住宅小区的供配电系统设计

前言论文题目是住宅小区的供配电系统设计。结合当今社会的发展，人们已经认识到电力系统为社会带来的便利，电已经成为现代文明的物质的技术基础。因此做好配电供电对于住宅小区是至关重要的。小区的供电工作要很好地为居民生活服务，切实满足用户生活用电的需求，并做好节能工作，就必须达到以下：1.安全性在电力的供应、分配和用电过程中，不应发生人身事故和设备事故。2.可靠性应满足用户电源可靠性的要求。3.优质性应满足电能用户对电压和频率等质量的要求4.经济性配电系统的投资要少，运行成本要低，节约节能以及减少有色金属的消耗量。自己也通过一些具体的实际案例设计，初步掌握配电系统的基本方法，并将理论与实践相结合，来提高自己的实际操作和研究能力。本毕业设计主要分为6大部分，第一部分为原始资料，第二部分是负荷计算，第三部分无功补偿，第四部分为短路计算，第五部分为供配电措施设计方案，最后一部分是防雷接地。论文中详细的介绍了住宅小区电的规划设计。1原始资料1.1住宅小区基本情况住宅小区占地面积约26,000平方米，小区门向东，共有建筑8座，33层住宅楼2座，楼下有停车场，2层写字楼2座，可做临街商铺。此外还有物业、警卫室等公共用电设施设施。1.2具体数据本小区，1-33层的高层建筑为住宅楼，每一层均为12户，共有三种户型。其中，一层里户型1共3户面积为95-100平方米、户型2共6户面积为100-130平方米、户型3共2户面积为130-150平方米，全楼共396户。楼下车库共计2500㎡，安装容量33KW。写字楼共3790㎡,安装容量为210KW。1.3本工程供配电系统概述及相关原则进入新世纪后，中国正在进入人口城市化的社会新时代。全国各地的发展社区已经悄然出现，以满足迅速扩大的城市人口。开发社区的特点是面积大，人口集中，建筑物之间有很大的空间。此外，绿地，蜿蜒小径，花园，水泵和灯具丰富了社区的内涵，体现了环境，建筑和人居环境的和谐统一。根据以上特点，其供电特性与普通村庄和工厂不同。在供电和配电设计中，我们努力满足社区和环境的特点。设计必须符合社区的实际情况并符合其特点。三相负载分配在宏观水平上基本平衡，并且在微观上详细地为每个用户提供良好的电力环境。在实现安全可靠的配电的同时，还必须美化环境，使整个社区的分布合理，适用且经济。总之，供电和配电设施必须坚持服务和服从文明城市和文明社区创建活动的要求，坚持美化城镇和社区形象。合理的布局，科学规范的原则必须具有新的进步意识，适应不断的发展变化。否则，可能会造成重复建设，不仅会造成资金和资源的浪费，还会影响居民的用电量。2负荷计算2.1计算负荷的目的计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定太大，则选择的设备和导线过大，造成投资和有色金属的浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。2.2负荷分级和供电电源要求（1）负荷分级根据JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》行业标准规定，电力负荷应根据电源的可靠性和电源中断造成的损失或影响程度。分为一级负荷，二级负荷和三级负荷。各级负荷应符合下列规定：满足一下条件之一时，它应该为一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；电力供应中断将造成重大影响或重大损失的；电力供应中断将破坏有重大影响的用电单位的正常运行，或在公共场所造成严重混乱。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国家酒店以及承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。在一级负荷中，当电源中断时将发生中毒、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，应该为特别重要的负荷。当满足其中一个条件时，它就应为二级负荷：电源中断会造成更大的影响或损失;电源中断可能导致重要电源装置正常运行或导致公共场所混乱和混乱。三级负荷属于一般的电力负荷，所有不属于上述负荷的就属于三级负荷。