某小区供配电系统设计

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院（系）：电子与电气工程学院专业：电气工程及其自动化学生： 指导教师： 完成日期 2014年5月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）某小区供配电系统设计DesignforthePowerSupplyanddistributionsystem

ofaresidencecommunity总计：36页表格：10个插图：9幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）某小区供配电系统设计DesignforthePowerSupplyanddistributionsystem

ofaresidencecommunity学 院： 电子与电气工程学院专 业： 电气工程及其自动化学生姓名： 学 号： 指导教师（职称）： 评阅教师： 完成日期： 南阳理工学院NanyangInstituteofTechnologyI/42某小区供配电系统设计［摘要］住宅小区供配电系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活及秩序。因此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。本课题初步对住宅小区的供配电系统进行设计，并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范化。分析小区的原始数据和供电特点，对小区各类负荷进行计算；通过计算负荷选择变压器的容量和数目完成变电所的设计；合理选择电气主接线方式；根据短路电流选择合适的电力电缆；确定建筑物防雷等级，做好小区的防雷接地保护。设计过程中不仅要保证供电的质量和安全性，还应尽量满足供电的经济性，节省能源和材料。［关键词］计算负荷；短路电流；变压器；供配电设计；防雷接地DesignforthePowerSupplyandDistributionSystem

ofaResidenceCommunityElectricalEngineeringandAutomationSpecialtyMAJun-yaoAbstract:Residencecommunityforsafeandreliableoperationofthedistributionsystemdirectlyaffectspeople'sdailylives.Thisprojectisinitiallydesignedforthepowersupplyanddistributionsystemoftheresidencecommunity.Andalsothedesignisnormalizedinaccordancewiththerelevantnationalregulationsandstandards.Sothepowersupplyanddistributionsysteminresidencecommunitydistricthowtorealizethesafe,reliableandeconomicoperationhasrealisticmeaning.Analysistherawdatafortheresidencecommunityandloadcalculationoftheresidencecommunity.Basedonthecalculatedloadthemeasuresofpowersupplyanddistributionoftheresidencecommunityisdesigned.Itincludestheelectricmainwiringdesign,transformeranddistributionsubstationdesign.Meanwhiletheappropriateelectricpowercableareselectedaccordingtotheshort-circuitcurrent.Andtheprotectiondesignaboutgroundingforlightningisalsoessential.Notonlymustthequalityandsafetyofpowersupplybeensured,butalsotheeconomicalpowersupply,energy-savingandmaterial-savingshouldbemetasmuchaspossible.Keywords:Loadcalculation;Short-circuitcurrent;Transformer;Powersupplyanddistributiondesign;GroundingforlightningTOC\o"1-5"\h\z引言 1\o"CurrentDocument"住宅小区供配电系统现状及研究意义 1\o"CurrentDocument"本工程供配电系统概述及相关原则 1\o"CurrentDocument"负荷的计算 2\o"CurrentDocument"负荷分级以及要求 2负荷分级和供电电源要求 2本工程建筑的负荷类型 3\o"CurrentDocument"计算负荷概述 4概述 4计算负荷的步骤 5本工程负荷计算 8\o"CurrentDocument"无功补偿 10无功补偿的目的 10无功补偿的方法 10无功补偿容量 11\o"CurrentDocument"短路电流的计算 12\o"CurrentDocument"短路计算的目的 12\o"CurrentDocument"无限大容量电源条件下短路电流的计算 12短路电流计算基本步骤 12本工程短路电流计算 14\o"CurrentDocument"本工程供配电措施设计方案 16\o"CurrentDocument"供配电系统概述 16\o"CurrentDocument"变电所的设计 16变电所位置及环境 16变压器容量和数目的选取原则 17变压器容量及数目的选择 18变压器类型的选择 21本工程变电所的设计 21\o"CurrentDocument"4.3电气主接线方式的设计 22高压电气主接线 22低压电气主接线 22\o"CurrentDocument"4.4配电系统线路的设计 23配电线路的接线方式 23本工程选用的接线方式 24\o"CurrentDocument"电缆的选择 24电缆型号选择 24电缆的敷设 25电缆截面积的选用原则 25高压侧电缆截面积的选择 26\o"CurrentDocument"本工程设计说明 27\o"CurrentDocument"防雷接地保护 28\o"CurrentDocument"防雷保护系统 29建筑物的防雷分类 29本工程建筑物防雷保护 29\o"CurrentDocument"接地保护系统 30接地方式 30本工程采用的接地方式 30\o"CurrentDocument"5.3等电位联结 31\o"CurrentDocument"结束语 32\o"CurrentDocument"参考文献 33\o"CurrentDocument"附录 34\o"CurrentDocument"致谢 361引言住宅小区供配电系统现状及研究意义随着社会的发展越来越快，越来越发达，电能也逐渐成为人们生活中最重要的能源之一，人们对电能的依赖程度越来越高，是生活中必不可少的一种能源。在过去，家用电器并未普及，居民用电量非常少，每家每户可能只点一支电灯，或者一台电扇。现如今，人们生活水平提高，家用电器的种类增多，居民用电量也在与日俱增，电视、冰箱、洗衣机、电脑等各种家电也是居民生活必不可少的。