【《某养老中心10kV配电工程设计》14000字】

[15]的第10页至第14页；KΣpKΣqUn——线电压，k第一组计算结果如下：PQSIcostan第二组计算结果如下PQSIcostan因计算负荷小于5000kW，取1。一一为供电系统要求达到的功率因数角正切值。因消防负荷不计入总负荷，消防负荷小计如表3所示：表3负荷小计序号名称负荷小计（kW）计算负荷（kW)1非消防时负荷209420942消防负荷263.85263.853消防负荷不计入总负荷263.852.3无功功率补偿功率因数代表着供电能力的好坏，合适的功率因数能够起到提升变电设备和发电设备供电能力的作用，充分的发挥输电线路的输电能力。最重要的是能够降低电能在输送过程中因通过各级输电网络导致的功率损失，其次还能够降低因为多次改变电压导致的电压损失，可见功率因数在另一种程度上就代表着着供电质量。国家非常重视供电质量的好坏，要求工业使用的高压供电用户功率因数大于等于0.9有些地方要求甚至在0.95以上，低压用户的功率保持在0.85左右就可以满足对电能质量的要求，像某些纯农业用户例如大棚种植地则要求功率因数不小于0.85电力系统中无功电源与无功负荷其维持在一种波动状态，一种波动不大的水平，因为只有这样供电系统才能平稳运行，各级输电线路上的电压不会出现大幅的动摇。增加无功功率的补偿其实是发电机的无功出力满足不了电力系统要求的无功功率的维持需求下的一种必须操作。在提高系统的功率因数时充当其冲要提高系统的自然功率因数，当自然功率因数无法因为合适的变压器容量、合理的电动机功率，优化的电路设计等等原因无法继续提高功率因数，恰恰功率因数又无法达不到系统的规定要求，这个时候就需要进行人工补偿提高功率因数就成为了非常必要的操作。因为该设计项目没有独立发电机构进行发电无法通过改变发电机电压进行无功功率补偿时，就必须采用就地补偿的方式。低压成组补偿方式有着较高的补偿区，高压集中补偿的补偿区相对就比较匮乏，选用抵押集中补偿能给用户带来相当的技术经济效益，经对比后决定选用低压集中补偿。因两个表中功率因数远小于0.9不满足规范要求需进行无功功率补偿，拟定补偿后功率因数为0.95对表1中数据进行补偿按最大负荷计算的补偿容量计算公式如下：Q=∑选择YY0.4-24-1型电容器，需要的电容器个数：n=计算后过程及结果如下：Q1=∑n=Q2=∑Pn=因考虑取偶数原则选取电容分别为32和34个。实际补偿容量为Q1=24×32=768kvar#Q2=24×34=816kvar#补偿后低压侧的视在计算负荷SS根据选取主变压器的计算容量最起码不会比总额定容量应稍小或着远小于总额定容量这一原则，既∑初选主变为S9-1250,10/0.4kV型，联结组别Yyn0阻抗电压4.5%，空载电流1.1%空载损耗2.0，短路损耗11.8。变压器损耗计算公式为：有功功率损耗Δ无功功率损耗ΔΔΔ计算结果为：ΔΔΔΔ补偿后高压侧的视在计算负荷公式为：PQSI计算结果为：PQSIPQSI补偿后的低压侧功率因数：coscos很明显对比数据就可以发现·经无功功率补偿后的功率因数达到要求。

