某小区供配电及其照明系统设计

学院本科毕业设计 论文 摘要 摘 要 建筑业的发展是人类文明与进步的重要标志 从修建遮蔽风雨的洞穴到今天 各种风格和功能的大型建筑物 进入21世纪以来 随着城市规模的不断扩大 小区 供配电负荷较大 负荷分配分散以及供电回路数量较多的特点 要提高层建筑配 电系统的可靠性 要正确选择各类配电设备的容量 就必须科学 合理的进行负 荷计算 在本设计中 要求完成对住宅小区供配电系统设计 主要包括照明系统 低压供配电系统 负荷计算 防雷与接地系统 论文针对住宅小区电气 的设计 和使用需要 在重点表述低压供配电系统 负荷计算和防雷与接地系统的 同时 侧重于电气基本理论和基本知识 设计中 总体按照民用建筑设计规范来 建立 设计的整体思路 并完成低压供配电 负荷计算 设备选型 照明计算 插座选 取 关键词 负荷计算 配电系统 防雷设计 照明 学院本科毕业设计 论文 摘要 I Abstract Construction and progress of human civilization development is an important symbol from the cave to shelter from bad weather to build a variety of styles and functions of today s large building into the 21st century with the continuous expansion of city size over the load cell power supply large decentralized load distribution and characteristics of a large number of power supply circuit to improve distribution system reliability story building to correctly select the capacity of various types of distribution equipment it must be scientific and rational for load calculation In this design the requirements for completion of the residential distribution system design including lighting low voltage power supply system load calculation lightning protection and grounding systems Thesis the design of residential areas and the use of electrical needs expressed in the focus voltage power supply system load calculation and lightning protection and grounding system at the same time focusing on the basic theory and basic electrical knowledge Design civil design specifications in accordance to the overall design of the overall idea of the establishment and complete low voltage power supply load calculation equipment selection lighting calculations outlet selection Keywords load calculation distribution systems lightning protection design light 学院本科毕业设计 论文 目录 目录目录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1 1 前言 1 1 2 工程概述 1 2 负荷计算和无功功率计算 2 2 1 概述 2 2 2 基本理论及计算公式 3 2 3 负荷计算和无功功率计算 4 2 4 无功功率补偿 6 2 5 年耗电量的估算 7 3 变压器容量和台数的选择 8 3 1 概述 8 3 2 变电所主变压器容量选择 8 3 3 主变压器相数的选择 9 3 4 绕组数的选择 9 3 5 主变调压方式的选择 10 3 6 连接组别的选择 10 3 7 容量比的选择 11 3 8 主变压器冷却方式的选择 11 3 9 方案的确定 11 4 变电所主接线方案的选择 12 4 1 国家对高层建筑的一般规定 12 4 2 低压线路接线方式 13 4 3 导线和电缆的选择 14 4 4 基本要求 14 4 5 具体方案 14 5 短路电流的计算 18 5 1 短路电流计算的目的及方法 18 5 2 短路电流的计算 18 5 3 确定基准值 18 5 4 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 19 5 5 计算 k 1 点的短路电流总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 20 5 6 计算 k 2 点短路电流总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 