同时，我国整体的用电结构也在逐渐的发生着变化，居民用电量逐渐增多，非工业用电比重逐渐升高。电能的正常运行直接影响人们的一切，对人们的生活具有非常大的影响作用。住宅小区内的供配电系统能否安全而又稳定的运行，对于提高小区居民的生活质量具有至关重要的作用,可以说现代人离不开电能。因此需要保证电能的稳定并且安全的运行，不仅如此，当某些重要的设备发生故障时，则必须保证其不断电，能够继续正常运行，保证电能可靠运行。此外节能减耗是我国基本的国策之一，在满足供电需求的前提下，还应提高能源利用率，降低能源消耗，这也是今后探索研究的一大方向。住宅小区供配电设计必须根据实际，结合其特点，根据小区建筑功能以及负荷等级对其采用合适的供配电形式和方法，满足使用功能的要求。不仅要做到整体布局合理，满足供电质量，而且还要给每个用户提供良好的用电环境。实现安全可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使小区的供配电合理、经济。小区的供配电系统设计应根据实际情况，小区的未来发展和规模进行分析设计，不仅要做到满足近期内的要求，还要为将来的发展留有一定的空间，将远期和近期结合起来，统筹规划。本工程供配电系统概述及相关原则住宅小区的供配电系统建设工程的应坚持统一规划的原则，将电力网的运行状况和建设规划相结合，并且使经济发展和配电网的现状结合起来。本着以人为本的原则，保证供电品质，建设经济、安全、适度超前、提高供电可靠性的原则，合理选择小区供配电措施［1］。方案设计时应根据电力相关行相业的标准进行设计。使设计尽量简单，便于维护和管理，尽量减少电能消耗，提高电能利用率。还需要将近期和远期结合起来发展分析。建设近期的同时考虑到远期的发展可能，并根据用户用电负荷重要程度、用电需求、用电容量、用电性质等，结合区域电网规划和当地供电条件等因素，进行技术比较后制定出合理的供电方案。本次的课题设计主要先对该小区的用电特点和相关资料进行分析。对小区进行负荷计算，无功补偿。根据计算负荷得出的结果，对变压器容量和数目进行设计，并对配电所设计。设计出合适的电气主接线方式和配电线路接线方式。并根据短路电流计算结果，选择和校验电缆设备。根据建筑的特点，确定各类建筑物的防雷等级，进行相关的防雷及接地设计和等电位联结，并选择低压配电系统的接地形式。依据相关专业提供的原始资料和国家行业标准规范和图集绘出电气设计图。本工程基本概况：总体概况：本工程总建筑面积为41723.8平方米，由两栋主体建筑及地下公共汽车库、设备用房等组成。其中一个主体建筑为6层商业写字楼建筑，高约23.75米，属于多层办公建筑。该多层建筑1、2层为临街商铺，3至6层为公寓式办公写字楼。另外一个主体建筑为31层高层住宅建筑，高约96.75米，属于一类高层住宅建筑，耐火等级为一级。该高层建筑1、2层为临街商铺，3至31层为居民住宅。地下1层和地下2层均为汽车库、附属设备用房等组成。具体数据：高层建筑3-31层为住宅楼，每层15户，共三种户型。其中，一层里户型1共4户面积为80-100m?、户型2共9户面积为100-130m?、户型3共2户面积为130-150，全楼共435户。多层建筑3-6层为写字楼，共4160m，安装容量为208KW。商业面积共5230m，安装容量为261KW。设计范围：高压侧从市政开闭所10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置明显断开点，低压侧至小区内各建筑低压用电计量装置上表位。自然环境：本地区年平均雷暴日24.8d/a,通廊式住宅建筑年物预计雷击次数为：0.0812次/a；建筑商业写字楼建筑年物预计雷击次数为：0.0359次/a。负荷的计算负荷分级以及要求用电负荷分级，是为了能够正确地反映出对于用电可靠性要求的界限，以便选出合适的、符合实际水平的供电方式，保护人员安全，并能有效地节约投资提高经济效益。负荷分级主要是从经济损失和安全这两方面来确定的。负荷分级和供电电源要求(1)负荷分级[2]根据JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》行业标准规定，用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。各级负荷应符合下列规定：符合下列情况之一时，应为一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；中断供电将造成重大影响或重大损失；中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序严重混乱。例如：重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。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，应为特别重要的负荷。•符合下列情况之一时，应为二级负荷：中断供电将造成较大影响或损失；中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。•三级负荷属于一般的电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷的，均属于三级负荷。（2）各级电力负荷对供电电源的要求：一级负荷是重要负荷，要求由两路电源供电，若其中一路电源发生故障停止工作时，则另一路电源不会同时损坏。同时，除两路电源外，还必须增设应急电源。其中，常用的应急电源有：蓄电池；干电池；供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；独立于正常电源的发电机组。二级负荷也是重要负荷，也要由两路电源供电，并有两台供电变压器。在其中一台或回路中发生故障时，二级负荷不会中断供电，或中断后迅速能恢复供电。三级负荷属于一般负荷，所以对供电电源没有特殊的要求。本工程建筑的负荷类型本工程为综合性住宅小区，有高层住宅楼、多层办公楼、商铺、泵房、热力交换站、地下车库等公共用电设施。本次设计的高层住宅楼属于一类高层民用建筑，此类建筑内的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷。住宅小区内的生活给水泵房以及热力交换站的用电负应根据工程规模、重要性等因素合理确定负荷等级，且不应低于二级。商铺内的主要通道照明和应急照明以及和地下停车库的消防设备被归为二级负荷。其余的如居民、商业、办公等用电为三级负荷。用电设备条件汇总如表1所示。表1用电设备条件汇总表用电设备名称用电设备台数负荷等级用电设备相数常用备用单台容量（KW）电压（V）低区生活泵1一级7380三相中区生活泵1一级&6380三相

