小区供配电毕业设计论文.doc

学生毕业设计 论文 原创性声明学生毕业设计 论文 原创性声明 本人以信誉声明 所呈交的毕业设计 论文 是在导师的指导下 进行的设计 研究 工作及取得的成果 设计 论文 中引用他 她 人的文献 数据 图件 资料均已明确标注出 论文中的结论和结果 为本人独立完成 不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育 机构的学位或证书而使用其材料 与我一同工作的同志对本设计 研 究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 毕业设计 论文 作者 签字 年 月 日 重庆科技学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题 目 重庆科技学院学城科苑小区供配电设计 学 院 电气与信息工程学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 张熹 学号 2010441611 指导教师 官正强 职称 教授 评阅教师 职称 2014 年 6 月 8 日 重庆科技学院本科生毕业设计 摘要 摘要 小区供电系统首先要能满足小区内人们的基本生活用电需要 其次还要确保 用电的安全 供电的可靠 技术的先进和经济合理 并且能做好节能的的要求 本设计说明书介绍了重庆科技学院科苑小区的高低压电力供配电系统的初步设计 情况 围绕方案设计和初步设计阶段的有关要求 着重进行了小区的 10kv 高压 供电及变配电所设计 小区内各个楼层的供配电系统设计 地下车库照明设计 计算了短路 电流选择了变压器 选择了各线路的导线截面和变电所的高低压设 备 配置了继电保护装置 给出了供配电系统原理图 关键词 住宅区 供配电系统 初步设计 设计说明 重庆科技学院本科生毕业设计 Abstract Abstract Cell power supply system must first be able to meet people s basic living within the district electricity needs followed by electricity but also ensure the safety of power supply reliability advanced technology and economic rationality and can do the required energy The design specification describes the preliminary design district in Chongqing Institute of Technology Keyuan high and low voltage power supply and distribution system Programs designed around the requirements and preliminary design phase focusing on the district s conduct 10kv high voltage power supply and power distribution design supply and distribution system design within the district each floor underground garage lighting design calculation of the short circuit current transformer is selected Select the wire cross section of each line and substation high voltage equipment configured protection devices Given the supply and distribution system schematic Keywords Residential areas Supply and distribution system Preliminary Design Design Description 重庆科技学院本科生毕业设计 目录 目录 摘要 ABSTRACT 引 言 1 科苑小区供电设计相关资料及要求 1 1 1 科苑小区建筑物及相关情况 1 1 2 目的设计范围及要求 3 1 3 设计依据 3 2 方案确定 4 2 1 负荷确定 4 2 2 主接线方案的选择 4 3 负荷计算 8 3 1 负荷计算概述 8 3 2 负荷计算 8 3 3 无功补偿 13 4 变压器的选择 15 4 1 变压器概述 15 4 2 变压器类型的选择 15 4 3 变压器台数的选择 15 4 4 变压器容量的选择 15 5 短路电流计算 17 5 1 短路电流概述 17 5 2 短路电流计算的目的 17 5 3 短路电流的计算 18 6 一次设备选择 21 6 1 高压一次设备 21 6 2 低压一次设备 23 6 3 电线 电缆的选择 23 7 继电保护与二次回路 27 7 1 继电保护设计 27 7 2 二次回路的设计 28 8 照明设计 29 8 1 照明系统概述 29 重庆科技学院本科生毕业设计 目录 8 2 灯具的选择 29 8 3 照度计算与灯具布置 30 结束语 32 参考文献 33 致谢 34 附录 1 原始资料 附录 2 科苑小区各主要 CAD 图 重庆科技学院本科生毕业设计 