住宅小区10kV供电系统设计-(河南理工大学毕业设计)

1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要本次所设计的课题是住宅小区10kV供电系统的初步设计，该供电系统是有两个配电室组成的住宅小区专用的降压变电系统，具有10kV和380V两个电压等级，10kV一侧接与110kV变电站的10kV母线，380V主要用于小区用户的用电。本次所设计的供电系统是非常重要的，如果系统出故障了，将影响整个住宅小区的供电，所以可靠性要求很高。所以这次设计必须考虑到供电系统的安全性、可靠性及经济性。本说明书通过对变电站的主接线设计，短路电流计算，主要电气设备型号和参数的确定，电气设备的动热稳定校验，备用电源的自动投入设计，无功补偿设计，防雷和过电压保护装置的设计较为详细地完成了电力系

2、统中变电站的设计。关键词：配电室；短路计算；无功补偿；备用电源投入专心-专注-专业AbstractThe design of this residential area is the subject of the preliminary design of 10kV power supply system, the power distribution system, there are two rooms and an opening and closing a residential area consisting of a dedicated step-down transformer

3、system with 10kV and 380V 2 a voltage, 10kV and 110kV substation side of the access bus 10kV, 380V electricity mainly for residential users. The power supply system designed is very important, if the system is broken, the entire residential area will affect the power supply, so the high reliability

4、requirements. Therefore, the design must take into account the power system security, reliability and economy. This manual wiring through the main substation design, short circuit current calculation, the main electrical equipment to determine the model and parameters, electrical equipment, the dyna

5、mic thermal stability test, automatic backup power supply design, reactive power compensation design, lightning protection and over voltage protection Device completed in detail the design of substations in power system.Keywords: Distribution room; Short-circuit calculation; Reactive power compensat

6、ion; Backup Power Input 目    录1.绪论1.1 课题背景随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电变压器降压低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑性、小型化、无人值守的方向发展。其次随着社会发展和城市化的进程加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，城市配电网逐步由架空线向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是供电的可靠性要求越来越高，因而采用

7、高压环网、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是电力系统中电能传输必不可少的环节，起着桥梁的作用。变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，就需要做到变电所整体的稳定、可靠并采取相应的措施提高供电可靠性和提高电能质量。现在根据电力系统和城市住宅小区的发展规划，拟在某地区新建10kV的变电站。1.2 设计的目的和基本要求随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以

8、及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。在电力系统设计中，应贯彻国家个项方针政策，遵照有关的设计技术规定。从整体出发，深入论证电源布置的合理性，论证其安全可靠性和经济性，并对此进行必要的计算。尚需注意近期与远期的关系，发电、输电、变电工程的协调，并为电力系统继电保护、安全自动装置及以下

9、一级电压的系统设计创造条件。1.3 本次小区供配电设计的主要内容本次住宅小区供配电系统的设计是根据三门峡陕县嵩基小区的规划而设计的。本小区总共有11栋楼。 该小区包含7栋6层楼房和2栋23层高层楼房，其中两栋高层楼1-2层为商铺，其余为住宅。6层楼房每栋4个单元，每个单元有12家住户，高层楼房每栋三个单元，每个单元有42家住户。住宅总户数为588户，此外小区有地下车库1座，1栋物业楼，1栋外承包大型超市。小区用电分为生活用电（包含居民住宅用电，给排水用电，集中供暖用电）、公共用电和道路照明用电及景观用电（包括小区内主、次干道、广场花园草坪、音乐喷泉、建筑及雕塑等）。本次设计的主要内容是结合相关

10、的设计手册，辅助资料和国家有关的规程，主要完成由10KV供电线路至住宅小区各用电种类的供配这一部分的设计,采用10KV/0.4KV进线形式，接地形式采用TN-C-S系统（干线部分的前一部分保护零线是与工作零线共用的）进户处设重复接地，采用综合接地方式，接地利用建筑物基础作接地极，接地电阻不大于10。小区平面简图见附表1。2. 住宅小区的负荷计算2.1 负荷的分类及供电要求2.1.1电力负荷的含义电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，比如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷，另一中是只用电设备或用户耗用的功率或电流大小，比如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷

11、（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷是随机变化的。用电设备的启动和停止、负荷随工作的变化也是完全随机的，但却显示出某种程度的规律性。例如在本设计中商用的一二层负荷便是随季节、昼夜变化的。比如说在夏季会打开空调负荷便会增高，办公写字楼白天上班负荷增加，其变化的规律性可用负荷曲线来描述。负荷曲线就是指在某一段时间内用电设备有功、无功负荷随时间变化的图形，分别构成有功负荷曲线（P）和无功负荷曲线（Q）。常用的是有功负荷曲线。每类负荷曲线按时间坐标长短的不同，可分为日负荷曲线、年负荷曲线等，按描述的负荷范围不同又可分为用户（变电所）负荷曲线、地区负荷曲线和电力系统、发电厂负荷曲线等等。用户有各种用电设

12、备，它们的工作特征和重要性各有不同，对供电的可靠性和供电的质量要求也不同。因此，应对用电设备或负荷分类，以满足对供电可靠性的要求，保证供电质量，降低供电成本。2.1.2 按对供电可靠性要求的负荷分类电力负荷应根据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的程度进行分级，并应负荷下列规定：符合下列情况之一时，应为一级负荷：(1) 中断供电将造成人身伤亡(2) 中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。(3) 中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常

13、工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。符合下列情况之一时，应为二级负荷：（1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。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。（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。不属

14、于一级和二级负荷则应为三级负荷。三级负荷对供电电源没有特殊的要求，一般由单回电力线路供电。2.1.3 按工作制的负荷分类电力负荷按其工作制可分为三类：（1）连续工作制负荷连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度。用电设备大都属于这类设备，如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。（2）短时工作制负荷短时工作制负荷是指工作时间短、时而停歇、反复运行的设备。其运行特点是工作时温度达不到稳定温度，停歇时也达不到环境温度。此负荷在用电设备中所在比例很小（3）反复短时工作制负荷反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、

15、反复运行的设备。其运行特点是工作时温度达不到稳定温度，停歇时也达不到环境温度，如起重机、电梯、电焊机等。2.1.4 本设计的负荷按我国现有的有关规范规定，凡多层住宅用电均按三级负荷供电，而小区的配套设施如面积较大或带有空调系统的会所、商铺及地下停车库等则应根据建筑防火设计规范（GBJ 16-87）、火灾自动报警系统设计规范（GB 50116-98）、汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB 50057-97）设置相应的消防设施，且上述消防设备应按二级负荷供电。当采用架空线时，可为一回路架空线供电。对末端消防设备应采用单独的供电回路，并当发生火灾而切断生活用电时，应仍能保证消防用电，其配电设备应

16、有明显标志。本次住宅小区供配电系统的设计是根据三门峡陕县嵩基小区的规划而设计的，该小区包含8栋6层楼房和2栋23层高层楼房，其中两栋高层楼1-2层为商铺，其余为住宅。6层楼房每栋4个单元，每个单元有12家住户，高层楼房每栋三个单元，每个单元有42家住户。住宅总户数为588户，此外小区有地下车库1座，1栋物业楼，1栋外承包大型超市。小区用电分为生活用电（包含居民住宅用电，给排水用电，集中供暖用电）、公共用电和道路照明用电及景观用电（包括小区内主、次干道、广场花园草坪、音乐喷泉、建筑及雕塑等）。2.2 小区负荷计算2.2.1 住宅小区住户照明用电负荷的计算方法目前住宅小区基本上分两种类型：一种是经

17、济适用型，一种是小康型(豪华型)，尽管这两种住宅小区用电水平不同，但选择配变容量的方法大致相同。1.单位指标法应用单位指标法确定计算负荷Pjs(适用于照明及家用电负荷)，即：Pjs=Pei×Ni÷1000(kW) （2-1）式中Pei单位用电指标，如：W/户(不同户型的用电指标不同)，由于地区用电水平的差异，各地区应根据当地的实际情况取用Ni单位数量，如户数(对应不同面积户型的户数) 三门峡市居民住宅负荷计算参考值见表2-1。表2-1居民住宅负荷表户建筑面积(m2)8080100100计算负荷(W)300040004000600070008000计算电流(A)1418182

