学生公寓供配电系统设计

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1、青岛理工大学毕业设计(论文)摘 要供配电系统是电力系统的电能用户。电力系统和供配电系统的概念、电力系统的额定电压、电力系统的中性点的运行方式、电能的质量指标和电力负荷等基本知识是做供配电技术所必需的。做好供配电工作，对于促进工业生产、降低产品成本、实线生产自动化和工业现代化及表彰人民生活有着十分重要的意义。此论文对学生公寓进行了负荷分析和计算，同时对负荷进行了无功功率的补偿。在这个基础上又比较分析了宿舍楼配电系统的接线方案，确定接线方案之后根据技术规范进行了电气主设备的选型。对于主电气设备的选型主要包括主要高压开关柜（包括高压断路器、高压负荷开关等）的选择、主要低压成套开关设备（包括低压熔断器

2、、低压断路器、隔离开关等）的选择。并于最后做了各主要电气设备的校验，绘制了校验表。此论文最终完成了学生公寓供配电的设计，完全能够满足学生生活对于电力的需求，但是针对宿舍的防雷与消防保护方面并未太多涉及，也是本篇论文的不足之处。关键词：学生公寓，供配电，电力负荷，电气主结线，选择校验ABSTRACTPower supply and distribution system is the power user of electric power system . The concept of the power system and power supply system, the rated vo

3、ltage of power system, power systems operation mode, power quality indices and power load and other basic knowledge are necessary for power distribution technology.Do a good job of distribution, for the promotion of industrial production, reduce product cost, solid production automation and industri

4、al modernization and commend people life is very important.This paper completed the load calculation and analysis of the student apartmen , at the same time completed the compensation of reactive power.On this basis, this paper completes some wiring schemes and determines the wiring scheme according

5、 to the technical specification of the main electrical equipment selection. The selection of the main electrical equipments mainly includes the main high voltage switch cabinet (including high voltage circuit breaker, high-voltage load switch and so on) selection, main low-voltage switch equipment (

6、including low-voltage fuse, low-voltage breaker, isolating switch) selection. And finally made the main electrical equipment calibration, and drew the list of checking.This paper finally completed the power distribution design of the student apartments, fully able to meet students demand for electri

7、city. But it didnt involve the dormitory lightning protection and fire protection so much, this is is also the deficiencies. KEY WORDS: Power Supply, Electrical Design, Distribution, Load Calculation40目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 供配电系统设计在国内外形势11.2 毕业设计的要求与目的1第2章 课题描述22.1 设计目的及要求22.1.1 设计的目的22.1.2 设计

8、的要求22.1.3设计的意义22.2 设计依据32.3 设计任务3第3章 负荷计算53.1 负荷分级及供电要求53.1.1 电力负荷的分级53.1.2 各级电力负荷对电源的要求53.1.3 本设计负荷分级63.2 学生宿舍楼负荷计算6第4章 无功补偿及变压器的选择94.1 无功补偿的目的94.1.1 无功功率94.1.2 影响功率因数的主要因素94.1.3 提高自然功率因数的方法94.2 无功补偿方法104.2.1 无功补偿装置的选择104.2.2 无功补偿装置的安装方法114.3 无功补偿初步计算124.4 变压器的选择124.4.1 电力变压器的类型选择124.4.2 电力变压器的台数和容

9、量选择134.4.3 电力变压器的过负荷能力144.4.4 变压器类型的确定144.5 无功补偿及变压器方案的确定15第5章 宿舍楼配电系统的接线方案165.1 宿舍楼配电系统接线方案16第6章 短路电流的计算186.1 短路电流计算概述186.1.1 短路的类型186.1.2 短路计算的目的186.1.3 短路计算的假定条件186.2 电路短路电流的计算196.2.1 计算电路图196.2.2 短路电流的计算（标幺制法）19第7章 主线路线型及电气设备的选择227.1 主线路线型选择227.1.1 导体材料的选择227.1.2 普通电缆绝缘材料及护套选择227.1.3 主线路线型选择257.