引言 引 言 本次设计是为重庆科技学科苑小区供配电系统做模拟初步设计 主要目的为 大学阶段所学知识有一次综合性应用 这是我的导师为我设计的一个真实的本科 毕业设计课题 全部内容主要由我一个人历时约15周完成的 由于时间紧 工程 设计实际经验和专业水平所限 设计中缺点和错误在所难免 敬请老师们批评指 教 大学阶段所学知识重点在理论 涉及工程实践方面很少 这次设计主要偏向 于工程实践 通过这次综合的设计会让自己在理论知识与实践结合有一个全新的 认识 但也暴露了自己诸多方面的不足 如实践经验欠缺 相关规范不够了解 综合考虑问题不周 这次设计主要依据为官正强老师所提供的任务书 经过三个 月认真的准备 在官老师细心指导下 初步完成了任务书所要求的设计任务 重庆科技学院本科生毕业设计 科苑小区供电设计相关资料及要求 0 1 科苑小区供电设计相关资料及要求 1 1 科苑小区建筑物及相关情况 1 1 1 建筑物基本情况 根据重庆科技学院新校区总体规划 重庆科技学院学城科苑小区坐落在学校 北角 本次供配电设计的主要任务是完成小区低层 别墅区 和多层 花园洋房 区的供配电设计任务 具体包括 A 型低层住宅 14 栋 其中 As 南入口 6 栋 总 建筑面积为 6256 2 An 北入口 8 栋 总建筑面积为 6981 89 B 型多层住 宅 17 栋 其中 Bs 南入口 7 栋 总建筑面积为 16831 49 Bn 北入口 10 栋 总 建筑面积为 39984 73 A 型有 2 层 每层 1 户 B 型有 5 层 每层有 2 户 每 户面积在 90 平方米至 120 平方米之间 本设计为普通民用高层住宅 按三级负 荷供电 防火等级为二级 安全等级为二级 按二类防雷建筑物设计防雷 建筑 设计资料见图 1 1 1 1科苑小区建筑面积明细表 楼号层数户数建筑面积 备注 小区别墅建筑面积明细表 An 1261195 54 北向入口 An 224800 62 北向入口 An 324800 62 北向入口 An 4261195 54 北向入口 An 524798 9 北向入口 An 624798 9 北向入口 An 7261197 26 北向入口 An 825994 13 北向入口 As 1261172 66 南向入口 As 2261172 66 南向入口 As 3261172 66 南向入口 As 424783 64 南向入口 As 5261170 94 南向入口 As 624733 64 南向入口 重庆科技学院本科生毕业设计 科苑小区供电设计相关资料及要求 1 小区多层建筑面积明细表 Bn 15162582 88 北向入口 Bn 25162568 88 北向入口 Bn 35162582 88 北向入口 Bn 45162568 88 北向入口 Bn 55162568 88 北向入口 Bn 6581287 1 北向入口 Bn 75162568 88 北向入口 Bn 8581287 1 北向入口 Bn 95162568 88 北向入口 Bn 105162568 88 北向入口 Bs 15162588 96 南向入口 Bs 2581297 73 南向入口 Bs 35162588 96 南向入口 Bs 4581297 73 南向入口 Bs 55243880 19 南向入口 Bs 65162588 96 南向入口 Bs 75162588 96 南向入口 多层住宅地下车库建筑面积明细表 地下车库号建筑面积 车库 11212 32 车库 2989 02 车库 3950 42 车库 4480 83 车库 5972 53 车库 6470 16 1 1 2 实验楼电源供应情况 电源供应情况 电源由学校第一教学楼内的开闭所沿学校公用网沟接入小区 所建的独立变配电所内 变电所距学校开闭所 1200m 学校开闭所出口短路容量 重庆科技学院本科生毕业设计 科苑小区供电设计相关资料及要求 2 为 250MVA 1 1 3 气象条件 新校区位于重庆近郊 与重庆主城区气象一致 基本特征为 冬暖春早 夏 热秋凉 四季分明 无霜期长 空气湿润 降水丰润 多云雾 少霜雪 光温水 同季 按照供配电相关规范进行设计 具体如表 1 2 所示 表 1 2 气象条件 气象条件气温 风速 m s复冰 mm 最高气温 400 最低气温 50 最大风速 1025 外过电压 1510 内过电压 15 1515 年平均气温 150 全年雷电日40 1 1 4 地质条件 以页岩 泥岩 黏土为主 海拔高程 300M 祥见勘察报告 1 2 目的设计范围及要求 1 作该该小区域内的变电所设计 完成高低压变配电系统的设计 初步达 到设备订货及土建施工对电专业的要求 变配电室的平面布置图设计 2 根据各楼栋和住户对供电的要求完成各院各户的配电系统设计 各户的 供电设计只到入户配电箱 1 3 设计依据 重庆建委关于重庆科技学院小区的初步设计的批复 文件号 xxx 学校提供的小区建筑设计任务书及用电设计要求 中华人民共和国现行主要标准及法规 民用建筑电气设计规范 JGJ T16 92 建筑设计防火规范 GB16 87 2001 年版 供配电系统设计规范 GB50052 95 10KV 及以下变电所设计规范 GB50053 94 建筑物防雷设计规范 GB50057 94 2000 年版 电力工程电缆设计规范 GB50217 94 重庆科技学院本科生毕业设计 方案确定 3 2 方案确定 2 1 负荷确定 在确定供电电源时 应结合负荷级别 用电容量 用电单位的电源和电力系 统的供电电源等因素 保证供电系统可靠性和经济合理性的要求 根据有关文范 规定 电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治 