陽光花園住宅小區(qū)電氣設計【含24張CAD圖紙和說明書】
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xxx大學
畢 業(yè) 設 計
陽光花園住宅小區(qū)電氣設計
院 部 機械與電子工程學院
專業(yè)班級
屆 次
學生姓名
學 號
指導教師
二Oxx 年 六 月 五 日
目 錄
摘要 I
Abstract II
前言 1
1 工程概況 1
1.1 住宅小區(qū)概況 1
1.2 電氣設計要求 1
1.3 電氣設計內(nèi)容 1
1.4 電氣設計成果 1
2 住宅小區(qū)負荷計算 2
2.1 小區(qū)負荷分析 2
2.2 負荷計算 2
2.3 無功計算及補償 4
2.3.1 補償電容的接線方式 4
2.3.2 無功補償?shù)姆绞?5
2.3.3 電容器補償容量 5
2.3.4 電容器選型 6
3 短路電流計算 6
3.1 短路電流計算的目的和內(nèi)容 6
3.2 短路電流計算原則 7
3.3 短路電流計算的步驟 7
4 變電所方案 11
4.1 變電所設置簡述 11
4.2 變電所選址與設置 11
4.3 變電所位置選擇 12
4.4變電所型式方案選擇 12
5 主變壓器的選擇 12
5.1 變壓器數(shù)量的選擇 13
5.2 變壓器容量的確定 13
6 變電所主接線方案 13
6.1 變電所主接線型式 13
6.2 變電所主接線布置 14
7 電氣設備的選擇 14
7.1 簡述 14
7.2 高壓設備的選擇 14
7.3 低壓設備的選擇 16
7.3.1低壓斷路器的選擇與校驗 16
7.3.2配電柜低壓斷路器的選擇與校驗 18
7.3.3低壓電流互感器的選擇與校驗 20
7.3.4刀開關的選擇與校驗 20
7.3.5低壓配電柜型號的選擇 20
8 變電所導線的選擇 21
8.1 高壓側線路的選擇與校驗 21
8.1.1高壓電纜的選擇與校驗 21
8.1.2高壓母線的選擇與校驗 22
8.2低壓側線路的選擇與校驗 23
8.2.1低壓電纜的選擇與校驗 23
8.2.2低壓母線的選擇與校驗 25
9 變電所繼電保護設計原理 26
9.1 變電所繼電保護種類 26
9.2 變壓器的繼電保護 26
9.3 高壓出線保護 28
9.4 高壓母線保護 30
10 防雷與接地 31
10.1 簡述 31
10.2 變電所防雷措施 31
10.3變電所接地措施 31
10.4接地開關的選擇 32
參考文獻 33
致謝 34
附錄 35
CONTENTS
Introduction I
Abstract II
Preface 1
1 Engineering Survey 1
1.1 Residential area survey 1
1.2 Electrical design 1
1.3 Electrical design content 1
1.4 Electrical design results 1
2 Residential district load calculation 2
2.1 Residential load analysis 2
2.2 Carry the residenttial load reckoning 2
2.3 Residential load analysis 4
2.3.1 Reactive power calculation and compensation 4
2.3.2 Reactive power compensation way 5
2.3.3 Reactive power compensation capacity 5
2.3.4 Capacitor selection 6
3 Calculation of short-circuit current 6
3.1 The significance and content of the short-circuit current calculation 6
3.2 Calculation method of short-circuit current 7
3.3 Selection of short-circuit calculation points 7
4 Substation scheme 11
4.1 Sets of power substation 11
4.2 Substation layout and structure scheme 11
4.3 Substation location choice 12
4.4 Substation type scheme selection 12
5 Determine the number and capacity of main transformer 12
5.1 Choice of transformer number 13
5.2 Transformer capacity and number 13
6 Substation main wiring scheme 13
6.1 Substation main wiring scheme 13
6.2 Substation main connection type 14
7 Choice of transformer primary equipment 14
7.1 Sum 14
7.2 The choice of high-voltage equipment 14
7.3 Selection of low pressure primary equipment 16
7.3.1 Selection and verification of low voltage circuit breaker 16
7.3.2 Selection and verification of low voltage switchgear 18
7.3.3 Selection and verification of current transformer 20
7.3.4 Selection and verification of knife switch 20
7.3.5 Selection and verification of low voltage primary equipment 20
8 The choice of substation high and low voltage line 21
8.1 High voltage side line selection and verification 21
8.1.1 High voltage side line selection and verification 21
8.1.2 Selection and verification of high-voltage cable 22
8.2 High voltage bus selection and verification 23
8.2.1 Selection and verification of low voltage side line 23
8.2.2 Selection and verification of low-voltage cable 25
9 Substation relay protection design principle 26
9.1 Relay protection type 26