（2）各级电力负荷对供电电源的要求：一级负荷是重要负荷，需要两个电源，若其中一路电源发生故障且停止工作时，则另一路电源不会同时损坏。同时，除两路电源外，还必须增设应急电源。其中，常用的应急电源有：蓄电池；干电池；供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；独立于正常电源的发电机组。二级负荷也是一个重要的负荷，也必须需要由两路电源供电，并且要有两台变压器。在其中一台或回路中发生故障时，另一台能迅速恢复供电。三级负荷属于一般负荷，因此对电源没有特殊的要求。2.3计算负荷方法（1）单位面积法建筑的用电负荷常与建筑面积直接相关。对于具有相同功能、用途和等级的建筑，尽管在建筑的规模上有所不同，但在单位建筑面积上的负荷密度基本一致。下表列出了当前经济发展情况下各类建筑物的负荷密度。若已知建筑面积为A平方米，并查下表中得到同类建筑的负荷密度指标r（W/m²），可根据下式估算出计算负荷的大小：（1）各类建筑物用电指标如下表所列。表2各类建筑物的用电指标建筑类别用电指标（W/m²）建筑类别用电指标（W/m²）公寓30～50医院40～70旅馆40～70高等学校20～40办公30～70中小学12～20商业一般：40～80展览馆50～80大中型60～120体育40～70演播室250～500剧场50～80汽车库8～15（2）需要系数法所需系数表示着当用电设备组投入运行时，实际从供电网络获取的功率与供电设备组的设备功率之比。所需要系数的值始终小于1，这不仅与负荷率、效率、台数、工作情况及线路损耗有关，而且与维护管理水平等因素也有关。单台用电设备的计算负荷考虑到设备可能在额定工作条件下运行，单个用电设备的负荷计算就应该选取设备的安装容量。（2）（3）（4）（5）PN——用电设备的安装容量(KW)；UN——设备的额定电压(KV)；tanj——用电设备铭牌给出的功率因数角的正切值；Pc——有功计算负荷(KW)；Qc——无功计算负荷(Kvar)；Sc——视在计算负荷(kVA)；Ic——计算电流(A)。A.用电设备组的计算负荷在计算配电干线上的计算负荷时，首先要将用电设备分组，计算出每组用电设备的总安装容量PN，然后查表以得到需要系数Kd.i及对应的功率因数cosji和功率因数正切值tanji，则：（6）（7）（8）B.建筑物总计算负荷建筑物的总负荷计算基于电气设备组或者建筑物中的配电线路的计算负荷，并且从符合端到电源水平计算，而且需要在各级配电点乘以同时系数KΣp，即：（9）（10）（11）cosji和tanji两个数据可根据表来进行选择。表3需要系数选择表按单相配电计算时所连接的基本户数按三相配电计算时所连接的基本户数需要系数3914120.956180.758240.6610300.5812360.5014420.4816480.4718540.4521630.4324720.4125～10075～3000.40125～200375～6000.33260～300780～9000.26表4需要系数及自然功率因数表负荷名称规模（台数）需要系数（Kd）功率因数（cosj）照明面积<500m²1～0.91～0.9500～3000m²0.9～0.70.93000～15000m²0.75～0.55＞15000m²0.6～0.4商场照明0.9～0.7冷冻机房锅炉房1～3台0.9～0.70.8～0.85＞3台0.7～0.6热力站、水泵房、通风机1～5台0.75～0.80.8～0.85＞5台0.8～0.6电梯0.18～0.220.5～0.6（交流电）0.8（直流电）洗衣机房、厨房≤100KW0.4～0.50.8～0.9＞100KW0.3～0.4窗式空调4～10台0.8～0.60.810～50台0.6～0.450台以上0.4～0.3舞台照明＜200KW1～0.60.9～1＞200KW0.6～0.42.4计算负荷本工程采用需要系数法进行计算，计算过程如下。（1）住宅用电部分根据实际负荷估算，户型1是面积为95至100平方米，按每户5KW计算；户型2是面积为101至130平方米，按每户6KW计算；户型3是面积为131至150平方米，按每户7KW计算。由此可见，共3种户型，每层户型1的住户有3户，每层户型2的住户有6户。每层户型3的住户有2户，每层共计12户。使用需要系数法计算负荷，每层一个电表箱。本次设计以住宅负荷计算为主，以其中一条配电干线为例，其余负荷按相同方法计算，结果如表5所示。用户配电箱部分，由公式2可得安装容量：楼层电表箱,查表3、4得Kd=0.95，cosj=0.9，tanj=0.5，由公式6和公7可得楼层电表箱的计算负荷：配电干线,查表3、4得Kd=0.4，cosj=0.9，tanj=0.5，由公式6和公式7可得配电干线的计算负荷：表5住宅负荷计算用电设备安装容量（KW）有功(KW)无功(Kvar)1#住宅干线29274.137.52#住宅干线365123.559.283#住宅干线365123.559.284#住宅干线365123.559.285#住宅干线365123.559.286#住宅干线365123.559.28合计2117691.6333.75同时系数也涉及负载的计算。同时系数主要用在计算小区总负荷或计算变电所容量，由于用电设备组的全部设备并不同时运行，存在同时运行系数，所以需要乘以同时系数来折算负荷。同时系数取值需要根据当地的用电水平具体分析，本次设计同时系数取KΣp=0.9，KΣq=0.95。由表5中的数据和公式9和公式10可计算得：因此住宅部分总的计算负荷为622.44KW（2）公共用电部分本设计公共用电部分包括：多层办公楼用电、电梯用电、车库用电。由原始资料可知办公楼的安装容量261KW，根据需要系数法计算出其计算负荷。写字楼需要系数查表4得：Kd=0.7，cosj=0.9，tanj=0.48。由公式6和公式7可得：电梯，查表3、4得Kd=0.2，cosj=0.8，tanj=0.5，计算负荷：地下车库，查表3、4得Kd=0.7，cosj=0.9，tanj=0.7，计算负荷：公共部分的计算负荷：小区总负荷：3无功补偿3.1无功补偿的目的由于大多数当前的电气设备是电阻性负载和电阻性电感负载，因此整个电源系统通常是电阻性的。因此，在电源系统中消耗大量无功功率，导致功率因数降低。功率因数的降低导致功率传输的大量损失，并且无功功率影响电压的损失。同时，电力设备的利用率也有所降低，导致更多的经济和能源浪费。因此，根据供电部门的有关规定，有必要对功率因数施加一定的限制，有些供电现场需要达到一定的值。低于此值，必须执行无功功率补偿以避免不必要的损失。根据实际的情况，住宅小区的自然功率因数一般在在0.7到0.75之间的范围内。但是，根据国家的有关规定，住宅小区的用电的功率因数应保持在0.9以上，以满足供电要求。当功率因数不符合要求时，应该首先考虑改善自然功率因数的方法。为了提高自然功率因数，可以选择合适的电机型号规格，以防止电机在空载时长时间运行或正确选择变压器的容量。如果自然功率因数仍不符合要求，则电池中的电源系统需要无功功率补偿。3.2无功补偿的方法通常，补偿无功功率的方法是：改变发电机的端电压，原地补偿无功功率等。由于改变发电机端电压的补偿方法，补偿距离长，损耗大，投资高。因此，区域供配电系统的无功补偿一般采用局部补偿的方法。本项目的无功补偿采用并联电容的方法。高压集中补偿，低压集中补偿和并联电容器安装位置的单独局部补偿有三种方法。该设计采用低压集中补偿方法。低压集中补偿是指低压电容安装在10KV变电站0.4V的低压母线上。该方法虽然不能作为低压侧配电系统的无功补偿，但可以有效补偿低压侧电力设备所消耗的无功功率，但是，高压侧的功率损耗这种补偿方法比其他方法更便宜，投资成本更低。它具有布线简单，管理方便，电容器利用率高等优点，可以平衡无功功率。不仅如此，无功功率补偿还将降低10KV变压器的视在功率，从而降低所选变压器的容量并减少变压器的投资。并联电容采用自动调节控制方式，通常称为无功功率自动补偿装置。当低压总线得到补偿时，电容器会自动补偿，也就是说，根据自然功率因数的变化调整实际的补偿电容器容量。低压无功功率自动补偿装置示意图，如下图所示。图1低压无功自动补偿装置的原理电路3.3无功补偿容量自然功率因数的计算方法如下：（12）使用组自动切换的补偿装置的无功补偿容量应确定如下：（13）tanj1——补偿前功率因数cosj1对应的正切值；tanj2——补偿后期望的功率因数cosj2对应的正切值。在这里计算T3变压器无功补偿。根据2.4中计算出的数据Pc∑=622.44KW，Qc∑=317.06KW，由公式11可得出视在功率为：由公式12可算出自然功率因数，即：cosj=Pc∑/Sc∑=669.78/777.59=0.86所以住宅部分负荷自然功率因数为0.86，补偿后期望达到0.97，则由公式13可得：根据计算出来的结果，可选用4组额定容量为15Kvar的电容器和3组额定容量为30Kvar的电容器。因此，实际补偿容量为150Kvar。4短路电流的计算4.1短路的种类

