【《小区供配电工程设计》7800字（论文）】

小区供配电工程设计摘要：随着城市化的发展以及建筑技术的成熟和人们生活方式的不断变化，大城市的居住区正在蓬勃发展。建筑电气工程是建筑技术中的关键内容，对建筑技术的功能运用与建筑能耗有很大影响。因此，在建设工程项目时，建筑电气规划不容忽视。鉴于上述情况，本篇文章对住宅小区供配电系统的设计原则与设计内容展开研究，明确了设计规定、设计要求，掌握设计用得到的所有信息，使设计实现使用功能，保证系统安全，稳定，经济的运行。关键词：住宅小区；电气设计；供配电系统PowersupplyanddistributionengineeringdesignofresidentialquarterAbstract：Withthedevelopmentofurbanization,thematurityofbuildingtechnologyandthecontinuouschangesofpeople'slifestyle,theresidentialareasinbigcitiesarebooming.Buildingelectricalengineeringisthekeycontentofbuildingtechnology,whichhasagreatimpactonthefunctionalapplicationofbuildingtechnologyandbuildingenergyconsumption.Therefore,buildingelectricalplanningcannotbeignoredwhenconstructingengineeringprojects.Inviewoftheabove,thisarticlestudiesthedesignprinciplesanddesigncontentsoftheresidentialdistrictpowersupplyanddistributionsystem,clarifiesthedesignregulationsandrequirements,andgraspsalltheinformationobtainedfromthedesign,sothatthedesigncanrealizetheusefunctionandensurethesafe,stableandeconomicoperationofthesystem.Keywords:residentialquarters;electricaldesign;Powersupplyanddistributionsystem目录TOC\o"1-3"\h\u229921引言 引言简而言之，供配电技术就是把电能资源合理地供给与分配的能力。电能是当今生产生活的主要动力与能源，是经济可持续发展和国民生产的重要支柱，工业现代化乃至整个国民经济的现代化都不能没有电力。电力不仅严重影响工业生产，还对生活中各个方面产生巨大影响，与信息网络的进步也休戚相关。此外，现今生活条件持续改善，人们对住宅的需求增高，“万丈高楼平地起”，越来越多的高层建筑的兴起对电能的质量和要求也越来越高，使得对供配电技术的研究也极为迫切。供配电技术的提高有利于生产力的发展，提高劳动效率，加快经济现代化的步伐，给居民舒适安稳的生活条件；但若电力供应发生中断或事故，则将对人们的正常生活造成影响，严重时有极大概率导致电气设备的毁坏，甚至对人身安全造成威胁。所以，供配电工作对国民经济的发展和人们的正常生活具有重要意义。相对于其他各国，我国电力行业技术水平较为落后。供配电系统运行时，由于电力设备生产质量得不到保障，设备更新速度慢，修理维护意识薄弱等缘由，供电量与发电效率满足不了用户正常需求，对我国经济发展很不利[1]。在用电负荷日益增高的趋势下，供配电系统需要稳健的技术来满足向多处供电的要求。其中，配电技术的提高将大幅度减少用电隐患，提高用户用电效率。在这个经济科学日新月异的时代，越来越多的电气设备进入各家各户中，对电能的需求增大。如何使电能合理分配高效利用是如今一大课题。