9.2 Substation relay protection type 26
9.3 Substation 10kV feeder protection 28
9.4 Substation 10kV bus protection 30
10 Lightning protection and grounding 31
10.1 Sum 31
10.2 Protection of lightning over-voltage 31
10.3 Substation grounding measures 31
10.4 Selection of earthing switch 32
Reference 33
Acknowledgement 34
Appendix 35
陽光花園住宅小區(qū)電氣設計
摘要： 本次所設計的課題是陽光花園住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)及18號住宅樓供配電的初步設計。該供電系統(tǒng)是由獨立的變配電所組成的住宅小區(qū)專用的降壓變電系統(tǒng)，具有10kV和380V兩個電壓等級，10kV一側接與供電局提供的10kV電源，380V主要用于小區(qū)用戶的用電。本設計是以我國現(xiàn)行的各有關規(guī)范規(guī)程等技術標準為依據(jù)，再根據(jù)任務書提供的原始資料，參照有關資料及書籍，對各種方案進行比較而得出最為合適的方案，同時考慮到供電系統(tǒng)的安全性、可靠性及經(jīng)濟性。本計算書通過對主接線的設計，短路電流的計算，主要電氣設備型號和參數(shù)的確定，電氣設備的動熱穩(wěn)定校驗，無功補償?shù)脑O計，防雷和過電壓保護裝置的設計等較為詳細地完成了本變電所的設計。18號住宅樓電氣設計主要包括照明配電，弱電設計，防雷與接地等內(nèi)容。
關鍵詞：負荷計算 繼電保護 短路計算 防雷接地
Electrical Design Of Residential District In South Campus Of
Abstract The subject of this design is the preliminary design of the 10kV power supply system and 18# residential building distribution system for the South Campus of Shandong Agricultural University.. The power supply system is composed of independent variable distribution of residential special step-down variable electric system, with 10kV and 380V two voltage levels, 10kV side connected with power supply bureau provides the 10kV power supply, 380V is mainly used for residential users of electricity. Design based on China's current relevant standards technical standards as the basis, according to the task book provide original data, with reference to the relevant information and books, comparison that the most suitable solution to various kinds of schemes, and taking into account the power system security, reliability and economy. The specification through to the transformer substation main wiring design, short-circuit current calculation, determination of main electrical equipment models and parameters, the electrical equipment of the dynamic thermal stability check, no power compensation design, lightning protection and over voltage protection device design is detailed completed the design of the variable. The electrical design of the single building is based on the relevant regulations of the state to complete a multi-storey residential building electrical construction design, including lighting distribution, lightning and grounding, weak design and other content.
Keywords：load calculation, relay protection, short-circuit calculation, lightning protection and grounding
- 33 -
前言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質量的要求日益提高。國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設和改造中，要求高壓直接進入負荷中心，形成高壓受電—變壓器降壓—低壓配電的供電格局，所以供配電要向節(jié)地、節(jié)電、緊湊性、小型化、無人值守的方向發(fā)展。住宅小區(qū)內(nèi)設置變電所成為主流。
其次隨著社會發(fā)展和城市化的進程加快，負荷密度越來越高，城市用地越來越緊張，城市配電網(wǎng)逐步由架空線向電纜過渡，架桿方式安裝的配電變壓器越來越不適應人們的要求。各種變電所應運而生，變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所，是電力系統(tǒng)中電能傳輸必不可少的環(huán)節(jié)，起著橋梁的作用。變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設的關鍵環(huán)節(jié)。變電所設計質量的好壞，直接關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。為滿足負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，就需要做到變電所整體的穩(wěn)定、可靠并采取相應的措施提高供電可靠性和提高電能質量。
1 工程概況
1.1 住宅小區(qū)概況
