小区供电方案设计

某花园小区供电方案设计 0 姓姓 名名 xxxxxx 学学 号号 2010 xxxx2010 xxxx 院院 系系 部部 电气工程系电气工程系 班班 号号方方 xxxxxxxx 完成时间完成时间20132013 年年 7 7 月月 4 4 日日 20102010 级级 供电技术课程设计供电技术课程设计 某花园小区供电方案设计 1 第 1 章 设计任务 1 1 设计内容 1 为住宅小区长期供电进行合理设计 同时为该住宅小区两栋楼房临时建筑施工选 择变压器及其一次侧电气设备花园小区长期供电变电所设计 2 设计两栋楼房的变电所 即选择变压器 确定主接线方案 绘出主接线图 选择 变电所进出线和低压进线 1 2 设计依据 该住宅小区临时施工现场用电情况如下 混凝土搅拌机 2 台 每台 10kw 380v 卷扬机 2 台 每台 28kw 380v 塔式起重机 2 台 每台 20kw 380v 振捣器 10 台 每台 1kw 380v 施工照明 6000w 220v 生活照明 9000w 220v 动力设备平均功率因数 0 75 需要系数 0 5 照明需要系数 0 9 小区有两栋高层楼房 1 号楼 24 层分 3 个单元 2 号楼 18 层 1 个单元 各楼每个单元负一层均设有单元 配电室 每个单元有 15kw 电梯两部 10kw 风机和 25kw 高压水泵电动机 2 台 220kw 热力泵电动机 2 台 两栋楼各有 30kw 消防水泵电动机各两台 1 号楼每个单元住户用电设备容量为 192kw 2 号楼住户用电设备容量为 144kw 1 号楼地下车库照明用电设备容量为 2kw 2 号楼为 1kw 路灯照明设备容量 2kw 1 3 设计要求 为两栋楼房临时建筑施工选配变压器 选择变压器一次侧电气设备 设计两栋楼房变电所 即选择变压器 确定主接线方案 绘出主结构图 选择变电所进线 低压进电线 画出二次回路接线图 某花园小区供电方案设计 2 第 2 章 负荷计算和无功功率补偿 2 1 负荷计算 2 1 1 单组用电设备计算负荷的计算公式 1 有功计算负荷 单位为 KW 为系数 30 P d K e P d K 2 无功计算负荷 单位为 kvar tan 30 Q 30 P 3 视在计算负荷 单位为 kvA 30 S cos 30 P 4 计算电流 单位为 A 30 I N U S 3 30 为用电设备的额定电压 单位为 KV N U 2 1 2 多组用电设备计算负荷的计算公式 1 有功计算负荷 单位为 KW 30 P ip PK 30 式中是所有设备组有功计算负荷之和 是有功负荷同时系数 可 i P 3030 P p K 取 0 80 0 90 2 无功计算负荷 单位为 kvar 30 Q iq QK 30 是所有设备无功之和 是无功负荷同时系数 可取 0 85 0 95 i Q 3030 Q q K 3 视在计算负荷 单位为 kvA 30 S 2 30 2 30 QP 某花园小区供电方案设计 3 4 计算电流 单位为 A 30 I N U S 3 30 5 总负荷计算 单位为 KW i p KP 3030 30 Q i q K 30 经过计算 得到临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表 如表 2 1 所示 额定电压取 380V 表 2 1临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表 计算负荷 编 号 名称类别 设备容量 kW e P 需要 系数 d K cos tan kW 30 P kvar 30 Q kVA 30 S A 30 I 混凝土 搅拌机 20 0 50 750 88108 813 320 2 卷扬机 560 50 750 882824 6437 356 7 塔式起 重机 400 50 750 882017 626 640 5 振捣器 100 50 750 8854 46 610 1 施工照 明 60 9105 405 48 2 1 临时施 工 生活照 明 90 9108 108 112 3 风机 200 80 80 75161220 30 3 高压水 泵 500 80 80 75403050 76 06 热力泵 电动机 4400 80 80 75352264440 669 3 2 一号楼 每单元 住户用 电设备 容量 1920 910172 80172 8262 9 某花园小区供电方案设计 4 续上表 风机 200 80 80 7516122030 3 高压水 泵 500 80 80 7540305076 06 热力泵 电动机 4400 80 80 75352264440669 33 二号楼 住户用 电设备 容量 1440 910129 60129 6197 1 电梯 1200 250 51 733051 96091 3 4 重要负 荷 