商业中心配电系统设计

1、1 / 32第 1 章课程设计任务书1.1设计题目某商业中心配电系统设计1.2设计目的（1）通过该配电系统设计培养学生综合运用所学 的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和 解决实际问题的能力。（2）掌握供电系统设计计算和运行维护所必须的 基本理论和基本技能。（3）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理 解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今 后从事工厂供配电技术奠定一定的基础。1.3设计要求（1）选择变电所主接线方案。（2）确定变电所主变压器的台数和容量、类型。（3）选择高低压设备和进出线。（4）选择整定继电保护装置。1.4设计依据（1）商业中心负荷情况。编号名称Pc/kWQc/k

2、var1商场4202102办公楼2501103锅炉1501204印刷厂1301005本所用电1506户外照明5020（2）供电电源情况。1）由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号LGJ-70，等边三角形排列，线距1.5m，干线长度为10km干线首端断路器容量为300MVA此断路器配备有定时限过电流保护和电流 速断保护， 定时限过电流保护动作时间为1.3s。2） 变电所最大负荷时功率因数不低于0.9；（3）其它资料（平面图、气象、地质水文等）略。1 5设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿。2 / 32（2）主变压器台数、容量和类型的选择。（3） 变电所主接线方案的设计（绘图一

3、一2号图 纸）。（4）短路计算。（5）变电所一次设备的选择与校验。（6）选择整定继电保护装置。（7）防雷保护和接地装置设计。第 2 章负荷计算和无功功率补偿2.1商业中心负荷情况编号n名称Pc/kWQ/kvari商场4202102办公楼2501103锅炉1501204印刷厂1301005本所用电1506户外照明5020负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项 式等几种。本次设计采用需要系数法计算用电设备 组的负荷。主要计算公式有：a.有功计算负荷（单位为kw）:PCKPPC.I(2.1)b无功计算负荷（单位为kvar):QCFCtan(2.2)c.视在计算负荷（单位为kVA):SCVFCQ

4、C(2.3)d.计算电流（单位为A）:3 / 32(2.4 )负荷计算表编号名称设备容量需要系数costan计算负荷FC(kW)Qc(kvar )SC(kVA)IC(A)1.商场-0.890.5420210469.6713.52.办公楼-0.920.44250110273.1 415.03.锅炉-0.780.8150120192.1291.94.印刷厂-0.790.77130100164.0249.25.本所用电-1.000.0015015.022.8户-0.90.4502053.981.8SC3UC4 / 326.外昭八、 、明3-1015560-总计取Kp=0.92Kq=0.95933.8

5、532.01074.71632.8无功功率补偿(1)由表可知，补偿前变压器低压侧的视在计算负荷为：SC1屁1 0T1074.7)12(2488 .262) 569 .95 kVA则,变电所低压侧的功率因数为：cos(i)29871 569.95 0.(2.6)由于变压器本身也有损耗，所以计算变压器的功率 损耗为：PT0.015SC10.015107457=8l651kvar(2.7)QT0.0630.06fl674=425kvar(2.8)5 / 32可得，变电所高压侧的计算负荷为：Pc2PTP 294.01 8.55 302.56949.9(2.9)Qc2QcQT488.26 34.2 52

6、2.46596.5(2.10)SC2晁2QC2302.562522.462603.74kVA1121.7(2.11)2.2确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器的损耗，可设低压侧 补偿后的功率因数为0.92来计算需要补偿的容量。n QCx398.2123(2.13)QN.C16实际补偿的容量为：Qc.c14416 368(2.14)Qc.c7ta2a1CCOs0.52)tan( arccos 0.92) kvar6 / 322.3补偿后的计算负荷和功率因数低压侧的计算负荷为：SciJPCI(QCInQN.C)2104)2(4885368)2此时变压器的

7、损耗为：PTo.oi5sc052kva7.65(N16)Q0.06SC6068kvar65 19.02.17)变电所高压侧的计算负荷为：Pc2PTPci4949.2)94.01 22818)QC2QCQT454.76 - 368)(2.069)139.32SC2 P2Q：212952%139.32220329.66kVA变电所高压侧的功率因数为：cosPc.Sc298.77/329.660.906Pc1(ta n1tan2)23处处0317.65kVA7 / 32项目cos计算负荷Pc(kW)QC(kvar)SC(kVA)IC(A)380V侧补偿前 负荷0.87933.8532.01074.7