陽光花園住宅小區(qū)包括住宅樓25棟，住戶共720戶。本次設計不包括小區(qū)公共用電。本住宅小區(qū)均為三級負荷，額定電壓為380/220V。
1.2 電氣設計要求
根據(jù)小區(qū)的供電電源及小區(qū)內(nèi)用電負荷的情況，并適當兼顧小區(qū)以后的發(fā)展，應采用安全可靠，技術先進，經(jīng)濟合理的供配電設計方案。變配電所的位置和變電所型式的選擇；根據(jù)負荷計算、功率因數(shù)計算及無功功率因數(shù)補償?shù)葋泶_定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量；短路電流的計算；變電所主接線方案的選擇,高低壓側一次回路設備的選擇與校驗,各單體樓線路及設備的選擇與布置,繼電保護裝置設備和保護方式的選擇與校驗；確定防雷和接地裝置的布置和選擇。
1.3電氣設計內(nèi)容
電氣設計內(nèi)容包括：負荷計算,功率因數(shù)計算，無功功率計算和補償,變配電所的選址和室內(nèi)布置的選擇,短路電流計算,變壓器選擇,主接線選擇,高低壓電氣設備選型與安裝,高低壓線路的計算電流及導線型號的選擇,電氣照明設計,變電所的繼電保護，住宅樓供配電和弱電系統(tǒng)設計,防雷和接地。
1.4電氣設計成果
電氣設計計算書一份，電氣施工圖26張。
2 住宅小區(qū)負荷計算
2.1 小區(qū)負荷分析
按對供電可靠性要求的分類
一級負荷：中斷供電將造成人員傷亡，政治、經(jīng)濟上造成重大損失，國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打斷且需要較長時間才能恢復，中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作。在一級負荷當中，特別重要場所的不允許中斷供電的負荷為特別重要負荷。一級負荷要求雙電源供電。
二級負荷：中斷供電將造成較大的政治、經(jīng)濟損失，且較長時間才能恢復正常生產(chǎn)，造成重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，影響重要用電單位的正常工作，如電信樞紐和交通樞紐等。二級負荷要求雙回路供電。
三級負荷：不屬于一級負荷和二級負荷的通常為三級負荷。三級負荷對供電電源無特殊要求，一般由單回電力線路供電。
2.2 負荷計算
本住宅區(qū)內(nèi)的用電戶為本小區(qū)的居民，沒有特別重要的負荷和需要連續(xù)供電的負荷，均為三級負荷。由需要系數(shù)法確定小區(qū)計算負荷，需要系數(shù)參照下表：
表2-1 住宅樓需要系數(shù)表
住宅戶數(shù)
需要系數(shù)
住宅戶數(shù)
需要系數(shù)
住宅戶數(shù)
需要系數(shù)
1
52-57
0.50
169-186
0.34
7-9
0.89
58-60
0.49
187-204
0.33
10-12
0.81
61-63
0.48
205-222
0.32
13-15
0.76
64-69
0.47
223-246
0.31
16-18
0.72
70-72
0.46
247-273
0.30
19-21
0.68
73-78
0.45
274-303
0.29
22-24
0.66
79-84
0.44
304-336
0.28
25-27
0.63
85-90
0.43
337-375
0.27
28-30
0.61
91-96
0.42
376-423
0.26
31-33
0.59
97-105
0.41
424-477
0.25
34-36
0.58
106-111
0.40
478-540
0.24
37-39
0.56
112-120
0.39
541-615
0.23
40-42
0.55
121-132
0.38
616-708
0.22
43-45
0.54
133-141
0.37
709-816
0.21
46-48
0.52
142-156
0.36
817-948
0.20
49-51
0.51
157-168
0.35
949-1000
0.19
本小區(qū)總共有25棟樓。全部為6層住宅樓。其中有3棟樓為一個單元，共有有12家住戶，10棟樓為兩個單元，每單元有12家住戶，共有24家住戶，12棟樓為三個單元，每單元共有12家住戶，共有36家住戶。住宅總戶數(shù)為720戶。按照戶型分為A、B、C、D四種戶型。
A戶型：
1、本戶型包括4號樓、17號樓、18號樓，共有84戶，根據(jù)《住宅電氣設計規(guī)范》和《工業(yè)與民用配電手冊》的規(guī)定，普通住宅樓每戶負荷按6，需要系數(shù)參照上表的規(guī)定，取0.44，則
有功計算負荷：
2、依據(jù)相關規(guī)定，功率因數(shù)為，，
則
無功計算負荷：
B戶型：
1、本戶型包括1號樓、5號樓、6號樓、8號樓、9號樓，共有156戶，根據(jù)《住宅電氣設計規(guī)范》和《工業(yè)與民用配電手冊》的規(guī)定，住宅樓每戶負荷按6，需要系數(shù)查詢上表，取，則
有功計算負荷：
2、依據(jù)相關規(guī)定，取功率因數(shù)，則，
則
無功計算負荷：
C戶型：
本戶型共包括3號樓、7號樓、11-19號樓、23-25號樓，有396戶，根據(jù)《住宅電氣設計規(guī)范》的規(guī)定，住宅樓每戶負荷按6計算，需要系數(shù)查詢上表，取，則
有功計算負荷：
2、依據(jù)有關規(guī)定，取功率因數(shù)，則，
則
無功計算負荷：
D戶型：
本類包括2號樓、10號樓、20-22號樓，共有84戶，根據(jù)《住宅電氣設計規(guī)范》的規(guī)定，住宅樓每戶用電負荷按8，需要系數(shù)查詢上表可知，取，
則
有功計算負荷：
2、依據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)范》有關規(guī)定，取功率因數(shù)，則，則
無功計算負荷：
由以上計算可知：本小區(qū)總計算負荷為：
有功計算負荷：
=221.76+336.96+617.76+295.68=1472.16kW
無功計算負荷：
=166.32+252.72+463.32+221.76=1104.12kvar
視在計算負荷：
計算電流：
此時的功率因數(shù)：
表2－2 小區(qū)計算負荷統(tǒng)計表
戶型
A
B
C
D
總計
有功計算負荷(kW)
221.76
336.96
617.76
295.68
1472.16
無功計算負荷(kvar)
166.32
252.72
463.32
221.76
1104.12
需要系數(shù)
0.44
0.36
0.26
0.44
功率因數(shù)
0.8
0.8
0.8
0.8
視在功率（kVA）
1840.2
2.3 無功計算及補償
計算完本住宅樓小區(qū)的所有負荷后，需要計算小區(qū)預裝變壓器的容量，這需要統(tǒng)計小區(qū)內(nèi)配電線路的損耗和變壓器的損耗，本住宅小區(qū)的配電線路較短，故線路的損耗可以忽略不計，只需要考慮變壓器的損耗。
2.3.1 補償電容的接線方式
本工程電容器的連接方式為三角形接法，所用器件為靜電電容器補償器件。接線的具體方法如下：
圖2－1電容接線方式
2.3.2 無功補償?shù)姆绞?
