配电室电气设计论文

1、北京建筑工程学院毕业论文题 目北京万科蓝山4#高基配电工程电气设计学 生姜爱林指导教师王燕京 高级工程师学 号01班 级电08-2系 别电气工程及其自动化2012年5 月摘要 配电室是电力系统的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。本毕业设计是根据国家相关标准和规范，对北京万科蓝山4#高基配电工程中，新建小区及小区商业配套供配电系统进行电气设计。其工程概况包括以下几个方面：首先，根据北京电力公司高压供电方案等，提供资料，进行负荷计算，其次，选择变压器型号并进行布置，最后根据电压和计算电流选择低压电缆型号和低压配电设备，并进行

2、布置，并对所有设备进行接地保护设置，最后绘制出相关的电气图纸。关键词：配电；新建小区；商业配套；负荷计算；设备选择；防雷接地AbstractDistribution room is an important part of the power system, directly affecting the safety and economic operation of the entire power system, contact the power plants and users of intermediate links, plays transformation and distri

3、bution of electric energy role. This graduation project is according to the relevant national standards and norms, Beijing Wankelanshan 4 # High-based distribution projects, new residential and community commercial facilities supply and distribution system for electrical design. Project Overview inc

4、ludes the following aspects: First, according to the Beijing Electric Power Corporation high voltage power supply solutions， load calculation, and secondly, the transformer model and layout,and finally select models of the low voltage cable and low voltage distribution equipment according to the vol

5、tage and calculate the current and layout,and all equipment grounding protection settings, and finally draw electrical drawings.Keywords: Distribution; new district; commercial facilities; load calculation; equipment selection; lightning protection grounding 目 录前言：3一设计说明41.1 住宅小区基本情况41.2给定条件41.3配电所主

6、接线及其电气设备41.3.1主接线41.3.2主接线的主要电气设备61.4 高基配电室的含义71.5 供电可靠性与负荷等级7二负荷计算102.1 用电设备组的负荷计算102.2 功率因数与无功补偿222.2.1功率因数低对供配电系统的影响222.2.2提高功率因数的措施222.2.3静止无功补偿容量的计算232.2.4电容器接线方式的选择242.2.5并联补偿电容器装置的装设地点24三、短路电流计算263.1短路电流的计算263.1.1短路电流的计算26四、低压开关保护定值的整定294.1低压主进开关：294.2低压联络开关：294.3低压馈线开关：30五、设备选型315.1 变压器的选择31

7、5.2 设备、线路和计算仪表的选择315.2.2导线电缆的选取原则325.3 高压开关柜的选择335.5.1 继电保护的任务和要求34六、防雷与接地376.1 配电所接地和防雷376.1.1接地的目的和作用376.1.2接地装置的确定396.1.3变配电所的防雷措施40谢 辞：41参考文献：42附 录：43前言：本次设计题目为北京万科蓝山4#高基配电工程电气设计，设计任务旨在对本专业的知识系统的全面认识及掌握，培养对本专业各学科进行综合运用的能力，同时检验大学期间对本学科知识的掌握程度。同时提炼学生完成设计的能力，使自身能力得到锻炼提高，为更好的进入社会为祖国贡献夯实了基础。本次设计首先根据北

8、京万科蓝山有限公司提供的系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷的发展趋势。通过对拟建配电室的概括以及出线方向来考虑，并通过对符合资料的分析、安全、经济及可靠性方面考虑，确定10kV主接线，然后通过资料提供的供电范围及确定的变压器台数，容量，进行负荷计算确定型号，根据最大持续工作电流及短路计算结果，对高压设备进行了选型，考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护作了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护及接地保护的设计，同时对整体进行规划布置，从而完成北京万科蓝山4#高级配电室工程的电气设计。由于本人初次进行电气设计，无设计经验，都是在初步摸索中，向师父以及老师请教中

9、才得以完成，且本人掌握的知识着实有限，设计中难免存在错误及不足之处，恳请各位老师的批评指正。此致敬礼！ 一设计说明1.1 住宅小区基本情况 该住宅小区规划总建筑面积约为16万平方米，本配电室供电范围，小区商业配套，建筑面积3.4万平方米。首先根据设计要求和目的，按照最新的供配电系统设计规范对其中的建筑负荷进行分类统计，根据高层民用建筑设计防火规范按照现行的国家标准工业与民用供配电系统设计要求进行设计，然后进行负荷等级与无功补偿计算，列出负荷计算表，其次，根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，根据总计算负荷选择变压器容量及台数。力求做到安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便，接着选择大楼

