某中学供配电系统设计

毕业设计任务书设计题目某中学供配电系统设计专业电气工程及自动化05专升本班级姓名指导教师设计期限2007年03月05日开始2007年06月01日结束院、系电力学院2007年03月05日毕业设计任务书一毕业设计的目的1根据要求设计完成某中学供配电系统设计2通过设计，初步掌握民用供配电系统的相关知识和主要技术手段3培养综合运用基础知识和技能解决实际问题的能力，初步掌握工程设计方法和思路4提高独立获取新知识的能力，培养严肃认真的工作态度二主要设计内容1用电负荷与无功功率的计算2变配电所的选址选型和主接线方案的确定，电气主接线方案设计应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案3主要用电设备的选择和校验4继电保护方案的选择和计算5短路电流计算三重点研究问题选择与民用供电相关的12个理论问题，进行分析和仿真四主要技术指标或主要设计参数1中学平面布置图2负荷情况3供电电源情况4气象资料5地质水文条件五设计成果要求1开题报告2毕业设计说明书和计算书3技术图纸（主接线，平面图，配置图）4参考资料和外文资料及其翻译5独立完成，严禁抄袭或请人代作6按分配时间阶段完成相应任务六其他设计深度初步设计时间安排本次设计的时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下收集资料，熟悉任务3周（包括假期2周）方案论证比较2周电气设备选择计算3周计算机绘图2周完善设计成果2周编制设计说明书1周审核，校对1周翻译资料1周答辩1周总计16周华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告（参考）2007年4月2日学生姓名张荣海学号200510116专业电气工程及其自动化题目名称某中学供配电系统设计课题来源模拟主要内容一、设计的原始资料1学校总平面图2学校负荷情况该校除综合楼、图书馆、体育馆、锅炉房为二级负荷外,其余的属三级负荷。3供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定,该校可由附近两条10KV的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见学校总平面图。其中,一号干线的导线牌号为LGJ185,导线为等边三角形排列,线距为25M,干线首端距本校约3KM,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。二号干线的导线牌号为LGJ150,线距为2M,干线首端距本校10KM,其余与一号干线一样。已知与本校高压测由电气联系的架空线全长70KM,电缆线路全长20KM。4气象资料本校所在地区的年最高气温为41,年平均气温为23,年最低气温为8,年最热月平均最高气温为298,年最热月平均气温为265,年最热月地下08M处平均气温为25,年雷暴日数为21/年,主导风向为东北风。5地质水文资料本校所在地区平均海拔1114M,地层以黄土为主,地下水位大于20M。二、设计的主要任务1负荷计算与无功补偿2变配电所主变压器和主接线方案3变配电所位置和型式的选择4短路电流的计算5变配电所一次设备的选择校验6变配电所进出线的选择7变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定8变配电所的防雷保护与接地装置的设计9变配电所的布置与结构设计三、设计内容1用电负荷的计算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。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，都是用需要系数KD进行计算的。它既简便又适用，因为民用建筑中单机负荷较大的是空调主机、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。2无功功率的补偿学校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。并联电容器的选择计算方法（1）无功功率补偿容量（单位为KVARKD）的计算303012TANTCCQQPP（2）并联电容器个数CQ3主变压器的选择主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。4电气主接线方案设计电气主接线是变配电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。发电厂的电气主接线是由多种电气设备和连接线按要求连接而成的，用来构成生产、传输和分配电能的通路。主接线的选择正确与否，与电气设备的选择，继电保护的配置、自动装置和控制方式的拟定都有密切的关系，对运行的可靠性、灵活性和经济性都有重大的影响。通常，变配电所的主接线应满足下列基本要求（1）根据系统的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。在运行中供电被迫中断的机会越少或事故后影响的范围越小，则主接线的可靠性就越高。（2）主接线应具有一定的灵活性以适应电力系统及主要设备的各种运行工况的要求，此外，还便于检修。（3）主接线应简单明了、运行方便，使主要元件投入或切除时所需要的操作步骤最少。（4）在满足上述要求和条件下投资和运行的费用最少。（5）具有扩建的可能性。电气主接线的设计程序根据设计任务书的要求，对原始资料进行分析，在此基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留23个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。5电气设备选择及校验包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器、母线、消弧线圈等设备的选择。设备选择包括选型和确定技术参数。设备的选型和技术参数应能保证电力系统的安全运行和供电可靠性，并留有适当的发展裕度，应尽量选用轻型设备和常用产品。