咼区生活泵11一级11380三相普通客梯2一级18.5380三相观光电梯2一级10380三相消防电梯1一级18.5380三相正压风机A4一级11380三相正压风机B2一级7.50380三相排烟风机1一级5.50380三相换热机组A2一级7.00380三相换热机组B1一级4.10380三相消火栓泵11一级75.00380三相自动喷淋泵11一级90.00380三相潜水排污泵A11一级4.00380三相潜水排污泵B33一级2.20380三相防火卷帘6一级1.00380三相送风兼消防补机A1一级7.50380三相送风兼消防补机B2一级1.10380三相送风兼消防补机C1一级3.00380三相送风兼消防补机D2一级2.20380三相送风兼消防补机E3一级5.50380三相双速排风兼排烟风机A1一级17/12380三相双速排风兼排烟风机B1一级11/9380三相双速排风兼排烟风机C1一级8/6.5380三相双速排风兼排烟风机D1一级16/13380三相双速排风兼排烟风机E4一级3/2.4380三相景观照明80车库照明40变电所照明15计算负荷概述概述现代社会发展迅速，人们对生活环境有了更高的追求。从大的方面来说，住宅小区内的基本生活设施越来越丰富，住宅楼房越来越多样化。本次设计的小区内就包含高层住宅楼、多层住宅楼、写字楼、商铺、泵房、热力交换站和地下停车库等设施，不同的建筑用电负荷也大不相同，对整个小区的电气设计要求也有所提高。从小的方面来说，人们生活富裕了，每家每户像是空调、彩电、洗衣机之类的家用电器也在逐渐增多，用电负荷与过去相比有了大幅度的增长。居民用电越来越多样化，所以要根据不同的负荷选取合适的计算方法。小区的供电系统要能正常，安全可靠地运行，就需要对整个住宅小区的负荷容量和计算负荷进行可靠地计算，才能正确地选择适合变压器的类型、容量以及数目。只有这样，才能满足小区居民现在以及将来的用电需求，并且合理降低了工程造价，节省材料。计算负荷的步骤负荷计算主要内容有负荷容量，计算负荷。负荷容量也称安装容量，是住户所使用的用电设备的额定容量或是额定功率的和，是配电系统设计和计算的基础资料和依据。计算负荷也称计算容量、需要负荷，它标志用户的最大用电功率，是配电设计时选择变压器、确定可作为按发热条件选择变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗，也可作为电能消耗及无功功率补偿的计算依据。计算负荷需要采用的方法主要有需要系数法、二项式法、单位面积法。方案设计阶段可采用单位指标法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。且根据《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-20113.4.1条：对于住宅建筑的负荷计算，方案设计阶段可采用单位指标法和单位面积法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法进行计算［3］。因此本论文主要使用需要系数法对有关内容进行计算，并简单介绍单位面积法的基本概念。（1）单位面积法建筑的用电负荷常与建筑面积直接相关。对于具有相同功能、用途和档次的建筑，尽管建筑的规模不同，但单位建筑面积上的负荷密度具有统计规律上的相似性。表2列出了当前经济发展情况下各类建筑物的负荷密度。若已知建筑面积A（m2）,并查表2得到同类建筑的负荷密度指标p（W/m2）,可根据下式估算出计算负荷的大小：Pc=pA （1）各类建筑物用电指标如表2所示。表2各类建筑物的用电指标建筑类别用电指标（W/m2）建筑类别用电指标（W/m2）公寓30〜50医院40〜70旅馆40〜70高等学校20〜40办公30〜70中小学12〜20商业一般：40〜80大中型60〜120展览馆50〜80体育40〜70演播室250〜500剧场50〜80汽车库8〜152）需要系数法需要系数标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。需要系数的值总小于1，它不仅与设备的负荷率、效率、台数、工作情况及线路损耗有关，而且与维护管理水平等因素也有关系。•单台用电设备的计算负荷考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。P=PCN(2)Q=Ptanp(3)CCS=QP2+Q2C C C(4)I=壬(5)PN——用电设备的安装容量(KW)；UN——设备的额定电压(KV)；tan甲——用电设备铭牌给出的功率因数角的正切值；Pc――有功计算负荷(KW)；Qc 无功计算负荷(Kvar)；Sc——视在计算负荷(kVA)；Ic 计算电流(A)。用电设备组的计算负荷当计算配电干线(例如，第j条)上的计算负荷时，首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后查表得到各组用电设备的需要系数Kd.i及对应的功率因数cospi和功率因数正切值tanpi，贝U：TOC\o"1-5"\h\zP二工P二工(KP) (6)c.j c.i d.iN.iQ=》Q=》(Ptanp) (7)c.j c.i c.i iS=.-P2+Q2 (8)C.j'C.j c.j建筑物总计算负荷建筑物总的负荷计算以建筑内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同时系数KSp,即：P=K工P (9)cE E c.jQ=KEQ (10)cE E c.j

S='：P2+Q2 (11)c为 c为 c为需要系数和功率因数可根据表3、表4来进行选择，但并不能局限于此表。电器设备在不断地更新换代，其性能也不断改善，还与它的使用场合有关。所以，需要系数不是一成不变的，不能随便拿起一本书就套用系数，需要研究设备样本里提供的相关数据，结合工程的供电特点和当地的生活条件等因素，从而确定比较合适的需要系数。需要系数选择表如表3、表4所示。表3住宅用电负荷需要系数选择表按单相配电计算时所连接的基本户数按三相配电计算时所连接的基本户数需要系数3914120.956180.758240.6610300.5812360.5014420.4816480.4718540.4521630.4324720.4125〜10075〜3000.40125〜200375〜6000.33260〜300780〜9000.26表4需要系数及自然功率因数表负荷名称规模(台数)需要系数(Kd)功率因数(COSQ)照明面积〈500m21〜0.91〜0.9500〜3000m?0.9〜0.70.93000〜15000m20.75〜0.55>15000m20.6〜0.4商场照明0.9〜0.7冷冻机房锅炉房1〜3台0.9〜0.70.8〜0.85>3台0.7〜0.6热力站、水泵房、通风机1〜5台0.75〜0.80.8〜0.85>5台0.8〜0.6电梯0.18〜0.220.5〜0.6（交流电）0.8（直流电）洗衣机房、厨房W100KW0.4〜0.50.8〜0.9>100KW0.3〜0.4窗式空调4〜10台0.8〜0.60.810〜50台0.6〜0.450台以上0.4〜0.3舞台照明V200KW1〜0.60.9〜1>200KW0.6〜0.42.2.3本工程负荷计算本工程采用需要系数法进行计算，计算过程如下。（1）住宅用电部分根据实际负荷估算，规定面积在100m2以下的每户按4KW计算，120m—150m2的每户按5KW计算，150以上的每户按6KW计算。由此可知，户型1为4KW/户的共4户、户型2为5KW/户的共9户、户型3为6KW/户的共2户。使用需要系数法计算负荷，每层一个电表箱。用6条配电干线从地下室二层变电所引来,每条配电干线连接5个楼层电表箱，其中一条干线连接4个楼层。本次设计以住宅负荷计算为主，以其中一条配电干线为例，其余负荷按相同方法计算，结果如表5所示。用户配电箱部分，由公式2可得安装容量：P二nxP二4x4二16KWTOC\o"1-5"\h\zC1 N1P=nxP=5x9=45KWC2 N2P=nxP=6x2=12KWC3 N3楼层电表箱，查表3、4得Kd=0.75,cosq=0.9,tanp=0.48，由公式6和公式7可得楼层电表箱的计算负荷：P=Kx(P+P+P)=0.75x(16+45+12)=54.75KWCd C1 C2 C3=Pxtan申=54.75x0.48=52.56KvarC配电干线，查表3、4得Kd=0.4，cos爭=0.9，tan爭=0.48，由公式6和公式7可得配电干线的计算负荷：P=nxKxP=5x0.4x54.75KW=109.5KWCjdCQ=Pxtan申=109.5x0.48=52.56KvarCjC S=P2+Q2=<109.52+52.562=121.46kVACj'CjCj121.46= —= =184.54ACj v-'3U 380x、2N住宅负荷计算如表5所示。