供配电课程设计

1、水利与能源动力工程学院科生课题目课程专业班级学号姓名指导教师完成日期金融大楼1供酉电气工程电气1102014年扬州大学水利与能源动力工程学院课程设计报告 扬州大学水利与能源动力工程学院供配电工程课程设计任务书1题目金融大楼10kV变电所电气设计2原始资料课题原始资料各课题的工程概况及负荷详见工程图纸资料（另附）。供电条件（1）供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5/2.0/2.5/3.0km（自选）处，10kV母线短路电流为16/18/20kA（自选），根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线（自选）供电。（2）采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷，计量分开

2、。如学校用电统一执行居民电价，公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价，工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。居住区采用高供低计（住户每单元集中设置计量表箱、小区公建在配电室低压出线柜设置计量表）。（3）供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。其他资料当地最热月的日最高气温平均值为35C,年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25Co3具体任务及技术要求本次课程设计共1.5周时间，具体任务与日程安排如下：第1周周一：熟悉资料及设计任务，负荷计算与无功补偿、变压器选择。周二：供配电系统一次接线设计，设计绘制变电所高压侧主接线图。周三：设计绘制

3、变电所低压侧主接线图。周四：设计绘制变电所低压侧主接线图。周五：设计绘制变电所电气平面布置图。第2周周一：短路电流计算，高低压电器及电线电缆选择计算。周二：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版。周三：整理打印设计报告，交设计成果。要求根据设计任务及工程实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，完成10kV变电所的电气设计（每组23人分工合作完成）。设计深度应达到初步设计要求，制图应符合国家规范要求。4实物内容及要求课程设计报告文本内容包括：1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.致谢；6.参考文献；7.附录（课程设计图纸）。设计报告正文内容（1）工程概况与设计依据（2）负

4、荷计算与无功补偿设计（3）供配电系统一次接线设计（4）变电所设计（5）短路计算与高低压电器选择（6）电线电缆选择（7）低压配电线路保护设计设计报告正文编写的一般要求是：必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。（变电所出线部分内容各有侧重）设计报告正文采用A4版面撰写、A3纸打印（每页版数2）。设计图纸（1）变电所高压侧电气主接线图（1张A3）（2）变电所低压侧电气主接线图（24张A3）（3）变电所电气平面布置图（1张A3）设计图纸绘制的一般要求是：满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。（变电所出线部分内容各有侧重）设计图

5、纸采用A3图纸CAD出图。与报告正文一起装订成册。5设计指导书及参考文献翁双安.供配电工程设计指导M.北京：机械工业出版社，2008莫岳平、翁双安.供配电工程M.北京：机械工业出版社，2011任元会.工业与民用配电设计手册M.3版.北京：中国电力出版社,20058学生任务分配表1课程设计任务分配表序号课题名称班级学号（末两位）备注1金融大楼10kV变电所电气设计电气110101,02,037完成期限任务书写于2014年6月1日，完成期限为2014年6月30日8指导教师翁双安目录工程概况与设计依据.工程概况设计依据.负荷计算及无功补偿设计.负荷数据.负荷计算.照明负荷低压配电干线负荷计算电力负荷

6、与平时消防负荷低压配电干线负荷计算火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算.变电所负荷计算.供配电系统一次接线设计负荷分级及供电电源.电压选择与电能质量.电力变压器选择.变电所电气主接线设计.变电所高压侧电气主接线设计.变电所低压侧电气主接线设计变电所布置设计.总体布置配电装置通道与安全净距.短路电流计算与高低压电器选择变电所高压侧短路电流计算.低压电网短路电流计算变压器低压侧短路电流计算.低压配电线路短路电流计算.高压电器选择高压互感器选择低压断路器的初步选择配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择.变电所低压电源进线断路器的初步选择.电线电缆选择高压进出线电缆选择.变电所硬母线选择.低压配电干线