经济上所造成的 损失及影响的程度分为一级 二级 三级负荷 一级负荷 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡 或者中断供电将在政治 经济上造成 重大损失者 如重大设备的损坏等 在一级负荷中 当中断供电将发生中毒 爆 炸和火灾等情况的负荷 以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷 应视为特 别重要的负荷 二级负荷 二级负荷为中断供电将在政治 经济上造成较大损失者 如主要设备的损坏 等 三级负荷 三级负荷为一般电力负荷 指所有不属于上述一 二级的负 对供电无特殊 要求 本工程为科苑小区 根据其工程概况和国家先关文范规定 其别墅区和高层 住宅中 其应急照明 消防用电 为二级负荷 其余用电则为三级负荷 按照供 电原则 考虑到二级负荷极为稀少 在供电时则对供电系统按三级负荷供电 本着尽量接近负荷中心 降低电能损耗 操作方便的原则 在小区中心 18 栋对面小山上所建的独立变配电所 电源由第一教学楼内的开闭所沿学校公用网 沟接入小区直接供电给小区用户 便于学校用电的统一调配 方便各个高压出线 的调配与事故处理 本工程的高压侧主要为从开闭所到配电所 10KV 电压 低压 侧则为 380 220V 电压 主要是供电对象为小区各个楼层的三级负荷用电 包含 消防 应急照明等少量二级负荷用电 2 2 主接线方案的选择 2 2 1 高压电气主接线 高压主接线方案承担着系统的电能传输和分配路线 基本要求为安全可靠 灵活 经济 高压配电所担负着从电力系统受电并向各个用电场所和用电设备的 任务 包括高压电源进线 母线 高压配电出线三部分 通过分析列出了两套高 重庆科技学院本科生毕业设计 方案确定 4 压主接线方案 如下图 2 1 所示 图 2 1 高压侧两方案图 方案一为高供高计 负荷开关熔断器组合电器接线方式 这种方式的接线要 求负荷不算太大的情况下使用 可靠性也稍低一点 但接线 所用开关 计量等 设备和接线都较为简单 经济性较好 对于本工程几乎为三级负荷的民用小区来 说 完全可以满足条件 方案二为高供高计 断路器接线方式 这种接线方式对负荷要求较大 可靠 性比较高 对于所用的开关 计量等设备和接线较为复杂 成本稍微偏高 但是 在以后的维护工作中比方案一方便 故选择方案二的接线方式 经分析后决定 本工程的高压接线方案为方案二的高供高计 断路器组合电 器接线方式 2 2 2 低压电气主接线 10KV 配变电所的低压电气接线一般采用单母线和分段单母线两种方式 对于 分段单母线 两端单母线互为备用 母联开关手动手动或自动切换 本工程为两 台变压器供电 对于此工程有两种适合的低压接线形式 方案一为电力和照明负荷共用变压器供电 对于这种接线方式 对电力和照 明分别计量 对电力负荷和照明电价负荷分别集中 设分计量表 它适合与本工 程的低压侧接线方式 方案二为电力和照明负荷共用变压器供电 不用分别计量 少了分别计量的 设备从而达到经济运行的目的 如下图 2 2 所示 重庆科技学院本科生毕业设计 方案确定 5 方案一 有分计量的电气主接线 方案二 没有分计量的主接线 图 2 2 低压侧两方案图 2 2 3 选择合适的高低压电气主接线方案 对于一次侧高压电气主接线方式 通过对比得出在本小区的供电工程中由于 没有电梯等常用二级负荷 而其他的二级负荷极为稀少 再加上总的小区负荷不 算太大的情况下 和方案二都可以用于本次工程 但考虑到经济成本问题 综合 重庆科技学院本科生毕业设计 方案确定 6 考虑后我决定还是选择方案一 对于二次侧低压电气接线方式 方案一和方案二都适用于本小区的供电方式 但是考虑到方案一计量太复杂 小区几乎用不上 同时也为了节约成本 我决 定选择方案二 总的接线方案为 高压电气主接线为高供高计 断路器组合电器接线方式 低压电气接线方式为电力和照明负荷共用变压器供电的低压电气主接线 12 如图 2 3 所示 PT 防雷 计量柜 图 2 3 一次主接线方案 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 7 3 负荷计算 3 1 负荷计算概述 计算负荷是根据已知的用电设备安装容量确定的假想负荷 是用来按发热条 件选择供电系统中各元件的负荷值 同时也是选择元件的重要依据 合理选择设 导线 电缆 变压器 开关等电气元件 负荷计算过小 会出现过热危险 使得设 备的使用寿命降低 甚至会影响系统的安全运行 负荷计算偏大 则造成性价比不 高 设备的浪费 因此 正确进行负荷计算是供电设计的前提 也是实现供电系统 安全 经济运行的必要手段 负荷计算的方法一般分为需要系数法 面积法和二项式法 而二项式法应用 局限性较大 而需要系数法和面积法计算方便所以常被采纳 而我所用计算负荷 的方法为面积法 13 面积法 对于本工程的系统 通过分析和相关资料的查阅 一般住宅按 40W 50W 按建筑面积 以下同 别墅及部分高级公寓住宅可按 60W 80W 计算 且面积越大索取值越小 故取 60W 水泵 地下室照明等公用负 荷平均以 10W 计算 消防负荷不统计在最大负荷内 0 75 对应 cos 0 88 tan 3 2 负荷计算 A 型低层住宅最大负荷如下 An 1 最大负荷为 P30 1195 54 60 71 73KW 公用负荷 11 95KW 83 68KW 无功负荷 73 6Kvar 视在计算负荷 111 57KVA 计算 电流 127A An 2 最大负荷为 P30 800 62 60 48KW 公用负荷 8KW 56KW 无功负荷 49 