10、1.4 导线截面及配电箱的选择257.1.5 总干线267.2 主要高压开关柜的选择277.2.1 高压成套装置277.2.2 预装式变电站高压单元常用成套装置277.2.3 交流高压负荷开关287.2.4 高压断路器287.2.5 本设计负荷开关柜的选择287.3 主要低压成套开关设备和控制设备柜体选择297.3.1 低压成套开关设备和控制设备297.3.2 低压成套开关设备和控制设备的分类297.3.3 低压断路器307.3.4 开关、隔离开关及熔断器组合电器30第8章 电器校验328.1 校验328.1.1 低压电器校验328.1.2 导线校验32结论与展望35致谢36参考文献37附 录

11、38附录 1.38附录 2.39附录 3.40第1章 绪 论1.1 供配电系统设计在国内外形势目前公寓的供配电系统设计在国内外已经相当成熟，无论是供配电系统设计计算和运行维护的理论基础和相关技能都很完善、供配电设计方法也已经相当成熟。1.2 毕业设计的要求与目的本毕业设计是对学生公寓的供配电系统进行设计，主要涉及供配电领域的相关知识。随着技术的进步，人们对城市配电网络供电可靠性要求越来越高，因此要求公寓的配电系统设计接线方式简单灵活、运行可靠。公寓占地面积大、人口集中。负荷容量大，用电设备多，属于二级负荷区，如果供电干线断路器频繁地跳闸造成大面积断电，会给学生老师生活带来不便，因此必须采取新的

12、配电思路和方式来满足需要。本文对公寓供配电设计中的负荷计算及无功补偿宿舍配电系统的确定、电气设备的选择以及电气校验（低压电器的校验、导线的校验）作了分析，并提出了应注意的相关问题。设计的目的要求：（1）通过该毕业设计培养我们综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。（2）培养我们独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使我们初步掌握科学研究的基本方法和思路。（3）掌握供配电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。（4）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术工作奠定一定的基础。总之，通过这次

13、设计应该能够树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度，树立正确的生产观念，经济意识的全面观念。第2章 课题描述2.1 设计目的及要求2.1.1 设计的目的（1）通过该校供配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。（2）培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。（3）掌握供配电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。（4）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术工作奠定一定的基础。2.1.2 设计的要求我们做供配电设计工作需达到下

14、列基本要求：一、做到在电力的供应、分配和使用中，应避免发生人身事故和设备事故；二、应满足电力用户对供电可靠性即连续供电的要求；三、应满足电力用户对电压质量和频率质量等方面的要求；四、在满足安全、可靠和电能质量的前提下，应使供配电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。若在不是很重要的线路上，选择器件也稍要有一定的预量，但不必过大。 总之一句话：安全第一，节能减排，以发展的眼光来设计此课题。2.1.3

15、设计的意义供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有工业现代化，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此电力工业被誉为国民经济的“先行官”。工业生产只有电气化以后，才能大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程的自动化。人类社会生活也只有电气化以后，才能确保正常的的社会秩序和必需的生活质量。但是，如果电力供应突然中断，则将对企业生产和社会生活造成严重的后果，不只是会打乱生产

16、和生活秩序，有时甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡。因此做好供配电工作，对应保证企业生产和社会生活的正常进行和实现整个国民经济的现代化具有十分重大的意义。2.2 设计依据（1）学校宿舍楼标准层平面布置图（2）学校公寓负荷情况见表表2.1 学校公寓区负荷表编号名称1学生宿舍楼750.6635.3 图2.1 A#宿舍平面图宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍楼宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍梯宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍宿舍供电电源。在学校北侧500m处有一座10kV配电所，其出口断路器是 S

17、N1010II型，此断路器配有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保整定的动作时间为1.3s。气象资料。年平均气温为12.70C，年最冷月平均气温为0.50C，年最热月平均气温为25.30C。地质资料。所在地区平均海拨25m。2.3 设计任务 此次毕业设计的设计任务具体如下：（1）选择本变电所主变的台数、容量和类型。（2）设计本变电所的电气主结线，选出数个电气主结线方案进行技术经济比较，确定最优方案。（3）进行必要的短路电流计算。（4）选择和校验所需的电气设备。（5）设计和校验母线系统。第3章 负荷计算3.1 负荷分级及供电要求3.1.1 电力负荷的分级电力负荷根据对供电可靠性的要求及

18、中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度，电力负荷分为三级：一级负荷：（1）中断供电将造成人身伤亡的负荷。（2）中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。例如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、有害物质溢出严重污染环境、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。（3）中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷。例如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。二级负荷：（1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程