三相系统中短路的基本类型有：三相短路，两相短路，单相接地短路和两相接地短路。当三相短路是对称短路时，三相电流和电压与正常情况相同，即它们仍然是对称的。只是线路中电流增大、电压降低而已。除了三相短路之外，其他类型的短路是不对称短路。

运行经验表明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的65~70%，两相短路约占10~15%，两相接地短路约占10~20%，三相短路约占5%。4.2短路计算的目的1）它是测试电气设备的基础，以确定所选设备在发生短路故障时是否能正常工作。2）可以精确地选择和验证电气设备，以确保电气设备不会被短路电流损坏。3）能够根据故障的情况，分析并找出故障原因。4.3无限大容量电源条件下短路电流的计算无限大容量电力系统是一种电力系统，其电源容量远大于用户电源系统的容量。其特点是：当用户供电系统的负载变化甚至短路时，可以基本保持电力系统变电站的馈线总线上的电压。当在无限容量系统中发生短路时，由于负载阻抗和部分线路阻抗短路，因此电路电流根据欧姆定律突然增加。然而，由于电路中存在电感，电流不会突然改变，从而导致过度的过程，即短路瞬态过程。最后，短路电流达到新的稳定状态。如果电力系统的总电源阻抗不超过短路总阻抗的5％至10％，或者电力系统容量超过用户电源系统容量的50倍，电力系统可以被认为是无限大容量系统。4.4短路电流计算基本步骤在三相交流系统中会发生的短路故障有三种：三相短路、两相短路、单相短路（包括单相接地故障）。通常，三相短路电流最大。在计算短路电流时，有必要了解短路电流的电气参数，包括电路元件的阻抗，电路电压，电源容量等，并确定短路电流在该设计中，短路电路的电气参数由标准系统指示，并且短路电流通过标准值方法计算。三相对称短路电流周期分量的初始值可按下式计算：(4-1)式中——三相对称短路电流初始值——系统标称电压——短路计算电压系数，在计算三相短路电流时取c=1.05,此系数考虑了高压电网电压变化等因素，称为短路计算电压——短路回路的总阻抗、总电抗值在高压电网的短路计算中，总阻抗通常远大于总电抗，因此通常可以忽略高压部件的有效电阻。电路电容，变压器励磁电流和短路电弧电阻也被忽略。因此，上式可简化为(4-2)标么制是一种相对单位制，电参数的标幺值为有名值与基准值之比，即容量标幺值：（4-3）电压标幺值：（4-4）电流标幺值：（4-5）电抗标幺值：（4-6）式中S、U、I、X──容量、电压、电流、电抗的实际值Sj、Uj、Ij、XjQUOTE──容量、电压、电流、电抗的基准值工程计算上通常首先选定基准容量和基准电压与其相应的电流和电抗为基准电流和基准电抗，这可以从三相电力系统中的以下等式导出：（4-7）（4-8）式中：——基准功率容量——基准电压，即——基准电流——基准电抗短路计算化简如图：图2电气系统接线图图3标幺值法计算的等值电路图4.5本工程短路电流计算1）确定基准值基准容量：；基准电压：；由当地供电部门提供的开闭所10KV馈线处短路系统数据为：。基准电流：=2）计算短路回路各元件的电抗标幺值a）电力系统电抗标幺值b)电力线路的电抗表幺值(4-9)式中——线路长度——电力线路所处在的系统标称电压——线路单位长度的电抗（架空线取0.4，电缆取0.08）将数据代入得：线路电抗标幺值=总的电抗标幺值为：（3）计算三相短路电流与短路容量：A.三相短路电流周其分量有效值B.其他三相短路电流三相短路次暂态电流和稳态电流：三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流的有效值：C.三相短路容量公式：D.两相短路电流公式：根据图2绘制出短路等效电路图如图3所示。