ny市林心谷小区供配电系统设计1

目录摘要ABSTRACT第一章概述111设计的对象112设计的主要任务113供配电系统设计的原则114设计的原始资料1第二章负荷计算与无功补偿621负荷计算6211计算负荷的目的6212计算负荷的方法概述6213按需要系数法确定计算负荷的公式622无功补偿8221无功补偿的目的8222无功功率的人工补偿装置8223并联电容器的选择计算方法9224低压电容器柜（屏）的选择9225无功功率补偿的计算结果9第三章变配电所主变压器和主接线方案1231主变压器的选择12311变压器选型的原则12312变压器台数的选择原则12313变配电所主变压器容量选择的方法12314主变压器选择的方案1332变配电所主接线方案的选择13321变配电所主接线概述13322变配电所主接线设计要求14323变配电所主接线方案的拟定1533变配电所的所址选择17331变配电所的所址选择的原则17332负荷中心的确定18第四章短路电流的计算2041短路电流的概述2042计算短路电流的目的2043短路计算的方法2144用标幺值法计算短路电流的依据21441标幺值的概念21442电力系统各元件电抗标幺值的计算22443用标幺值法进行短路计算的方法2245短路电流的计算过程与结果23第五章变配电所一次设备的选择校验2651一次设备及其选择26511概述2652一次设备选择与校验的条件与项目26521一次设备选择与校验的条件26522一次设备选择与校验的项目2753一次设备选择依据28531按正常工作条件选择28532按短路条件校验28533隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验28534电流互感器的短路稳定度校验29535电缆的短路热稳定度校验29536保护电压器的熔体额定电流的选择3054一次侧设备的选择校验3054110KV侧一次设备的选择校验3055高低压母线的选择32第六章变配电所进出线的选择3361变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则33611高压电缆线33612低压电缆线3362导线和电缆截面的选择依据33621导线和电缆的截面选择计算的条件33622按发热条件选择或校验导线和电缆的截面34623按电压损耗校验导线和电缆的截面34624按短路热稳定校验导线和电缆的截面34625作为备用电源的高压联络线的选择校验37第七章变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定3971高压断路器的操动机构控制与信号回路3972变配电所的电能计量回路3973变配电所的测量和绝缘监察回路3974变配电所的保护装置40741主变压器的继电保护装置的配置要求40742主变压器的继电保护装置的选择依据40743主变压器的继电保护装置的选择41第八章变配电所的防雷保护与接地装置的设计4581变配电所的防雷保护4582变配电所公共接地装置的设计（与1KV下系统共用的接地装置）45821设计依据45822设计过程与结果47参考文献49致谢50附录一51外文原文51附录二55中文翻译55附录三59小区平面图59附录四60电气主接线图60附录五61附录六63附录七65摘要电能在现代工业生产及国民经济生活中是不可或缺的，因此，供配电技术显得尤为重要。通过对供配电系统中变电所的设计，可以加深变电所在电力系统中的作用及电力系统设备功能及选择原则等方面的了解和认识。本次设计的题目为NY市林心谷小区供配电系统设计，主要是根据国家相关标准和规范对小区供配电系统进行设计。本次设计内容主要包括以下几个方面负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。系统设计，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，适应全局发展。本小区供配电设计作为毕业设计，其目的是通过切身实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力，为即将面临的工作奠定坚实的基础。关键词变压器，气主接线，开关设备，继电保护ABSTRACTPOWERINTHEMODERNINDUSTRIALPRODUCTIONANDNATIONALECONOMICLIFEISINDISPENSABLE,THEREFORE,DISTRIBUTIONTECHNOLOGYISPARTICULARLYIMPORTANTTHROUGHTOTHESUBSTATIONDESIGNINPOWERSUPPLYSYSTEM,ITCANDEEPENUNDERSTANDINGOFTHESUBSTATIONINPOWERSYSTEMANDTHEROLEOFTHEPOWERSYSTEMEQUIPMENTFUNCTIONANDSELECTIONPRINCIPLESTHISDESIGNTOPICISTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEMFORTHENYCITYLINXINGUCOMMUNITY,DESIGNTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEMOFTHECOMMUNITYMAINLYACCORDINGTOTHERELEVANTNATIONALSTANDARDSANDSPECIFICATIONSTHISDESIGNMAINCONTENTINCLUDESTHECHARGECOMPUTATION,SHORTCIRCUITCURRENTCOMPUTATION,ELECTRICALMAINWIRINGDESIGN,ELECTRICALEQUIPMENTCHOICEANDVERIFICATIONINCLUDINGMAINVOLTAGETRANSFORMERCHOICE,CIRCUITBREAKERANDDISCONNECTINGSWITCHWITHCHECKUP,CONDUCTORCHOICEWITHCHECKUP,CURRENTTRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUP,VOLTAGETRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUPANDLIGHTNINGPROTECTORCHOICEANDSOON,THEDISPOSALANDCONFIGURATIONOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNBETWEENTHEM,THEELECTRICALMAINWIRINGHASREPRESENTEDTHEMAINBODIESSTRUCTUREOFTHESUBSTATION,ITHASTHEDECISIVERELATIONSABOUTTHEELECTRICALEQUIPMENTCHOICE,THEPOWERDISTRIBUTIONEQUIPMENTARRANGEMENT,THERELAYPROTECTION,THEDECISIONOFAUTOMATICDEVICEANDTHECONTROLMODE,ANDITHASLONGTERMINFLUENCEABOUTTHERELIABILITY,SECURITY,FLEXIBILITYANDEFFICIENCYOFTHEELECTRICALPOWERSYSTEMMOVEMENTTHEDESIGNOFTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEM,NOTONLYTAKECAREOFTHECURRENTLOCALINTERESTS,BUTALSOHAVEAGLOBALVIEWTOADAPTTOTHEDEVELOPMENTTHEPURPOSEOFUSINGTHEELECTRICSYSTEMDESIGNOFTHISBUILDINGASTHEGRADUATIONDESIGNWASTOAPPLYTHECONCEPTSANDTECHNIQUESINTOPRACTICEAND,TOEXERCISEINDIVIDUALANALYTICALABILITYANDPROBLEMRESOLVINGCAPABILITY,INORDERTOTAKEADVANTAGESWHENFACINGREALISTICPROBLEMSATWORKKEYWORDSTRANSFORMERELECTRICALMAINWIRINGSWITCHGEARRELAYPROTECTION第一章概述11设计的对象本次设计的对象“NY市林心谷小区供配电系统设计”，它分为东住宅区和西住宅区两部分，整个小区总面积约23000平方米。东住宅区包括一栋三单元高层住宅楼（15层），共90户；两栋两单元多层住宅楼（6层），共48户；一栋三单元多层住宅楼（6层），共36户。西住宅区包括一栋三单元高层住宅楼（15层），共90户；两栋两单元多层住宅楼（6层），共48户；一栋三单元多层住宅楼（6层），共36户。12设计的主要任务本次设计的主要任务有负荷计算与无功补偿、变配电所主变压器和主接线方案、变配电所位置和型式的选择、短路电流的计算、变配电所一次设备的选择校验、变配电所进出线的选择、变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定、变配电所的防雷保护与接地装置的设计、变配电所的布置与结构设计。13供配电系统设计的原则（1）必须遵守国家的有关法规、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。（2）应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采用国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与长期发展的关系，做到远、近期为主，适当考虑扩建的可能性。14设计的原始资料（1）小区总平面图（2）小区负荷情况名称类别设备容量KWPE/需要系数DK功率因数COS正切值TAN空调960708075照明240810一般插座240508075小计1442，3，5，6总计576空调1440708075照明360810一般插座720508075小计2521，4总计504空调3600708075照明900810一般插座1800508075小计6307，8总计1260电梯5002080754座电梯总计200生活水泵1007080752，3，5，6总计40生活水泵1507080751，4总计30生活水泵4007080757，8总计80（3）供电电源情况按照小区与当地供电部门签订的供用电协议规定,该小区可由附近两条10KV的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见总平面图。其中,一号干线的导线牌号为LGJ150,导线为等边三角形排列,线距为25M，干线首端距本小区约6KM,干线首端所设的高压断路器流量容量为500MVA此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为17S。（4）气象资料NY市气候处于北亚热带向暖温带的过渡地带，属于季风型大陆性半湿润气候，阳光充足，热量充足，四季分明；平均气温144摄氏度157摄氏度,年降雨703611734毫米，全年无霜期218242天,年最热月地下08M处平均气温为25,年雷暴日数为10/年,主导风向为东北风。