20 5 7 短路电流计算 21 6 变电所一次设备的选择 22 6 1 导线及截面选择的基本理论 22 6 2 电气设备及导体选择的原则 22 6 3 高压电气设备的选择 22 6 4 低压断路器的选择 23 6 5 选择结果 23 学院本科毕业设计 论文 目录 I 6 6 母线的选择 23 7 变电所继电保护的设计 28 7 1 概述 28 7 2 变压器继电保护 28 7 3 变压器的其他保护 29 8 防雷和接地装置的确定 31 8 1 防雷基本理论 31 8 2 防雷装置的确定 32 8 3 接地基本理论和装置的确定 33 9 照明设计 35 9 1 概述 35 9 2 照明计量单位 35 9 3 照度方式和种类 35 9 4 照度计算 36 9 5 电气照明设计的基本原则 37 9 6 电气照明详细设计计算 37 9 7 插座系统的概述 41 9 8 该小区住宅的插座系统设计 43 10 设计总结 44 参考文献 45 致谢 46 学院本科毕业设计 论文 绪论 0 1 绪论 1 1 前言 本次设计的题目是小区供配电及其照明设计 由于现在住宅多高层住宅 本次 设计的小区为小高层 通过具体的实例工程设计 初步掌握小区建筑供配电系统 设计的基本方法 更好的将理论和实践相结合 将大学几年来所学的课程及知识应 用到自己的专业中去 也为将来的工作打下良好的基础 同时也可以更加详细地学 习建筑规范 提高自己独立完成工程设计的实际操作和研究能力 本工程为一类 高层建筑 按三级负荷供电 二类防雷建筑物 二级防火进行电气系统设计 在 本设计中 要求完成对住宅小区供配电系统设计 主要包括照明系统 低压供配 电系统 负荷计算 防雷与接地系统 论文针对住宅小区电气的设计和使用需要 在重点表述低压供配电系统 负荷计算和防雷与接地系统的同时 侧重于电气基 本理论和基本知识 设计中 总体按照民用建筑设计规范来建立设计的整体思路 压供配电 负荷计算 设备选型 系统构成以及施工图的绘制 本毕业设计论 文共分十章 其中第 1 章是绪论 第 2 章负荷计算和无功功率计算 第 3 章为 变压器容量和台数的选择 第 4 章变电所主接线方案的选择 第 5 章为短路电流 的计算 第 6 章为变电所一次设备的选择 第 7 章为变电所继电保护的设计 第 八章为防雷和接地装置的确定 第九章为照明设计 第十章为设计总结 1 2 工程概述 本次设计具体项目为住宅小区项目 本设计为普通民用高层住宅 为一类高 层建筑 按二级负荷供电 防火等级为二级 按二类防雷建筑物设计防雷 本设 计采用 10kv 0 4kv 进线形式 接地形式采用 TN C S 系统进户处设重复接地 采用综合接地方式 接地利用建筑物基础作接地极 接地电阻不大于 10 欧 电 源进线采用 YFD YJV 4 1 95 PE 1 50 电缆引入 本次电气系统设计主要包括 照明系统设计 低压供配电系统设计 小区负荷计算 防雷与接地系统 防雷接 地设计 根据防雷等级进行设计 对主要建筑物和电气设备采取防雷 和接地措 施 以保护国家财产免遭损失和保障人身安全 学院本科毕业设计 论文 负荷计算和无功功率计算 0 2 负荷计算和无功功率计算 2 1 概述 小区住宅的负荷计算是搞好住宅的电气设计 关键问题之一 如何确定住宅 小区的电力计算负荷 电气负荷的估算 电气负荷在建筑电气设计中是一个重要 参数 他受许多客观因素的制约 随着人们物质文化生活水平的提高 家用电器 在人们生活中的迅速普及 若要 准确地计算小区的电气负荷是很困难的 一般 可以采用负荷密度法来对小区的电气负荷进行估算 由于建筑物的功能不同 其 负荷密度也随之不同而不同 住宅建筑的公共电力负荷的计算居住建筑的公共用电负荷大致可分为照明负 荷和动力负荷两部分 照明负荷居住建筑公共场所的照明包括一般照明 疏散照 明及事故照明 照明的用电负荷量与控制方法有关门厅及电梯前室的照明 其灯 具安装于居住建筑的重要交通场所照明对居民的安全感起着较重要的作用 一般 采用按键开关控制 夜间长时点亮 照明容量即 可按灯泡的功率计算 走道 户门外的照明 多采用定时开关控制 据测定可节电 75 照明容量可按 灯泡 功率的 25 计算 电梯机房 水箱间 水泵制 据测定可节电 75 照明容量 可按灯泡功率的 25 计算 电梯机房 水箱间 水泵房 值班室等一般按办 公用房计算功率 应急照明负荷 居住建筑公用照明负荷可按如下指标估算 多 层住宅 5 6w 高层住宅 10 15W 2 动力负荷 公共辅助设施的动力负荷 主要有 给水 排水的用电负荷 根据有关文献报道 每人每天供水量一般在 0 3t 一 般居民区的吨水耗电量在 0 1kw 以内 按荷年利用小时 4500h 计相当 于每人的用电负荷约为 0 028kw 亦可按 0 2 0 25W 估算 排水 在通用的 自流排水条件下 用电量可不计 电梯用电负荷 高层住宅建筑中 电梯是关键 的垂直运输设备 高层住宅电梯的用电主要与一下因素有关 a 每台电梯的服务 户数 一般服务户数越多 耗电越大 建筑物的高度及层数越多 耗电越大 c 电梯的速度和载重 d 电梯的电 机效率和传动效率 一般情况下 电梯的户负 荷可按每户 0 25 0 35k 估算 亦可按 1 7 2 0w 估算高层住宅的电梯负荷 计算负荷 也称需用负荷 目的是为了合理的选择供配电系统各级电压供电 网络 变压器容量和电器设备型号等 尖峰电流 用于计算电压波动 电压损失 选择熔断器和保护元件等 平均负荷 用来计算供配电系统中电能需要量 电能 损耗和选择无功补偿装置等 负荷计算的方法有需要系数法 利用系数法及二项式等几种 需用系数法 是将用电设备容量 Pe 乘以需用系数和同时系数 直接求出计算负荷的一种方法 