19、被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。三级负荷：不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。3.1.2 各级电力负荷对电源的要求 一级负荷对供电电源的要求（1）一级负荷应有两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。一级负荷容量不大时，可采用从电力系统取得第二低压电源，亦可采用柴油发电机组等，以维持继续供电。（2）一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。二级负荷对供电电源的要求二级负荷应由两个电源供电，即应有两回线路供电，供电变压器亦应有两台（两台变压

20、器不一定在同一变电所）。做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障（不包括铁塔倾倒或龙卷风引起的极少见的故障）时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6KV及以上专用架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的电缆段供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷；为了解决线路和变配电设备的检修以及突然停电后，设备能安全停产问题，设备可用小容量柴油发电站，其容量由实际需要确定。3.1.3 本设计负荷分级本设计中公寓楼的消防用电、应急照明、变频调速（恒压供水）、排污泵属于一级负荷，其他负荷属于三级负荷。对公寓配电采用双回路供电来保证公寓中一级负荷的需求。 3.

21、2 学生宿舍楼负荷计算为了合理设计和选择学校供电系统中的电气设备和导线，需要根据用电设备的容量对有关的电力负荷进行统计计算，即得到计算负荷。如果计算负荷确定过大，会增加投资和造成有色金属的浪费；而计算负荷过小，又造成电气设备和导线长期过热，这不仅增加了电能损耗，而且影响它的使用寿命和用电安全。由于学生公寓楼层有5层，每层有10个房间，每个房间里有2只荧光灯，8台电脑，1台饮水机，1个空调和1个热水器。据调查：学生宿舍楼各电器额定功率如下，荧光灯（总）：=0.042105=4kw电脑（总）：=0.48105=160kw饮水机（总）：=0.421105=21kw空调（总）：=2.51105=125

22、Kw热水器（总）：=1.51105=75kw求各组计算负荷如下： 荧光灯组：查表得，=0.60.8（取0.8），=0.9，=0.48 (1)= =0.84=3.2 kw (1)=(1)= 3.20.48=1.53Kvar (1)= =3.56kvar (1)= =5.41A 电器组:=160+21=181kw,查表得, =0.50.55（取0.55），=0.75，=0.88 (2)= =0.55181=99.55kw (2)= (2)=99.550.88=87.60kvar (2)= =132.73kva (2)=201.66A 空调组：查表得，=0.70.8（取0.8），=0.8, =0.7

23、5(3)= =0.8125=100kw (3)= (5)=1000.75=75kvar (3)= =125kva (3)=190.1A 热水器组：查表得，=0.65；=1；=0(4)= =0.6575=48.75kw (4)= (4)=48.750=0kvar (4)= =48.75kva (4)= =74.2A以上设备总计算负荷（取,）为:=0.95( 3.2+99.55+100+48.75)=251.5kw=0.97( 1.53+87.6+75+0)=164.13kvar=300.32kvar= =456.29A至此，学生宿舍楼负荷计算完成。第4章 无功补偿及变压器的选择4.1 无功补偿的

24、目的4.1.1 无功功率许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的无功并不是无用的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。4.1.2 影响功率因数的主要因素 （1）大量的电感性设备，如异步电动机、

25、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了6070；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的6070。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。 （2）变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的1015，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。 （3）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。 当供电电压高于额定值的10时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当

26、供电电压为额定值的110时，一般无功将增加35左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。4.1.3 提高自然功率因数的方法提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。 （1）合理使用电动机； （2）提高异步电动机的检修质量； （3）采用同步电动机。 （4）合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值

27、，从而改善电网的自然功率因数。4.2 无功补偿方法4.2.1 无功补偿装置的选择 电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这四种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。 （1）同步电机： 同步电机中有同步发电机、同步电动机及同步调相机三种。 同步发电机： 同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运行时，可以发出无功功率： 发电机正常运行时,以滞后功率因数运行为主,向系统提供无功，但必要时,也可以减小励磁电流,使功率因数超前,即所谓的“进相运行”，以吸收系统多余的无功。 同步调相机：同

28、步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。 （2）并联电容器： 并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，由此可视为向电网发送无功功率。（3）静止无功补偿器： 静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补

29、偿的需要，同时还能做到分相补偿，对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性，但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。 （4）静止无功发生器： 静止无功发生器的主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态。 4.2.2 无功补偿装置的安装方法（1）低压个别补偿: 低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路

