电气工程及其自动化-东莞市某住宅小区供电系统设计

PAGE40 东莞市某住宅小区供电系统设计摘要：东莞作为\t"/item/%E4%B8%9C%E8%8E%9E/_blank"珠三角的中心城市之一，随着粤港澳大湾区的发展，社会经济也开始飞速发展起来，居民的生活质量日趋优化，对小区的安全可靠、便捷环保、舒适程度等方面提出了更高的要求。此外，住宅小区的供电系统设计不当不仅会给国家的建设投资造成巨大的资源浪费，还会为未来的系统运行埋下隐患，尤其是大部分居民都缺乏安全用电方面的知识，且缺乏专业的电气专员来维护管理。与此同时，随着现代建筑技术的迅猛发展，建筑电气也成为住宅小区的一个重要组成部分，设备的选择是否合理，布置是否安全，是否能使建筑良好运行等问题都可以决定一个小区是否更舒适可靠。本次毕业设计主要是针对东莞市某住宅小区供电系统进行研究，通过实地考察并查阅资料等方法，对住宅小区的电气系统各部分的设计进行对应的研究与改进，以规范为基础，实际项目为根据，通过相应的计算、设备的选择以及合理的供电方案，设计出更加安全、可靠、优质经济的供电系统。关键词：负荷计算，短路电流计算，变压器，电气设计，防雷接地

DesignofpowersupplysystemforaresidentialareainDongguanAbstract：AsoneofthecentralcitiesofthePearlRiverDelta,withthedevelopmentoftheGuangdong-HongKong-MacaoGreaterBayArea,thesocialeconomyhasalsostartedtodeveloprapidly,andthepeople'slivingstandardshavebeenupgradingastimewentby,thesafety,reliability,convenience,environmentalprotection,comfortlevelofresidentialquartersputforwardhigherrequirements.Inaddition,theimproperdesignofthepowersupplysysteminresidentialquarterswillnotonlyresultinahugewasteofresourcesforthecountry'sconstructioninvestment,butalsolayhiddendangersforthefutureoperationofthesystem,inparticularthelackofknowledgeonsafeelectricityuseamongmostresidents,andthelackofaprofessionalelectricalspecialisttomaintainmanagement.Meanwhile,withtherapiddevelopmentofmodernbuildingtechnology,buildingelectricalhasbeenanimportantroleinresidentialquarters,whethertheselectionofequipmentisreasonable,whetherthelayoutissafe,questionssuchaswhetherabuildingcanfunctionproperlycandeterminewhetheraneighborhoodismorecomfortableandreliable.ThisgraduationprojectismainlyaimedattheresearchofthepowersupplysystemofaresidentialquarterinDongguanCity.Throughfieldinvestigationanddatareference,thecorrespondingresearchandimprovementarecarriedoutonthedesignofeachpartoftheelectricalsystemoftheresidentialquarter.Basedonthespecificationandtheactualproject,thedesignismoresecurethroughthecorrespondingcalculation,equipmentselectionandreasonablepowersupplyschemeReliable,highqualityandeconomicalpowersupplysystem.Keywords：Loadcalculation,shortcircuitcurrentcalculation,transformer,electricaldesign,lightningprotectionandgrounding