18、7 3236 电能表规格(A)5(20)5(20)10(40)应用以上方法计算负荷应乘以同时系数，即实际最大负荷(PM)。PM=Pjs×(式中同时系数，不同的住户值不同：一般情况下，25100户的小区取0.4；101200户的小区取0.33；200户以上的小区取0.26。)2.单位面积法按单位面积法计算负荷，在一定的面积区有一个标准，面积越大的区其负荷密度越小，其表达式如下： PM=Ped×S× （2-2）式中PM实际最大负荷，kWPed单位面积计算负荷，W/ m2S小区总面积 ，m2同时系数，取值范围同上根据以上两种方法求出照明及家用负荷后，结合小区的实际情况，

19、看是否还有其它负荷，如有其它负荷则应考虑进去。3.无功功率及总负荷大小计算每栋楼的无功功率计算公式为：=× （2-3）每栋楼的总负荷大小为：= （2-4）2.2.2 其他负荷的计算方法一般的成规模的小区会有路灯、公用照明、物业楼(物业办公及商场联用)用电负荷；如果是小高层(9层以上)(小康型)还应考虑电梯负荷；二次加压泵房负荷(供生活及消防用水)，以上诸负荷在计算住宅小区负荷中占比重较大的是照明及家用电负荷，而照明及家用电负荷出现最大值的时段为每天19：0022：00，因而在计算小区的最大负荷时就以19：0022：00时段的照明及家用电负荷为基础，然后再叠加其它负荷。(1)电梯： P

20、D=PDi×D式中 PD电梯实际最大总负荷，kW PDi单部电梯负荷，kW D多部电梯运行时的同时系数(取值范围见表2)表2电梯同时系数一览表电梯台数 1 2 3 4 5 6 12同时系数 1 0.91 0.85 0.8 0.76 0.72 0.48(2)二次加压水泵：PMS=PSi×NSi式中 PMS二次加压水泵最大运行方式下(开泵最多的方式)的实际最大负荷PSi各类水泵的单台最大负荷NSi最大运行方式下各类水泵的台数(3)物业楼：PWM=PWS×W式中 PWM物业楼在照明及家用电最大负荷时段实际最大负荷PWS物业楼设计最大负荷，kWW物业楼负荷、照明及家用电最

21、大负荷的同时系数(4)路灯及公用照明：按照路灯的盏数及每盏灯的瓦数进行累加计算。路灯负荷为PL(kW)。2.2.3 详细负荷计算(1)居民用电负荷计算：首先按照单位指标法计算每户居民最大用电负荷，其中单位面积计算负荷按平均用电标准，取40W/ m2，小区内户型种类较多，从80 m2到140 m2左右不等，其中小户型居多，为计算方便，取平均值100 m2，则每户负荷为：单位指标法公式： =h××=48×4×0.6=115.2（kW）， 取0.4 =×=38（kVar） 取0.95 =121.3（kW） 1#楼的总用电负荷为121.3kw 同理可求

22、出每座住宅楼的用电负荷如表2-2：表2-2住宅小区住户用电负荷明细 楼号 户数单位指标负荷同时率补偿后功率因数有功功率P1 （kW）总负荷P（kW）1#484KW0.60.95115.2121.32#484KW0.60.95115.2121.33#484KW0.60.95115.2121.34#484KW0.60.95115.2121.35#484KW0.60.95115.2121.36#484KW0.60.95115.2121.37#484KW0.60.95115.2121.38#1264KW0.50.95252265.49#1264KW0.50.95252265.4（2）商业用电负荷计算：

23、根据河南省城市电力规划规范，商场负荷密度按有关设计规范取最大值120W/ m2，小型商业用户取80W/ m2，可按单位面积法求取商场及小型商铺的用电负荷：PM=Ped×S×÷1000（KW），同时系数按规定取0.7。表2-3小区商业用电负荷明细楼号户数面积单位面积负荷计算负荷负荷同时率补偿后功率因数有功功率P1 （kW）总负荷P（kW）8#4500 m240KW/ m240KW0.70.952818.69#4500 m240KW/ m240KW0.70.952818.610#商场1200 m2120KW/ m2144KW0.70.95100.8106.1（3） 其

