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xxx大学毕 业 设 计阳光花园住宅小区电气设计 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 二Oxx 年 六 月 五 日目 录摘要IAbstractII前言11 工程概况11.1 住宅小区概况11.2 电气设计要求11.3 电气设计内容11.4 电气设计成果12 住宅小区负荷计算22.1 小区负荷分析22.2 负荷计算22.3 无功计算及补偿42.3.1 补偿电容的接线方式42.3.2 无功补偿的方式52.3.3 电容器补偿容量52.3.4 电容器选型63 短路电流计算63.1 短路电流计算的目的和内容63.2 短路电流计算原则73.3 短路电流计算的步骤74 变电所方案114.1 变电所设置简述114.2 变电所选址与设置114.3 变电所位置选择124.4变电所型式方案选择125 主变压器的选择125.1 变压器数量的选择135.2 变压器容量的确定136 变电所主接线方案136.1 变电所主接线型式136.2 变电所主接线布置147 电气设备的选择147.1 简述147.2 高压设备的选择147.3 低压设备的选择167.3.1低压断路器的选择与校验167.3.2配电柜低压断路器的选择与校验187.3.3低压电流互感器的选择与校验207.3.4刀开关的选择与校验207.3.5低压配电柜型号的选择208 变电所导线的选择218.1 高压侧线路的选择与校验218.1.1高压电缆的选择与校验218.1.2高压母线的选择与校验228.2低压侧线路的选择与校验238.2.1低压电缆的选择与校验238.2.2低压母线的选择与校验259 变电所继电保护设计原理269.1 变电所继电保护种类269.2 变压器的继电保护269.3 高压出线保护289.4 高压母线保护3010 防雷与接地3110.1 简述3110.2 变电所防雷措施3110.3变电所接地措施3110.4接地开关的选择32参考文献33致谢34附录35CONTENTSIntroductionIAbstractIIPreface11 Engineering Survey11.1 Residential area survey11.2 Electrical design11.3 Electrical design content11.4 Electrical design results12 Residential district load calculation22.1 Residential load analysis22.2 Carry the residenttial load reckoning22.3 Residential load analysis42.3.1 Reactive power calculation and compensation42.3.2 Reactive power compensation way52.3.3 Reactive power compensation capacity52.3.4 Capacitor selection63 Calculation of short-circuit current63.1 The significance and content of the short-circuit current calculation63.2 Calculation method of short-circuit current73.3 Selection of short-circuit calculation points74 Substation scheme114.1 Sets of power substation114.2 Substation layout and structure scheme114.3 Substation location choice124.4 Substation type scheme selection125 Determine the number and capacity of main transformer125.1 Choice of transformer number135.2 Transformer capacity and number136 Substation main wiring scheme136.1 Substation main wiring scheme136.2 Substation main connection type147 Choice of transformer primary equipment147.1 Sum147.2 The choice of high-voltage equipment147.3 Selection of low pressure primary equipment167.3.1 Selection and verification of low voltage circuit breaker167.3.2 Selection and verification of low voltage switchgear187.3.3 Selection and verification of current transformer207.3.4 Selection and verification of knife switch207.3.5 Selection and verification of low voltage primary equipment208 The choice of substation high and low voltage line218.1 High voltage side line selection and verification218.1.1 High voltage side line selection and verification218.1.2 Selection and verification of high-voltage cable228.2 High voltage bus selection and verification238.2.1 Selection and