小区供电设计

/摘要随着国民经济的不断提高，城市化的步伐正在加快。不仅是目前的城市，还是社会主义新农村，由经过专业人士设计的居民小区环境漂亮，公共设施齐全，各地小区的建设可谓是蒸蒸日上，如火如荼。电是现代人生活不行离开的一部分，那么小区供电质量干脆影响着居民的日常生活。所以作为一名有志于成为一名电力工作人员的人，应当针对电力供应的各个环节，不断的学习模拟，提高专业水平。本次针对电力系统的末端，小区配电方面进行了模拟学习。首先应当对小区的负荷进行统计，在统计的时候应全面考虑，包括近几年来当地小区的一户平均用电水平，以及逐年的变更趋势。还和一些大城市的户平均用电水平进行了比较，以及已经建设好的小区的变压器的负荷状况来综合考虑每户应当规划的负荷，以免造成电能的奢侈和投资的增多。确定好负荷之后，确定变压器的容量。要紧跟变压器的发展，接受性价比比较高的变压器。考虑到居民小区本身的特点，以及箱式变压器的蓬勃发展，宜把小区分成若干供电团组来供电，由总限制室来管理。其中总限制室配备无功补偿，并且安装一台或两台油式变压器来给旁边的住宅楼供电。在变压器的选址方面，严格遵守电力平安规定，确定不能影响居民日常生活。在主接线方面充分结合了小区的负荷分布状况和道路的走向，本着高效，节约的原则确定了方案。在电缆的选择和铺设方面，严格遵照《电力工程电缆敷设规范》等相关的国家行业标准来选择和铺设。进行了短路电流的计算，主要设备的选择和校验，及接地防雷的设计。在本论文的正文里配备有说明、计算和图纸。关键词：居民小区配电系统变电所

AbstractWiththenationaleconomycontinuedtoincrease，ThepaceoftheUrbanizationisspeedingup.Notonlythepresentcity,andanewsocialistcountryside.thesurroundingsoftheresidentialareaisbeautifulwithaprofessionaldesign.Publicfacilitiesarecomplete.thepaceofconstructionoftheresidentialareaisquickly.Electricityisanecessaryparttothelifeofthepeople.Sothatthequalityofsupplyofelectricityisimportanttopeople'sdailylife.Asapeoplewhomakesatargetthatworkforpowersystemsshouldcontinuallystudyallkindsofpowerlink,toimproveprofessionalskills.Thisisworksfortheendofthepowersystem,tostudy.thedomesticloadforsmallresidentialarea.FirstStatisticsLoadofsmallresidential,wemustthinkmanythings.Includingtheelectricityconsumptionofthelocalresidentialinrecentyears,andthetrendofchangesyearbyyear.Ialsocontrastwiththeelectricityconsumptionofthedevelopedcity,andtheSituationoftransformersthathaveconstructed.Theseworkistoavoidthewasteofthepowerofelectricityandthewasteofinvestment.Aftertheconfirmitionoflode,Iensurethecapacityofthetransformer.Withtheevelopmentofthetransformer,Ichoosethetransformerthathaveagoodpricequality.Consideringthecharacteristicofdistrictandthegreatedevelopmentofbox-typeelectricsubstation,Itisgoodtodividethedistricttoseveralzones.Everyzone’spowerissuppliedbyabox-typeelectricsubstation.thecommandisequipedbyparallelcapacitor，andoneortwotransformersthatofferelectricpowertobuildingsnearby.Inthefieldofaddressoftransformer,Ifollowelectricityordinanceandelectricalsafetystrictly.Itmustn’taffectthenormallife.Whendrawingtheschematicdiagram,Iconsiderthedistributionofthedomesticloadandthedirectionoftheroads,ontheprincipleofhighefficiencyandsaveresources,tooptimizeoftheplan.Intherespectofundergroundcable,IfollowtheCableLayingofelectricpowerengineeringhandbookandotherrelatingtonationalstandards.theShortCircuitCurrenthasbeenanalyzed,Majorequipmenthasbeedtestedandcalibrated.lightningprotectiveearthingsystemhasbeendesignedinasystematicway.Keywords:

ResidentialareaDistributionsystemStepdowntransformer