（5）地质水文本小区所在地区平均海拔1114M，地层以黄土为主,地下水位大于10M。（6）电费制度本小区与当地供电部门达成协议，小区最大负荷时的功率因素不得低于095。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费610KV为800元/KVA。第二章负荷计算与无功补偿21负荷计算211计算负荷的目的计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值的。目前用电设备不断增加，正确确定用电的负荷尤为重要。过往由于设计的学校负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。212计算负荷的方法概述计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。凡是民用建筑中的负荷，一般都是用需要系数进行计算的。它既简便又实用，因为民用建筑中单机负荷较大的是空调主DK机、冷冻机、冻却泵、生活水泵、消防用的各类水泵等，这些负荷都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的；而计入变压器容量，即使单机也可直接乘以需要系数。因空调主机及水泵在计及轴功率时考虑了安全系数，按计算值取选电动机时又要选相近而又偏大的电动机容量，所以即使在满负荷运动时，电动机的负载率也不会超过7075，计及变压器容量时，可以不论台数多少均直接乘以需要系数，实际运行证明是切实可行的。民用建筑中的其它负荷，像空调风机、电热水器、照明等均时量大面广的小容量负荷，负荷大小是比较均匀的，可以用需要系数法进行计算，并按此容量可进行变压器容量及开关导线的选型。因此，本设计采用需要系数法来确定计算负荷。213按需要系数法确定计算负荷的公式（1）有功计算负荷（单位为KW）EDPK30式中用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为KW）。EP用电设备组的需要系数。DK（2）无功计算负荷（单位为KVAR）TAN30PQ（3）视在计算负荷（单位为KVA）COS30S（4）计算电流（单位为A）NUI30根据小区的负荷统计资料，按照需要系数法，负荷计算结果如表21设备容量。表21小区负荷计算结果名称类别设备容量KWPE/需要系数DKCOSTANKWP/30VAR/30QA/30KVSI/30空调960708075672504照明2408101920一般插座240508075129小计144984594114918792，3，5，6总计576393623764596空调14407080751008756照明3608102880一般插座7205080753627小计25216561026194831591，4总计504331220523896空调3600708075252189照明900810720一般插座180050807590675小计630414256548783117，8总计1260828513974电梯50020807510751254座电梯总计200403050生活水泵10070807575258752，3，5，6总计40282135生活水泵1507080751057881311，4总计30211576262生活水泵4007080752821357，8总计80564270总消防400832总计17298106456200422无功补偿221无功补偿的目的按供电局的规定，低压功率因数补偿到095，高压功率因数要求09，凡达不到者，按规定罚款。采用无功补偿，提高系统的功率因数，不仅可以节能，减少线路压降，提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。因此，建筑供电系统中的无功功率补偿是必不可少的。222无功功率的人工补偿装置小区中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。并联电容器的补偿方式，有一下三种（1）高压集中补偿电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。（2）低压集中补偿电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB5022795规定低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式。（3）低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线。民用建筑供电有它的特殊性，一是照明负荷占的比重比较大，属于分散负荷；二是电机大部分是空调风机、防排烟风机，其容量也是小而分散。由于上诉原因，在民用建筑的供电系统中，一般都是采用低压配电装置处集中补偿。而且，采用低压集中补偿不需要从电力系统中获取无功，可以减少电力系统的无功功率发生装置，也减少了电力系统到用户的线路上的无功传输，从而减少了这部分线路的电压损失及电能损耗。因此，本设计采用低压集中补偿。223并联电容器的选择计算方法（1）无功功率补偿容量（单位为KVAR）的计算302130TANTPQPQCC（2）并联电容器个数CQN式中单个电容器的容量（单位为KVAR）CQ224低压电容器柜（屏）的选择PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案。其中1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。1、3屏各有六条支路，电容器为BW04143型，每屏共84KVAR，采用六步控制，每步投入14KVAR。