学校配电系统设计

1、学校配电系统设计学校：专业：电气自动化姓名：指导老师：目录前言.设计任务.第1章 负荷计算和无功补偿.1.1.负荷计算的目的及方法1.2：无功功率补偿的计算第2章 变电所及主变压器的选择.2.1变电所选址的一般原则2.2利用生活区的负荷来选择变电所的位置2.3变电所形式的选择2.4.变电所主变压器和主接线方案的选择第3章 短路电流的计算.3.1.短路电流计算的目的3.2.短路电流的计算方法3.3.短路电流的计算第4章 一次设备与二次设备的选择与校验.4.1变电所一次设备的选择与校验4.2. 10KV侧一次设备的选择校验4.3. 380V侧一次设备的选择校验第5章 防雷保护和接地装置的设计.5.

2、1.接地要求5.2.接地线要求5.3接地和接地线连接要求5.4接地电阻要求参考资料前言本次课程设计是对学校生活区配电系统进行设计，共完成了，确定配电室的位置与型式，确定配电室主变压器的台数与容量、类型，选择配电室主结线方案及高低设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电器保护装置，确定防雷和接地装置。通过完成这次的设计，加深对供配电系统这门课程的理解，同时也能获得一些实践经验。设计任务1） 要求根据本校所能取得的电源及本校用电负荷的实际情况。适当考虑到学校的发展，按照安全、可靠、灵活、经济合理的要求，确定配电室的位置与型式，确定配电室主变压器的台数与容量、类型，选择配电室主结线方案及高低设备

3、和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电器保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。2） 原始资料学校环境：地势不平，有树木、无污尘、高温、潮湿、振动。最热月平均温度为35供电电源情况：10kv电源供电，电源进线为电缆线，YJV型10kv。宿舍楼：有荧光灯，电扇，电脑，插座，饮水机学校平面图：第一章 负荷计算和无功补偿1.1.负荷计算的目的及方法目的：负荷计算的目的是为了掌握用电情况，和你选择配电系统的设备和元件。如导线、电缆变压器、开关等。负荷计算过小依次选用的用电设备和载流部分有过了危险。轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大则造

4、成设备的浪费和投资的增大。因此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。方法：目前我国设计部门在进行企业供电设计时，常采用的电力负荷计算方法有：需要系数法、二项式系数法、利用系数法等。需要系数法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果符合实际。因此本次设计的计算负荷采用 需要系数法。整个学校的负荷计算如下表：学生宿舍：一区4栋，二区3栋，三区14栋。按每栋8层25间计算：设备名称数量功率总功率（）灯管250100W电脑650300W风扇620150W饮水机1550550W一间宿舍的负荷计算：查附表1和2可知取、K=0.6灯管有功计算负荷：=100*

5、0.6=60W。电脑：=300*0.6=180W。风扇：=150*0.6=90W。饮水机：=550*0.6=330W灯管无功计算负荷：=60*1.5=90Kvar。电脑：=180*1.5=270Kvar。风扇：=90*1.5=135Kvar。饮水机：=330*1.5=495Kvar因为在确定多组赢点设备的计算负荷时应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数 。所以对低压母线，由用电设备组计算负荷直接相加计算时可取=0.8，=0.9所以总的有功计算负荷为=0.8*(60+180+90+330)=528W 总的无功计算负荷为：=0.9*(90+270+135+495)=981Kvar

6、总的视在计算负荷为：=W总的计算电流=/*=1.7A一区： =880*8(层)*25（间）*4（栋）=52.8KW 同理：=98.1Kvar =111.4KV*A同理可知：总的宿舍区的负荷：=301.1KV*A 总的教室区的负荷：=77.4KV*A 总的食堂区的负荷：=30.2KV*A 总的实训基地的负荷：=35.5KV*A 总的图书馆的负荷：=198.7KV*A计算电流计算负荷宿舍区411A301.1KV*A106.362.1教师区384.34A77.4KV*A95.343.4食堂区146.3A30.2KV*A45.629,3实训基地322.345A35.5KV*A91.441.3图书馆50

7、3.3A198.7KV*A178.5134,31.2：无功功率补偿的计算 由负荷计算表知，该学380侧最大负荷时的功率因数为0.81。而民用建筑各地供电局规定低压功率因数补偿到0.95，高压功率因数补偿到0.9以上。 (1)低压电容器柜的选择方法 PGJ1型低压无功功率自动补偿有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BWO.4-14-3型，每屏共84Kvar，采用六步控制，每步投入14Kvar。2、4屏各有八条支路，电容器亦为BWO.4-14-3型，每屏共112Kvar，采用8步控制，每步投入14Kvar。 选择步骤： 1、根据控制步数要求

