小区供电设计方案

小区供电设计方案第1章 设计任务1.1设计容为住宅小区长期供电进行合理设计，同时为该住宅小区两栋楼房临时建筑施工选择变压器及其一次侧电气设备花园小区长期供电变电所设计。设计两栋楼房的变电所，即选择变压器，确定主接线方案，绘出主接线图，选择变电所进出线和低压进线。1.2设计依据该住宅小区临时施工现场用电情况如下：混凝土搅拌机2台，每台10kw，380v卷扬机2台，每台28kw，380v塔式起重机2台，每台20kw，380v振捣器10台，每台1kw，380v施工照明，6000w，220v生活照明，9000w，220v动力设备平均功率因数 0.75，需要系数0.5，照明需要系数 0.9.小区有两栋高层楼房1号楼24层分3个单元，2号楼18层，1个单元，各楼每个单元负一层均设有单元配电室，每个单元有15kw电梯两部，10kw风机和25kw高压水泵电动机2台，220kw热力泵电动机2台；两栋楼各有30kw消防水泵电动机各两台；1号楼每个单元住户用电设备容量为1号楼地下车库照明用电设备容量为

192kw，2号楼住户用电设备容量为2kw，2号楼为1kw。

144kw。路灯照明设备容量

2kw。1.3设计要求为两栋楼房临时建筑施工选配变压器，选择变压器一次侧电气设备；设计两栋楼房变电所，即选择变压器，确定主接线方案，绘出主结构图；选择变电所进线，低压进电线；画出二次回路接线图；第2章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算 单组用电设备计算负荷的计算公式有功计算负荷（单位为KW）P30=KdPe， Kd为系数2.无功计算负荷（单位为 kvar）Q30=P30tan3.视在计算负荷（单位为 kvA）S30=P30cos计算电流（单位为A）I30= S303UNUN为用电设备的额定电压（单位为 KV） 多组用电设备计算负荷的计算公式1.有功计算负荷（单位为KW）P30=KpP30i式中P是所有设备组有功计算负荷P30之和，Kp是有功负荷同时系数，可取30i0.80~0.90。2.无功计算负荷（单位为kvar）Q30=KqQ30iQ是所有设备无功Q30之和；Kq是无功负荷同时系数，可取0.85~0.95。30i3.视在计算负荷（单位为kvA）S30=P302Q302计算电流（单位为A）I30=总负荷计算（单位为KW）