2、4屏各有8支路，电容器亦为BW04143型，每屏共112KVAR，采用8步控制，每步投入14KVAR。选择步骤根据控制步数要求，选择一台1号或2号主屏。根据所需无功补偿容量再补充一台或数台3号或4号辅屏。225无功功率补偿的计算结果由负荷计算表知,该校380V侧最大负荷时的功率因数只有086。而民用建筑各地供电局规定低压功率因数补偿到095,高压功率因数补偿到09以上。（1）小区建一个变配电所TANARCCOS086TANARCCOS098CQ30P17298TANARCCOS086TANARCCOS0981729803967472KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案3辅屏7台相结合,总共容量84KVAR8672KVAR。因此,无功补偿后,住宅区380V侧和10KV侧负荷计算如表22。表22生活区380V侧和10KV侧负荷计算计算负荷项目COSKWP/30VAR/30KQAKVS/30I/30380V侧补偿前负荷08617298106456200430454380V侧无功补偿容量672380V侧补偿后负荷098172983925617731826941主变压器功率损耗001526630S006106430S10KV侧负荷总计09617564496241825161055无功补偿后，小区的功率因数为,因此符合本设计要求。96COS30SP（2）小区建两个变配电所（分东住宅区和西住宅区）东住宅楼区TANARCCOS085TANARCCOS098CQ30P8649TANARCCOS085TANARCCOS09886490423633KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案3辅屏3台相结合,总共容量84KVAR4336KVAR。因此,无功补偿后,住宅区380V侧和10KV侧负荷计算如表23表23生活区380V侧和10KV侧负荷计算计算负荷项目COSKWP/30VAR/30KQAKVS/30I/30380V侧补偿前负荷085864953228100215227380V侧无功补偿容量336380V侧补偿后负荷0988649196288812513389主变压器功率损耗00151330S00652830S10KV侧负荷总计09787792217890548523西住宅楼区TANARCCOS085TANARCCOS098CQ30P8649TANARCCOS085TANARCCOS09886490423633KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型其方案1主屏1台与方案3辅屏3台相结合,总共容量84KVAR4336KVAR。因此,无功补偿后,住宅区380V侧和10KV侧负荷计算如表24表24生活区380V侧和10KV侧负荷计算计算负荷项目COSKWP/30VAR/30KQAKVS/30I/30380V侧补偿前负荷085864953228100215227380V侧无功补偿容量336380V侧补偿后负荷0988649196288812513389主变压器功率损耗00151330S00652830S10KV侧负荷总计09787792217890548523第三章变配电所主变压器和主接线方案31主变压器的选择311变压器选型的原则（1）变压器应尽量选节能型的油浸及干式变压器；（2）独立变配电所，可选节能型油浸变压器；（3）非一类建筑物，当变压器附设在首层靠外墙时，可安装油浸变压器，但容量不得超过400KVA。312变压器台数的选择原则变配电所符合下列任一条件时，宜设置两台及以上的变压器（1）有大量一级负荷或者虽为二级负荷，但有一定数量的消防设备、保安设备等用电。当电力系统的备用容量受到限制时，应将特别重要用户及维修正常工作必须的最低负荷容量集中在一台或几台变压器上，其他不重要用户的容量也集中在另外变压器中，以便使用备用电源时，可将后者方便地切除。（2）所需变压器容量超过500KVA可选用两台小容量变压器，以确保供电安全，也可在负荷较小时，切除一台变压器，以达到节能的目的。（3）季节性负荷变化较大时，可设两台或两台以上变压器，以便在淡季时可切除整台变压器。（4）负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或多台变压器。在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。313变配电所主变压器容量选择的方法（1）装有一台主变压器的变配电所主变压器容量应不小于总的计算负荷，即TNS30S30STN（2）装有两台主变压器的变配电所每台主变压器容量不应小于总的计算负荷的60，最好为总计算负荷的70TN30S左右，即3076STN同时每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷之和，即TN30IS30ITN（3）主变压器单台容量上限单台配电变压器（低压为04KV）的容量一般不宜大于1250KVA用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的配电变压器。314主变压器选择的方案方案一建一个变配电所，采用两台变压器,型号采用S11M100010/0414032076TNSAKVAKVI9430方案二建两个变配电所（分东住宅区和西住宅区），采用四台变压器,四台型号都是S11M63010/04。每个变电所用两台变压器，两个住宅区各有一个变电所。变电所里的变压器，一台供应一栋高层住宅（15层），另一台供应三栋多层住宅（6层）。东住宅区7011027TNSAKVAKVI4830西住宅区70161276TNSKKI483032变配电所主接线方案的选择321变配电所主接线概述电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。