某商业中心配电系统设计

第1章课程设计任务书某商业中心配电系统设计（1）通过该配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。（2）掌握供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。（3）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术奠定一定的基础。（1）选择变电所主接线方案。（2）确定变电所主变压器的台数和容量、类型。（3）选择高低压设备和进出线。（4）选择整定继电保护装置。（1）商业中心负荷情况。编号名称P/kWQ/kvar12办公楼3锅炉4印刷厂5本所用电06户外照明（2）供电电源情况。1）由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号LGJ-70，等边三角形排列，线距1.5m，干线长度为10km。干线首端断路器容量为300MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护动作时间为1.3s。2）变电所最大负荷时功率因数不低于0.9；（3）其它资料（平面图、气象、地质水文等）略。（1）负荷计算和无功功率补偿。（2）主变压器台数、容量和类型的选择。（3）变电所主接线方案的设计（绘图——2号图纸）。（4）短路计算。（5）变电所一次设备的选择与校验。（6）选择整定继电保护装置。（7）防雷保护和接地装置设计。第2章负荷计算和无功功率补偿2.1商业中心负荷情况编号名称Pc/kWQc/kvar1商场4202102办公楼2503锅炉4印刷厂5本所用电06户外照明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。本次设计采用需要系数法计算用电设备组的负荷。主要计算公式有：a.有功计算负荷(单位为kW):PC=KΣPΣPC.Ib.无功计算负荷（单位为kvarc.视在计算负荷（单位为kVAd.计算电流(单位为A)：SI=C C负荷计算表cosQtanQ计算负荷PCP(kW)QCSC(kVA)CIC(A) 4202102. 2503. 4. 5. 06.- 1015560 取KΣp=0.92KΣq=0.95无功功率补偿(1)由表可知，补偿前变压器低压侧的视在计算负荷为[3]：1则,变电所低压侧的功率因数为：由于变压器本身也有损耗，所以计算变压器的功率损耗为：可得，变电所高压侧的计算负荷为：C2T1C2T1CTSC222.2确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器的损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.92来计算需要补偿的容量。QC.C1tan2)QC.C3 =9QN.C实际补偿的容量为：QC.C2.3补偿后的计算负荷和功率因数低压侧的计算负荷为：S1此时变压器的损耗为：变电所高压侧的计算负荷为：‘’‘PC2=ΔPT+PC1=949.0’‘’变电所高压侧的功率因数为：cos'=S=298.77/329.66=0.906项目cos计算负荷PC(kW)QC(kvar)SC(kVA)IC(A)380V侧补偿前负荷380V侧无功补偿容量-138380V侧补偿后负荷388变压器功率损耗10kV侧负荷总计第3章主变压器台数容量和类型的选择3.1车间变电所变压器台数选择原则对于二、三级负荷，变电所设置一台变压器，其容量可根据计算负荷决定。可以考虑从其他车间的低压线路取得备用电源，这不仅在故障下可以对重要的二级负荷供电，而且在负荷极不均匀的轻负荷时，也能使供电系统达到经济运行。对一、二级负荷较大的车间，采用两回独立进线，设置两台变压器，其容量确定和总降压变电所相同当负荷分散时，可设置两个各有一台变压器的变电所。车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA，现在我国已经能够生产大断流容量的新型低压开关电器，因此，如果车间负荷容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用单台容量为1250（或1600）~2000kVA的配电变压器[9]。本设计选择一台变压器。经计算变压器容量选择1600VA。综上变压器选择S9——1600/10，变压器参数见下表：额定容量kVA额定电压/kV联结组标号损耗/W一次Yyn06变压器参数表第4章变电所主接线方案的设计4.1设计原则变电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因素综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。