目录10595第1章绪论 782421.1研究的背景和意义 7227691.1.1住宅小区供电系统的研究背景 7171891.1.2本课题的工程概述及研究意义 7172521.2课题研究方法和内容 8208671.2.1研究方法 8225941.2.2研究内容 922430第2章负荷计算 10271202.1负荷分类以及供电要求 10246362.1.1电力负荷的分类 1067222.1.2本设计负荷的分类和对电源要求 10264602.2计算负荷概述 11227132.2.1概述 11235732.2.2本工程的负荷计算 11264552.3无功补偿 15293092.3.1无功补偿的目的 15172712.3.2无功补偿的方法 15198982.3.3无功补偿容量 1522430第3章短路电流的计算 16312453.1计算短路电流的目的 1729883.2短路电流计算的步骤 17274483.3本工程短路电流计算 1922430第4章本工程供电方案的设计 21181264.1变电所的设计 22243314.1.1变电所所址的选择原则 2221174.1.2变压器数目的选择原则及台数 2276714.1.3变压器容量的选择原则及确定 23131044.1.3变压器型号的选择 2844214.2主接线方式的设计 28316734.2.1主接线的设计原则及基本形式 28216174.2.2高压线路接线方式 29203494.2.3低压线路接线方式 2998434.3电缆的选择 305654.3.1电缆型号的选择 30251404.3.2电缆的敷设 30268384.3.3电缆截面积的校验 3081294.4本工程的说明 317806第5章防雷与接地保护 34276415.1防雷保护系统 34189155.1.1建筑物的防雷类别 34130005.1.2本设计建筑物防雷保护 34120645.2接地保护系统 3561955.2.1接地方式 35309995.2.2本工程的接地电阻计算 3578695.2.3本工程采用的接地方式 3616071第6章总结与体会 3811752参考文献： 3931038致谢 3912020附录 40

第1章绪论1.1研究的背景和意义1.1.1住宅小区供电系统的研究背景中国是世界上一大能源生产国和消费国，其中电能占终端能源消费的占比不断提高，至2020年，电能占终端能源消费的比重或达到27％，据统计，我国整体的用电结构正在逐渐的发生转变，非工业用电的比重逐渐上升，其中住宅小区的用电负荷更是不断增加。由此可见，电能已成为了人们生活中不可或缺的能源，给人们的生活和生产都带来了不容小觑的影响。与此同时，随着经济的飞速发展，人们也开始日益注重生活品质的提升，各类大功率家用电器的数量逐渐在增加，特别是自动洗碗机、扫地机器人、大荧屏彩电、智能声控灯、智能冰箱等等各种智能家居的出现，大大增加了居民的用电负荷，使供电负荷大幅度提高。因此小区的供电系统设计已经不能仅仅满足于一般照明系统的使用，而要在符合安全可靠优质经济的供电要求下，更多的考虑未来的负荷发展情况，使住宅小区的供电向智能化舒适化的方向发展。1.1.2本课题的工程概述及研究意义工程概述：东莞某住宅小区位于东莞市南城区西平四环路旁边，邻近广深高速和五环路。本次设计小区项目总面积为10万平方米，共有10栋楼，包含2栋6层高的写字楼和8栋普通住宅。其中普通住宅高26层，一层有16户，有户型a（100㎡以下）、b（100-120㎡）、c（120-150㎡）三个类型，户型a有6户，户型b有7户，户型c有3户，住宅总户数为416户。而两栋靠近马路的写字楼1—2层为商铺，其余均为办公楼。除此之外，小区还有一个地下车库、小区物业和外包大型超市。小区用电分为公共用电和生活用电，公共用电包括道路照明以及景观用电，而生活用电包括居民用电，给排水用电。本次设计主要采用10KV/0.4KV的进线形式，根据城市10KV及以下配电网建设技术规范，本次设计的高压侧起始于城市公用10KV配电线路，并在高压两侧设置明显断开点，指至10KV的供电线路，低压侧则至小区各住宅楼低压用电客户计量装置。