器。 选择原则 (一)满足正常工作条件 1.满足工作电压要求 即： ur=un （4-13） umuw （4-14） 式中 um电流互感器最高工作电压； uw电流互感器装设处的最高电压； ur电流互感器额定电流； 32 un系统标称电压； 2.满足工作电流要求 即： iric （4-15） 式中 ir 开关电器额定电流； ic 开关电器装设处的计算电流； 2.满足工作环境要求 选择电气设备时,应考虑其适合运行环 境条件要求,如:温度、风速、湿度、污秽、海拔、地震烈度等。 (二)满足短路故障时的动、热稳定条件 1满足动稳定要求 短路时电器设备能受到的电动力，与导 体间形状系数、间距、长度、材料以及通过导体的电流大小有关。 对于开关电器而言，一旦制造出来，无论用于系统何处，其导体 间间距、长度及形状系数都不会改变，因此通过导体的电流的大 小就成为决定该开关电器能否达到动稳定要求的唯一因素，即只 要满足： imasish或imasish （4-16） 式中 imas开关电器的极限通过电流峰值； imas开关电器的极限通过电流有效值； ish开关电器安装处的三相短路冲击电流； ish开关电器安装处的三相短路冲击电流有效值； 2.满足热稳定要求 开关电器自身可以承受的热脉冲应大于 短路时最大可能出现的热脉冲,称为满足热稳定要求,即: it2ti2tim （4-17） 33 式中 it开关电器的 t 秒热稳定电流有效值； i开关电器安装处的三相短路电流有效值； tim假想时间； (三)满足天关电器分断能力的要求 开关电器分断能力用极限分断能力和额定分断能力两个参数 来表达.极限分断能力是指在该条件下开关断后,不考虑开关电器 继续承载额定电流,即不考虑其是否还能正常使用;额定分断能力 是指在该条件下开关分断后,开关电器还能继续承载额定电流正 常运行,并能反复分断该条件电路多次. 断路器 断路器应能分断最大短路电流 ibri(3)k.max或 sbrs(3)k.max （4-18） 式中 ibr断路器的额定分断电流； sbr断路器的额定分断容量； i(3)k.max断路器安装处最大运行方式下三相短路电流 有效值； s(3)k.max断路器安装处最大运行方式下的短路容量. 4.4 低压断路器的选择 计算短路电路元件的电抗： 高压系统的电抗，由于高压系统认为容量 sk=350mva 则折算到低压侧 zs= =0.46m 3 2 10350 400 变压器阻抗 zt=xt=0.155 2 00 2 100 kr t rt uu s t k 1 10 4 . 0 . 6 . 1 10 . 100 6 2 34 电缆相线的电阻 r7=0.31550=1.575m 电缆相线的电抗 xl=0.09750=0.485m 计算短路点阻值 z=0.116 k 点的三相短路电流 ik=2.275 ka 155 . 0 4 . 0 ish=2.55ik=6.576ka ish=1.84ik=4.775ka 根据上面高压断路器选择校验方法，本工程低压断路器选用 mt 和 tn-s 系列低压断路器，其它断路器选择也按照以上方法，具 体见低压配电系统图。 4.5 互感器的选择 4.5.1 电流互感器的选择 （1）满足工作电压要求即： ur=un （4-19） umuw （4- 20） 式中 um电流互感器最高工作电压； uw电流互感器装设处的最高电压； ur电流互感器额定电压； un系统标称电压； （2）满足工作电流要求，应对一、二次侧电流进行考虑。 （a）一次侧额定电流 ir1： ir1ic （4-21） 35 式中 ic线路计算电流。 （b）二次侧额定电流 ir2： ir15a （4-22） （3）准确度等级 由于考虑到仪表指针在仪表盘 1/22/3 左右较易准确 读数，因此： ir1=（1.251.5）ic （4- 23） 以低压配电系统图 wp2 回路为例： 由于 ur=380v ic=115.9a ir1=（1.251.5）ic=150a 本工程供配电系统的电流互感器主要用于测量， 因此准确级选 0.5 级， 因此选用电流互感器 lqg- 0.5- 150/5。 其它电流互感器选择按以上方法选择， 具体见本工程供配电系统图附录。 