24、他用电负荷计算： 电梯负荷：每部电梯用电负荷为10kW，共12部电梯，同时系数为0.48，则：PD=PDi×D=10×12×0.48=57.6(kW) 物业管理中心：物业管理中心的用电负荷主要为照明、办公用电器（电脑、复印机等），还会有少量热水器、电视等家电设施，基本上可以按照普通居民的负荷计算方式来考虑，使用单位面积法可得：PM=Ped×S×÷1000（KW）=40W/ m2×540 m2÷1000=21.6KW其他：热力交换站、水泵房、车库、路灯及备用负荷热力交换站按用户提供资料可知所有设备合计负荷为110KW

25、。二次加压水泵房负荷：包括给水主泵3×5.5kW、补水泵1×2.2kW、潜水泵1×1.1kW、喷淋泵2×15kW(其中一个备用)、消防泵2×18.5kW(其中一个备用)。所以最大运行方式下的负荷为：PM =PSi×NSi=5.5×3+2.2+1.1×1+15×1+18.5×1=53.3(kW)。路灯及公用照明负荷PL按30kW计算。备用负荷(集中供热时利用冷冻循环泵通过热交换器供热)包括：冷冻水循环泵3×30kW、空调水定压罐2×3kW(其中一台备用)、差压全自动过滤机2&#

26、215;0.33kW。所以最大运行方式下的负荷为PM =30×3+2×0.33+3×1=93.66(kW)地下车库的用电时间主要在早晨7：008：00、中午12：0012：30、晚上5：306：00左右几个时间段，与住户用电高峰期并不重合，且多层住宅的地下车库数量少、用电负荷较小、用电同时率较低，所以在负荷计算时可忽略不计，仅按低标准配置线路即可。供电局10KV线路高压电缆分接箱箱变式箱变式低分箱低分箱生活用电公共用电道路照明用电景观照明用3. 小区变配电方案3.1 电气一次供电方案设计住宅小区供配电特点：住宅小区楼房林立，各栋楼房之间空间较大，供电面积较大，负荷

27、点的离散性大，每台箱变供电范围有限，因此需用多台箱变才能满足用户负荷要求。首先把开发小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块，形成以箱变为中心的配电区域。每一台箱变置于区域的位置中心地带，向周边区采用电缆放射式配电。再于各栋楼设置的低压电缆分支箱敷设低压分支线缆至各单元内配电箱。供配电模式示意图如下图3-1所示：3.1.1 电气主接线设计的基本要求电气主接线设计有以下基本要求：（1）供电可靠性。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线能可靠地工作，以保证对用户不间断供电。评价电气主接线可靠性的标志是：断路器检修时，不宜影响对系统的供电；线路或母线发生故障时应尽量减少线路的停运回路数和主变的

28、停运台数，尽量保证对重要用户的供电；尽量避免变电站全部停运的可能性。（2）运行检修的灵活性。主接线应满足在调度检修的灵活性，调度运行中应可以灵活地投入和切除变压器和线路，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度运行要求，实现变电站的无人值班。检修时，可以方便地停运断路器、母线和继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。（3）适应性和可扩展性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平的变化，满足供电需求，扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线，在影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。（4）经济合理性。

29、主接线在满足可靠性灵活性要求的前提下，要求做到经济合理。投资省，即住宅小区的建筑工程费、设备购置费、安装工程费和其他费用应节省，采用不同的接线方式，其投资具有明显的不同；占地面积小，主接线设计要为配电装置创造条件，采用不同的接线方式，配电装置占地面积有很大的区别；能量损失小。3.1.2 小区主接线形式的选择电气主接线的基本接线形式可分为有汇流母线和无汇流母线两大类。有汇流母线的接线形式有：单母线、单母线分段，双母线、双母线分段；增设旁路母线或旁路隔离开关，一台半断路器接线，变压器母线组接线等。无汇流母线的接线形式有：单元接线、桥型接线、脚型接线。当进出线数量较多时，宜采用汇流母线作为中间环节，