10、的高低压部分进行短路电流的计算，并列出计算表格，选择配电室的一次设备，包括高低压断路器、熔断器、隔离开关、避雷器、开关柜，电流、电压互感器等设备，然后进行导线电缆的选择，最后，根据相关规范，进行建筑的防雷保护与接地设计。1.2给定条件北京万科蓝山4#高基配电工程新建居民小区用电地址为朝阳区广渠路27号，新建4#高基配电室，内设容量为1250kVA的变压器2台，总计设备容量为3316kW，预计最大负荷为1156kW，其中新装电光设备容量2760kW，用于空调、照明等，新装电力设备容量556kW。4#高基配电室设于地下二层，10kW双路供电，同时运行，高压无联络。计量方式为高供高量。1.3配电所主

11、接线及其电气设备1.3.1主接线配电室的主接线（一次接线）是指由各种开关电器、电力变压器、母线电力电缆和移相电容器等电气设备，依照一定次序相连的，接受和分配电能的电路，主接线指标达上述电气设备之间的电气连接关系，与其具体安装地点无关。主接线的实施场所是变电所或者配电站（配电室）。主接线可以分为有母线接线和无母线接线两大类。有母线接线又可以分为单母线接线盒双母线接线，无母线接线可以分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。中低压供配电系统中主要采用单母线接线、单元式接线、桥式接线。主接线的确定与配电室电气设备的选择，配电装置的布置以及运行的可靠和经济有很密切的关系。对所选用的主接线必须满足下列要求：

12、（1） 安全性 必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。（2） 可靠性 主接线的可靠性要求用电负荷的等级确定。应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。要保证主接线的可靠性可以采用多种措施。入系统中某一电器元件故障时，可以有保护装置自动把故障元件迅速切除，使之不影响系统其它部分的继续运行。也可以在系统中设置备用元件，当工作元件故障时，由自动装置立即投入备用元件来代替工作元件，因此在主接线中就要考虑是否方便电气元件的投切操作。（3） 灵活性 应能适应各种节能的运行方式的要求。主接线的电路关系是可以改变的，在系统运行中，这种主接线电路关系的改变叫运行方

13、式的改变。运行方式的改变通常是通过对主接线中某些电气元件的投入和切除来实现的，因此，在主接线中就要考虑是否方便电气元件的投切操作。从而适应各个时段能源供电能力与复合变化的要求，适应检修的要求，保证各种不正常的运行方式下系统仍能达到足够的供电质量。（4） 经济性 在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单、投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量，使得总经济效益为最佳。根据给定条件，10kV双电源供电，采用高压单母线分段、高压两路电源同时供电，无联络；低压单母线分段的主接线形式，因为这种接线形式供电可靠性高。图1-11.3.2主接线的主要电气设备由于是电缆线引进，为了防止雷电波侵入配电室时击

14、毁其中的电气设备，在入口处需要装设避雷器。在高压设备的选择上，设置一个进线隔离及电压互感器柜，内部配置户内高压熔断器、电压互感器及避雷器各一套。设置进线柜，内部配置少油断路器及电流互感器。设置计量柜的内部有电压互感器、电流互感器、高压熔断器及计量仪表。设置两路出线柜连接变压器。所有的柜子均为抽屉式，因此不用再装设隔离开关。向一二级负荷供电的主接线，像高层民用建筑，多层重要的公共建筑、有重要设备的工厂车间等，有一二级负荷的场所，一般都有两回路电源进线。而向三级复核供电，比如普通工厂车间等，当其负荷等级为三级负荷时，若需要使用变压器降压，一般变压器一侧才欧诺更单元式接线，二次侧采用单母线接线。这种

15、接线简单经济，也能适用负荷对可靠性的要求。当负荷较大，一台变压器不能满足要求，需要采用两台或者更多台变压器时候，二次侧常常采用单母线分段不联络的接线。本设计采用的是双路电源供电，高压无联络的运行方式进行供电。本设计方案进线柜、出线柜的主要开关电气元件采用少油断路器，在正常工作时用来接通负荷电流，电路发生短路时用来切断巨大的短路电流。少油断路器是一种采用油作为灭弧装置的开关电器，其中的油作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质，而其带电部分对地之间的绝缘采用瓷或者其他介质。优点是体积小、重量轻、可以节省大量钢材，并且爆炸和是活的危险性较小。这里的“电测量仪表”按GBJ63-90电力装置的电测量仪表装置

