功诚学院供配电系统设计

华北水利水电学院毕业设计任务书设计题目功诚学院供配电系统设计专业电气工程及自动化06专升本班级姓名指导教师张设计期限2008年03月10日开始2008年06月01日结束院、系电力学院2008年03月10日毕业设计任务书一毕业设计的目的1根据要求设计完成功诚学院供配电系统设计2通过设计，初步掌握民用供配电系统的相关知识和主要技术手段3培养综合运用基础知识和技能解决实际问题的能力，初步掌握工程设计方法和思路4提高独立获取新知识的能力，培养严肃认真的工作态度二主要设计内容1用电负荷与无功功率的计算2变配电所的选址选型和主接线方案的确定，电气主接线方案设计应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案3主要用电设备的选择和校验4继电保护方案的选择和计算5短路电流计算三重点研究问题选择与民用供电相关的12个理论问题，进行分析和仿真四主要技术指标或主要设计参数1学院平面布置图2负荷情况3供电电源情况4气象资料5地质水文条件五设计成果要求1开题报告2毕业设计说明书和计算书3技术图纸（主接线，平面图，配置图）4参考资料和外文资料及其翻译5独立完成，严禁抄袭或请人代作6按分配时间阶段完成相应任务六其他设计深度初步设计时间安排本次设计的时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下收集资料，熟悉任务3周（含假期两周）方案论证比较2周电气设备选择计算2周计算机绘图2周完善设计成果3周（含假期一周）编制设计说明书1周审核，校对1周翻译资料1周答辩1周总计16周华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告2008年4月2日学生姓名孙小芳学号200613311专业电气工程及其自动化题目名称功诚学院供配电系统设计课题来源模拟主要内容一、设计的原始资料1学院总平面图2学院负荷情况该校教学区除门卫室和收发信室为三级负荷外，其余均为二级负荷；生活区除锅炉房和浴室为二级负荷外,其余的都属三级负荷。3供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定,该校可由附近两条10KV的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见学校总平面图。其中,一号干线的导线牌号为LGJ185,导线为等边三角形排列,线距为25M,干线首端距本校约6KM,干线首端所设的高压断路器流量容量为500MVA此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为17S。二号干线的导线牌号为LGJ150,线距为2M,干线首端距本校10KM,其余与一号干线一样。已知与本校高压侧由电气联系的架空线全长70KM,电缆线路全长20KM。4气象资料本校所在地区的年最高气温为38,年平均气温为23,年最低气温为8,年最热月平均最高气温为298,年最热月平均气温为33,年最热月地下08M处平均气温为25,年雷暴日数为21天/年,主导风向为东北风。5地质水文资料本校所在地区平均海拔1114M,地层以黄土为主,地下水位大于20M。二、设计的主要任务1负荷计算与无功补偿2变配电所主变压器和主接线方案3变配电所位置和型式的选择4短路电流的计算5变配电所一次设备的选择校验6变配电所进出线的选择7变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定8变配电所的防雷保护与接地装置的设计三、设计内容1用电负荷的计算计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值的。目前用电设备增加，正确确定用电的负荷尤为重要。过往由于设计的学校负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。凡是民用建筑中的负荷，都是用需要系数KD进行计算的。它既简便又适用，因为民用建筑中单机负荷较大的是空调主机、冷冻机、冻却泵、生活水泵、消防用的各类水泵等，这些负荷都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的；而计入变压器容量，即使单机也可直接乘以需要系数。因空调主机及水泵在计及轴功率时考虑了安全系数，按计算值选取电动机时又要选相近而又偏大的电动机容量，所以即使在满负荷运行时，电动机的负载率也不会超过7075，计及变压器容量时，可以不论台数多少均直接乘以需要系数，实际运行证明是切实可行的。民用建筑中的其它负荷，像空调风机、电热水器、照明等均时量大面广的小容量负荷，负荷大小是比较均匀的，可以用需要系数法进行计算，并按此容量可进行变压器容量及开关导线的选型。2无功功率的补偿学校中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。并联电容器的补偿方式，有一下三种（1）高压集中补偿电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。（2）低压集中补偿电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB5022795规定低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式。（3）低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线。