28Kvar 视在计算负荷 74 67KVA 计算 电流 85A An 3 最大负荷为 P30 800 62 60 48KW 公用负荷 8KW 56KW 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 8 无功负荷 49 28Kvar 视在计算负荷 74 67KVA 计算电 流 85A An 4 最大负荷为 P30 1195 54 60 71 73KW 公用负荷 11 95KW 83 68KW 无功负荷 73 6Kvar 视在计算负荷 111 57KVA 计算 电流 127A An 5 最大负荷为 P30 798 90 60 47 9KW 公用负荷 8KW 55 9KW 无功负荷 49 19Kvar 视在计算负荷 74 5KVA 计算电 流 84 9A An 6 最大负荷为 P30 798 90 60 47 9KW 公用负荷 8KW 55 9 无功负荷 49 19Kvar 视在计算负荷 74 5KVA 计算电 流 84 9A An 7 最大负荷为 P30 1197 26 60 71 84KW 公用负荷 11 97KW 83 81KW 无功负荷 73 75Kvar 视在计算负荷 111 75KVA 计算 电流 127A An 8 最大负荷为 P30 994 13 60 59 65KW 公用负荷 9 94KW 69 59KW 无功负荷 61 24Kvar 视在计算负荷 92 79KVA 计算电 流 106A As 1 最大负荷为 P30 1172 66 60 70 36KW 公用负荷 11 72KW 82 08KW 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 9 无功负荷 72 23Kvar 视在计算负荷 109KVA 计算电流 124A As 2 最大负荷为 P30 1172 66 60 70 36KW 公用负荷 11 72KW 82 08KW 无功负荷 72 23Kvar 视在计算负荷 109KVA 计算电流 124A As 3 最大负荷为 P30 1172 66 60 70 36KW 公用负荷 11 72KW 82 08KW 无功负荷 72 23Kvar 视在计算负荷 109KVA 计算电流 124A As 4 最大负荷为 P30 783 64 60 47 02KW 公用负荷 7 83KW 54 84KW 无功负荷 48 26Kvar 视在计算负荷 73 12KVA 计算电 流 83A As 5 最大负荷为 P30 1170 94 60 70 25KW 公用负荷 11 7KW 81 95KW 无功负荷 72 12Kvar 视在计算负荷 109KVA 计算电流 124A As 6 最大负荷为 P30 783 64 60 47 02KW 公用负荷 7 83KW 54 84KW 无功负荷 48 26Kvar 视在计算负荷 73 12KVA 计算电 流 83A B 型多层住宅负荷如下 Bn 1 Bn 3 最大负荷 P30 2582 88 60 154 97KW 公用负荷 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 10 25 82KW 180 79KW 无功负荷 159Kvar 视在计算负荷 241KVA 计算电流 274A Bn 2 Bn 4 Bn 5 Bn 7 Bn 9 Bn 10 最大负荷 P30 2568 88 60 154 11KW 公用负荷 25 68KW 179 79 无功负荷 158 22Kvar 视在计算负荷 239 72KVA 计算电流 273A Bn 6 Bn 8 最大负荷 P30 1287 10 60 77 23KW 公用负荷 12 87KW 90 1KW 无 功负荷 79 29Kvar 视在计算负荷 120 13KVA 计算电 流 173A Bs 1 Bs 3 Bs 6 最大负荷 P30 2588 96 60 155 37KW 公用负荷 25 88KW 181 25KW 无功负荷 159 5Kvar 视在计算负荷 241 67KVA 计算电流 275A Bs 2 Bs 4 Bs 7 最大负荷 P30 1297 73 60 77 86KW 公用负荷 12 9KW 90 76KW 无功负荷 79 87Kvar 视在计算负荷 121KVA 计算电流 138A Bs 5 最大负荷 P30 3880 19 60 232 81KW 公用负荷 38 8KW 271 61KW 无功 负荷 239Kvar 视在计算负荷 362 15KVA 计算电流 413A 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 11 因此总的计算负荷为 取 0 45 0 5 p K Q K P30 总0 45 3726 1677KW 总0 5 3285 97 1643Kvar 总2347KVA 3566A 计算负荷列表如图 3 2 所示 楼号P30 KW KvarKVAA An 183 6873 6111 57127 An 25649 2874 6785 An 35649 2874 6785 An 483 6873 6111 57127 An 555 949 1974 584 9 An 655 949 1974 584 9 An 783 8173 75111 75127 An 869 5961 2492 79106 As 182 0872 23109124 As 282 0872 23109124 As 382 0872 23109124 As 454 8448 2673 1283 As 