verification of low voltage side line238.2.2 Selection and verification of low-voltage cable259 Substation relay protection design principle269.1 Relay protection type269.2 Substation relay protection type269.3 Substation 10kV feeder protection289.4 Substation 10kV bus protection30 10 Lightning protection and grounding3110.1 Sum3110.2 Protection of lightning over-voltage3110.3 Substation grounding measures3110.4 Selection of earthing switch32Reference33Acknowledgement34Appendix35阳光花园住宅小区电气设计摘要： 本次所设计的课题是阳光花园住宅小区供配电系统及18号住宅楼供配电的初步设计。该供电系统是由独立的变配电所组成的住宅小区专用的降压变电系统，具有10kV和380V两个电压等级，10kV一侧接与供电局提供的10kV电源，380V主要用于小区用户的用电。本设计是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，再根据任务书提供的原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出最为合适的方案，同时考虑到供电系统的安全性、可靠性及经济性。本计算书通过对主接线的设计，短路电流的计算，主要电气设备型号和参数的确定，电气设备的动热稳定校验，无功补偿的设计，防雷和过电压保护装置的设计等较为详细地完成了本变电所的设计。18号住宅楼电气设计主要包括照明配电，弱电设计，防雷与接地等内容。关键词：负荷计算 继电保护 短路计算 防雷接地 Electrical Design Of Residential District In South Campus Of Abstract The subject of this design is the preliminary design of the 10kV power supply system and 18# residential building distribution system for the South Campus of Shandong Agricultural University. The power supply system is composed of independent variable distribution of residential special step-down variable electric system, with 10kV and 380V two voltage levels, 10kV side connected with power supply bureau provides the 10kV power supply, 380V is mainly used for residential users of electricity. Design based on Chinas current relevant standards technical standards as the basis, according to the task book provide original data, with reference to the relevant information and books, comparison that the most suitable solution to various kinds of schemes, and taking into account the power system security, reliability and economy. The specification through to the transformer substation main wiring design, short-circuit current calculation, determination of main electrical equipment models and parameters, the electrical equipment of the dynamic thermal stability check, no power compensation design, lightning protection and over voltage protection device design is detailed completed the design of the variable. The electrical design of the single building is based on the relevant regulations of the state to complete a multi-storey residential building electrical construction design, including lighting distribution, lightning and grounding, weak design and other content.Keywords：load calculation, relay protection, short-circuit calculation, lightning protection and grounding- 33 -前言随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电变压器降压低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑性、小型化、无人值守的方向发展。