并联电容器的选择计算方法（1）无功功率补偿容量（单位为KVAR）的计算303012TANTCCQQPP（2）并联电容器个数CQ3主变压器的选择主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。4电气主接线方案设计电气主接线是变配电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。发电厂的电气主接线是由多种电气设备和连接线按要求连接而成的，用来构成生产、传输和分配电能的通路。主接线的选择正确与否，与电气设备的选择，继电保护的配置、自动装置和控制方式的拟定都有密切的关系，对运行的可靠性、灵活性和经济性都有重大的影响。通常，变配电所的主接线应满足下列基本要求（1）根据系统的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。在运行中供电被迫中断的机会越少或事故后影响的范围越小，则主接线的可靠性就越高。（2）主接线应具有一定的灵活性以适应电力系统及主要设备的各种运行工况的要求，此外，还便于检修。（3）主接线应简单明了、运行方便，使主要元件投入或切除时所需要的操作步骤最少。（4）在满足上述要求和条件下投资和运行的费用最少。（5）具有扩建的可能性。电气主接线的设计程序根据设计任务书的要求，对原始资料进行分析，在此基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留23个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，再进行经济比较。最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。5电气设备选择及校验包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器、母线、消弧线圈等设备的选择。设备选择包括选型和确定技术参数。设备的选型和技术参数应能保证电力系统的安全运行和供电可靠性，并留有适当的发展裕度，应尽量选用轻型设备和常用产品。在同一所内，应尽量减少设备和材料的种类。电气设备要能可靠工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其短路的热稳定和动稳定。6变配电所的布置与结构设计变配电所总体布置方案的设计要求（1）便于运行维护和检修。有人值班的变配电所，一般应设单独的值班室。值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通。（2）保证运行安全。值班室内不能有高压设备。（3）便于进出线。（4）节约占地和建筑费用。（5）适应发展要求。变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能。采取的主要技术路线或方法查阅供配电技术、电气工程设计手册等相关专业资料，对设计内容进行综合的分析和计算，按计划做好每步工作，最终全部完成设计内容，并进行计算机绘图和编写说明书。预期的成果及形式1开题报告2毕业设计说明书和计算书3技术图纸主接线,平面图,配置图4参考资料和外文资料及其翻译时间安排本次设计时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下1、收集资料，熟悉任务3周（含假期两周）2、方案论证比较2周3、电气设备选择计算2周4、计算机绘图2周5、完善设计成果3周（含假期一周）6、编制设计说明书1周7、审核、校对1周8、翻译资料1周9、答辩1周总计16周指导教师意见签名年月日备注参考文献1雍静主编供配电系统机械工业出版社20039第一版2陈衍主编电力系统稳态分析中国电力出版社1998第二版3李光琦主编电力系统暂态分析中国电力出版社2002第二版4贺家李宋从矩合编电力系统继电保护原理中国电力出版社2003第三版5刘介才主编工厂供电设计指导机械工业出版社20063第一版6陈化钢主编企业供配电中国水利水电出版社20039第一版7陈元丽主编现代建筑电气设计实用指南中国水利水电出版社20001第一版8胡国文，胡乃定主编民用建筑电气技术与设计清华大学出版社20017第二版9刘介才主编工厂供电简明设计手册机械工业出版社19938第一版10任元会主编工业与民用配电设计手册中国电力出版社200510第三版11供配电系统设计规范GB5005295中国计划出版社1210KV及以下变配电所设计规范GB5005394中国计划出版社13低压配电设计规范GB5005495中国计划出版社14建筑物防雷设计规范GB5005794中国计划出版社15电力装置的继电保护和自动装置设计16电力工程电缆设计规范GB5021794中国计划出版社17并联电容器装置设计规范GB5022795中国规范GB5006292中国计划出版社18民用建筑电气设计规范JGJ/T1692中国计划出版社19王磊浅析民用建筑供配电系统设计要点山西建筑2007年33卷第9期摘要本次设计题目为功诚学院供配电系统设计，该系统通过降压变压所与10KV公共电源干线相连，然后向学校供给电能。该校包括了教学区和生活区，用电负荷较大，对供电可靠性要求也较高。因此，必须采用可靠性较高的接线形式。本次设计主要内容包括负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。在设计的过程中，本人参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册，最后对该校供配电系统进行了初步设计。本设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。