16、设计规范的定义，“是对电力装置回路的电力运行参数所经常测量，选择测量，记录用的仪表和作计费，技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。”为了监视供电系统一次设备（电力装置）的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理的运行，供电系统中需要装设一定数量的补偿柜。本设计中根据负荷计算，装设两台补偿柜。电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两类，前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电度表，在这里计费所用的计量仪表由供电局决定。1.4 高基配电室的

17、含义 高基配电室指的是高压管理用户供电方案，低基配电室指的是低压管理用户供电方案；高压管理用户意思就是在配电室建成后高压低压都属于用户自行管理，低压管理用户意思就是在配电室建成后高压低压都属于供电公司管理。低基项目按照规定必须由建设单位委托给供电公司负责（招投标及施工），高基项目建设单位自行决定承包给任何一家具备相应资质的电气施工单位（这家施工单位必须在建设项目所属区县电力公司备案或者许可）。通常情况下居民住宅小区必须是低基方案，不能由用户自管（极特殊情况除外）；其他的比如说工厂、企事业单位等都属于高基方案。分界室就是供电公司与用户之间的一个产权分界点，通常分界室内装设环网柜或环网隔离开关等，

18、投资费用由使用单位集资建设（只有一家时先由这一家全额垫付），自分界开关或隔离开关往下产权属于用户，往上（含分界开关或隔离开关）产权属于供电公司，分界室通常设于室外，其实也可以成为小型开闭站，因为它就是起一个电源分配以及管理的作用。高基和低基配电室是以产权划分的。住宅的是低基，属于供电局管理，以500KVA为界，以上供电局在高压做计量，低压处可以不做，以下供电局在高低压处都做计量。 除住宅以外的都是高基属于用户自管，供电局只在高压处做计量，用户也可以在低压处设置计量。1.5 供电可靠性与负荷等级（一）供电可靠性：供配电系统的供电质量主要由电能质量和供电可靠性两大指标来衡量。电能质量指标包括电压、

19、波形和频率。供电可靠性是指供电企业对用户的供电连续性，一般用供电企业的实际供电小时数与全年时间内实际小时数的百分比来衡量，也可以全年的停电次数和停电的持续时间来衡量。（二）负荷等级：这里的负荷的含义是指用电设备，“符合的大小”是指用电设备功率的大小，不同的负荷，重要的程度是不同的，重要的负荷对供电可靠性要iugao，繁殖则低。因此根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度既兴奋剂，并针对不同的负荷等级确定其对供电电源的要求。1.符合下列情况之一时，应为一级负荷： (1)中断供电将造成人身伤亡时。 (2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大

20、产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。 (3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。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。 符合下列情况之一时，应为二级负荷： (1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。 (2)中断

21、供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。 3.不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。在一个工业企业或者民用企业中，并不一定所有用电设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时可以根据负荷级别分别考虑。（三）.不同等级负荷对电源的要求一级负荷对电源供电的要求：(1).一级负荷重普通一级负荷应由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。.一级负荷中特别重要负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。为保证其对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应

22、急供电系统。二级负荷对电源供电的要求：对于二级负荷一般应有两回线路供电，当电源来自同一区域变电站的不同变压器时，即可认为满足要求。三级负荷对电源供电的要求：由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。 二负荷计算计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个等效负荷，是一个假象的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等，也可用持续时间为半小时平均有功负荷的最大值来描述“计算负荷”。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工导体的依据。他是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。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，本设

23、计采用需要系数法予以肯定。需要系数法是用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。(一) 需要系数法：在计算某供电范围内的计算负荷时，首先根据负荷类别进行 分组，设备功率、单组设备计算负荷、多组设备的计算负荷等，然后根据差负荷计算表进行分组计算。(二) 二项式法：二项式法认为计算负荷由两部分组成，一部分是所有的设备运行时产生的平均负荷，另一部分是大型设备（容量最大的x台）的投入产生的负荷。(三) 利用系数法：一般情况下，当用电设备组确定后，其最大的日负荷曲线就确定了，要得到利用系数非常容易。常见的用电设备的利用系数可以查阅教材供配电系统附录。 2.1 用电设备组的负荷计算 在计算设备组