本设计的变电所选用一台主变压器，所以其接线方案如下主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路—变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。本设计采用一次侧为线路变压器组接线、二次侧为单母线不分段接线第5章短路计算短路计算的方法有很多，常用的有欧姆法和标幺制法，本设计采用的是标幺制法。5.1基准值的选取采用标幺制法进行三相短路计算时，选取的基准值为：d=100MV·A,UC1=10.5kV,UC2=0.4kVSdId=——计算基准电流，可得：①由公式Id=——计算基准电流，可得：Sd=100MV.A 3UId2=Sd= 3x0.4 5.2短路计算电路5.3计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值①电力系统的电抗标幺值由设计任务可知SOC=300MV.A*X= S*X=SSOCX1=300MVX1=300MV.A②电缆线路的电抗标幺值l=10kmWLX*WLXWLZd=X0lX2X2③变压器的电抗标幺值查表得UK%=6，由公式X*6x100MV.A3=100x1600kV.A*X=UK*X=UK%SdTN100TN=5x100x103kV.A=3.75100x1600kV.A绘短路等效电路图如下图所示,并标明短路计算点。图上标出各元件的序号和电抗标幺值，短路等效图5.4K1（3）点三相短路时的短路电流和容量的计算①计算短路回路总阻抗标幺值②计算K1（3）点所在电压级的基准电流K*XK*d= 3Ud1= ③计算K1（3）点短路电流各值1*K1d1K1*K1d1K1sh.K1=K1=sh.K1=K1=SK1=Sd= XK1*计算K3）点三相短路时的短路电流①计算短路回路总阻抗标幺值②计算K3）点所在电压级的基准电流③计算K3）短路电流各值K2*=1=1XK2*sh.K2=K2=sh.K2=K2=SK2=Sd=XK2*5.5短路计算结果短路计算点短路计算点三相短路电流（kA）电压（kV）三相短路容量SK(MVA)IKi siIshK11.6514.162.4930.12K220.2037.1622.020.4第6章变电所一次设备的选择与校验在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于设备安装地点电网额定电压UNs的条件选择，即：NNsNNs按工作电流选择电气设备电气设备的额定电流IN不小于实际通过它的最大负荷电流Imax，即IN>Imax(6.2)短路热稳定校验：It2t>ItimaIt——电器的热稳定试验电流t——电器的热稳定试验时间mI——短路电流的稳态值mtima——短路电流的假想时间短路动稳定校验：maxmaxi——电器的极限通过电流峰和有效值maxImax——电器的极限通过电流有效值ish——短路冲击电流峰值Ish——短路冲击电流有效值开关电器断流能力校验开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量。即ococK.maxIocaxococS，Iococ根据负荷等级本设计选GG—1A(F)型开关柜。(1)高压断路器的校验安装设地点额定电压和额定电流选择断路器ZN5-10动稳定校验：imax=63kA，ish=4.16kA，imax足要求。It2tktima，满足要求。断流能力校验：Ik=1.651kA，Ioc=20kA，Ioc>Ik，满足要求。(2)高压隔离开关安装设地点额定电压和额定电流选择，高压隔离开关选GN19-10/630。动稳定校验：imax=50kA，ish=4.16kA，imax>ish，满足要求。It2t>Iktima，满足要求。(3)高压熔断器安装设地点额定电压和额定电流选择，高压熔断器选RN2-10。断流能力校验：Ik=1.651kA，Ioc=50kA，Ioc>Ik，满足要求。(4)电压互感器安装设地点额定电压选择，电压互感器选择JSJW-6，经校验满足要求。(5)电流互感器安装设地点额定电压和额定电流选择，电流互感器选择LQJ-10。动稳定校验imax>1Niimax>1Nish热稳定校验t26.210kV侧一次设备参数表电气设备名称主要技术参数（kV）IN（A）Ioc（kA）高压断路器高压隔离开关GN19-10/630630——高压熔断器0.5电流互感器75/5——电压互感器 避雷器柜外形尺寸1200mm1200mm3100mm（6）高低压母线的选择按经济截面选择（铝母线的经济电流密度为1.15）Sec= Icjec(6.8)式中，jec为经济电流密度；Sec为母线经济截面；Ic为汇集到母线上的计算电流。