第3章供配电系统一次接线设计及柴油发电机房3.1负荷分级制度我国本着以人为本的人道主义精神来规定电力负荷等级。综合供电可靠性的要求，以及如果发生种种故障导致中断供电有可能出现的人身安全受到威胁情况、经济上会遭受的损失多少，综合种种情况造成的损失影响大小程度进行分级。当符合下列情况之一的应被视为一级负荷：中断供电会导致人身伤亡的情况出现，如正在进行手术的手术室，有人的电梯。中断供电可能会带来重大的经济损失。如各种大型工厂。中断供电将影响各种非常重要的用电单位的正常工作，如各种军事单位和各大高校的实验室等。在一级负荷中，如果断电了会导致人员出现伤亡，重要精密设备，器械损毁或发生化学气体泄漏、中毒、导致爆炸物发生爆炸和火灾等情况的负荷。发挥着重要作用，对人民群众特别重要的，不允许中断供电的场所，规定为一级负荷中特别重要的负荷。二级负荷一般就是会造成较大经济损失，和影响维持社会正常秩序的重要用电单位的正常工作，如交通枢纽、通信枢纽等。不属于以上两种情况的负荷者应为三级负荷。由于各个行业的一级负荷、二级负荷很多且繁琐，国家所制定的规范只能当成是原则性的规定，具体的划分还需要查找行业标准中规定。3.2电气变压器选择经过负荷计算这一过程，我们得到了两个变压器所需要承载的负荷，且每台变压器的负载率应处于0.6~0.7之间，以及标准容量大于或等于视在计算负荷为标准，选择变压器：SS∑计算结果为：SS由此参数并为未来发展留出空间选用两台型号为S9-1250,10/0.4kV的变压器，联结组别Yyn0型，变压器阻抗电压4.5%，空载电流为1.1%，空载损耗2.0，短路损耗11.8。采用中性点高电阻接地方式。低压中性线电流的大小没有超过低压绕组额定电流的四分之一时，那么系统中三相负荷基本平衡，在设计过程中加上对电压的对称性的考虑的话（照明供电部分设计笑要求电压对称），额定电流的十分之一大小就是中性点中会出现的连续负载的红线。3.3变配电所电气主接线设计3.3.1、中性点接地的方式系统中如果存在有至少一根导线经过一块电阻值在数百乃至数千千欧的导体接地，或者是导线中存在有一个点经电阻接地，这样的接线方式提升接地了保护动作的灵敏程度。导线和地面之间接入导线的目的是让电阻提供阻性电流。这时候假设发生了单相接地故障，中性点接入的电阻就直接释放了系统中对地电容里存在的残留电荷。对地电容中的电荷被消耗光以后接地电弧被熄弧后电弧重燃的可能就几近于无了，中性点电阻能够以抑制电网过电压的幅值的方式同时降低间歇性弧光接地电压。中性点电阻的阻尼作用能够消除系统中的各种谐振过电压。接地方式如下图4所示：图4中性点经电阻接地方式图3.3.2、配电系统的接线方式配电系统接线方式的设计应该以供电的安全性、可靠性为出发点，统筹兼顾变压器的容量大小和整个建筑中的复合分布，高压配电系统接线存在有放射式，树干式、环式及其组合方式。一般的供电系统选用的都是放射式，其优点就是可靠性高，能够控制故障后的波及范围，易于控制，如果要进行修改或者进行切换操作非常简单，保护动作简单快捷，如果要采用自动化控制也不需要进行多麻烦的操作，但缺点是整个配电线路需要配合较多数量的高压开关柜，导致的整个系统造价较高，但是与无功功率补偿时选用的大量电容器可以配合。树干式接线的相比放射式接线的唯一优势是配电线路中高压开关柜数量少，相较放射式接线的投资少，经济适应性好。就是发生故障时波及范围较大，供电可靠性差，出于安全性和后期维护考虑，总体性价比不高。最后就是环式接线中的闭路环式和开路环式接线，通常在设计供电网络接线方式的时候往往是出于简化保护方式的考虑，电力系统采用的大多为开路环式，主要就是看中其供电可靠性较高，运行方式灵活的优点，童谣给开路环式接线值得诟病的地方是进行切换操作时较繁杂，用于二三级负荷还是比较合适的。如果要进行日常的配电检修维护工作时需要全线断电时，实用性较差。接线实例如图5所示：图5放射式接线图本项目设计的配电系统的接线方式采用有公共备用干线的放射式，这种接线方式一般用于配电给二级负荷如公共（热）备用干线电源。如果运行可靠，防设施与接线也会出现在给一级负荷供电的配电线路中。