30、器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。 （2）低压集中补偿： 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，

31、降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。 （3）高压集中补偿： 高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的610kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。4.3 无功补偿初步计算 补偿前有功功率为251.5kW,无功功率为164.13kvar，视在计算负荷为300.32KVA。 根据计算公式：cos=/ (4.1)得出总功率因数大概为0.8

32、3 根据计算公式：= (-) (4.2)可以得出初步计算无功补偿容量大概为107.1kvar 补偿后的目标功率因数一般取0.92，以使变压器高压侧的功率因数达到0.9。初步计算如表4.1所示表4.1有功计算负荷排/kW无功计算负荷/kvar视在计算负荷/kVA功 率 因 数无功补偿前251.5164.13300.320.83无功补偿后251.5107.1273.350.92 综上可总结出无功补偿后的功率因数为0.927，满足补偿后目标功率因数0.92。4.4 变压器的选择4.4.1 电力变压器的类型选择 电力变压器类型选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并

33、应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。 变压器按相数分，有单相和三相两种。用户变电所一般采用三相变压器。 变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两种。10KV配电变压器一般采用无载调压方式；35KV总降压变电所的主变压器在电压偏差不能满足要求时应采用有载调压方式。 变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电系统大多采用双绕组变压器。 变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。油浸式变压器冷却方式有自冷式、风冷式、水冷式和强迫油循环冷却式等。干式变压器冷却方式有自冷式和风冷式两种，采用风冷可提高干式变压器的过载能力。多

34、层或高层建筑内变电所，考虑到防火要求，应采用干式变压器。当干式变压器与高低压配电装置设在同一房间内时，还应具有不低于IP2X的防护外壳。4.4.2 电力变压器的台数和容量选择 10KV主变压器台数和容量选择 （1）变压器的台数和容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量、运行方式和企业发展等因数综合考虑确定。一般采用三相变压器，其容量可按投入运行后510年的预期负荷选择，至少留有15%25%的裕量。（2）有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器。当在技术经济上比较理想时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。（3）装有两台及以上主变

35、压器的变电所中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户的一、二级负荷，且不应小于60%的全部负荷。（4）具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上时，主变压器宜采用三绕组变压器。（5）变压器过载能力应满足运行要求。（6）变电所两台或多台主变压器应经济运行。 10KV配电变压器台数和容量的选择（1）变压器台数应根据负荷特点和经济运行选择，当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。（2）装有两台及以上变压器的变电所，当其中任何一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电，并宜

36、满足工厂主要生产用电。（3）变压器容量应根据计算负荷选择。对昼夜或季节性波动较大的负荷，供电变压器经技术经济比较，可采用容量不一致的变压器。（4）在一般情况下，动力和照明宜共用变压器，属下列情况之一时，可设专用变压器； 照明负荷较大，或动力和照明共用变压器由于负荷变化引起的电压闪变或电压升高，严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器。 单台单相负荷很大时，可设单相变压器。 冲击性负荷（试验设备、电焊机群及大型电焊设备等）较大，严重影响电能质量时，可设专用变压器。 在IT系统的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。 当季节性的负荷容量较大时（如大型民用建筑中的空调冷冻机等负荷），可设专用变

37、压器。 在民用建筑中出于某些特殊设备的功能需要（如容量较大的X射线机等），宜设专用变压器。4.4.3 电力变压器的过负荷能力 （1）正常过负荷 电力变压器在运行中，其负荷总是变化的，不均匀的。就一昼夜来说，大部分时间的负荷都低于最大负荷，而变压器容量又是按最大负荷选择的，因此，从维持变压器使用年限不变条件来考虑，变压器在必要时完全可以过负荷运行。 （2）事故过负荷 电力变压器在事故情况下（例如并列运行的两台变压器因故障切除一台时），允许短时间较大幅度地过负荷运行，而不论故障前负荷情况如何，但运行时间不得超过规定的时间。4.4.4 变压器类型的确定 户外型预装式变电站一般采用S9或S7油浸式电力