住宅小区内设置变电所成为主流。其次随着社会发展和城市化的进程加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，城市配电网逐步由架空线向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。各种变电所应运而生，变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是电力系统中电能传输必不可少的环节，起着桥梁的作用。变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。为满足负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，就需要做到变电所整体的稳定、可靠并采取相应的措施提高供电可靠性和提高电能质量。1 工程概况1.1 住宅小区概况阳光花园住宅小区包括住宅楼25栋，住户共720户。本次设计不包括小区公共用电。本住宅小区均为三级负荷，额定电压为380/220V。1.2 电气设计要求根据小区的供电电源及小区内用电负荷的情况，并适当兼顾小区以后的发展，应采用安全可靠，技术先进，经济合理的供配电设计方案。变配电所的位置和变电所型式的选择；根据负荷计算、功率因数计算及无功功率因数补偿等来确定变电所主变压器的台数与容量；短路电流的计算；变电所主接线方案的选择,高低压侧一次回路设备的选择与校验,各单体楼线路及设备的选择与布置,继电保护装置设备和保护方式的选择与校验；确定防雷和接地装置的布置和选择。1.3电气设计内容电气设计内容包括：负荷计算,功率因数计算，无功功率计算和补偿,变配电所的选址和室内布置的选择,短路电流计算,变压器选择,主接线选择,高低压电气设备选型与安装,高低压线路的计算电流及导线型号的选择,电气照明设计,变电所的继电保护，住宅楼供配电和弱电系统设计,防雷和接地。1.4电气设计成果电气设计计算书一份，电气施工图26张。2 住宅小区负荷计算2.1 小区负荷分析按对供电可靠性要求的分类一级负荷：中断供电将造成人员伤亡，政治、经济上造成重大损失，国民经济中重点企业的连续生产过程被打断且需要较长时间才能恢复，中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。在一级负荷当中，特别重要场所的不允许中断供电的负荷为特别重要负荷。一级负荷要求双电源供电。二级负荷：中断供电将造成较大的政治、经济损失，且较长时间才能恢复正常生产，造成重要产品大量减产，影响重要用电单位的正常工作，如电信枢纽和交通枢纽等。二级负荷要求双回路供电。三级负荷：不属于一级负荷和二级负荷的通常为三级负荷。三级负荷对供电电源无特殊要求，一般由单回电力线路供电。2.2 负荷计算本住宅区内的用电户为本小区的居民，没有特别重要的负荷和需要连续供电的负荷，均为三级负荷。由需要系数法确定小区计算负荷，需要系数参照下表：表2-1 住宅楼需要系数表住宅户数需要系数住宅户数需要系数住宅户数需要系数152-570.50169-1860.347-90.8958-600.49187-2040.3310-120.8161-630.48205-2220.3213-150.7664-690.47223-2460.3116-180.7270-720.46247-2730.3019-210.6873-780.45274-3030.2922-240.6679-840.44304-3360.2825-270.6385-900.43337-3750.2728-300.6191-960.42376-4230.2631-330.5997-1050.41424-4770.2534-360.58106-1110.40478-5400.2437-390.56112-1200.39541-6150.2340-420.55121-1320.38616-7080.2243-450.54133-1410.37709-8160.2146-480.52142-1560.36817-9480.2049-510.51157-1680.35949-10000.19本小区总共有25栋楼。全部为6层住宅楼。其中有3栋楼为一个单元，共有有12家住户，10栋楼为两个单元，每单元有12家住户，共有24家住户，12栋楼为三个单元，每单元共有12家住户，共有36家住户。住宅总户数为720户。按照户型分为A、B、C、D四种户型。A户型：1、本户型包括4号楼、17号楼、18号楼，共有84户，根据住宅电气设计规范和工业与民用配电手册的规定，普通住宅楼每户负荷按6，需要系数参照上表的规定，取0.44，则有功计算负荷：2、依据相关规定，功率因数为，则无功计算负荷： B户型： 1、本户型包括1号楼、5号楼、6号楼、8号楼、9号楼，共有156户，根据住宅电气设计规范和工业与民用配电手册的规定，住宅楼每户负荷按6，需要系数查询上表，取，则有功计算负荷：2、依据相关规定，取功率因数，则，则无功计算负荷：C户型：本户型共包括3号楼、7号楼、11-19号楼、23-25号楼，有396户，根据住宅电气设计规范的规定，住宅楼每户负荷按6计算，需要系数查询上表，取，则有功计算负荷：2、依据有关规定，取功率因数，则，则无功计算负荷：D户型：本类包括2号楼、10号楼、20-22号楼，共有84户，根据住宅电气设计规范的规定，住宅楼每户用电负荷按8，需要系数查询上表可知，取，则有功计算负荷：2、依据民用建筑电气设计规范有关规定，取功率因数，则，则无功计算负荷：由以上计算可知：本小区总计算负荷为：有功计算负荷： =221.76+336.96+617.76+295.68=1472.16kW无功计算负荷： =166.32+252.72+463.32+221.76=1104.12kvar视在计算负荷： 计算电流：此时的功率因数：表22 小区计算负荷统计表户型ABCD总计有功计算负荷(kW)221.76336.96617.76295.681472.16无功计算负荷(kvar)166.32252.72463.32221.761104.12需要系数0.440.360.260.44功率因数0.80.80.80.8视在功率（kVA）1840.22.3 无功计算及补偿计算完本住宅楼小区的所有负荷后，需要计算小区预装变压器的容量，这需要统计小区内配电线路的损耗和变压器的损耗，本住宅小区的配电线路较短，故线路的损耗可以忽略不计，只需要考虑变压器的损耗。