变配电所主接线是构成电力系统的重要环节，也是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，通过技术经济论证比较后方可确定。322变配电所主接线设计要求电气主接线的设计应根据变配电所在所在电力系统中的地位和作用，首先满足电力系统的安全可靠运行和经济调度的要求，其次，要根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、电力设备的性能和周围环境条件及自动化规划与要求等确定。电气主接线设计应满足安全性、可靠性、灵活性和经济性四项基本要求。（1）安全性应符合国家标准和有关技术规范的要求，能充分保障人身和设备的安全。例如在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的负荷侧，必须装设高压隔离开关；对低压断路器也一样，在其电源侧及可能反馈电能的负荷侧，必须装设有低压刀开关。（2）可靠性供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力,是电力生产和分配的首要要求，主接线的设计首先应满足这个要求。电气主接线不仅要保证在正常运行时,还要考虑到检修和事故时,都不能导致一类负荷停电,一般负荷也要尽量减少停电时间。显然,这些都会导致费用的增加,与经济性的要求发生矛盾。因此,应根据具体情况进行技术经济比较,保证必要的可靠性,而不可片面地追求高的可靠性。（3）灵活性满足调度时的灵活性要求。应能根据安全、优质、经济的目标，灵活地投入和切换电源、变压器和线路，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。满足检修时的灵活性要求。在某一设备需要检修时，应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电，并使该设备与带电运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员检修时的方便和安全。满足扩建时的灵活性要求。大的电力工程往往要分期建设。从初期的主接线到最终方案的确定，每次过渡都应比较方便，对已运行部分影响小，不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。（4）经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。一般应当从以下几方面考虑。节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。电能损耗少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数，避免两次压降而增加电能损失。占地面小。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时，要注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量电厂或变电站，在可能和允许的条件下，应采取一次设计，分期投资建设，尽快发挥经济效益。323变配电所主接线方案的拟定按照上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主接线方案（1）建一个变配电所，采用两台变压器的主接线方案见图31（2）建两个变配电所（分东住宅区区和西住宅区），采用四台变压器见图32图31图32表31两种主接线方案的技术经济比较比较项目方案一方案二供电安全性较差好供电可靠性较低较高供电质量电压损耗较大电压损耗较小灵活方便性稍差较高技术指标扩建适应性稍差较好电力变压器的综合投资额S11M100010/04,单价为11万元,所以综合投资为21122万元S11M63010/04,单价为6万元,所以综合投资为4624万元高压柜含计量柜的综合投资额本方案采用6台GG1AF柜,其综合投资约为62515万元本方案采用10台GG1AF柜,其综合投资约为102525万元电力变压器和高压开关柜的年运行费22005150062215006422万元24005250062425006564万元经济指标按800元/KVA次性供电贴费21000800160万元46308002016万元从上表可以看出，方案二投入的资金比方案一略大。若采用方案一，一方面由于方案一采用单母线接线形式，供电可靠性低，一旦母线或变压器发生故障或检修，就会造成小区（二级负荷）停止供电，而且灵活性又较低。方案二能明显提高小区的供电可靠性，保证重要负荷有两回独立供电电源。低压侧又采用联路线，即能节约电能，有能适应季节性负荷波动，又利于扩大容量。用并且方案二的整体灵活性要优于方案一。所以，从供电可靠性、安全性、灵活性等方面综合考虑，本设计采用方案二。33变配电所的所址选择331变配电所的所址选择的原则1尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；2进出线方便；3尽量靠近电源侧；4设备运输方便；5不应设在有剧烈振动或高温的场所；6不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法远离时，不应设在污染源盛行风向（当地年主导风向）的下风侧；7不应设在经常积水场所的正下方，且不宜与厕所、浴室或其他经常积水场所相贴邻；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；当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB5005892）的规定；9不应设在地势低洼和可能积水的场所。