7、电缆选择.低压配电线路保护设计.低压配电线路的保护设置.低压断路器过电流脱扣器的整定配电干线保护断路器过电流脱扣器的整定.变电所低压电源进线断路器的整定.致谢参考文献附录设计图纸图纸目录序号图纸名称图幅图纸编号备注1变电所高压侧电气主接线图A3电012变电所低压侧电气主接线图（一）A3电023变电所低压侧电气主接线图（二）A3电034变电所低压侧电气主接线图（三）A3电045变电所低压侧电气主接线图（四）A3电056变电所低压侧电气主接线图（五）A3电067变电所电气平面布置图A3电071工程概况与设计依据工程概况本工程位于天长市区，总建筑面积约为44414.8m2；建筑层数、高度：地上19陈

8、，建筑高度约为75m；本工程属于一类高层建筑；结构形式为框架结构，基础形式为柱基基础：建筑功能：地下室战时人防平时为汽车库（具体详人防图纸），地上为办公。供电条件供电部门110/10KV变电所位于工程附近1.5/2.0/2.5/3.0km（自选）处，10kV母线短路电流为16/18/20A（自选），根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线（自选）供电。可用高估高计，要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷，计量分开。供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。其他资料当地最热月的日最高气温平均值为35C,值为25C。设计依据建筑设计防火规范民用建筑电气设计规范

9、供配电系统设计规范3-110KV高压配电装置设计规范1OKV及以下变电所设计规范低压配电设计规范电力工程电缆设计规范建筑照明设计标准建筑物防雷设计规范通用用电设备配电设计规范火灾自动报警系统设计规范年最热月地下0.8km处最高温度平均GB50016-2006JGJ16-2008GB50052-95GB50060-92GB50053-94GB50054-95GB50217-2007GB50034-2004GB50057-94(2000)GB50055-93GB50116-98GB50174-93电子计算机房设计规范建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004防静电工程技术规程DGJ08

10、-83-2000民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-94综合布线系统工程设计规范智能建筑设计标准GB50311-2007GB/T50314-200635KV及以下客户端变电所建设标准DGJ32/J14-2005建筑工程设计文件编制深度规定建设部03年4月版负荷计算及无功补偿设计负荷数据表2-1负荷数据照明回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos申有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流AMWP56010.960.029.166.7101.3MWP76010.960.029.166.7101.3MWP311010.910.04.811.116.9MWP3310

11、10.910.04.811.116.9MWP495010.950.024.255.684.4MWP505010.950.024.255.684.4MWP512500.80.9200.096.9222.2337.8MWP522500.80.9200.096.9222.2337.8MWP532500.80.9200.096.9222.2337.8电力及平时消防回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos申有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流AMWP91510.915.07.316.725.3MWP111010.910.04.811.116.9MWP132010.5520.0

12、30.436.455.3MWP152010.5520.030.436.455.3MWP172010.5520.030.436.455.3MWP192010.5520.030.436.455.3MWP254.7510.84.83.65.99.0MWP311010.810.07.512.519.0MWP355.910.85.94.47.411.2MWP375.910.85.94.47.411.2MWP391.510.81.51.11.92.9MWP412.210.82.21.72.84.2MWP431510.815.011.318.828.5MWP451510.815.011.318.828.5M

13、WP5412010.8120.090.0150.0228.0MWP5512010.8120.090.0150.0228.0MWP5612010.8120.090.0150.0228.0MWP571010.910.04.811.116.9火灾时消防回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos(P有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流AMWP13210.932.015.535.654.0MWP33210.932.015.535.654.0MWP111010.910.04.811.116.9MWP132010.5520.030.436.455.3MWP172010.5520.0

14、30.436.455.3MWP2127.510.827.520.634.452.3MWP2327.510.827.520.634.452.3MWP277510.875.056.393.8142.5MWP297510.875.056.393.8142.5MWP311010.910.04.811.116.9MWP355.910.85.94.47.411.2MWP375.910.85.94.47.411.2MWP391.510.81.51.11.92.9MWP412.210.82.21.72.84.2MWP594510.945.021.850.076.0负荷计算照明负荷低压配电干线负荷计算表2-2照

15、明负荷低压配电干线负荷计算表照明回路名称额定容需要系功率有功无功视在计算电流量数Kd因数功率功率功率A/kWcos/kW/kvar/kVAMWP56010.960.029.166.7101.3MWP76010.960.029.166.7101.3MWP311010.910.04.811.116.9MWP331010.910.04.811.116.9MWP495010.950.024.255.684.4MWP505010.950.024.255.684.4MWP512500.80.9200.096.9222.2337.8MWP522500.80.9200.096.9222.2337.8MWP53