在同一站内，应尽量减少设备和材料的种类。电气设备要能可靠工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其短路的热稳定和动稳定。6变配电所的布置与结构设计变配电所总体布置方案的设计要求（1）便于运行维护和检修。有人值班的变配电所，一般应设单独的值班室。值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通。（2）保证运行安全。值班室内不能有高压设备。（3）便于进出线。（4）节约占地和建筑费用。（5）适应发展要求。变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能。采取的主要技术路线或方法查阅供配电技术、电气工程设计手册等相关专业资料，对设计内容进行综合的分析和计算，按计划作好每步工作，最终全部完成设计内容，并进行计算机绘图和编写说明书。预期的成果及形式1开题报告2毕业设计说明书和计算书3技术图纸主接线,平面图,配置图4参考资料和外文资料及其翻译时间安排本次设计时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下1、收集资料，熟悉任务3周（包括假期得2周）2、方案论证比较2周3、电气设备选择计算3周4、计算机绘图2周5、完善设计成果2周6、编制设计说明书1周7、审核、校对1周8、翻译资料1周9、答辩1周总计16周指导教师意见签名年月日备注参考文献1雍静主编供配电系统机械工业出版社20039第一版2陈衍主编电力系统稳态分析中国电力出版社1998第二版3李光琦主编电力系统暂态分析中国电力出版社2002第二版4贺家李宋从矩合编电力系统继电保护原理中国电力出版社2003第三版5刘介才主编工厂供电设计指导机械工业出版社20063第一版6陈化钢主编企业供配电中国水利水电出版社20039第一版7陈元丽主编现代建筑电气设计实用指南中国水利水电出版社20001第一版8胡国文，胡乃定主编民用建筑电气技术与设计清华大学出版社20017第二版9刘介才主编工厂供电简明设计手册机械工业出版社19938第一版10任元会主编工业与民用配电设计手册中国电力出版社200510第三版11供配电系统设计规范GB5005295中国计划出版社1210KV及以下变配电所设计规范GB5005394中国计划出版社13低压配电设计规范GB5005495中国计划出版社14建筑物防雷设计规范GB5005794中国计划出版社15电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB5006292中国计划出版社16电力工程电缆设计规范GB5021794中国计划出版社17并联电容器装置设计规范GB5022795中国计划出版社18民用建筑电气设计规范JGJ/T1692中国计划出版社19王磊浅析民用建筑供配电系统设计要点山西建筑2007年33卷9期摘要本次设计题目为中学供配电系统设计，该系统通过降压变压器与10KV公共电源干线相连，然后向学校供给电能。该校包括了教学区和生活区，用电负荷较大，对供电可靠性要求也较高。因此，必须采用可靠性较高的接线形式。本次设计主要内容包括负荷计算、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。在设计的过程中，本人参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册，最后对该校供配电系统进行了初步设计。本设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。关键词变压器、电气主接线、电气设备、继电保护ABSTRACTTHISDESIGNTOPICISTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEMFORAMIDDLESCHOOL,THISSYSTEMISCONNECTEDWITHTHEPUBLICLINEOF10KVTHROUGHSTEPDOWNTRANSFORMERS,ANDDISTRIBUTEELECTRICALPOWERTOTHEMIDDLESCHOOLTHEMIDDLESCHOOLINCLUDETEACHINGSECTIONANDLIVINGSECTIONTHEELECTRICALCHARGEISBIG,ANDTHESCHOOLDEMANDOFRELIABILITYOFPOWERSUPPLYISHIGH,USINGTHEHIGHRELIABLEWIRINGFORMTHISDESIGNMAINCONTENTINCLUDESTHECHARGECOMPUTATION,SHORTCIRCUITCURRENTCOMPUTATION,ELECTRICALMAINWIRINGDESIGN,ELECTRICALEQUIPMENTCHOICEANDVERIFICATIONINCLUDINGMAINVOLTAGETRANSFORMERCHOICE,CIRCUITBREAKERANDDISCONNECTINGSWITCHWITHCHECKUP,CONDUCTORCHOICEWITHCHECKUP,CURRENTTRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUP,VOLTAGETRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUPANDLIGHTNINGPROTECTORCHOICEANDSOON,THEDISPOSALANDCONFIGURATIONOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNBETWEENTHEM,THEELECTRICALMAINWIRINGHASREPRESENTEDTHEMAINBODIESSTRUCTUREOFTHESUBSTATION,ITHASTHEDECISIVERELATIONSABOUTTHEELECTRICALEQUIPMENTCHOICE,THEPOWERDISTRIBUTIONEQUIPMENTARRANGEMENT,THERELAYPROTECTION,THEDECISIONOFAUTOMATICDEVICEANDTHECONTROLMODE,ANDITHASLONGTERMINFLUENCEABOUTTHERELIABILITY，SECURITY，FLEXIBILITYANDEFFICIENCYOFTHEELECTRICALPOWERSYSTEMMOVEMENTINORDERTOFINISHTHEDESIGN,IREFERRINGTOTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONDESIGNSTANDARD,THETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNSTANDARD，THEELECTRICALDESIGNSTANDARDOFARCHITECTUREANDSOON,CARRYONTHEPRELIMINARYDESIGNTOTHISPOWERSYSTEMTHISDESIGNISAGRADUATIONDESIGNTHEPURPOSEOFTHISDESIGNISTOGIVEUSACHANCEOFSYNTHETICALUSAGEOFTHEKNOWLEDGEWEHAVELEARNEDBESIDES,ITCANTRAINOURABILITYTOANALYZEANDSOLVEPRACTICALPROBLEMSINCONSTRUCTELECTRICITYINDEPENDENTLYSOTHATTHETHEORYISCONNECTEDWITHPRACTICEANDASOLIDBASEISMADEINFAVOROFFUTUREWORKKEYWORDTRANSFORMER,ELECTRICALMAINWIRING,ELECTRICALEQUIPMENT，ELECTRICALEQUIPMENT目录毕业设计任务书I开题报告摘要ABSTRACT第一章概述11设计的对象12设计的主要任务13设计的原则14设计的原始资料1第二章设计部分1负荷计算与无功补偿511负荷计算5111计算负荷的目的5112计算负荷的方法概述5113按需要系数法确定计算负荷的公式6114负荷计算的结果612无功补偿9121无功补偿的目的9122无功功率的人工补偿装置9123并联电容器的选择计算方法10124低压电容器柜（屏）的选择10125无功功率补偿的计算结果112变配电所主变压器和主接线方案1321主变压器的选择13211变压器选型的原则13212变压器台数的选择原则13213变配电所主变压器容量选择的方法13214主变压器选择的方案1422变配电所主接线方案的选择14221变配电所主接线概述14222变配电所主接线设计要求14223变配电所主接线方案的拟定163变配电所位置和型式的选择1931变配电所的所址选择19311变配电所的所址选择的原则19312负荷中心的确定1932变配电所型式的选择20321变配电所型式的概述20322变配电所型式的选择204短路电流的计算2141计算短路电流的目的2142短路计算的方法2143用标么值法计算短路电流的依据21431标么值的概念21432电力系统各元件电抗标么值的计算22433用标么值法进行短路计算的方法2244短路电流的计算过程与结果23441绘制计算电路23442确定基准值24443计算短路中各元件的电抗标么值24444计算K1点105KV侧短路总电抗和三相短路电流25445计算K2点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量25446计算K3点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量265变配电所一次设备的选择校验2851一次设备选择与校验的条件与项目28511一次设备选择与校验的条件28512一次设备选择与校验的项目2852一次设备选择依据29521按正常工作条件选择29522按短路条件校验2953一次侧设备的选择校验3053110KV侧一次设备的选择校验30532380V侧一次设备的选择校验3354高低压母线的选择346变配电所进出线的选择3561变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则35611高压电缆线35612低压电缆线3562导线和电缆截面的选择依据35621按发热条件选择或校验导线和电缆的截面35622按电压损耗校验导线和电缆的截面35623按短路热稳定校验导线和电缆的截面3663导线和电缆截面的选择过程与结果3663110KV高压进线和引入电缆的选择36632教学区380V低压出线的选择37633生活区380V低压出线的选择417变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定4471高压断路器的操动机构控制与信号回路4472变配电所的电能计量回路4473变配电所的测量和绝缘监察回路4474变配电所的保护装置46741主变压器的继电保护装置的配置要求46742主变压器的继电保护装置的选择依据46743主变压器的继电保护装置的选择478变配电所的防雷保护与接地装置的设计5181变配电所的防雷保护5182变配电所公共接地装置的设计（与1KV以下系统共用的接地装置）51821设计依据51822设计过程与结果539变配电所的布置与结构设计5591变配电所总体布置方案的设计要求5592变配电所各室的具体布置与结构要求55921变配电室的具体布置和结构要求55922高压配电室的具体布置和结构要求56923低压配电室的具体布置和结构要求57924值班室的具体布置和结构要求5893变配电所布置方案的确定58总结59谢辞60参考文献61附录附录一外文资料翻译11原文12译文附录二学校平面图附录三主接线图31主接线图一32主接线图二附录四变配电所布置图41教学区变配电所布置图42生活区变配电所布置图第一章概述1设计的对象本次设计的对象“某中学”，它分为教学区和生活区两部分，全校总面积约60000平方米。