图2电气系统接线图图3标幺值法计算的等值电路图表6高压侧短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流（KA）三相短路容量（MV·A）两相短路电流（MV·A）周期分量有效值次暂态电流稳态短路电流冲击电流峰值d17.37.37.318.6132.86.32表7低压侧短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流（KA）两相短路电流（MV·A）周期分量有效值次暂态电流冲击电流峰值d217.5417.5432.2415.19d316.9416.9431.1414.67d40.80.81.470.695本工程供配电措施设计方案5.1供配电系统概述小区供配电系统的设计的合理性对于可靠供电来说是十分关键的。它是由几个部分组成的：发、输、变、配用。这次设计的小区供配电系统大致过程是：从附近引来两路10KV电源，将10KV电源接引至小区变电所中，变压器将电压由10KV变为0.4KV，通过配电干线输送到楼层配电箱，最后进入到各用户配电箱。住宅建筑使用380V/220V三相五线制供电。从配电站的三相五线到社区内每个建筑物的地板配电箱。电源和配电系统应确保布线的安全性，同时确保灵活性和易维护性。它还应该能够满足使用和生产的电压质量和电源可靠性要求。此外，应尽量减少功率损耗，同时减少有色金属的消耗。。从实际的角度来看，由于中国经济的快速发展，电力负荷的增长速度非常很快。因此，住宅社区的供电和配电系统必须从长远角度对设计进行设计。5.2变电所的设计5.2.1变电所位置及环境变电站的位置应选择尽可能靠近负荷中心，以减少配电系统的功率损耗和电压损失，并有效减少输入，提高电能质量。住宅区的变电站应按照小容量，密集点和靠近负荷中心的原则进行配置。考虑到电源的进入方向和向电源侧偏置，进出线路很方便。同时，应将其置于干燥且远离腐蚀性和多尘环境的环境中。配电设备的布局必须符合安全，可靠，应用和经济的原则，并且易于安装，操作，运输，检修，测试和监控。当高层建筑楼层高时，电力负荷大且分散，电力供应可靠性高。因此，高层建筑多采用楼内变电所。有几种方法可以在建筑物中设置变电站：地下室、中间的某层和高层。该设计将在建筑物的底层设置变电站。5.2.2变压器容量和数目的选取原则变压器的容量必须首先满足变压器在计算负载下的长期可靠运行。单台变压器的额定容量SNT与计算负荷Sc的关系应满足：(24)对于两台并列运行的变压器，则应满足:(25),——分别为并列运行的两台变压器的额定容量；，——分别为负荷SC中一级和二级负荷的容量。除满足上述基本要求外，还应考虑变压器容量的选择：为了满足开发和调整的需要，变压器容量应具有15％至25％的余量，以满足变压器的经济运行条件。对于住宅楼政府学校等，如果单台变压器能够满足电力负荷的需要，建议使用单台变压器。容量由计算负载决定，但总电负载通常为1000kVA或更小，并且电力负载变化不大，应为具有大量主要和次要电力负荷，或具有大的季节性（或白天或夜晚）具有电负载变化或具有大的集中电负载的装置提供两个或更多个电力变压器。如果存在较大的冲击负荷，如高压电机，电炉等，为了减少对照明或其他负载的影响，应增加一个独立的变压器。当电源可靠性高且无条件低压连接线或低压连接线不经济时，还应提供两个电源变压器。选择两个电源变压器时，其容量应满足一个变压器的故障或维修时间。另一个仍然可以维持二次电源负载的供电，但变压器需要过载能力及其允许运行时间用于检查家用电力变压器的短时过载运行。总之，应根据电源和配电计算负载，电源可靠性要求和功率单元的开发计划等因素确定电力变压器的数量和容量。力求经济合理，满足用电负荷要求。通常，选择的电力变压器越多，电源的可靠性越好，但设备投资，维护和运营成本增加。因此，在确保电源可靠性的同时，应尽可能减少电力变压器的数量。5.2.3变压器容量及数目的选择变压器的总容量可以通过计算负载来确定。。总的视在计算负荷公式为：(26)由于变压器需要在运行期间以及多个多个设备运行时考虑负载率的影响，每个设备的功耗的最大值不会同时发生，因此在选择变压器时需要对同时系数进行计数。变压器的负荷率系数一般为75-85，电流负载率为85，即β=0.85。同时，系数的参考值一般为0.85至0.95，但每个级别的同时系数的乘积不应小于0.8。