16、2500.80.9200.096.9222.2337.8合计9900.850.90840.0406.8933.31418.7乘同时系数9900.640.89630.0325.5709.11077.8(0.75/0.80)电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算表2-3电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算表电力及平时消防回路名称额定容量/kW=1=1111需要系数Kd功率因数cose有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流AMWP91510.915.07.316.725.3MWP111010.910.04.811.116.9MWP132010.5520.030.436.4

17、55.3MWP152010.5520.030.436.455.3MWP172010.5520.030.436.455.3MWP192010.5520.030.436.455.3MWP254.7510.84.83.65.99.0MWP311010.810.07.512.519.0MWP355.910.85.94.47.411.2MWP375.910.85.94.47.411.2MWP391.510.81.51.11.92.9MWP412.210.82.21.72.84.2MWP431510.815.011.318.828.5MWP451510.815.011.318.828.5MWP541201

18、0.8120.090.0150.0228.0MWP5512010.8120.090.0150.0228.0MWP5612010.8120.090.0150.0228.0MWP571010.910.04.811.116.9合计535.251.000.76535.3453.6701.61066.5乘同时系数(0.75/0.80)535.250.750.74401.4362.9541.2822.5火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算表2-4火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算表火灾时消防回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos(P有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流AMWP1

19、3210.932.015.535.654.0MWP33210.932.015.535.654.0MWP111010.910.04.811.116.9MWP132010.5520.030.436.455.3MWP172010.5520.030.436.455.3MWP2127.510.827.520.634.452.3MWP2327.510.827.520.634.452.3MWP277510.875.056.393.8142.5MWP297510.875.056.393.8142.5MWP311010.910.04.811.116.9MWP355.910.85.94.47.411.2MWP37

20、5.910.85.94.47.411.2MWP391.510.81.51.11.92.9MWP412.210.82.21.72.84.2MWP594510.945.021.850.076.0合计389.51.000.80389.5288.6484.8736.8乘同时系数(0.95/0.98)389.50.950.79370.0282.8465.7707.9变电所负荷计算表2-4变电所负荷计算表回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos(P有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流A照明回路990.00.850.90840.0406.8933.31418.7电力回路535.3

21、1.000.76535.3453.6701.61066.5合计1525.30.900.851375.3860.41622.22465.8乘同时系数(0.75/0.80)1525.250.680.831031.4688.41240.01884.9功率因数补偿-400142.0功率因数补偿后1525.250.680.961031.4288.41071.01627.9变压器损耗10.753.5高压侧负荷1525.250.680.951042.1341.91096.863.3变压器选择2X800KVA1600变压器负荷率67%供配电系统一次接线设计3.1负荷分级及供电电源负荷分级表3-1负荷等级确定序

22、号用电设备名称负荷等级回路编号备注1A号楼公共走道应急照明一级负荷MWP12B号楼公共走道应急照明二级负荷MWP33A号楼公共走道照明二级负荷MWP54B号楼公共走道照明三级负荷MWP75监控主机主备电源二级负荷MWP96报警主机主备电源三级负荷MWP117A号楼消防电梯主备电源三级负荷MWP138B号楼消防电梯主备电源三级负荷MWP159A号楼客梯电梯主备电源三级负荷MWP1710B号楼客梯电梯主备电源三级负荷MWP1911A号楼屋顶消防风机一级负荷MWP2112B号楼屋顶消防风机三级负荷MWP2313屋顶稳压主备泵电源三级负荷MWP2514喷淋泵主备电源三级负荷MWP2715消防栓泵主备电

23、源二级负荷MWP2916变电所通风机及照明设备二级负荷MWP3117地下室照明三级负荷MWP3318消防排烟风机1三级负荷MWP3519消防排烟风机2三级负荷MWP3720消防补风机三级负荷MWP3921煤气事故排风机三级负荷MWP4122电视机房三级负荷MWP4323电信机房三级负荷MWP4524给水泵房一级负荷MWP4725A号楼屋面立面亮化一级负荷MWP4926B号楼屋面立面亮化一级负荷MWP5027一层大空间办公照明一级负荷MWP5128二层大空间办公照明三级负荷MWP5229三层大空间办公照明一级负荷MWP5330一层大空间空调动力用电三级负荷MWP5431二层大空间空调动力用电一级