表5住宅负荷计算用电设备安装容量（KW）有功（KW）无功(Kvar)1#住宅干线29287.642.052#住宅干线365109.552.563#住宅干线365109.552.564#住宅干线365109.552.565#住宅干线365109.552.566#住宅干线365109.552.56合计2117635.1304.85在计算负荷的过程中还会涉及到同时系数。同时系数主要用在计算小区总负荷或计算变电所容量，由于用电设备组的全部设备并不同时运行，存在同时运行系数，所以需要乘以同时系数来折算负荷。同时系数取值需要根据当地的用电水平具体分析，本次设计同时系数取K》p=0.9,K》q=0.95。由表5中的数据和公式9和公式10可计算得：P=K工P=0.9x635.1=571.59KWC乙 乙P CjQ=K工Q=0.95x304.85=289.61KvarC乙 乙q Cj因此住宅部分总的计算负荷为571.59KW（2）公共用电部分本工程公共用电部分包括：多层办公楼用电、电梯用电、消防用电、园林及建筑景观用用电、生活水泵用电、路灯和公共照明用电、排污设备用电等照明负荷以及动力负荷。本次计算以商业区和写字楼的计算负荷为主,其余负荷可根据表4查找需要系数,并根据2.2.2中所介绍的公式对各个用电设备进行负荷计算,具体计算结果见附录表。由所给资料可知商业区和写字楼的安装容量分别为261KW和208KW，根据需要系数法计算出其计算负荷。商业区需要系数查表4得：Kd=0.85，cos申=0.9,tan甲=0.48。由公式6和公式7可得：P二PXK二261x0.85二221.85KWcjCdQ二Pxtan申二221.85x0.48二106.49Kvarcjcj写字楼需要系数查表4得：Kd=0.7,cosq=0.9,tanq=0.48。由公式6和公式7可得：P二PxK二208x0.7二145.6KWcjCdQ二Pxtan申二145.6x0.48二69.89KvarcjC一般情况下,备用设备与消防设备都不考虑在计算负荷之内,只有当消防用电的计算有功功率大于火灾时可能同时切除的一般电力、照明负荷的计算有有功功率时,按未切除的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总设备功率。无功补偿无功补偿的目的由于现在的用电设备大都属于阻性负载和阻-感性负载,所以整个供电系统通常是阻感性的,因此供电系统中会消耗大量的无功功率,从而导致功率因数的降低。功率因数的降低会使电能的传输产生大量的损耗,并且无功功率会影响电压的损耗,同时也会使电力设备的利用率相应降低,造成较多的经济和能源的浪费。所以,根据供电部门的有关规定,需要对功率因数进行一定限制,在某些供电场所需要达到一定的数值,低于这一数值是就必须进行无功功率的补偿,以免产生不必要的损失。根据实际情况,一般居民小区的自然功率因数范围在0.7—0.75之间。但是,根据有关规定,居民用电的功率因数应当保持在0.9以上,以满足供电要求［4］。当功率因数不满足要求时,首先应当想办法提高自然功率因数。要想提高自然功率因数,可以选择合适的电动机型号规格,防止电动机长时间空载运行或者合理选择变压器的容量等方法都可达到目的。若提高自然功率因数仍达不到要求,则需要对小区内的供电系统进行无功补偿。无功补偿的方法一般来说,要想补偿无功功率的方法有：改变发电机的端电压,就地补偿无功功率等。由于改变发电机端电压这种补偿方式补偿距离较远,损耗比较大,投资高,因此这种方法对于小区供电这种远距离,补偿地点分散的场合并不适用。所以,小区供配电系统的无功功率补偿一般采用就地补偿的方法。本工程无功补偿采用并联电容器的方法。并联电容器装设位置共有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿是三种方法。本次设计采用低压集中补偿的方法。

低压集中补偿是指将低压电容器装设在10KV变电站0.4V的低压母线上。该方法能够有效的补偿低压侧用电设备所消耗的无功功率，虽然无法对低压侧配电系统起到无功补偿的作用，但是能够减少高压侧供电系统中的电能损耗。这种方法补偿与其他方法比较，使用电容器设备较为便宜，投资较小。并且具有接线简单，管理方便，电容器的利用率较高等优点，能够使无功就地平衡。不仅如此，补偿无功后会使10KV变压器的视在功率变小，从而能够将选择变压器的容量减小，减小了变压器的投资。并联电容器采用自动调节的控制方式，俗称无功自动补偿装置。电容器在低压母线进行补偿时均为自动补偿方式，即实际补偿电容器容量随自然功率因数的变化而调整。低压无功自动补偿装置示意图，如图1所示。220V/380VII 11图II 11图1低压无功自动补偿装置的原理电路功率因数自动补偿控制器无功补偿容量自然功率因数的计算方法如下12)P12)cos申=C采用分组自动投切的补偿装置的无功补偿容量应按下式确定Q=P（tan申Q=P（tan申-tan申）CC12tan爭1 补偿前功率因数cos爭1对应的正切值；tanp2——补偿后期望的功率因数cosp2对应的正切值。在这里以供住宅负荷的T3变压器进行无功补偿为例。根据2.2.3中计算出的数据P=571.59KW,Q=289.61KW,由公式11可得出视在功13)cEcEQ2571.592+289.61Q2571.592+289.612二640.77KVACL \CL由公式12可算出自然功率因数，即：cosp=P/S=571.59/640.77=0.89所以住宅cEcE部分负荷自然功率因数为0.89，补偿后期望达到0.97，则由公式13可得：Q二P（tanp-tanp）二571.59x［tan（arccos0.89）—tan（arccos0.97）］二148.61KvarCC12根据计算出来的结果，可选用4组额定容量为15Kvar的电容器和3组额定容量为30Kvar的电容器。因此，实际补偿容量为150Kvar。公共部分负荷T1、T2变压器无功补偿可用此方法进行计算，结果见表9、表10。短路电流的计算短路计算的目的（1） 为了选择和校验电气设备。如断路器、隔离开关、熔断器、互感器、母线、瓷瓶、电缆、架空线等等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备电动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验断路器的遮断能力等。（2） 为继电保护装置的整定计算。在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其它支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。（3） 在选择与设计系统电气之接成时，短路计算可为不同方案进行技术性比较以及确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。无限大容量电源条件下短路电流的计算无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是：当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%〜10%，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统［5］。短路电流计算基本步骤本工程采用标幺值法计算短路电流，其基本步骤为：（1）确定基准值基准容量：Sd=100MV・A；基准电压：Ud二Uc。基准电流：TOC\o"1-5"\h\zI二S/込U (14)dd dUc 元件所在处的短路计算电压(KV)计算短路回路各元件的电抗标幺值电力系统电抗：X*二邑 (15)sSOCS——电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量(MV•A)。OC电力线路电抗：SX*二X1・4 (16)WL0U2CXo 电力线路单位长度的电抗(Q/km)；l 电力线路的长度(km)。电力变压器电抗：17)U%S17)X*二Kd