由于负载更靠近电源端，负载更稳定，因此相应的值更大。因此变压器容量的计算方法为：（27）Pcj——计算负荷；cosj——功率因数；β——变压器的负荷率；K∑p——同时系数。住宅用电部分变压器容量计算由3.3中计算可知功率因数补偿后为0.97，即cosj=0.97。因此住宅部分供电可选用一台800KVA的变压器表8变压器T2用电设备名称设备容量（KW）cosjtanj需要容量有功（KW）无功（Kvar）T3容量1#住宅照明干线2920.90.4874.137.52#住宅照明干线365123.559.283#住宅照明干线365123.559.284#住宅照明干线365123.559.285#住宅照明干线365123.559.286#住宅照明干线365123.559.28合计2117691.6333.75计入同时系数KΣp=0.9KΣq=0.950.89622.44317.06补偿容量150补偿后0.97622.44139.61754.93变压器选择800kVA（2）公共用电部分变压器容量计算变压器T1为公共用电部分，由公式得：T1：表9变压器T1用电设备名称设备台数设备容量（KW）Kdcosjtanj需要容量有功（KW）无功KvarT1容量写字楼1410.70.90.4814758.8电梯200.20.90.514.87.104车库250.70.90.723.116.17合计186184.981.274计入同时系数KΣp=0.9，KΣq=0.950.83166.4177.21补偿容量150补偿后0.98295.8544.9351.14变压器选择163kVA5.2.4变压器类型的选择在10kV配电设计中，电力变压器是配电系统的关键设备，影响了总线的基本形式和变电站的总体布局。在设计配电系统时，应经济合理地选择变压器的类型，数量和容量，并尽量减少所选变压器的总成本。变压器通常结合其电气环境和电气特性来选择其型号，并应满足低噪音，节能和易维护的要求。由于住宅楼的负荷大多为单相负荷，很容易造成三相不平衡，负荷超过变压器各相额定功率15％。因此，变压器一般选用D，yn11的联结方式。额定电压及分接头开关10×(1±2×2.5%)KV/0.4KV。住宅区变电站容量和单元数量应根据实际需要设定。当最终容量为800kVA及以上时，应安装两个或更多变压器。干式变压器的容量不应超过1250kVA。在住宅或住宅变电站中选择的变压器通常具有完全密封的油浸式和干式变压器，而高压开关应使用真空断路器。也可以使用六氟化硫断路器，但通风条件良好，从防火安全的角度来看，不使用更少的油路断路器。当住宅区的变电站在地面上时，可以使用完全密封的油浸式变压器，以便它可以在一个单独的变电站中。在建筑物中使用变电站时，应采取适当措施防止火灾和通风。根据建筑防火规定的要求，高层建筑主体不允许使用易燃油的电气设备变电站。如果不使用油浸式电力变压器，它们应该是防尘，防潮和阻燃的。环氧树脂浇铸（SCL）和六氟化硫（SF6）干式电力变压器。5.2.5本工程变电所的设计根据设计需要和实际情况，本工程需设置2座变电所，位于建筑下二楼。由于采用楼内变电站，故选用干式变压器。变压器型号选择10KV级SCB10系列树脂浇注干式电力变压器。根据社区的计算结果和供电特性，可以看出这种设计需要总共两个干式变压器。其中一台容量为63kVA的干式变压器（SCB10-63kVA），一台容量为800kVA的干式变压器(SCB10-800kVA)。。1#变电所内设置800kVA的干式变压器1台，供住宅用电部分使用；2#变电所内设置63kVA的干式变压器一台，供公共用电部分使用。5.3配电系统线路的设计电力线是电力系统供电和配电的重要组成部分。供配电系统设计中的电源线应首先满足电源的可靠性，安全性和经济性，使布线尽可能简单明了。有线电源常用于住宅小区的供配电线路，不仅美化了居住环境，而且电缆线路可靠性高，不易受外界影响，减少了安全事故。但是，成本高，维护不方便，投资高。对于配电系统的设计，电线和电缆的选择非常重要。由于电缆起着重要作用，必须确保模型的横截面积合适，并且选择不仅是为了能够安全可靠地传输和分配电能。它可以节省有色金属的消耗，减少投资。5.3.1.配电线路的接线方式电力线路的接线方式指的是电能由电源端向负荷端输送所时使用的连接形式。