教学区包括三栋教学楼（6层）、一栋综合楼（12层）、一栋图书馆（3层）、一栋体育馆（两层）、一间食堂（两层）和一间印刷厂；生活区包括两栋学生宿舍（5层）、四栋教师宿舍（6层）、一栋单身教师宿舍（5层）。2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3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。4设计的原始资料（1）学校总平面图（2）学校负荷情况该校除综合楼、图书馆、体育馆、锅炉房为二级负荷外,其余的属三级负荷。其具体负荷统计资料见下表一表一学校负荷统计编号名称负荷类别设备容量/KW需要系数功率设备14008081、2、31、2、3号教学楼照明15085085设备100080754图书馆（二级）照明1008085设备6007085体育馆（二级）照明507085设备192070756、7、8、91、2、3、4号教师宿舍照明240608设备2000707510单身教师宿舍照明200608设备1000707511、12男、女生宿舍照明806085设备100070813锅炉房（二级）照明2081设备800850814食堂照明60909设备300070815文教印刷厂照明6081照明350808实验设备2000607办公设备1800708电梯216050516综合楼带电梯（二级）消防水泵5507508（3）供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定,该校可由附近两条10KV的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见学校总平面图。其中,一号干线的导线牌号为LGJ185,导线为等边三角形排列,线距为25M,干线首端距本校约3KM,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。二号干线的导线牌号为LGJ150,线距为2M,干线首端距本校10KM,其余与一号干线一样。（4）气象资料本校所在地区的年最高气温为41,年平均气温为23,年最低气温为8,年最热月平均最高气温为298,年最热月平均气温为265,年最热月地下08M处平均气温为25,年雷暴日数为21/年,主导风向为东北风。（5）地质水文资料本校所在地区平均海拔1114M,地层以黄土为主,地下水位大于20M。（6）电费制度本校与当地供电部门达成协议，学校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。第二章设计部分1负荷计算与无功补偿11负荷计算111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。112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KD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。113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）30DEPK式中PE用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为KW）。KD用电设备组的需要系数。（2）无功计算负荷（单位为KVAR）30TANQP（3）视在计算负荷（单位为KVA）30COSS（4）计算电流（单位为A）30NIU114负荷计算的结果根据学校的负荷统计资料，按照需要系数法，负荷计算结果如表11、12、13所示。表11全校的负荷计算表计算负荷编号名称类别设备容量PE/KW需要系数KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/设备140080807511284照明15085085062127579123123号教学楼小计155124759191552354设备10008075088280706照明1008085062854图书馆小计110887551161762设备60070807542315照明50708506235225体育馆小计6545533756686设备19207075088213441186照明24060807514410867891、2、3、4号教师宿舍小计2161488129419722996设备2000707508821401235照明2006080751410510单身教师宿舍小计22015413420413101设备10007075088270617照明8060850624831112男、女生宿舍小计1087486479891503设备100070807570525照明2081016013锅炉房小计1027165258881349设备80085080756851照明609090484542614食堂小计867345369091381设备30007080752101575照明6081048015文教印刷厂小计3062148157526644047照明35080806228174实验设备20006071021120122516综合楼带电梯办公设备1800708075126945电梯21605051732108187消防水泵55075080754125309小计491632605284432441089设备26846照明24120964171342704423014合计308V侧设入KP09KQ09507618831627248853781表12教学区负荷计算表计算负荷编号名称类别设备容量PE/KW需要系数KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/设备140080807511284照明150850850621275791231、2、3号教学楼小计155124759191552354设备10008075088280706照明1008085062854图