关键词变压器、电气主接线、电气设备、继电保护ABSTRACTTHISDESIGNTOPICISTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEMFORAUNIVERCITY,THISSYSTEMISCONNECTEDWITHTHEPUBLICLINEOF10KVTHROUGHSTEPDOWNTRANSFORMERS,ANDDISTRIBUTEELECTRICALPOWERTOTHEUNIVERCITYTHEUNIVERCITYINCLUDETEACHINGSECTIONANDLIVINGSECTIONTHEELECTRICALCHARGEISBIG,ANDTHESCHOOLDEMANDOFRELIABILITYOFPOWERSUPPLYISHIGH,USINGTHEHIGHRELIABLEWIRINGFORMTHISDESIGNMAINCONTENTINCLUDESTHECHARGECOMPUTATION,SHORTCIRCUITCURRENTCOMPUTATION,ELECTRICALMAINWIRINGDESIGN,ELECTRICALEQUIPMENTCHOICEANDVERIFICATIONINCLUDINGMAINVOLTAGETRANSFORMERCHOICE,CIRCUITBREAKERANDDISCONNECTINGSWITCHWITHCHECKUP,CONDUCTORCHOICEWITHCHECKUP,CURRENTTRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUP,VOLTAGETRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUPANDLIGHTNINGPROTECTORCHOICEANDSOON,THEDISPOSALANDCONFIGURATIONOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNBETWEENTHEM,THEELECTRICALMAINWIRINGHASREPRESENTEDTHEMAINBODIESSTRUCTUREOFTHESUBSTATION,ITHASTHEDECISIVERELATIONSABOUTTHEELECTRICALEQUIPMENTCHOICE,THEPOWERDISTRIBUTIONEQUIPMENTARRANGEMENT,THERELAYPROTECTION,THEDECISIONOFAUTOMATICDEVICEANDTHECONTROLMODE,ANDITHASLONGTERMINFLUENCEABOUTTHERELIABILITY，SECURITY，FLEXIBILITYANDEFFICIENCYOFTHEELECTRICALPOWERSYSTEMMOVEMENTINORDERTOFINISHTHEDESIGN,IREFERRINGTOTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONDESIGNSTANDARD,THETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNSTANDARD，THEELECTRICALDESIGNSTANDARDOFARCHITECTUREANDSOON,CARRYONTHEPRELIMINARYDESIGNTOTHISPOWERSYSTEMTHISDESIGNISAGRADUATIONDESIGNTHEPURPOSEOFTHISDESIGNISTOGIVEUSACHANCEOFSYNTHETICALUSAGEOFTHEKNOWLEDGEWEHAVELEARNEDBESIDES,ITCANTRAINOURABILITYTOANALYZEANDSOLVEPRACTICALPROBLEMSINCONSTRUCTELECTRICITYINDEPENDENTLYSOTHATTHETHEORYISCONNECTEDWITHPRACTICEANDASOLIDBASEISMADEINFAVOROFFUTUREWORKKEYWORDTRANSFORMER,ELECTRICALMAINWIRING,ELECTRICALEQUIPMENT，RELAYPROTECTION目录毕业设计任务书1开题报告1摘要1ABSTRACT1第一章概述11设计的对象12设计的主要任务13设计的原则14设计的原始资料1第二章设计部分1负荷计算与无功补偿411负荷计算4111计算负荷的目的4112计算负荷的方法概述4113按需要系数法确定计算负荷的公式4114负荷计算的结果512无功补偿6121无功补偿的目的6122无功功率的人工补偿装置6123并联电容器的选择计算方法6124低压电容器柜（屏）的选择7125无功功率补偿的计算结果72变配电所主变压器和主接线方案1121主变压器的选择11211变压器选型的原则11212变压器台数的选择原则11213变配电所主变压器容量选择的方法11214主变压器选择的方案123变配电所位置和型式的选择1631变配电所的所址选择16311变配电所的所址选择的原则16312负荷中心的确定1632变配电所型式的选择16321变配电所型式的概述16322变配电所型式的选择174短路电流的计算1841计算短路电流的目的1842短路计算的方法1843用标么值法计算短路电流的依据18431标么值的概念18432电力系统各元件电抗标么值的计算19433用标么值法进行短路计算的方法1944短路电流的计算过程与结果205变配电所一次设备的选择校验2251一次设备选择与校验的条件与项目22511一次设备选择与校验的条件22512一次设备选择与校验的项目2252一次