城市供配电课设共21页

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1、目录第一章 绪论11.1 供电系统结构11.2 供电系统要求1第二章 10kv变电站的相关计算22.1 NO1变电站的相关计算22.1.1 变电站负荷计算、功率补偿22.1.2 变压器的相关计算32.2 NO2变电站的相关计算52.2.1 变电站负荷计算、功率补偿52.2.2 变压器的相关计算62.3 NO3变电站的相关计算72.3.1 变电站负荷计算、功率补偿72.3.2 变压器的相关计算82.4 NO4变电站的相关计算92.4.1 变电站负荷计算、功率补偿102.4.2 变压器的相关计算10第三章 10KV线路相关计算123.1 10KV电缆的选择及损耗12第四章 35KV变电站相关参数计

2、算144.1 35KV变电站负荷计算、功率补偿144.1.1 变压器TA负荷计算、功率补偿144.2 变压器的相关计算154.3 35KV线路计算与损耗164.3.1 线缆的选择164.3.2 35KV电缆线路功率损耗16第五章 短路计算及断路器选择175.1 35KV站短路计算175.2 10KV站短路计算与断路器的选择18参考文献19第一章 绪论1.1 供电系统结构中国大多数用电设备均为0.4kv电压等级，从高电压降到低电压，考虑电能损耗及经济性，采用逐级降压供电方式。目前中国城市供电电压等级一般为220/110/10/6kv或220/35/10/6kv。在多级电压供电网络中，为了既保证供

3、电系统可靠性与安全性，又避免变压器与线路形成电磁环网进而产生电磁环流即功率损耗，供电系统应采用“闭环结构，开环运行”结构。供电系统的设计与运行，要实现安全、可靠、优质、经济的特性。1.2 供电系统要求供电系统有正常、故障、事故三种运行状态，要根据三种状态设计系统的结构与控制体系。1.保证正常供电。即可采用一主一备、互为备用、双电源供电结构模式及桥式、分段或不分段母线式供电；在变压器低压侧进行无功补偿及配置相应的调压措施；装设仪器仪表实现电量与参数的计量与测量。2.进行系统保护。供电系统配置完整的保护系统，从而实现在系统发生故障、事故时能自动、迅速、准确地切除故障，发出报警信号。3.满足异常要求

4、。系统元件能切除相应故障，并且当故障切除后，变压器与线路有一定的备用容量保证系统正常运行。根据设计要求该本课程设计针对某大学校区供电系统设计。根据设计要求其供电区域符合属于二级负荷，要求不间断符合，所以提供的是双电源供电，一个35KV电源和一个10KV电源构成双电源。根据附表要求分别设有四个10kv变电站，一个35kv变电站，本系统采用放射式结构。第二章 10kv变电站的相关计算基本关系式包括：计算负荷：；变压器损耗：；功率因数：电容补偿：2.1 NO1变电站的相关计算消防负荷不计入正常工作状态。由于是2级负荷需要双电源供电，所以负载分配问题，由于变压器负荷曲线，所以平均分配负荷可以使变压器损

5、耗最小，即对变压器负荷进行配比，使有功负荷两边基本相等（无功靠补偿电容找平）。10kv变电站NO1站内安装1T、2T两个变压器，1T带第一教学楼、第二教学楼，2T带第三教学楼和第四教学楼，其中一台变压器出现故障时，另一台可以带NO1站全站负荷。2.1.1 变电站负荷计算、功率补偿1. 变压器1T低压侧负荷计算有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：=884.71(A)2.无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=484.5(0.67-0.25)=201.57(kvar)需要的单组三相电容器容量为(kvar),选

6、取BCMJ0.4-20-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。3. 变压器2T低压侧负荷计算有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：=841.92(A)4. 无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=467.5（0.64-0.25）=180.3（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20-3号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。2.1.2 变压器的相关计算1. 变压器的选择安装两台变压器，任一台变压器的设计容量为任何一台变压器单独运行时，满足两

7、个条件：（1）满足全站总计算负荷的60%70%的要求，即。（2）满足全站一、二级负荷的要求，即。有功功率：0.85(250+320+210+340)=952(kw)无功功率：0.85(180+200+150+200)-440=180.5(kvar)视在功率：=968.96(KVA)查表选择变压器SC10-1250/10，变压器额定容量1250KVA,载损耗为=1770W，负载损耗为=8460W，空载电流为=0.3，短路阻抗为 =6。变压器的实际容量为：=(0.92)=1213KVA。2.1T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=484.5+3.