38、变压器；户内型预装式变电站按设计规范一般配树脂绝缘干式电力变压器，而紧凑节能小型预装式变电站配用的是S9型派生系列产品。波纹壁油箱，无油枕，带有空气层的全密封低损耗的专用变压器，高低压进出线在箱体的一侧与高低压设备连接，其余三面外露，这种配合方式散热条件好，结构紧凑造价低。组合式箱变配用的变压器是按原装结构装于箱内，再与高低压设备连接拼装组合。根据本设计中的各种条件，考虑到安全、经济、寿命等方面，选择S9-M型全密封电力变压器作为本设计中箱变的变压器部分。具体型号为：S9-M-XXXX/104.5 无功补偿及变压器方案的确定 根据查找的资料，对比各种并联电容器及无功补偿柜，最终决定选用和1#2

39、#3#4#5#箱变一样的PGJ2型无功功率自动补偿屏。6#变压器所选定的PGJ2-137型无功功率自动补偿屏使用的电容器为自愈式低压并联电力电容器，型号为BSMJ0.4-20-3，额定容量为20kvar，总电容量为398uF，额定电流为29A。表4.2型 号是 否 带 控制 器总 容 量（kvar）单台电容器容量（kvar）路 数屏 宽PGJ2-137带2002010800 经过无功补偿后的6#变压器所带负荷的参数为表4.3有功计算负荷排/kW无功计算负荷/kvar视在计算负荷/kVA功 率 因 数无功补偿前531.8330.68673.110.790无功补偿后531.8130.68547.6

40、20.971可看出无功补偿后视在计算负荷为547.62kVA，无功补偿后的功率因数为0.971，满足补偿后目标功率因数0.92。按照拟采用800kVA的电压器，按负荷率80%算，可负担640kVA的负荷，实际上总视在计算负荷只有547.62kVA，留下了充足的裕量，为以后增加公共耗电设施提供了基础。变压器具体型号为S9-M-800/10型变压器。第5章 宿舍楼配电系统的接线方案5.1 宿舍楼配电系统接线方案鉴于有的学生公寓和教学楼共用变压器等器件，那么我们把公寓楼作为二级负荷区来对待。对于二级负荷应由两回线路供电，供电变压器也应有两台（两台变压器不一定在同一变电所），从而做到当电力变压器发生故

41、障或者电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。宿舍楼的配电线路的接线方式采用放射式和树干式的混合型接线。这样就集中了这两种接线方式各自的优点：接线简单，操作维护方便，引出线路发生故障时互不影响，供电可靠性高；同时从一定程度上克服了此二者各自的缺点：出线多，有色金属消耗量多，投资较大等。从变压器的配电房到宿舍楼的配电柜，采用放射式接线，这样可以使当某一配电出线发生故障时，不致影响其他配电出线的运行，提高供电的可靠性。从宿舍楼的配电箱到每一间宿舍的用电设备采用树干式接线，它采用的开关电器较少，有色金属消耗量也较少，克服了放射式接线中采用多开关电器，高消耗有色金属的问题，且树干式多采

42、用封闭母线，灵活方便，也较安全，“配电箱干线组”接线，还省去了变压器低压侧整套低压配电装置，从而使接线大为简化，投资大大降低。符合了GB500521995供配电系统设计规范的规定：“供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的配电级数不宜多于两级。图5.1 双回路放射式接线图图5.2 双树干式接线图第6章 短路电流的计算6.1 短路电流计算概述6.1.1 短路的类型 短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称性短路，造成的危害最为严重，但发生三相短路的机会较少。其他种类的短路都属于不对称短路，其中单相短路发生的机会最多，约占短路总数的70%以上。6.1.2 短路计算的目的 为了保证电力系统的安

43、全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸。继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。6.1.3 短路计算的假定条件短路过程是一种暂态过程。影响电力系统暂态过程的因素很多，若在实际计算中把所有因素都考虑进来，将是十分复杂也是不必要的。因此，在满足工程要求的前提下，为了简化计算，通常采取一些合理的假设，采用近似的方法对短路电流进行计算。基本条件如下：（1） 在短路过程中，所有发电机电势的相

44、位及大小均相同，亦即在发电机之间没有电流交换，发电机供出的电流全部是流向短路点的。而所有负荷支路则认为都已断开。（2） 不计磁路饱和。这样系统各元件的感抗便都是恒定的、线性的，可以运用叠加原理。（3） 不计变压器励磁电流。（4） 系统中所有元件只计入电抗。但在计算短路电流非周期分量衰减时间常数，或者计算电压为1KV一下低压系统短路电流时，则须计及元件的电阻。（5） 短路皆为金属性短路，即不计短路点过渡电阻的影响。（6） 三相系统是对称的。对于不对称短路，可应用对称分量法，将每序对称网络简化成单相电路进行计算。以上假设，使短路电流计算结果稍偏大一点，但最大误差一般不超过10%15%，这对于工程设