24、负荷MWP5532三层大空间空调动力用电一到三层大空间办公自动扶三级负荷MWP5633梯一到三层大空间办公应急照一级负荷MWP5734明一级负荷MWP593.1.2供电电源取得本工程从供电部门的110/10kV变电站引来一路10kV专线电源A,可承担全部负荷，同时从供电部门的35/10kV环网电源B,仅作一二级负荷的第二个电源。两路10kV电源可同时供电，电源A可作为电源B的备用。由于本工程的两个10kV供电电源相互独立可靠，因此不再设置自备发电机组或其他集中式应急电源装置。3.2电压选择与电能质量本工程的总有功负荷只有1031.4kW,故采用10kV供电。用电设备额定电压为220/380V,

25、低压配电距离最长不大于400m,所以，本工程只设置一座10/0.38kV变电所，对所有用电设备均采用低压220/380V三相四线制TN-S系统配电。本工程将采取一下措施以使电能质量满足规范要求：（1）选用Dynll联结组标号的三相配电变压器，采用5%无励磁调压分接头。（2）采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压损失限制在5%以内。（3）变电所低压侧采取集中补偿，自动投切。（4）将单相用电设备均匀分配到三相配电系统中。（5）照明与电力配电回路分开。对大容量用电设备采用专线供电。3.3电力变压器选择变压器型式及台数本工程为一般高层建筑，变电所位于主体建筑地下一层内，故采用SCB10型三相双绕组干式

26、变压器，联结组标号Dynll,无励磁调压，电压比10（15%）/0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器防护外壳等级选用IP2X。SCB10型干式变压器符合GB20052-2006三相变压器能有效限定值及节能评价值的要求。因本工程具有较大容量的二级负荷，故采用两台变压器。变压器容量选择本工程总视在计算负荷为1071.0kVA,其中二级负荷较大。方案：选择两台等容量变压器，互为备用。每台变压器容量按要求选择，为1250kVA。合理分配负荷，可使两台变压器正常运行时负荷率相当。10/0.38kV变电所变压器T1、T2负荷分配计算及无功功率补偿装置选择见表3-2、表3-3变压器负荷分配计算

27、及补偿变压器负荷分配计算及补偿见表3-2、表3-3。表3-210/0.38kV变电所变压器T1负荷分配计算及无功补偿变压器T1回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos（P有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流AMWP56010.960.029.166.7101.3MWP76010.960.029.166.7101.3MWP91510.915.07.316.725.3MWP152010.5520.030.436.455.3MWP192010.5520.030.436.455.3MWP2327.510.827.520.634.452.3MWP254.7510.84.83.

28、65.99.0MWP431510.815.011.318.828.5MWP451510.815.011.318.828.5MWP532500.80.9200.096.9222.2337.8MWP5512010.8120.090.0150.0228.0MWP5612010.8120.090.0150.0228.0合计727.250.930.83677.3449.7812.91235.7乘同时系数(0.75/0.80)727.250.700.82507.9359.7622.4946.1功率因数补偿-250功率因数补偿后727.250.700.98507.9109.7519.7789.9表3-310

29、/0.38kV变电所变压器T2负荷分配计算及无功补偿变压器T2回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos(P有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流AMWP331010.910.04.811.116.9MWP47810.88.06.010.015.2MWP495010.950.024.255.684.4MWP505010.950.024.255.684.4MWP512500.80.9200.096.9222.2337.8MWP522500.80.9200.096.9222.2337.8MWP5412010.8120.090.0150.0228.0合计7380.860.88

30、638.0343.0724.41101.0乘同时系数(0.75/0.80)7380.650.87478.5274.4551.6838.4功率因数补偿-200功率因数补偿后7380.650.99478.574.4484.3736.13.4变电所主接线设计变电所高压侧主接线设计本工程变电所的两路10KV外供电源可同时供电，并设有两台变压器。因此，高压侧电气主接线方案选择如下：正常运行时，由10KV电源A和电源B同时供电，母线联络断路器(简称母联断路器)断开。两个电源各承担一半负荷。当电源B故障或检修时，闭合母联断路器，有电源A承担全部的负荷；当电源A故障或检修时，母联断路器仍断开，由电源B承担一半