2.3.1 补偿电容的接线方式本工程电容器的连接方式为三角形接法，所用器件为静电电容器补偿器件。接线的具体方法如下：图21电容接线方式2.3.2 无功补偿的方式本配电系统采用低压集中补偿方式，这种补偿方式有电容器得到充分利用，方便维护等优点，适于住宅小区等负荷较集中的用户。2.3.3 电容器补偿容量根据工业与民用配电手册的有关规定：住宅小区的负荷较为分散且利用率不高，小区内变电所的功率因数要达到0.9以上，但是由于小区变压器的损耗较大，要在变压器的低压侧做无功补偿，在完成补偿后的所计算的功率因数应该高于变压器高压侧。取变压器低压的侧功率因数为0.92，此时在变压器低压侧应该装设的电容器的容量为: 补偿后视在功率为： 变压器有功功率损耗：变压器无功功率损耗： 变电所高压侧计算负荷为： =补偿后，本小区的功率因数为: ，满足要求。2.3.4 电容器选型根据有关规范，本工程所采用的电容器电压为400V，电容器的具体型号为：BKMJ0.4203 ，低压集中补偿电容器的数量为： N=476.98/20=23.85，则实际选用的数量为24个。补偿的无功功率为：补偿后视在功率为：变压器有功功率的损耗：变压器无功功率的损耗： 补偿后变电所高压侧的计算负荷为： = 此时本小区的功率因数为: ，满足要求。3 短路电流计算3.1 短路电流计算的目的和内容1）目的根据短路电流的大小对所选设备进行动、热稳定性校验；确定变压器的保护整定和线路保护灵敏度的校验。2）内容对变电所进行三相短路和两相短路的计算。3.2 短路电流计算原则由于供电电源侧容量相对于小区用户负荷来说是很大的，所以我们可以将供电电源侧看做一个无穷大容量系统。所谓无穷大容量系统，是指电源内阻抗为零，供电容量相对于用户容量大得多的电力系统。不管用户的负荷怎样变动甚至发生短路时，电源内部均不产生压降，电源母线上的电压均维持不变。为了简化短路计算，将小区的两个供电电源均视为无穷大容量系统。3.3 短路电流计算的步骤设定基准值：根据初始资料，从供电部门引入YJV聚乙烯绝缘电缆为该小区供电，接电点距离小区为6公里，电力系统高压侧所装断路器的最大断流容量为，查表知YJV绝缘电缆线路单位长度电抗的平均值约为。设基准容量Sd=100MVA，基准电压，则 ，计算系统最大运行方式时的短路电流：（1）计算短路时电路中各主要元件的电抗标幺值：a）电力系统的电抗标幺值： b）电缆线路的电抗标幺值：， c）电力变压器的电抗标幺值：查建筑电气常用数据得， 根据以上计算结果绘制等效电路图如图所示：图3-1等效电路图（2）对于K-1点： a）总电抗标幺值： b）三相短路电流周期分量有效值： c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： d）三相短路冲击电流及其有效值： e）三相短路容量：f）两相短路电流的有效值： （3）对于K-2点： a）总电抗标幺值： b）三相短路电流周期分量有效值： c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： d）三相短路冲击电流及其有效值： e）三相短路容量：f）两相短路电流的有效值：系统最小运行方式：根据要求绘制短路的单相等效电路图如图所示：图3-2 等效电路图（1）对于K-3点：a）总电抗标幺值： b）三相短路电流周期分量有效值： c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： d）三相短路冲击电流及其有效值： e）三相短路容量： f）两相短路电流的有效值： （2）对于K-4点： a）总电抗标么值： b）三相短路电流周期分量有效值： c）三相短路次暂态电流和稳态电流有;效值： 表31 短路计算表系统运行状况情况短路点的选取三相短路容量三相短路容量两相短路电流/KA/KA/KA/KA/KA最大运行状况K-119.519.519.549.7329.44354.616.89K-257.657.657.6105.9862.7841.6749.88最小运行状况K-319.519.519.549.7329.44354.616.88K-433.6333.6333.8361.8836.6623.3529.12 d）三相短路冲击电流及其有效值： e）三相短路容量： f）两相短路电流的有效值：可求出本供电系统的各短路点的最大短路容量，并据此校验系统的设备选型与继电保护的保护时限的整定。统计以上的各短路点的计算结果，将结果绘制成短路计算表3-1。4 变电所方案4.1变电所设置简述变电所担负着受电，经过变压器变压，再分配电能的重要任务。它是供电系统的重要组成部分，随着小区变电所的越来越多，其地位比较重要。本工程设计的小区变电所是根据供电技术的发展，合理规划位置，考虑经济和生活水平发展的角度出发，设置的独立式结构的变电所。4.2 变电所选址与设置本工程设计的变电所为单独式变电所，其变压器安装在室内，与高低压配电柜在同一所房间内，设计变压器室的结构布置时，应根据10 kV及以下变电所设计规范和工业与民用配电手册的要求进行设计，各种数据要求符合国家相关规范的要求，并且做到经济可靠，维护方便。（1）高压配电室表41 高压配电室内各种通道的最小宽度开关柜布置方式柜后维护通道/柜前操作通道/固定式柜手车式单列布置8001500单车长度+1200双列面对面布置8002000双车长度+900双列背对背布置10001500单车长度+1200按GB50053-1994规定，高压配电室的开关柜成列布置时，其屏前后的通道的最小宽度如上表所示。本变电所内的高压开关柜采用单列布置。1）高压开关柜为距墙布置时，柜后与墙净距大于800，侧面与墙净距应大于200。2）通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可以减少200。3）当电源从柜后正背后墙上另设隔离开关及其手动操作机构时，柜后通道净宽不小于1.5米；当柜背面防护等级为IP2X时，可减为1.3米。4）高压配电室的防火等级不应低于二级。（2）低压配电室 表42 低压配电室内屏前后通道最小宽度配电屏形式配电屏的形式屏前通道/mm屏后通道/mm抽屉式单列布置18001000双列面对面布置25001000双列背对背布置18001000低压配电室内成列布置的低压配电屏，其屏前后的通道的最小宽度，按GB50053-1994规定，如下表。