2主变压器选择及变电所形式选择2.1负荷计算电力负载的分类很大程度上取决于电源的可靠性和稳定性以及在断电情况下会影响人身安全和经济性的损坏程度。根据重要性，它分为1类负载，2类负载和3类负载。按照《民用建筑电气设计规程》JGJ16-2008，此次设计主要为住宅小区的设备供电的负载，负荷属于三阶段。对动力用电负荷进行计算：P05配电柜：，，P06配电柜：，，P07配电柜：，，P08配电柜：，，P09配电柜：，，P10配电柜：， ，P11配电柜：， ，DP03配电柜：， ，DP04配电柜：， ，DP05配电柜：， ，对照明用电负荷进行计算：表1动力用电负荷方位P(kW)Q(kVar)P05配电柜297302.94P06配电柜120140.28P07配电柜126147.3P08配电柜120159.96P09配电柜9067.5P10配电柜10088.2P11配电柜4040.8DP03配电柜90119.97DP04配电柜7061.74DP05配电柜64.5对照明用电负荷54.3113.192.2无功补偿计算1、补偿前的功率因数：补偿前。2、确定无功补偿量以供电部门平常的要求，无功功率因数通常要实现0.9才达到要求。即：因此，需要补偿的容量为：并按照此补偿容量配置无功补偿装置。补偿后的变压器容量与功率因数：根据，其中，所以则：满足设计题目要求。无功补偿装置配置：无功补偿器选用并联电容器，使用集中补偿手段。补偿器一般是在0.4kV的低压侧安装，由智能补偿器控制器控制。在该设计中，选择了11个额定容量是50kVar的BZMJ0.45-50-3低压并联电容器。可以满足这种设计的需求。可以在无功补偿柜中安装电容器，该柜使用GGD型配电柜，其中安装了11套相关的电气设备，例如11个电容器和接触器。2.3主变压器的选择1、主变压器台数的选择主变压器的使用还要按照城市综合规划、负荷能力与网络结构来确定。与此同时，变压器的使用还是根据数量和容量，最后，选择符合实际要求的变压器，以确保电源的可靠性和经济性实现下列变压器数量需要。1.达到与电力负载相关的供电可靠性要求。若是负载有一个一次负载或大量的二次负载，就要两个变压器，若是其中一个有故障要维护的话，另一个能够继续一次和二次负载。针对只有负荷而没有主负荷的变电站，只用一台变压器，可一定要有备用电源。2.当负荷集中且变电站容量比较大时，就算是三相负荷，使用两台或两台以上的变压器也能够达到最大功耗。总而言之，此设计是三相负载，因此需要一个变压器。2、主变压器容量的选择主变压器的容量为：=3、主变压器相数及绕组的选择在中国，主变压器采用三相或单相，通常不考虑单相，因为它需要大量且成本很高。因此，在本文中，使用了三相变压器。变压器绕组的连接方式必须与系统电压的相位相匹配。因为在这个版本中只有两个电压等级，分别是10kV和0.4kV，故而使用双绕组变压器。4、主变压器中性点接地方式在10kV侧使用Δ相连，在0.4kV侧使用Y相连，其连接组别是Dyn11。5、主变压器选型此次设计使用的是干式变压器，因为干式变压器杜绝了油的污染，而且性能更平稳。按照相关的计算，并翻阅相关的变压器选型表，确定的主变压器主要技术参数如下表所示：变压器型号额定容量连结组别空载损耗短路损耗空载电流阻抗电压SCB10-12500/101250Dyn11211097401.46表2主变压器主要技术参数2.4备用电源设计主电源的丢失不会影响电源的正常和安全运行，从而避免发生诸如发电机组失去控制，整个住宅小区和机器的电源故障所导致的设备损坏之类的事故。已经实施了备用电源设计，以防止对主要负载（火力等）的电源中断。考虑到住宅小区的实际情况，将400kVA柴油发电机本身用作备用设备。如果所有主电源均发生故障，则将打开和关闭备用电源以确保部分负载利。3配电方式与电气主接线的确定3.1配电方式1、配电装置的基本要求合理的配电装置需要实现下列需要:1.遵循相关的国家规定。10kV配电设备主要用于室内，因为建成的配电设施也必须与国家规定相符。2.容易使用与维护。变电站需要定期维修，配电设备应经常检查。我们设计的配电设备必须合理组织并易于使用，以便工作人员开展维护、检查工作。3.最小化成本。