8、61=488.11kw变压器高压侧无功功率：=+-=323+20.3-240=103.3kvar变压器高压侧视在功率：=498.92kVA10kv高压侧功率因数：=488.11/498.92=0.9780.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。3.2T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=467.5+3.43=470.93kw变压器高压侧无功功率：=+-=297+18.49-200=110.59kvar变压器高压侧视在功率：=485.01kVA10kv高压侧功率因数：=470.93/485.01=0.9710.95，所以所选择的补偿电容器符合要

9、求。2.2 NO2变电站的相关计算10kv变电站NO2站内安装1T、2T两个变压器，1T带第五教学楼、第八教学楼，2T带第六教学楼和第七教学楼，其中一台变压器出现故障时，另一台可以带NO2站全站负荷。2.2.1 变电站负荷计算、功率补偿 1.变压器1T低压侧负荷计算有功功率：0.85*（220+380）=510 kw 无功功率：0.85*（160+230）=331.5 kvar视在功率：608.27 KVA计算电流：=924.17(A)2.无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=510（0.65-0.25）=

10、203.68（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。 3.变压器2T低压侧负荷计算有功功率：0.85*（330+250）=493 kw 无功功率：0.85*（220+180）=340 kvar视在功率：598.87 KVA计算电流：=909.89 A 4.无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=467.5（0.69-0.25）=216.44（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20

11、-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。2.2.2 变压器的相关计算 1.变压器的选择安装两台变压器，任一台变压器的设计容量为任何一台变压器单独运行时，满足两个条件：（1）满足全站总计算负荷的60%70%的要求，即。（2）满足全站一、二级负荷的要求，即。有功功率：0.85(220+380+330+250)=1003(kw)无功功率：0.85(160+230+220+180)-440=271.5(kvar)视在功率：=1021.12(KVA)查表选择变压器SC10-1250/10，变压器额定容量1250KVA,载损耗为=1770W，负载损耗为=8460W，空载电流为=0.3，

12、短路阻抗为 =6。变压器的实际容量为：=(0.92)=1213KVA。2.1T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=510+3.77=513.77kw变压器高压侧无功功率：=+-=331.5+21.51-240=113.01kvar变压器高压侧视在功率：=526.06kVA10kv高压侧功率因数：=513.77/526.06=0.9770.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。3.2T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=493+3.71=496.71kw变压器高压侧无功功率：=+-=340+2

13、0.97-240=120.97kvar变压器高压侧视在功率：=511.23kVA10kv高压侧功率因数：=496.71/511.23=0.9720.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。2.3 NO3变电站的相关计算10kv变电站NO3站内安装1T、2T两个变压器，1T带第一食堂、第二食堂，2T带图书馆和实验楼，其中一台变压器出现故障时，另一台可以带NO3站全站负荷。2.3.1 变电站负荷计算、功率补偿 1.变压器1T低压侧负荷计算有功功率：0.85*（500+480）=833 kw 无功功率：0.85*（320+320）=544 kvar视在功率：994.90 KVA计算电流：=1511.5

14、9(A)2.无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=833（0.65-0.25）=335.23（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。 3.变压器2T低压侧负荷计算有功功率：0.85*（600+420）=867 kw 无功功率：0.85*（180+300）=408 kvar视在功率：958.20 KVA计算电流：=1455.84 A 4.无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧

15、补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=867（0.47-0.25）=190.97（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。2.3.2 变压器的相关计算 1.变压器的选择安装两台变压器，任一台变压器的设计容量为任何一台变压器单独运行时，满足两个条件：（1）满足全站总计算负荷的60%70%的要求，即。（2）满足全站一、二级负荷的要求，即。有功功率：0.85(500+480+600+420)=2000(kw)无功功率：0.85(320+320+180+300)-560=392(kvar)视在功率：

16、=1744.61(KVA)查表选择变压器SC10-2000/10，变压器额定容量2000KVA,载损耗为=2500W，负载损耗为=12600W，空载电流为=0.3，短路阻抗为 =6。变压器的实际容量为：=(0.92)=1940KVA。2.1T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=833+5.62=838.62kw变压器高压侧无功功率：=+-=544+35.69-360=219.54kvar变压器高压侧视在功率：=866.92kVA10kv高压侧功率因数：=513.77/526.06=0.9670.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。3.2T变

17、压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=867+5.39=872.39kw变压器高压侧无功功率：=+-=408+33.54-200=241.54kvar变压器高压侧视在功率：=905.21kVA10kv高压侧功率因数：=872.39/905.21=0.9640.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。2.4 NO4变电站的相关计算10kv变电站NO4站内安装1T、2T两个变压器，1T带第一宿舍、第二宿舍，2T带第三宿舍和第四宿舍，其中一台变压器出现故障时，另一台可以带NO4站全站负荷。2.4.1 变电站负荷计算、功率补偿 1.变压器1T低压侧负荷计算