本低压配电室的配电柜采用双列面对面布置，参考表中数据。1）低压配电室与抬高地坪的变压器室相邻时，配电室高度不应小于4m；与不抬高地坪的变压器室相邻时，配电室高度不应小于3.5m。2）低压配电室的防火等级应不低于三级。3）电源从柜后正背后墙上另设隔离开关及其手动操作机构时，柜后通道净宽不应小于1.5米；当柜背面防护等级为IP2X时，可减为1.3米。4.3 变电所位置选择根据变配电所位置选择一般原则：1）尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属损耗。2）进出线方便，特别是要便于架空进出线。3）靠近电源侧。4）设备运输方便，特别考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。5）不应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时，应有防振和隔热的措施。6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7）不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。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。9）不应设在地势较洼和可能积水的场所。4.4变电所型式方案选择变配电所的布置方案，应因地制宜，设计合理，同时兼顾经济的发展。本住宅小区变电所为10/0.4kV的降压变电所，变电所的设置为深入负荷中心，在本小区的中心位置建设。5 主变压器的选择电力变压器是变电所中最重要的电气设备，变压器的作用是将输电线路上的电压升高或降低，以利于电能输送和利用。本工程设计变电所装设SCB9环氧树脂浇筑干式变压器，绕组形式为双绕组，相数为三相，调压方式为无载调压,联结组别为D-yn11方式。5.1 变压器数量的选择变压器的选用原则：1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所应装设两台变压器。2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大宜采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台变压器。3）负荷集中而容量相当大的变电所，即使为三级负荷，也应采用两台或多台变压器。不可使单台变压器容量过大。本小区为普通住宅小区，根据负荷容量，拟装设两台变压器。5.2 变压器容量的确定装设两台变压器的变电所，每台主变容量同时满足以下两个条件：1）任一台变压器单独运行时，需要满足总负荷60%70%的需要，即：=(0.60.7)1840.2=(1004.121288.14) kVA。2）任一台变压器单独运行时，应该满足全部一二负荷和有特殊要求的负荷的用电需要，由于本小区均为三级负荷，故不做考虑。3）本工程的变压器采用D-yn11联结，这种连接方式有利于抑制高次谐波，便于低压单相接地短路故障的保护和切除，且承受单相不平衡负荷的能力要强的多。综合考虑以上因素，此次设计的变电所采用的变压器分别为SCB9-1000kVA 10/0.4kV一台，SCB9-1250kVA 10/0.4kV一台。6 变电所主接线方案本设计根据老师提供的原始资料和上述计算的结果，综合考虑其他方面因素的影响，确定合适本工程的主接线方案。最后对所选择方案绘出变电所高压系统图。住宅小区变电所的主接线方案基本要求：1）保证供电的可靠性和稳定性，满足负荷用电连续性的要求。2）主接线应简单，运行维护方便。3）主接线应具有一定的灵活性。4）结合小区的发展规划，应留有扩建的余地。5）在保证可靠运行的基础上，力求投资少，年运行费用低。6.1 变电所主接线型式本小区主接线方案：高压侧为单母线，低压侧为单母线分段。由于本小区均为三级负荷，对供电可靠性的要求不高，所以高压侧主接线采用单母线的形式，该形式接线简单，维护方便。低压侧采用单母线分段，两台变压器各带一条母线，低压侧母线之间设有联络开关，出现事故时可由另一台变压器临时供电，提高供电的可靠性和连续性。6.2 变电所主接线布置1）电源进线根据供电局提供的电源，本变电所采用两路10kV电源进线，一路通过高压电缆引来，此作为正常工作电源；另一路备用线路，从邻近的住宅小区的变电所取得，为本小区负荷备用电源。2） 母线高压侧母线采用铜排单母线。低压侧母线装设联络断路器的母线，母联断路器平时断开，以提高供电的稳定性。本系统的二次回路是由设在每段母线上的电压互感器和进出线上串连的电流互感器提供操作电源和信号。为了防止雷电过电压破坏变电所内的设备，需在每段母线上装设避雷器，避雷器与电压互感器同设在进线柜中。3）高压侧出线方式高压柜有两条高压出线。这两条出线分别由电缆经断路器连接到两台变压器上。高压电气柜采用可移动式的开关柜。 4）低压侧出线方式该变电所的25路低压出线经断路器供给25栋住宅楼用电，一路出线给变电所照明供电,低压配电采用TN-C-S的接地系统。7 电气设备的选择7.1 简述尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。7.2 高压设备的选择（1）高压断路器的选择与校验根据和，试选ZN28-10/100A型高压真空断路器。按，则。根据和，试选ZN28-10/100A型高压真空断路器。按，则。其选择校验表如下：表71 真空断路器校验表序号装设地点的电气条件ZN28-10/100A项目数据项目数据结论110 kV10kV合格254.99 A68.73A100A合格319.5 kA25 kA合格449.73 kA50 kA合格由上表可知ZN28-10/100A短路器满足要求。（2）高压避雷器的选择选用配电用的避雷器，且电压为10 kV，并对每段母线都设置一避雷器，因此选用型号为HY5WS2-17/50型的避雷器。该避雷器额定电压17KV，额定电流为50KA。（3）高压电流互感器的选择与校验表72 高压电流互感器选择与校验序号装设地点的电气条件LZZBJ9-10C1项目数据项目数据结论110k V10 kV合格2123.72A150 A合格319.5 kA110 kA合格449.73 kA80 kA合格高压电流互感器选用LZZBJ9-10C1型电流互感器，计量用电流互感器选用0.2级，其余选用0.5级。