这种方法由于简单易行 为设计人员普遍接授 事实上只 有当设备台数足够多 学院本科毕业设计 论文 负荷计算和无功功率计算 1 总密量足够在 无特大型用电设备 需用系数值才能趋向一个稳定的数值 因此 需用系数法普遍用于方案估算初步设计和工厂大型车间变电所的施工设计 表 2 1 为本次设计住宅的负荷统计表 本设计采用需要系数法确定 表2 1住宅小区的负荷统计 2 2 基本理论及计算公式 在负荷计算时 采用需要系数法对各个楼层进行计算 主要计算公式有 有功功率 式 2 e p x kp 1 负荷名称 Pe KW Kx cos Ijs A 选用电缆型号规格 1 6F 住宅电源 1680 80 9227 YFD YJV 4 1 95 PE 1 50 7 12F 住宅电源 1680 80 9227 YFD YJV 4 1 95 PE 1 50 13 18F 住宅电源 1680 80 9227 YFD YJV 4 1 95 PE 1 50 消防电梯常用电源 及辅助设备 1410 830 4NH W 4 16 E16 普通电梯常用电源 及辅助设备 1410 830 4ZR W 4 16 E16 生活泵 5 510 811W 4 4 E4 消防泵 2210 842NH W 4 25 E16 公用照明常用电源 710 813ZR W 4 6 E6 人防照明 510 810YJV 4 6 E6 人防动力 710 813NHYJV 4 6 E6 学院本科毕业设计 论文 负荷计算和无功功率计算 2 无功功率 式 2 tan pQ 2 视在功率 式 22 QPS 2 3 计算电流 式 2 4 N U S I 3 2 3 负荷计算和无功功率计算 1 1 6F P 168 0 8 134 4 KW Q 134 4 0 48 64 5Kvar S 134 4 64 5 149 1AKV I 149 1kva 1 732 0 38kv 226 5A 2 7 12F 住宅 P 168 0 8 134 4KW Q 134 4 0 48 64 5Kvar S 134 4 64 5 149 1AKV I 149 1kva 1 732 0 38kv 226 5A 3 13 18F 住宅 P 168 0 8 134 4KW Q 134 4 0 48 64 5Kvar S 134 4 64 5 149 1AKV I 149 1kva 1 732 0 38kv 226 5A 4 消防电梯及辅助设备 P 14KW 1 14 KW Q 14 0 75 10 5 Kvar S 14 10 5 17 5 AKV I 17 5 kv A 1 732 0 38 kv 26 6A 学院本科毕业设计 论文 负荷计算和无功功率计算 3 5 普通电梯及辅助设备 P 14KW 1 14KW Q 14 0 75 10 5Kvar S 14 10 5 17 5 AKV I 17 5 kv A 1 732 0 38 kv 26 6A 6 消防泵 P 22 1 22KW Q 22 0 75 16 5Kvar S 22 16 5 27 5 AKV I 27 5 1 732 0 38 kv 41 8A 7 生活泵 P 5 5 1 22 KW Q 5 5 0 75 4 1Kvar S 5 5 4 1 6 9 AKV I 6 9 1 752 0 38 Kv 10 5A AKV 8 公用照明常用电源 P 7KW 1 7KW Q 7 0 75 5 25 Kvar S 7 5 25 8 75 AKV I 8 75 kvA 1 732 0 38Kv 13 2A 9 人防照明 P 5KW 1 5KW Q 5 0 75 3 75 Kvar S 5 3 75 6 25 AKV 学院本科毕业设计 论文 负荷计算和无功功率计算 4 I 6 25 1 732 0 38Kv 9 5 A AKV 10 人防动力 P 7kw 1 7kw Q 7 0 75 5 25 Kvar S 7 5 25 8 75 AKV I 8 75 kv A 1 732 0 38Kv 13 2A 取本住宅同时系数 Kp 0 95 Kq 0 97 则全楼计算负荷为 P 0 95 P 0 95 477 7 453 8KW Q 0 97 249 4 241 9kvar S P Q 2 2 453 8 241 9 514 2 AKV I 514 2 1 732 0 38Kv 781 3 A AKV 2 4 无功功率补偿 由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷 AKVS 2 514 这时低压侧的功率因数为 88 0 2 514 8 453 30 30 2 S P COS 为使高压侧的功率因数0 90 则低压侧补偿后的功率因高于 0 90 取 要使低压侧的功率因数由 0 88 提高到 0 95 则低压侧需装设的95 0 COS 并联电容器容量为 var 8 95var95 0 arccostan88 0 arccostan 8 453kk QC 取 96则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 C Q vark 学院本科毕业设计 论文 负荷计算和无功功率计算 5 AKV S 7 476 96 9 241 8 453 2 22 A KV AKV I 27 724 38 0 3 7 476 2 计算电流变压器的功率损耗为 KWAKVSPT15 7 7 476015 0 015 0 2 var 6 28 7 47606 0 kAKVQT 变电所高压侧的计算负荷为 KWKWKW P 95 46015 7 8 453 1 var 5 174var 6 28var 96 9 241 1 kkk Q AKVAKVS 