30、便于电能的汇集和分配，也便于连接、安装和扩建，使接线简单清晰，运行操作方便。无汇流母线在城市配电网中不常使用，因此本文中不对此进行介绍。在城市电力网建设中，尤其是当电力负荷为二、三级对供电可靠性要求不是极高时，考虑到经济性，我们将优先选择有汇流母线中的单母线、单母线分段、双母线接线方式。对这三种接线方式简单介绍如下：（1）单母线接线: 图3-2 单母线接线 图3-2为单母线接线形式，它是由线路、变压器回路和一组（汇流）母线所组成的电气主接线。单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上。单母线接线的优点是：接线简单，操作方便，设备少，经济性好，并且母线向两端延伸，便于扩

31、建。其缺点是：可靠性差，隔离开关故障或检修时，所有回路都要停止运行，可能造成全部停电；调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时有较大的短路电流。综上，这种接线方式一般只用在出线回路少，没有重要负荷的场合。（2）单母线分段接线: 、 图3-3 单母分段接线图3-3为单母线分段接线。单母线用分段断路器QF进行分段，可以提高供电质量。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段不间断供电，不致使重要用户停电。分段的数目，取决于电源数量和容量。段数分的越多，故障时停电范围越小，但使用的分段断路器数目就越多，且

32、配电装置与运行也较复杂，通常以2-3段为宜。（3）双母线接线: 图3-4双母线接线图3-4为双母线接线形式。双母线接线有两组母线，并且互为备用，每一个电源和出线的回路都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线相连.两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。有两组母线后，与单母线相比，投资有所增加，但使运行的可靠性与灵活性大为提高。双母线的优点是检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线故障，部分进出线会暂时停电，与单母线分段不同的是，经母线隔离开关的切换，线路供电可迅速恢复。双母线接线具有供电可靠，调度灵活，又便于扩建的优点，在我国大中型发电厂和变电所中广泛应用。住宅小区主接线

33、一般采用单母线分段接线形式。首先，小区不适合使用双母线类的各种接线，主要原因是接线相对比较复杂，且设备投资大。虽然供电可靠性很高，但是住宅小区对供电无特殊要求，属于三级负荷，允许较长时间停电。母线分段接线这已经完全保证了小区的供电可靠性要求，相对双母线接线，节省了大批的设备投资，经济性得到了满足。再次，相对于单母线不分段接线，单母线分段接线虽然投资有所增加，但是供电的可靠性却提高了很多。经上述分析，本小区采用供电可靠性较高且经济性较好的单母线分段接线形式。3.1.3 环网主接线随着城市建设的发展，用户对供电可靠性的要求越来越高，这就给原有配电设备的质量和配电网络的可靠性提出了更高的要求，而我国

34、原有10 kV配电网大部分采用放射形供电，这种供电方式弊病较多，一旦某处发生故障，就会造成整条线路的大面积停电，且停电时间较长，可靠性差，为改变这种状况，最好的办法是采用环网式接线。目前，城市的10kv供配电系统中，已广泛采用这种环网式主接线。在电力系统中，对城市住宅小区这种中小用户来说，10kV供电采用环网柜组成环网接线，是最常用的终端配电方式，此种环网供电足以满足二、三级负荷的要求。当有双电源供电时，将线路接成环网式，若其中一供电电源线路发生故障，另一电源则可通过环网向故障侧继续供电。极大地提高了供电的可靠性。为了提高供电可靠性，有些线路要闭环运行（俗称手拉手），或有可能进行负荷切换（将一

35、条线路上的负荷切换到另外一条线路上），实现这种功能的配电柜就叫环网柜。环网柜只是一个约定俗成的叫法，原指负荷开关柜用于环网式供电，现在已成为负荷开关柜的代名词。单独的一个环网柜是构不成环网的，只有两台及以上互联时才能构成环网接线。3.1.4 小区主接线方案的确定综上，本小区高压侧将采用两台环网柜组成拉手式环网供电方式。结合单母线分段接线特点，两台环网柜分别放置母线的两段，环网柜内环出线均有配置有断路器，两台互联时可采用其一作为分段断路器，环网柜进线分别接由不同变电站引来的两条电源线。由于低压侧出线回路少，仅对一栋楼供电，故低压线路采用电缆分支箱形成单母线接线形式。在保证可靠性的前提下又降低了成