24、单台设备的容量（Pe）后，可以根据所提供的需要系数Kx，得到设备组的有功计算负荷Pj=KxPe上式中，Kx为需要系数，Pe为单台电气设备的设备容量（Kw）。设备组的无功计算负荷为Qj=Pjtan，Qj为用电设备组无功功率（kvar），Pj为有功计算负荷（Kw）。设备组的计算容量为Sj2= Pj2+Qj2 ，设备组的计算电流Ij=Sj/1.732UN式中UN为系统的额定电压（V）。设备组的功率因数cos=Pj/Sj。Sj为视在功率。以下为北京万科蓝山有限公司商业配供电方案提供负荷资料图： 图2-1 办公楼负荷1AA1图2-2 办公楼负荷1AA2 图2-3 办公楼负荷1AA3图2-4 办公楼负荷1

25、AA4 图2-5 办公楼负荷1AA8图2-6 办公楼负荷1AA10图2-7 办公楼负荷1AA6 图2-8 办公楼负荷1AA7 图2-9 办公楼负荷2KZ1、2KZ2图2-10 楼负荷AA1 图2-11 楼负荷AA2 图2-12 楼负荷AA3 图2-13 巡警楼负荷AA1 图2-14 巡警楼负荷AA2图2-15 巡警楼负荷AA3由以上负荷图得出以下变压器负荷计算书：表2-1其中：1#变压器有功计算负荷为Pj=KxPe=0.82*1652=1382.75kW；1#变压器无功计算负荷为Qj=Pjtan=1382.75*0.7= 961.85 kvar1#变压器计算容量为Sj=( Pj2+Qj2）=(

26、 1382.752+961.852）=1684.38KVA1#变压器计算电流为Ij=Sj/(1.732*10kV)=1684.38/(1.732*10kV)=97.25A2#变压器有功计算负荷为Pj=KxPe=0.81*1688=0.95kW；2#变压器无功计算负荷为Qj=Pjtan=1367.95*0.7=1006.94 kvar2#变压器计算容量为Sj=( Pj2+Qj2）=( 1367.952+1006.942）=1698.59KVA2#变压器计算电流为Ij=Sj/(1.732*10kV)=1698.59/（1.732*10kV）=98.07A容量为1250KVA的变压器功率因数由0.8

27、2提高到0.93，低压侧需装设的并联电容器的容量为Q1=1382.75*(tanarccos0.82-tanarccos0.93)kvar=1382.75*0.27409kvar=378.99kvar功率因数由0.81提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器的容量为Q2=1382.75*(tanarccos0.81-tanarccos0.92)kvar=1367.95*kvar=0.277kvar=379kvar取Q=380kvar补偿后低压侧的视在功率为Sj1=( Pj2+Qj2）=( 1382.752+（961.85-380)2）=1489.23KVASj2=( Pj2+Qj2）=( 13

28、67.952+（1006.94-380)2）=1492.44KVA变压器的功率损耗为：PT=0.015*Sj=0.015*1392.75=20.74kWQT=0.06*Sj=0.06*1367.95=82.077kvar变压器高压侧的计算负荷为：P=1382.75kW +20.74kW=1403.49kWQ=（961.85-380）kvar+82.077 kvar =663.927kvarS=( 1403.492+663.9272）=1552.6kW补偿后的功率因数是cos= P/ S=1403.49/1552.6=0.9230.92满足要求。选择型号为SC10-1250/10的变压器2台。2

29、.2 功率因数与无功补偿在工业与民用用电设备中，有大量设备的工作需要通过向系统吸收感性的无功功率来建立交变的磁场，这使系统输送的电能容量中无功功率的成分增加。在系统变配电设备及输配电线路规格一定的情况下，直接影响到有功功率的输送。因此，在供配电系统中，必须限制无功功率大小，及提高功率因数，以便提高系统中设备的有效利用率。电力系统要求0.38kV的电能用户的功率因数应达到0.85以上，10kV的电能用户的功率因数应达到0.90以上。2.2.1功率因数低对供配电系统的影响功率因数低是无功功率大的表现，无功功率大会对系统造成如下几点影响：（1） 使变配电设备的容量增加 在三相交流系统中，电流和有功功