同时本次设计也考虑到东莞的自然环境条件，此地年雷暴日较多，7月—9月为集中期。因此本次设计的防雷接地系统中，以地区雷暴日81.6d来计算年雷击次数，并根据防雷等级对主要建筑和电气设备采取防雷和接地措施。研究意义：本次住宅小区的供电系统设计依据实地情况，因地制宜，不仅结合了小区居民的用电要求、用电情况，还依据小区的建筑分布、功能等具体情况，同时考虑了设备的选择是否合理，布置是否安全，是否能使建筑良好运行等问题来设计最适合的电气方案。此外，根据本地的具体情况，在确保安全可靠优质经济的供电要求下，合理考虑将短期和长期的发展与规划相结合，为未来的负荷发展情况留出一定空间。1.2课题研究方法和内容1.2.1研究方法一、通过查阅搜索原始资料并通过实地考察等方法，对住宅小区的总降压变电所进行负荷计算。二、根据负荷计算所得结果，查表确认无功最终所缺的补偿量。三、在最大运行方式下求出系统的三相短路电流。四、根据短路电流的计算结果并结合设置总降压变电所的条件因素，同时考虑住宅小区的未来扩建负荷需求，确定相应的变压器数目容量和选择相关的电气设备。五、依据住宅楼具体的负荷情况和变压器台数容量以及地理位置等相关情况决定电气主接线的方式，完善小区的供电系统设计。六、最后根据不同建筑类型，对住宅小区的防雷、接地与电气安全进行详细的分析。1.2.2研究内容第一章：简单介绍本次课题的研究意义以及工程的基本情况；第二章：主要是对本次设计的住宅小区进行负荷分类及计算，确定最终无功补偿容量；第三章：主要对住宅小区进行短路电流计算；第四章：主要根据计算负荷和短路电流的计算对变压器的数目和容量进行选择设计，并通过电力负荷计算得出的结果，对本工程的电气方案进行设计。同时介绍了电气主接线方式的设计，以及电力线路的敷设和电气设备的选择；第五章：主要介绍住宅小区的防雷、接地措施；第六章：总结与体会。

第2章负荷计算2.1负荷分类以及供电要求2.1.1电力负荷的分类依据供电可靠性的要求和中断供电对人身伤亡以及在政治、经济上所造成的损失的影响程度，从高到低可以将负荷划分为以下的三个等级：一级负荷、二级负荷、三级负荷。2.1.2本设计负荷的分类和对电源要求1.本设计的负荷分类：本设计中的住宅小区，有高层住宅、商铺以及地下车库、小区物业和大型超市等公共用电设施。一级负荷：消防设备、应急照明、排污设备、电梯（高层住宅如19层以上的楼层）；二级负荷：商铺的紧急照明、电梯（其中不包含消防电梯）、地下车库的消防设备；三级负荷：屋内照明、楼梯照明、家用用电设备等其他用电设施。2.各级负荷对供电电源的要求：不同的负荷等级，存在着不同的供电要求，等级越高，对系统的安全可靠优质经济的要求就更高。对于一级负荷来说，由于一级负荷为重要负荷，因此要求由安全供电方面互不造成影响的2条电路，即双电源来供电，与此同时，还要另外增添应急电源，并不得使其他负载设备连接。而二级负荷须经2条电路不间断供电或能在停电后迅速恢复供电。三级负荷则只需1条电路供电，无特殊要求。2.2计算负荷概述2.2.1概述随着我国的经济建设日渐发展，越来越多的智能家居、高能耗的电器进入到人们的生活中，大多家庭的用电需求不断上升，为了使住宅小区的供电系统能安全可靠，需要对住宅小区的居民用电负荷进行精确计算，与此同时还有考虑住宅小区的公共用电，附属商业用电以及必要的低压公建设施用电，如地下停车场，排水排污系统，消防设备等。保证供电系统安全可靠的同时，满足住宅用户当前以及未来对电力的需求，并合理地减少建设价格，节省材料。2.2.2本工程的负荷计算在关于用电设备组的计算负荷的确定过程中，通常使用需要、利用和二项式系数法。由于需要系数法更简单、便捷、被采用的频率也比较高，且一般住宅小区的实际状况适合采用需要系数法，因此本工程采用需要系数法进行计算，计算过程如下：1.住宅小区用户部分根据上述现状对住宅设计标准作出以下规定，有效住宅面积为100㎡以下的按4KW计算，100-120㎡的按5KW计算,120-150㎡的按6KW计算。户型a为4KW/户的有6户、户型b为5KW/户的有7户、户型c为6KW/户的有3户。在住宅小区的每层配备一个电表箱，利用需要系数法进行计算。利用从地下二层的变电所抽出的六根主配电线路，将主配电线路连接到五层楼的电表箱上，其中一根连接四层楼。本次工程主要计划是计算住宅用户负荷，因此，以一根主配电线路为例，其余负荷的计算采用同样的方法。