T 100SNU%——电力变压器的短路电压百分值；S——电力变压器的容量(MV・A)。Kd绘制出短路回路的等效电路,通过网络变换简化短路电路，计算短路回路的总电抗标幺值。若短路回路的总电阻值大于总电抗值的1/3，需计入电阻值。计算三相短路电流与短路容量三相短路电流周期分量有效值I⑶：KTOC\o"1-5"\h\zI(3)=d— (18)K隹三相短路次暂态电流和稳态电流：I⑶=I”⑶=I⑶ (19)K g三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流的有效值：i⑶二2.55I”⑶ (20)shI⑶=1.51I”⑶ (21)sh

三相短路容量：S⑶=Sd-K隹22）5）三相短路容量：S⑶=Sd-K隹22）5）两相短路电流KK23）本工程短路电流计算23）本工程由当地供电部门提供两路10KV专用电源，进线以电缆方式引入，由当地供电部门提供的开闭所10KV馈线处短路系统数据为：Soc=200MV・A,开闭所馈线开关过电流保护延时时间1.5S。以变压器高压侧（即图3中d1点）短路电流的计算过程为例，步骤如下：（1）确定基准值基准容量：Sd=100MV・A；基准电压：Ud=1.05Un=10.5KV。基准电流，由公式14得：I=S/込U=100/、3X10.5=5.5KAdd d（2）计算短路回路各元件的电抗标幺值•电力系统电抗标幺值由公式15得：X*由公式15得：X*S― ―0.5S 200MVAOC•供电线路电抗标幺值查阅相关手册及产品样本，可取Xo=0.093Q/km。由公式16得：X*=XI•玉=0.093x3x丄0匕=0.253WL0U2 10.52C总的电抗标幺值为：X二X*+X*二0.5+0.253二0.753KA乙d1 Swl（3）计算三相短路电流与短路容量：三相短路电流周其分量有效值由公式18得：I（3）二Id互二7.3KAdi X十0.753乙d1其他三相短路电流由公式19、20、21得：I（3）二I”⑶=I（3）二7.3KAd1 g

i⑶二2.55I”⑶二2.55x7.3二18.6KAshI（3）二1.51I”（3）二1.51x7.3二11.02KAsh•三相短路容量S100由公式22得：S⑶二一—= 二132.8MV•A•两相短路电流由公式23得：I（2）=0.8661⑶=6.32KAd1 d1根据图2绘制出短路等效电路图如图3所示。图3标幺值法计算的等值电路图图3标幺值法计算的等值电路图变压器高压侧短路电流计算结果如表6所示，低压侧短路电流计算与高压侧计算方法相同，计算结果如表7所示。表6高压侧短路电流计算结果表短路计算占八、、三相短路电流（KA）三相短路容 量（MV・A）两相短路电 流（MV・A）周期分量有效值I（3）k次暂态电流I''（3）稳态短路电流I（3）g冲击电流峰值i⑶shS(3)I⑵dl7.37.37.318.6132.86.32表7低压侧短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流(KA)两相短路电流(MV・A)I(2)K周期分量有效值I(3)k次暂态电流I''(3)冲击电流峰值i(3)shd217.5417.5432.2415.19d316.9416.9431.1414.67d40.80.81.470.69本工程供配电措施设计方案4.1供配电系统概述小区供配电系统的设计的合理性对于可靠供电来说是十分关键的。它是由发、输、变、配用几个部分组成起来的。本次设计的小区供配电系统大致过程是：从附近市政开闭所引来两路10KV电源，将10KV电源接引至小区变电所中，变压器将电压由10KV变为0.4KV，通过配电干线输送到楼层配电箱，最后进入到各用户配电箱。住宅建筑使用380V/220V三相五线制供电。从配电所三相五线至小区每座楼的楼层配电箱。供配电系统中应使接线保证安全性的同时，尽量满足灵活性并且维修简便。还应能够达到使用和生产所需的电压质量和供电可靠性的要求。此外，还应当使电能损耗尽量降低，同时还要减少有色金属的消耗。从实践上看，由于我国经济的快速发展，用电负荷增长速度快。因此，住宅小区的供配电系统一定要将设计的眼光放长远一些，从实际出发，为以后增长的负荷预留一定的空间与容量。变电所的设计变电所位置及环境变电所的位置应尽量选择靠近负荷中心的地方，以降低配电系统的电能损耗和电压损耗，并能有效减少一次投入，提高电能质量。住宅小区内的变电所应遵循小容量、密布点、靠近负荷中心的原则进行配置。进出线方便，考虑电源的进线方向，偏向电源侧。同时，应尽可能设置在环境干燥，远离有腐蚀性、尘埃多的环境中，最好能留有发展空间的场所。配电设备的布置必须遵循安全、可靠、适用和经济等原则，并应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测［6］。当高层建筑楼层较高时，用电负荷较大而且分散，对供电可靠性要求高，配电干线压降不得超过允许值，以降低线路电能损耗。因此，高层建筑多采用楼内变电所。楼内变电所常有以下几种设置方式：地下室、中间的某层和高层。本次设计将变电所设置于楼内地下二层。变压器容量和数目的选取原则变压器的容量首先要满足在计算负荷下变压器能够长期可靠运行。单台变压器的额定容量SNT与计算负荷Sc的关系应满足：S>S (24)NTC对于两台并列运行的变压器，则应满足:S+S>S、NT1NT2CS>S+S\ (25)NT1 CICIIS>S+SNT2 CICIIS,S——分别为并列运行的两台变压器的额定容量；S，S——分别为负NT1NT2 CI CII荷SC中一级和二级负荷的容量。变压器容量的选择除必须满足上述基本要求外，还应考虑：为适用发展和调整的需要，变压器容量应留有15%〜25%的裕量，满足变压器经济运行条件。对于居民住宅、机关学校等，如果1台变压器能满足用电负荷需要时，宜选用1台变压器，其容量大小由计算负荷确定，但总用电负荷通常在lOOOkVA及以下，且用电负荷变化不大。对于有大量一、二级用电负荷、或用电负荷季节性(或昼夜)变化较大、或集中用电负荷较大的单位，应设置两台及以上电力变压器。如有大型冲击负荷，如高压电动机、电炉等动力，为减少对照明或其他负荷的影响，应增设独立变压器。对供电可靠性要求高，又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时，也应设置两台电力变压器。选用两台电力变压器时，其容量应满足在一台变压器故障或修时，另一台仍能保持对二级用电负荷供电，但需对该台变压器的过负荷能力及其允许运行时间进行校核国产电力变压器的短时过负荷运行。综上所述，电力变压台数和容量的确定，应根据供配电计算负荷、供电可靠性要求和用电单位的发展规划等因素综合考虑确定，力求经济合理，满足用电负荷的要求。一般说来，选用电力变压器的台数愈多，供电的可靠性愈好，但增加了设备投资和维护运行等费用。因此，在供电可靠性保证的条件下，电力变压器的台数应尽量减少。变压器容量及数目的选择通过计算负荷可以求得变压器的总容量。总的视在计算负荷公式为：PS二J (26)Ccos申由于变压器在运行时还需要考虑到负荷率的影响，并且多台设备在运行的时候，各台设备用电的最大值不会同时出现，所以在选择变压器的时候还需要计入同时系数。变压器的负荷率一般在75%-85%，本次负荷率取值85%,即B=0.85。同时系数的参考值，取值一般为0.85〜0.95，但各级同时系数的乘积不宜小于0.8，由于愈趋向电源端，负荷愈平稳，所以对应的值也愈大，本次设计同时系数取KEp=0.9o因此变压器容量的计算方法为：PXK工 /、S二__票 (27)CcospxpPcj 计算负荷；cosp 功率因数；B――变压器的负荷率；KEp――同时系数。住宅用电部分变压器容量计算由2.3.3中计算可知功率因数补偿后为0.97,即cosp=0.97。由于在2.2.3中住宅