本配電系統(tǒng)采用低壓集中補償方式，這種補償方式有電容器得到充分利用，方便維護等優(yōu)點，適于住宅小區(qū)等負荷較集中的用戶。
2.3.3 電容器補償容量
根據(jù)《工業(yè)與民用配電手冊》的有關規(guī)定：住宅小區(qū)的負荷較為分散且利用率不高，小區(qū)內(nèi)變電所的功率因數(shù)要達到0.9以上，但是由于小區(qū)變壓器的損耗較大，要在變壓器的低壓側做無功補償，在完成補償后的所計算的功率因數(shù)應該高于變壓器高壓側。取變壓器低壓的側功率因數(shù)為0.92，此時在變壓器低壓側應該裝設的電容器的容量為:
補償后視在功率為：
變壓器有功功率損耗：
變壓器無功功率損耗：
變電所高壓側計算負荷為：
=
補償后，本小區(qū)的功率因數(shù)為:
，滿足要求。
2.3.4 電容器選型
根據(jù)有關規(guī)范，本工程所采用的電容器電壓為400V，電容器的具體型號為：BKMJ0.4—20—3 ，低壓集中補償電容器的數(shù)量為： N==476.98/20=23.85，則實際選用的數(shù)量為24個。
補償?shù)臒o功功率為：
補償后視在功率為：
變壓器有功功率的損耗：
變壓器無功功率的損耗：
補償后變電所高壓側的計算負荷為：
=
此時本小區(qū)的功率因數(shù)為:
，滿足要求。
3 短路電流計算
3.1 短路電流計算的目的和內(nèi)容
1）目的
根據(jù)短路電流的大小對所選設備進行動、熱穩(wěn)定性校驗；
確定變壓器的保護整定和線路保護靈敏度
的校驗。
2）內(nèi)容
對變電所進行三相短路和兩相短路的計算。
3.2 短路電流計算原則
由于供電電源側容量相對于小區(qū)用戶負荷來說是很大的，所以我們可以將供電電源側看做一個無窮大容量系統(tǒng)。所謂無窮大容量系統(tǒng)，是指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對于用戶容量大得多的電力系統(tǒng)。不管用戶的負荷怎樣變動甚至發(fā)生短路時，電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的電壓均維持不變。為了簡化短路計算，將小區(qū)的兩個供電電源均視為無窮大容量系統(tǒng)。
3.3 短路電流計算的步驟
設定基準值：
根據(jù)初始資料，從供電部門引入YJV聚乙烯絕緣電纜為該小區(qū)供電，接電點距離小區(qū)為6公里，電力系統(tǒng)高壓側所裝斷路器的最大斷流容量為，查表知YJV絕緣電纜線路單位長度電抗的平均值約為。
設基準容量Sd=100MVA，
基準電壓，
則 ，
計算系統(tǒng)最大運行方式時的短路電流：
（1）計算短路時電路中各主要元件的電抗標幺值：
a）電力系統(tǒng)的電抗標幺值：
b）電纜線路的電抗標幺值：，
c）電力變壓器的電抗標幺值：查建筑電氣常用數(shù)據(jù)得，
根據(jù)以上計算結果繪制等效電路圖如圖所示：
圖3-1等效電路圖
（2）對于K-1點：
a）總電抗標幺值：
b）三相短路電流周期分量有效值：
c）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：
d）三相短路沖擊電流及其有效值：
e）三相短路容量：
f）兩相短路電流的有效值：
（3）對于K-2點：
a）總電抗標幺值：
b）三相短路電流周期分量有效值：
c）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：
d）三相短路沖擊電流及其有效值：
e）三相短路容量：
f）兩相短路電流的有效值：
系統(tǒng)最小運行方式：
根據(jù)要求繪制短路的單相等效電路圖如圖所示：
圖3-2 等效電路圖
（1）對于K-3點：
a）總電抗標幺值：
b）三相短路電流周期分量有效值：
c）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：
d）三相短路沖擊電流及其有效值：
e）三相短路容量：
f）兩相短路電流的有效值：
（2）對于K-4點：
a）總電抗標么值：
b）三相短路電流周期分量有效值：
c）三相短路次暫態(tài)電流和
穩(wěn)態(tài)電流有;效值：
表3－1 短路計算表
系統(tǒng)運行狀況情況
短路點的選取
三相短路容量
三相短路容量
兩相短路電流
/KA
/KA
/KA
/KA
/KA
最大運行狀況
K-1
19.5
19.5
19.5
49.73
29.44
354.6
16.89
K-2
57.6
57.6
57.6
105.98
62.78
41.67
49.88
最小運行狀況
K-3
19.5
19.5
19.5
49.73
29.44
354.6
16.88
K-4
33.63
33.63
33.83
61.88
36.66
23.35
29.12
d）三相短路沖擊電流及其有效值：
e）三相短路容量：
f）兩相短路電流的有效值：
可求出本供電系統(tǒng)的各短路點的最大短路容量，并據(jù)此校驗系統(tǒng)的設備選型與繼電保護的保護時限的整定。統(tǒng)計以上的各短路點的計算結果，將結果繪制成短路計算表3-1。
4 變電所方案
4.1變電所設置簡述
變電所擔負著受電，經(jīng)過變壓器變壓，再分配電能的重要任務。它是供電系統(tǒng)的重要組成部分，隨著小區(qū)變電所的越來越多，其地位比較重要。