用户配电箱部分，由公式（2-1）可得安装容量：楼层电表箱,查附表1、2得Kd=0.75，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式（2-2）（2-3）可得楼层电表箱的计算负荷：主配电线路,查附表3、4得Kd=0.4，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式（2-4）（2-5）可得主配电线路的计算负荷：住宅小区的计算负荷如表2-1:表2-1住宅负荷计算用电设备安装容量（KW）有功(KW)无功(Kvar)主配电线路1358115.555.44主配电线路2358115.555.44主配电线路3358115.555.44主配电线路4358115.555.44主配电线路5358115.555.44主配电线路6358115.555.44合计2148693332.64计算负荷的运算过程还需要考虑同时系数这一因素。同时系数是指运行过程中所有电气设备的综合最大负荷和各设备最大负荷之和的比值，即住宅小区中并不是所有的用电设备都会同时运行，所以此时需要增加一个同时运行的因数，最终则需要将负荷与同时运行的因数相乘才会得到最终结果。为了选择出精确的同时运行的因数，需要依据当地的用电水平进行判断分析，本次设计的同时系数取KΣp=0.9，KΣq=0.95。由附表5中的数据和公式（2-6）（2-7）可计算得：因此，住宅部分的总负荷为623.7KW2.公共用电部分本次设计的住宅小区涉及的公共用电部分有公用照明、地下车库、排污设备、路灯、小区物业等负荷，本次设计以计算写字楼和商铺超市为主。据资料得，写字楼、商铺超市的安装容量分别为383.4KW、165KW，据需要系数法计算出负荷。写字楼需要系数查附表4得：Kd=0.7，cos=0.9，tan=0.48。由公式（2-8）（2-9）可得：商铺超市需要系数查附表4得：Kd=0.85，cos=0.9，tan=0.48。由公式（2-9）（2-10）可得：一般情况下，备用设备与消防设备不考虑在计算负荷中。2.3无功补偿2.3.1无功补偿的目的在电网输电的过程中，无功功率的缺乏将会导致设备无法建立正常的电磁场，那么设备就不能在额定的条件下工作，从而导致电力设备出现损坏，严重的话还可能造成电网的崩溃。除此之外，功率因数和电压的降低会造成电气设备利用率不高的情况，还会增加电力系统中的电能损耗，大大降低电力线路的输电能力。因此，需要安装合适的无功补偿设备。2.3.2无功补偿的方法补偿无功功率常用的方法有四种：分组补偿；集中进行高压或低压补偿；加装无功补偿设备；单台电动机进行单独就地补偿。而对于本设计来说无功补偿的最好方法就是通过装设无功补偿装置来进行补偿。因此，在本次设计中的住宅小区通过装设并联电容器来进行低压集中补偿。这种方法的好处是补偿的无功容量较大、跟踪性能较好且有较高的经济效率，能一定的解决在配电过程中产生损耗的问题。2.3.3无功补偿容量 根据2.2.3中计算出的数据P30∑=623.7KW，Q30∑=316.01Kvar，由公式（2-10）可得出视在功率为：由公式（2-11）可算出自然功率因数，即：所以住宅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（2-12）可得：其中tan1——补偿前功率因数1对应的正切值；tan2——补偿后期望的功率因数2对应的正切值。因此可得，可以选择5组BSMJ-0.45-15-3电容补偿器（补偿功率为15 Kvar）和3组BSMJ-0.45-30-3电容补偿器（补偿功率为30 Kvar）。最终，实际补偿容量为165Kvar。

第3章短路电流的计算3.1计算短路电流的目的短路故障发生的根本原因在于电器载流导体绝缘的损坏，造成电气设备不能正常运行，严重的短路还会造成系统的解列崩溃，造成大面积的停电危害。进行短路电流计算的原因有以下几点：第一，计算短路电流用于断路器的选择，保证断路器能在最严重的短路发生时可靠地被切断或重合闸；第二，用于设备的校验，校验其热稳定性和动稳定性，防止因过大的短路电流流经电气设备，而导致设备被烧坏；第三，用于计算继电保护整定值并校验其灵敏度；第四，确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施；第五，用于接地装置的设计。3.2短路电流计算的步骤本工程采用标幺制法进行计算。确定基本值。