45、计所要求准确度来说是允许的。6.2 电路短路电流的计算6.2.1 计算电路图图6.1 计算电路图 表6.1 电力线路每相的单位长度电抗平均值线路结构单位长度电抗平均值（）220/380V610kv35kV及以上电缆线路0.0660.080.126.2.2 短路电流的计算（标幺制法）第一步、短路电流计算等效电路图，如图所示，由断路器断流容量估算系统电抗，用表示。图6.2 等效电路图第二步、取基准容量Sd=100MV.A,基准电压Ud=Uav,三个电压的基准电压为Ud1=37kv、Ud2=10.5kv、Ud3=0.4kv,计算各元件的电抗标幺值为系统G =0.1 (6.1)线路L =Xo=0.12

46、=0.01 (6.2)变压器T1和T2 =4.4(6.3)求k-2点的三相短路电流和短路容量（=10.5kv）根据k-1点短路的等效电路所示,并计算其总电抗如下: =0.1+0.01=0.11 (6.4)（1）计算短路电路中总电抗标幺值 X=+X/X=0.11+=2.31(6.5)（2）计算K2点所在电压级的的基准电流，得 Id=144.3KA (6.6)（3）计算K2点三相短路时的各量 =0.44KA(6.7) = Id=144.3=52.5KA(6.8) 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值: =1.84=1.8452.5=96.6KA (6.9)三相短路容量: =100=44MV

47、A (6.10)在工程设计中,往往只列出短路计算电路,如下表所示。表6.2 短路计算表短路电流短路电流/kA短路容量/MVA0.440.440.4496.652.544第7章 主线路线型及电气设备的选择7.1 主线路线型选择7.1.1 导体材料的选择 用作电线电缆的导电材料，通常有铜和铝两种。铜材的导电率较高，20时的电阻率为1.72*10-6.cm，铝线芯20时的电阻率为铜的1.68倍；载流量相同时，铝线芯截面约为铜的1.5倍。采用铜线芯损耗比较低，铜材的机械性能优于铝材，延展性好，便于加工和安装。抗疲劳强度约为铝材的1.7倍。但铝材比重小，在电阻值相同时，铝线芯的质量仅为铜的一半。（1）导

48、体材料应根据负荷性质、环境条件、市场货源等实际情况选择铜芯或铝芯。（2）下列场合不应采用铝芯线缆： 需要确保长期运行中连接可靠的回路，如重要电源、重要的操作回路及二次回路、电机的励磁回路等； 移动设备的线路及震动场所的线路； 对铝有腐蚀的环境； 高温环境、潮湿环境、爆炸及火灾危险环境； 应急系统及消防设施的线路； 工业及市政工程、户外工程的布电线（分支配电线）。 （3）下列场合不宜采用铝芯线缆： 非熟练人员容易接触的线路，如公共建筑与居住建筑； 线芯截面6mm2及以下的电缆。 （4）下列场合应采用铝导体： 对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境； 氨压缩机房。 （5）下列场合宜采用铝导体： 架空输

49、电线路； 较大截面的中频线路。7.1.2 普通电缆绝缘材料及护套选择 （1）聚氯乙烯（PVC）绝缘电线、电缆。线芯长期准许工作温度70，短路热稳定允许温度300 mm2及以下截面为160，300 mm2以上为140。 聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆有1KV及6KV两级，与油浸纸绝缘电缆相比主要优点是制造工艺简便，没有敷设高差限制，重量轻，弯曲性能好，接头制作简便；耐油、耐酸碱腐蚀，不延燃；具有内铠装结构，使钢带或钢丝免受腐蚀；价格便宜。因此已经在很大范围内代替了油浸纸绝缘电缆、滴干绝缘和不滴流浸渍纸绝缘电缆。尤其适宜在线路高差较大或敷设在桥架、槽盒内以及含有酸、碱等化学性腐蚀土质中直埋。但其绝缘电