本工程設計的小區(qū)變電所是根據(jù)供電技術的發(fā)展，合理規(guī)劃位置，考慮經(jīng)濟和生活水平發(fā)展的角度出發(fā)，設置的獨立式結構的變電所。
4.2 變電所選址與設置
本工程設計的變電所為單獨式變電所，其變壓器安裝在室內(nèi)，與高低壓配電柜在同一所房間內(nèi)，設計變壓器室的結構布置時，應根據(jù)《10 kV及以下變電所設計規(guī)范》和《工業(yè)與民用配電手冊》的要求進行設計，各種數(shù)據(jù)要求符合國家相關規(guī)范的要求，并且做到經(jīng)濟可靠，維護方便。
（1）高壓配電室
表4－1 高壓配電室內(nèi)各種通道的最小寬度
開關柜布置方式
柜后維護通道/㎜
柜前操作通道/㎜
固定式柜
手車式
單列布置
800
1500
單車長度+1200
雙列面對面布置
800
2000
雙車長度+900
雙列背對背布置
1000
1500
單車長度+1200
按GB50053-1994規(guī)定，高壓配電室的開關柜成列布置時，其屏前后的通道的最小寬度如上表所示。
本變電所內(nèi)的高壓開關柜采用單列布置。
1）高壓開關柜為距墻布置時，柜后與墻凈距大于800㎜，側面與墻凈距應大于200㎜。
2）通道寬度在建筑物的墻面遇有柱類局部凸出時，凸出部位的通道寬度可以減少200㎜。
3）當電源從柜后正背后墻上另設隔離開關及其手動操作機構時，柜后通道凈寬不小于1.5米；當柜背面防護等級為IP2X時，可減為1.3米。
4）高壓配電室的防火等級不應低于二級。
（2）低壓配電室
表4—2 低壓配電室內(nèi)屏前后通道最小寬度
配電屏形式
配電屏的形式
屏前通道/mm
屏后通道/mm
抽屜式
單列布置
1800
1000
雙列面對面布置
2500
1000
雙列背對背布置
1800
1000
低壓配電室內(nèi)成列布置的低壓配電屏，其屏前后的通道的最小寬度，按GB50053-1994規(guī)定，如下表。
本低壓配電室的配電柜采用雙列面對面布置，參考表中數(shù)據(jù)。
1）低壓配電室與抬高地坪的變壓器室相鄰時，配電室高度不應小于4m；與不抬高地坪的變壓器室相鄰時，配電室高度不應小于3.5m。
2）低壓配電室的防火等級應不低于三級。
3）電源從柜后正背后墻上另設隔離開關及其手動操作機構時，柜后通道凈寬不應小于1.5米；當柜背面防護等級為IP2X時，可減為1.3米。
4.3 變電所位置選擇
根據(jù)變配電所位置選擇一般原則：
1）盡量靠近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬損耗。
2）進出線方便，特別是要便于架空進出線。
3）靠近電源側。
4）設備運輸方便，特別考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸。
5）不應設在有劇烈震動或高溫的場所，無法避開時，應有防振和隔熱的措施。
6）不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠離時，不應設在污染源的下風側。
7）不宜設在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。
8）不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方。
9）不應設在地勢較洼和可能積水的場所。
4.4變電所型式方案選擇
變配電所的布置方案，應因地制宜，設計合理，同時兼顧經(jīng)濟的發(fā)展。
本住宅小區(qū)變電所為10/0.4kV的降壓變電所，變電所的設置為深入負荷中心，在本小區(qū)的中心位置建設。
5 主變壓器的選擇
電力變壓器是變電所中最重要的電氣設備，變壓器的作用是將輸電線路上的電壓升高或降低，以利于電能輸送和利用。
本工程設計變電所裝設SCB9環(huán)氧樹脂澆筑干式變壓器，繞組形式為雙繞組，相數(shù)為三相，調(diào)壓方式為無載調(diào)壓,聯(lián)結組別為D-yn11方式。
5.1 變壓器數(shù)量的選擇
變壓器的選用原則：
1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所應裝設兩臺變壓器。
2）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大宜采用經(jīng)濟運行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。
3）負荷集中而容量相當大的變電所，即使為三級負荷，也應采用兩臺或多臺變壓器。不可使單臺變壓器容量過大。
本小區(qū)為普通住宅小區(qū)，根據(jù)負荷容量，擬裝設兩臺變壓器。
5.2 變壓器容量的確定
裝設兩臺變壓器的變電所，每臺主變?nèi)萘客瑫r滿足以下兩個條件：
1）任一臺變壓器單獨運行時，需要滿足總負荷60%～70%的需要，即：
=(0.6～0.7)×1840.2=(1004.12～1288.14) kV?A。
2）任一臺變壓器單獨運行時，應該滿足全部一二負荷和有特殊要求的負荷的用電需要，由于本小區(qū)均為三級負荷，故不做考慮。
3）本工程的變壓器采用D-yn11聯(lián)結，這種連接方式有利于抑制高次諧波，便于低壓單相接地短路故障的保護和切除，且承受單相不平衡負荷的能力要強的多。