581 9572 12109124 As 654 8448 2673 1283 Bn 1180 79159241274 Bn 2179 79158 33239 72273 Bn 3180 79159241274 Bn 4179 79158 33239 72273 Bn 5179 79158 33239 72273 Bn 690 179 29120 13173 Bn 7179 79158 33239 72273 Bn 890 179 29120 13173 Bn 9179 79158 33239 72273 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 12 Bn 10179 79158 33239 72273 Bs 1181 25159 5241 67275 Bs 290 7679 87121138 Bs 3181 25159 5241 67275 Bs 490 7679 87121138 Bs 5271 61239362 15413 Bs 6181 25159 5241 67275 Bs 790 7679 87121138 小区总负荷1677164323473566 图 3 2 负荷统计列表 以上统计为本小区用电负荷 因为为两台变压器单独供电 负荷最好达到平 衡 故将以上用电负荷尽量平均分配给两台变压器 变压器 1 负责供应别墅区和 多层住宅中除 Bs 5 外的其余 Bs 楼 变压器二负责供应 Bn 楼和 Bs 5 楼的负荷各 个变压器大约负责 1173 5KVA 的负荷 安排见下表 3 3 所示 变压器所负责的负荷 An 1An 2An 3An 4An 5An 6An 7 An 8As 1As 2As 3As 4As 5As 6变压器一 Bs 1Bs 2Bs 3Bs 4Bs 6Bs 7 Bn 1Bn 2Bn 3Bn 4Bn 5Bn 6Bn 7变压器二 Bn 8Bn 9Bn 10Bs 5 图 3 3 变压器负荷表 3 3 无功补偿 3 3 1 无功功率简述 现实生活用电中 存在大量的感应电动机 及气体放电灯等感性负荷 使得 功率因数降低 若已经充分发挥了设备的最大性能用来提高其自然功率因数 却 还不能达到规定功率因素的情况下 就必须人工进行无功功率补偿 无功补偿容量应按照无功补偿计算或无功功率曲线来确定 无功补偿装置有 手动投切的无功补偿装置和无功自动补偿装置 为满足要求 设计时在变压器的 低压母线侧统一装设无功补偿装置 就可以选择相对较小容量的变压器 节约了 初期的经济投入 而单独集中补偿是被容量较大 并且功率因数很低的用电负荷 所采纳 2 13 3 3 2 无功补偿计算 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 13 本工程采取在 380 220V 低压侧并联电容集中无补偿 以变压器 1 为例 变压器 1 补偿前功率因数值 功率因数计算公式 3 6 30 30 cos P S 总 总 所以 0 71 无功补偿容量 按规定 变压器高压侧的 考虑到变压器的无功功率损耗 cos0 90 远大于有功功率损耗 故在变压器低压侧进行无功补偿时 低压侧补偿 T Q T P 后的功率因数应略高于高压侧补偿后的功率因数 这里取 cos0 92 要使低压侧的功率因数由 0 71 提高到 0 92 低压侧需装设的并联电容器的容量应 为 补偿容量的计算公式为 303030 tan tan C QQQP 3 7 所以 需要补偿的容量为 838 0 992 0 426 474 17Kvar 取 480Kva 补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 因此补偿后变压器可选一台容量为 1250 KVA 的 SC 系列变压器 变压器的功率损耗为 0 015 0 015 904 13 56 KW T p 30 2 S 0 06 0 06 904 54 24Kvar T Q 30 2 S 变电所高压侧的计算负荷为 838 13 56 851 56KW 30 1 P 821 5 480 Kvar 54 24 395 24Kvar 30 1 Q 无功补偿后 工厂的功率因数 最大负荷时 为 这一功率因数满足规定 0 90 要求 变压器 2 补偿功率因数计算方法同上 补偿后功率因数为 0 907 同样满足 重庆科技学院本科生毕业设计 负荷计算 14 要求 重庆科技学院本科生毕业设计 变压器的选择 15 4 变压器的选择 4 1 变压器概述 变电所的主要任务是将所受电压经过变压然后分配给各个用电设备 而变压 器则是变电所中最为关键的一次设备 合理选择变压器的台数和容量 有利于提 高经济成本 对用电的经济运行 节能起到的至关重要的因素 如果周围环境因 素恶劣 则应该选用防尘 防腐全封闭的变压器 对于要求高的场所 宜选用干 式电力变压器 对于有大量一 二级用电负荷或用电负荷季节性 或昼夜 变化 较大 或集中用电负荷较大的单位 应设置两台及以上的电力变压器 变压器的 选择必须遵照有关国家标准 结合实际情况 合理选择 并且尽量选择技术先进 节能和维护轻松方便的产品 2 12 4 2 变压器类型的选择 电力变压器类型的选择是指确定变压器的调压方式 绝缘及冷却方式 相数 联结组别等 对于小区的 10kV 配电变压器一般采用无载调压方式 至于变压器的相数 用户变电所一般采用三相变压器 10kV 配电变压器有 Dyn11 和 Yyn0 两种常见联结组 而 Dyn11 联结组变压器 有低压侧单相接地短路电流大 承受单相不平衡负荷的负载能力强等优点 从而 在低压电网中得到广泛应用 