消防水 泵电动 机 1200 80 80 759672120182 5 地下车 库照明 30 7102 102 13 19 5 附加负 荷路灯照 明 21102023 04 临时工地计算 负荷 68 85 30 P 52 67 30 Q 86 7 30 Scos 0 794 一号楼 1 2 单 元计算负荷 1045 44 30 P581 4 30 Q 1196 2 30 Scos 0 873 一号楼 3 单元 计算负荷 522 72 30 P 290 7 30 Q 598 10 30 Scos 0 873 二号楼及各种 负荷计算负荷 600 93 30 P 408 4 30 Q 726 5 30 Scos 0 827 临时工地中 单相总容量 三相总容量 11 7 因为施工照明和生活照明单项 总容量没有超过三项设备总容量的 15 按三相负荷计算 小区中 考虑到总负荷过大 若选用一个变压器工作需要很大的容量并不实际 若选用多台变压器并联使用 于施工与设计及日后的维护会产生诸多不便 因此 初定将小区分为 一号楼 1 2 单元 一号楼 3 单元 二号楼及各种负荷 三个部分 分别设立三个变电所对小区供电 同时 对此三部分进行负荷计算 某花园小区供电方案设计 5 2 2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置 并联电容器 由计算可知 该供电要求的 380V 侧最 大负荷时的功率因数只有 0 851 供电部门要求该厂 10KV 进线侧最大负荷时功率因 数不低于 0 9 考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗 因此 380V 侧最大负荷 时功率因数应稍大于 0 9 暂取 0 92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量 临时工地 1 tan tan 68 85 tan arccos0 794 tan arccos0 92 22 99kvar C Q 30 P 1 2 花园小区 一号楼 1 2 单元 2 tan tan 1045 44 tan arccos0 873 tan arccos0 92 139 04kvar C Q 30 P 1 2 一号楼 3 单元 3 tan tan 522 72 tan arccos0 873 tan arccos0 92 69 52kvar C Q 30 P 1 2 二号楼及各种负荷 4 tan tan 600 93 tan arccos0 827 tan arccos0 92 150 23kvar C Q 30 P 1 2 补偿前后 变压器低压侧的有功计算负荷基本不变 而无功计算负荷 1 52 67 22 99 kvar 29 68kvar 2 581 4 139 04 kvar 442 36kvar 30 Q 30 Q 3 290 7 69 52 kvar 221 18 kvar 4 408 4 150 23 kvar 258 17kvar 30 Q 30 Q 视在功率 74 65 kVA 1134 63kVA 2 30 2 30 301 QPS 2 30 2 30 302 QPS 567 78kVA 654 04 kVA 2 30 2 30 303 QPS 2 30 2 30 304 QPS 变压器的功率损耗为 t1 0 01 74 65 0 75 t2 0 01 1134 63 11 34 P P 某花园小区供电方案设计 6 t3 0 01 567 78 5 68 t4 0 01 654 04 6 54 P P t1 0 05 74 65 3 73 t2 0 05 1134 63 56 7 Q Q t3 0 05 567 78 28 38 t4 0 05 654 04 32 70 Q Q 变电所高压侧的计算负荷 68 85 0 75 69 6 1045 44 1134 1056 78 1 30 P 2 30 P 522 72 5 68 528 4 600 93 6 54 607 47 3 30 P 4 30 P 29 68 3 73 33 41 442 36 56 7 499 06 1 30 Q 2 30 Q 221 18 28 38 249 56 258 17 32 7 290 87 3 30 Q 4 30 Q 1 1 30 S20 7741 33 6 69 22 2 1 30 S69 116806 49978 1056 22 3 1 30 S37 58456 249 4 528 22 4 1 30 S51 67387 29047 607 22 计算电流 117 4A 1777 7A N U S I 3 1 30 30 N U S I 3 2 30 30 888 9A 1024 5A N U S I 3 3 30 30 N U S I 3 4 30 30 