放射式、树干式（链式）和环式是三种常见的接线方式。（1）放射式接线这种布线的优点是所绘制的分支不会相互影响，单向故障对其他路径没有影响，并且电源可靠性高。然而，使用了许多开关装置，并且有色金属的消耗很高。因此，该方法通常适用于需要高电源可靠性或大设备容量的配电。关键负载和大型电气设备的电源。放射式接线如图4所示。图4放射式接线图（2）树干式接线（链式）中继线连接的供电可靠性相对较差，并且在发生故障的情况下，可能受影响的范围很大。然而，有色金属的消耗和开关设备的消耗相对较小，这极大地简化了变电站的结构并减少了投资。该方法适用于电气设备距离接近，容量小（不大于10kW），配电箱不超过3的情况。树干式接线如图5所示。图5单支树干式接线（3）环形接线该方法的布线具有高可靠性的电源，任何一条线路的故障都不会导致电源中断或电源故障。该方法可以减少功率损耗和电压损失，但环系统的保护装置及其设置协调更复杂，容易出错，并且扩大了断电范围。这种类型的布线广泛用于现代城市配电网络中。环形接线如图6所示。图6环形接线图5.3.2本工程选用的接线方式由于电梯等的主要负荷，因此，从配电站到住宅区中的每个住宅建筑物，应通过径向布线从配电室供应主要负荷。消防设备采用双电源切换。在多层建筑物中，应使用从主配电箱到地板配电箱的干线式配电或分区干线分配。对于集中负荷或大容量的重要电气设备，应从配电室辐射;应从地板配电箱到用户配电箱使用辐射分配。在高层建筑中，当向地板上的分配点供电时，应使用区域的主电源分布;使用辐射配电，从地板配电室或轴配电箱到用户配电箱配电;对于集中负载或大容量的重要电气设备，应从变电站的低压配电室辐射。高压系统及低压干线的配电方式基本都采用放射式，楼层配电则采用混合式系统，除重要负荷外，楼层配电可采用分区树干式配电。6电缆的选择6.1电缆型号选择电缆由导电芯，绝缘层和保护盖组成。铜导线或铝导线可用于电力电缆。核心主要分为单核，三核，四核，五核等。应使用住宅10KV电缆的三芯电缆和0.4KV的五芯电缆。对于直埋电缆，应使用能承受机械张力的钢丝或钢带铠装电缆。10KV电压等级应为三芯铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。根据使用环境，可以使用防水外护套和阻燃型。本次设计10KV电缆采用型号为YJV-8.7/15-3×95SC100即：铜芯导体交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，额定电压8.7/15KV，3芯每芯导体截面积95mm²并敷设于100mm的焊接钢管内；0.4KV电缆采用WDZN-YJV-1KV-4×120+1×70SC100即：无卤低烟阻燃耐火型铜芯导体交联聚乙烯护套电力电缆，耐压1KV，4根120mm²加一根70mm²的导线。6.2电缆的敷设常用的电力电缆敷设方法主要包括直埋敷设，电缆沟敷设，电缆敷设等。本次设计工程的敷设方式是：10KV输入电缆在进入家庭之前铺设在埋地管道中，梯子/电缆沟用于在进入家庭后铺设。建筑物的内部电缆沿着电缆沟/桥梁由阻燃/防火电缆制成。电缆沟槽通过砖或混凝土铺设在电缆沟槽中，电缆支架预先嵌入电缆沟槽的侧壁中，电缆敷设在电缆支架上。当电缆数量较少时，它可以是单面支架，当电缆数量较大时，它可以是双面支架。这种类型的建设投资较高，但它节省了土地，便于电缆维护和重新铺设。6.3电缆截面积的选用原则选择导线的横截面积有五个原则。为确保安全，通常根据最困难的原则进行选择，然后通过其他原则进行验证。应根据短路热稳定性选择10KV线路，然后验证其他原理;对于0.4KV的低压配电线路，电压损耗很大，电压要求很高。因此，通常根据允许电压损失的原理选择横截面积，并验证其他原理。（1）按允许载流量选择当负载电流通过电线或电缆的电阻和电抗时，会引起一定的功率损耗并升高温度。为防止电缆温度过高引起的绝缘老化，电缆产生的热量不应超过其最高允许温度（+70°C）。所选电缆的最大允许载流量应大于计算的负载电流。（2）按允许电压损失选择但电流流过线路时，线路上的电阻和电感会产生压降。为了保证供电质量，产生的损失则不应超过允许的损失范围。