某大学供电系统设计

1、目录第一章绪论1.供配电设计的意义和要求 1.供配电设计必须遵循的一般原则 2第二章 供电系统分析 4.供电系统结构4.供电系统要求4.第三章10kv变电站的相关计算 5.NO1变电站的相关计算5.变电站负荷计算、功率补偿5变压器的相关计算 6.第四章10KV线路相关计算 9.10KV电缆的选择及损耗 9.第五章35KV变电站相关参数计算 1.135KV变电站负荷计算、功率补偿 1.1变压器TA负荷计算、功率补偿 1.1变压器的相关计算 1.235KV线路计算与损耗1.3线缆的选择1.335KV电缆线路功率损耗 13第六章短路计算及断路器选择1535KV站短路计算1.510KV电源进线的短路计

2、算 1.610KV站短路计算与断路器的选择 1.7第七章总结19参考文献：20第一章绪论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

3、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、。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。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、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

5、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。

6、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供电系统结构中国大多数用电设备均为电压等级， 从高电压降到低电压，考虑电能损耗及 经济性，

7、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。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

8、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变电站的相关计算基本关系式包括:计算负荷：Pcp P; QcKpq

9、Q；Sc. Pc2QcIcSc3Un变压器损耗:PtPoPc2ScSnQtIo% Uk%100100ScSnSn功率因数：cosPcSc电容补偿：QccccPci tanNO1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）O10kv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。变电站负荷计算、功率补偿1 .变压器

10、 仃低压侧负荷计算有功功率：PC1 0.85 250 320484.5 kw无功功率：QC1 0.85 180 200 323 k var视在功率：Sd - Pc12 Qc12 582.30 kVA2 .无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：cos 1 35 0.83582.30为保证高压侧功率因数大于，试取低压侧补偿后的功率因数为，则需要补偿 容量为：QccPci tan 1-tan 1 =需要的单组三相电容器容量为203.49 12 16.96 (kvar),选取型号三相电容器，则实际补偿量为：Qcc nQN 12 20 240 (kvar),符合要求。3 .变压器2T低压侧负荷计算有功功率：

11、Pc10.85210340467.5 kw无功功率：QC10.85150200297.5 kvar视在功率：Sd . Pd2 Qc12 554.13 kVA计算电流：Ic1 Sc13Un=(A)4 .无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：cos 1 467.5 554.13 0.84为保证高压侧功率因数大于，试取低压侧补偿后的功率因数为，则需要补偿容量为：QccPc1 tan 1-tan 1 = () = (kvar)需要的单组三相电容器容量为180.3 20 9.05 (kvar)选取号三相电容器，则实际补偿量为：Qcc nQN 10 20 200(kvar),符合要求。变压器的相关计算1.变压

12、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SN (0.60.7)SC。(2)满足全站一、二级负荷的要求，即SnSc(1、2)有功功率：艮 (250+320+210+340)=952(kw)无功功率：Qc(180+200+150+200)-440=(kvar)视在功率：Sc. Pc2 Qc2 =(KVA)查表选择变压器SC10-1250/10变压器额定容量Sn 1250KVA载损耗为P0=1770W,负载损耗为 Pk=8460W,空载电流为I0%=,短路阻抗为 UK%=6变压器的实际容量为：eav 2

13、0100变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗:PtiPo2SciPk 1.77 8.46Sn2582.3012503.61 kw变压器无功损耗:Qti2Io% Uk% Sci100100 SnSn0.3 62582.301250125010020.03kvar变压器高压侧有功功率：PC2 = Pci + Pt =+=变压器高压侧无功功率：Qc2=Qci+ Qt-Qcc=323+=变压器高压侧视在功率：Sc2; Pc22 Qc22 =10kv高压侧功率因数：变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：pt1p0pK变压器无功损耗：QT1cos =>,所以所选择的补偿电容器符合要求22

14、Sci544.131C11.77 8.463.43kwSn1250Io% Uk% Sci100100 SnSn0.3 6544.131250125010018.49kvar变压器高压侧有功功率：Pc2 = Pci + Pt =+=变压器高压侧无功功率：Qc2=Qci+ Qt-Qcc=297+=c ccc变压器高压侧视在功率：Sc2:, Pc22 qc22 =10kv局压侧功率因数：cos =>,所以所选择的补偿电谷命付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1T240SC10-1250/102T240NO31T360

15、SC10-2000/102T200NO41T240SC10-1600/102T240表1变电所计算数据第四章10KV线路相关计算10KV电缆的选择及损耗10KV变电站所处的环境年平均气温15 C，导线额定负荷下最高允许的温度90 C,参考环境温度25 Co 35KV站至10KV站间的距离取.温度修正系数K90-159 90-25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KiKeKp 二计算实际载流量：Ic K KJai, *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：Ic -S- 983竺 56.81A .3Un 17.32电缆标准允许载流量为：I

16、 al 66.91 A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+Q/km 有功损耗：PWl 3Ic2Rwl=3 1.5 56.812 0.12 =无功损耗：QWL 3IC2XWL 3 56.812 0.91 1.5 1.74kvar可见电缆的有功损耗远大于无功损耗。电缆的选择通过电缆的计算电流：|c 1 1037.29 59.89A，3Un 17.32电缆标准允许载流量为：I al 70.54 A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90

17、A的电缆，电缆阻抗+Q/km。有功损耗：PWl 3Ic2Rwl=3 59.892 1.5 0.91 =无功损耗：QWL SlJxWL 3 1.5 0.12 59.892 1.94kvar WvC VVL3 .NO3电缆的选择通过电缆的计算电流：IC -S 1880d7Q 102.32A ,3Un17.3电缆标准允许载流量为：1al120.52 A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70mm2,允许载流量152A的电缆，电缆阻抗+Q/km。有功损耗：PWl 3Ic2Rwl3 102.322 0.13 1.5 =无功损耗：QWL 3IC2XWL 3