332负荷中心的确定负荷中心的确定一般采取负荷功率矩法确定负荷中心。负荷功率矩法即在小区平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和Y轴，测出各建筑物负荷点的坐标位置。各栋楼负荷点的坐标位置如下一号楼976M,163M二号楼1489M,504M三号楼711M,619M四号楼1432M,817M五号楼543M,1091M六号楼151M,1188M七号楼64M,177M八号楼150M,180M各栋楼即1号楼、2号楼、3号楼、4号楼、5号楼、6号楼、7号楼、8号楼的负荷分别如下P11801KWP21094KWP31094KWP41801KWP51094KWP61094KWP7466KWP8466KW仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标，而，一般取值PXIYI21NPKPK071，这里取1。（1）建一个变电所负荷中心坐标PXIMPPXX62109876543218721PYIMPPYY891278765432181（2）建两个变电所东住宅区负荷中心坐标PXI1MPX61487531PYI1MPY41357531西住宅区负荷中心坐标XI2MPXP708642YI2MPYP41208642而两个负荷中心都集中在小区内人群聚集的地方，所以把两个负荷中心都进行了移位，东住宅区的负荷中心靠近六号楼，西住宅区的负荷中心靠近五号楼，（详见附录三小区平面图）。第四章短路电流的计算41短路电流的概述短路是系统常见的故障，短路就是不同电位的导电部分之间的短接。造成短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘的破坏。或者是由于误操作造成，或者是鸟兽跨接导电部分和绝缘损坏所造成。在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。对于三相短路常采用欧姆法和标幺制法进行短路计算。在这里采用标幺制法。计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施。以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，需计算出下列各短路参数“I次暂态短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量。3（应采用电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值；三相短路稳态电流有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定3I短路冲击电流瞬时值SHI短路冲击电流有有效值3SI三相短路容量KS42计算短路电流的目的在变配电所设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面（1）为保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。（2）为尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。43短路计算的方法短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有名单位制法）和标幺值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标幺制。因此，本设计采用的是标幺值法来计算短路电流。44用标幺值法计算短路电流的依据441标幺值的概念标幺制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值就是实际有名值与选定的基准值间的比值，即标幺值同实际值单位基准值任意单位实际值从上看出，标幺值是没有单位的。另外,采用标幺值计算时必须先选定基准值。我们一般先选定基准容量和基准电压。根据三相交流电路中的基本关系，推得DSDU基准电流和基准电抗值分别为DIDDSI3DDSUIX2据此，可以直接写出以下标幺值表示式容量标幺值DS电压标幺值DU电流标幺值DDSII3电抗标幺值2DDUX在进行短路计算时，为方便起见通常选择基准值100MVA，基准电压（）SDU为线路平均额定电压（）。CU442电力系统各元件电抗标幺值的计算取100MVA，DSDC电力系统的电抗标幺值为SUXDCDSS2/电力变压器的电抗标幺值为NKDCNKDTSS10/102电力线路的电抗标幺值为2020/CDDCDWLULXSLX443用标幺值法进行短路计算的方法短路电流中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算其总电抗标幺值，由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点的电压无关，X因此无需进行电压换算，这也是标幺值法较之欧姆法优越之处。无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标幺值按下式计算为23313/XSUXIDCCCDKK由此可求得三相短路电流周期分量有效值3XIIDKK求得后，即可利用前面得公式求出、和等。3KI3“I3SHIS三相短路容量得计算公式为33XSIUISDCKCK45短路电流的计算过程与结果1绘制计算电路如41所示图412选定基准容量和基准电压，计算短路基准电流,一般设基准值DSDUDI100MVA，基准电压（）为线路平均额定电压（）。