书目摘要 1Abstract 2书目 4第一章概述 61.1设计的对象 61.2设计的主要任务 61.3供配电系统设计的原则 61.4设计的原始资料 61.4.1小区平面图 6供电电源状况 71.5当地的气象状况 71.6用电费用 8其次章小区负荷统计 9第三章无功补偿 153.1补偿点的设定 153.2无功补偿容量的确定 15第四章变压器的选择和电气主接线 194.1补偿后小区负荷 194.2变压器选型的原则 194.3变压器台数的选择 204.4主变压器容量的选择 20只装一台主变压器 20装设两台主变压器 204.5其他方面的考虑 214.6负荷中心的计算 214.7主变压器选择的方案 214.8变电所主接线方案的选择 22第五章变配电所位置和型式的选择 265.1变电所位置的选择的一般原则 265.2变电所型式的选择 26第六章短路电流计算 286.1短路的缘由 286.2短路的后果 286.3短路的形式 296.4短路电流的计算 296.5标幺值法 306.6计算电路图及短路电流计算 31第七章变配电所一次设备的选择和校验 357.1高压一次设备的选择校验项目和条件 357.2380V侧低压一次设备的选择 40第八章变电所内部结构和配电装置 468.1变电所的布局要求 468.2变配电所的平安净距 468.3配电装置设计的基本步骤 478.4屋内配电装置布置型式 47第九章二次回路和继电爱惜 489.1电能测量 489.2变压器的继电爱惜 499.3高压断路器的限制和信号回路 51第十章电气平安，接地和防雷 5210.1平安常识 5210.2接地 5210.3防雷 53总结 55致谢辞 56附录 57

第一章概述1.1设计的对象本次设计的对象—“居民小区”，全小区总面积约34000平方米。有2座12层的小高层，小高层下面配备有地下车库，有14座6层的多层，有1座2层的物业管理中心。负荷等级属于二级负荷。1.2设计的主要任务本次设计的主要任务有负荷计算和无功补偿，变配电所主变压器和主接线方案，变配电所位置和型式的选择，短路电流的计算，变配电所一次设备的选择校验，变配电所进出线的选择，变配电所二次回路方案的选择和继电爱惜的整定，变配电所的防雷爱惜和接地装置的设计、变配电所的布置和结构设计。1.3供配电系统设计的原则（1）必需遵守国家的有关法规、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平安、供电牢靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应接受国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）必需从全局动身，统筹兼顾，依据负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4）应依据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和长期发展的关系，做到远、近期为主，适当考虑扩建的可能性。1.4设计的原始资料小区平面图供电电源状况在距离小区5km处有10KV电缆分接箱，从该分接箱处引出一条10KV三芯电缆，电缆首段设的高压真空断路器，其流量容量为500MVA。该真空断路器具有体积小，动作快，寿命长，平安牢靠和便于维护检修等优点。该小区据邻近单位配电所的最远距离为2km，可以从邻近单位引进一条10KV架空线路引进，当做备用电源运用。1.5当地的气象状况（1）最热月平均最高温度：32.4℃。（2）最高温度38.9℃。（3）冬季最低日平均温度：-11.4℃。（4）年平均雷暴日数（d/a）：21.4。依据雷暴日等级划分（20天及以下为少雷区，20天到40天为多雷区），处于少雷区和多雷区的边界处，高温雷暴并存。海拔100m，华中平原，黄土地，地下水位大于20m。1.6用电费用本小区和当地供电部门达成协议，当小区最大负荷时的功率因素不得低于0.95。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费，6～10KV为800元/KVA。

其次章小区负荷统计在做配电设计时，首先要对对象进行深化全面的分析，基础部分包括地理上对象的周边供电环境，对象的负荷性质，负荷等级等。接下来最重要的就是要对负荷进行精确的估算。只有把负荷估算恰当了，才能使设计出来的方案，无论是从牢靠性方面考虑，还是从经济性方面考虑都是恰当的。假如负荷估算的过大，那么选用的变压器等相关设备的容量会偏大，这样会造成投资的增大，奢侈资金。假如负荷估算的偏大，那么选用的变压器等相关设备的容量会偏小，这样就小区的供电不能得到保证，变压器会经常过负荷运行，断路器等也会经常跳闸，供电不稳定。特殊是随着经济的发展，居民家庭电气设备不断增多，用电量不断增大，更是会加重跳闸的严峻性。所以要想设计出经得起时间考验的供配电方案，须要细致学习负荷的统计方法，查看相应的国家标准，向专业人士询问，对目前的广泛运用的负荷统计方法进行深化的分析，为负荷统计准备好。本次是对一座城市居民住宅小区进行供配电的模拟设计。首先对现在的居民住宅供电进行深化的调查，包括实地的访问和资料文献的查阅。本次设计，在计算负荷时接受的是需用系数法。用到的公式有：有功计算负荷（单位为KW）P=K×P（2-1）式中Pe——用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kw）。K——用电设备组的须要系数。无功计算负荷（单位为Kvar）Q=P×tan（2-2）视在计算负荷（单位为KVA）S=P／cos（2-3）计算电流（单位为A）I=S／（2-4）下面是小区平面图的基本状况。我将住宅面积分为三类：小型住宅60m以下，中型住宅60～100m，大型住宅100m以上。1,2号楼为12层的小高层建筑，每栋配备两台电梯，有地下车库。每层有6户的住宅，其中小户型（60㎡）的户数为3个，中户型（60~100㎡）的户数为2个，大户型（100㎡以上）的户数为1个。总72套：其中36套小户型，24套中户型，12套大户型。3,4,5,6,7,8号楼为6层的多层住宅，每层有6户住宅，其中小户型（60㎡以下）的户数为3个。大户型（100㎡以上）的户数为3个。总38套：其中18套小户型,18套大户型。9,10,11,12为6层的多层住宅，每层有4户住宅，全部都为中户型（60~100㎡）。总24套中户型。13,14,15,16为6层的多层住宅，每层有6户住宅，其中小户型（60㎡以下）的户数为3个，中户型（60~100㎡）的户数为2个，大户型（100㎡以上）的户数为1个。总36套：其中18套小户型，12套中户型，6套大户型。17为一层的物业中心，大小为2户的中户房型。1,2号楼下建设车库，面积约11×58㎡,即640㎡。路灯，草坪灯等公共用电设备10KW。在规划小区的供电容量时，进行了多方面的考虑，包括全国的小区供电负荷水平，该小区所处地区得经济发展水平，节能家用电器的不断推出，国家对新能源的给力支持，国外小区用电负荷的数据，将来10到20年内经济的发展预料，以及我们中国人勤俭持家的一贯作风等，赐予该小区以下的负荷估算，见表2-1。