基准容量：基准电压：（3-1）基准电流：（3-2）计算短路回路各主要元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值：（3-3）——电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量（MV·A）。电力线路的电抗标幺值：（3-4）l——电力线的长度（km）；——单位长度的电力线电抗（Ω/km）。电力变压器的电抗标幺值：（3-5）——变压器的额定容量（MV·A）；——变压器的短路电压百分值。绘制出短路回路的等效电路图。计算出各元件的电抗标幺值后，利用其等效电路图，进行电路化简，求出其总电抗标幺值计算出无限大容量电源供给的短路电流周期分量有效值及其他短路参数。三相短路电流周期分量有效值：（3-6）三相短路次暂态电流和稳态电流：（3-7）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流的有效值：（3-8）（3-9）在电力变压器（1000kV·A及以下）二次侧及低压电路中发生三相短路：（3-10）（3-11）三相短路容量：（3-12）3.3本工程短路电流计算本工程由两路10KV专用电源供电。由0.5KM处城市电网供电，当地供电部门提供数据：断流容量Soc=200MV·A，开闭所馈线开关过电流保护延时时间1.5S。下面是采用标幺制法进行计算：1.确定基准值：基准容量：基准电压：基准电流：计算短路回路各主要元件的电抗标幺值：①电力系统的电抗标幺值：当地供电部门提供数据Soc=200MV·A，因此②电力线路的电抗标幺值：查阅相关手册及产品样本，得知电缆的Xo=0.093Ω/km，因此③电力变压器的电抗标幺值：查阅相关手册及产品样本，可知Uk%=6，因此绘制出短路回路的等效电路图：图3-1等效电路图计算总电抗标幺值①K-1点的短路电路总电抗标幺值：②K-2点的短路电路总电抗标幺值：计算三相短路电流与短路容量：①K-1点的短路电路三相短路电流和短路容量 三相短路电流周其分量有效值：其他三相短路电流：三相短路容量：②K-2点的短路电路三相短路电流和短路容量三相短路电流周其分量有效值：其他三相短路电流：三相短路容量：表3-1短路电流计算三相短路电流（KA）三相短路容量短路计算点短路周期分量有效值短路次暂态电流有效值短路稳态电流短路冲击电流短路冲击电流有效值（MV·A）K-110.1510.1510.1525.8815.33184.50K-233.5533.5533.5561.7336.5723.30

第4章本工程供电方案的设计4.1变电所的设计4.1.1变电所所址的选择原则尽量接近负荷中心，减少配电系统的电能、电压和有色金属的损耗。进出线要方便。靠近电源侧，要考虑电源的进线方向。不适合设立在尘土多或有腐蚀性气体的地方，若不可避免时，则不能设在污染源的下风口。不能设立在有剧烈振动或温度过高的地方，若不可避免时，应增设防震动或隔热的相应措施。不适合设立在地势低、易积水的地方，当变电所设在高层建筑的地下室时，应选择通风好、散热快的地方，同时应适当的采取一些防水措施。不适合设立在浴室、卫生间等易积水场所的下面以及相邻处，也不能设立在有火灾爆炸等潜在危害的场所附近。而在本次设计中住宅小区的楼层较高，而电力用户也普遍较分散，电力负荷也较大。为提高供电的安全可靠，使线路的电能损耗将至最低，因此，住宅小区采用楼内变电所。而依据楼内变电所的三种设置方式，本次设计变电所设置在楼内地下二层。4.1.2变压器数目的选择原则及台数变压器是变电所中至关重要的一次设备，它在电力系统中主要承担变换电压的作用。通过升压、降压变压器使电压变换，减少线路的损耗，以利于功率的传输，电能的分配使用。原则如下：（1）要满足电力负荷对可靠供电的条件，对变电所多为一、二级负荷的情况，一般采用两台变压器。而只有二级负荷的变电所，可只用一台变压器，并设立备用电源。（2）对昼夜、季节性负荷变化幅度较大的变电所，且宜于采用经济运行方式时，可考虑接入两台变压器。（3）除以上两种情况外，一般变电所适宜选用一台变压器，但对于一些负荷集中且容量较大的变电所，也可使用两台及以上的变压器，即使变电所为三级负荷。（4）在变电所的主变压器台数最终确认之前，还应把未来负荷的发展情况考虑进去，预留出一定的余地。在选择变压器的台数时，变压器愈多，供电的可靠性能就愈佳，但对于经济性方面的要求也随之提高。因此，在保证可靠供电的情况下，变压器的台数应尽量减少。就本次设计而言：重点是考虑负荷未来的发展情况，适宜选用3台主变压器。两台用于公共用电，若某一台变压器停止运行时，另一台则须承担其负荷。