18、有功功率：0.85*（350+490）=714 kw 无功功率：0.85*（230+290）=442 kvar视在功率：839.74 KVA计算电流：=1275.85(A)2.无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=714（0.62-0.25）=263.05（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。 3.变压器2T低压侧负荷计算有功功率：0.85*（320+240）=688.5 kw 无功功率：0.85*（240+2

19、90）=450.5 kvar视在功率：822.79 KVA计算电流：=1250.10 A5. 无功功率补偿补偿前低压侧功率因数：为保证高压侧功率因数大于0.95，试取低压侧补偿后的功率因数为0.97，则需要补偿容量为:=688.5（0.65-0.25）=277.95（kvar）需要的单组三相电容器容量为(kvar),选取BCMJ0.4-20-3型号三相电容器，则实际补偿量为：(kvar),符合要求。2.4.2 变压器的相关计算 1.变压器的选择安装两台变压器，任一台变压器的设计容量为任何一台变压器单独运行时，满足两个条件：（1）满足全站总计算负荷的60%70%的要求，即。（2）满足全站一、二级

20、负荷的要求，即。有功功率：0.85(350+490+320+490)=1402.5(kw)无功功率：0.85(230+290+240+290)-560=332.5(kvar)视在功率：=1441.38(KVA)查表选择变压器SC10-1600/10，变压器额定容量1600KVA,载损耗为=2150W，负载损耗为=10240W，空载电流为=0.3，短路阻抗为 =6。变压器的实际容量为：=(0.92)=1552KVA。2.1T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=714+4.97=718.97kw变压器高压侧无功功率：=+-=442+31.24-2

21、80=193.24kvar变压器高压侧视在功率：=744.49kVA10kv高压侧功率因数：=718.97/744.49=0.9660.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。3.2T变压器损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=688.5+4.86=693.36kw变压器高压侧无功功率：=+-=450.5+30.19-280=200.69kvar变压器高压侧视在功率：=721.82kVA10kv高压侧功率因数：=693.36/721.82=0.9610.95，所以所选择的补偿电容器符合要求。第三章 10KV线路相关计算3.1 10KV电缆的选择及损耗1

22、0KV变电站所处的环境年平均气温15,导线额定负荷下最高允许的温度90，参考环境温度25。35KV站至10KV站间的距离取1.5km.温度修正系数 =1.074 取土壤修正系数；并列修正系数；则敷设修正系=0.7905计算实际载流量：，为电缆标准允许载流量。1. NO1电缆的选择通过电缆的计算电流：电缆标准允许载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面25mm，允许载流量90A的电缆，电缆阻抗0.91+j0.12/km。有功损耗：=13.21KW 无功损耗：=1.74kvar可见电缆的有功损耗远大于无功损耗。2.NO2电缆的选择通过电缆的计算

23、电流：电缆标准允许载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面25mm，允许载流量90A的电缆，电缆阻抗0.91+j0.12/km。有功损耗：=14.69KW无功损耗：=1.94kvar3. NO3电缆的选择通过电缆的计算电流：电缆标准允许载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面70mm，允许载流量152A的电缆，电缆阻抗0.33+j0.101/km。有功损耗：=15.55KW无功损耗：=4.76kvar可见电缆的有功损耗远大于无功损耗。4. NO4电缆的选择通过电缆的计算电流：电缆标准允许

24、载流量为：查表可知，选择10kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面35mm，允许载流量105A的电缆，电缆阻抗0.65+j0.113/km。有功损耗：=20.96KW无功损耗：=3.64kvar可见电缆的有功损耗远大于无功损耗。第四章 35KV变电站相关参数计算35KV变电站安装一台变压器，TA带各10kv变电站1T变压器的负荷，10KV电源进线经开闭站后带2T变压器负荷。序号负荷名称有功功率无功功率1No1 1T 484.5323 2T467.5297.52No2 1T510331.5 2T4933403No3 1T833544 2T8674084No4 1T71

25、4442 2T688.5450.5表1 各变电站负荷情况4.1 35KV变电站负荷计算、功率补偿4.1.1 变压器TA负荷计算、功率补偿1. 变压器TA低压侧负荷计算有功功率：4332.50（kw）无功功率：2846.51（kvar）视在功率：5183.94（KVA）计算电流：（A）2. 无功功率补偿低压侧功率因数：=0.84确定补偿容量：为保证高压侧功率因数大于0.92，试取低压侧补偿后的功率因数为0.94=1274.03(kvar) 需要的单组三相电容器容量为1274.03/6=212.38kvar,查附表一可知，选取BWF11-240-3三相电容器，则实际补偿量为：=6240=1440(