表2-1：户型用电分类容量（KW)需用系数cos()tan()有功功率（KW）P无功功率（Kvar）Q视在功率（KVA）S大户照明841.20.581.34空调521.52.5厨房设备20.450.830.6720.90.601.08卫生间设备2.50.350.850.620.880.551.03消遣设备0.750.680.510.85其他1.07合计13.60.830.665.73.866.96中户照明0.480.540.260.6空调51.61.22厨房设备1.50.450.830.670.670.450.81卫生间设备20.40.850.620.80.490.94消遣设备0.750.480.360.6其他1.020.060.060.08合计9.80.820.684.152.835.04小户照明0.487空调厨房设备1.50.450.830.6720.6750.450.81卫生间设备20.40.850.620.80.490.94消遣设备0.750.360.270.45其他1.020.030.030.043合计80.820.683.312.274.03电梯（2台）331.51.99952.5合计5×2=101.5×2=31.9995×2=3.992.5×2=5车库（640㎡）照明842.41.16空调610.80.7564.5水泵564.5其他211.02合计210.8140.72615.411.1818.91那么1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16号楼的负荷，见下表2-2，表2-2：1号楼容量（KW)cos()tan()有功功率（KW）P无功功率（Kvar）Q视在功率（KVA)S2号楼大户（12套）163.20.830.6669.346.3283.62中户（24套）235.20.820.6899.7267.97120.97小户（36套）2880.820.68119.3481.76144.91电梯（2台）100.61.33333.995车库（640㎡）210.810.7215.411.1818.92合计717.40.820.68306.76211.24370.613号楼大户（18套）244.80.830.66103.9569.48125.434号楼小户（18套）1440.820.6859.6740.8872.465号楼6号楼7号楼8号楼合计388.30.830.67163.62110.37197.99号楼中户（24套）235.20.820.6899.7267.97120.9810号楼11号楼12号楼合计235.20.820.6899.7267.97120.9813号楼大户（6套）81.60.830.6634.6523.1641.8114号楼中户（12套）117.60.820.6849.8633.9860.4915号楼小户（18套）1440.820.6859.6740.8872.4516号楼合计343.20.820.68144.1898.03174.7517号楼中户（2套）19.60.820.688.314.5610.08把照明和电梯，地下车库作为本小区的高级负荷，统计见下表2-3，表2-3：楼号用电类型有功功率（KW）无功功率（Kvar）视在功率（KVA)1，2照明36.3617.5982440.0808电梯33.99995车库15.411.181618.9149合计109.5265.55228127.99143,4,56,7,8，照明26.112.632428.999合计156.675.7944173.9949,1011,12照明12.966.2726414.4合计51.8425.0905657.613,1415,16照明18.188.79991220.20008合计72.7235.19964880.8003217照明1.080.522721.2合计391.76202.166808441.58572

第三章无功补偿通过对小区负荷的估算，发觉供电的功率因数在0.83左右，达不到国家对居民小区功率因数的要求。本次取目标功率低压侧功率因数为0.95，高压侧为0.9，须要无功补偿。3.1补偿点的设定假如把补偿装置设在变压器的高压侧，则只是补偿了变压器前的无功功率，对低压侧的无功功率起不到补偿的作用。假如把补偿装置设置在变压器的低压侧就补偿了小区所须要的无功功率，从而补偿了低压配电线路本身的无功损耗及广袤用户用电设备的部分无功须要，提高了小区用电的功率因数。在小区中，安装位置通常只有3个，即装设于住宅楼总配电箱进线处，楼梯单元配电箱进线处或住户配电箱进线处。由于大多数单元负荷在6KW一下，且无功需求波动大，投入时间短，投切频繁。因此，终端补偿位置，依据线路终端总容量的大小，一般分别选用前两个。使无功尽可能尽可能就地达到平衡，削减无功在电网中的流淌，这对降低线损，改善电压质量和提高供电实力是特殊有利的。本次无功补偿装置设在变电所里，接受低压集中补偿的方式。3.2无功补偿容量的确定无功功率补偿容量（单位为Kvar）的计算：Q=P×(tan－tan)=×P（3-1）（3-2）补偿前380 V侧的统计：=∑(1,2,3,4,5,6,7,8,9，10,11,12,13,14,15,16,17号楼有功功率)（3-3）=∑（1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17号楼无功功率）（3-4）=（3-5）功率因数COS=（3-6）补偿后380V侧的统计：有功功率P=（3-7）无功功率Q=-补偿容量Q（3-8）视在功率S=（3-9）功率因数COS=（3-10）变压器损耗的有功功率P=0.015×视在功率S（3-11）变压器损耗的无功功率Q=0.06×视在功率S（3-12）10KV侧补偿后，有功功率，无功功率，功率因数算法同上。现在把整个小区算在内，估算整个小区须要的无功补偿容量。为了达到低压侧功率因数为0.95，算定的补偿容量Q取1008Kvar。接受低压无功功率动态补偿柜，这种补偿柜适用于农村、城市配电网和工矿企业内部配电网，可安装在0.4kV低压配电室内，对低压负荷实现动态无功补偿；也可用于厂矿、石油、铁路、化工、港口等行业的低压电网，对动力设备进行就地无功补偿。屏内设有ZKW-Ⅱ型无功率自动补偿限制器一台。限制器接受8步或6步循环投切的方式进行工作，并依据电网负荷消耗的感性无功量的多少以10秒～120秒可调的时间间隔自动地限制并联电容器组的投切动作，使电网的无功消耗保持到最低状态，从而可提高电网电压质量削减辅配电系统和变压器的损耗。