变电站的成本非常高，设计包括建筑工程、成套设备、水、暖气和其他设施，所以为了减少成本，配电装置的设计从空间角度来看应该是合理的，而不是过度和浪费的。4.易于安装与扩展。该区域的发展不是固定的，而是长久发展的，为了将来的安装与扩展，配电装置必须是可扩展的并具有扩展余量。2、配电装置的确定对于10kV配电装置，本设计采用室内配电装置。用电设备都安装在室内，工作环境也比较好。这种布置在我国在户外很常见的配电装置，在操作、安装和紧急维修方面有十足的经验。在选择变电站配电装置的时候，这种选择的概率比较高。3、配电方式选择因为消防建设的要求，建筑物需要划分消防部门，所有消防部门都有地理约束。为杜绝线路中断和各区域的相互影响，消防负荷供电线路不应穿越防火分区。所以，消防负荷的供电范围必须与消防区域相匹配，方便电工第一时间和工人沟通协调，做好平面与竖向设计的计划。按照各层防火分区原则和管线调整进行管井设计，且为了杜绝电缆方向的混乱，尽量上下直连管井，并划分供电区域。拟建研究项目的用电负荷不同，涉及消防负荷、重要负荷与普通负荷。为了稳定配电和促进能源管理，一定要将配电与消防、能源与照明分开。所以，电气竖井一般设有普通照明配电箱、需要急照明配电箱、消防配电箱和空调配电箱。在设计电气竖井设计时，应思考每个盒子的尺寸与位置，以规避因为管道竖井太小而没有办法安装管道、设备和箱体。设计师可以从整体出发，在确定配送分区并进行横向设计后，进一步细化和选择配送模式。住宅区有许多灭火器。如果全部从配电室的低压配电柜连接，将会有大量的小回路，因此需要设置更多来自能量转换和配电室的低压配电柜，这需要更大的面积。因此，在总体设计中，从变配电室到消防室设置了专用消防回路，并将总配电柜放置在与配电室相对应的适当位置。然后将配电柜按双电源回路的径向配电方式接至末端，既符合规范要求，节约能源，又简化了配电系统，不影响供电的稳定性。一般照明配电设计按二次负荷设计。燃烧室无交叉，可采用主电源供电方式。配电方式必须根据实际情况选择，不能单独进行。3.2电气主接线的确定1、导线和电缆类型的选择1.导线材质通常使用铝导线和电缆。沿海地区或盐雾强烈地区的架空线路必须采用耐腐蚀钢芯铝绞线。此外，铜导线和电缆必须在以下条件下选择：需要非常可靠连接的重要电路；存在爆炸或高温风险的地方的管道；管道对铝有腐蚀，但对铜几乎没有腐蚀；安全要求高的重要公共设施线路。2.电缆外护层电缆的外保护层包括忖垫层、铠装层和外皮层，起到机械加固和防腐作用。不同电缆外护套和铠装的选择可在相关数据中找到，此处不再重复。3.导线和电缆型号的选择每种导线和电缆有其适用范围。裸导线是LJ，LJJ和Igjf。LJ使用在低压小档距的公用架空线；LGJ用于高电压、跨度大的高压导体；LGJF用于沿海地区、盐碱地区和周围腐蚀性物质的高压架空线路。这辆公共汽车有Imy与TMY。Lmy用于正常干燥与无腐蚀的地方。绝缘线有橡胶绝缘线(BLX、BX、blxf、BXR)、塑料导线(BLV、BVV、blvv、BVV、BVR)、网络电缆(yzlvv、yjlvfr、yzl22)等。2、主接线形式的确定终端变电所也叫做受端变电所，它一般位于负荷中心附近，通过它将电力分配给用户或变电站。为了确保供电的可靠性，变电站的主要方案可以帮助标准化、简化、自动化和不受控制的使用，并使占地面积最小化。主变电站建议方法由负载类型、变压器电气设备的特性、负载与主电网的强度决定。变电站高压侧的主要传输形式通常是线路变压器接线与内部桥架接线。4短路电流计算4.1系统参数计算及短路条件的选择一般情况下，基准值都是取：。4.2变压器参数计算取，，。由公式得出：，求各元件的标幺值：系统短路容量是600MVA，能够得到系统阻抗为：拟定电源通过6km外的架空线路，可得线路阻抗为：变压器阻抗为：其等值网络图如图1所示：图1等值网络图图1经过简化后，如图2所示。