设备选择依据23521按正常工作条件选择23522按短路条件校验2353一次侧设备的选择校验2553110KV侧一次设备的选择校验25532380V侧一次设备的选择校验2654高低压母线的选择276变配电所进出线的选择2861变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则28611高压电缆线28612低压电缆线2862导线和电缆截面的选择依据28621按发热条件选择或校验导线和电缆的截面28622按电压损耗校验导线和电缆的截面28623按短路热稳定校验导线和电缆的截面2963导线和电缆截面的选择过程与结果2963110KV高压进线和引入电缆的选择29632380V低压出线的选择30633作为备用电源的高压联络线的选择校验387变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定4071高压断路器的操动机构控制与信号回路4072变配电所的电能计量回路4073变配电所的测量和绝缘监察回路4074变配电所的保护装置41741主变压器的继电保护装置的配置要求42742主变压器的继电保护装置的选择依据42743主变压器的继电保护装置的选择438变配电所的防雷保护与接地装置的设计4781变配电所的防雷保护4782变配电所公共接地装置的设计（与1KV以下系统共用的接地装置）47821设计依据47822设计过程与结果49总结51谢辞52参考文献53附录附录一外文资料翻译21原文22译文附录二设计计算书附录三学校平面图附录四主接线图41主接线图一42主接线图二43主接线图三44配线图第一章概述1设计的对象本次设计的对象“功诚学院”，它分为教学区和生活区两部分，全校总面积约120000平方米。教学区包括综合试验楼（19层）、7座教学楼（6层）、图书馆（5层）、行政楼（4层）、办公楼（6层）、报告厅（3层）、多媒体教学楼（6层）、阶梯教学楼（6层）、水泵房、门卫室和收发信室；生活区包括5栋学生宿舍（6层）、学生餐厅（3层）、锅炉房、浴室、学生超市、学生活动中心、体育馆、篮球场、游泳池。2设计的主要任务本次设计的主要任务有负荷计算与无功补偿、变配电所主变压器和主接线方案、变配电所位置和型式的选择、短路电流的计算、变配电所一次设备的选择校验、变配电所进出线的选择、变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定、变配电所的防雷保护与接地装置的设计3供配电系统设计的原则（1）必须遵守国家的有关法规、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。（2）应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采用国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与长期发展的关系，做到远、近期为主，适当考虑扩建的可能性。4设计的原始资料（1）学校总平面图（2）学校负荷情况该校除综合实验楼（19层）、图书馆、锅炉房为二级负荷外,其余的都属三级负荷。其具体负荷统计资料见下表一表一学校负荷统计区域序号用电单位名称设备容量（KW）需用系数（KD）功率因数（COS）1综合实验楼9083025062水泵房356075083教学楼165499306084门卫室8805085教学区15小计1502636图书馆30866040847办公楼2150406068行政楼190806069报告厅5624030610教学楼7916506060811多媒体教学楼129930608教学区12阶梯教学楼565060813收发信室1206085214小计10500216锅炉房1100750817浴室5081018学生超市30081019学生餐厅102060620学生宿舍81020408521学生活动中心3350508522篮球场201010生活区23小计11107总计366335（3）供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定,该校可由附近两条10KV的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见学校总平面图。其中,一号干线的导线牌号为LGJ185,导线为等边三角形排列,线距为25M,干线首端距本校约6KM,干线首端所设的高压断路器流量容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为17S。二号干线的导线牌号为LGJ150,线距为2M,干线首端距本校10KM,其余与一号干线一样。（4）气象资料本校所在地区的年最高气温为38,年平均气温为23,年最低气温为8,年最热月平均最高气温为298,年最热月平均气温为33,年最热月地下08M处平均气温为25,年雷暴日数为21天/年,主导风向为东北风。（5）地质水文资料本校所在地区平均海拔1114M,地层以黄土为主,地下水位大于20M。（6）电费制度本校与当地供电部门达成协议，学校最大负荷时的功率因数不得低于090。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费610KV为800元/KVA。第二章设计部分1负荷计算与无功补偿11负荷计算111计算负荷的目的计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值的。目前用电设备不断增加，正确确定用电的负荷尤为重要。过往由于设计的学校负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。