9 492 5 17495 460 22 1 A KV AKV I 5 28 103 9 492 1 补偿后的功率因数为 满足 大于 0 90 的要求 94 0 9 492 95 460 cos 2 5 年耗电量的估算 年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到 年有功电能消耗量 式 TPWP 1 2 5 年无功电能耗电量 式 TQWq 1 2 6 结合本厂的情况 年负荷利用小时数为 4800h 因为年平均有功负荷系数 T 年平均无功负荷系数 由此可得本住宅 94 0 35 0 年有功耗电量 hKWhKWWP 6 103 24800 9 49294 0 年无功耗电量 hKWhkWq 6 103 04800var 5 17435 0 学院本科毕业设计 论文 变压器容量和台数的选择 6 3 变压器容量和台数的选择 3 1 概述 在各级电压等级的变电所中 变压器是变电所中的主要电气设备之一 其担 任着向用户输送功率 或者两种电压等级之间交换功率的重要任务 同时兼顾电 力系统负荷增长情况 并根据电力系统 5 10 年发展规划综合分析 合理选择 否则 将造成经济技术上的不合理 如果主变压器容量造的过大 台数过多 不 仅增加投资 扩大占地面积 而且会增加损耗 给运行和检修带来不便 设备亦 未能充分发挥效益 若容量选得过小 可能使变压器长期在过负荷中运行 影响 主变压器的寿命和电力系统的稳定性 因此 确定合理的变压器的容量是变电所 安全可靠供电和网络经济运行的保证 根据国际 JGJ T16 92 用电设备容量在 250KW 或需要变压器容量在 160KVA 以上者应以高压方式供电 的要求 可知凡是有一定建筑规模的工程都 将使用电力变压器 但对于如何选择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存 在误区 认为变压器有功负荷能力 容量应按照计算负荷负载或接近蛮负载选 择 其实这是一种错觉 误认为 满负荷 可以做到物尽其用 节省投资 殊 不知虽 然变压器是一种效率高在 95 以上的电气设备 但只有当变压器的负荷 在 0 5 0 6 时才可能实现 这也是从发挥变压器最高效率的角度出发来选择变压 器容量的首要条件和依据 当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其他一些因 素 例如环境温度的影响 降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的 损耗 又如变压器台数的合理选择和技术经济比较等等都是影响变压器容量选择 的考虑因数 3 2 变电所主变压器容量选择 主变容量一般按变电所建成近期负荷 5 10 年规划负荷选择 并适当考虑 远期 10 20 年的负荷发展 对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结 合 该所近期和远期负荷都给定 所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量 根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量 对于有重要负荷的 变电所 应考虑当一台变压器停运时 其余变压器容量在过负荷能力后允许时间 内 应保证用户的一级和二级负荷 对一般性能的变电所 当一台主变压器停运 时 其余变压器容量应保证全部负荷的 70 80 该变电所是按 70 全部负荷 来选择 当一台变压器停运时 可保证对 60 负荷的供电 考虑变压器的事故过负荷 学院本科毕业设计 论文 变压器容量和台数的选择 7 能力为 40 则可保证 98 负荷供电 而高压侧 220KV 母线的负荷不需要跟主 变倒送 因为 该变电所的电源引进线是 220KV 侧引进 3 3 主变压器相数的选择 当不受运输条件限制时 在 330KV 以下的变电所均应选择三相变压器 而 选择主变压器的相数时 应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择 单相变压器组 相对来讲投资大 占地多 运行损耗大 同时配电装置以及 断电保护和二次接线的复杂化 也增加了维护及倒闸操作的工作量 3 4 绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电所 如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该 变压器容量的 15 以上 或低压侧虽无负荷 但在变电所内需装设无功补偿设备 主变宜采用三绕组变压器 一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备 比相对的两台双绕组变 压器都较少 而且本次所设计的变电所具有三种电压等级 考虑到运行维护和操 作的工作量及占地面积等因素 该所选择三绕组变压器 在生产及制造中三绕组变压器有 自耦变 分裂变以及普通三绕组变压器 自耦变压器 它的短路阻抗较小 系统发生短路时 短路电流增大 以及干 扰继电保护和通讯 并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制 自耦变压器 具有磁的联系外 还有电的联系 所以 当高压侧发生过电压时 它有可能通过 串联绕组进入公共绕组 使其它绝缘受到危害 如果在中压侧电网发生过电压波 时 它同样进入串联绕组 产生很高的感应过电压 由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系 有共同的接地中性点 