S303UNP30K30ipQ30K30iq经过计算，得到临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表，如表2-1所示（额定电压取380V）表2-1临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表需要计算负荷编设备容量costan名称类别系数号Pe/kWP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/AKd混凝土0.50.750.88108.813.320.220搅拌机卷扬机560.50.750.882824.6437.356.7临时施塔式起1400.50.750.882017.626.640.5工重机振捣器100.50.750.8854.46.610.1施工照60.9105.405.48.2明生活照90.9108.108.112.3明2一号楼风机200.80.80.7516122030.3每单元高压水500.80.80.7540305076.06泵热力泵4400.80.80.75352264440669.3电动机住户用电设备1920.910172.80172.8262.9容量续上表风机200.80.80.7516122030.3高压水500.80.80.7540305076.06泵3二号楼热力泵4400.80.80.75352264440669.3电动机住户用电设备1440.910129.60129.6197.1容量电梯1200.250.51.733051.96091.3重要负消防水41200.80.80.759672120182.5荷泵电动机地下车30.7102.102.13.19附加负库照明5荷路灯照21102023.04明临时工地计算P30=68.85Q30=52.67S30=86.7cos=0.794负荷一号楼1、2单P30=1045.44Q30581.4S30=1196.2cos=0.873元计算负荷一号楼3单元P30=522.72Q30=290.7S30=598.10cos=0.873计算负荷二号楼及各种P30=600.93Q30=408.4S30=726.5cos=0.827负荷计算负荷临时工地中：单相总容量／三相总容量 =11.7%。因为施工照明和生活照明单项总容量没有超过三项设备总容量的 15%，按三相负荷计算。小区中，考虑到总负荷过大，若选用一个变压器工作需要很大的容量并不实际，若选用多台变压器并联使用， 于施工与设计及日后的维护会产生诸多不便， 因此，初定将小区分为：一号楼 1、2单元；一号楼3单元；二号楼及各种负荷，三个部分。分别设立三个变电所对小区供电。同时，对此三部分进行负荷计算。2.2 无功功率补偿无功功率的人工补偿装置：并联电容器。由计算可知，该供电要求的 380V侧最大负荷时的功率因数只有 0.851，供电部门要求该厂 10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量临时工地：QC1=P30(tan 1 -tan 2 )=68.85 [tan(arccos0.794) - tan(arccos0.92) ]=22.99kvar花园小区：一号楼1、2单元：QC2=P30(tan 1- tan 2)=1045.44 [tan(arccos0.873) - tan(arccos0.92) ]=139.04kvar一号楼3单元：QC3=P30(tan 1- tan 2 )=522.72 [tan(arccos0.873) - tan(arccos0.92) ]=69.52kvar二号楼及各种负荷：QC4=P30(tan 1- tan 2 )=600.93 [tan(arccos0.827) - tan(arccos0.92) ]=150.23kvar补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷：Q30'1=（52.67-22.99）kvar=29.68kvar ；Q30'2=（581.4-139.04）kvar=442.36kvarQ30'3=（290.7-69.52）kvar=221.18kvar；Q30'4=（408.4-150.23）kvar=258.17kvar视在功率：S30'1P302Q30'2=74.65kVA；S30'2P302Q30'2=1134.63kVAS30'3P302Q30'2=567.78kVA；S30'4P302Q30'2=654.04kVA变压器的功率损耗为：Pt1=0.01×74.65=0.75； Pt2=0.01×1134.63=11.34Pt3=0.01×567.78=5.68； Pt4=0.01×654.04=6.54Qt1=0.05×74.65=3.73; Qt2=0.05×1134.63=56.7Qt3=0.05×567.78=28.38; Qt4=0.05×654.04=32.70变电所高压侧的计算负荷：P30'(1) 68.85+0.75=69.6; P30'(2) 1045.44+1134=1056.78P30'(3) 522.72+5.68=528.4; P30'(4) 600.93+6.54=607.47Q30'(1)29.68+3.73=33.41;Q30'(2)442.36+56.7=499.06Q30'(3)221.18+28.38=249.56;Q30'(4)258.17+32.7=290.87S30'(1)(1)=69.6233.41277.20；S30'(1)(2)=1056.782499.0621168.69S30'(1)(3)=528.42249.562584.37；S30'(1)(4)=607.472290.872673.51计算电流：I30'1S30'=117.4A；I3UNI30'3S30'=888.9A；I3UN