下表为补偿屏的参数，组合方式屏宽（mm）电容器数量总容量每步投入千乏数PGJ1-18006只84千乏14千乏统计见下表3-1，表3-1：楼号功率因数cos()tan()有功功率（KW）无功功率（Kvar)视在功率（KVA）1号楼306.76211.243702号楼306.76211.243703号楼163.62110.372004号楼163.62110.37200380V侧补偿前负荷5号楼163.62110.372006号楼163.62110.372007号楼163.62110.372008号楼163.62110.372009号楼99.7267.9712010号楼99.7267.9712011号楼99.7267.9712012号楼99.7267.9712013号楼144.1898.0317514号楼144.1898.0317515号楼144.1898.0317516号楼144.1898.0317517号楼8.314.5610合计0.820.682579.151753.283130无功补偿0-1008380V侧补偿后0.960.292579.15745.28变压器的损耗46.95187.810KV侧补偿后负荷0.940.352626.1933.082786.94每一栋楼经过无功补偿后，即功率因数从0.83左右提高到0.95，有功功率不变，无功功率减小，视在功率也变小。视在功率S=视在功率S×COS／COS（3-13）下表3-2是补偿过后每栋楼的视在功率S，表3-2：楼号视在功率KVA（补偿前）视在功率KVA（补偿后）1370324237032432001734200173520017362001737200173820017391201061012010611120106121201061317515314175153151751531617515317109

第四章变压器的选择和电气主接线4.1补偿后小区负荷由于小区用户的一部分无功功率由无功补偿装置供应，在第三章计算过了经过无功补偿后每栋楼的视在功率。变压器容量确定的依据是每栋楼补偿后的视在功率S。下面是小区平面图的负荷图，补偿后整个小区的视在功率S=2731KVA。4.2变压器选型的原则随着科学技术的进步，变压器行业的发展突飞猛进。从S7，S9，S10，S11，S12，S13系列不断进步，所用材料也不断的改进。由于干式变压器越来越好的性能，相比于油浸式变压器以绝缘油为绝缘介质，干式变压器接受环氧树脂绝缘。本次接受SCB10系列。S表示三相，C表示环氧树脂浇注，B表示箔绕式线圈。4.3变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑的基本原则，1）应满足用电负荷对供电牢靠性的要求。对供有大量一，二级负荷的变电所，应接受两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一，二级负荷接着供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只接受一台变压器，但必需在低压侧敷设和其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有备用电源。2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于接受经济运行方式的变电所，也可以考虑接受两台变压器。3）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有确定的余地。4.4主变压器容量的选择只装一台主变压器主变压器容量S应满足全部用电设备总计算负荷S的须要，即S≧S（4-1）装设两台主变压器每台变压器的容量S应同时满足以下两个条件：（1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S的大约60%~70%的须要，即S≧（0.6~0.7）S（4-2）（2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一级负荷，二级负荷的须要，即S≧S(Ⅰ＋Ⅱ)（4-3）4.5其他方面的考虑主变压器单台容量上限，单台配电变压器（低压为0.4KV）的容量一般不宜大于1250KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的配电变压器。位于同一个变电所的变压器宜用型号容量相同的。适当考虑负荷的发展。4.6负荷中心的计算依据小区的平面图，本小区每栋楼的房型基本上是矩形的，那么可以假设每一栋楼的负荷中心位于矩形的中心。按负荷功率矩确定负荷中心。在小区平面图上建立一个适当的坐标系，测量每栋楼中心的横坐标和纵坐标。仿照力学中求重心的力矩方程可得。负荷中心的坐标为：X=Y=（4-4）4.7主变压器选择的方案小区的总负荷S=2731KVA。方案一：全小区建一个变电所。全区的负荷中心位于8号楼的西北角处。考虑到变电所应尽量靠近负荷中心以及小区居民生活，结合小区平面图，把变电所建于7号楼东南角的正南方靠近小区围墙的位置。负荷中心的位置如上图小区负荷图上B1和B2的所示。选择4台1000KVA的SCB10-1000/10。接受两台并列运行的方式。变压器的联结组别为D，yn11。#1和#2变压器并列运行，给1、3、5、17和2、4、6号楼供电。距负荷中心约130m。#3和#4号变压器并列运行，给16、12、7、8和9、10、11、13、14、15号楼供电，距负荷中心约100m。S=2000KVA≧(0.6～0.7)S=1638KVA，S=2000KVA≧S(Ⅰ＋Ⅱ)=442KVA，满足要求。方案二：建两个变电所，结合小区负荷平面图，把小区分为2块。第1块包括1、2、3、4、5、6、7、8、17号楼，第2块包括9、10、11、12、13、14、15、16号楼。第一块：总负荷为1695KVA，选用两台SCB10-1250/10变压器。为了保证变压器，断路器等修理的时候，保证1、2号楼的供电，1、2号楼分别由一台变压器供电。S=1250KVA≧(0.6～0.7)S=1186KVA，S=1250KVA≧S(Ⅰ＋Ⅱ)=304KVA，满足要求。第一块的负荷中心位于3、4号楼中间。变压器设置在1号楼的地下室内，距离负荷中心约60m。其次块：总负荷为1036KVA，选用两台SCB10-630/10的变压器。S=630KVA≧（0.6～0.7）S=622KVA，S=630KVA≧S(Ⅰ＋Ⅱ)=139KVA，满足要求。其次块的负荷中心位于10、11、14、15号楼中间，偏近1、4、15号楼。变电所建在7号楼东南角的正南方靠近小区围墙的位置，距离负荷中心约120m。负荷中心的位置如上图小区负荷图上的A1和A2所示。4.8变电所主接线方案的选择电气主接线时变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用，连接方式和回路间的相互联系。所以它的设计干脆关系到全所电气设备的选择，配电装置的布置，继电爱惜，自动装置和限制方式的确定，对电力系统的平安，经济运行起着确定的作用。对主接线的基本要求，概括地说包括牢靠性，灵敏性和经济性三个方面。在6～10KV配电装置，出线回路数为6回及以上时，宜接受分段的单母线接线。结合上面的两种变压器选择方案画出的主接线简图如下。方案一：主接线形式为每台变压器须要的无功补偿容量Q=S(tan－tan)（4-5）#1变压器给1、3、5、17号楼供电，Q=（tan－tan）,i=1,3,5,17。