并直接 接地 因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同 自耦变压器 高中 压侧的零序电流保护 应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上 由于 本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行 电网电压波动范围较大 如 果选择自耦变压器 其两台自耦变压器的高 中压侧都需直接接地 这样就会影 响调度的灵活性和零序保护的可靠性 故不选择自耦变压器 分裂变压器 分裂变压器约比同容量的普通变压器贵 20 分裂变压器 虽 然它的短路阻抗较大 当低压侧绕组产生接地故障时 很大的电流向一侧绕组流 去 在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡 在轴向上产生巨大的短路机械应力 分 裂变压器中对两端低压母线供电时 如果两端负荷不相等 两端母线上的电压也 学院本科毕业设计 论文 变压器容量和台数的选择 8 不相等 损耗也就增大 所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡 又需限制短路 电流的供电系统 由于本次所设计的变电所 受功率端的负荷大小不等 而且电 压波动范围大 故不选择分裂变压器 普通三绕组变压器 价格上在自耦变压器和分裂变压器中间 安装以及调试 灵活 满足各种继电保护的需求 又能满足调度的灵活性 它还分为无激磁调压 和有载调压两种 这样它能满足各个系统中的电压波动 它的供电可靠性也高 所以 本次设计的变电所 选择普通三绕组变压器 3 5 主变调压方式的选择 为了满足用户的用电质量和供电的可靠性 220KV 及以上网络电压应符合以 下标准 枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电 网电压降而定 可为电网额定电压的 1 1 3 倍 在日负荷最大 最小的情况下 其运行电压控制在水平的波动范围不超过 10 事故后不应低于电网额定电压的 95 电网任一点的运行电压 在任何情况下严禁超过电网最高电压 变电所一 次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的 95 100 调压方式分为两种 不带电切换 称为无激磁调压 调整范围通常在 5 以 内 另一种是带负荷切换称为有载调压 调整范围可达 30 由于该变电所的电压波动较大 故选择有载调压方式 才能满足要求 3 6 连接组别的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致 否则不能并列运行 全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点 并且全星形接法 零序电流 没有通路 相当于和外电路断开 即零序阻抗相当于无穷大 对限制单相及两相 接地短路都有利 同时便于接消弧线圈限制短路电流 但是三次谐波无通路 将 引起正弦波的电压畸变 对通讯造成干扰 也影响保护整定的准确度和灵敏度 如果影响较大 还必须综合考虑系统发展才能选用 我国规定 110KV 以上的电 压等级的变压器绕组常选用中性点直接地系统 而且要考虑到三次谐波的影响 会使电流 电压畸变 采用 接法可以消除三次谐波的影响 所以应选择 Yo 接线方式 故本次设计的变电所 选用主变压器的接线组 别为 DYn11 接线 学院本科毕业设计 论文 变压器容量和台数的选择 9 3 7 容量比的选择 由原始资料可知 110KV 中压侧为主要受功率绕组 而 10KV 侧主要用于所 用电以及无功补偿装置 所以容量比选择为 100 100 50 3 8 主变压器冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有 自然风冷却 强迫油循环风冷却 强迫油 循环水冷却 自然风冷却 一般只适用于小容量变压器 强迫油循环水冷却 虽然散热效率高 节约材料减少变压器本体尺寸等优点 但是它要有一套水冷却系统和相关附件 冷却器的密封性能要求高 维护工作量 较大 所以 选择强迫油循环风冷却 3 9 方案的确定 总上所述每台变压器的容量应同时满足以下两个条件 N T S 1 任一台变压器单独运行时 宜满足 30 0 6 0 7 N T SS 2 任一台变压器单独运行时 应满足 101 30 SS TN 考虑到本住宅的实际情况取 1000 故选择两台主变压器 N T S kV A 考虑到安全性和可靠性的问题 确定变压器为 SC3 系列箱型干式变压器 型 号 SC3 1000 10 其主要技术指如下表所示 额定 电压 kV 损耗 kW变压器 型号 额定 容量 kV A 高压低压 联 结 组型 号 空载负载 空载 电流 0 I 短路 阻抗 K U SC3 1000 10100010 50 4Dyn112 457 451 36 院本科毕业设计 论文 变电所主接线方案的选择 10 4 变电所主接线方案的选择 4 1 国家对高层建筑的一般规定 1 一般应 l0kV 电源供电 住宅小区中的住宅楼和其他公用设施的用电负 荷分级应符合现行的 建筑设计防火规范 和 高层民用建筑设计防火规 范 等的规定 7 当住宅小区内同时具有一 二级负荷时 则应根据区域变电所的电 源路数和变压器台数确定供电电源 若区域变电所的 110 35kV 电源仅为一路 则小区的备用电源应从另外的区域变电所引来 当住宅小区内的一 二级负荷较 小 且设置自备电源比从城市电网取得第二电源 更经济合理时 可设置自备电 源 对规模较大的小区 当区域变电所的 