某大学供电系统设计

1、目录第一章 绪论11.1 供配电设计的意义和要求11.2 供配电设计必须遵循的一般原则1第二章 供电系统分析32.1 供电系统结构32.2 供电系统要求3第三章 10kv变电站的相关计算43.1 NO1变电站的相关计算43.1.1 变电站负荷计算、功率补偿43.1.2 变压器的相关计算5第四章 10KV线路相关计算84.1 10KV电缆的选择及损耗8第五章 35KV变电站相关参数计算105.1 35KV变电站负荷计算、功率补偿105.1.1 变压器TA负荷计算、功率补偿105.2 变压器的相关计算115.3 35KV线路计算与损耗115.3.1 线缆的选择125.3.2 35KV电缆线路功率损

2、耗12第六章 短路计算及断路器选择136.1 35KV站短路计算136.2 10KV电源进线的短路计算146.3 10KV站短路计算与断路器的选择15第七章 总结17参考文献：18第一章 绪论1.1 供配电设计的意义和要求在日常生活、工厂中，电能虽然是生产生活的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。但是如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成

3、严重的后果。从另一方面来说，电能不光给我们的日常生活带来许多便利，更重要的是它已经成为我们赖以生存的必需品。因此，做好供配电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，促进人类文明具有十分重要的意义。由于能源节约是供配电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好供配电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。供配电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和日常生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1、安全 在电能的供应、传输、分配和使用中，应确保不发生人身事故和设备事故。2、可靠 在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足

4、电能用户对供电可靠性的要求。3、优质 就是要满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、经济 降低电力系统的投资和运行费用，并尽可能地节约有色金属的消耗量，通过合理规划和调度，减少电能损耗，实现电力系统的经济运行。此外，在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2 供配电设计必须遵循的一般原则1）必须遵循国家的有关法令、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，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高

5、、耗能低、性能先进的电气。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远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。关于负荷性质，按GB50052-95供配电系统设计规范规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级：1、一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。2、二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能

6、恢复、重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位的正常工作者。3、三级负荷 不属于一级和二级负荷电力负荷 。对一级负荷，应由两个电源供电。当一个电源发生故障时，另一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除应由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接应急供电系统。对二级负荷，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电。当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。第二章 供电系统分析2.1 供电系统结构中国大多数

7、用电设备均为0.4kv电压等级，从高电压降到低电压，考虑电能损耗及经济性，采用逐级降压供电方式。目前中国城市供电电压等级一般为220/110/10/6kv或220/35/10/6kv。在多级电压供电网络中，为了既保证供电系统可靠性与安全性，又避免变压器与线路形成电磁环网进而产生电磁环流即功率损耗，供电系统应采用“闭环结构，开环运行”结构。供电系统的设计与运行，要实现安全、可靠、优质、经济的特性。2.2 供电系统要求供电系统有正常、故障、事故三种运行状态，要根据三种状态设计系统的结构与控制体系。1.保证正常供电。即可采用一主一备、互为备用、双电源供电结构模式及桥式、分段或不分段母线式供电；在变压

8、器低压侧进行无功补偿及配置相应的调压措施；装设仪器仪表实现电量与参数的计量与测量。2.进行系统保护。供电系统配置完整的保护系统，从而实现在系统发生故障、事故时能自动、迅速、准确地切除故障，发出报警信号。3.满足异常要求。系统元件能切除相应故障，并且当故障切除后，变压器与线路有一定的备用容量保证系统正常运行。根据设计要求该本课程设计针对某大学校区供电系统设计。根据设计要求其供电区域符合属于二级负荷，要求不间断符合，所以提供的是双电源供电，一个35KV电源和一个10KV电源构成双电源。根据附表要求分别设有四个10kv变电站，一个35kv变电站，本系统采用放射式结构。第三章 10kv变电站的相关计算

9、基本关系式包括：计算负荷：；变压器损耗：；功率因数：电容补偿：3.1 NO1变电站的相关计算消防负荷不计入正常工作状态。由于是2级负荷需要双电源供电，所以负载分配问题，由于变压器负荷曲线，所以平均分配负荷可以使变压器损耗最小，即对变压器负荷进行配比，使有功负荷两边基本相等（无功靠补偿电容找平）。10kv变电站NO1站内安装1T、2T两个变压器，1T带第一教学楼、第二教学楼，2T带第三教学楼和第四教学楼，其中一台变压器出现故障时，另一台可以带NO1站全站负荷。3.1.1 变电站负荷计算、功率补偿1. 变压器1T低压侧负荷计算有功功率：无功功率：视在功率：2.无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保