'30'30

S30'2 =1777.7A3UN'4 S30 =1024.5A3UN功率因数提高为：cos'1=P'=0.902；cos'2=P'=0.90430'30'S30S30cos'2=P30''=0.904；cos'2=P30''=0.902S30S30在无功补偿前，临时工地的变电所主变压器 T的容量为应选为 100kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为80kVA的就足够了。根据实际情况，小区应初定选择三个变压器。而无功补偿前小区的变电所主变压器 T的容量应分别选为 1250kVA、630KVA、800KVA才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器 T的容量选为1250kVA、630kVA、800kVA的就足够了。无功补偿后工厂 380V侧和10kV侧的负荷计算如表 2-2，表2-3，表2-4，表2-5。表2-2无功补偿后临时工地的计算负荷计算负荷项目cosP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.8068.6552.6785.53129.98380V侧无功补偿容量22380V侧补偿后负荷0.9168.6530.6775.18112.45主变压器功率损耗0.01S30=0.740.05S30=3.7610kV侧负荷计算0.9169.3934.4377.464.47表2-3无功补偿后花园小区1号楼1、2单元的计算负荷计算负荷cosP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A项目380V侧补偿前负荷0.871045.44581.401196.231817.98380V侧无功补偿容量146380V侧补偿后负荷0.921045.44435.4904.95137.12主变压器功率损耗0.01S30=9.050.05S30=45.2510kV侧负荷计算0.91847.13386.65931.1953.76表2-4无功补偿后花园小区1号楼3单元的计算负荷计算负荷项目cosP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.87522.72290.70598.1908.96380V侧无功补偿容量73.2380V侧补偿后负荷0.92522.72217.5452.4764.32主变压器功率损耗0.01S30=1.710.05S30=7.5510kV侧负荷计算0.92420.75178.25456.9526.38表2-5无功补偿后花园小区2号楼及各种负荷的计算负荷计算负荷项目cosP30/KwQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.83600.93408.4726.61104.26380V侧无功补偿容量144.2380V侧补偿后负荷0.91600.93264.21568.7179.64主变压器功率损耗0.01S30=2.280.05S30=11.410kV侧负荷计算0.91523.11239.81575.4633.22第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择3.1 变电所主变压器的选择 临时工地变压器选择由于临时工地是临时性质的，在施工结束后需要拆除，故根据临时工地的负荷性质和电源情况，变电所装设一台主变压器，型号为S9型，就足以满足工地需要，而变压器容量根据式（3-1）选择，即：SNTS30=80KVA＞75.2KVA（3-1）因此选一台S9-80/10型低损耗配电变压器，联结组为 Yyn0。 花园小区变压器选择由于花园小区是长期性的，根据花园小区的负荷性质和电源情况， 为保证小区居民生活用电不受影响，应装设三座变电所，分别为小区不同单元供电。 每座变电所装设一台主变压器，型号为 SC（B）10型，以满足小区需要。具体安排如下：变压器TM1为1号楼1、2单元提供；变压器 TM2为1号楼3单元提供；变压器TM3为2号楼及各种负荷提供。而变压器容量根据式（3-2）、（3-3）、（3-4）选择，即：TM1：SNTS30=1000KVA＞904.95KVA（3-2）TM2：SNTS30=500KVA＞452.47KVA（3-2）TM3：SNTS30=630KVA＞568.71KVA（3-2）因此选SC（B）10-1000、SC（B）10-500、SC（B）10-630共三台配电变压器。小区二级负荷所需的备用电源， 考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担， 所以选主变压器的联结组为 Yyn0。3.2 变电所主接线方案的选择根据上面对主变压器的选择以及负荷的性质和施工条件，可以选择如下主接线方案： 临时工地主接线图图3-1 临时工地主接线图 花园小区主接线图由于本设计采取的是三个变电所分别为花园小区的住宅楼各单元和各种负荷供电，虽然三个变电所在小区不同的位置，但其主接线方式是相同的，在此，只简要画出一个变电所的主接线图。图3-2 花园小区主接线图第四章 短路电流的计算4.1 临时施工短路电流计算 绘制计算电路(1)K-1(3)K-2500MVA(2)～5km∞系统10.5kVS9-800.4kV图4-1 短路计算电路 计算短路电路中个元件的电抗电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量 Soc=500MVA，故UN21(10.5)2500MVA0.22(4-1）1kVSoc2.架空线路暂设线路长为5km，查表得6-10KV电缆线路电抗x00.35/km，故X2x0l(0.355)1.75（4-2）3.电力变压器查表得变压器的短路电压百分值Uk%=4，故Uk%UN224(10.5kV)2（4-3）X310080KVA55.13100SN式中，SN为变压器的额定容量 k-1点（10.5kV侧）的相关计算总电抗X(k1) X1 X2 0.22 1.75 1.97 （4-4）三相短路电流周期分量有效值Ik1UN110.5kVkA3X(k1)31.973.083.三相短路次暂态电流和稳态电流I''(3)I(3)(3)3.08kAIk1三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值ish(3)2.55I''(3)2.553.08kA7.85kAIsh(3)1.51I''(3)1.513.08kA4.65kA三相短路容量Sk(31)3UN1Ik(3)156.0MVA表4-1短路计算结果三相短路电流短路计算点Ik(3)I''(3)I(3)ish(3)Ish(3)k-13.083.083.087.854.65