26、kvar)，符合要求。4.2 变压器的相关计算1. 变压器的选择 变电站内安装一台35KV变压器。有功功率：=P=4332.50kw，无功功率：=2846.51-1440=1406.51kvar视在功率=4555.09KVA ,SN= Sc 查表选择变压器SC9-5000/35，变压器额定容量为=5000KVA，空载损耗为=8430W，负载损耗为=22170W，空载电流为=0.4，短路阻抗为 =8。变压器的实际容量：=(0.92)=4850 KVA2. 变压器TA损耗计算及功率因数校验变压器有功损耗：变压器无功损耗：变压器高压侧有功功率：=+=4332.50+32.26=4364.76kw，变

27、压器高压侧无功功率：=+-=2846.51+449.97-1440=1856.49kvar变压器高压侧视在功率：=4743.17kVA35kv高压侧功率因数：=4364.76/4743.17=0.920，所以所选择的电容器符合要求。4.3 35KV线路计算与损耗35KV变电站所处的环境年平均气温15,参考环境温度25。东北方向8KM处一个35KV电压等级线路提供一个电源A，其出口短路容量Sd=150MVA。温度修正系数=1.074，取土壤修正系数Ke=0.93,并列修正系数Kp=0.85,则敷设修正系数Ki=KeKp=0.7905温度修正系数 =1.074，取土壤修正系数，并列修正系数，则敷设

28、修正系数=0.7905实际载流量：4.3.1 线缆的选择通过电缆计算电流：电缆标准允许载流量：查表可知，选择35kv铜芯三芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，缆芯截面50mm，允许载流量128A，电缆阻抗0.46+j0.107/km。4.3.2 35KV电缆线路功率损耗电源A距离35KV变电站8KM有功损耗：(kw)无功损耗：(kvar)第五章 短路计算及断路器选择计算所需公式：系统阻抗标幺值：；线路阻抗标幺值：；变压器阻抗标幺值：短路电流标幺值：；电压级的基准电流：；短路电流：，冲击短路电流：；短路容量：取基准容量=100MVA，3个电压等级的基准电压分别为=37kV，=10.5

29、kV，=0.4kV。相应的基准电流为、。5.1 35KV站短路计算A路35KV高压侧短路计算：系统阻抗标幺值：=100/150=0.67线路阻抗标幺值：短路阻抗标幺值：=0.67+0.063=0.733短路电流标幺值：=1/=1.37短路电流有名值：=2.14kA冲击电流：=2.552.12=5.46kA短路点短路容量：=137.14MVA35KV低压侧短路计算：变压器阻抗标幺值：短路电阻抗标幺值：短路电流标幺值：=1/=0.41短路电流有名值：=2.28kA冲击电流：=2.553.57=5.81kA短路点短路容量：=41.40MVA查表可知：35KV高压侧断路器选择LN2-35I/1250-

30、16，低压侧选择ZN3-10/630-85.2 10KV站短路计算与断路器的选择 NO1站10kv高压侧短路计算线路1WL的阻抗标幺值：=0.06100/=0.06，短路点阻抗标幺值：=+=2.58，短路电流标幺值：=1/=0.39，短路阻抗有名值：=2.13kA，冲击电流：=2.55=2.553.17=5.44 kA短路点短路容量：=38.78MVA断路器的选择I(N.2QF)=I(N.A)=S(N.T)/(1.732*Ud2)=68.73 所选断路器的参数指标校核表序号ZN3-10/630-8.0断路器指标选择要求安装位置的系统要求结论项目数据项目数据1Un10kv=Uwn10kv合格2I

31、n(A)630=Ic(A)66.91 合格3Ioc(kA)11.6=Ik(kA)2.13 合格4i(max)(kA)30=i(sh)(kA)5.44 合格5i*t(kAs)538 =i()*t（kAs)5.50 合格表2 断路器的选择以同样的方法可以确定NO2、NO3、NO4的短路计算数据以及断路器的选择。Ik(kA)ish(kvA)Sk(MVA)断路器型号NO22.135.5438.78ZN3-10/630-8.0NO32.175.5339.18ZN3-10/630-8.0N042.145.4638.93ZN3-10/630-8.0表3 计算结果与断路器选型参考文献1靖大为 城市供电技术 北京：中国电力出版社，2011.72唐志平,杨胡萍. 供配电技术 北京：电子工业出版社，20053刘增良,杨泽江. 输配电线路设计 北京：中国水利水电出版社，200419