31、的负荷。因本工程变压器容量较大，故主开关采用真空断路器，高压开关柜采用XGN24-12型箱型固定式金属封闭开关柜。考虑到经济性，变电所不设所用变压器。本工程变电所是个阶段的高压侧电气主接线图见附图3.4.2变电所低压侧主接线设计电气主接线形式及运行方式变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线采用分段单母线形式。运行方式如下：正常运行时，两台变压器同时运行，母联断路器断开，两台变压器分列运行，各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联断路器，由另一台变压器承担全部二级负荷及部分三级负荷。开关柜型式及配置：低压配电屏采用MNS（BWL3）-0.4型抽出式开关

32、柜。MNS（BWL3）-0.4型开关柜抽屉层的抽出组件规格有8E/4、8E/2、4E、8E、12E、16E、20E、24E等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。3、电气主接线图绘制本工程变电所施工阶段的低压侧电气主接线图如图变电所布置设计总体布置本工程变电所为单层布置，不单独设值班室。由于变压器为干式并带有IP2X防护外壳，所以，可与高低压开关柜设置于一个房间内（变配电室）。由于低压开关柜数量较多，故采用双列面对面布置形式。本工程变电所电气设备布置平面图如图所示。根据建设工程设计文件编制深度规定（2003年版）的要求，图中按比例绘制变压器、开关柜、直流及信号屏等平面布置尺寸。高压开关柜、低

33、压开关柜及变压器的相对位置是基于电缆进出线方便的考虑。由于干式变压器防护外壳只有IP2X，故未与低压开关柜贴邻安装，两者低压母线之间采用架空封闭母线连接。双列布置的低压开关柜母线之间也采用架空封闭母线连接。为保证运行安全，变配电室两端设有通向通道的门。同时，变配电室内留有发展空间和安全工具放置与设备检修区域。4.2配电装置通道与安全净距本工程高压开关柜的柜后维护通道最小处为1650mm、柜前操作通道为2590mm、低压开关柜的柜后维护通道最小为1990mm、柜前操作通道为2275mm、干式变压器外廓与门的净距为3800m、与侧墙壁的净距为2400m、干式变压器正面之间的距离780mm。以上配电

34、装置通道与安全净距均满足规范要求。短路电流计算与高低压电器选择变电所高压侧短路电流计算根据所设计的供配电系统一次接线，本工程变电所高压侧短路计算电路如图5-1所示。短路点k-1点选在变电所一段10kV母线上。G10kVSCB108000.38kV0.38kv图5-1变电所高压侧短路电流计算电路表5-1变电所高压侧短路计算过程及结果高压侧短路计算基准值Sd=100MVA,Uci=10.5kV,Idi=5.5kA一序号元件短路占八、运行参数X*Ik3/kAIb3/kAIk3/kAip3/kASk3/MVAIk2/kA1SAmax0.27520.020.020.051.0363.717.3min0.

35、34416.016.016.040.8291.013.92WHAx/Q/kml/km0.09520.17231+2k-1max0.44712.312.312.331.4223.610.6min0.51610.710.710.727.2193.89.25.2变电所低压侧短路电流计算变压器低压侧短路电流计算Sk-1T1WB2l=7.2mk-3k-5z电源A厶SCB10-800Sk-2k-4T1T1WB1l=4m才AA1k-6电源B厶T2AT2WB1l=4m上AA13SCB10800图5-2变电所低压侧短路电流计算电路扬州大学水利与能源动力工程学院课程设计报告 表5-2变电所低压侧短路电流计算结果变压器T1低压侧短路计算Un=380V序号元件短路点运行参数R/mQX/mQZ/mQRL-PE/mQXL-PE/mQZL-PE/mQIk1SAk-1S/MVAkmax223.600.0710.7120.7160.0470.4752T1SrT/kVAP/kWkUk8006.9561.73811.87412.0001.73811.874312k-31.80912.58612.7151.78512.34812.4771r/mQ/mx/mQ/ml/m0.0220.11650.1100.5804T1WB1rL-PE/mQ/m叫丹如如l/m0.0550.28350.2751.415534k