10kV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸表（mm）变压器容量200250315400500630800100012501600高压母线404低压母线相母线404505606806808100812022线404505606806808801010kv母线选LMY-3（404）380v母线选LMY-3（12010）中性线尺寸选80mm10mm第7章选择整定继电保护装置7.1过电流保护动作电流的整定其中线路的最大负荷电流为IL.max=2Ic，Krel=1.2，Kw=1，①动作电流为：(7.2)选DL-11/10电流继电器，线圈并联，整定动作电流为12A。过电流保护一次侧的动作电流为；(7.3)Ki(7.3)Kiop1opWK1WIlmax——线路的最大负荷电流Krel——保护装置的可靠系数，取1.2Kre——电流继电器的返回系数，一般取0.85Ki——电流互感器的变流比。②过电流保护动作时间的整定：线路1WL定时限过电流保护的动作时限应较线路2WL定时限过电流保护动作时限大一个时限级差Δt。(7.4)③灵敏度校验保护线路1WL的灵敏度，按线路1WL末端最小两相短路电流校验，即：(7.5)线路2WL的后备保护灵敏度，用线路2WL末端最小两相短路电流校验，SS(7.6）由此可见，保护整定满足灵敏度要求。线路定时限过电流保护原理图7.2装设电流速断保护利用GL15的速断装置opkmax取65op1opSS第8章防雷保护和接地装置设计8.1直击雷的防护由于本设计的变电所位于室内，所以不需要直击雷的防护。8.2雷电侵入波的防护(1)在10kV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采用25mm4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷针接地端螺栓连接。(2)在10kV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。(3)在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入波的雷电波。3.避雷器装设变电所进线的防雷保在进线的终端，装设FZ型或者FS型阀型避雷器，用来保护线路断路器及隔离开关。10kV变配电所进线防雷保护接线F1-管型避雷器F2-阀型避雷器4.接地网设计接地网接地电阻按RE≤4Ω设计，现采用最常用的垂直接地体，直径d=50mm，长约2.5m，环形敷设。单根钢管接地电阻为：选取η=0.63,计算垂直接地体根数。因此选取Φ=50mm的镀锌钢管15根，垂直接地体之间距离为5米。接地线和水平连接导体用40mm×4mm的镀锌扁钢。结束语在设计过程中，首先概要地介绍了设计的主要内容，接着对商业中心的电力负荷和无功功率补偿进行计算，从而对变电所位置和形式进行选择，对变电所主变压器台数、容量、类型进行选择，对变电所主接线方案进行设计。用标幺值法计算短路电流，对变电所一次设备和进出线设备的用线进行选择校验，选择出合理的高低压侧的电气设备，根据短路电流对变压器进行继电保护。最后对需要保护的设备进行防雷保护和接地装置的保护，使该设计能够合理的实施。June2001参考文献[1]刘介才.工厂供电[M].北京：中国电力出版社，2010.[2]唐志平.供配电技术[M].北京：电子工业出版社，2005.[3]苏文成.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2005.[4]李友文编.工厂供电[M].化学工业出版社,2007.[5]何永华.发电厂及变电站的二次回路[M].北京.中国电力出版社，2004[6]刘介才编.实用供配电技术手册[M].中国水利水电出版社,2002.[7]刘海婷.220kV降压变电所变压器选择及电气主接线设计[J].吉林农业,2010,(12):343[8]刘学军.继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2007.[9]刘静波.变压器和配电装置的运行维护[J].民营科技,2010,(11):23[10]谢芳.110kV变电站电气设计[J].中国新技术新产品,2010,(8):132-133[11]王玉华.工厂供配电[M].中国林业出版社，2006.8[12]俞丽华.电气照明[M].上海：同济大学出版社，2004.[13]雷振山.中小型变压器实用设计手册[M].中国水利水电出版社，[14]杨晓敏主编.电力系统继电保护原理及应用[M]，中国电力出版社，[15]何金良.电力系统接地技术[M].科学出版社，2007.2[16]De