112计算负荷的方法概述计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。凡是民用建筑中的负荷，一般都是用需要系数KD进行计算的。它既简便又实用，因为民用建筑中单机负荷较大的是空调主机、冷冻机、冷却泵、生活水泵、消防用的各类水泵等，这些负荷都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的；而计入变压器容量，即使单机也可直接乘以需要系数。因空调主机及水泵在计及轴功率时考虑了安全系数，按计算值选取电动机时又要选相近而又偏大的电动机容量，所以即使在满负荷运动时，电动机的负载率也不会超过7075，计及变压器容量时，可以不论台数多少均直接乘以需要系数，实际运行证明是切实可行的。民用建筑中的其它负荷，像空调风机、电热水器、照明等均时量大面广的小容量负荷，负荷大小是比较均匀的，可以用需要系数法进行计算，并按此容量可进行变压器容量及开关导线的选型。因此，本设计采用需要系数法来确定计算负荷。113按需要系数法确定计算负荷的公式（1）有功计算负荷（单位为KW）30DEPK式中PE用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为KW）。KD用电设备组的需要系数。（2）无功计算负荷（单位为KVAR）30TANQP（3）视在计算负荷（单位为KVA）30COSS（4）计算电流（单位为A）30NIU114负荷计算的结果根据学校的负荷统计资料，按照需要系数法，负荷计算结果如表11、12、13所示。表11全校的负荷计算表计算负荷区域号序号用电单位名称设备容量（KW）需用系数DK功率因数COSTANP30KWQ30KVARS30KVAI30A1综合实验楼908302506133227083030337847575032水泵房35607508075267200333385073教学楼16549930608075329962474741244626644门卫室880508506244273518787教学区15小计150263099588145732682947126036图书馆308660408406512346802514698223317办公楼21504060613312902171621504326728行政楼190806061331144815226190828999报告厅56240306133168722442812427210教学楼7916506060755499412468741044411多媒体教学楼1299306080757796584794451480612阶梯教学楼565060807533925434238643813收发信室1206085062072045085129教学区214小计10500210255441552147873611963教学区小计2552651021142511254161682456615锅炉房110075080758256188103131566916浴室50810040460817学生超市300810024024365118学生餐厅10206061336128141021549719学生宿舍8102040850623240820093381275792820活动中心33505085062167510391971299521篮球场2010100200203039生活区生活区小计1110760313385057348611165总计3663351745715105235173573012无功补偿121无功补偿的目的按供电局的规定，低压功率因数补偿到095，高压功率因数要求09，凡达不到者，按规定罚款。采用无功补偿，提高系统的功率因数，不仅可以节能，减少线路压降，提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。因此，建筑供电系统中的无功功率补偿是必不可少的。122无功功率的人工补偿装置学校中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。并联电容器的补偿方式，有一下三种（1）高压集中补偿电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。（2）低压集中补偿电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB5022795规定低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式。（3）低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线。民用建筑供电有它的特殊性，一是照明负荷占的比重比较大，属于分散负荷；二是电机大部分是空调风机、防排烟风机，其容量也是小而分散。由于上诉原因，在民用建筑的供电系统中，一般都是采用低压配电装置处集中补偿。而且，采用低压集中补偿不需要从电力系统中获取无功，可以减少电力系统的无功功率发生装置，也减少了电力系统到用户的线路上的无功传输，从而减少了这部分线路的电压损失及电能损耗。因此，本设计采用低压集中补偿。123并联电容器的选择计算方法（1）无功功率补偿容量（单位为KVAR）的计算303012TANTCCQQPP（2）并联电容器个数CQ式中QC单个电容器的容量（单位为KVAR）124低压电容器柜（屏）的选择PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案。其中1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。