书馆小计110887551161762设备60070807542315照明50708506235225体育馆小计6545533756686设备100070807570525照明208101606锅炉房小计1027165258881349设备80085080756851照明60909048454267食堂小计867345369091381设备30007080752101575照明608104808文教印刷厂小计3062148157526644047照明35080806228174实验设备20006071021120122510综合楼带电梯办公设备1800708075126945电梯21605051732108187水泵5507508075412531小计491632605284432441089设备15166照明1091193693261514723014合计308V侧设入KP09KQ09507710748861392321154表13生活区负荷计算表计算负荷编号名称类别设备容量PE/KW需要系数KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30A/设备19207075088213441186照明24060807514410812341、2、3、4号教师宿舍小计2161488129419722996设备2000707508821401235照明200608075141055单身教师宿舍小计22015413420413101设备10007075088270617照明8060850624836男、女生宿舍小计1087486479891503设备1168照明132898878081190618089合计308V侧设入KP09KQ0950748097421098166812无功补偿121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。122无功功率的人工补偿装置学校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。123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303012TANTCCQQPP（2）并联电容器个数CQ式中QC单个电容器的容量（单位为KVAR）124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。125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076。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）全校建一个变配电所30TANRCOS076TANRCOS095CQP1883053998KVAR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11台相结合,总共容量84KVAR121008KVAR。因此,无功补偿后,学校380V侧和10KV侧负荷计算如表14表14无功补偿后全校的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷07618831627248853781380V侧无功补偿容量1008380V侧补偿后负荷095188361919823011主变压器功率损耗0015S302973006S30118910KV侧负荷总计0931912773820501184（2）全校建两个变配电所（分教学区和生活区）教学区107453VARCKQ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6台相结合,总共容量84KVAR7588KVAR因此,无功补偿后,教学区380V侧和10KV侧负荷计算如表15生活区8095462VARCKQ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5台相结合,总共容量84KVAR6504KVAR因此,无功补偿后,生活区380V侧和10KV侧负荷计算如表16表15无功补偿后教学区的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷07710748861392321154380V侧无功补偿容量588380V侧补偿后负荷096107429811151494主变压器功率损耗0015S302541006S301016410KV侧负荷总计094109944001170676表16无功补偿后生活区的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷07480974210981668380V侧无功补偿容量504380V侧补偿后负荷09680923884331281主变压器功率损耗0015S301265006S3050610KV侧负荷总计09482165288687095032变配电所主变压器和主接线方案21主变压器的选择211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。212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。（2）所需变压器容量超过500KVA时，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）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。213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SNT应不小于总的计算负荷S30，即30NT（2）装有两台主变压器的变配电所每台主变压器容量SNT不应小于总的计算负荷S30的60，最好为总计算负荷的70左右，即NT3067同时每台主变压器容量SNT不应小于全部一、二级负荷之和S30，即30NTIS（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。