图2短路简化图4.310kv侧短路电流的计算三相短路电流周期分量有效值三相短路冲击电流最大值短路冲击电流有效值4.40.4kV侧短路电流的计算三相短路电流周期分量有效值三相短路冲击电流最大值短路冲击电流有效值4.5短路电流计算结果表表3三相短路电流计算结果表短路点编号短路点额定电压平均工作电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流有效值最大值U/kvU/kvI/kAI/kA/kA/kAK20.380.420.1820.182237.13K11010.52.342.343.535.975电气设备选择因为电气设备的选择是变电站设计的重要方面之一，所以主要电气设备的选择与设计涵盖各种电气设备，比如断路器开关。选择正确的用电不仅可以确保电力系统的可靠性与灵活性，而且还能由经济合理地选择电气设备来降低变电站的资金成本。只有选择电气设备，变电站部分的设计才能变得更加准确，以此推动电力系统的有效运转。因为电气设备在出现问题时容易出现事故，因此必须严格遵守变电站的电气设计，以确保安全用电和人身安全。5.110kV进线电缆的选择与校验母线是用来承载电流重要的一次设备。对于10kV母线，因为电流承载要求比较大，一般采用钢芯铝体。（1）初步选择型式：LGJ-95表4导线的技术数据规格型号载流量LGJ-95310A按最大持续工作电流选择导线截面积S，即：其中为该母线布置方式与环境温度为+20度时的导体长期允许载流量，为温度修正系数，经过上表可知：一次回路电流：（2）按照经济密度进行选择：（5-5）式中：J是导体的经济电流密度，按照该条件选择的导体截面s一定要尽可能接近经济计算截面SJ。因为题目并未给定，这里按照Tmax=4500h计算，查表的J=1.15则符合要求。热稳定校验：公式： 式中：S：按上述情况选择的导体截面：根据热稳定决定的导体最小允许截面：热稳定系数：稳态短路电路：短路电流等值时间s满足热稳定校验情况。5.210kV出线电缆及母线的选择与校验与10kV进线电缆相同，这里不再重复。母线使用LMY-40x4，载流量是389A。按最大持续工作电流选择导线截面积S，即：热稳定校验：公式： 式中：S：按上述情况选择的导体截面：根据热稳定决定的导体最小允许截面：热稳定系数：稳态短路电路：短路电流等值时间s满足热稳定校验情况。动稳定校验：式中：为母线材料的允许应力，硬铝为为作用在母线上的最大计算应力，其值与母线的截面形状有关，铝是500-700。本设计选的是单条矩形铝母线，则 满足要求。式中：ish：短路冲击电流(A)，10kV母线侧L：支柱绝缘子间的跨距（m）：相间距离（m）：母线截面系数（m3），单条平放：：振动系数，。5.3高压侧电气设备的选择与校验1、高压断路器的选择与校验如今，我国主流使用的10kV高压断路器有很多，本设计采用VS1型真空断路器，断路器是手车式断路器，自身就带有隔离功能，当把手车拉出来时，元器件连接断开，即起到了隔离功能。这也是目前比较主流的断路器。可用KYN28-12等配电柜配合使用。（1）额定电压：（2）额定电流：>110KV侧长期最大持续工作电流（3）经过相关书籍及网络资料查询，如表5所示。表5高压断路器VS1-12/630主要技术参数型号额定电流（A）额定电压（KV）最高电压（KV）额定短路开断电流（KA）额定短路关合电流（KA）额定短时耐受电流（KA)4SVS1-12/6306301010.54010040（4）校验：热稳定的校验：=3.45s由断路器的热稳态短路电流的时间t查表得=3.4s，可得：又因为根据设备选型可得：经过比较可以得到：＞结论：合格。动稳定的校验：经过计算：经过比较可得：＞结论：合格。开断能力的校验：＜结论：合格。2、电压互感器的选择与校验经过选型，其型号如表6所示：表6JDZXF-12技术参数型号额定电压，kV连接组标号JDZXF-12初次绕组次级绕组剩余绕组1/1/1-12-125.4低压侧电气设备的选择与校验1、低压侧电流互感器的选择与检验对于主变压器侧的低压电流互感器的选择与校验：（1）选择经过选型，其参数如下：表7BH-0.66电流互感器技术参数额定电压UN/V动稳定倍数热稳定倍数380200013090（2）检验：1)热稳定校验：单相稳态短路电流则有短路热效应：电流互感器的额定电流电流互感器1s热稳定倍数则有：符合热稳定性要求。2)动稳定校验：单相稳态短路冲击电流值电流互感器的额定电流电流互感器的动稳定倍数符合动稳定性要求。