1、3屏各有六条支路，电容器为BW04143型，每屏共84KVAR，采用六步控制，每步投入14KVAR。2、4屏各有8支路，电容器亦为BW04143型，每屏共112KVAR，采用8步控制，每步投入14KVAR。选择步骤根据控制步数要求，选择一台1号或2号主屏。根据所需无功补偿容量再补充一台或数台3号或4号辅屏。125无功功率补偿的计算结果考虑到后面馈线的实际情况，且低压集中补偿是在低压侧各段母线上分别进行补偿，将部分负荷重新进行分配，因锅炉房和浴室是二级负荷，又离教学区1较近，可在教学区拉过来一条线对其供电，即将其负荷加入教学区1进行无功补偿，结果如下1教学区11综合实验楼、教学楼1和2的380V侧最大负荷时的功率因数只有066，而供电部门要求该区域10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于090。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090，暂取093来计算380V侧所需的无功功率补偿容量TANT2130PQ3378708KVAR2697KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案1（主屏）1台和方案3（辅屏）3台相组合，总共容量为84KVAR4336KVAR。因此无功补偿后该区域380V侧和10KV侧的计算负荷如表12所示。表12无功补偿后该区域的计算负荷计算符合项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0663770738552512179173380V侧无功补偿容量336380V侧补偿后负荷0983370749523406951658主变压器功率损耗5120410KV侧负荷总计0964321769623491820162教学区11水泵房、教学楼36、锅炉房和浴室的380V侧最大负荷时的功率因数只有08，而供电部门要求该区域10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于090。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090，暂取093来计算380V侧所需的无功功率补偿容量TANT2130PQ3292205KVAR16461KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案1（主屏）1台和方案3（辅屏）1台相组合，总共容量为84KVAR2168KVAR。因此无功补偿后该区域380V侧和10KV侧的计算负荷如表13所示。表13无功补偿后该区域的计算负荷计算符合项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0832922246894115162396380V侧无功补偿容量168380V侧补偿后负荷0973292278893385451332主变压器功率损耗50820310KV侧负荷总计09633439919348720133）教学区2由表11可知，该区域380V侧最大负荷时的功率因数只有07，而供电部门要求该区域10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于090。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090，暂取093来计算380V侧所需的无功功率补偿容量TANT2130PQ55141TANARCCOS070TANARCCOS093KVAR34649KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案1（主屏）1台和方案3（辅屏）4台相组合，总共容量为84KVAR5420KVAR。因此无功补偿后该区域380V侧和10KV侧的计算负荷如表14所示。表14无功补偿后该区域的计算负荷计算符合项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷070551415521478736119627380V侧无功补偿容量420380V侧补偿后负荷09755141132145699486593主变压器功率损耗85534210KV侧负荷总计09656296166345870233894区域3由表1可知，该区域380V侧最大负荷时的功率因数只有081，而供电部门要求该区域10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于090。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090，暂取093来计算380V侧所需的无功功率补偿容量TANT2130PQ39598TANARCCOS081TANARCCOS094KVAR19226KVAR选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案1（主屏）1台和方案3（辅屏）1台相组合，总共容量为84KVAR3252KVAR。因此无功补偿后该区域380V侧和10KV侧的计算负荷如表15所示。表15无功补偿后该区域的计算负荷计算符合项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷08260313385057348611165380V侧无功补偿容量252380V侧补偿后负荷09860313133056176393839主变压器功率损耗926325410KV侧负荷总计0966123917011635583672变配电所主变压器和主接线方案21主变压器的选择211变压器选型的原则（1）变压器应尽量选节能型的油浸及干式变压器；（2）独立变配电所，可选节能型油浸变压器；（3）非一类建筑物，当变压器附设在首层靠外墙时，可安装油浸变压器，但容量不得超过400KVA。