8、1632.8380V侧无功补偿容量-138380V侧补偿后 负荷0.92933.83881011.21536.4变压器 功率损 耗15.260.710kV侧负荷总 计0.9949.0454.71052.460.8第 3 章主变压器台数容量和类型的选择8 / 323.1车间变电所变压器台数选择原则对于二、三级负荷， 变电所设置一台变压器， 其容量可根据计算负荷决定。 可以考虑从其他 车间的低压线路取得备用电源， 这不仅在故障 下可以对重要的二级负荷供电， 而且在负荷极 不均匀的轻负荷时， 也能使供电系统达到经济 运行。对一、二级负荷较大的车间，采用两回 独立进线，设置两台变压器，其容量确定和总

9、降压变电所相同当负荷分散时， 可设置两个各 有一台变压器的变电所。车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA现在我国已经能够生产大断流容量的新型 低压开关电器，因此，如果车间负荷容量较大、负 荷集中且运行合理时，可选用单台容量为1250（或1600）2000kVA的配电变压器 。本设计选择一台变压器。经计算SN（1.151.4）31209.5662.43=791.121104.631.521473.4变压器容量选择1600VA。综上变压器选择S91600/10，变压器参数见下表：3.2额定容量 kVA额定电压/kV联结 组标号损耗/W空载 电流阻抗 电压9 / 32一次二次空载负载16

10、00100.4Yyn02500109100.66变压器参数表第4章变电所主接线方案的设计4.1设计原则变电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中 的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因 素综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经 济等要求。本设计的变电所选用一台主变压器，所以其接线 方案如下图所示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性 和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是 供电设计中的重要环节。供配电系统变电所常用的 主接线基本形式有线路一变压器组接线、单母线接.110 / 32HWILOH线和桥式接线3种类型。本设计采用一次侧为线路变压器组接线、二次侧为单母线不分段接线

11、4.2主接线方案F3-3DGL-tAiT-HTUXJ-Ui.UU4QQ(cfitp11 / 32SCB3-I6OO毗伽CIM15-160010kv诃2N5-10jSu-to11FXT L-GG-1A(F)-O7%o LQJ-10012 / 32V o220/38Qm第5章短路计算短路计算的方法有很多，常用的有欧姆法和标幺0 LW-G.413 / 32制法，本设计采用的是标幺制法5.1基准值的选取米用标幺制法进行二相短路计算时，选取的基准kV(5.1)值为：Sd=100 MV- A,UC1=10.5kV, UC2=0.4由公式IdSd.3Ud|d13d计算基准电流，可得:100MV A- 5.5

12、0kA31014 / 321电力系统的电抗标幺值5.3计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值100MVA144kA0.4Id2Sd3UC215 / 32由设计任务可知Soc300MVA,由公式*SdXsSoc，可得:10MVA0.33Xi=300MV A(5.3)2电缆线路的电抗标幺值由设计任务知Xo0.33( /km)，l10km，由公式(5.5)(5.4)变压器的电抗标幺值*UK% XTK Sd查表得*% 6，由公式100SN，可得:X；_6 100MV A5100103kVA_3.751001600kV A1001600kV AX20. 33(Q/km)10km100 MV A10. 52

13、2. 99XWLXWLZdX时，可得:16 / 32绘短路等效电路图如下图所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。17 / 32短路等效图5.4K(3)点三相短路时的短路电流和容量的计算计算短路回路总阻抗标幺值XK*XI*X2*0. 332.993.32(5.6)计算K点所在电压级的基准电流(5.7)3计算K点短路电流各值*11IKi0.301XK1*3. 32(5.8)1K11K11d10. 3015. 501.651kA(5.9)IdiSd100X3Udi310 . 55. 50 kA18 / 321sh.K12.52IK12.521.6514. 16kA(5.10)Is

14、h.K1151IK11.5116512.49kA19 / 32(5.11)躺10030. 12MVA3. 32(5.12)计算K23)点三相短路时的短路电流计算短路回路总阻抗标幺值XK2*XK1*X3*3. 323. 757. 07(5.13)计算K23)点所在电压级的基准电流00144.3kA.3Ud23 0.4(5.14)短路电流各值(5.15)(5.16)(5.17)|d2计算K23)IK21*XK27. 070.141IK2Id2|K2144.30. 14120. 20kAish.K21.84IK21. 8420. 2037. 16kA|sh.K21 . 09IK21.0920. 20