30、率的关系是，I=P/(3Ucos) 其中有功功率P是系统向用电设备提供的，要转化为其他形势能量的功率，这部分功率是不能减少的，因此在电压一定的情况下，功率因数越小，即无功分量越大，则电流越大。若要承受较大的电流，系统电气设备的容量必然要加大，这就会增加系统成本，使电气设备利用率降低。（2） 使供配电系统的损耗增加 从供配电系统功率损耗计算式中不难看出，通过系统的电流增加，系统上的功率损耗也会增加。（3） 使得电压损失增加 线路电流越大，电压损失也就越大。电压损失的计算后面会提到。（4） 使发电机效率效率降低 系统中负荷对无功功率需要量增大时，发电机必须增发相应的无功功率去平衡，这样就降低了效率

31、。 2.2.2提高功率因数的措施2.2.2.1提高自然功率因数的措施 电动积累电气设备的额定功率因数是较高的，一般都在0.85以上，可是当他 们在非额定状态下（如轻载）工作时，功率因数和效率都将大幅度降低，对此，主要采用如下措施改善自然功率因数。（1） 合理选择电动机的型号和规格 首先，在满足使用要求的情况下，选用功率因数较高的电动机，其次，选择的电动机要使其保持较高的负荷率，避免长期轻载运行，再次，尽量控制电动机的空载运行时间，对于反复短时工作制的设备，可以考虑使用空载切除的装置。另外还可以考虑在负荷允许的情况下，使用同步电动机通过励磁调节来改善功率因数。（2） 合理选择变压器的型号和规格

32、避免因长期轻载运行而造成的功率因数降低。2.2.2.2采用人工补偿提高功率因数的方法 （1）采用同步电动机补偿 （2）采用并联电容器补偿 目前采用电容器补偿是供配电系统中比较普遍采用的一种无功补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有有功功率损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器的损坏不影响整体使用的特点，但不能实现无级调节。 2.2.3静止无功补偿容量的计算 1.固定补偿时补偿容量计算 补偿前：tg1=Qav/Pav补偿后：tg2=(Qav-Qcc)/Pav式中：Pav补偿前的平均有功功率，单位为kW； Qav补偿前的平均无功功率，单位为kvar； Qcc需要补偿的无功功率，单

33、位为kvar；tg1、tg2 补偿前后的功率因数角。因此需要补偿的无功功率为：Qcc=Pav(tg1- tg2)=Pc(tg1- tg2)=PcQqc Qqc= tg1- tg2式中：Qqc无功功率补偿率 2.自动补偿时候补偿容量计算 Qcc=Pc(tg1- tg2)=Pc Qqc 3.电容器的选择 设单台电容器容量为Qr，当需要补偿的无功功率计算出来后，就可以算出需要使用的电容器的台数N: NQcc/Qr 当电容器为三相电容器时，其额定容量之和应不小于系统需补偿的容量。所以实际补偿的容量Qcc=NQr当电容器为单相电容器时，还应保证维持三相平衡，保证电容器的台数为3的倍数。2.2.4电容器接

34、线方式的选择电容器的接线方式有三角形接法和星形接法两种。当电容器额定电压等于系统线电压时，两种接法均可采用，当电容器额定电压等于系统相电压时候，只能采用星形接法。对于电容量C相同的电容器，采用三角形接法是，可提供的补偿容量为：Qc=3Un2C，采用星形接法时，可提供的补偿容量为:QcY= Un2C因此并联补偿电容器常采用三角形接法，同时在三角形接法中，若出现某相断线时，断线项仍能得到补偿，而星形接法则不同。但是在三角形接法中，当出线某相短路时，故障电流为正常电流的3倍，对系统威胁不大。所以一般在中压系统中，补偿电容器采用星形接法；低压系统中，补偿电容器采用三角形接法。本设计中，属于低压系统，因

35、此采用的是三角形接法。2.2.5并联补偿电容器装置的装设地点1.就地补偿：是指补偿装置装设在需要补偿的设备旁，与该设备一起投切。这种补偿方式的特点是：补偿范围大，从补偿装置安装点到电源的设备及线路上的功率因数都得到补偿；但电容器利用率低。由于小容量电容器单位容量价格高，维护、管理不方便，在用电设备旁也容易受到不良环境的影响，因此，这种补偿方式只有在无功功率需求量大，运行时间长，需补偿设备距变、配电站较远的场合使用。2.低压集中补偿： 是将补偿装置集中装设在0.4kV母线上进行补偿的方式。这种补偿的特点是：对补偿装置安装点到负荷一段的设备及线路上的功率因数不能补偿；但是可以对变压器及以前的设备和