其选择校验表如上表所示，由上表可知该电流互感器满足要求。（4）高压电压互感器的选择 根据额定电压的要求，电压互感器所选择的是JDZ9-10C1型单相树脂浇注式，计量用电压互感器准确度等级选为0.2级，其余为0.5级。 （5）高压熔断器的选择高压侧熔断器用做高压电压互感器一次侧的短路保护,熔断器选择RN2-10型户内式高压流熔断器。（6）高压开关柜的选择本次设计采用KYN2812型高压户内开关柜。所用的开关柜应具有“五防”功能。7.3 低压设备的选择7.3.1 低压断路器的选择与校验1250KVA变压器低压侧：（1）进线柜低压断路器电流脱扣器的选择与校验选用DW15型低压断路器a）瞬时过电流脱扣器动作电流的整定整定过电流线路脱扣器的额定电流为=，线路尖峰电流取，瞬时过电流脱扣器的动作电流应该躲过线路的最大尖峰电流，即，假设瞬时脱扣电流整定为，即，满足躲避尖峰电流的要求。b）短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定短延时过电流脱扣器动作电流应躲过线路负荷的尖峰电流，即，故整定为=6500A。短延时过电流脱扣器的动作时间应该满足保护选择性的要求，整定动作时间为0.6s。c）长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定长延时过电流脱扣器的动作电流应按躲过线路最大负荷电流来整定，即，故整定动作电流为=2000A。长延时过电流脱扣器的动作时间应躲过允许过负荷的最大持续时间来整定，整定动作时间为2s。d）热脱扣器额定电流应该按大于线路的计算电流来整定，即，其动作电流按下式整定：，热脱扣器动作电流整定为2000A。故根据上述的计算结果，低压断路器选择DW15-2000型断路器。过负荷电流整定为2000A，速断电流整定为8000A。1000KVA变压器低压侧：（1）进线柜低压断路器电流脱扣器的选择与校验选用DW15-1600型低压断路器a）瞬时过电流脱扣器动作电流的整定整定过电流线路脱扣器的额定电流为=，线路尖峰电流取，瞬时过电流脱扣器的动作电流应该躲过线路的最大尖峰电流，即，假设瞬时脱扣电流整定为，即，满足躲避尖峰电流的要求。b）短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定短延时过电流脱扣器动作电流应躲过线路负荷的尖峰电流，即，故整定为=5500A。短延时过电流脱扣器的动作时间应该满足保护选择性的要求，整定动作时间为0.6s。c）长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定长延时过电流脱扣器的动作电流应按躲过线路最大负荷电流来整定，即，故整定动作电流为=2000A。长延时过电流脱扣器的动作时间应躲过允许过负荷的最大持续时间来整定，整定动作时间为2s。d）热脱扣器额定电流应该按大于线路的计算电流来整定，即，其动作电流按下式整定：，热脱扣器动作电流整定为2000A。故根据上述的计算结果，低压断路器选择DW15-1600型断路器。过负荷电流整定为2000A，速断电流整定为6000A。(2) 低压配电出线断路器的选择与校验在本工程中，小区住宅楼共存在着A、B、C、D户四种楼宇设计。以18号楼C户型36户为例来计算本住宅楼的负荷大小。查表知需要系数=0.50， =636=216每个单元楼梯间的公共用电归算为4，则18号楼总负荷为=216+43=228=0.50228=114功率因数取为=0.80， =0.75 =1140.75=85.5=/ =114/0.80=142.5=/ =114/(0.380.80)=216.51，同理可计算其他的楼型的计算负荷和计算电流。各住宅楼详细计算负荷如表7-3所示。表7-3山农大住宅楼负荷计算明细表楼号总功率（KW）需要系数额定电压（V）视在功率(KVA)有功功率(KW)无功功率(Kvar)计算电流（A）11520.66380125.40100.3275.24190.5322000.66380165.00132.0099.00250.6932280.5380142.50114.0085.50216.5142280.5380142.50114.0085.50216.5151520.66380125.40100.3275.24190.5361520.66380125.40100.3275.24190.5372280.5380142.50114.0085.50216.5182280.5380142.50114.0085.50216.5192280.5380142.50114.0085.50216.51102000.66380165.00132.0099.00250.69112280.5380142.50114.0085.50216.51122280.5380142.50114.0085.50216.51131520.66380125.40100.3275.24190.53142280.5380142.50114.0085.50216.51152280.5380142.50114.0085.50216.51161520.66380125.40100.3275.24190.53172280.5380142.50114.0085.50216.51182280.5380142.50114.0085.50216.51192280.5380142.50114.0085.50216.51201000.95380118.7595.0071.25180.42211000.95380118.7595.0071.25180.42221000.95380118.7595.0071.25180.42231520.66380125.40100.3275.24190.53241520.66380125.40100.3275.24190.53251520.66380125.40100.3275.24190.53根据各栋楼的设备容量及电流计算结果，初步选择住宅楼内总配电箱断路器为CM2系列塑料外壳式智能断路器。7.3.2配电柜低压断路器的选择与校验低压出线断路器的选择与校验：由表7-3可知，1、 5、6、13、16、23、24、25号楼的负荷相同，计算电流的大小相等，可选用同一规格的断路器。