系统运行时双电源同时供电，互相为备用电源，变压器一次侧分段通过单母线相接，当然也能够使一个电源处于供电状态，另一电源和此电源处于电气及机械联锁状态。采用高压侧供电高压侧计量、变压器一次侧采用负荷开关-熔断器组合电器的接线。主接线图详见图6：图6主接线图3.4柴油发电机房设计及发电机选用3.4.1柴油发电房设计柴油发电机房的布局应该参考变压器室进行，因发电机要通过电气联锁接入变电网络，所以要求发电机和变压器网络接入时要能够相适应，能够运行安全、经济上要与整体规划相适应和便于以后维护，要求断电时发电机发电能迅速接入网络，将发电机房与变压器室相邻是最好的选择。本次设计的柴油发电机仅供参考，柴油发电机的选型由建设单位确定，其安装由设备供应商负责，发电机要求设手动、自动两档，且当市电停电后15s能自起动，发电机电源和市电电源在末端实现双电源切换，要求末端双电源自投自复。市电、发电的转换开关之间必须加装可靠的电气联锁和机械联锁，设置手动自动转换装置。本次工程设计项目的实际应用情况，柴油发电机组的装机总容量SCSS其中，P∑为总负荷。这里取低压配电母线侧值，即Pα为负荷率。取0.2。ηΣ为总负荷的计算效率。取0.8经计算可得选取任意型号装机容量不得小于500kW的柴油发电机。

第4章短路电流计算当供电系统中带有不等电位的导体被短接，会有巨大的电流流过整个供电系统，导致线路发热，设备损毁，人身财产安全受到威胁，这就是短路。当发生短路时，短路回路的阻抗非常小，在电压不变的情况下根据欧姆定律会产生巨大的短路电流，电流越大线路中的热量就会越大，电气设备的安全得不到保障，存在烧毁的可能性，故障点周围的电压会出现明显的降低，电压波动剧烈连带着严重影响供电质量。零序电流就会在这个时候产生，故障点周围的通信线路受到干扰影响通话质量零序电流就是罪魁祸首，如果短路点离发电厂较近那发电机会受到短路电流影响烧坏或停转由此带来波及整个配电网络的停电。由此可见如果能够提前知道短路发生时的电流大小就能及时控制短路所带来的危害，减少经济损失，保证人民群众的安全。4.1短路电流计算短路计算可以使用的方法有两种，一是有名制法，二是标幺值法，因有名制法计算繁杂，本次设计采用标幺值法进行计算。首先选取基准值为Ud1=10.5kV,Ud2=0.4kV图7短路电流等效计算图各级基准电流分别为：II10kV敷设地线标幺电抗：X变压器标幺电抗：X系统电源电抗（由当地电力部引出电缆时规定的高压断路器VS1-12/630-25型算出）：X点短路电流计算，最大运行方式下三相短路电流，计算过程如下：XIIiIS最小运行方式下两相短路电流：XIII当、点发生短路，最大运行方式下三相短路电流计算过程如下：XIIiIS最小运行方式下两相短路电流：XIII4.2电器设备选择4.2.1高压断路器在10kV双轴线康复支杆05#杆处引出的线路上虽然已经带有高压断路器但不属于本次设计方案中，还需另选一高压断路器本次设计方案高压断路器的选用首先根据安装条件选用室外式真空断路器，断路器的额定电压与电网的额定电压10kV保持一致，也就是说断路器的额定工作电压就是电网额定电压。有了额定电压后计算出高压断路器需要安装的线路所在回路的最大长时负荷电流大小对比断路器工作时的额定电流来确定断路器的型号。10kV侧最大长时负荷电流为：I按其额定工作电压为10.5kV和最大长时负荷电流为72.5A，可以选择VM1，HVX12-630型，额定开断电流50kA，分闸时间45ms，短路耐受电流125kA，峰值耐受电流125kA。