36、线路上的功率因数进行补偿，维护、管理方便，补偿装置可以与低压配电装置一起安装在变、配电站内。这是目前常用的一种补偿方式。3.中压集中补偿： 是指将补偿装置集中设置在6（10）kV母线上进行补偿的方式。这种补偿的特点是：装设集中，便于维护、管理，投资较少；但补偿范围小，对其装设点以后的变压器和低压线路上的功率因数都没有补偿作用。由于对电能用户不能带来提高电气设备利用率的好处，因此这种方式在中低压供配电系统中使用较少。经过比较，本设计采用的是低压集中补偿。本工程由平乐园变电站引来一回10kV电源，引入和谐雅园开闭站，再由此开闭站引入1#配电室，再引入2#配电室，再通过2#配电室引入3#配电室，最终

37、，由3#配电室引入4#配电室作为供电来源。本工程为民用建筑，用电设备额定电压为220/380V，对所有的用电设备均采用220/380V三相四线制TN-S系统配电。三、短路电流计算 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（相对单位制法）。选取变配电所变压器及供电回路3.1短路电流的计算3.1.1短路电流的计算供电系统要求正常的不间断的对符合供电，以保证生产和生活的正常进行。然而由于各种原因也难免出现故障，而使系统正常运行遭到破坏，系统中最常见的故障就是短路。短路就是不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的电阻性短路，线路发生短路是会产生很大危害，为了减轻短路的严重后果和防止

38、故障的扩大，必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要计算短路电流，以便正确选择和校验各种电气设备，使设备具有足够的动稳定度和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置，也得计算短路电流。计算短路电流的方法有欧姆法和标幺制法。本设计方案采用标幺制法。标幺制是选定一个基准值，用此基准值去除以与其单位相同的实际值。标幺值，标幺制就是用标幺值标识系统或者元件参数，并用标幺制进行分析计算的一套工程方法体系。所谓标幺制，是以某一量值大小为基准的一个相对值即：标幺值=（实际值）/（基值）其中实际值又称有名值，任意单位，基值也称为基

39、准值，与实际值单位相同。采用标幺制是由于工程上常会遇到各种电气参量，这些参量在量值上可能有很大的差异，因此对其进行对比分析就比较困难，计算上也很不方便。标幺值就是工程方法中对“量”进行处理的一个典型体系。总体来讲有以下一些优点：（1） 易于从量值上进行比较各种元件的特性参数。例如SC8系列10kV/0.4kV的变压器，当容量从315kVA变化到1600kVA时，其短路阻抗的有名之变化很大，但短路阻抗以变压器额定值为基值的标幺值大小均为4%（500kVA及以下）和6%（500kVA以上），这样表示，就是我们对变压器的短路阻抗大小有了更为明确直观的数量概念。（2） 便于从量值的角度来判断电气设备和

40、系统参数的好坏。比如说通过某一变压器的电流为500A，并不能立刻确定该变压器的运行状态好坏，但若说通过变压器电流的标幺值（以变压器额定值为基准值）为1.1，则可立刻判断出该变压器处于过载运行状态，过载率为10%。（3） 在有多个电压等级的电网中，能极大地方便短路电流的计算。本设计中计算中取 S 100MVA变压器标幺制法计算公式为：X=（UX%Sd ）/（100SN）输出线路标幺值法计算公式为：X=X0LSd/U2av本设计计算短路电流时按总配电所高压母线侧各主要开关电器动稳定校验、 母线动、热稳定校验和继电保护整定计算选两处短路点进行短路计算。图3-1图中：K1 点短路电流作为断路器、电流互

41、感器、母线、电缆动、热稳定校验用，作为继电保护整定计算用。K2 点短路电流折算到变压器高压侧电流作为继电保护整定计算用。（1）确定基准值：Sd=100MVA，Ud1=10.5Kv，Ud2=0.4kVId1=Sd/(3Uc1)=5.5kA，Id2=Sd/(3Uc2)=144.34kA，(2)确定回路中各元件的电抗标幺值：由任务书可知 Soc=250MVA 电力系统： X 1 =S d /S oc =100/250=0.4电缆线路： X 2 = X 0 LSd/Ud12=0.08 1.96 100 =0.14 (10.5) 2=0.14变压器：1250MVA: X 3 = X 4 =U K % S

