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某花园小区供电方案设计2007级工厂供电课程设计 工厂供电课程设计报告书课题名称某花园小区供电方案设计姓 名学 号院、系、部电气系专 业电气工程及其自动化专业指导教师2010年 7月2日目录第一章 设计任务3第二章 负荷计算和无功功率补偿4第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择7第四章 短路电流的计算8第五章 变电所一次设备的选择校验10第六章 变压所进出线的选择12 第七章 变电所二次回路方案选择13第八章 降压变电所防雷与接地装置的设计13第九章 设计总结14参考文献.14附表.15第一章 设计任务一、 设计内容1、 为花园小区临时施工现场选配变压器；2、 花园小区长期供电变电所设计。二、 设计依据花园小区总平面图如图所示1、 临时施工现场用电情况如下：混凝土搅拌机2台，每台10kw，380v卷扬机2台，每台28kw，380v塔式起重机2台，每台20kw，380v振捣器10台，每台1kw，380v施工照明，5750w，220v生活照明，9000w，220v动力设备平均功率因数0.75，需要系数0.5，照明需要系数0.9.2、 小区有两栋高层楼房1、 1号楼24层分3个单元，2号楼18层，1个单元，各楼每个单元负一层均设有单元配电室，每个单元有15kw电梯两部，10kw风机和25kw高压水泵电动机2台，220kw热力泵电动机2台；2、 两栋楼各有30kw消防水泵电动机各两台；3、 1号楼每个单元住户用电设备容量为192kw，2号楼住户用电设备容量为144kw。4、 1号楼地下车库照明用电设备容量为2kw，2号楼为1kw。5、 路灯照明设备容量2kw。三、 设计要求：1、 为两栋楼房临时建筑施工选配变压器，选择变压器一次侧电气设备；2、 设计两栋楼房变电所，即选择变压器，确定主接线方案，绘出主结构图；3、 选择变电所进线，低压进电线；4、 画出二次回路接线图；5、 列出变电所电气设备表。第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.800.90b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.850.95c)视在计算负荷（单位为kvA） =d)计算电流（单位为A） =经过计算，得到临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）表2.1临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1临时施工混凝土搅拌机200.50.750.88108.813.3220.24卷扬机560.50.750.882824.6437.3056.67塔式起重机400.50.750.882017.626.6440.48振捣器100.50.750.8854.46.6610.12施工照明5.750.9105.1750生活照明90.9108.102一号楼每单元风机200.80.80.7516122030.39高压水泵500.80.80.7540305075.97热力泵电动机4400.80.80.75352264440668.53住户用电设备容量192291.729二号楼风机200.80.80.7516122030.39高压水泵500.80.80.7540305075.97热力泵电动机4400.80.80.75352264440668.53住户用电设备容量144218.7911重要负荷电梯1200.250.51.733051.959.9591.09消防水泵电动机1200.80.80.759672120182.332.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该供电要求的380V侧最大负荷时的功率因数只有0.78。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：1=(tan - tan)=1139tan(arccos0.86) - tan(arccos0.92) = 190 kvar2=(tan - tan)=1157tan(arccos0.85) - tan(arccos0.92) = 198 kvar其电容可取200kvar，因此可选并联电容器为BCMJ0.4-20-3型。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷1=（654-200）kvar=454kvar，2=（673-200）kvar=473kvar，视在功率=1226kVA，=1239kVA，计算电流=1862.8A，=1882.9A，,功率因数提高为cos1=0.93，cos2=0.92。在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1600kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1250kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧的负荷计算如表2.2所示。表2.2无功补偿后变压器1的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.86113965413131994.9380V侧无功补偿容量-200380V侧补偿后负荷0.93113945412261862.8主变压器功率损耗0.015=18.390.06=73.56表2.2无功补偿后变压器2的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.85115767313532055.7380V侧无功补偿容量-200380V侧补偿后负荷0.92115747312391882.9主变压器功率损耗0.015=18.590.06=74.34第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择3.1变电所主变压器的选择根据施工的负荷性质和电源情况，变电所分别装设两台主变压器，型号为SC9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选1=1250 KVA=1226 KVA，2=1250 KVA=1239 KVA，即选两台SC9-1250/10型干式变压器。