15、22. 02kVA20 / 32(5.18)21 / 325.5短路计算结果短路计算点三相短路电流 (kA)电压(kV)短路计算占八、三相短路容量SK(MVA)ishIshIK1.62.4K1514.16 91030.12K2E37.1622.020.414.14第6章变电所一次设备的选择与校验6.1一次设备的选择与校验在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于设备安装地点电网额定电压UNS的条件选择，即：UNUNS(6.1)SO.9REI/(R)=0.934/0.63412因此选取 =50mml的镀锌钢管15根，垂直接地体 之间距离为5米。接地线 和水 平连接导体用40mrtK4m

16、m的镀锌扁钢。接地网接地电阻按REW4Q设计，现采用最常用的垂直接地体，直径d=50mm长约2.5m，环形型In434232 / 32结束语在设计过程中， 首先概要地介绍了设计的主要 内容，接着对商业中心的电力负荷和无功功率补 偿进行计算，从而对变电所位置和形式进行选 择， 对变电所主变压器台数、容量、类型进行选 择，对变电所主接线方案进行设计。用标幺值法 计算短路电流，对变电所一次设备和进出线设备的用线进行选择校验， 选择出合理的高低压侧的 电气设备，根据短路电流对变压器进行继电保 护。最后对需要保护的设备进行防雷保护和接地33 / 32装置的保护，使该设计能够合理的实施。参考文献1刘介才.

17、工厂供电M.北京：中国电力出版社，2010.2唐志平.供配电技术M.北京：电子工业出版社，2005.34 / 323苏文成.工厂供电M.北京：机械工业出版社，2005.4李友文编.工厂供电M.化学工业出版社, 2007.5何永华.发电厂及变电站的二次回路M.北京.中国电力出版社，20046刘介才编.实用供配电技术手册M.中国水利 水电出版社, 2002.7刘海婷.220kV降压变电所变压器选择及电气主 接线设计J.吉林农业,2010,(12):3438刘学军.继电保护原理M.北京：中国电力出版 社，2007.9刘静波.变压器和配电装置的运行维护J.民 营科技,2010,(11):2310谢芳.

18、 110kV变电站电气设计J.中国新技术 新产品,2010,(8):132-13311王玉华.工厂供配电M.中国林业出版社，2006.812俞丽华.电气照明M.上海：同济大学出版社，2004.13雷振山.中小型变压器实用设计手册M.中国 水利水电出版社，2000.114杨晓敏主编.电力系统继电保护原理及应用M，中国电力出版社，2006.815何金良.电力系统接地技术M.科学出版社，2007.235 / 3216Design Guidefor Rural SubstationsS.RUSBullet in 1724E-300 .Issued June 2001附录附表1并联电容器的技术数据型号额

19、定容量(kvar)额定电容5 F)型号额定容量(kvar)额定电容5 F)BCMJ0.4-16-316320BWF10.5- 30 1W300.86BCMJ0.4-20-320400BWF10.5- 40 1W401.15BCMJ0.4-25-325500BWF10.5- 50 1W501.44BWF6.3-25-1W252.0BWF10.5-100 1W1002.89BWF6.3-30-1W302.4BWF10.5-120 1W1203.47附表2 S9系列610KV级铜绕组低损耗电力变压器的技术数据额定容量额定电压(kV)空载损耗负载损耗阻抗电压空载电流(kVA)一次二次联接组标号(W(W

20、(%(%36 / 321000Yyno1700103004.50.7Dyn111700920051.71250Yyno1950120004.50.6Dyn1120001100052.51600Yyno2400145004.50.6Dyn1124001400062.52000Yyno3000180060.8Dyn113000180060.82500Yyno3500250060.8Dyn113500250060.8附表3常用高压断路器的技术数额定额定开断断流极限同过热稳定固有分合闸配用操类型型号电压电流电流容量电流峰值电流闸时间时间动机构（kA）(kV)(A)(kA)(MVA)（kA）(s)（s）型号附表4RN2型室内高压熔断