42、d /100Sn=6/1.25=4.8 (3)当 k-1 点短路时：总电抗标幺值：X=X1+X2=0.4+0.14=0.54三相短路电流周期分量有效值：I ( 3) k 1 = I d1 /X k 1=5.5/0.54=10.19KA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：I(3) = I = I ( 3) k 1 =10.19 kAi sh =2.55 10.19 kA=25.98 Ka( 3)I sh=1.51 10.19 kA=15.39 kA三相短路容量S k 1 ( 3) =100 =185.19 MVA 0.54(4) 当 k-2 点短路时： 总电抗标幺值： X K 1= X

43、 1 + X 2 + X 3 =0.4+0.14+6.00=6.54三相短路电流周期分量有效值：I ( 3) k 2 =Id2 X k 2 =22.07 kA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：I (3) = I = I ( 3) k 2 =22.07 kAi sh =1.84 22.07 kA=40.16 kAI sh( 3)=1.09 22.07 kA=24.06 kA三相短路容量S k 2( 3)=( k 2)100 =15.29 MVA 四、低压开关保护定值的整定在本设计中，变压器额定容量为Pe=1250kVA ，变压器额定电流为Ie=1250/1.732/0.4=1804A

44、，低压主线开关选额定电流为In=2500A，低压联络开关选取额定电流为In=2500A，低压馈线开关额定电流为In=630A。4.1低压主进开关：开关型号为E2N25，空气断路器:E3N2500 保护脱扣器型号为PR123/P-LSI R1250/3P。其中通过查手册ABB低压产品简明选用手册：E3N2500含义为框架电流为2500A，E3N含义为空气断路器E3、短路分断能力N即65kA。PR123/P-LSI R1250/3P含义为电子脱扣器为三段保护，液晶显示；额定电流为1250A，极数为3极。PR123/P为高级显示型。此空气断路器的主要特点为运行时不需要外部电源，采用微处理器技术，精密

45、度高，对电流的真实值R.M.S反应灵敏，故障原因指示以及脱扣数据记录，各型号的脱扣器可以互换，中性点的设定情况，可设定为OFF或相电流的50%、100%、或者200%，应用于E1、E2、E3、E4/f、E6/f，以及带外部中性线保护的E4和E6。可设定为OFF或相电流的50%，应用于E4和E6。保护特性中，L为过载保护，具有反时限长延时脱扣特性，S为选择性短路保护，具有反时限或者定时限短延时脱扣特性、第二重选择性短路保护，具有反时限或者定时限短延时脱扣特性。I为瞬时短路保护、可调脱扣电流门限。G为接地故障可调延时保护，负载侧剩余电流保护，电源接地回路保护。对于PR123/P保护脱扣器（L、S有

46、热存储记忆功能；S和G或D有区域选择功能）。长延时电流：I1=（1.21.3）Ie=（1.21.3）1804=2165.12345.5=0.866In0.937In，长延时整定步距为0.01In，I1=0.87In0.93In。取I1=0.9In。长延时时间定值t1：长延时采用反时限t=k/I2，时间设置为当I1=6I1时，t1=510s（即当I=3I1时，t1=2040s）时间设置为当I=6I1时，t1=6s，（即当I=3I1时，t1=24s）短延时电流I2=（3.54）Ie=(3.54) 1804=63147216=2.525In2.866In，若短延时整定步距为0.1In，则I2=2.6

47、In2.8In。本设计中取I2=2.7In。短延时时间t2，短延时采用定时限，时间设置为t2=0.3s。瞬时电流I3=OFF。4.2低压联络开关：长延时电流I1=（0.750.8）0.9In=(0.750.8)0.92500=1687.51800=0.675In0.72In，（本公式中0.9In为上述低压主进开关长延时电流I1），若长延时整定步距为0.01In，则I1=0.68In0.72In。本设计中取I1=0.7In。长延时时间定值t1，长延时采用反时限t=k/I2时间设置同低压主进开关长延时时间定值，为当I=6I1时，t1=6s（即当I=3I1时，t1=24s）短延时电流I2=（0.75

48、0.8）2.7In=5062.55400=（2.0252.16）In（本公式中2.7In为上述低压主进开关长延时电流I2）若短延时整定步距为0.1In，则I2=2.0In2.2In。本设计中取I2=2.1In。短延时时间t2，短延时采用定时限，时间设置为t2=0.1s。瞬时电流I3=OFF4.3低压馈线开关： 长延时电流I1应小于等于0.80.7In=1400A=0.56In（此公式中0.7In为上述中低压联络开关长延时电流I1），且考虑到馈线通常选用ZRC-YJY22-0.6/1kV-4150mm2型号电缆，电缆载流量不超过400A，选用I1=400A=0.634In，若长延时整定步距为0.