36、本。3.1.5 环网柜与箱变的选择（1）环网柜的选择环网柜属于高压开关柜的一种类型，环网柜与金属开关柜相比，具有体积小结构相对简单，运行维护工作量少，成本较低等优点，适用于10kV环网供电、双电源供电和终端供电系统，亦可用于箱式变电站。另外，由于环网柜的保护功能简单，不适用于对保护和自动化要求较高的场所使用。但对于住宅小区这种三级负荷来说，环网柜的性能虽不是最完美的，但却是足够胜任的。基于以上环网柜的优点，环网柜广泛用于住宅小区电力建设中。针对本小区，拟采用型号为DFW-12型的户外高压环网柜。DFW-12箱型环网柜适用于3.5-12KV交流三相50HZ的单母线系统中,作为接收和分配电能之用。

37、该型号环网柜具有以下特点：1采用预制式带电可触摸硅橡胶电缆头，全密封，全绝缘，免维护，可靠保证人身安全；2结构紧凑，外形小巧美观，不锈钢双层箱体，使用寿命可达二十年以上；3在不影响主网运行的前提下。实现区域停电检修减小停电范围；4可配一台或多台SF6负荷开关。接线方式灵活多样，分支出线最多可达八回；5可选避雷器、短路故障指示器限流熔断器等，满足用户各种要求。为了保证可靠性，环网柜进线将设置断路器。而环网柜出线采用负荷开关配限流熔断器向变压器馈电，对变压器的保护有的地方甚至优于断路器，主要因熔断器切除短路迅速且有限流作用，这使在同一回路内的其它元件受益匪浅，即不再考虑动、热稳定的要求了。所以，环

38、网柜出线优先选择负荷开关配限流熔断器。根据以上，再根据小区主接线特点，以及变压器的选择情况：决定采用两台环网柜。一台环网柜设置一路环进线、一路环出线以及四路出线，其中，两路环进、环出线各配置一台断路器，四路出线各配置一台负荷开关配限流熔断器；另外一台设置一路环进线、一路环出线以及三路出线，其中，两路环进、环出线各配置一台断路器，两路出线各配置一台负荷开关配限流熔断器。由它们构成双电源环网供电。（2）箱式变电站的选择箱式变电站是一种将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一

39、个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。箱式变电站（简称箱变）一般由高压室、变压器室和低压室组成。根据产品结构不同及采用元器件的不同，分为欧式箱变和美式箱变两种典型风格。欧式箱变为模块化结构布局，将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置三个不同的隔室内、通过电缆或母线来实现电气连接，所用高低压配电装置及变压器均为常规的定型产品。外形美观大方，内部操作空间较大，安装操作比较方便，易于后期检修维护。美式箱变是高压开关与变压器共箱结构的小型化预装式变电站，它具有供电可靠、安装

40、迅速、操作方便、造价低等优点，但共箱式箱变的变压器、柜体都不方便单独拆卸，不易检修。在实际应用中，主要用在建设空间不足、地域狭窄的位置。因为美式箱变和欧式箱变的结构不同、可靠性不同，因此适用的场合也不同。鉴于美式箱变的结构特点和优缺点，美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层住宅和其他不重要的建筑物的用电。根据我们的实际使用情况看，美式箱变配上小型的环网开关站后，完全适用多层住宅的供电需求。因为就是箱变发生故障，对居民的影响不大，但不适应于小高层和高层。欧式箱变适用于多层住宅、小高层、高层和其他的较重要的建筑物。一般为住宅小区配电工程的首选。鉴于小区的建筑特点（小区有小高层建筑），就适用性而言，