楼号cos()tan()有功功率（KW）无功功率（Kvar）视在功率（KVA）1号楼306.76211.24370.623号楼163.62110.37197.94号楼163.62110.37197.917号楼8.314.5710.09合计0.8270.5970.679642.31436.55776.5每个无功补偿屏补偿的容量为84Kvar无功补偿的容量84×3=252Kvar合计0.9610.280.28642.31184.55668.3即Q=3×84Kvar=252Kvar。同理，给2、4、6供电的#2号变压器须要的无功补偿为：3×84Kvar=252Kvar；给7、8、12、16号楼供电的#3号变压器须要的无功补偿为：3×84Kvar=252Kvar；给9、10、11、13、14、15号楼供应电的#4号变压器须要的无功补偿为：3×84Kvar=252Kvar。方案二：主接线形式为：同理，给1、3、5、7、17号楼供电的变压器#1须要的无功功率为：4×84Kvar=336Kvar；给2、4、6、8号楼供电的变压器#2须要的无功补偿为：4×84Kvar=336Kvar；给11、12、15、16号楼供电的变压器#3须要的无功补偿为：2×84Kvar=252Kvar；给9、10、13、14号楼供电的变压器#3须要的无功补偿为：2×84Kvar=252Kvar。下面是两种方案的主接线方案的比较。1）技术方面：在供电平安上，方案一好于方案二；在供电牢靠性上，方案一好于方案二；在灵敏性方面，方案一好于方案二；在扩建适应性方面，方案一好于方案二。2）在经济方面：由于两个方案都是选用了4台变压器，接受的都是两台并列运行的方式。所以选用的高压一次设备和低压一次设备所须要的资金是相差不多的。在变压器方面，方案一，SCB10-1000/10,单价位120000元，4×120000=48万元。方案二，SCB10-1250/10,单价为126000万元，SCB10-630/10，单价65000元。12.6×2+6.5×2=38.2万元。向电业局交一次性供电贴费方面，方案一，4000×0.08=320万元；方案二，3760×0.08=300.8万元。这项的费用是占全部费用最大的一项，将近占80%。通过计算可以知道，两种方案须要的金钱相差不是很大。两种方案的主要差别在于：1）方案一是母线分段，方案二是母线不分段。2）方案一建一个变电所；方案二建两个变电所。3）方案一的变电所都位于地上，方案二的变电所一个位于地上，一个位于地下。4）方案一选用的变压器一样，全部是1000KVA，方案二选用两种变压器1250KVA和630KVA的。由于建一个变电所要比建两个变电所管理起来便利，变压器型号一样也要比变压器型号不一样好处要多，并且一般单台配电变压器（低压为0.4KV）的容量不宜大于1250KVA，母线分段要比母线不分段的牢靠性高，所以选择方案一。

第五章变配电所位置和型式的选择5.1变电所位置的选择的一般原则尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗，电压损耗和有色金属消耗量。进出线便利。接近电源侧。设备运输便利，特备是要考虑电力变压器和凹凸压成套配电装置的运输，不应设在有猛烈振动或高温的场所。在第四章计算过了个个变压器供电区域的负荷中心，加上以上原则的考虑，确定了上面变电所选址的正确。5.2变电所型式的选择依据主变压器的安装位置来分，有以下类型：露天（或半裸天）变电所变压器装置在室外抬高的地面上，变压器上方没有任何遮挡物，称为露天式。变压器上方设有顶板或挑檐的，称为半露天式。独立变电所整个变电所设在单独的离建筑物有确定距离的单独建筑物内。用于负荷小并且比较分散的状况。杆上变电所变压器安装在室外的电杆上，一般用于容量在315KV.A及以下的变压器，而且多用于对厂配生活区供电。地下变电所整个变电所设置在地下。通风散热条件比较差，湿度较大，建筑费用也较高，但相当平安，且不碍观瞻，多用于一些高层建筑，地下工程和矿井中。楼上变电所真个变电所设置在楼上。要求结构尽可能轻型，平安，其主要变压器通常接受无油的干式变压器，不少接受成套变电所。成套变电所由电器制造厂按确定接线方案成套制造，现场装配的变电所。移动式变电所整个变压器装设在可移动的车上。主要用于坑道作业及临时社工现场供电。考虑的本小区的布局结构，以及主接线方案的状况，确定接受独立式变配电所，它可以是高压配电、变压器、低压配电设在一栋建筑物中，接受不同的房间分割。在第四章的附图上的变压器位置就是变配电所的位置。

第六章短路电流计算短路是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。6.1短路的缘由造成短路的主要缘由，是设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身质量低劣，绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备质量合格，绝缘合乎要求而被过电压击穿，或者是设备绝缘受到外力损坏而造成短路。工作人员的误操作，或者将低压设备接入高压电路中，也可能造成短路。鸟兽（包括蛇，鼠等）跨越在袒露的相线之间或者相线和接地物之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，也是导致短路的一个缘由。6.2短路的后果短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大的多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，主要有，短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电流中的其他元件受到损害，甚至引起火灾。短路时电路的电压骤降，严峻影响电气设备的正常运行。短路时爱惜装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交叉电磁场，对旁边的通信设备，电子设备等产生严峻的电磁感染。由此可见，短路的后果很严峻，因此必需尽可能设法消退可能引起短路的一切因素。同时须要进行短路电流的计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器，整定短路爱惜的继电爱惜装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）也必需计算短路电流。6.3短路的形式在三相系统中，短路的形式有三相短路，两相短路，单相短路和两相对地短路。在一般状况下，特备是在远离电源的小区供电系统中，三相短路的短路电流最大。