49、02In，则本设计中取I1=0.64In。长延时时间定值t1，长延时采用反时限t=k/I2，时间设置不大于低压联络开关长延时时间定值，为当I=6I1时，t16s，本设计中选取当I=6I1，t1=6s。短延时电流I2=OFF，瞬时电流I3应小于等于2Ie=21804=3608A=1.44In，设计中应根据厂家精度调整。五、设备选型5.1 变压器的选择 根据设计要求，选择SC系列环氧树脂浇注型铜芯干式变压器，可选择SCB10-1250kVA-102*2.5%/0.4Kv，Uk%=6%，D，yn11型的变压器。5.2 设备、线路和计算仪表的选择 5.2.1 设备选择原则 系统主接线、负荷计算和短路电

50、流计算确定后，须进行电气设备选择。虽然 各种电气设备的工作条件并不完全一样，它们的具体选择方法也不完全相同，但 对它们的基本要求却是相同的。为了确保电气设备的可靠运行，“按正常运行条 件选择，按短路条件进行校验”，是选择电气设备的一般原则，即选择时须遵守 以下几项原则：(1)按正常运行条件选择： 电气设备在运行时应满足正常工作电压和正常工作 电流的要求。按额定电压选择 电气设备的额定电压 UNe 应符合电气装设点的电网电压，并应大于或等于正常时可能出现的最大工作电压 UN ，即： UNe UN （其中 U Ne 为电气设备的额定电压； UN 为电网的额定电压） 按额定电流选择 电气设备的额定电

51、流 I Ne 是指在一定环境温度下能允许长期通过的电流，应满足：（其中KINeIw max公式（2-9）I Ne电气设备的额定电流（A）IWMAX电气设备所在线路的最大长期工作电流（A）)。如果电气设备装设地点气温高于40但不超过60，由于冷却条件变坏，电气设备的额定电流I Ne应乘以温度矫正系数 K，其计算公式为 K= (0) /(025)（其中为导线敷设地点的实际环境温度（）0为电气设备额定温度或允许的最高温度()）(2)按短路条件校验电气设备的动、热稳定 校验动稳定：Imax I sh 、imax ish I sh、ish 为电气设备安装处三相短路时的短路电流的有效值和 冲击值； 校验热

52、稳定：( It I（3）t ima/t （其中 I max 、imax 为制造厂规定的电气设备极限通过电流的有效值和峰值）（其中I t 为制造厂规定的电气设备在秒内的热稳定电流；I为电气设备安装处短路时的最大稳态短路电流t ima 为短路电流发热的假想时间）(3)安装置地点的三相短路条件校验开关电器的断流能力 在继电保护作用下，需要切断短路电流的开关电器必须校验开断能力， 需满足 I oc I 0.2 （其中 I oc 为制造厂提供的最大开断电流；I 0.2 为短路后 0.2s 时的三相短路电流的有效值）(4)按装置地点、 工作环境、 使用要求及供货条件来选择电气设备的适当形式。5.2.2导线

53、电缆的选取原则为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度。1导线和电缆截面的选择：(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。母线按最大长期工作电流 选择截面，进行动热稳定校验。 选择公式：KIalI30 K= 0.15（70）式中 I30该母线在电路中的计算电流 热稳定校验公式： Amin ( I 3)t ima / C式中 Amin 热稳定最小允许截面（ mm 2 ） C热稳定系数 t ima 假想时间动稳定校验公式： al c式中

54、al 母线材料的最大允许应力c 母线通过 ish 时所受到的最大计算应力(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。对于全校内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。 高压出线到高压变压器电缆的选择 按允许通过最大负荷电流选择截面： I 30 =1250/10 /1.732=57.74 A查电力工程电器设计手册，（第 1000 页） 选 YJV-16 型交联聚乙烯绝缘（铝）电力电缆，电缆沟敷设。低压母线的选择 按发热条件选择母线： I al I 30 因配电室 2台变压器型号 1250 kVA，低压侧单母线分段运行，所以平时2台变压器分开运行， 因此计算负荷用 1 台变压器计算。变压器容量为 1250 kVA I 30 = SN /U N /1.732= 1250/ 0 .4/ 1.732 =1804.5 A查工厂供电简明设备手册上册 P554 得，选择矩形铜母线 TMY-125*10mm(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。全厂内的 10kV 及