41、箱式变电站应选择欧式箱变。3.1.6 环网柜与箱变一次系统设计（1）箱式变电站的选择 环网柜进线侧需要设置一台真空断路器和一个隔离开关，用来通断电流。当要断电维护时，需要先断开断路器，再断开隔离开关。通电时，要先合上隔离开关，再合上断路器。进线侧还需设置两台电流互感器，用于检测进线电流，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全，属于保护用电流互感器。同时进线侧也要设置电压互感器，不仅可以提供信号，还能提供操作电源。但须串联高压熔断器，以避免过电流将其烧坏。同时要装上避雷器，避免雷电冲击，造成设备损坏，还要再加上接地开关，防止进线故障断电后，电缆残余有电流

42、。另外还需装设带电显示器，直观显示出电气设备是否带有运行电压，警示人们高压设备是否带电，保障人身安全。出线侧安装高压负荷开关，带联锁装置。当负荷开关合上时，接地开关断开，避免与大地形成回路；当负荷开关断开时，接地开关闭合，避免出线端意外带电，对人身造成危害。同时也需要加装带电指示器和避雷器，作用同进线。（2）箱式变电站的选择箱式变电站（以下简称箱变），采用的是欧式箱变，共六台，现以1#箱变为例，设计其内部构造。1#箱变进线为YJLV22-8.7/15-3*70，高压负荷开关处需装有高压熔断器。负荷开关不能断开短路电流，加装熔断器是为了当短路电流流过设备时，熔断器熔断，进线处断开，防止设备损坏。

43、同样，进线处需要装设避雷器和带电显示器，但不用安装电流、电压互感器，此处设有熔断器，无需提供继电保护。变压器采用D，yn11型接线方式，二次侧出线设置电流互感器，以给继电保护装置提供短路信号，及时切断电路。箱变每条出线安装一个低压塑壳开关和一个电流互感器，以便切断故障电流。最后必须加设一面电容补偿柜，用以无功补偿，补偿容量为100kVar或160kVar。3.2 箱式变压站的台数与容量的选择3.2.1 变压器的台数和容量确定电源采用现场一级变压，10KV变为0.4KV（户外箱式变电站）。住宅小区负荷点多而分散，箱式变压站箱变分布在负荷中心，减小一次投入，降低运行成本，提高用户的用电质量。从站变

44、到箱变的10KV用电缆连接，各个箱变的容量由各进户单栋楼房的区域计算总负荷选定。表3-5小区箱变分配表楼号负荷合计大小（KW）变压器容量（KVA）1#、2#、3#363.95005#、6#、7#363.95009#、8#5688004#、11#、10#249500公共设施用电309500根据以上的负荷计算，采用5台变压器。具体变压器分配如下：1#变压器主供1#、2#、3#楼居民用电；2#变压器主供5#、6#、7#楼居民用电；3#变压器主供8#、9#楼用电；4#变压器主供4#、11#、10#楼物业及居民用电；5#变压器主供小区内各楼电梯、公共照明、和消防设施等的用电。3.1.2 主变压器型号的确

45、定1.相数的确定变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，容量为300MW及以下机组单元连接主变压器和330kV及以下的发电厂用变电站，一般选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。2.绕组数的确定绕组的形式主要有双绕组、三绕组或更多绕组等型式。根据本变电所的条件，主要是把10kV电压变为380V。所以选择双绕组变压器。3.绕组接线组别的确定变压器的三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。对于10kV变电所，主变压器一般采用 常

46、规接线。4.调压方式的确定为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压部分绕组匝数，从而改变变压器高压部分绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不带电切换，称无励磁调压，调整范围通常在% 以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。其结构复杂，价格较贵，主要适用接于出力变化大的发电厂的主变压器和接于时而为送端，时而为受端，要求母线电压恒定时。本变电站选用有载调压。5.冷却方式电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。自然

47、风冷却及强迫风冷却适用于中、小型变压器；大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。在水源充足的条件下，为压缩占地面积，也可采用强迫油循环水冷却方式。根据上述对变压器选择的分析，查阅电力工程电气设备手册，选择变压器为：1台S9-(M)-800/10和4台S9-(M)-500/10。4. 短路电流计算4.1 短路计算的目的及步骤4.1.1 短路电流的原因与危害电力系统在运行中，由于多种原因，难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。根据运行经验，破坏电力系统正常运行的故障最为常见而且危害最大的是各种短路，所谓短路是指电位不同的点在电气上被短接。在三相系统中，短路的基本类型有：三相短路、两路短路、两相接