部分计算已经乘过同时系数即P=571.59，所以在这里不再重复同时系数的运算。由公CE式27可计算出：S二P/cospxp二571.59/0.97x0.85二693.2kVAC c乙因此住宅部分供电可选用一台800KVA的变压器，计算数据如表8所示。表8变压器T3用电设备名称设备容量(KW)cosptanp需要容量有功(KW)无功(Kvar)T3容量1#住宅照明干线29287.642.052#住宅照明干线365109.552.563#住宅照明干线3650.90.48109.552.564#住宅照明干线365109.552.565#住宅照明干线365109.552.566#住宅照明干线365109.552.56合计2117635.1304.85计入同时系数KSp=0.9KSq=0.950.89571.59289.61补偿容量150补偿后0.97571.59139.61693.26

变压器选择800kVA（2）公共用电部分变压器容量计算变压器T1、T2为公共用电部分，由公式27可得：Tl：S二PxKv/cos二328.72x0.9/0.98x0.85二355.1kVAC cj 乙PT2：S二Pxg/cos*xB二345.15x0.9/0.98x0.85二372.91kVAC cj vP具体计算结果和无功补偿计算如表9、表l0所示。表9变压器Tl用电设备名称设备台数设备容量（KW）KdCOSQtan®需要容量有功(KW)无功KvarT1容量写字楼照明1410.70.90.4898.747.37物业照明100.90.90.4894.32变电所照明150.90.90.4813.56.54车库照明400.80.90.483215.36消防控制室1510.80.751511.25客梯（备）2观光电梯（备）2低区生活泵170.80.80.755.64.2中区生活泵1&66.885.16咼区生活泵111&86.6换热机组A2140.50.80.7575.25换热机组B14.12.051.53潜水排污泵A140.80.80.753.22.4潜水排污泵B36.62.41.8公共照明兼应急照明（备）0.80.75公共照明兼应急照明6616649.5送风兼消防补机A17.50.70.80.755.253.93送风兼消防补机B22.21.541.15送风兼消防补机C132.11.57送风兼消防补机D24.43.082.31送风兼消防补机E316.511.558.66双速排风兼排烟风机A1120.70.80.75&46.3双速排风兼排烟风机B196.34.72双速排风兼排烟风机C16.54.553.41双速排风兼排烟风机D1139.16.82双速排风兼排烟风机E49.66.725.04合计31426328.72205.19

计入同时系数K》p=0.9,K》q=0.950.83295.85194.93补偿容量150补偿后0.98295.8544.93355.1变压器选择1400kVA表10变压器T2用电设备名称设备台数设备容量（KW）KdCOSQtan®需要容量有功（KW）无功(Kvar)T2容量写字楼照明670.70.90.4846.922.51商业照明2610.850.90.48221.85106.4景观照明800.70.90.485626.88变电所照明（备）消防控制室（备）客梯2370.20.51.737.412.8观光电梯22046.92低区生活泵（备）1中区生活泵（备）1高区生活泵（备）1换热机组A（备）2换热机组B（备）1潜水排污泵A（备）1潜水排污泵B（备）3公共照明兼应急照明910.80.7596.75公共照明兼应急照明（备）送风兼消防补机A（备）1送风兼消防补机B（备）2送风兼消防补机C（备）1送风兼消防补机D（备）2送风兼消防补机E（备）3双速排风兼排烟风机A（备）1双速排风兼排烟风1机B（备）双速排风兼排烟风机C（备）1双速排风兼排烟风机D（备）1双速排风兼排烟风机E（备）4合计31449345.15182.35计入同时系数K》p=0.9,K工q=0.950.87310.64173.23补偿容量120补偿后0.98310.6453.23372.91变压器选择1400kVA由表9、表10的计算结果可知，公共用电部分需要两台400kVA的变压器。变压器类型的选择10kV配电设计中，电力变压器是供配电系统的关键设备，并影响电气主接线的基本形式和变电所总体布置形式。供配电系统设计时，应经济合理地选择变压器的型式、台数及容量，并使所选变压器的总费用最小。变压器一般结合用电环境和用电性质来对其型号的选择，并且应符合低噪音，节能，维护方便等要求。由于住宅楼的负荷大多数为单相负荷，所以很容易造成三相不平衡现象，并且负荷超出变压器每相额定功率15%的情况，因此，变压器一般选用D,yn11的联结方式。额定电压及分接头开关10X（1±2X2.5%）KV/0.4KV。小区变电所内变压器容量和台数，应按实际需要设置。当终期容量在800kVA及以上时，宜设两台或两台以上变压器，油浸式变压器单台容量不应超过800kVA,干式变压器单台容量不应超过1250kVA[8]。住宅小区或是民用建筑变电所中所选用的变压器一般有全密封油浸式变压器和干式变压器，高压开关应采用真空断路器，也可采用六氟化硫断路器，但通风条件好，从防火安全角度考虑，不采用少油断路器。当小区的变电所位于地面的时候，就可以选用全密封油浸式变压器，这样就可以处在独立的变电所内。采用楼内变电所时，应注意采取相应的防火和通风散热措施。根据建筑消防规范要求，在高层建筑主体内不允许设置有可燃性油的电气设备变电所。如油浸式电力变压器不得采用，而应选用具有防尘、耐潮湿和难燃性能的环氧树脂浇注式（SCL）和六氟化硫（SF6）型干式电力变压器。本工程变电所的设计根据设计需要和实际情况特点，本工程需设置2座变电所，设于本楼地下二层。由于采用楼内变电所，所以变压器选用干式变压器。变压器型号选择10KV级SCB10系列树脂浇注干式电力变压器。分别根据计算后的结果和小区的供电特点，可知本次设计一共需要三台干式变压器，其中两台容量为400kVA的干式变压器（SCB10-400kVA）,—台容量为800kVA的干式变压器（SCB10-800kVA）。1#变电所内设置800kVA的干式变压器1台，供住宅用电部分使用；2#变电所内设置400kVA的干式变压器2台，供公共用电部分使用。电气主接线方式的设计变电所的主接线（或称作一次接线）是供电系统的重要组成部分，表示用电单位接受和分配电能的路径和方式。主接线的设计应从灵活、经济、可靠、安全这四个方面来考虑。它是由电力变压器、断路器、隔离开关、避雷器、互感器、移相电容器、母线或电力电缆等电气设备，按一定次序连接起来的电路。高压电气主接线高压侧电气主接线共有以下几种方式：（1） 一路电源进线的单母线接线这种结线方式适用于高层建筑负荷不大、可靠性要求稍低的场合。（2） 两路电源进线的单母线接线两路10kV电源一用一备，一般也都用于二级负荷的供电。（3） 无联络的分段单母线接线两路10kV电源进线，两段高压母线无联络，一般采用互为备用的工作方式。这种接线也只用于高层建筑的负荷不大、可靠性要求稍低的场合。