18、102.322 0.09 1.5 4.76kvar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：IC ST 竺” 77.73A,3Un 17.32电缆标准允许载流量为：I al 91.55A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+Q/km。有功损耗：PWL 3IC2RWL3 77T3 1.5 0.65 =无功损耗：QWL 3IC2XWL 3 77.732 1.5 0.113 3.83kvar VVLCVVL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35

19、KV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 电源进线经开闭站后带2T变压器负荷。序号负荷名称有功功率无功功率1No1 1T3232T2No2 1T510表2各变电站2T493340负荷情况35KV变申，3No3 1T833544站负荷计偿W W1、v，L3算、功率补2T867408变压器TA负4No4 1T646374荷计算、功率补偿1.变压器负荷计算2T646TA低压侧有功功率：P (kw)无功功率：Q(kvar)视在功率：S . P2 Q2 5045 (KVA)S计算电流：I S3Un4237.73291.27 (A)3 102.无功功率补偿低压侧功率因数：

20、cos确定补偿容量：为保证高压侧功率因数大于，试取低压侧补偿后的功率因数Qcc aP tan 1 - tan 14237.73 0.65-0.36 =(kvar)需要的单组三相电容器容量为 6=，查附表一可知，选取BWF11-240-3三相电容器，则实际补偿量为：Qcc nQN =6 240=1440(kvar),符合要求。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：Pc =P=,无功功率：Qc=视在功率 Sc . Pc2 Qc2 = ,SN>= Sc查表选择变压器SC9-500035,变压器额定容量为Sn =5000KVA空载损耗为Uk %=8。Po =

21、8430W,负载损耗为 Pk=22170W,空载电流为I0%=,短路阻抗为变压器的实际容量：St=典二°100)St- n =4700 KVA2 .变压器TA损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗:PtaPoPkS8.4322.174431.915000231kw变压器无功损耗:L% Uk% qta100100SCSNSN0.4 84431.9150005000427.23kvar100变压器高压侧有功功率：Pc2 = Pc+ Ra =+31 =变压器高压侧无功功率：Qc2=Qcl+ Qta-Qcc= + =变压器高压侧视在功率：Sc21 . PC2'2 Qc2'2 =

22、35kv局压侧功率因数：cos =>,所以所选择的电谷命付合要求。35KV线路计算与损耗35KV变电站所处的环境年平均气温 15c，参考环境温度25C。东北方向8KM处一个35KV电压等级线路提供一个电源 A,其出口短路容量Sd=150MVA温度修正系数K =，取土壤修正系数Ke=并列修正系数Kp=则敷设修正系数Ki=Ke Kp=温度修正系数al 0al 090-15990-25二,取土壤修正系数Ke 0.93,并列修正系数Kp p0.85 ,则敷设修正系数Ki Ke KpIc KKi I al线缆的选择通过电缆计算电流：1c YT470077.53A ,3 UN 3 35电缆标准允许载

23、流量：1al 91.32A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+Q/km。35KV电缆线路功率损耗电源A距离35KV变电站8KM有功损耗：FWL 3IC2RWL 3 77.532 0.46 10 3 8 66.36 (kw)无功损耗：QWL 3IC2XWL 3 77.532 0.107 10 3 8 15.44(kvar)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：xS 包；Soc线路阻抗标幺值：XL X01里;Ud变压器阻抗标幺值:*XtUk% Sd100 SN短路电流标幺值:A.Xk &#

24、39;电压级的基准电流:Id3U d短路电流：IK冲击短路电流:ish.K2.55 1.84 底;短路容量：SkSd*Xk取基准容量Sd=100MVA, 3个电压等级的基准电压分别为 Ud1=37kV, Ud2 = ,Ud3=。相应的基准电流为Id1、Id235KV站短路计算A路35KV高压侧短路计算：系统阻抗标幺值：X s '=100/150=Soc线路阻抗标幺值：xWa Xwa当 0.107 8 100 0.063 U：372短路阻抗标幺值：XKA* XSA X：a=+ = kasa wa八. r 、. 、 . r - *短路电流标幺值：Ika =1/Xka =短路电流有名值：1K

25、A =Sd,3Ud1*KA冲击电流：ishkA = 2.55lKA短路点短路容量：Sk1Sd*X KA35KV低压侧短路计算:变压器阻抗标幺值:*Xtay* Uk% Sd8.43Xtb100 Sn100100 1031.695000短路电阻抗标幺值:*XkXs Xwa Xta 067 0.031.69 242短路电流标幺值:. * . . *I K2 =1/ X K 2短路电流有名值:I - SdI *1K 2 一K23Ud2Sh冲击电流：ishkA = 2.55IKA短路点短路容量：Sk2 =二Xk2查表可知：35KV高压侧断路器选择LN2-35I/1250-16,低压侧选择ZN3-10630-810KV电源进线的短路计算系统阻抗标幺值：X S -Sd-100/75-Soc线路阻抗标幺化xWb Xwb% 0.107 5 2 0.29Ud10.5短路阻抗标幺值：XKA* xSa X：b-+-短路电流标幺值：1KA -1/ xKA-短路电流有名值:I KA= Sd一 3Ud1冲击电流：ishkA-2.55I ka短路点短路容量：SK1 -二*XKA查表可知：可选ZN3-10/断路器。经比较35KV和10KV电源进线的短路电流有