l0kV 出线走廊受到限制或配电装置间 隔不足且无扩建余地时 宜在小区内设置 I0kV 开闭所 开关站 开闭所宜与 l0kV 变电站联体建设 2 配电系统设计应根据工程规模 设备布置 负荷容量及性质等综合考 虑确定 3 配电系统应满足生产和使用所需要的供电可靠性和电压质量 接线简 单 并有一定的灵活性 操作安全 检修方便 另外 还要考虑节省有色金属消 耗 减少电能损耗 4 自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级 但对 非常重要负荷供电时 可以超过三级 5 由公用电网引入建筑物内的电源线路 应在屋内靠近进线点便于操作 维护的地方装设电源开关和保护电器 若由本单位配变电所引入建筑物内的专用 电源线路 可装设不带保护的隔离电器 6 在正常环境的车间或建筑物内 当大部分用电设备容量不很大的时候 又无特殊要求时宜采用树干式配电 当用电设备容量大 或负荷性质重要 或在 很潮湿 有腐蚀性环境的车间及建筑物内 宜采用放射式配电 7 各级低压配电屏 应根据发展的可能性留有适当的备用回路 8 高层建筑低压配电一般应遵循以下原则 应满足计量维护管理 供 电安全 可靠的要求 应将照明与电力负荷分成不同配电系统 确定高层住 宅低压配电系统及计量方式时 应与当地供电部门协商 一般可以采用以下几种 方式 a 配电设备的布置应便于安装和维护 高层民用建筑的地下层通常有 两层 宜将总配电室 变电所 设在地下一层 柴油发电机宜用风冷式机组 且机 院本科毕业设计 论文 变电所主接线方案的选择 11 房最好设置在地下一层 一是便于通风冷却 二是可与变配电室中的设备共用 运输 通道 为防火的需要 不宜设置可燃油浸的电力变压器 高压电容器和多油开关 而应采用干式变压器与高压真空开关 各楼层配电室宜设在电气竖井内 一般情 况下配电箱与电缆分装在竖井内的不同侧面 b 单元不设总计量表 只在分层配 电箱内设分户表 其配电干线 支线的 配电方式同上项 c 分户计量表全布 集中于首层 或中间层 电表间内 配电支线以放射式 配电至各户 d 高层住 宅照明计量应一户一表 其公用走道 楼梯间照明计量可以采取 当供电部门收 费到户时 可以设公用电镀表 如收费到楼总表时 一般不另 设表 e 供配电 系统的网络设计应合理 高层民用建筑中的低压配电网络多采用 混合式配电系 统 其中地下室与裙楼部分采用放射式配电 主体部分采用树干式配电 根据负 荷大小和楼层层数的多少 决定选用分区树干式还是母线 树干式配电系统 树 干式的配电形式一般为电缆或插接式绝缘母线槽沿垂直的电气竖井内敷设 9 高层建筑低压配电一般应遵循如下原则 选择变压器时 一般 SCR 型干式变压器 将照明与电力负荷分成不同的配电系统 消防及其他用电设施 的宜字成体系 对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射配电 对各层配电 间的配电宜采用下列方式之一 a 工作电源采用分区树干式 备用 电源也采用分区树干式或首层到顶层垂直干线的方式 b 工作电源和备用电源都 采用由首层到顶层垂直干线的方式 c 工作电源采用分区树干式 备用电源取自 应急照明等电源干线 对经常处于备用状态的消防泵 喷淋泵 事故排风机等 设备 不作为计算负荷的一部分来选择变压器容量 为保证在发生火灾事故时 消防设备的起动与正常运转 可以采取自动切除非消防用电设备的措施 高层 建筑的配电箱设置和配电回路划分 应根据负荷的性质和密度 防火分区 维护 管理等条件综合确定 自层配电箱至用电负荷的分支回路 对于旅馆 饭店 公寓等建筑物内的客房 宜采用每套房间设一分配电箱的树干式配电 每套房间 内根据负荷性质再设若干支路 或者采用对几套房间按不同用电类别 以几路分 别配电的方式 但对贵宾馆间则宜采取专用分支回路供电 高层住宅的照明计 量表应采用一户一表 公用楼梯 公用走道的照明及公用电力计量宜单独设表 自备应急柴油发电机组的选择 4 2 低压线路接线方式 低压配电线路采用放射式 树干式 环式及链式四种接线法 放射式系统 特点配电线故障互不影响 供电可靠性较高 适用于一级负荷配电 配电设备集中 检修比较方便 缺点是系统灵活性较差 导线消耗量较多 此配电方式经常用在设 备容量大 负荷集中或重要的用电设备以及有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜 院本科毕业设计 论文 变电所主接线方案的选择 12 配电及保护起动设备放在现场者 以免影响其他用户正常用电 环形系统环形 线路运行时都是开环的放射式线路 提高了供电可靠性 当一回线路故障或检修 时 可以将该线路与电源断开 而该处的负荷仍可得到供电 树干式系统 特 点树干式配电系统总长度小 也就是可以节约有色金属 比较经济 供电点的回路 数量较少 配电设备也相应减少 配电线路安装费用也相应减少 存在缺点是干线 发生故障时影响范围大 供电可靠性较差 相比较导线截面 积较大 一般很少采用 树干式配电 往往采用放射式与树干式混合使用 链式系统 特点与树干式有 相似之处 这种供电形式适用与距配电柜较远而彼此相距又较近的不重要的容量 较小用电设备 这种方式连接的用电设备宜在五台以下 总功率在 10KW 以下 4 3 导线和电缆的选择 配电网络导线和电缆的选择 一般按照下列原则进行 按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型 按机械强度选择导线的最小允许截面 按允许载流量选择导线和电缆的截面 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 裸导线 TJ 铜绞线 LJ 