3.2 变电所主接线方案的选择 根据上面对主变压器的选择以及负荷的性质和施工条件，可以选择如下主接线方案：第四章 短路电流的计算4.1 绘制计算电路 500MVAK-1K-25km10.5kVSC9-12500.4kV(2)(3)(1)系统图4-1 短路计算电路4.2 计算短路电路中个元件的电抗4.2.1电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故 （4-1）4.2.2架空线路查表得6-10KV电缆线路电抗，而线路长5km，故 （4-2）4.2.3电力变压器查表得 变压器的短路电压百分值=6，故 （4-3）式中，为变压器的额定容量4.3 k-1点（10.5kV侧）的相关计算4.3.1总电抗 （4-4）4.3.2 三相短路电流周期分量 （4-5）4.3.3 其他短路电流 （4-6） （4-7） （4-8）4.3.4 三相短路容量 （4-9）4.4 k-2点（0.4kV侧）的相关计算4.4.1阻抗归算到0.4KV侧 （4-10）4.4.2三相短路电流周期分量有效值 （4-11）4.4.3 其他短路电流 （4-12） （4-13） （4-14）4.4.4三相短路容量 （4-15）以上短路计算结果综合图表4-1所示。表4-1短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-123.1423.1423.1459.0134.94420.82k-226.9226.9226.9249.5329.3418.65第五章 变电所一次设备的选择校验5.1 10kV侧一次设备的选择校验5.1.1按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，熔断器额定电压=12kV。5.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即5.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。5.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表5-1 10 kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力 动稳定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV9.46A()2.86kA4.32kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40 kA高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5 kA二次负荷0.6电流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81避雷针FS4-1010kV-5.2 380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-2所示，所选数据均满足要求。 表5-2 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380V248.48A4.35kA4.74kA-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-400380V300A（大于）25 kA-电流互感器LMZ1-0.5500V300/5A300/5A-5.3 高低压母线的选择查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12510）+806，即相母线尺寸为125mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。第六章 变压所进出线的选择6.1 10kV高压进线的选择采用YJL22-10000-325交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋），接往10kV公用干线。a).按发热条件选择由=9.46A及室外环境温度30，查表得，初选YJL22-10000-325,其30C时的=159A,满足发热条件。b).校验机械强度查表得，最小允许截面积=25，而YJL22-10000-325满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。6.2 380低压出线的选择以下线路都按环境温度为30，选择BLV-500-（3185+195），除了照明线路，其他线路基本都是低压动力线路，应先按发热条件选择，再校验机械强度和电压损耗。照明线路因为对电压水平要求较高，通常先按允许的电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。6.2.1一号楼1单元按发热条件需选择由=319.19A，初选导线截面185，其=355A，满足发热条件。 故选择BLV-500-（3185+195）6.2.2一号楼2单元一号楼2单元亦选择BLV-500-（3185+195）（方法同上，从略）6.2.3一号楼3单元一号楼3单元亦选择BLV-500-（3185+195）（方法同上，从略）。6.2.4二号楼按发热条件需选择由=297.83A，初选导线截面150，其=303A，满足发热条件。故选择BLV-500-（3150+195）6.2.5 电梯、消防栓按发热条件需选择由=140.18A，初选导线截面50，其=154A，满足发热条件。故选择BLV-500-（350+125）6.2.6 临时施工按发热条件需选择由=130.66A，初选导线截面35，其=159A，满足发热条件。校验机械强度 查表可得，最小允许截面积Amin=16mm2，因此LGJ-35满足机械强度要求。表6-1 进出线和联络线的导线和电缆型号规格线 路 名 称导线或电缆的型号规格10KV电源进线YJL22-10000-325交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）380V低压一号楼1单元BLV-500-（3185+195）（明敷）一号楼2单元BLV-500-（3185+195）（明敷）一号楼3单元BLV-500-（3185+195）（明敷）二号楼BLV-500-（3150+195）（明敷）电梯、消防栓BLV-500-（350+125）（明敷）临时施工LGJ-35（架空线）第七章 变电所二次回路方案选择1) 高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器自动控制回路。2) 电测量仪表与绝缘监视装置这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。a) 10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。b) 变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。c) 电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。d) 380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。e) 低压动力线路：装设电流表一只。 二次回路接线图见附表第八章 降压变电所防雷