綜合考慮以上因素，此次設計的變電所采用的變壓器分別為SCB9-1000kVA 10/0.4kV一臺，SCB9-1250kVA 10/0.4kV一臺。
6 變電所主接線方案
本設計根據(jù)老師提供的原始資料和上述計算的結果，綜合考慮其他方面因素的影響，確定合適本工程的主接線方案。最后對所選擇方案繪出變電所高壓系統(tǒng)圖。
住宅小區(qū)變電所的主接線方案基本要求：
1）保證供電的可靠性和穩(wěn)定性，滿足負荷用電連續(xù)性的要求。
2）主接線應簡單，運行維護方便。
3）主接線應具有一定的靈活性。
4）結合小區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，應留有擴建的余地。
5）在保證可靠運行的基礎上，力求投資少，年運行費用低。
6.1 變電所主接線型式
本小區(qū)主接線方案：高壓側為單母線，低壓側為單母線分段。
由于本小區(qū)均為三級負荷，對供電可靠性的要求不高，所以高壓側主接線采用單母線的形式，該形式接線簡單，維護方便。低壓側采用單母線分段，兩臺變壓器各帶一條母線，低壓側母線之間設有聯(lián)絡開關，出現(xiàn)事故時可由另一臺變壓器臨時供電，提高供電的可靠性和連續(xù)性。
6.2 變電所主接線布置
1）電源進線
根據(jù)供電局提供的電源，本變電所采用兩路10kV電源進線，一路通過高壓電纜引來，此作為正常工作電源；另一路備用線路，從鄰近的住宅小區(qū)的變電所取得，為本小區(qū)負荷備用電源。
2） 母線
高壓側母線采用銅排單母線。
低壓側母線裝設聯(lián)絡斷路器的母線，母聯(lián)斷路器平時斷開，以提高供電的穩(wěn)定性。
本系統(tǒng)的二次回路是由設在每段母線上的電壓互感器和進出線上串連的電流互感器提供操作電源和信號。為了防止雷電過電壓破壞變電所內(nèi)的設備，需在每段母線上裝設避雷器，避雷器與電壓互感器同設在進線柜中。
3）高壓側出線方式
高壓柜有兩條高壓出線。這兩條出線分別由電纜經(jīng)斷路器連接到兩臺變壓器上。高壓電氣柜采用可移動式的開關柜。
4）低壓側出線方式
該變電所的25路低壓出線經(jīng)斷路器供給25棟住宅樓用電，一路出線給變電所照明供電,低壓配電采用TN-C-S的接地系統(tǒng)。
7 電氣設備的選擇
7.1 簡述
盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。
7.2 高壓設備的選擇
（1）高壓斷路器的選擇與校驗
根據(jù)和，試選ZN28-10/100A型高壓真空斷路器。按，，，則。
根據(jù)和，試選ZN28-10/100A型高壓真空斷路器。按，，，則。
其選擇校驗表如下：
表7－1 真空斷路器校驗表
序號
裝設地點的電氣條件
ZN28-10/100A
項目
數(shù)據(jù)
項目
數(shù)據(jù)
結論
1
10 kV
10kV
合格
2
54.99 A
68.73A
100A
合格
3
19.5 kA
25 kA
合格
4
49.73 kA
50 kA
合格
由上表可知ZN28-10/100A短路器滿足要求。
（2）高壓避雷器的選擇
選用配電用的避雷器，且電壓為10 kV，并對每段母線都設置一避雷器，因此選用型號為HY5WS2-17/50型的避雷器。該避雷器額定電壓17KV，額定電流為50KA。
（3）高壓電流互感器的選擇與校驗
表7－2 高壓電流互感器選擇與校驗
序號
裝設地點的電氣條件
LZZBJ9-10C1
項目
數(shù)據(jù)
項目
數(shù)據(jù)
結論
1
10k V
10 kV
合格
2
123.72A
150 A
合格
3
19.5 kA
110 kA
合格
4
49.73 kA
80 kA
合格
高壓電流互感器選用LZZBJ9-10C1型電流互感器，計量用電流互感器選用0.2級，其余選用0.5級。
其選擇校驗表如上表所示，由上表可知該電流互感器滿足要求。
（4）高壓電壓互感器的選擇
根據(jù)額定電壓的要求，電壓互感器所選擇的是JDZ9-10C1型單相樹脂澆注式，計量用電壓互感器準確度等級選為0.2級，其余為0.5級。
（5）高壓熔斷器的選擇
高壓側熔斷器用做高壓電壓互感器一次側的短路保護,熔斷器選擇RN2-10型戶內(nèi)式高壓流熔斷器。
（6）高壓開關柜的選擇
本次設計采用KYN28—12型高壓戶內(nèi)開關柜。所用的開關柜應具有“五防”功能。
7.3 低壓設備的選擇
7.3.1 低壓斷路器的選擇與校驗
1250KVA變壓器低壓側：
（1）進線柜低壓斷路器電流脫扣器的選擇與校驗
選用DW15型低壓斷路器
a）瞬時過電流脫扣器動作電流的整定
整定過電流線路脫扣器的額定電流為=≥，線路尖峰電流取，瞬時過電流脫扣器的動作電流應該躲過線路的最大尖峰電流，即，假設瞬時脫扣電流整定為，即，滿足躲避尖峰電流的要求。
b）短延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
短延時過電流脫扣器動作電流應躲過線路負荷的尖峰電流，即，故整定為=6500A。
短延時過電流脫扣器的動作時間應該滿足保護選擇性的要求，整定動作時間為0.6s。
c）長延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
長延時過電流脫扣器的動作電流應按躲過線路最大負荷電流來整定，即，故整定動作電流為=2000A。