4.1.3变压器容量的选择原则及确定原则如下：（1）只装单台主变压器的变电所，其与之间的关系应满足:(4-1)（2）而对于安装两台主变压器的变电所，则每台变压器则应满足:（4-2）其中——单台主变压器的额定容量；其中——全部用电设备总计算负荷；其中——全部一级和二级负荷的计算负荷。除此之外，还需适当考虑负荷的发展:变压器的容量可预留15%到25%的份额来满足变压器的未来运行状况。通过计算负荷可以求得变压器的总容量。全部用电设备总计算负荷公式为：(4-3)由于运行中的变压器还要把操作过程中负荷率的因素考虑其中，而且每台设备的最大用电量并非同时出现，因此在选择过程中须加入同时系数这一因素。变压器的负荷率一般在75%-85%，本次设计中，我们取负荷率为85%，即β=0.85。而同时系数的参考值一般为0.85～0.95，但各级同时系数的乘积不宜小于0.8，因为这样相应的值越高，负荷越恒定，因此，本次设计中同时系数取K∑p=0.9。因此变压器容量的计算方法为：（4-4）其中——计算负荷；cosj——功率因数；β——变压器的负荷率；——同时系数。（1）住宅小区用户部分：从2.3.3章节的计算中得，补偿后的功率因数cosj=0.97，已考虑同时系数的计算负荷=623.7KW。因此，由公式4-3可得：因此，可以选择一个容量为800千瓦时的变压器T1供住宅小区用户用电。计算数据如表4-1所示。表4-1用电设备名称设备容量（KW）cosjtanj需要容量有功（KW）无功（Kvar）T3容量主配电线路13580.90.48115.555.44主配电线路2358115.555.44主配电线路3358115.555.44主配电线路4358115.555.44主配电线路5358115.555.44主配电线路6358115.555.44合计2148693332.64同时系数KΣp=0.9KΣq=0.950.89623.7316.01补偿容量165补偿后0.97623.7151.01756.46（2）公共用电部分：变压器T2、T3为公共用电部分，由公式4-4可得：变压器T2：变压器T3：具体计算结果和无功补偿计算如表4-2、表4-3所示。表4-2用电设备名称设备台数设备容量（KW）Kdcostan需要容量有功（KW）无功KvarT1容量生活泵（低处）0.758.166.12生活泵（中处）0.759.847.38生活泵（高处）0.7512.729.54货用客梯1客用电梯21号电动正压送风口30.759.927.442号电动正压送风口210.9058.726.54消防排烟风机0.755.684.261号换热机组38.9057.125.342号换热机组27.3055.844.38消火栓泵181.00564.848.601号送风兼消防补机28.3055.814.362号送风兼消防补机11.9051.331.003号送风兼消防补机13.3052.311.731号双速排风兼排烟风机157.75.782号双速排风兼排烟风机1575.253号双速排风兼排烟风机0.754.763.57写字楼照明14089847.04地下停车场照明3831.214.98变电所照明814.46.91合计28402.3305.31190.21同时系数KΣp=0.9，KΣq=0.950.83274.78180.70补偿容量150补偿后0.98274.7830.70329.87变压器1400kVAT2公共部分经过无功补偿后选择为1台400KVA的变压器表4-3用电设备名称设备台数设备容量（KW）Kdcostan需要容量有功（KW）无功（Kvar）T2容量写字楼照明6846.222.18商用照明2620.850.90.48222.7106.90绿化照明7855.326.54变电所照明（备）消防控制室（备）客用电梯2403813.84货用电梯133.86.57生活泵（低处）（备）1生活泵（中处）（备）1生活泵（高处）（备）21号换热机组（备）12号换热机组（备）21号排水泵（备）22号排水泵（备）3公共照明兼应急照明1010.80.75107.50公共照明兼应急照明（备）1号送风兼消防补机（备）12号送风兼消防补机（备）23号送风兼消防补机（备）21号双速排风兼排烟风机（备）12号双速排风兼排烟风机（备）23号双速排风兼排烟风机（备）2合计25476346183.53同时系数KΣp=0.9，KΣq=0.950.87311.4174.35补偿容量120补偿后0.98311.454.35373.83变压器1400kVAT3公共部分经过无功补偿后选择为1台400KVA的变压器。