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的配电变压器。214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,型号采用新S91600/611NTKVAS0672051345I318698方案二建两个变配电所（分教学区和生活区），采用三台变压器,三台型号都是新S91000/611教学区NTKVAS067102819IKVA398生活区NTSS301722变配电所主接线方案的选择221变配电所主接线概述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。222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可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。（1）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。（2）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。（3）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。223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21（2）建两个变配电所（分教学区和生活区），采用三台变压器见图22图21图22（3）两种主接线方案的技术经济比较见表23表23两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较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导扩建适应性稍差较好电力变压器的综合投资额S91600/611,单价位151800元所以综合投资为21518003036万元S91000/611,单价为1076万元综合投资为107633228万元高压柜含计量柜的综合投资额本方案采用9台GG1AF柜,其综合投资约为915354725万元本方案采用11台GG1AF柜,其综合投资约为111535575万元电力变压器和高压开关柜的年运行费303600531500630364725006806万元32280055750063228575006105万元经济指导交供电部门的一次性供电贴费3200008256万元3000008240万元从上表可以看出，两个方案所需投入的资金基本相同。若采用方案一，由于负荷中心落在了校园的中心（详见附录二图）。为使损耗较小，必须把变配电所建在校园的中心处运动场。显然，这是与安全供电相矛盾的。而且，方案一必然会使低压配电线路较长，从而增加了电压损耗。另一方面，由于二级负荷主要集中在教学区，方案二能明显提高教学区的供电可靠性，并且方案二的整体灵活性要优于方案一。方案一选择的是两台1600KVA的电力变压器。但一般而言，单台配电变压器（低压为04KV）的容量不宜大于1250KVA。所以，从供电可靠性、安全性、灵活性和经济性等方面综合考虑，本设计采用方案二。3变配电所位置和型式的选择31变配电所的所址选择311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。312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。负荷功率矩法即在学校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。仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标,IPXIYP采用负荷功率矩法，生活区的负荷中心在一号教师宿舍东南角；教学区的负荷中心在3号教学楼的西南角（具体见附录二图）。32变配电所型式的选择321变配电所型式的概述（1）独立式变配电所，常用在建筑物较为分散的小区建设中，一个变配电所供一定范围内的几栋建筑物，可使用油浸变压器。它可以是高压配电、变压器、低压配电设在一栋建筑物中，采用不同的房间分割。（2）独立式露天变配电所，变压器设置在室外杆塔上，高压侧采用树干式供电，设置跌落式熔断器保护，低压侧设置户外配电箱或引入室内，再室内设置低压配电箱供用户。（3）外附式变配电所，建筑物没有地下室，一层面积又比较贵重，而它的用电量又较大，非设变配电所必不可少，若建筑物两侧及后面又较宽的通道时，可设立外附式变配电所。但不应设在人员密集场所的上下方或贴邻。322变配电所型式的选择因为本校的建筑物比较分散，人员流动较大，对安全性要求较高，而且考虑到进线的实际情况和二级负荷主要集中在教学区，所以在教学区、生活区各建立一个独立式变配电所。详见附录二图。4短路电流的计算41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。42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）和标么值法。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么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。43用标么值法计算短路电流的依据431标么值的概念标么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，即标么值同实际值单位基准值任意单位实际值从上看出，标么值是没有单位的。另外,采用标么值计算时必须先选定基准值。我们一般先选定基准容量SD和基准电压UD。根据三相交流电路中的基本关系，推得基准电流ID和基准电抗值分别为DSI3DUXSI23据此，可以直接写出以下标么值表示式容量标么值DS电压标么值DU电流