过电流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流。表 7-4 总配电箱里的断路器的选择与校验型号CM2-400CM2-225壳架电流400225脱扣器额定电流250,315,30,4O0180,200,225通断能力 5050瞬时整定值5-10因此选择CM2-400/200断路器，其额定电流为200A。1）瞬时过电流脱扣器动作电流的整定此处取瞬时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流，设瞬时脱扣电流整定为5倍，即54.99,符合载流量要求。校验：查工厂供电附录表知,该导线的热稳定系数为=140，=1.5+0.05=1.55.校验其短路热稳定性：35,符合要求。(2)按经济电流密度选择。查表知=2.5A/ (年最大负荷利用小时数为2600).经济截面为，接近35，符合经济电流密度。（3）校验电缆允许的最大短路电流有效值。查表可知该型号导线的短路电流有效值在切除时间为0.6s时的值为 ，系统短路容量按500MVA估算时的短路电流有效值为 ， ,不满足要求，选择电缆截面为120 ，所选用的电缆截面为120 。综合以上各因素，1000KVA变压器高压侧最后选择的电缆是YJV-10KV-3120 。1250KVA变压器高压侧的计算电流：。(1)按发热条件选择导线截面。高压侧的计算电流（按变压器的容算）68.73，查表知，35的交联聚乙烯电缆载流量为68.73,符合载流量要求。校验：查工厂供电附录表知,该导线的热稳定系数为=140，=1.5+0.05=1.55.校验其短路热稳定性：35,符合要求。(2)按经济电流密度选择。查表知=2.5A/ (年最大负荷利用小时数为2600).经济截面为，接近35，符合要求。（3）校验电缆允许的最大短路电流。查表可知该型号导线的短路电流有效值在切除时间为0.6s时的值为 ，系统短路容量按500MVA估算时的短路电流有效值为 ， ,不满足要求，选择电缆截面为120 时，用的原则，电缆截面取120 。综合以上各因素，1250KVA变压器高压侧最后选择的电缆是YJV-10KV-3120 。8.1.2高压母线的选择与校验按载流量初步选择TMY-3（404）矩形铜母线，水平放置，档距400mm，相邻两母线轴线距离160mm，平放载流量。1）母线动稳定性校验：TMY母线材料的最大允许应力。三相短路时所受的最大电动力： 母线在作用时的弯曲力矩：母线的截面系数： 母线在三相短路时的应力为: 而铜母线TMY的最大允许应力：由上述计算可知该母线满足动稳定性的要求。 2）母线热稳定性的校验 查表得该母线的热稳定系数，得： 由于母线实际截面为由上述计算可知该类型母线符合热稳定性的要求。8.2低压侧线路的选择与校验8.2.1低压电缆的选择与校验在本工程中，小区住宅楼共存在着A、B、C、D户四种楼宇设计。以18号楼C户型36户为例来计算低压侧的负荷大小。查表知需要系数=0.50， =636=216每个单元楼梯间的公共用电归算为4，则18号楼总负荷为=216+43=228=0.50228=114功率因数:为=0.80， =0.75则： =1140.75=85.5视在功率为：=/ =114/0.80=142.5=/ 114/(0.380.80)=216.51.同理可计算出其它住宅楼的计算负荷、计算电流，如表8-1所示。对于18号楼：表8-1住宅楼负荷计算统计表楼号总功率（KW）需要系数视在功率(KVA)有功功率(KW)无功功率(Kvar)计算电流（A）11520.66125.40100.3275.24190.5322000.66165.00132.0099.00250.6932280.5142.50114.0085.50216.5142280.5142.50114.0085.50216.5151520.66125.40100.3275.24190.5361520.66125.40100.3275.24190.5372280.5142.50114.0085.50216.5182280.5142.50114.0085.50216.5192280.5142.50114.0085.50216.51102000.66165.00132.0099.00250.69112280.5142.50114.0085.50216.51122280.5142.50114.0085.50216.51131520.66125.40100.3275.24190.53142280.5142.50114.0085.50216.51152280.5142.50114.0085.50216.51161520.66125.40100.3275.24190.53172280.5142.50114.0085.50216.51182280.5142.50114.0085.50216.51192280.5142.50114.0085.50216.51201000.95118.7595.0071.25180.42211000.95118.7595.0071.25180.42221000.95118.7595.0071.25180.42231520.66125.40100.3275.24190.53241520.66125.40100.3275.24190.53251520.66125.40100.3275.24190.53=216.5 A，首先按载流量选择电缆，查工厂供电设计指导1选择铜芯主芯线截面是95的交联聚氯乙烯电缆，其载流量为=248 A216.5 A。则选定的电缆型号为YJV-1KV-495。电缆的热稳定性校验：先进行低压的短路电流计算。查工厂供电设计指导1可知，95的铜芯聚氯乙烯电缆在线芯工作温度为60摄氏度时，=0.17 /，=0.086/。C户型的几栋楼中，与变电所的最近距离和最远距离分别为17 和145,选择最近的一栋进行短路电流计算,最远的一栋计算电压损失。=0.170.017=2.44/，=0.0930.086=18.87。电力变压器的电阻和电抗，查工厂供电1附录表8得：=8960 ,=6，得/=8.964002/12502=1.47 ,=/100=64002/1001250=7.68,电流互感器、低压断路器以及各开关的接触电阻用和表示，其中=2,=1.5, =2.38+1.47+2=5.527, =15.81+7.68+1.5=23.67, ，所以=63.89 95 ,符合要求。