長延時過電流脫扣器的動作時間應躲過允許過負荷的最大持續(xù)時間來整定，整定動作時間為2s。
d）熱脫扣器額定電流應該按大于線路的計算電流來整定，即≥，其動作電流按下式整定：
，熱脫扣器動作電流整定為2000A。
故根據(jù)上述的計算結果，低壓斷路器選擇DW15-2000型斷路器。過負荷電流整定為2000A，速斷電流整定為8000A。
1000KVA變壓器低壓側：
（1）進線柜低壓斷路器電流脫扣器的選擇與校驗
選用DW15-1600型低壓斷路器
a）瞬時過電流脫扣器動作電流的整定
整定過電流線路脫扣器的額定電流為=≥，線路尖峰電流取，瞬時過電流脫扣器的動作電流應該躲過線路的最大尖峰電流，即，假設瞬時脫扣電流整定為，即，滿足躲避尖峰電流的要求。
b）短延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
短延時過電流脫扣器動作電流應躲過線路負荷的尖峰電流，即，故整定為=5500A。
短延時過電流脫扣器的動作時間應該滿足保護選擇性的要求，整定動作時間為0.6s。
c）長延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
長延時過電流脫扣器的動作電流應按躲過線路最大負荷電流來整定，即，故整定動作電流為=2000A。
長延時過電流脫扣器的動作時間應躲過允許過負荷的最大持續(xù)時間來整定，整定動作時間為2s。
d）熱脫扣器額定電流應該按大于線路的計算電流來整定，即≥，其動作電流按下式整定：
，熱脫扣器動作電流整定為2000A。
故根據(jù)上述的計算結果，低壓斷路器選擇DW15-1600型斷路器。過負荷電流整定為2000A，速斷電流整定為6000A。
(2) 低壓配電出線斷路器的選擇與校驗
在本工程中，小區(qū)住宅樓共存在著A、B、C、D戶四種樓宇設計。以18號樓C戶型36戶為例來計算本住宅樓的負荷大小。
查表知需要系數(shù)=0.50， =6×36=216
每個單元樓梯間的公共用電歸算為4，則18號樓總負荷為
=216+4×3=228
==0.50×228=114
功率因數(shù)取為=0.80， =0.75
=×=114×0.75=85.5
=/ =114/0.80=142.5
=/ =114/(0.38×0.80)=216.51，同理可計算其他的樓型的計算負荷和計算電流。各住宅樓詳細計算負荷如表7-3所示。
表7-3 山農(nóng)大住宅樓負荷計算明細表
樓號
總功率（KW）
需要系數(shù)
額定電壓（V）
視在功率(KVA)
有功功率(KW)
無功功率(Kvar)
計算電流（A）
1
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
2
200
0.66
380
165.00
132.00
99.00
250.69
3
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
4
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
5
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
6
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
7
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
8
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
9
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
10
200
0.66
380
165.00
132.00
99.00
250.69
11
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
12
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
13
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
14
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
15
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
16
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
17
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
18
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
19
228
0.5
380
142.50
114.00
85.50
216.51
20
100
0.95
380
118.75
95.00
71.25
180.42
21
100
0.95
380
118.75
95.00
71.25
180.42
22
100
0.95
380
118.75
95.00
71.25
180.42
23
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