48、地短路、单相短路和单相接地短路等。三相短路时，三相短路回路中的阻抗相等，三相电压和电流仍然保持对称，属于对称短路。其他形式的短路，由于短路回路三相阻抗不相等，三相电压和电流均不对称，属不对称短路。表41列出了短路的基本类型及其特点。表41 短路的种类及特点短路种类特点三相短路三相同时在一点短接，属于对称短路两相短路两相同时在一点短接，属于不对称短接单相短路三相四线制系统中，相线与中性线在一点短接，属于不对称短接两相接地短路中性点不直接接地系统中两相与地短接，属于不对称短接单相接地短路等中性点直接接地系统中，一相与地短接，属于不对称短接除了上述短路外，对变压器和电动机等电气设备还可能发生一相绕组

49、的匝间及层间短路。根据运行经验统计，在三项系统中最为常见的单相接地短路。三相短路在短路故障中占得比例最小，但三相单路电流值最大，造成的危害最严重。因此，在选择电气设备时，常以三相短路参数作为计算依据。造成短路故障的原因很多，主要有以下几个方面：（1）绝缘损坏。电气设备年久陈旧，绝缘自然老化，绝缘瓷瓶表面污秽，使绝缘下降；绝缘受到机械性损伤；供电系统受到雷电的侵袭或者在切换电路时产生过电压，将电气装置绝缘薄弱处击穿，都会照成短路。（2）误操作。例如，带负荷拉切隔离开关，形成强大的电弧，造成弧光短路；或者低压设备误接入高压电网，造成短路。（3）鸟兽危害。鸟兽跨越不等电位的裸漏导体时，造成短路。（4

50、）恶劣的气候。雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或者导线覆冰引起电杆倾倒等。（5）其他意外事故。挖掘沟渠损伤电缆起重机臂碰触架空导线，车辆撞击电杆等。短路时系统的阻抗大幅度减小，而电流则大幅度。通常短路电流可达正常正常工作电流的几十倍甚至几百倍，在大电力系统中短路电流可达几万甚至是几十万安培。这样大的短路电流将产生极大的危害，归纳起来其危害有以下几种：（1）损害电气设备。短路电流产生的电动力效应和热效应，会使故障设备及短路回路中的其他电气设备遭到破坏。（2）影响电气设备的正常运行。短路时电网电压骤降，使电气设备不能正常运行。（3）影响系统的稳定性。严重的短路会使并列运行的发电机组

51、失去同步，造成电力系统解列。（4）造成停电事故。短路时，电力系统的保护装置动作，使开关跳闸，从而造成大范围停电。越靠近电源，停电范围越大，造成的经济损失也越严重。（5）产生电磁干扰。不对称短路的不平衡电流，在周围空间将产生很大的交变磁场，干扰附近的通讯线路和自动控制装置的正常工作。由此可见，短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素。此外还应正确地选择电气设备，使电气设备在短路电流的作用下不致损坏；正确选择和整定保护装置，使其能在发生短路时，迅速、准确地把故障线路和设备从电网中切除，尽量减少短路所造成的危害和损失。4.1.2 短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计

52、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个方面：1.选择断路器，确保最严重的短路也能可靠地被切断或重合闸2.校验设备，确保短路电流不会烧坏或折断电气设备3.计算继电保护整定值并校验灵敏度4.校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定就要用到短路冲击电流、稳态短路电流、短路容量5.接地装置的设计，也需用短路电流。4.1.3 短路电流计算的一般规定1.计算的基本情况（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；（3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（4）所有电源的电动势相位角相同；（5）应考虑对短路电流值有影响的所有的元件

53、，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大安全电流有效值时才予以考虑。2.接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3.计算容量：按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建设后510年）4.短路种类 ：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。5.短路计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。4.1.4 短路电流的计算步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下：1.选择计算短路点2.画等值网络（次暂态网络）图（1）首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗。（2）选取基准容量和基准电压（一般取各级