8、，选择一台1号或2号主屏。 2、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（2） 低压电容器柜（屏）的选择=(tan-tan) =517tan(arccos0.81)-tan(arccos0.92) =517(0.724-0.426)=154Kvar选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BWO.4-14-3型。其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)1台相结合，总共容量84Kvar*2=168Kvar。无功补偿后，380v侧和10Kv侧负荷计算如表项目Cos 计算负荷380v侧补偿前负荷0.81517310.4642.91767.285380v侧无功补偿容量168380v侧补偿容量后负荷

9、0.923517142.4536.31375,342主变压器功率损耗0.015=80.06=32.210kv侧负荷总计0.903522174.6580.554.52 经过低压集中补偿后，不但提高了系统的功率因数，使高压侧的功率因数达到了0.903达到了供电局的要求，而且减少了线路压降，提高了供电质量，还提高了系统供电的裕量。第二章：变电所及主变压器的选择2.1变电所选址的一般原则变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：1、 接近负荷中心； 二、进出线方便； 三、接近电源侧； 四、设备运输方便； 五、不应设在有剧烈振动或高温的场所； 

10、;六、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的下风侧； 七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻八：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的规定； 9、 不应设在地势低洼和可能积水的场所。2.2利用生活区的负荷来选择变电所的位置利用生活区选择变压器，因为学校的负荷主要集中在宿舍和食堂。所以考虑才到方便进出线及周边环境情况，变电所选择在接近食堂和宿舍的三区比较合适。2.3变电所形式

11、的选择变电所有屋内式和屋外式两大型。屋内式运行方便，占地面积小。在选择生活区变电所的形式时，应该根据具体地理环境，因地制宜。技术经济合理时，优先选择屋内式。负荷较大的地区，宜设附设式或半露天式。负荷较大的及高层建筑内，宜设在室内变电所或组合式成套变电所。负荷小而分散的生活区或需要远离有易燃易爆危险及有腐蚀性时宜设独立变电所。如室外环境正常，亦可设露天式变电所。当变压器容量在350KVA及以下时，宜设杆上式变压台或高台式变电所。学校配电所选择在三区应该是接近树木岭供电所可以减少线路投资，而且相对2.4.变电所主变压器和主接线方案的选择2.4.1.变电所主变压器的选择根据总负荷和电源情况有两种变压

12、器的选择方案。（1） 装设一台变压器,型号为SC-1250/10.主变压器容量应不小于计算负荷。一台变压器的主接线图如下：（2）装设两台主变压器、型号采用SC-630/10和SC-400/10两台变压器的总容量大于等两台变压器主接线图如下：主变压器连接组标号采用Yyn0.两种主接线方案的经济比较：比较项目一台变压器主接线方案两台变压器主接线方案技术指标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由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变，电压损耗略小灵活方便性只有一台主变，灵活性差两台变压器，灵活性强扩建适应性稍差更好些经济比较电力变压器的综合投资高压开关柜（含计量柜）的综合投

13、资查资料GG-1A(F)按每台3.5万元计算总投资为3.5*1.5交供电部门的一次性供电贴费按800元/KVA计贴为630*0.08=50.4万元（400+630）*0.08=82.4万元综上所述：经济投入一台变压器主接线方案优于两台变压器住接线方案，技术指标两台变压器主接线方案优于一台变压器主接线方案。由于学校是一个特殊地方对于供电质量要求高，。而且用电周期波动大，假期用电远低于上课时间用电。综合所有因素决定采用两台变压器主接线方案。第三章：短路电流的计算3.1.短路电流计算的目的：计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于如下用途必须

14、进行短路电流的计算：（1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。（2）选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。（3）确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施。（4）保护电力系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。3.2.短路电流的计算方法：常用的短路电流的计算方法有欧姆法（又称为有名单位制法）、标幺制法（又称相对单位值法）和短路容量法。欧姆法是短路电流的一般计算方法，主要适用于电压等级较少的电网中。标幺制法应用比较普遍，适宜于电压等级较多的高压电网中采用。短路容量法和标幺制法类似，只是将各元器件电抗改为短路容量来计算。这里我们

15、是用标幺制法来计算。（标幺值就是将电压、电流、功率及阻抗等物理量不用其有名值表示，而用其相对值表示。）3.3.短路电流的计算1) 绘制计算电路图500MVA2） 确定基准值：设Sd=100MVA，UC1=10.5kv，UC2=0.4kv。则 3） 计算电抗标幺值电力系统架空线路：电力变压器，查表得Uk%=4所以短路等效电路如图：4)计算K-1点（10.5KV侧）的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流三相短路容量5）计算k-2的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流三相短路容量短路

16、计算点三相短路电流/KA 三相短路容量/MVAK-13.073.077.834.6455.87K-217.7517.7532.6619.3512.30第四章：一次设备与二次设备的选择与校验4.1变电所一次设备的选择与校验4.1.1一次设备选择与校验的条件为了保证一次一次设备安全可靠的运行，必须按以下条件选择与校验：（1）按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开 断电流等选择。（2）按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。（3）考虑电气设备运行环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆要求。（4）按各类设备的不同特点和要求入断路器的操纵性能、互感器的二次负荷准确级等进行选择。4.1.