铝绞线 LGJ 钢心铝绞线 TMY 矩形硬铜母线 LMY 矩形硬铝母线 绝缘电线 B 布 线用 X 橡皮绝缘 V 塑料绝缘 L 铝芯 R 软电线 电力电缆 按照主绝缘 材料的不同分为纸绝缘 Z 电缆 塑料绝缘电缆 V 电缆和橡皮绝缘 X 电缆 截面的选取 对建筑供配电中的低电压 380 220V 进出电线和电缆的截面 选择 是按长期允许载流 或称发热条件或称温升条件 来选择的 每箱电缆 或每相电线 的横截面积 必须满足下述条件 Ial I30 Ic I30 是流过每相 电线 或电缆 的计算电流 即对该负载计算得出的计算负荷电流 Ic I30 低压 配电系统电气设备的选择 4 4 基本要求 电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应 电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流 电器的额定频率应与所在口路的频率相适应 电器应适应所在场所的环境条件 电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求 用于断开短路电流的电器 应满足短路条件下的通断能力 院本科毕业设计 论文 变电所主接线方案的选择 13 4 5 具体方案 方案 高 低压侧均采用单母线分段 优点 用断路器把母线分段后 对 重要用户可以从不同母线段引出两个回路 用两个电路供电 当一段母线故障时 分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 缺点 当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电 当出线为双回 路时 常使架空线路出现交叉跨越 扩建时需向两个方向均衡扩建 方案 单母线分段带旁路 优点 具有单母线分段全部优点 在检修断路 器时不至中断对用户供电 缺点 常用于大型电厂和变电中枢 投资高 方案 高压采用单母线 低压单母线分段 优点 任一主变压器检修或发 生故障时 通过切换操作 即可迅速恢复对整个变电所的供电 缺点 在高压母 线或电源进线进行检修或发生故障时 整个变电所仍需停电 以上三种方案均能满足主接线要求 采用一方案时虽可靠性最佳 但是其经 济性相比其他两方案差 采用方案二需要的断路器数量多 接线复杂 它们的经 济性能较差 采用方案三既满足负荷供电要求又较经济 故本次设计选用方案 根据所选的接线方式 其主接线图如下 院本科毕业设计 论文 变电所主接线方案的选择 14 图 4 1 单电源放射式供电 院本科毕业设计 论文 变电所主接线方案的选择 15 图 4 1 单电源放射式供电 院本科毕业设计 论文 变电所主接线方案的选择 16 图 4 2 变电所主接线 院本科毕业设计 论文 短路电流的计算 17 5 短路电流的计算 5 1 短路电流计算的目的及方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备 以及进行继电保护装 置的整定计算 短路电流计算的方法 常用的有欧姆法 有称有名单位制法 和 标幺制法 又称相对单位制法 进行短路电流计算 首先要绘制计算电路图 在计算电路图上 将短路计算 所考虑的各元件的额定参数都表示出来 并将各元件依次编号 然后确定短路计 算点 短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电 流通过 接着 按所选择的短路计算点绘出等效电路图 并计算电路中各主要元件的 阻抗 在等效电路图上 只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出 来 并标明其序号和阻抗值 然后将等效电路化简 对于工厂供电系统来说 由 于将电力系统当作无限大容量电源 而且短路电路也比较简单 因此一般只需采 用阻抗串 并联的方法即可将电路化简 求出其等效总阻抗 最后计算短路电流 和短路容量 5 2 短路电流的计算 本住宅的供电系统简图如下图所示 图 5 1 供电简图 下面计算本住宅变电所 10kV 母线上 k 1 点短路和低压 380V 母线上 k 2 点短 路的三相短路电流和短路容量 本设计主要采用标幺制法进行短路电流的计算 5 3 确定基准值 取 AMVSB 1001 10 5 B UkV 2 0 4 B UkV 所以 6000MVA 2 K 1 3 LGJ 240 5KM K 2 10 5KV0 4KV 1 无穷大系统 学院本科毕业设计 论文 短路电流的计算 18 KA KV AMV U S I CI B d 5 5 5 103 100 3 1 KA KV AMV U S I C B d 144 4 03 100 3 2 2 5 4 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 忽略架空线至变 电所的电缆电抗 1 电力系统的电抗标么值 1 100 0 167 600 MV A X MV A 2 因电缆的型号是 LGJ 240 查手册得 因此 0 0 132 X km 2 2 100 0 132 50 60 10 5 MV A Xkmkm kV 3 电力变压器的电抗标么值 由所选的变压器的技术参数得 因此 6 k U 6 1000100 1006 100 1 3 AKV AMV S Su X N Bk 可绘得短路等效电路图如下图所示 1 0 167 2 0 6 k 2 K 1 3 6 图 5 2 短路等效电路图 学院本科毕业设计 论文 短路电流的计算 19 5 5 计算 k 1 点的短路电流总电抗标么值及三相短路电流和短路 容量 1 总电抗标么值 767 0 6 0167 