（3）按经济电流密度选择此方法主要考虑线路建设的投资、电能损耗和折旧费等方面，一般采用在35KV以上的线路中较为合理。（4）按导线机械强度选择一般架空线需要考虑这个原理，主要是基于气候环境和短路电流的电功率。为确保安全，所选择的横截面积不得小于安装过程中机械强度所需的最小横截面积。（5）按短路热稳定条件选择通用电缆需要考虑此原理进行热稳定性验证。电缆的横截面积应不小于短路热稳定性的最小横截面积。根据上述原理，额定电压为10KV或更低的电缆不需要验证机械强度和经济电流密度这两个原理。6.4高压侧电缆截面积的选择该设计以高压电缆的设计为主，以高压柜至800kVA变压器一次侧的电缆为例。（1）电缆选型及敷设方式选用YJV-8.7/15型3芯电缆，在变电所内采用电缆沟敷设。（2）按短路热稳定选择截面三相短路电流：。热效时间：（28）由公式28可得：热稳定系数：。热稳定最小允许截面：（29）根据公式29可以求得，所以选取电缆截面：95mm²。（3）按允许温升校验截面变压器的额定电流为：（30）根据公式30求得：根据干式变压器的工作特点，最大工作电流值可按变压器额定电流的1.2倍来考虑。所以线路最大工作电流为：初选电缆截面S=95mm²，载流量：Iz=195A>Imax=55.43A，符合条件。（4）按电压损失校验截面该段线路较短，电压损失极小，不需校验。（5）结论10KV出线电缆选型为YJV-8.7/15-3×95即：铜芯导体交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆；额定电压8.7/15KV；3芯每芯导体截面积95mm²。7防雷接地保护和接地保护系统供配电系统进行正常运行，首先必须要保证其安全性，防雷设计和接地设计是否合适可靠，是保证电气安全的主要原因。7.1防雷保护系统7.1.1建筑物的防雷分类防雷系统主要分为三种：防雷击，防感应雷击和防雷。建筑物的防雷设备主要由避雷器或避雷器，引下线和接地装置组成。建筑物的防雷设计主要依据GB50057-1994“建筑物防雷设计规范”。并应认真调查地理，地质，土壤，气象，环境等条件和闪电活动规律以及受保护物体的特性等。详细描述了防雷装置的形式和布置。建筑物应根据其重要性，使用性质，雷击事故的可能性和后果进行分类。分为三类防雷建筑物。第一类防雷建筑物应采取措施，防止直接雷击，防雷和防雷。在第二类防雷建筑物中，应采取措施防止直接雷击和雷击，爆炸性环境中的建筑物也应采取防雷措施。第三种防雷建筑物应采取措施防止直接雷击和防雷。7.1.2本工程建筑物防雷保护根据所提供的信息，该地区的年平均雷暴日为24.8d/a，住宅建筑的雷击次数为：0.0812次/a；办公大楼的雷击次数估计为：0.0359次/a。根据建筑物的防雷标准，此次设计的建筑物是按照第三类防雷建筑物设计的。应采取措施防止直接雷击和雷击。。（1）防直击雷措施：直接防雷应在建筑物屋顶上设置避雷针或防雷线或防雷带，或其组合。在保护时，必须注意雷电接收器的保护范围应包括屋顶上的其他突出物体。雷电接收器将雷电引导至自身，然后通过引下线和接地装置将雷电流吸入地面。防护带（Φ10镀锌圆钢）作为防雷接收器应用于护墙，楼梯间和水箱。防雷带和下导体以及突出屋顶上的所有金属物体需要可靠地焊接并完成电通道。对于室外高度为60米及以上的每三层楼，使用结构梁中的四根钢筋柱，并且每根钢筋≥Φ12mm沿着建筑物的周边焊接到闭合环上。它与下导体焊接在一起，暗闪电带用作压力均衡环。户外高度为60m及以上的导轨，大型金属物体如门柜直接或通过金属门窗连接到防雷装置，以防止侧面闪电。建筑物顶部的金属构件可用作防雷网，建筑物的钢筋混凝土剪力墙可用于下线。柱内有两个主肋，每个≥Φ16mm用作下导线，下行剪力墙中的两个主肋上下焊接。上部焊接在接闪器上，下端焊接在接地网的主肋上，接地网围绕接地网焊接。它还需要焊接到用于防雷的所有结构钢筋上。使用内部加强件作为自然接地体，下部和地梁以及沿基部周边焊接成闭合环的钢筋可靠地焊接到回路中。两根镀锌扁钢-40×4及相邻建筑物接地装置应相互连接，形成统一的基础接地网。每个引下线的抗冲击接地电阻要求不超过1欧姆。接地装置则可使用基础钢筋。（2）防雷电波侵入的措施：进出建筑物所需电缆的金属护套，螺纹钢管，金属管等与入口和出口处的总等电位连接相连，并与防雷接地装置焊接在一起