212变压器台数的选择原则变配电所符合下列任一条件时，宜设置两台及以上的变压器（1）有大量一级负荷或者虽为二级负荷，但有一定数量的消防设备、保安设备等用电。（2）所需变压器容量超过500KVA时，可选用两台小容量变压器，以确保供电安全，也可在负荷较小时，切除一台变压器，以达到节能的目的。（3）季节性负荷变化较大时，可设两台或两台以上变压器，以便在淡季时可切除整台变压器。（4）当电力系统的备用容量受到限制时，应将特别重要用户及维修正常工作必须的最低负荷容量集中在一台或几台变压器上，其他不重要用户的容量也集中在另外变压器中，以便使用备用电源时，可将后者方便地切除。213变配电所主变压器容量选择的方法（1）装有一台主变压器的变配电所主变压器容量SNT应不小于总的计算负荷S30，即30NT（2）装有两台主变压器的变配电所每台主变压器容量SNT不应小于总的计算负荷S30的60，最好为总计算负荷的70左右，即NT3067同时每台主变压器容量SNT不应小于全部一、二级负荷之和S30，即30NTIS（3）主变压器单台容量上限单台配电变压器（低压为04KV）的容量一般不宜大于1250KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的配电变压器。214主变压器选择的方案（一）教学区区域1和区域2，除门卫室和收发信室为3级负荷外其余均为一、二级负荷，总负荷为12849KVA1变电所主变压器的选择根据教学区的负荷性质和电源情况，教学区可建一个（收发信室西边）或两个变电所，故变电所主变压器可有以下两种方案（1）在教学区建一个变电所时，为保证可靠性装设两台主变压器型号采用S11M，每台容量选SNT（0607）12849KVA（7709489943）KVA，SNT1000KVAS30123784714698KVA52545KVA即选两台S11M1000/10型低压损耗配电变压器，互为备用，至于教学区二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）在教学区建两个变电所时，装设三台主变压器由于教学区面积太大，将其分为区域1和区域2，区域1无功补偿后负荷为69788KVA,故采用两台S11M630/10型配电变压器，互为备用；区域2无功补偿后负荷为58702KVA，考虑到此区建筑物较集中故采用一容量为630KVA的箱式变压器。教学区二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组别均采用YYN0。2变电所主接线方案的选择按以上考虑的两种主变压器方案可设计两种主接线方案1装设两台主变压器的主接线方案（如附录图41）（2）装设三台主变压器的主接线方案（如附录图42）（3）两种主接线方案的技术经济比较表21两种主接线方案的比较比较方案装设两台主变的方案（附录图41）装设三台主变的方案（附录图42）供电安全性满足要求满足要求供电可靠性满足要求满足要求供电质量由于面积大，电压损耗大三台主变分开布置，电压损耗小技术指标灵活方便性两台主变灵活性差由于三台主变灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些电力变压器的综合投资额查得S11M1000单价为14万元，而变压器的综合投资额约为其单价的2倍，因此其综合投资为414万元56万元查得S11M630单价为96万元630KVA的箱式变压器单价为118万元，而变压器的综合投资额约为其单价的2倍，因此其综合投资为2（296118）62万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额本方案采用9台GG1AF柜,其综合投资约为915354725万元本方案采用12台GG1AF柜,其综合投资约为12153563万元电力变压器和高压开关柜的年运行费560054725006（564725）0061183万元6200563006（6263）0061438万元经济指标交供电部门的一次性供电贴费按800VA计，贴费为21000008万元160万元按800VA计，贴费为36300081512万元，比两台主变的方案少投资88万元从上表可以看出，对于方案一，变电所位于收发信室西边的空地，它离负荷较重要的综合实验楼有300多米，敷设电缆线较长，会增加线路上的损耗，也超出了电缆敷设长度的要求，而方案二建两个变电所能够集中对两个区分别供电，可靠性高。因此决定采用装设三台主变的方案，即方案二。（二）生活区总负荷为63558KVA,其中锅炉房和浴室为二级负荷，其负荷为10713KVA。1变电所主变压器的选择根据生活区的负荷性质和电源情况，生活区变电所的主变压器可有以下两种方案（1）装设两台主变压器选两台型号为S11M型号的变压器，而每台容量为SNT（0607）63558KVA（3813544491）KVASNTS3012（103131022430）KVA27988KVA因此选两台S11M500/10型变压器。生活区的二级负荷备用电源由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设一台主变压器，容量选SNT800KVAS3063558KVA,即选一台S11M800/10型配电变压器，生活区的二级负荷备用电源由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组别均采用YYN0。