0 21 1 XXX K 三相短路电流周期分量有效值 KA KA X I I K d K 17 7 767 0 50 5 1 1 3 1 其他三相短路电流 3 2 55 7 1718 28 sh ikAkA 3 1 51 7 1710 83 sh IkAkA 2 三相短路容量 AMV AMV X S S K B K 39 130 767 0 100 1 3 1 5 6 计算 k 2 点短路电流总电抗标么值及三相短路电流和短路容 量 1 电抗标么值 767 6 66 0167 0 321 2 XXXX K 2 三相短路电流周期分量有效值 KA KA X I I k d K 27 21 767 6 144 2 2 3 2 3 其他三相短路电流 KAish34218623 1 3 KAish20318609 1 3 三相短路容量 AMV AMV X S S K B K 8 14 767 6 100 2 3 2 学院本科毕业设计 论文 短路电流的计算 20 5 7 短路电流计算 对于短路点 K 1 的转移电抗 767 0 1 X 对于短路点 K 2 的转移电抗 773 0 2 X 各支路计算电抗 K 1 6 4 100 600 767 0 600 1 1 AMV AMA S AMV XX d K js K 2 6 40 100 600 767 6 600 2 2 AMV AMA S AMV XX d K js 由计算电抗查运算曲线得各电源 0 2S 2S 4S 时短路电流表么值 K 1 0 21 0 21 0 21 2 0 I 2 I 4 I K 2 0 21 0 21 0 21 2 0 I 2 I 4 I 在各时刻下短路点的总电流 4 I 2 IKAI63 0 2 2303 600 21 0 2 0 学院本科毕业设计 论文 变电所一次设备的选择 0 6 变电所一次设备的选择 6 1 导线及截面选择的基本理论 为了保证供电系统安全 可靠 优质 经济地运行 对导线和电缆截面进行 选择时必须满足下列条件 1 发热条件 导线和电缆 包括母线 在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发 热温度 不应超过其正常运行时的最高允许温度 2 电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗 不 应超过其正常运行时允许的电压损耗 对于较短的高压线路 可不进行电压损耗 校验 3 经济电流密度 35KV 及以上的高压线路及电压在 35KV 以下但距离长电流大的线路 其导 线和电缆截面宜按经济电流密度选择 以使线路的年费用支出最小 所选截面 称为 经济截面 此种选择原则 称为 年费用支出最小 原则 10KV 及以 下线路 通常不按此原则选择 4 机械强度 导线 包括裸线和绝缘导线 截面不应小于其最小允许截面 对于电缆 不 必校验其机械强度 但需校验其短路热稳定度 母线也应校验短路时的稳定度 对于绝缘导线和电缆 还应满足工作电压的要求 根据设计经验 一般对高压线路 常按经济电流密度选择 用其他三种方法 校验 对 10KV 及以下高压线路及低压动力线路 通常先按发热条件来选择截面 再由电压损耗和机械强度校验 对低压架空线路 常按长时允许电流选择 其余 校验 对低压照明线路 因其对电压水平要求较高 因此通常先按允许电压损耗 进行选择 再发热条件和机械强度进行校验 对长距离大电流及 35KV 以上的高 压线路 则可先按经济电流密度确定经济截面 再校验其它条件 高压一次设备 选取原则 根据以上负荷计算和短路电流计算选择高低压一次设备 6 2 电气设备及导体选择的原则 1 电气设备要能可靠地工作 必须按正常工作条件进行选择 按短路条件 学院本科毕业设计 论文 变电所一次设备的选择 1 校验其动 热稳定性 2 导体和电器的正常工作条件是指其额定电压 额定电流和自然环境条件 三个方面 3 在选择电气设备时一般按照导体和电气的额定电压 UN 不低于安装地点 电网额定电压 UNS 的条件选择 即 UN UNS 4 在规定的周围介质极限稳定下 导体和电器的额定电流 IN 应不小于流过 设备的最大持续工作电流 Iwmax 即 IN Iwmax 5 选择导体和电器时 应按当地环境条件校验它们的基本使用条件 6 3 高压电气设备的选择 1 高压断路器的选择 高压断路器按下列项目选择和校验 1 型式和种类 2 额定电压 3 额定电流 4 开断电流 5 动稳定性 6 热稳定性 2 隔离开关的选择 隔离开关应按下列条件选择 1 型式和种类 2 额定电压 3 额 定电流 4 动稳定性 5 热稳定性 3 高压熔断器的选择 高压熔断器应根据下列条件选择 1 额定电压 2 额定电流 3 开断电流 4 保护熔断特性 4 电磁式电流互感器的选择 电磁式互感器应按下列条件选择 1 按设备种类和型式选择 2 按一 次额定电压和额定电流选择 3 按准确级和二次负荷选择 4 热稳定性校 验 5 动稳定性校验 5 电磁式电压互感器的选择 电磁式电压互感器应按下列条件进行选择 1 按装置种类和型式选择 2 按一次回路电压选择 3 按二次绕组数量和电压选择 4 按准确级 和二次绕组容量选择 6 4 低压断路器的选择 1 低压断路器的选用要点 1 断路器的额定电压不小于线路额定电压 2 断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流不小于线路计算负载电 学院本科毕业设计 论文 变电所一次设备的选择 2 流 3 断路器的额定短路通断能力不小于线路中最大短路电流 注意进出线 端的短路通断能力是否相等 2 低压断路器的选择 依据断路器的选择原则 参照电子样本 本设计的全部低压断路器均选用