对于0.4kV出线侧的电流互感器，其选择和校验过程与变压器侧一致，本设计不再赘述，只列出选择结果：（1）P05配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66700/5。（2）P06配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66300/5。（3）P07配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66400/5。（4）P08配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66400/5。（5）P09配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66200/5。（6）P10配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66300/5。（7）P11配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66100/5。（8）DP03配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66300/5。（9）DP04配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.66200/5。（10）DP05配电柜一次回路电流：选择型式：BH-0.6650/5。2、过电压保护器的选择经过选型，其型号为：HY1.5-0.28/1.3。6防雷接地系统设计6.1避雷器的选择目前，氧化锌避雷器通常用于新建或技术改造的变电站，作为电力变压器等电气设备的大气过电压、工作电压和事故过电压的保护设备。选择0.4kV避雷器Y15ws-0.5.2.6型号，此处无校准，10kV避雷器将在下面进行选择和校准。1)灭弧电压：，其中为导线对地相电压，k为系数（当导线对地相电压最大时为1）因为 所以 2)工频放电电压下限： 因为 所以 则可选FZ-10型号的避雷器。6.2接地装置的选择必须通过建筑物的电气系统或电气系统的一部分与接地设备良好接地的接地设备称为接地。根据应用场合，接地可分为4种类型。（1）基础工作（或系统）。在电流系统的电气设备中，运行所需的接地称为工作接地，例如中性点直接接地或通过其他装置接地。（2）保护接地。为了保护人员和设备的安全，电气设备中未充电但因绝缘损坏而带电的金属部件称为保护接地。（3）接地以防雷击。避雷器向地面发射雷击电流的地面称为避雷地板。（4）防静电接地。接地用于防止静电对可燃加热油、天然气储罐和管道造成损坏。如果接地设备内部或外部发生接地故障，最大短路电流引起的接地故障电位升高和接地故障电位分布不会造成损坏。人员和设备的安全。在此设计中，10kV侧必须使用接地装置，该接地装置使用JN15-12/T31.5型接地开关，以避免在维护过程中发生电击事故。7结论电能是现代生活的主要能源和动力，与人们日常生活息息相关不可分割，为了使电能资源能够高效安全地分配输送到各家各户，就需要一个强大的输配电力网络，而本课题就是针对小区的供配电系统研究设计，对电能资源进行合理地分配利用，在保证经济安全的前提下满足小区居民的用电需求。显而易见，在设计过程中要解决诸多问题。首先，应查阅小区的原始资料以获取相关参数，对小区的用电负荷统计计算，再根据已有规定确定小区的负荷等级；然后依据计算负荷，参考国家颁布的民用建筑电气设计规范，对小区进行理想的供配电系统设计，包括选择适宜的变压器和电缆电线，设计可靠经济的敷设方法等，以提高配电的可靠性、安全性、经济性；同时应在小区内设置应急照明系统，选择合适的应急照明装置，在停电或其他意外情况导致供电中断时帮助人员安全迅速地撤离，增强小区的安全系数，使业主的日常生活得到保障，尽可能的方便居民，提高小区的幸福感指数；此外，对小区进行防雷接地措施设计，结合小区整体实际情况，确定小区建筑的防雷等级，依据《民用建筑防雷规范》，采用等