热稳定性校验：I满足条件4.2.2隔离开关隔离开关选用与断路器选用流程一致，本此设计选用户外式GW9-630A型。热稳定性校验继电器动作时限选最长的时限3s短路电流经隔离开关的总时间为3.1s,相当于5s的热稳定电流为：I符合要求4.2.3高压熔断器高压熔断器的选择首先要考虑的就是熔断器正常工作时的工作环境条件选用不同类型的熔断器，其次是工作时的额定电压不能比电网电压小、因为长时最大负荷电流这一参量存在，熔断器的断流容量也是必须要考虑的地方。本次设计采用XRNP-10/1A。4.2.4互感器选择电流互感器所有种类的电流互感器的选用规则是额定电压应大于电网额定电压，选取额定电流比一次回路最大长时负荷电流稍大，互感器的额定容量应大于或等于所接二次设备的容量。由此本次设计采用LZZBJ9-10C型200/5A0.5/10P20kV额定电压10kV热稳定性校验：I满足要求。电压互感器变电站中常用的电压互感器有四种本次设计采用JDZ-10/0.1kV、0.5级，同时装设高压熔断器XRNP-12/1A型。4.2.5高压开关柜高压开关柜的选用需在适应当地气候条件，参考开关柜的使用环境，为与经济性相适应不考虑多次追加投资满足养护中心的发展愿景，满足接线和系统要求后对10kV，输电线路采用KYN28-12-31（改）型开关柜。对0.4kV输电线路采用KYN28-12-6型开关柜。4.3.1线电缆选择及敷设如果说电能像血液那么电缆就是血管，一根好的电缆不仅能保证电力系统安全稳定的运行，还能在系统故障时承载更多电流使系统不至于瘫痪，造成更大的经济损失。（1）高压电缆电缆敷设于电缆沟中，沟底平坦，选用交联聚乙烯铠装电缆，首先选择电缆截面需要计算出高压电缆中的电流，10kV总计算负荷为2500kVA，线缆长度450m。计算电流：I初选电缆截面积为3×35平方毫米按照长时允许电流校验所选截面。查阅资料得知项目所在地区的最热月室内最高平均月平均值为34℃，增加5℃后查得温度修正系数为0.79，由《现代供电技术》查表得出10kV铜芯在温度环境为25℃时的长时允许电流为153A。大致符合要求，但是乘以修正系数后为120.87A不符合要求，改选电缆横截面积为3×120mm²。按照高压配电线路允许损失电压为3%得ΔU=电压损失满足要求。（2）0.4kV低压母线的选取已知0.4kV母线上的最大长时负荷电流：IIK为分配系数取0.8初步选取GLMC系列（珠海光乐母线）密集式铜母线槽2500A型宽103毫米高313毫米地最热月室内最高温度平均为34℃；按照最高长时的负荷电流来选定的母线，其值应该满足KKII满足要求。热稳定性校验最小热稳定截面S所选的母线满足了热稳定性要求。密集槽式母线设置于配电室内，因较重直接接入配电柜，由配电柜分配电能。（3）0.4kV馈电电缆出线选择低压电缆的选取与高压电缆的选取和母线选取参考值有很大的差异，正常运时电缆的发热与电压损失，电缆能不能短时承受大电流引起的升温。一般按长时允许负荷电流初选截面。因0.4kV母线由变压器直接接入配电柜，配电柜内已经按照负荷种类及大小分配好接口故按照每种负荷里最高负荷计算用电设备最大长时负荷电流。I最大长时负荷电流必须小于或等于电缆的长时允许电流I初选0.6/1kV交联聚乙烯绝缘电缆120mm²按正常运行允许电压损失校验为保证用电设备正常运行，端电压应高于额定电压的95%，计算可得约为0.38kVΔΔU=计算的允许电压降相对值为0.036%远小于额定要求5%符合要求。4.3.2电缆敷设当电缆型号确定以后需要进行敷设，铺设操作，电缆敷设需要关注敷设场所的环境特征，建筑物与建筑物之间的环境问题，电缆敷设位置最好不要收到机械性外力，过热，化学品腐蚀等损伤，还应易于敷设、维护。