10、证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=484.5(0.67-0.25)=201.57(kvar)需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。3. 变压器2T低压侧负荷计算有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：=841.92(A)4. 无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=467.5（0.64-0.25）=180.3（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ

11、0.4-20-3号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。3.1.2 变压器的相关计算1. 变压器的选择安装两台变压器，任一台变压器的设计容量为任何一台变压器单独运行时，满足两个条件：（1）满足全站总计算负荷的60%70%的要求，即。（2）满足全站一、二级负荷的要求，即。有功功率：0.85(250+320+210+340)=952(kw)无功功率：0.85(180+200+150+200)-440=180.5(kvar)视在功率：=968.96(KVA)查表选择变压器SC10-1250/10，变压器额定容量1250KVA,载损耗为=1770W，负载损耗为=8460W，空载电流为=0

12、.3，短路阻抗为 =6。变压器的实际容量为：=(0.92)=0.971250=1212.5KVA。2.1T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=484.5+3.61=488.11kw变压器高压侧无功功率：=+-=323+20.3-240=103.3kvar变压器高压侧视在功率：=498.92kVA10kv高压侧功率因数：=488.11/498.92=0.978>0.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。3.2T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=467.5+3.43=470.93kw变压

13、器高压侧无功功率：=+-=297+18.49-200=110.59kvar变压器高压侧视在功率：=485.01kVA10kv高压侧功率因数：=470.93/485.01=0.971>0.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。以同样的方法可以得到NO2、NO3、NO4变电站的相关数据。NO2补偿电容器实际补偿变压器视在功率功率因数1TBKMJ0.4-20-3240SC10-1250/101021.120.9772TBKMJ0.4-20-32400.972NO31TBKMJ0.4-20-3360SC10-2000/101744.610.9672TBKMJ0.4-20-32000.964NO4

14、1TBKMJ0.4-20-3240SC10-1600/101324.920.9712TBKMJ0.4-20-32400.961表1 变电所计算数据第四章 10KV线路相关计算4.1 10KV电缆的选择及损耗10KV变电站所处的环境年平均气温15,导线额定负荷下最高允许的温度90，参考环境温度25。35KV站至10KV站间的距离取1.5km.温度修正系数 =1.074 取土壤修正系数；并列修正系数；则敷设修正系=0.7905计算实际载流量：，为电缆标准允许载流量。1. NO1电缆的选择通过电缆的计算电流：电缆标准允许载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力

15、电缆，缆芯截面25mm²，允许载流量90A的电缆，电缆阻抗0.91+j0.12/km。有功损耗：=13.21KW 无功损耗：kvar可见电缆的有功损耗远大于无功损耗。2.NO2电缆的选择通过电缆的计算电流：电缆标准允许载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面25mm²，允许载流量90A的电缆，电缆阻抗0.91+j0.12/km。有功损耗：=14.69KW无功损耗：kvar3. NO3电缆的选择通过电缆的计算电流：电缆标准允许载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面70

16、mm²，允许载流量152A的电缆，电缆阻抗0.33+j0.101/km。有功损耗：=15.55KW无功损耗：kvar可见电缆的有功损耗远大于无功损耗。4. NO4电缆的选择通过电缆的计算电流：电缆标准允许载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面35mm²，允许载流量105A的电缆，电缆阻抗0.65+j0.113/km。有功损耗：=22.06KW无功损耗：kvar可见电缆的有功损耗远大于无功损耗。第五章 35KV变电站相关参数计算35KV变电站安装一台变压器，TA带各10kv变电站1T变压器的负荷，10KV电源进线经开闭站

17、后带2T变压器负荷。序号负荷名称有功功率无功功率1No1 1T 484.5323 2T467.5297.52No2 1T510331.5 2T4933403No3 1T833544 2T8674084No4 1T646374 2T646399.5表2 各变电站负荷情况5.1 35KV变电站负荷计算、功率补偿5.1.1 变压器TA负荷计算、功率补偿1. 变压器TA低压侧负荷计算有功功率：4237.73（kw）无功功率：2737.46（kvar）视在功率：5045（KVA）计算电流：（A）2. 无功功率补偿低压侧功率因数：=0.84确定补偿容量：为保证高压侧功率因数大于0.92，试取低压侧补偿后的