17、2一次设备选择与校验的项目如表：设备名称额定电压额定电流断流能力短路电流校验其他动稳定度热稳定度高压断路器操作性能高压负荷开关操作性能高压隔离开关操作性能高压熔断器保护特性电流互感器准确度电压互感器准确度备注“” 表示必须校验 “”表示不必校验4.1.3一次设备选择依据4.1.3.1按正常工作条件选择（1） 按工作电压选择 设备的额定电压 不应小于所在线路的额定电压 即 >但需要注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压应与线路额定电压相同，即=（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 >（3） 按断流能力选择 设备的额定断开电流或断流容量不应小于设备

18、分开瞬间的短路电流有效值或 ，即 >或>。4.1.3.2按短路条件校验 短路条件校验就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定校验动稳定时当短路计算点附近有较大的交流电动机或电动机组时按GB5005495低压配电设计规范规定电动机额定电流之和超过短路电流的1%时应考虑这些电动机在短路时反馈电流的影响。（1） 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验动稳定校验条件 >式中 开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为KA） 开关所在处的三项短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为KA）热稳定校验条件 >式中 开关的热稳定电流有效值（单位为KA） 开关的热稳定实验时间（

19、单位为s） 开关所在处的三相短路稳定电流（单位KA） 短路发热假想时间（单位为s） 短路假想时间一般按下式计算： =+0.05在无限大容量系统中，由于I=因此 = +0.05式中短路持续时间，采用该电路保护动作时间加对应的断路器全分闸时间。>1s时 =（2） 电流互感器的短路稳定度校验动稳定校验条件 > 或 *> 式中 电流互感器的动稳定电流(单位为KA)； 电流互感器的动稳定倍数（对）； 电流互感器的额定一次电流（单位为A） 热稳定校验条件 >或>式中 电流互感器热稳定电流; t 电流互感器的热稳定时间，一般取1s; 电流互感器的热稳定倍数（对）。4.2. 10

20、KV侧一次设备的选择校验（1） 高压断路器的选择校验回路最大持续工作电流选择：根据断路器选择原则选择ZN3-10/630型高压真空断路器，其参数：额定电流开断电流极限电流峰4S热稳定电流6308.7228.7校验：额定工作电压10KV线路电压10KV。动稳定校验：imax=22KA,ish(3)=7.83KA,则极限电流峰imaxk-1点最大冲击电流ish(3)，符合要求。热稳定校验：因为，当时，开断电流校验：开断电流IOC=8.7KA 三相短路电流经上校验，所选断路器满足要求。（2） 户内高压隔离开关的选择校验选择的隔离开关，其参数：额定电流动稳定电流峰5S热稳定电流20025.510校验：

21、额定工作电压10KV线路电压10KV。动稳定校验：imax=25.5KA,ish(3)=7.83KA,则极限电流峰imaxk-1点最大冲击电流ish(3)，符合要求。热稳定校验：经上校验，所选满足要求。（3） 户外高压隔离开关的选择校验选择GW-10/400型高压隔离开关，其参数：额定电流动稳定电流峰5S热稳定电流4002510校验：额定工作电压10KV线路电压10KV。动稳定校验：imax=25KA,ish(3)=7.83KA,则极限电流峰imaxk-1点最大冲击电流ish(3)，符合要求。经上校验，所选满足要求。（4） 高压熔断器选择校验选择RN2-10型高压熔断器。其参数：额定电压额定电

22、流最大开断电流100.550校验：最大开断电流50KAIK-1(3)=3.07KA 额定工作电压10KV线路电压10KV 额定工作电流0.5A可作为电流互感器的短路和过负荷保护设备使用经上校验，所选满足要求。（5） 电压互感器选择校验选择JDZJ-10检验：额定工作电压10KV线路电压10KV电压互感器一、二次侧装有熔断保护因此不用进行动稳定和热稳定校验。（6） 电流互感器选择校验选择LQH-10 150/5校验：额定工作电压10KV线路电压10KV 额定一次电流150A线路计算电流55.8A动稳定校验：额定动稳定电流有效值31.8KAish(3)=7.83kA 符合要求。热稳定校验：经上校验，所选满足要求。（7） 避雷器选择校验：选择FS4-10型。（8） 高压开关柜型号 GG-1A(F)4.3. 380V侧一次设备的选择校验（1） 低