敷设时还应避开规划中的施工场所，在满足安全条件下，使线缆路径最短。10kV进线采用电缆入地敷设方式。10kV电源从搭火杆到高压开关进线柜之间采用YJV22-8.7/15-3*70电缆敷设约450米，10kV进线电缆室外部分采用穿管直埋敷设，电缆的保护管可以选用玻璃纤维管或镀锌钢管Φ160，各同时敷设三根，两用正常使用一根用作备用，电缆及电缆保护管最小弯曲半径需要大于20D，在地下室以内部分采用200X100电缆桥架敷设。高低压电缆必须选取国标电缆。户内高、低压电缆采用电缆桥架敷设，电缆桥架采用密封式电镀锌板防火桥架。消防负荷等一、二级负荷双回路电缆分设于不同的桥架内，电缆数量较少时可设于同一桥架但需用防火隔板分隔。施工图参照《南方电网公司10kV和35kV标准设计V1.0》第六部分-10kV电缆线路-第五卷-桥架模块。

第5章电力系统继电保护每当电气系统或者设备发生故障时，避免故障部分影响其他部分的正常工作，将整个故障部分隔离在供电网络之外是最好的方式，通过切断电缆的方式限制事故的波及范围，控制危害的部分。这就是继电保护承担的义务。整个继电保护部分由测量部分、逻辑部分、执行部分三巨头组成。测量部分用于测量被保护对象的输入信号，逻辑部分参考测量部分给出的输出量的性质判断要不要指挥断路器动作，执行部分坚决服从逻辑判断部分，坚决执行逻辑判断部分输出的结果，断路器最后分局执行部分动作或者不动作。整个继电保护过程要体现着选择性、快速性、灵敏性、和可靠性这四部分要求，因为它们既相互联系又存在一定的矛盾，继电保护部分的设计应该从大局出发，统筹兼顾，统一考虑。参考《工业与民用供配电设计手册》配电变压器的继电保护配置要求，本次设计需要任务需要有过电流保护、电流速断保护和非电量保护。5.1整定计算5.1.1带时限的过电流保护：动作电流（按躲过线路的短时最大负荷电流整定）I保护装置的灵敏系数校验（按最小运行方式，低压侧两相短路时流过保护安装处的短路电流校验）K保护装置动作时间t=0.3s#电流速断保护（应躲过低压侧短路时流过保护安装处的最大短路电流整定）：I保护装置的灵敏系数校验（系统最小运行方式下，保护装置安装处的两相短路电流校验）：K非电量保护变压器运行过程中能够对供电系统能产生影响的除了电磁等因素外还有天气，风力温度等因素，如果本身系统温度过高会导致线路里的电流量变大导致危险出现。因此要对变压器进行温度保护。设定变压器运行温度高于75℃时，高温报警。如果变压器运行温度大于95℃时，超高温跳闸。瓦斯保护若采取轻瓦斯保护选240cm³，重瓦斯0.6~1.2m/s。5.2供配电系统的二次接线设计供配电系统的二次接线设计一般由电气测量与电能计量回路、高压断路器控制与信号回路、中央信号装置组成。10kV进线应装设1只交流电流表，1只有功电能表，1只无功电能表。0.4kV母线应装设1只电压表。0.4kV出线应装设3只交流电流表高压断路器控制与信号设计回路应采用220V直流弹簧操动机构，储能后方可进行合闸。中央信号装置接线越简单越好，只要能够在故障发生时给出预警，显示故障性质和地点，每次运行前自检信号和光字牌的完好，声音报警器能自动或者手动复位，留下灯光和指示信号提醒工作人员。

第6章防雷与接地建筑物防雷设计，需要参考建筑所在地的地理位置、地质情况、土壤条件、气候因素、周围环境等条件，把握住雷电活动规律，保护建筑物的棱角特点，详细研究防雷装置的型式及其布置。6.1建筑物防雷分级建筑物防雷分级共有三类；会因电火花导致爆炸产生重大后果的为第一类防雷建筑物。