综上所述，由两台400kVA的变压器来给公共部分供电。4.1.3变压器型号的选择本次设计中住宅小区所选用的变压器为树脂浇注干式变压器，且单台容量不可大于1250kVA。由于小区大部分的负荷为单相负荷，易产生三相不平衡现象，还会容易出现负荷超出变压器每相15％的额定功率，因此，变压器一般选用D，yn11的联结方式。根据以上分析，得表4-4变压器型号型号额定电压（KV）阻抗电压（%）空载损耗（W）负载损耗（W）空载电流（%）连接组别T1SCB10-800/10106152069601.0D,yn11T2SCB10-400/1010498039901.2D,yn11T3SCB10-400/1010498039901.2D,yn114.2主接线方式的设计4.2.1主接线的设计原则及基本形式电气主接线设计必须满足以下几点要求：供电安全可靠优质，操作简单方便，运行检修安全灵活，经济合理，具有可持续发展的可能性，具有超前意识，减少各方面的重复建设或占用，避免造成二次施工，资金浪费和检修不便等问题，避免影响住宅小区的正常用电。主接线的基本形式主要分为有汇流母线和无汇流母线两种形式，其中有汇流母线包括单母线式、双母线式和二分之三接线；无汇流母线包括内外桥式接线、单元接线和角形接线。就负荷较为单一的小区而言，主接线的方案可从简设计，配电装置采用箱式变电站即可。而对于负荷多样且复杂的住宅来说，需设置10KV开闭所，提高供电的可靠性和缩小事故及停电范围。开闭所电气主接线一般采用单母分段的形式。4.2.2高压线路接线方式为使供电可靠且减小事故及停电范围，本次设计高压线路主接线采用双电源进线的单母线分段的接线方式，且设置10KV开闭所。图4-1单母线分段制4.2.3低压线路接线方式低压线路接线方式一般采用单母线接线或单母线分段，或者是两者互为备用，除此之外，还采用自动、手动切换母联开关等方式。在本次设计中，住宅小区用户部分的负荷多为三级负荷，而公共用电部分多为二级负荷或是一级负荷，因此低压线路接线采取两种方式：控制住宅小区用户部分的变压器T1低压侧采用单母线，而控制公共用电部分的两个变压器T2、T3低压侧采用单母线分段制，互为备用。4.3电缆的选择4.3.1电缆型号的选择电缆由导体、绝缘层、护套三部分组成。供电系统中常用的电缆按线芯材料分有铜芯或铝芯，而一般住宅小区采用铜芯电缆。由于YJV电缆结构简单，敷设受限小，且有优质的热-机械性能、电气性能和耐化学腐蚀性能，因此本次设计采用YJV电缆。电缆的线芯主要分为单芯、3芯、4芯、5芯等，因此高压线路采用3芯，而低压线路采用5芯。因此本次设计小区高压线路采用电缆YJV-8.7/15KV-3×95。而低压线路采用电缆WDZN-YJV-1KV-4×120+1×70。4.3.2电缆的敷设电缆的敷设方式有直埋敷设、利用电缆沟和电缆桥架敷设和采用电缆排管和隧道敷设等。利用电缆沟和电缆桥架敷设是指在电缆沟壁上预埋电缆支架，以便将电缆敷设在支架上。由于应敷电缆的数量不同，可预埋单侧或是双侧支架。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。本次设计工程的敷设方式是将10KV电源进线的电缆在进户之前先穿钢管或电缆套管埋地敷设，在进户以后利用梯架式电缆桥架和电缆沟相结合的方法敷设。而住宅小区内部的电缆采用阻燃或耐火电线电缆（小区内部采用阻燃型的（ZR），消防回路采用耐火型的（NH）），并沿电缆沟及电缆桥架明敷。4.3.3电缆截面积的校验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。按允许温升校验：变压器额定电流：（4-1）可得：干式变压器的最大工作电流值：（4-2）因此线路最大工作电流为：初选电缆截面S=95mm²，被保护导体的允许持续载流量大于线路最大工作电流，符合条件。4.4本工程的说明本工程中住宅楼的供电方案包含明确供电线路的主接线方式、设备及变压器的布置选择等的相关设计，同时确定电缆线路的选择校验和敷设方式。它是由母线、变压器、输电线路、电力电缆、隔离开关、避雷器、断路器、电压电流互感器等一次设备组成的电路。其中10kV供电线路由两条不同的线路供电至住宅小区配电房，其中110kV银丰站10kVF6宏远大厦II线为为主供电源，110kV周溪站10kVF23江南线为备用电源，见图4-2。图4-2住宅小区配电房10kV接线图同时设置了两个地下2层楼内变电所，两个变电所分别装设了一台800KVA的主变压器T1和两台400KVA的主变压器T2、T3，一个供住宅小区用户用电，一个供小区的公共用电。