（4） 母线联络的分段单母线结线这是高层建筑中最常用的高压主接线形式，两路电源同时供电、互为备用，通常母联开关为断路器，可以手动切换、也可以自动切换。变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线当供电连续性要求很高时高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线［9］。本工程高压电气主接线使用单母线分段式接线方式。低压电气主接线目前国内的住宅小区普遍采用单母线分段或单母线接线、互为备用、母联开关手动或自动切换，作为低压侧电气主接线方式。本工程由于住宅负荷属于三级负荷，所以800kVA住宅变压器低压侧使用单母线接线方式。公共负荷包括二级以上负荷，所以两个400kVA的变压器低压侧使用单母线分段式接线方式，互为备用。配电系统线路的设计电力线路是电力系统的供配电重要的组成，是联结各变压器和用电设备的纽带，同时也担负着分配和输送电能的任务。供配电系统设计中的电力线路应当首先满足供电的可靠性，安全性，经济性，并且使接线尽量简单明确，最好能留有一定的发展空间。住宅小区供配电线路中多采用电缆供电，既美化了小区环境，电缆线路运行可靠性高，不易受外界影响，也减少了安全事故［10］。但是成本较大，不便维修，投资较高。对于供配电系统设计来说，导线和电缆的选择是十分重要的。因为电缆担负着重要的职能，必须保证其型号截面积的合适，选择的合适不仅能使电能安全的可靠地传输分配，并且能够节约有色金属的消耗，减低投资。4.4.1配电线路的接线方式电力线路的接线方式指的是电能由电源端向负荷端输送所时使用的连接形式。放射式、树干式（链式）和环式是三种常见的接线方式［11］。（1）放射式接线这种接线方式的优点是其引出的支路互不影响，一路出现故障对于其他几路没有影响，供电可靠性高。但采用的开关设备多，有色金属的消耗较多。所以这种方法一般适用于要求供电可靠性高或设备容量大的配电中。用于重要负荷和大型用电设备的供电。放射式接线如图4所示。图4放射式接线图（2）树干式接线（链式）树干式接线的供电可靠性比较差，一旦发生故障，可能影响的的范围很大。但是对于有色金属的消耗和开关设备的消耗都比较少，可使变电所的结构大大简化，减低投资。这种方式适用于用电设备距离近，容量小（不超过10KW）,配电箱不超过3台的情况。树干式接线如图5所示。图5单支树干式接线（3）环形接线这种方法的接线供电可靠性很高，在任意一段线路内发生故障都不会造成中断供电或停电。此方法可使电能损耗和电压损耗减少，但是环形系统的保护装置及其整定配合比较复杂，容易误动作，扩大停电范围。在现代城市配电网中，这种接线应用较广。环形接线如图6所示。图6环形接线图本工程选用的接线方式由于本设计工程内有消防用电设备、消防泵、生活水泵、中央空调的冷冻机组、电梯等一级负荷，所以小区内从配电所到各住宅楼，一级负荷应从配电室以放射式接线方式供电。消防用电设备采用双电源末端切换。在多层建筑物内，由总配电箱至楼层配电箱宜采用树干式配电或分区树干式配电。对于容量较大的集中负荷或重要用电设备，应从配电室以放射式配电；楼层配电箱至用户配电箱应采用放射式配电。在高层建筑物内，向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；由楼层配电间或竖井内配电箱至用户配电箱的配电，应采取放射式配电；对部分容量较大的集中负荷或重要用电设备，应从配电所低压配电室以放射式配电［12］。高压系统及低压干线的配电方式基本都采用放射式，楼层配电则采用混合式系统，除重要负荷外，楼层配电可采用分区树干式配电。电缆的选择4.5.1电缆型号选择电缆由导电线芯、绝缘层和保护包皮三部分组成。电力电缆可选用铜导体或是铝导体，一般像居住建筑、商场等民用建筑工程以及消防设施和应急系统等多采用铜芯电线电缆。线芯主要分为单芯、三芯、四芯、五芯等，此次设计的小区10KV电缆使用三芯电缆，0.4KV应使用五芯电缆。直埋电缆宜选用能承受机械张力的钢丝或钢带铠装电缆。10KV电压等级应选用三芯铜芯导体交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。根据使用环境可采用防水外护套、阻燃型，电缆线路的土建设施如不能有效保护电缆时，应选用铠装电缆。本次设计10KV电缆采用型号为YJV-8.7/15-3X95SC100即：铜芯导体交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，额定电压8.7/15KV，3芯每芯导体截面积95mm2并敷设于100mm的焊接钢管内；0.4KV电缆采用WDZN-YJV-1KV-4X120+1X70SC100即：无卤低烟阻燃耐火型铜芯导体交联聚乙烯护套电力电缆，耐压1KV,4根120mm2加一根70mm2的导线。电缆的敷设常用的电力电缆的敷设方式主要有直接埋地敷设、电缆沟敷设、电缆排管敷设等等。本次设计工程的敷设方式是：10KV进线电源电缆入户前穿管埋地敷设，入户后采用梯架/电缆沟相结合的敷设方式。建筑内部电缆采用阻燃型/耐火型电缆沿电缆沟/桥架明敷。电缆沟敷设是由砖砌或混凝土浇筑成缆沟，在缆沟侧壁上预埋电缆支架，并将电缆敷设在电缆支架上。电缆数量较少时可为单侧支架，电缆数量较多时可为双侧支架。这种方式的建设投资较高，但节省土地、便于电缆的检修和再敷设。电缆截面积的选用原则导线截面积的选择有五种原则，应同时满足这些原则。为了保证安全，一般按照最难达到的原则来选择，然后通过其他原则来校验。10KV线路应先按短路热稳定来进行选择，再校验其他原则；对于0.4KV的低压配电线路来说，电压损失较大同时还对电压要求较高，所以常按照允许电压损失的原则选择截面积，再校验其它原则［13］。（1）按允许载流量选择负荷电流经过导线或者电缆的电阻和电抗时会产生一定的功率损耗，并且使之温度升高。为了防止电缆因温度过高而引起的绝缘老化，电缆的发热量不应超过其最高允许温度（+70°C）。所选电缆的最大允许载流量应大于计算负荷电流。（2） 按允许电压损失选择但电流流过线路时，线路上的电阻和电感会产生压降。为了保证供电质量，产生的损失则不应超过允许的损失范围。（3） 按经济电流密度选择此方法主要考虑线路建设的投资、电能损耗和折旧费等方面，一般采用在35KV以上的线路中较为合理。（4） 按导线机械强度选择一般架空线需要考虑此原则，主要是根据气候环境和短路电流的电动力等方面来考虑。为保证安全，选择的截面积不能小于架设时机械强度所需的最小截面积。（5） 按短路热稳定条件选择一般电缆需要考虑此原则，进行热稳定校验。电缆的截面积不应小于短路热稳定最