即高压侧105KV,低DSCU1D压侧04KV，则2UKVAMSIDD51031KUIDD423计算短路电路中各元件的电抗标幺值1电力系统20511AMVSXDS2架空线路已知主电源线路为6KM91501063522102KVAMULSXD3电力变压器查表知S11M630系列变压器的45，所以ZU143763015403AKVSXNDK绘制等效电路图如42所示图424计算K1点105KV侧短路电路总电抗和三相短路电流及短路容量总电抗标幺值129021XXK三相短路电流周期分量有效值KAIIKDK6125131其他三相短路电流I33“KISH685“AIIS932113“三相短路容量MVXSKDK6470131（5）计算K2点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量1总电抗标么值756391203212K2三相短路电流电流周期分量有效值KAXIIKDK3257142323其他短路电流KIIK35323“AISH64814“KIIS27093“4三相短路容量AMVXSKDK5171232K3的短路电流与K2相同，以上计算结果综合如表41表41采用主电源的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KI3I“3I3SHI3SHI3KS3K1262262262668396476K2253253253466276175K3253253253466276175第五章变配电所一次设备的选择校验51一次设备及其选择511概述变电所中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路或一次回路，亦称主电路。一次电路中所有的电气设备，成为一次设备。凡用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，称为二次电路或二次回路，亦称副电路。二次电路通常接在互感器的二次侧。二次电路中的所有电气设备，称为二次设备。一次设备按其功能来分，可分为以下几类（1）变换设备其功能是按电力系统工作的要求来改变电压或电流等，例如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。（2）控制设备其功能是按电力系统工作的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关。（3）保护设备其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等。（4）补偿设备其功能是用来补偿电力系统的无功功率，以提高电力系统的功率因数，例如并联电容器。（5）成套设备它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。52一次设备选择与校验的条件与项目521一次设备选择与校验的条件（1）按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。（2）按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。（3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。（4）按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确等级进行选择。522一次设备选择与校验的项目选择一次设备时应校验的项目如表51表51选择一次设备的校验项目短路电流校验一次设备名称额定电压V额定电流A开断电流KA动稳定热稳定环境条件其他高低压熔断器是是是不一定否是高压隔离开关是是否是是是操作性能高压负荷开关是是是是是是操作性能高压断路器是是是是是是操作性能低压刀开关是是是不一定不一定是操作性能低压负荷开关是是是不一定不一定是操作性能低压断路器是是是不一定不一定是操作性能低压熔断器是是是否否电流互感器是是否是是是二次负载准确级电压互感器是否否否否是二次负荷准确级并联电容器是否否否否是额定容量母线否是否是是是电缆是是否否是是支柱绝缘子是否否是否是穿墙套管是是否是是是备注表中“是”表示必须校验，“否”表示不必校验，“不一定”表示一般不必校验53一次设备选择依据531按正常工作条件选择（1）按工作电压选择设备的额定电压不应小于所在线路的额定电压，即ENUNU（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ENI30I30（3）按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬IS间得短路电流有效值或短路容量，即KIKSKI532按短路条件校验短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时得动稳定和热稳定。533隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验（1）动稳定校验条件3MAXSHI式中开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为KA）。MAXI开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为KA）。3SH（2）热稳定校验条件IMATTI232式中开关的热稳定电流有效值（单位为KA）；TI开关的热稳定试验时间（单位为S）；开关所在处的三相短路稳态电流（单位为KA）；3I短路发热假想时间（单位为S）。IMAT短路发热假想时间一般按下式计算IMAT205ITKIMA在无限大容量系统中，由于,因此I“05KIMAT式中短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。