18、功率因数为0.94=1199.37(kvar) 需要的单组三相电容器容量为1199.37/6=199.89kvar,查附表一可知，选取BWF11-240-3三相电容器，则实际补偿量为：=6240=1440(kvar)，符合要求。5.2 变压器的相关计算1. 变压器的选择 变电站内安装一台35KV变压器。有功功率：=P=4237.73kw，无功功率：=2737.46-1440=1297.46kvar视在功率=4431.91KVA ,SN>= Sc 查表选择变压器SC9-5000/35，变压器额定容量为=5000KVA，空载损耗为=8430W，负载损耗为=22170W，空载电流为=0.4，短

19、路阻抗为 =8。变压器的实际容量：=(0.92)=0.945000=4700 KVA2. 变压器TA损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=4237.73+31=4268.74kw，变压器高压侧无功功率：=+-=2737.46+427.23-1440=1724.69kvar变压器高压侧视在功率：=4603.98kVA35kv高压侧功率因数：=4268.74/4603.98=0.927>0.92，所以所选择的电容器符合要求。5.3 35KV线路计算与损耗35KV变电站所处的环境年平均气温15,参考环境温度25。东北方向8KM处一个35KV电压等级线

20、路提供一个电源A，其出口短路容量Sd=150MVA。温度修正系数=1.074，取土壤修正系数Ke=0.93,并列修正系数Kp=0.85,则敷设修正系数Ki=KeKp=0.7905温度修正系数 =1.074，取土壤修正系数，并列修正系数，则敷设修正系数=0.7905实际载流量：5.3.1 线缆的选择通过电缆计算电流：，电缆标准允许载流量：查表可知，选择35kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面50mm²，允许载流量128A，电缆阻抗0.46+j0.107/km。5.3.2 35KV电缆线路功率损耗电源A距离35KV变电站8KM有功损耗：(kw)无功损耗：(k

21、var)第六章 短路计算及断路器选择计算所需公式：系统阻抗标幺值：；线路阻抗标幺值：；变压器阻抗标幺值：短路电流标幺值：；电压级的基准电流：；短路电流：，冲击短路电流：；短路容量：取基准容量=100MVA，3个电压等级的基准电压分别为=37kV，=10.5kV，=0.4kV。相应的基准电流为、。6.1 35KV站短路计算A路35KV高压侧短路计算：系统阻抗标幺值：=100/150=0.67线路阻抗标幺值：短路阻抗标幺值：=0.67+0.063=0.733短路电流标幺值：=1/=1.37短路电流有名值：=2.14kA冲击电流：=2.552.12=5.46kA短路点短路容量：=137.14MVA3

22、5KV低压侧短路计算：变压器阻抗标幺值：短路电阻抗标幺值：短路电流标幺值：=1/=0.41短路电流有名值：=2.28kA冲击电流：=2.553.57=5.81kA短路点短路容量：=41.40MVA查表可知：35KV高压侧断路器选择LN2-35I/1250-16，低压侧选择ZN3-10/630-86.2 10KV电源进线的短路计算系统阻抗标幺值：=100/75=1.33线路阻抗标幺值：短路阻抗标幺值：=1.33+0.29=1.62短路电流标幺值：=1/=0.62短路电流有名值：=3.40kA冲击电流：=2.553.40=8.66kA短路点短路容量：=61.76MVA查表可知：可选ZN3-10/630-8.0断路器。经比较35KV和10KV电源进线的短路电流有名值，得知10KV进线短路电流较大，所以在选择35KV出线处与10KV进线的联络柜处的断路器应按照10KV进线处的短路电流选取，即选择ZN3-10/630-8.0断路器。6.3 10KV站短路计算与断路器的选择 NO1站10kv高压侧短路计算线路1WL的阻抗标幺值：=0.06100/=0.06，短路点阻抗标幺值：=+=2.58，短路电流标幺值：=1/=0.39，短路阻抗有名值：=2.13kA，冲击电流：=2.55=2.5