由上面分析得出选择变压器的类型为干式 无载调压 双绕组 Dyn11 联结 组 4 3 变压器台数的选择 变压器的台数的确定一般要综合考虑根据负荷等级 负荷容量和经济性等条 件 10kV 及以下变电所设计规范 GB50053 94 中规定 当符合以下条件之一 时 宜装设两台及两台以上的变压器 1 有大量一级或二级负荷 2 季节性负荷变化较大 3 集中负荷容量较大 结合本小区的情况 考虑到供电安全可靠和集中负荷容量较大 所以选择两 台变压器 4 4 变压器容量的选择 对有两台变压器的变电所 通常采用等容量的变压器 每台容量应同时满足 以下两个条件 重庆科技学院本科生毕业设计 变压器的选择 16 满足总计算负荷 60 的需要 即 0 6 式 3 1 N T S 30 S 满足全部一 二级负荷的需要 即 30 S 式 3 2 N T S 30 S 条件 1 是考虑到两台变压器运行时 每台变压器各承受总计算负荷的 50 负载率约为 0 6 此时变压器效率较高 而在事故情况下 一台变压器承受总负 荷时 只过载 40 可继续运行一段时间 条件 2 是考虑在事故情况下 一台变 压器能保证一 二级负荷的供电需要 根据无功补偿后的计算负荷 2038 A 代入数据可得 30 S 0 6 2038 1222 8kVA 同时又考虑到未来 5 10 年得负荷发展 初步取 N T S 1200kV A 考虑到安全性和可靠性的问题 确定变压器为 SC 系列干式变压 N T S 器 型号 SC11 1250KVA 10KV 其主要技术指标见表 4 1 表 4 1 SC11 1250 10 干式电力变压器主要参数 型号额定容 量 KVA 负载损耗 KW 空载损 耗 KW 短路 阻抗 空载 电流 总重 kg 尺寸 mm L W H SC11 1250KVA 10KV 12509 692 0961 028851485 870 1 370 使用条件 1 环境温度 50 50 2 海拔高度 1000m 重庆科技学院本科生毕业设计 短路电流计算 17 5 短路电流计算 5 1 短路电流概述 5 1 1 短路的原因 对供电系统的要求是必须正常地不间断地对用电负荷供电 但是由于各种原 因 故障的出现时难免的 这样就破坏的系统的正常运行 系统中最常见的故障 就为短路故障 造成短路的主要原因 是电气设备载流部分的绝缘损坏 这种损坏是因为设 备本身质量问题 或是绝缘设备老化等原因造成的 当然也可能是工作人员自身 的误操作和违规操作造成的短路故障 12 5 1 2 短路的后果 短路后 短路电流会远远大于正常工作电流 在大电力系统中 短路电流甚 至可以达到几十万安 面对如此大的电流肯定会对系统 人员 设备造成相当大 的危害 1 短路时会产生很大的电动力和很高的温度 这样会损坏故障原件和短 路电路中的其他原件损坏 2 短路时短路电路电压要骤降 电气设备的正常运行也会受到严重影响 3 短路时保护装置会动作 造成停电 越靠近电源 停电范围也就越大 损失也会越大 4 严重短路时电力系统运行的稳定性也会受影响 可造成系统解列 由此可见 短路有着十分严重的后果 进行短路电流计算 可以正确地选择 电气设备 使其达到足够的稳定性 以保证在发生可能的最大短路电流时不导致 设备的损坏 以此来消除一定的短路因素 5 1 3 短路的形式 在三相系统中 可能发生单相短路 两相接地短路 两相短路和三相短路 电力系统中 发生单相短路的概率最大 而发生三相短路的概率最小 但是从用 户方面来说 一般是三相短路的电流最大 造成的危害也最严重 为了使电力系 统的电气设备在最要中的短路状态下也能可靠的工作 在选择和校验电气设备用 的短路计算种 常以三相短路计算为主 重庆科技学院本科生毕业设计 短路电流计算 18 5 2 短路电流计算的目的 短路电流计算目的主要有以下几点 在设计电气主接线时 为了比较各种方 案 确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施 需要进行短路电流 计算 在进行电气设备和载流导体的选择时 为了保证各种电气设备和导体在正 常运行时和故障情况下都能安全 可靠的工作 同时又要力求节约成本 需要根 据短路电流对电气设备进行动 热稳定度的校验 在选择继电保护装置及进行整 定计算时 必须以各种不同类型短路时的短路电流作为依据 设计接地装置 电 力系统运行及故障分析等 3 15 5 3 短路电流的计算 5 3 1 短路电流的计算 短路电流的计算有欧姆法和标幺值法 本次设计采用标幺值法 标幺值是在 计算短路电流时所用的各阻抗 电压 电流量全采用标幺值 也就是用实际值与 基准值的比值来计算 这是为了在多电压等级的系统中计算时能显得比较方便 在高压电路中电力系统中各原件的电阻略去不计 短路电流计算一般只计各原件 的电抗 12 5 3 2 本工程短路电流计算 按系统最大运行方式时短路电流计算 绘制计算电路图 G 0 38KV K 1 10KV 10KV K 2 1200m 图 5 1 短路计算电路图 求 10kV 母线上 K 1 点短路和 380V 低压母线上 K 2 点短路电流和短路容量 电源侧短路容量定为 Sk 250MV A 确定基准值 设Sd 100MVA Ud Uc 高压侧Ud1 10 5kV 低压侧Ud2 0 4kV 则 重庆科技学院本科生毕业设计 短路电流计算 19 计算短路电路中各原件的电抗标幺值 1 电力系统 已知Soc 250MVA 故 2 电缆 查表得在基准容量Sd 100MVA Ud Uc时 10KV电缆长1 2km 而X0 0 8 km 3 电力变压器 查表得 故6 0 Z U 等效电路图如图5 2所示 1 0 4 2 0 