功率因数提高为 cos1 0 902 cos2 0 904 30 30 S P 30 30 S P cos2 0 904 cos2 0 902 30 30 S P 30 30 S P 在无功补偿前 临时工地的变电所主变压器 T 的容量为应选为 100kVA 才能满足 负荷用电的需要 而采取无功补偿后 主变压器 T 的容量选为 80kVA 的就足够了 根据实际情况 小区应初定选择三个变压器 而无功补偿前小区的变电所主变压器 T 的容量应分别选为 1250kVA 630KVA 800KVA 才能满足负荷用电的需要 而采取 无功补偿后 主变压器 T 的容量选为 1250kVA 630kVA 800kVA 的就足够了 无功补偿后工厂 380V 侧和 10kV 侧的负荷计算如表 2 2 表 2 3 表 2 4 表 2 5 某花园小区供电方案设计 7 表 2 2无功补偿后临时工地的计算负荷 计算负荷 项目cos kW 30 P kvar 30 Q kVA 30 S A 30 I 380V 侧补偿前负荷0 8068 6552 6785 53129 98 380V 侧无功补偿容量 22 380V 侧补偿后负荷0 9168 6530 6775 18112 45 主变压器功率损耗0 01 0 74 30 S0 05 3 76 30 S 10kV 侧负荷计算0 9169 3934 4377 464 47 表 2 3无功补偿后花园小区 1 号楼 1 2 单元的计算负荷 计算负荷 cos kW 30 P kvar 30 Q kVA 30 S A 30 I项目 380V 侧补偿前负荷0 871045 44581 401196 231817 98 380V 侧无功补偿容量146 380V 侧补偿后负荷0 921045 44435 4904 95137 12 主变压器功率损耗0 01 9 05 30 S0 05 45 25 30 S 10kV 侧负荷计算0 91 847 13386 65 931 19 53 76 表 2 4无功补偿后花园小区 1 号楼 3 单元的计算负荷 计算负荷 cos kW 30 P kvar 30 Q kVA 30 S A 30 I项目 380V 侧补偿前负荷0 87522 72290 70598 1908 96 380V 侧无功补偿容量73 2 380V 侧补偿后负荷0 92522 72217 5452 4764 32 主变压器功率损耗0 01 1 71 30 S0 05 7 55 30 S 10kV 侧负荷计算0 92 420 75178 25 456 95 26 38 表 2 5无功补偿后花园小区 2 号楼及各种负荷的计算负荷 计算负荷 cos Kw 30 P kvar 30 Q kVA 30 S A 30 I项目 380V 侧补偿前负荷0 83600 93408 4726 61104 26 380V 侧无功补偿容量144 2 380V 侧补偿后负荷0 91600 93264 21568 7179 64 主变压器功率损耗0 01 2 28 30 S0 05 11 4 30 S 某花园小区供电方案设计 8 10kV 侧负荷计算 0 91 523 11 239 81 575 46 33 22 第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择 3 1 变电所主变压器的选择 3 1 1 临时工地变压器选择 由于临时工地是临时性质的 在施工结束后需要拆除 故根据临时工地的负荷 性质和电源情况 变电所装设一台主变压器 型号为 S9 型 就足以满足工地需要 而变压器容量根据式 3 1 选择 即 80KVA 75 2KVA 3 1 30 SS TN 因此选一台 S9 80 10 型低损耗配电变压器 联结组为 Yyn0 3 1 2 花园小区变压器选择 由于花园小区是长期性的 根据花园小区的负荷性质和电源情况 为保证小区 居民生活用电不受影响 应装设三座变电所 分别为小区不同单元供电 每座变电 所装设一台主变压器 型号为 SC B 10 型 以满足小区需要 具体安排如下 变压器 TM1 为 1 号楼 1 2 单元提供 变压器 TM2 为 1 号楼 3 单元提供 变压器 TM3 为 2 号楼及各种负荷提供 而变压器容量根据式 3 2 3 3 3 4 选择 即 TM1 1000KVA 904 95KVA 3 2 30 SS TN TM2 500KVA 452 47KVA 3 2 30 SS TN TM3 630KVA 568 71KVA 3 2 30 SS TN 因此选 SC B 10 1000 SC B 10 500 SC B 10 630 共三台配电变压器 小区二级负荷所需的备用电源 考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担 所以选 主变压器的联结组为 Yyn0 3 2 变电所主接线方案的选择 