小截面积。有以上原则可知，电压等级为10KV以下的电缆，无需校验机械强度和经济电流密度这两个原则。高压侧电缆截面积的选择本次设计以高压电缆的设计为主，以高压柜至800kVA变压器一次侧的电缆为例电缆选型及敷设方式选用YJV-8.7/15型3芯电缆，在变电所内采用电缆沟敷设。按短路热稳定选择截面根据3.2.2中计算的结果，查表6可知，三相短路电流：I⑶=7.3KA。d1热效时间：t=t+0.05s (28)imak由公式28可得：t二t+0.05s二(t+1)+0.05s二0.5+0.1+0.05二0.65simakopoc热稳定系数：C=140A-xS/mm2。热稳定最小允许截面：S =I⑶ ima (29)min d1C根据公式29可以求得S=72.9mm2，所以选取电缆截面：95mm2omin按允许温升校验截面变压器的额定电流为：30)S30)v3U根据公式30求得：1=绘=鬻0=46.19A根据干式变压器的工作特点，最大工作电流值可按变压器额定电流的1.2倍来考虑。所以线路最大工作电流为：I=1.2X46.19=55.43Amax初选电缆截面S=95mm2，载流量：Iz=195A>Imax=55.43A,符合条件。按电压损失校验截面该段线路较短，电压损失极小，不需校验。结论10KV出线电缆选型为YJV-8.7/15-3X95即：铜芯导体交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆；额定电压8.7/15KV；3芯每芯导体截面积95mm2o本工程设计说明本工程为三十一层商住楼和六层办公楼，商住楼属一类高层建筑。消防控制室、消防水泵、消防电梯及其排水泵、防排烟设施、火灾应急照明及疏散指示标志等消防用电，走道照明等。客梯电力，排污泵，生活水泵等电力设备属于一级负荷，其余为三级负荷。一级负荷供电双电源，最末一级自动切换。总电源采用两路独立电源供电并且同时供电，共设2路进线，电源分别引自就近市政开闭所，供电电源电压等级为10kV。变电所设于地下二层且设两个变电室。本工程设置三台变压器一台800KVA，两台400KVA,分别设置在两个变电室内。高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。电源进线全部采用电缆进线。高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。公共变压器低压侧配电采用单母线分段供电方式，正常时母联开关为分闸状态，当其中一台变压器故障时，该变压器退出运行，断开其回路高压开关，视负荷情况切除部分三级负荷后再合母联开关，保证重要负荷用电。住宅变压器低压侧配电采用单母线供电方式。对消防负荷保证两路电源供电（其中一路备用），重要消防负荷在末级配电箱内自动切换。低压配电系统各级开关均采断路器，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。电气主接线大致如下图7所示：400kVA::二10KV开闭所400kVA800kVA图7电气主接线图400kVA::二10KV开闭所400kVA800kVA图7电气主接线图供配电示意图如图8所示：图8图8供配电示意图防雷接地保护供配电系统进行正常运行，首先必须要保证其安全性，防雷设计和接地设计是否合适可靠，是保证电气安全的主要原因。5.1防雷保护系统建筑物的防雷分类防雷系统主要可分为防直击雷、防感应雷和防雷电波侵入这三种。建筑物的防雷设备主要有接闪器或避雷器、引下线和接地装置等组成。建筑物防雷设计，主要根据GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》，并应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上，详细说明防雷装置的形式及其布置［14］。建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果确定防雷分类。分为三类防雷建筑物。第一类防雷建筑物，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。第二类防雷建筑物，应有防直击雷和防雷电波侵入的措施，处于爆炸危险环境的建筑物还应有防雷电感应措施。第三类防雷建筑物应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。本工程建筑物防雷保护根据所给资料，本地区年平均雷暴日24.8d/a，住宅建筑年物预计雷击次数为：0.0812次/a；写字楼建筑年物预计雷击次数为：0.0359次/a。依据建筑物的防雷标准可知，本次设计的建筑物按第三类防雷建筑设计。应有防直击雷和防雷电波侵入的措施，由于高层住宅楼的高度超过60m，还应当采取防侧击和等电位的保护措施。（1）防直击雷措施：直击雷保护应在建筑物的屋顶上设置避雷针或避雷线或避雷带，或由其混合组成的接闪器。保护时需要注意接闪器的保护范围应包括屋顶其他的突出的物体。接闪器将雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置将雷电流泄入大地。以避雷带（010镀锌圆钢）明敷于天面女儿墙，楼梯间及水箱上，作为防雷接闪器，避雷带与引下线及所有突出屋面的金属物均需可靠焊接，并完成完好的电气通路。室外高度60m及以上每三层利用结构梁内四根柱钢筋，每根±012mm沿建筑物周边焊通成闭合环路，并与引下线焊通，作暗敷避雷带兼作均压环。室外高度60m及以上外墙上的栏杆，门橱等较大的金属物直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置连接以防侧击雷。可使用建筑物顶部的金属构件作为避雷网，引下线处利用建筑物钢筋混凝土剪力墙，柱内两根主筋，每根±016mm作引下线，作引下线的剪力墙内两根主筋上下焊通，其上部与接闪器焊接，下端和基础内沿周围焊通的接地网主筋焊接，并要求与所有作防雷用之结构钢筋焊通。利用基础内钢筋作自然接地体，引下线与地梁及基础内沿周边焊接成闭合环路的钢筋可靠焊接成电气通路。用两根镀锌扁钢-40X4与毗邻建筑接地装置应相应互相连接，形成统一的基础接地网。每根引下线的冲击接地电阻值要求不大于1欧姆。接地装置则可使用基础钢筋。（2）防雷电波侵入的措施：要求进出建筑物的电缆的金属外皮、穿线钢管、金属管道等在进出处做总等电位联结并与防雷接地装置焊接；在变压器高低压侧，电源进出建筑进出户处，设置适配的专用SPD保护。接地保护系统5.2.1接地方式在住宅电气设计建设中为确保电器设备和人身安全务必做好用电系统的安全接地。电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接称接地［15］。埋入土壤或混凝土基础中作散流用的导体，称接地体。接地又分为工作接地、保护接地和重复接地。（1） 工作接地：在正常情况下，为了保证电气设备可靠运行，而将电力系统中某一点接地称为工作接地。（2） 保护接地：将在故障情况下可能呈现危险的对地电压的设备外露可导电部分进行接地称为保护接地。低压配电系统接地型式有IT系统、TT系统和TN系统（包括TN-C、TN-S、TN-C-S系统）共五种。在中性点直接接地的低压供电系统中既可采用保护接地，也可采用保护接中性线。在中性点不接地的低压供电系统中，电气设备必须保护接地，接地电阻RW4Q。（3） 重复接地：将中性线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称重复接地。在架空线路终端及沿线每lkm处、电缆或架空线引入建筑物处都要重复接地，以防止零线断线，而可能出现的接触电压。重复接地有以下作用：增大流过线路保护装置的电流使其加速动作，从而减轻或避免事故的发生；设置重复接地后可降低漏电设备的对地电压，减少触电的危险程度。（4） 保护接中性线：在380/220V低压系统中，由于中性点是直接接地的，通常又将电气设备的外壳与中性线相连，称为低压保护接中性线。本工程采用的接地方式低压配电系统，应保障安全、配电可靠、经济合理、维护方便。目前我国的住宅配电系统方式一般有三种：TT、TN-C-S和TN-S系统，在进行设计施工时可根据实际情况选择接地系统，并在入楼处做总等电位联结，相线与零线等截面［16］。根据小区的供电特点，本次设计采用TN-S系统接地方式。TN-S供电系统是指将保护线PE和工作零线N分开来的接地方式。采用这种接地方式的优点有以下几点：当正常运行时，不平衡电流只流过零线，保护线PE上没有电流，并且保护线不允许断线也不允许装设开关或断路器。电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，更加安全可靠。TN-S系统如图9所示。I电界准置的图9TN-S