为了使电力系统中的电气设备在最严峻的短路状态下也能牢靠地工作，因此作为选择和骄校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变更很困难。它有多种重量，其计算需接受电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路。在无线大容量系统中发生三相短路时中间相导体所受的电动力比两相短路时导体所受的电动力大，因此校验电器和载流部分的短路动稳定度，一般应实行三相短路冲击断流或短路后第一个周期的三相短路全电流有效值。6.4短路电流的计算假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。具体规定:对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽视其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽视电阻。短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,确定能够分断单相短路电流或二相短路电流。进行短路电流计算，首先要绘制出计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的额定参数都表示出来，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使须要进行短路校验的电气元件有最大的短路电流通过。按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中主要元件的阻抗。短路电流计算方法，常用的有欧姆法和标幺值法。本次设计接受标幺值法。6.5标幺值法计算时选定一个基准容量S和基准电压U.将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值，称为标么值(这是短路电流计算最特殊的地方,目的是要简化计算)。基准容量，工程设计中通常取S=100MVA。基本电压，通常取元件所在处的短路电流计算电压，即取U=U。基准电流I则按下式计算：I==（6-1）基准电抗X则按下式计算：X==（6-2）下面分别讲解并描述供电系统中主要元件的电抗标幺值的计算，电力系统的电抗标幺值X===（6-3）为断路器的断流容量。电力变压器的电抗标幺值X===（6-4）电力线路的电抗标幺值X===X（6-5）短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出后，即可利用其等效电路图进行电路化简，求出其总电抗标幺值X。无限大容量系统三相短路电流周期重量有效值的标幺值按下式计算：I====（6-6）由此可求的三相短路电流周期重量有效值：I=II=（6-7）求出I以后，即可利用欧姆法的公式求出短路次暂态电流有效值I，三相短路稳态电流，短路冲击电流，短路冲击电流有效值。在高压电路发生三相短路时，I==I，=2.55×I，=1.51×I。在1000KV.A及以下的电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，三相短路容量的计算公式为I==I，=1.84×I，=1.09×I。三相短路容量的计算公式为：===（6-8）6.6计算电路图及短路电流计算确定基准值取=100MVA，=10KV，=0.23KV而===5.77KA===152KA计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统的标幺值=500MVA，因此==0.2电缆线路的电抗标幺值在小区的基本资料里面，给出了小区的供电状况。10KV侧的额定电流为：==162A通过查看下表，电力线路每相的单位长度电抗平均值线路结构线路电压35KV以上6～10KV220∕380V架空线路0.40.350.32电缆线路0.120.080.066查表可得=0.08，所以常用电源线路=0.08×5km×=0.4备用电源线路=0.35×2km×=0.7电力变压器的电抗标幺值查变压器SCB10-1000∕10的参数可得，=6%，所以=====6计算常用电源线路的短路电流数据，备用电源的短路电流数据计算过程省略。绘制短路等效电路图，见下图：计算K－1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值=＋=0.2＋0.4＝0.6三相短路电流周期重量有效值===9.62KA其他三相短路电流I==I=9.62KA=2.55×I=2.55×9.62KA=24.6KA=1.51×I=1.51×9.62KA=14.6KA三相短路容量=====166.7MVA计算K-2点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值=＋＋∥=0.2＋0.4＋=3.6三相短路电流周期重量有效值===42.3其他三相短路电流I===42.3KA=2.55×I=1.84×42.3KA=77.832KA=1.51×I=1.09×42.3KA=46.107KA三相短路容量===27.78MVA计算K-3点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值=＋＋∥=0.2＋0.4＋=3.6三相短路电流周期重量有效值===42.3KA其他三相短路电流I===42.3KA=2.55×=1.84×42.3KA=77.832KA=1.51×=1.09×42.3KA=46.107KA三相短路容量===27.78MVA备用电源的短路计算方法和上面的一样。

第七章变配电所一次设备的选择和校验通过上述短路计算得知，供电系统中发生短路时，短路电流是相当大的。当短电流通过电器和导体时，一方面要产生很大的电动力，即电动效应；另一方面要产生很高的温度，即热效应。所以须要校验设备的动稳定性和热稳定性。由于＞，所以接受常用电源的计算出来的短路电流值都大于接受备用电源的计算出来的短路电流值。所以在校验电气设备的动稳定和热稳定时接受的是常用电源计算出来的短路电流。变配电所中担当输送和支配电能任务的电路为一次电路，一次电路中用到的电气设备为一次设备。按正常工作选择包括按额定电压选择，按额定电流选择，按设备的种类和型式选择一次设备。为了保证电气设备的牢靠工作，必需按正常工作条件选择，并按短空状况校验其热稳定和动稳定性。7.1高压一次设备的选择校验项目和条件下表7-1为须要选择的设备和校验的项目，表7-1：设备名称短路电流校验动稳定性热稳定性高压避雷器√高压隔离开关√√√√高压断路器√√√√√电流互感器√√√√电压互感器√高压熔断器√√√电缆√√√√母线√√√穿墙套管√√√√注：标有√的表示是须要校验的项目，没有标的表示不须要校验。