24
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
25
152
0.66
380
125.40
100.32
75.24
190.53
根據(jù)各棟樓的設備容量及電流計算結果，初步選擇住宅樓內(nèi)總配電箱斷路器為CM2系列塑料外殼式智能斷路器。
7.3.2配電柜低壓斷路器的選擇與校驗
低壓出線斷路器的選擇與校驗：
由表7-3可知，1、 5、6、13、16、23、24、25號樓的負荷相同，計算電流的大小相等，可選用同一規(guī)格的斷路器。過電流脫扣器的額定電流應不小于線路的計算電流。
表 7-4 總配電箱里的斷路器的選擇與校驗
型號
CM2-400
CM2-225
殼架電流
400
225
脫扣器額定電流
250,315,30,4O0
180,200,225
通斷能力
50
50
瞬時整定值
5-10
因此選擇CM2-400/200斷路器，其額定電流為200A。
1）瞬時過電流脫扣器動作電流的整定
此處取
瞬時過電流脫扣器的動作電流應躲過線路的尖峰電流，設瞬時脫扣電流整定為5倍，即
<
2）短延時過電流脫扣器動作電流的整定
短延時過電流脫扣器的動作電流應躲過線路短時間出現(xiàn)的負荷尖峰電流，即
3）長延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
長延時過電流脫扣器動作電流應躲過線路最大負荷電流，即
長延時過電流脫扣器的動作時間應躲過允許過負荷的持續(xù)時間。其動作特性通長是反時限的，即過負荷電流越大，其動作時間越短，一般動作時間整定為1.5h。
4）斷流能力校驗
塑殼式斷路器的極限分斷電流應不小于通過它的最大三相短路電流周期分量的有效值，即，所以選擇CM2-400/200斷路器滿足要求。
同理,其它住宅樓的斷路器規(guī)格的選擇如下:
20、21、22號住宅樓負荷為100KW，計算電流為180.42A
選用CM2-225/200型斷路器
2、10號住宅樓負荷為200KW，計算電流為250.7A
選用CM2-400/315型斷路器
3、4、7、8、9、11、12、14、15、17、18、19號樓負荷為228KW,計算電流為216.5A
選用CM2-225/225型斷路器
7.3.3低壓電流互感器的選擇與校驗
根據(jù)額定電壓與一次側電流的大小,低壓電流互感器選用LMZ3樹脂澆注絕緣電流互感器，計量用電流互感器準確度等級選用0.2級，其余選用0.5級。具體選擇型號見低壓系統(tǒng)圖。
7.3.4刀開關的選擇與校驗
根據(jù)補償柜安裝處的電壓和電流以及斷路容量，1250KVA變壓器側的進線柜中刀開關型號為HD13B-2000/31，1000KVA變壓器側的進線柜中刀開關型號為HD13B-1500/31，其
表7－5 高壓側和低壓側設備一覽表
類別
型號
廠家
高壓一次設備
斷路器
ZN22-10/630
上海約瑟
避雷器
HY5WS2-17/50
衢州日新電氣公司
電流互感器
LZZBJ9-10C1
上海約瑟
電壓互感器
RZL10-10/0.1
溫州上洲公司
熔斷器
RN2-10
上海約瑟
開關柜
KYN28—12
常熟開關制造公司
低壓一次設備
低壓斷路器
CM2-225
CM2-400
常熟開關制造公司
低壓電流互感器
LZM3
上海約瑟
母聯(lián)及受電柜刀開關
HD13B-2000/31
其他開關柜刀開關
HD13B-1000/31
HD13B-600/400/31
低壓配電柜
GGD2-34/09
GGD2-10
GGJ1-01
他出線柜分別為HD13B-1000(600/400/200)/31。
7.3.5低壓配電柜型號的選擇
考慮本工程的先進性、可靠性與經(jīng)濟性，低壓配電柜采用GGD2型。
綜上所述高壓側和低壓側一次設備的選擇如表7-5所示。
8 變電所導線的選擇
8.1 高壓側線路的選擇與校驗
變電所高壓側的輸電線路包括高壓電纜和高壓母線。
8.1.1高壓電纜的選擇與校驗
1000KVA變壓器高壓側的計算電流：。
(1)按發(fā)熱條件選擇導線截面。高壓側的計算電流（按變壓器的容算）54.99，查表知35的交聯(lián)聚乙烯電纜載流量為>54.99,符合載流量要求。
校驗：查《工廠供電》附錄表知,該導線的熱穩(wěn)定系數(shù)為=140，=1.5+0.05=1.55.校驗其短路熱穩(wěn)定性：〈35,符合要求。
(2)按經(jīng)濟電流密度選擇。查表知=2.5A/ (年最大負荷利用小時數(shù)為2600).經(jīng)濟截面為，接近35，符合經(jīng)濟電流密度。
（3）校驗電纜允許的最大短路電流有效值。查表可知該型號導線的短路電流有效值在切除時間為0.6s時的值為 ，系統(tǒng)短路容量按500MVA估算時的短路電流有效值為 ， ,不滿足要求，選擇電纜截面為120 ，所選用的電纜截面為120 。
綜合以上各因素，1000KVA變壓器高壓側最后選擇的電纜是YJV-10KV-3×120 。
1250KVA變壓器高壓側的計算電流：。
(1)按發(fā)熱條件選擇導線截面。高壓側的計算電流（按變壓器的容算）68.73，查表知，35的交聯(lián)聚乙烯電纜載流量為>68.73,符合載流量要求。
校驗：
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