计算电压损失方法同上,%=0.35%，符合损失要求。综上所述，并考虑到以后负荷发展的需要，选择95m的电缆。所选电缆为YJV-1KV-495。同理,其各住宅楼所选择的电缆规格如下:20、21、22号住宅楼负荷为100KW，计算电流为180.42A选用: YJV-1KV-470 2、10号住宅楼负荷为200KW，计算电流为250.7A选用: YJV-1KV-41203、4、7、8、9、11、12、14、15、17、18、19号楼负荷为228KW,计算电流为216.5A选用: YJV-1KV-4958.2.2低压母线的选择与校验1） 低压母线短路热稳定性校验：初步选择低压母线为铜母线TMY-4（125X10），母线放置方式为水平放置，档距500mm，两母线间的最近轴线距离160mm，三相短路时，短路保护动作时间为0.5s，低压断路器断路时间为0.1s，查附表得，最小允许截面为：由于母线实际截面为，因此该母线满足短路热稳定度要求。2） 短路动稳定度校验铜母线，截面系数：取导体的形状系数 由此可知，该母线满足动稳定度要求。9 变电所继电保护设计原理9.1 变电所继电保护种类在本次设计中，变电所主要设有以下的继电保护装置：1）主变压器保护2）电源进线保护4）变电所10kV母线保护9.2 变压器的继电保护根据电力装置的继电保护和自动装置设计规范的规程规定变压器须设有以下的保护：1）瓦斯保护监控变压器铁壳内部短路、油面降低。轻瓦斯事故动作于信号，重瓦斯事故动作于跳闸。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或者油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯气体时，瓦斯保护易动作于断开变压器各电源侧断路器。当未采取使瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时，瓦斯保护可仅动作于信号。由于本次设计采用的是干式变压器，所以不设置瓦斯保护。2）过电流保护防御外部相间短路，并且还作为瓦斯保护和电流速断保护的后备保护，动作于断路器跳闸。（1）过电流保护动作电流整定对于1000KVA变压器：取，, ，由此可得：过电流动作电流整定为9A。对于1250KVA变压器：取，, ，故过电流动作电流整定为12A。（2）过电流保护动作时限整定本工程所设计的变电所为系统末端的变电所，因此过电流保护的 的动作时间整定为0.5s。3）电流速断保护为了保护系统不受低压侧多相短路是引起的短路电流的危害，在变压器出线侧和低压柜的进线处专设电流速断保护，本保护采用两相两继电器式接线，继电器采用GL15/10型。电流速断保护的速断电流整定：取，而，故因此速断电流倍数整定为4）过负荷保护在变压器运行时可能会发生变压器的过负荷和由外部短路引起的过载，装设过负荷保护可有效避免事故的发生。5）低压侧单相短路保护发生在变压器低压侧的单相短路是生活中最常见的短路形式，在变压器的低压侧装设带过电流脱扣器的断路器作为单相短路保护。应用具有隔离功能的断路器，既能作为本条出现的主开关，又能起到保护作用。9.3 高压出线保护小区内变电所的高压出线的距离比较短，常用的保护设置有：1） 过电流保护：本工程设计采用反时限过电流保护装置。高压侧出线断路器的系统图如下：图9-1高压侧线路断路器系统图 过电流保护采用两相两继电器式接线，继电器采用GL-25/10型（1）KA1的动作电流为：取=0.8，=1.3 ,，= 1，=100/5=20，故KA1的动作电流为： 动作电流整定为21A。 （2）K-1的动作时限K-1点发生三相短路时线路中的短路电流为： 由于K-1点发生三相短路时KA1的电流为：故对KA1的动作电流倍数为： 根据变电站所装断路器的定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s和，查GL-25/10型电流继电器的动作特性曲线，得KA1的实际动作时间。 （3） KA2的动作时限由KA1得KA2的实际动作时间应为：。（4）KA2的10倍动作电流时间由于K-2点发生三相短路时KA2的电流为：整定KA2的动作电流： 故对KA2的动作电流倍数为：利用=6.49和KA2的实际动作时间1.0S,查GL-25/10型继电器的动作特性曲线，得KA2应整定的10倍动作电流动作时间是0.7S。 （5）KA2的保护灵敏度校验KA2保护导线末端的最小短路电流，即在系统最小运行方式下两相短路电流：此时过电流保护灵敏度的值为：可知，KA2整定的动作电流不满足灵敏度的要求，在此处必须装设低压闭锁装置。此时过电流保护的灵敏度为：满足过电流保护灵敏度的要求。2）电流速断保护电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-1992规定，在过电流保护动作时间超过0.5-0.7s时，应装设瞬动的电流速断保护装置。过电流保护保护动作电流的整定，由已知条件得：，=1，=0.8，=20，线路末端三相短路电流为，故 因此速断电流倍数整定为，实际工程中按5倍整定。3）过负荷保护在系统中常出现过负荷运行的状况，此时断路器不跳闸，若长时间过负荷允许对线路的损害较大，线路需装设过负荷保护。动作电流为：，动作时间取10 s。4）单相接地保护在小接地电流的电力系统中，若发生单相接地故障时，则只有很小的接地电容电流，而相间电压不变，故可短暂运行。但由于非故障相的对地电压要升高为原来对地电压的 倍，因此对线路是一种威胁，长此下去可能会引起线路绝缘装置的击穿而导致两相接地短路，引起开关跳闸，线路停电。因此在系统发生单相接地故障时，必须通过无选择性的绝缘监视装置或有选择性的单相接地保护装置，发出报警信号，以便于运行值班人员及时发现和处理。9.4 高压母线保护由于高压母线间的安装较可靠牢固，很少发生相间短路，多数为单相接地故障。对于中性点不接地系统，在变压器上装设的断路器可起到保护作用。10 防雷与接地10.1 简述本工程的防雷与接地系包含变电所和18号住宅楼的两种不同设计方案，在此只介绍变电所的防雷与接地系统。10.2 变电所防雷措施变电所按三类防雷建筑进行保护。1、装设防范直击雷的保护应装设直击雷保护装置的设施，变电站的直击雷过电压保护，可采用避雷针、避雷线、避雷带和钢筋焊接