96 3 4 8 4 4 8 k 1k 2 图 5 2 等效电路图 首先计算 k 1 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 a 总电抗标幺值 b 三相短路电流周期分量有效值 c 其它短路电流 重庆科技学院本科生毕业设计 短路电流计算 20 KA 4 04 10 3KA d 三相短路容量 其次计算 k 2 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 a 总电抗标幺值 3 76 b 三相短路电流周期分量有效值 38 3KA c 其它短路电流 38 3KA 38 3 70 47KA d 三相短路容量 综上所知 短路计算结果如下表 5 1 所示 表 5 1 最大运行方式下短路计算结果 三相短路电流 kA三相短路容量 MVA 短路计算点 3 k I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S 重庆科技学院本科生毕业设计 短路电流计算 21 k 14 044 044 0410 36 173 53 k 238 338 338 370 4741 7526 6 重庆科技学院本科生毕业设计 一次设备选择 22 6 一次设备选择 6 1 高压一次设备 6 1 1 高压一侧设备概述 高压一次设备选择的条件是 须满足一次电路在正常运行 短路故障条件下 工作要求 同时设备用工作安全可靠 运行维护方便 投资经济合理 按故障条件下的工作下选择合理的电气设备 就是按最大可能的短路故障时 的动 热稳定度进行校验 对装有熔断保护的电压互感器则不必进行以上校验 电缆则不必进行动稳定度校验 其他设备均要进行以上校验 12 6 1 2 高压开关柜的选择和高压一次主接线图的确定 高压开关柜是按一定的线路方案将高压开关设备 保护电器 检测仪表和母 线 绝缘子等一 二次设备组装而成的一种高压成套配电装置 用于控制和保护 变电所中的变压器和高压线路 也用于大型高压交流电动机的起动和保护 目前 10kv 及以下变电所中常用的高压开关柜有中置式空气绝缘金属封闭铠 装式开关柜和 SF6 气体绝缘金属封闭式开关柜两大类 本次设计主要为 10kv 侧 选择柜型为 KYN10 27 系列 对于 KYN10 27 系列 优点 PT 加避雷首先解决了二次电路和继电保护的用电 节省引入二次电 源的投资 更换电压 电流互感器等设备时 拉出即可断电操作 方便安全 缺点 本方案为上进线 与电缆下进线冲突 要求将电缆引至配电室上方进 线 增大了工程量且影响了美观 柜子的连接方式见附录 CAD 图 6 1 3 高压一次设备的选择 因为高压柜已经确定为 KYN10 27 其自身附带了各种主要电器设备类型 结合高压侧短路电流计算表格和负荷计算表格 为开关柜选择大小匹配的电器设 备 13 具体的设备型号如下表 6 1 所示 表 6 1 高压主要设备型号 主要电器设备设备型号主要电气设备设备型号 真空断路器ZN5 10 630熔断器RN2 10 电流互感器LDJ 10 75 5避雷器FZ3 电压互感器JDZ 10 0 1 重庆科技学院本科生毕业设计 一次设备选择 23 母线的选择 母线一般有铜 铝 钢三种 现在大部分采用铜制母线 本工 程也采用铜制 这里我们按经济电流密度选择母线截面 按经济电流密度选截面计算公式 ec A 30 I ec J 6 1 为所选变压器的额定电流 因为两个变压器均选择的SCB10 1250KVA 10KV干 30 I 式铜线变压器 故 取 1 2 故 72 2 1 2 60 2mm2 ec J ec A 母线选择 TMY 60 6 6 1 4 校验高压一次主要设备 母线的校验 校验发热条件 40 时铜排载流量 排宽厚度系数 排宽 mm 厚度系数为 母排 12 厚时为 20 10 厚时为 18 依次为 12 20 10 18 8 16 6 14 5 13 4 12 该母线在 40 室内的允许载流量 6014 840A 72 2A al I 30 I 可见 满足发热条件 校验热稳定度 热稳定度系数为 C 171短路发热假想时间 1 2s 的母线 其 221 mmSA ima t 最小面积 38 3103mm2360 故满足 min A c t I ima 3 2 mm 校验动稳定度 母线的弯曲力矩 M 截面系数 W 轴线间距 a 300 10 3 lF6 2h bmm 取 a 500mm 支持点间距 600mm 则母线的最大应力l M W 1 9MPa c 6 10 2 3 hb lF 而硬铜母线的允许应力为 140MPa 1 9MPa 满足 al c 表 6 2 高压一侧设备一览表 校 装置地点电气条件一次设备型号规格 重庆科技学院本科生毕业设计 一次设备选择 24 真空断 路器 熔断器电流互 感器 电压互感 器 避雷器验 项 目 参数数据参数 ZN5 10 630 RN2 10 LDJ 10 75 5 JDZ 10 0 1 FZ3 额定 电压 KV N U 10kv eN U 10kv10kv10kv10kv 额定 电流 A 30 I 72 2A eN I 63010075 额定 开断 电流 KA 3 k I 4 04kA oc I 20 动稳 定电 流 KA i 3 sh 10 3KA max i 50 热稳 定电 KA 3 sh I 4 042 1 2 19 59 tIt 2 20 通过以上表格 6 2 中的校验 其选择的设备类型均符合 6 2 低压一次设备 380 220V 低压侧选择 GCS 系列开关柜 低压侧母线选择 TMY 80 6 其校验 过程和上面的高压母线过程一样 