2变电所主接线方案的选择按以上考虑的两种主变压器方案可设计两种主接线方案1装设一台主变压器的主接线方案（如附录图43）（2）装设两台主变压器的主接线方案（如附录图41）（3）两种主接线方案的技术经济比较表22两种主接线方案的比较比较方案装设一台主变的方案（图1）装设两台主变的方案（图2）供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量一台主变电压损耗大两台主变并列，电压损耗小灵活方便性一台主变灵活性差由于两台主变灵活性好技术指标扩建适应性稍差一些更好一些电力变压器的综合投资额查得S11M800单价为114万元，而变压器的综合投资额约为其单价的2倍，因此其综合投资为2114万元228万元查得S11M500单价为77万元而变压器的综合投资额约为其单价的2倍，因此其综合投资为2277万元308万元，比一台主变多投资8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额本方案采用6台GG1AF柜,其综合投资约为61535315万元本方案采用9台GG1AF柜,其综合投资约为915354725万元，比一台主变多投资1575万元经济指标电力变压器和高压开关柜的年运行费228005315006（228315）0066788万元3080054725006（3084725）006906万元，比一台主变的方案多2772万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/KVA计，贴费为800008万元64万元按800元/KVA计，贴费为5002008万元80万元，从上表可以看出，在锅炉房和浴室的可靠性保证后，两个方案的可靠性差不多，而两者按经济指标，装设一台主变的主接线方案比装设两台主变的主接线方案的投资略少，因此决定采用装设一台主变的方案。3变配电所位置和型式的选择31变配电所的所址选择311变配电所的所址选择的原则1尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；2进出线方便；3尽量靠近电源侧；4设备运输方便；5不应设在有剧烈振动或高温的场所；6不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法远离时，不应设在污染源盛行风向（当地年主导风向）的下风侧；7不应设在经常积水场所的正下方，且不宜与厕所、浴室或其他经常积水场所相贴邻；8不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB5005892）的规定；9不应设在地势低洼和可能积水的场所。312负荷中心的确定负荷中心的确定一般采取负荷功率矩法确定负荷中心。负荷功率矩法即在学校平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和Y轴，测出各建筑物负荷点的坐标位置。仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标,IPXIYP采用负荷功率矩法，生活区的负荷中心在一号教师宿舍东南角；教学区的负荷中心在3号教学楼的西南角（具体见附录三图）。32变配电所型式的选择321变配电所型式的概述（1）独立式变配电所，常用在建筑物较为分散的小区建设中，一个变配电所供一定范围内的几栋建筑物，可使用油浸变压器。它可以是高压配电、变压器、低压配电设在一栋建筑物中，采用不同的房间分割。（2）独立式露天变配电所，变压器设置在室外杆塔上，高压侧采用树干式供电，设置跌落式熔断器保护，低压侧设置户外配电箱或引入室内，在室内设置低压配电箱供给用户。（3）外附式变配电所，建筑物没有地下室，一层面积又比较贵重，而它的用电量又较大，非设变配电所必不可少，若建筑物两侧及后面又较宽的通道时，可设立外附式变配电所。但不应设在人员密集场所的上下方或贴邻。322变配电所型式的选择因为本校的建筑物比较集中，人员流动较大，对安全性要求较高，而且考虑到进线的实际情况和二级负荷主要集中在教学区，所以在教学区建立两个、生活区建立一个独立式变配电所。4短路电流的计算41计算短路电流的目的在变配电所设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面（1）为保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。（2）为尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。42短路计算的方法短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有名单位制法）和标么值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。43用标么值法计算短路电流的依据431标么值的概念标么制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值就是实际有名值与选定的基准值间的比值，即标么值同实际值单位基准值任意单位实际值从上看出，标么值是没有单位的。另外,采用标么值计算时必须先选定基准值。我们一般先选定基准容量SD和基准电压UD。根据三相交流电路中的基本关系，推得基准电流ID和基准电抗值分别为DSIU3DXI2据此，可以直接写出以下标么值表示式容量标么值DS电压标么值DU电流标么值DDIIS3电抗标么值DDXU2在进行短路计算时，为方便起见通常选择基准值SD100MVA，基准电压（UD）为线路平均额定电压（UC）。432电力系统各元件电抗标么值的计算取SD100MVA，UDUC电