4.5.2 电压互感器的选择 （1）满足工作电压要求 对一、二次侧分别考虑如下： （a）一次侧电压： ur1=un （4-24） 36 um1uw （4- 25） 式中 um1电压互感器最高工作电压 uw 电压互感器装设处的最高工作电压 ur1电压互感器额定电压 un 系统的标称电压 （b）二次侧电压 ur2: ur2=100v （4- 26） 本工程高压供配电系统中 ur1=10kv,因此选用电压互感器 rzl10/0.1kv。其它电压互感器选择按照以上方法。 4.4 导线选择 由计算结果知线路的计算电流 ic=121.5a 初选电缆面积为 120mm ial=245x0.9=220.5 ic,合格 三相短路电流 短路持续时间 所以应选择电缆面积 s=120mm 电缆型号规格为 yjv22- 8.7/10-3x120 5u3.54lqp u10 1 alxr 2 n )3( 0 ）（ k s 11910 k 5.00ti s 137 3 kk3 min “2 ）（ sak 27.20i “ 3k .6s0tk 37 5 变配电室设计 由于选择的变压器为干式变压器，断路器为真空断路器，低 压断路器为塑料壳式断路器，没有可燃性油的高低压配电装置和 非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内。具有符合 ip3x 防 护等级外壳的无可燃性油的高低压配电装置和非油浸的电力变压 器。 （1）本变配电室由变压器柜、高压配电柜、低压配电柜、电 容器柜、控制室和值班室等组成。 （2）室内安装的干式变压器，其外廓与四周墙壁的净距不应 小于 0.6m；干式变压器之间的间距不应小于 1m，并应满足巡视， 检修的要求。在考虑变压器布置及高、低压进出线位置时，应尽 量使负荷开关或隔离开关的操作机构装在近门处。 （3）在确定变压器室面积时，应考虑变电站所带负荷发展的 可能性，一般按装设大一级容量的变压器考虑。 （4）变压器室内不应用与其无关的管道和明敷线路通过。 （5）干式变压器可安装在中低压配电室内。 （6）应考虑留有适当数量开关柜的备用位置。 （7）成套电容器柜单列布置时，柜正面与墙面之间的距离不 应小于 1.5m，双列布置时，柜面之间的距离不应小于 2m，长度 大于 7m 的中压电容器室应设两个出口，并宜布置在两端，电容 38 器室门应向外开。 （8）当变压器、中压开光、电容器等均采用无油设备时，变 压器室、中、低压配电室、电容器和值班室可设于一个房间内。 自备柴油发电机组设置在民用建筑内时，只能设在地面层或底下 一层。除了按照机组的房间外，还应设置为机组供应燃油的贮油 间，还应考虑机组的启动用蓄电池、控制设备、排烟、排风、冷 却设施的位置。 39 6 防雷接地设计 6.1 接地概念 将电力系统或电气设备的某一正常不带电，而故障运行时可 能带电的金部分或电气装置外露可导电部分经接地线连接到接地 极称为接地。 6.2 接地形式的种类 6.2.1 tnc 系统 tnc 系统被称之为三相四线系统，如图 4-1。该系统中性 线 n 与保护接地 pe 合二为一，通称 pen 线。这种接地系统虽对 接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较 平衡的场所。智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现 三相负荷平衡，pen 线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧 光灯、晶闸管(可控硅)等设备引起的高次谐波电流，在非故障情 况下，会在中性线 n 上叠加，使中性线 n 带电，且电流时大时小 极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。不但会使设备外壳 (与 pen 线连接)带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个 合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。 40 l2 l3 l1 pe n 电力 系统 接地 外露可导电部分 pe pe l2 pen l3 l1 电力 系统 接地 外露