根据上面对主变压器的选择以及负荷的性质和施工条件 可以选择如下主接线 某花园小区供电方案设计 9 方案 3 2 1 临时工地主接线图 图 3 1 临时工地主接线图 3 2 2 花园小区主接线图 由于本设计采取的是三个变电所分别为花园小区的住宅楼各单元和各种负荷供 某花园小区供电方案设计 10 电 虽然三个变电所在小区不同的位置 但其主接线方式是相同的 在此 只简要 画出一个变电所的主接线图 某花园小区供电方案设计 11 图 3 2 花园小区主接线图 某花园小区供电方案设计 12 500MVA K 1 K 2 5km 10 5kV S9 80 0 4kV 2 3 1 系统 第四章 短路电流的计算 4 1 临时施工短路电流计算 4 1 1 绘制计算电路 图 4 1 短路计算电路 4 1 2 计算短路电路中个元件的电抗 1 电力系统 已知电力系统出口断路器的断流容量 500MVA 故 oc S 4 1 22 0 500 5 10 2 2 1 1 MVAkV S U X oc N 2 架空线路 暂设线路长为 5km 查表得 6 10KV 电缆线路电抗 故 kmx 35 0 0 4 2 1 75 535 0 02 lxX 3 电力变压器 查表得 变压器的短路电压百分值 4 故 k U 4 3 13 55 80 5 10 100 4 100 22 2 3 KVA kV S UU X N Nk 式中 为变压器的额定容量 N S 4 1 3 k 1 点 10 5kV 侧 的相关计算 1 总电抗 4 4 1 971 7522 0 21 1 XXX k 某花园小区供电方案设计 13 2 三相短路电流周期分量有效值 4 5 kA kV X U I k N k 3 08 1 973 5 10 3 1 1 1 3 三相短路次暂态电流和稳态电流 4 6 3 08 3 1 3 3 kAIII k 4 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 4 7 kAkAIish7 853 0855 2 55 2 3 3 4 8 kAkAIIsh4 653 0851 1 51 1 3 3 5 三相短路容量 4 9 AMVIUS kNk 56 03 3 11 3 1 表 4 1短路计算结果 三相短路电流三相短路容量 MVA 短路计算点 3 k I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S k 13 083 083 087 854 6556 0 4 2 花园小区短路电流计算 4 2 1 绘制计算电路 图 4 2 短路计算电路 500MVA K 1 K 2 5km 10 5kV0 4kV 2 3 1 系统 SC B 10 1000 某花园小区供电方案设计 14 4 2 2 计算短路电路中个元件的电抗 1 电力系统 已知电力系统出口断路器的断流容量 500MVA 故 oc S 4 10 22 0500 5 10 2 2 1 1 MVAkV S U X oc N 2 电缆线路 暂设线路长为 5km 查表得 6 10KV 电缆线路电抗 故kmx 08 0 0 4 11 40 0 508 0 02 lxX 3 电力变压器 查表得 变压器的短路电压百分值 6 故 k U 4 12 30 6 0001 5 10 100 6 100 22 2 3 KVA kV S UU X N Nk 式中 为变压器的额定容量 N S 4 2 3 k 1 点 10 5kV 侧 的相关计算 1 总电抗 4 13 0 620 422 0 21 1 XXX k 2 三相短路电流周期分量有效值 4 14 kA kV X U I k N k 9 77 0 623 5 10 3 1 1 1 3 三相短路次暂态电流和稳态电流 4 15 9 77 3 1 3 3 kAIII k 4 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 4 16 kAkAIish24 939 7755 2 55 2 3 3 某花园小区供电方案设计 15 4 17 kAkAIIsh14 759 7751 1 51 1 3 3 5 三相短路容量 4 18 AMVIUS kNk 177 683 3 11 3 1 4 2 4 k 2 点 0 4kV 侧 的相关计算 1 阻抗归算到 0 4KV 侧 4 19 4 22 2 1 102 3 500M 4 0 AV kV S U X OC N 4 20 42 2 108 5 5 10 4 0 62 0 kV kV X 4 21 3 22 2 3 106 9 0001 4 0 100 6 100 KVA kV S UU X N Nk 2 三相短路电流周期分量有效值 4 kA kV X U I k N k 99 12 106 9105 8102 3 3 4 0 3 344 2 2 2 