均符合要求 6 3 电线 电缆的选择 6 3 1 电线 电缆截面选择的原则 选择的原则 配电系统的导线和电缆的选择 一般按照以下原则进行 1 使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型 2 机械强度选择导线的最小允许截面 3 允许载流量选择导线和电缆的截面 重庆科技学院本科生毕业设计 一次设备选择 25 4 按电压损失校验导线和电缆的截面 按上述条件选择的导线和电缆具有几种截面时 应取其中较大的一种类型的 选择 且一般 10KV 及以下高压线路及低压动力线路 通常先按发热条件选择截 面 再校验电压损耗和机械强度 低压照明线路 通常先按允许电压损耗进行选 择 再校验其发热条件和机械强度 随着我国快速发展 现在在大部分场合采用铜芯电缆 本工程选择铜芯电力 电缆 12 6 3 2 高压侧电缆的选择与校验 因为本工程选择 10KV 进线电缆 按发热条件选择截面 因为 I30 IN T A 资料显示重庆年最高温度月平均值为 40 C 因为此电缆为从电缆 沟引入 根据环境温度的定义 室内包括电缆沟或隧道内 环境温度为当地最热 月平均气温加 5 C 基于以上原则在选择选择 YJV 6 10KV 3 95 6 3 3 低压侧电缆 电线的选择 由图 3 3 变压器的负荷表可知 变压器一与变压器二平均分配了整个小区的 用电负荷 其走线方式 见附录 CAD 图 由图 3 2 的负荷统计表可知 每一栋楼 的用电负荷 电流情况 用以选择低压侧电线和继电器 查相关表格 选择断路 器和电缆如表 6 3 楼号A断路器电缆总电缆 An 1127DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 An 285DZ20Y 100JYV 0 6 1KV 4 25 JYV 0 6 1KV 4 70 An 385DZ20Y 100JYV 0 6 1KV 4 25 An 4127DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 JYV 0 6 1KV 4 70 An 584 9DZ20Y 100JYV 0 6 1KV 4 25 An 684 9DZ20Y 100JYV 0 6 1KV 4 25 JYV 0 6 1KV 4 70 An 7127DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 An 8106DZ20Y 125JYV 0 6 1KV JYV 0 6 1KV 4 95 重庆科技学院本科生毕业设计 一次设备选择 26 4 35 As 1124DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 As 2124DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 JYV 0 6 1KV 4 95 As 3124DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 As 483DZ20Y 100JYV 0 6 1KV 4 25 JYV 0 6 1KV 4 70 As 5124DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 As 683DZ20Y 100JYV 0 6 1KV 4 25 JYV 0 6 1KV 4 70 Bn 1274DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bn 2273DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bn 3274DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bn 4273DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bn 5273DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bn 6173DZ20Y 180JYV 0 6 1KV 4 70 Bn 7273DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bn 8173DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 70 Bn 9273DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bn 10273DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 重庆科技学院本科生毕业设计 一次设备选择 27 4 120 Bs 1275DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bs 2138DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 Bs 3275DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4 120 Bs 4138DZ20Y 160JYV 0 6 1KV 4 35 Bs 5413DZ20Y 630Y 0 6 1KV 4 240 Bs 6275DZ20Y 400JYV 0 6 1KV 4