利用到的10KV侧的数据：=162A=9.62KA=24.6KA=9.62KA高压断路器高压断路器的功能是接通和断开正常工作电流，过负荷电流和故障电流，它是开关电器中最完善的一种设备。高压断路器按安装地点可分为户内型和户外型，按灭弧介质及灭弧原理可分为六氟化硫断路器，真空断路器，多油断路器，少油断路器，空气断路器等。本次选用户内型，真空断路器，型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）额定关合电流（峰值KA）动稳定电流（峰值KA）热稳定电流（KA）4秒ZN12-1010125031.5808031.5正常状况下额定电流和额定电压都满足条件。短路状态下：额定开断电流31.5＞断开瞬间短路全电流有效值=9.62额定关合电流80＞短路冲击电流=24.6热稳定校验：=9.62×(0.4＋0.2)=55.52（假设继电爱惜工作时间0.4s，断路器工作时间0.2s）=31.5×4=3968＞55.52，满足条件，动稳定校验：＝80＞=24.6KA，满足要求。高压隔离开关隔离开关的用途是：1）在检修电气设备时用来隔离电压，使检修的设备和带电部分之间有明显可见的断口；2）在变更设备状态（运行、备用、检修）时用来协作断路器协同完成倒闸操作；3）用来分，合小电流，可用来分，合电压互感器，避雷器和空载母线，分、合励磁电流不超过2A的空载变压器，关合电容电流不超过5A的空载线路；4）隔离开关的接地开关可代替接地线，保证检修工作平安。隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和断开负荷电流和短路电流，一般只能在电路断开的状况下才能操作。隔离开关的种类和形式许多。按装设地点可分为户内式和户外式。按产品组装级数可分为单极式和三级式；按每级绝缘支柱数目可分为单柱式，双柱式，三柱式等。本次选用户内型，三级式（三级装在同一底座上）隔离开关，型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（峰值KA）热稳定电流（峰值KA）GN19-10G1040031.512.5（4s）正常状况下额定电流和额定电压都满足条件。短路状态下：热稳定校验=9.62×(0.4＋0.2)=55.52=12.5×4=625＞55.52动稳定校验：＝31.5＞=24.6KA，满足要求。电流互感器电流互感器将沟通大电流变成小电流（5A/1A），供电给测量仪器和爱惜装置的电流线圈。电流互感器按工作原理有电磁式和光电式两种；按装设地点可以分为户内式和户外式；按安装方式可以分为穿墙式，支持式和装入式；按一次绕组匝数分可分为单匝式，复匝式；按绝缘分有干式，浇注式，油浸式，气体式。本次选树脂浇注绝缘，户内型，全封闭、支柱式结构的电流互感器，型号额定电流比（A）精确等级1s热稳定电流动稳定电流LFZBJ6-10200/50.5/322.5KA44KA正常状态下一次回路额定电压和额定电路都满足要求，二次回路额定电流也满足要求。短路状态下：热稳定校验=9.62×(0.4＋0.2)=55.52=22.5=506.25＞55.52，满足要求。（4）电压互感器电压互感器将沟通高压电变成低压电（100V或100/V），供电给测量仪表和爱惜装置的电压线圈，使测量仪表和爱惜装置标准化和小型化。按工作原理可分为电磁式，电容式，光电式；按安装地点分有户内式和户外式；按相数分有单相式和多相式；按绕组数分，有双绕组式和三绕组式；按绝缘分，有干式，浇注式，油浸式，气体式。本次选用环氧树脂浇注绝缘结构，电磁式，单相式，户内的，精确级取0.5，型号额定电压（KV）次级绕组额定容量（VA）最大容量（VA）初级绕组次级绕组JDZ12-10100.1100800（5）母线发电厂和变电所中各种电压等级配电装置的主母线，发电机，变压器和相应配电装置之间的连接导体，统称为母线，其中主母线起汇合和支配电能的作用。工程上应用的母线分软母线和硬母线两类。依据母线的材料分有铜，铝和铝合金。敝露母线和封闭母线。敝露母线的形态有矩形母线，槽型母线，，管型母线，绞线圆形软母线。本次设计选用的是铝母线，截面形态矩形母线，接受三相水平布置。依据经济电流密度选择母线截面。母线最大持续电流为==178.68A接受铝母线LMY25×4尺寸的。它的长期允许载流量292A，满足要求。（6）电缆的选择电力电缆线路是传输和支配电能的一种特殊电力线路，它可以干脆埋在地下及敷设在电缆沟里，电缆隧道里，也可以敷设在水中或海底。和架空线路相比，虽然具有投资多，敷设麻烦，修理困难，难于发觉和解除故障等缺点，但它具有防潮，防腐，防损伤，运行牢靠，不占地面，不阻碍观瞻等优点，所以应用广泛。电缆依据绝缘和爱惜层的不同，可分为油浸纸绝缘电缆，聚氯乙烯绝缘电缆，交联聚氯乙烯绝缘电缆，橡皮绝缘电缆，高压绝缘电缆。本次选用交联聚氯乙烯绝缘电缆，铝芯的，三芯电缆，由于接受直埋的方式，所以接受带护层得铠装电缆。选择10KV的型号为YJLV22的电缆，缆芯截面长期允许载流量电缆芯最高允许工作温度电阻电抗电纳（）直埋地下10KV95mm215A90℃0.340.076119=162A，由于215A＞162A，即使把温度修正系数（查表可知最大值为1.34），土壤热阻修正系数（查表可知最大值为1.08）计算在内也满足要求，满足长期发热要求。允许电压损失校验U%=173×162A×5km×（0.34×0.95＋0.076×0.31）÷10000=4.8%＜5%，满足要求。热稳定校验短路电流的热效应：=9.62×(0.4＋0.2)=55.52==87mm＜95mm，满足热稳定。（7）避雷器的选择氧化锌避雷器是一个过电压爱惜器。其核心元件接受氧化锌电阻片，和传统碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性，提高了过电压通流实力。当避雷器在正常工作电压下，留过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过电压时，由于氧化锌电阻的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了电压对输变电设备的侵害。型号系统电压（KV）避雷器额定电压（KV）持续运行电压（KV）标称放电电流下最大雷电残压（KV）标称放电电流（KA）HY5WS-17/50101713.6505该避雷器为配电型有机负荷外套氧化锌避雷器。H复合型材料（外套——硅橡胶），Y金属氧化物避雷，5标称放电电流（8/20波形），W无间隙，S配电型避雷器，17避雷器额定电压（17kV），50避雷器残压（50kV在8/20波形下，电流幅值5kA的条件下残压50kV）。它将金属氧化物和有机复合绝缘材料的优异特性于一体，可以延缓冲击力，具有良好的防爆性能。（8）高压熔断器高压熔断器是一种在电路流过超过规定值并经过确定时间后，使其容器熔化而分段电流，断开电路的一种爱惜电器。熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路爱惜。型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）断流容量（MVA）RN-10/0.5100.5851000开断实力的校验：流过熔断器的短路电流I=9.62KA＜85KA，满足要求。（9）穿墙套管型号额定电压（KV）额定电流（A）热稳定电流（KA）不小于铝导体(5s)CB-10102003.8额定电压和额定电流都满足要求。热稳定校验：3.8×5=72.2＞55.52，满足要求。（10）高压开关柜高压开关柜是按确定的线路方案将有关一、二次设备组装在一起而成的一种高压成套配电装置，有固定式和手车式两大类型。本次选用KYN28-12型移开式金属铠装开关柜。额定电压10KV，额定电流200A，额定开断电流35KA,额定动稳态电流25KA。7.2380V侧低压一次设备的选择380V侧的设备选择有变压器低压侧断路器和电流互感器，通往各各楼的断路器，电流互感器和电缆。（1）#1号变压器侧1）#1变压器容量为1000KVA，给1、3、5、17号楼供电。总的视在功率为780KVA。#1变压器出线口的电流：I==1185.12A，供电开关选用智能型万能式断路器，这种断路器适用沟通50Hz，额定电压380V，额定电流为200A-6300A的配电网络中,主要用来支配电能和爱惜线路及电源设备免受过载、欠电压、短路，单相接地等故障的危害，该断路器具有多种智能爱惜功能，可做到选择性爱惜，具动作精确，避开不必要的停电，提高供电牢靠性。型号DW15型的，断路器壳架等级额定电流2500A，额定电流1600A，额定极限短路分断实力60KA，额定运行短路分断实力12KA，满足要求。选用的电流互感器为LMZJ1-0.5，变比为1200/5，额定输出为15VA，额定绝缘水平0.5/3。选用的HD11-1500/3的低压刀开关。2）限制1号楼的开关：==562.17A，1号楼供电开关选用HYCM3-630M.额定电流为630A的断路器，其额定极限分断实力65KA，额定运行短路分断实力48KA，满足断路实力的要求。通向1号楼的电缆选用，ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，取ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，查表有最大允许载流量为321A.所以须要两根电缆供电。3）限制3号楼的开关：==303.87A，3号楼供电开关选用HYCM3-400M.壳架等级额定电流为400A的断路器，额定电流为400A的断路器，其额定极限分段实力50KA，额定运行短路分断实力30KA，满足断路实力要求。通向3号楼的电缆选用，ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，取ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，查表有最大允许载流量为321A。4）限制5号楼的开关：==303.87A，5号楼供电开关选用HYCM3-400M.壳架等级额定电流为400A的短路器，额定电流为400A的断路器，其额定极限分段实力50KA，额定运行短路分断实力30KA，满足断路实力要求。通向5号楼的电缆选用，ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150m㎡型电力电缆，取ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150m㎡型电力电缆，查表有最大允许载流量为321A。5）限制17号楼的开关：==15.19A，17号楼供电开关选用HYCM3-125M，额定电流为25A的断路器，额定极限分段实力50KA，额定运行短路分断实力42KA，满足要求。通向17号楼的电缆选用，ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，取ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，查表有最大允许载流量为321A。6）#1号变压器的无功补偿须要3×84Kvar=252Kvar，每个无功补偿屏补偿的容量为84Kvar。限制无功补偿的开关选用CJ19C型的切换电容器接触器，它是将切换电容器接触器和热继电器干脆插装在一起，形成切换电容器接触器和热继电器一体化，省略了原先接触器和热继电器之间的连接线，大大便利了安装，同时又削减安装空间，在目前开关柜对空间要求紧凑的状况下，尤其对抽屉柜和无功功率就地补偿装置，其杰出特性就更为明显。（2）#2号变压器侧1）#2号变压器的给2、4、6号楼供电，出线侧的电流==1169.92A，供电开关选用智能型万能式断路器，型号DW15型的，断路器壳架等级额定电流2500A，额定电流1600A，额定极限短路分断实力60KA，额定运行短路分断实力12KA，满足要求。选用的电流互感器为LMZJ1-0.5，变比为1500/5，额定输出为15VA，额定绝缘水平0.5/3。选用的HD11-1200/3的低压刀开关。2）限制2号楼的开关：==562.17A，2号楼供电开关选用HYCM3-630M.壳架等级额定电流为630A的断路器，其额定极限分断实力65KA，额定运行短路分断实力48KA，满足断路实力的要求。通向2号楼的电缆选用，ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，取ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，查表有最大允许载流量为321A.所以须要两根电缆供电。3）限制4（或6）号楼的开关：==303.87A，4（或6）号楼供电开关选用HYCM3-400M.壳架等级额定电流为400A的短路器，额定电流为400A的断路器，其额定极限分段实力50KA，额定运行短路分断实力30KA，满足断路实力要求。通向4（或6）号楼的电缆选用，ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，取ZR-YJV22-0.6/1KV-4×150mm型电力电缆，查表有最大允许载流量为321A。4）#2号变压器无功补偿须要3×84Kvar=252Kvar，每个无功补偿屏补偿的容量为84Kvar。限制无功补偿的开关选用CJ19C型的切换电容器接触器，它是将切换电容器接触器和热继电器干脆插装在一起，形成切换电容器接触器和热继电器一体化，省略了原先接触器和热继电器之间的连接线，大大便利了安装，同时又削减安装空间，在目前开关柜对空间要求紧凑的状况下，尤其对抽屉柜和无功功率就地补偿装置，其杰出特性