22 3 其他短路电流 4 23 kAIII k 99 1 2 3 1 3 3 4 kAkAIish46 0 499 1 284 184 1 3 3 24 4 kAkAIIsh97 3221 9909 1 09 1 3 3 25 4 三相短路容量 4 VAMkAkVIUS kNk 24 5199 1 24 033 3 22 3 2 26 以上为 1 号楼 1 2 单元 变压器为 SC B 10 1000 的短路计算结果 同理可得 1 号楼 3 单元 变压器为 SC B 10 500 2 号楼及各种负荷 变压器为 SC B 某花园小区供电方案设计 16 10 630 的短路计算结果 详见表 4 2 表 4 2短路计算结果 三相短路电流三相短路容量 MVA 小区变压器短路计算点 3 k I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S k 19 779 779 7724 9314 75177 68 1 号楼 1 2 单元 k 221 9921 9921 9940 4623 9715 24 k 19 779 779 7724 9314 75177 68 1 号楼 3 单元 k 211 4911 4911 4921 1412 527 96 k 19 779 779 7724 9314 75177 68 2 号楼及各种负荷 k 214 3414 3414 3426 3915 639 94 某花园小区供电方案设计 17 第五章 变电所一次设备的选择校验 5 1 10kV 侧一次设备的选择校验 5 1 1 按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压 即 高 eN U N U eN U N U 压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压 即 eN U max U eN U max U 10kV 11 5kV 高压开关设备 互感器及支柱绝缘额定电压 12kV N U max U eN U 熔断器额定电压 12kV eN U 5 1 2 按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流 即 eN I 30 I eN I 30 I 5 1 3 按断流能力选择 设备的额定开断电流或断流容量 对分断短路电流的设备来说 不应小于 oc I oc S 它可能分断的最大短路有效值或短路容量 即 3 k I 3 k S 或 oc I 3 k I 3 oc S 3 k S 对于分断负荷设备电流的设备来说 则为 为最大负荷电流 oc I max OL I max OL I 5 1 4 隔离开关和断路器的短路稳定度校验 1 动稳定校验条件 某花园小区供电方案设计 18 或 max i 3 sh i 3 maxsh II 分别为开关的极限通过电流峰值和有效值 分别为开关所处 max i max I 3 sh i 3 sh I 的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 2 热稳定校验条件 imat tItI 2 3 2 对于上面的分析 如表 5 1 所示 由它可知所选一次设备均满足要求 表 5 1 临时施工变压器一次侧设备选择 选择校验项目电压电流 断流能 力 动态定度热稳定度其它 参数 N U N I 3 k I 3 sh I ima tI 2 3 装置地点条 件 数据10kV 4 62A 1 TN I 3 08kA4 65kA 1 3 2 08 3 12 33 额定参数 eN U eN I oc I max itIt 2 电流互感器 LQJ 1010kV100 5A kA1 02225 31 8 kA 1 1 090 2 81 二次负荷 0 6 一次设备型 号规格 户外隔离开关 GW4 12 400 12kV400A 25kA5005102 表 5 2 花园小区 1 号楼 1 2 单元 变压器 SC B 10 1000 10kV 一次侧设备的选择校验 选择校验项目电压电流 断流能 力 动稳定度热稳定度 其 它 参数 N U N I 3 k I 3 sh I ima tI 2 3 装置地点条 件 数据10kV 57 74A 1 TN I 9 77 kA 14 75kA 3 177 9 2 124 09 额定参数 eN U eN I oc I max itIt 2 一次设备型 号规格 高压少油断路器 SN10 10I 630 10kV630A16kA40 kA10244162 某花园小区供电方案设计 19 高压隔离开关 6 8 GN 10 200 10kV200A 25 5 kA5005102 电流互感器 LQJ 1010kV100 5A kA1 02225 31 8 kA 160 5 2 380V 侧一次设备