KT当时STK1KIMAT低速断路器如油断路器,其全分闸时间取02S高速断路器如真空断路器,其全分闸时间取01S。534电流互感器的短路稳定度校验（1）动稳定校验条件31MAXNI式中电流互感器的动稳定电流（单位为KA）；MAXI电流互感器的额定一次电流（单位为A）。N1（2）热稳定校验条件IMATTI3式中电流互感器的热稳定电流（单位为KA）；TI电流互感器的热稳定试验时间，一般取1S；535电缆的短路热稳定度校验电缆不校验短路动稳定度。电缆短路热稳定度校验的条件采用IMATAICMIN3式中C参见表52。表52电缆长期允许工作温度和短路时的允许最高温度及相应的热稳定系数导体种类导体材料长期允许工作温度短路允许最高温度短路热稳定系数2ASM铝9020077610KVA聚乙烯绝缘电缆铜90250137536保护电压器的熔体额定电流的选择一般取为05A，不必校验54一次侧设备的选择校验54110KV侧一次设备的选择校验表5310KV侧一次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参数NU30I3KISHI3TIMAI23装置地点条件数据10KV1375ATNI1262KA668KA2622191304额定参数NIMAXITI一次设备型高压少油断路器SN1010I/63010KV630A16KA40KA1622512高压隔离开关GN8610T/20010KV200A255KA1025500号规格高压熔断器RN21010KV05A50KA电压互感器JDZJ10310/KV电压互感器JDJ1010/01KV电流互感器LQJ1010KV150/5A避雷器FS41010KV表54380V侧一次设备的选择校验（东住宅区）选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数NU30I3KISHI3TIMAI23装置地点条件数据380V13389A253KA466KA2532074481额定参数NNIIMAXITI低压断路器DW151500/3电动380V1500A40KA低压刀开关HD131500/30HD13400/30380V1500A400A电流互感器LMZJ105500V400/5A1500/5A一次设备型号规格低压塑料外壳式断路器DZ20630/3380V630A30KA表55380V侧一次设备的选择校验（西住宅区）选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参数NU30I3KISHI3TIMAI23装置地点条件数据380V13389A253KA466KA2532074481额定参数NNIIMAXITI低压断路器DW151500/3电动380V1500A40KA低压刀开关HD131500/30HD13400/30380V1500A400A电流互感器LMZJ105500V400/5A1500/5A一次设备型号规格低压塑料外壳式断路器DZ20630/3380V630A30KA55高低压母线的选择参照610KV变配电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸，10KV母线选LMY3404，即母线尺寸为40MM4MM；380V母线选LMY3808505，即相母线尺寸为80MM8MM，中性母线尺寸为50MM5MM。第六章变配电所进出线的选择61变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则611高压电缆线（1）一般环境和场所，可用铝芯电缆；但有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆；（2）埋地敷设的电缆，应采用外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆；（3）在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆；（4）敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆；（5）电缆沟内敷设的电缆，一般采用裸铠装电缆、塑料护套电缆或裸铅包电缆；（6）交联聚乙稀绝缘电缆具有优良性能，宜优先选用。612低压电缆线（1）一般采用铝芯电缆，但有特殊要求的线路可采用铜芯电缆；（2）电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆；（3）TN系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。62导线和电缆截面的选择依据621导线和电缆的截面选择计算的条件为了保证供电系统的安全、可靠、优质、经济地运行，选择到导线和电缆的截面时必须满足下列条件（1）发热条件导线和电缆再通过正常最大负荷电流即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计算电流时产生电压损耗，不应该超过正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，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，以使线路的年运行费用支出最小。按经济电流密度所选的截面，称为经济截面。工厂内的10KV及以下线路，通常不按经济电流密度选择。（4）机械强度导线（包括裸导线和绝缘导线）截面不应该小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，包括短路动稳