（4-5）（4-6）（4-7）（4-8）（4-9）三相短路容量/MVASk(3)56.04.2 花园小区短路电流计算 绘制计算电路(1)K-1(3)K-2500MVA(2)～5km∞系统10.5kV0.4kVSC(B)10-1000图4-2 短路计算电路 计算短路电路中个元件的电抗电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量 Soc=500MVA，故X1UN21(10.5kV)2500MVA0.22（4-10）Soc2.电缆线路暂设线路长为5km，查表得6-10KV电缆线路电抗x00.08/km，故X2x0l(0.085)0.40（4-11）电力变压器查表得 变压器的短路电压百分值 Uk%=6，故Uk%UN226(10.5kV)2（4-12）X31006.30100SN1000KVA式中，SN为变压器的额定容量 k-1点（10.5kV侧）的相关计算总电抗X(k1)X1X20.220.40.62（4-13）三相短路电流周期分量有效值UN110.5kV（4-14）Ik19.77kA3X(k1)30.62三相短路次暂态电流和稳态电流I''(3)I(3)(3)9.77kA（4-15）Ik1三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值ish(3) 2.55I''(3) 2.55 9.77kA 24.93kA （4-16）Ish(3) 1.51I''(3) 1.51 9.77kA 14.75kA （4-17）三相短路容量S(3)UN1I(3)MVA（4-18）k13k1177.68 k-2点（0.4kV侧）的相关计算1.阻抗归算到0.4KV侧X1(UN2)2(0.4kV)23.2104（4-19）SOC500MVAX20.62(0.4kV)25.8104（4-20）10.5kVX3Uk%UN226(0.4kV)29.6103（4-21）100SN1001000KVA三相短路电流周期分量有效值UIk 23X

N20.4kV21.99kA3(3.21045.81049.6(k2)103)（4-22）3.其他短路电流I''(3)I(3)Ik(3)121.99kA（4-23）ish(3)1.84I''(3)1.8421.99kA40.46kA（4-24）Ish(3)1.09I''(3)1.0921.99kA23.97kA（4-25）4.三相短路容量Sk(3)23UN2Ik(3)230.4kV21.99kA15.24MVA（4-26）以上为1号楼1、2单元（变压器为SC（B）10-1000）的短路计算结果，同理可得，1号楼3单元（变压器为SC（B）10-500）,2号楼及各种负荷（变压器为SC（B）10-630）的短路计算结果。详见表4-2。表4-2短路计算结果三相短路电流三相短路容量/MVA小区变压器短路计算点Ik(3)I''(3)I(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-19.779.779.7724.9314.75177.681号楼1、2单元k-221.9921.9921.9940.4623.9715.24k-19.779.779.7724.9314.75177.681号楼3单元k-211.4911.4911.4921.1412.527.96k-19.779.779.7724.9314.75177.682号楼及各种负荷k-214.3414.3414.3426.3915.639.94第五章 变电所一次设备的选择校验5.1 10kV侧一次设备的选择校验 按工作电压选则设备的额定电压UNe一般不应小于所在系统的额定电压UN，即UNeUN，高压设备的额定电压UNe应不小于其所在系统的最高电压Umax，即UNeUmax。UN=10kV，Umax=11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压UNe=12kV，熔断器额定电压UNe=12kV。5.1.2按工作电流选择设备的额定电流INe不应小于所在电路的计算电流I30，即INeI305.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流Ioc或断流容量Soc，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值Ik(3)或短路容量Sk(3)，即IocIk(3)或Soc(3)Sk(3)对于分断负荷设备电流的设备来说，则为IocIOLmax，IOLmax为最大负荷电流。5.1.4隔离开关和断路器的短路稳定度校验1.动稳定校验条件imaxish(3)或ImaxIsh(3)imax、Imax分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，ish(3)、Ish(3)分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值热稳定校验条件It2t I(3)2tima对于上面的分析，如表 5-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表5-1 临时施工变压器一次侧设备选择：断流能选择校验项目电压电流动态定度热稳定度其它力参数UNINIk(3)Ish(3)I(3)2tima装置地点条件10kV4.62A3.08kA4.65kA3.0821.3数据(I(1NT))=12.33额定参数UNeINeIocimaxIt2t一次设备型10kV100/5A22520.1kA(900.1)21二次负荷电流互感器LQJ-10-号规格=31.8kA=810.6户外隔离开关12kV400A-25kAGW4-12/4001025500表5-2花园小区1号楼1、2单元（变压器SC（B）10-1000）10kV一次侧设备的选择校验断流能其选择校验项目电压电流动稳定度热稳定度力它装置地点条参数UNINIk(3)Ish(3)I(3)2tima件数据57.74A9.7714.75kA9.7721.310kV(I(1NT))kA=124.09额定参数UNeINeIocimaxIt2t一次设备型高压少油断路器10kV630A16kA40kASN10-10I/63016241024号规格高压隔离开关10kV200A-25.5kA1025500GN86-10/200225 2 0.1kA电流互感器 LQJ-1010kV100/5A-160=31.8kA5.2 380V侧一次设备的选择校验表5-3花园小区1号楼1、2