而供用户用电的T1低压侧采用单母线供电，供公共用电的T2、T3低压侧则采用单母线分段。正常情况下，母联断路器断开，当其中一台变压器出问题，它将退出电路并断开其电路中的高压开关。除此之外，按负荷的重要程度，切除部分三级负荷后再合上母联断路器，保证重要负荷用电。住宅小区的电气主接线如图4-3：图4-3主接线方案第5章防雷与接地保护5.1防雷保护系统5.1.1建筑物的防雷类别据《建筑物防雷设计规范》规定，按民用建筑物的重要性、使用性质、发生雷击的可能性和雷击后果的严重性等因素考虑，将建筑分为一类、二类和三类防雷建筑物。第一类需能防直击雷、感应雷和雷电侵入波。第二类需能防直击雷、雷电侵入波，特殊情况下，还需防感应雷。第三类需能防直击雷、雷电侵入波。5.1.2本设计建筑物防雷保护本次设计考虑到东莞的自然环境条件，此地年雷暴日较多，7月—9月为集中期。因此本次设计的防雷接地系统中，以地区雷暴日81.6d来计算年雷击次数，并根据防雷等级对主要建筑和电气设备采取防雷和接地措施。小区年预计雷击次数为0.0891次/a，写字楼年预计雷击次数为0.0352次/a。而本次设计的建筑物为第三类，因此需采取防直击雷过电压、雷电侵入波过电压的措施，除此之外，由于住宅小区超过60米，因此还要采取措施预防侧击雷等的危害。防直击雷过电压：在小区装设接闪网、带或接闪杆，或其混合组成的接闪器。而接闪网格的尺寸范围应保护到楼顶任何突出的部分。接闪器利用其高出被保护物的突出部位,把雷电引向自身，雷电流先通过它，在通过接地装置泄流于地。避雷带用Φ10镀锌圆钢明敷在楼梯间，并与引下线可靠焊接，形成电气通路。而超过60米及以上的每3层，则是利用建筑内的结构梁中的四根≥Φ13mm柱钢筋，沿住宅四周、引下线焊通为一个闭合回路。超过60米及以上外墙上的金属物直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置连接来防侧击雷。防雷电侵入波过电压：进出建筑物的电缆金属外皮、金属管道需与接地装置焊接并作等电位联结。而在变压器的高低压侧，电源进出建筑处，提供适当的专用SPD保护。5.2接地保护系统5.2.1接地方式为确保设备和人身的安全，将设备的某一部分通过接地装置与大地良好连接。而按其作用不同可分为工作、防雷、保护接地等。5.2.2本工程的接地电阻计算1）确定接地电阻变电所公共接地装置的接地电阻需满足：(5-1)(5-2)式中可计算，得：(5-3)其中，为有电联系的架空线路总长度(km)，取值为0;为有电联系的电缆线路总长度(km)，取值为6KM。故得：因此，可知变电所的公共接地装置的接地电阻为。计算单根钢管的接地电阻初步考虑给变电所建设四周，距变电所2-3米，垂直打造一圈Φ50毫米，长2.5米的钢管接地体，隔5米打一根，管子间用40毫米×4毫米扁钢焊接。同时查资料可知，粘土的电阻率：因此，(5-4)3）确定接地的钢管数和最后接地方案根据公式：（5-5）考虑到管子之间阻断电流效果的影响，初步选择Φ50毫米、长2.5米的15根钢管作为接地体。并通过n=15和a/l=2来查相关资料得，故（5-6）因此，可选15根Φ50毫米、长2.5米的钢管作为接地体，用40毫米×4毫米扁钢焊接成环形。5.2.3本工程采用的接地方式本次设计的住宅小区采用TN-S系统。该系统是N线和PE线全部分开，设备的外露可导电部分均接PE线。系统的优势是全部电气设备的外露可导电部分通过接PE线得到保护，而通常PE线都不带电，从而保护人身的安全。图5-1TN-S系统

第6章总结与体会在本次毕业设计中，我通过查阅相关资料和分析处理数据，进一步了解小区的设计过程。经过一番设计，结论如下:通过分析住宅小区负荷的用电特点，将其进行分级，从而设计最合理的供电方案。此外，本次毕业设计的负荷计算用系数法计算的，因此，针对不同负荷的类型，分析其特性并给出最合适的系数。通过计算负荷，来选择变压器的数目容量，并进行相应的容量补偿。此外，无功补偿必须通过电气特性和自然功率系数来进行合理补偿。根据计算的结果以及对住宅小区的合理分析，设计出最合理的供电方案，并根据计算出的短路电流进行电缆设备的选择和敷设。最后简要的说明了住宅小区的防雷接地系统。在本次毕业设计中，小区的供电系统还有很多因素需要考虑，但本人尚知自己能力有限，并缺乏实践的经验。希望日后多动手，多实践，提高自己的能力水平。

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