50、阻较油浸纸绝缘电缆低，介质损耗较高，因此6KV较重要回路电缆，不宜用聚氯乙烯绝缘型。 聚氯乙烯的缺点是对气候适应性能差，低温时变硬发脆。普通型聚氯乙烯绝缘电缆的适用温度范围为+60-15之间，不适宜在-15以下的环境中使用。它敷设时的温度更不能低于-5，当低于0时，宜先对电线、电缆加热。低于-15的严寒地区应选用耐寒聚氯乙烯电缆。高温或日光照射下，增塑剂易挥发而导致绝缘加速老化，因此，在未具备有效隔热措施的高温环境或日光经常强烈照射的场合，宜选用相应的特种电线、电缆，如耐热聚氯乙烯线缆。耐热聚氯乙烯的绝缘材料中添加了耐热增塑剂，线芯长期允许工作温度达90及105等，适应在环境温度50以上环境使

51、用，但需求电线接头处或铰接处锡焊处理，防止接头处氧化。电线实际允许工作温度还取决于电线与电器接头处的允许温度。 随着经济发展和技术进步，聚氯乙烯绝缘电线还有许多新品种。如引进美国技术生产的BVN、BVN-90型及BVNVB型聚氯乙烯绝缘尼龙护套电线等。这种电线表面耐磨而且比普通BV型导线外径小质量轻，特别适合穿管敷设。但在35 mm2 以上截面时价格比BV型导线贵得多而且比较硬，因此使用很少。 普通聚氯乙烯虽然有一定的阻燃性能，但在燃烧时散放有毒烟气，故对于需满足在一旦着火燃烧时的低烟、低毒要求场合，如地下客运设施，地下商业区、高层建筑和特殊重要公共设施等人流密集场所，或者重要性高的厂房，不宜

52、采用聚氯乙烯绝缘或护套类电线、电缆，而应采用低烟、低卤或无卤的阻燃电线电缆。 聚氯乙烯电缆不适合用在含有苯及苯胺类、酮类、吡啶、甲醇、乙醇、乙醛等化学剂的土质中；在含有三氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、醋酸酐、冰醋酸的环境不宜采用。 （2）交联聚乙烯绝缘（XLPE）电线、电缆。线芯长期允许工作温度为90，短路热稳定允许温度为250. 635KV交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆，介质损耗低，性能优良，结构简单，制造方便，外径小，质量轻，载流量大，敷设方便，不受高差限制，耐腐蚀，做终端和中间接头较简便而被广泛采用。由于交联聚乙烯材料轻，故1KV级的电缆价格与聚氯乙烯绝缘电缆相差有限，故低压交

53、联聚乙烯电缆有较好的市场前景。 普通的交联聚乙烯材料不含卤素，不具备阻燃性能，但燃烧时不会产生大量毒气及毒雾，用它制造的电线、电缆称为“清洁电线、电缆”。若要兼备阻燃性能，须在绝缘材料中添加阻燃剂，但这样会使机械及电气性能下降。采用辐照工艺可提高机械及电气性能，又可使绝缘耐温提高至125135。 线芯温度：90135的导线的正确选择至关重要。通常在人可触及处，电缆或管线的表面温度不允许超过70，而线芯与绝缘表面的温差仅约510。因此90135的导线主要适用于高温环境或人不能触及的部位。 在有“清洁”要求的工业与民用建筑内，选用交联聚乙烯类电线时，一般可按有关载流量表选择后放大一级截面，只有在人

54、不可触及的部位方可按载流量表选用。交联聚乙烯材料对紫外线照射较敏感，通常采用聚氯乙烯作外护套材料。在露天环境下长期强烈阳光照射下的电缆应采用覆盖遮荫措施。交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆还可敷设于水下，但应具有高密度聚乙烯护套及防水层的构造。（1）橡皮绝缘电力电缆。线芯长期允许工作温度60，短路热稳定允许温度200。 橡皮绝缘电缆弯曲性能较好，能够在严寒气候下敷设，特别适用于水平高差大和垂直敷设的场合。它不仅适用于固定敷设线路，也可用于定期移动的固定敷设线路。移动式电气设备的供电回路应采用橡皮绝缘橡皮护套软电缆（简称橡套软电缆）；有屏蔽要求的回路，如煤矿采掘工作面供电电缆应具有分相屏蔽。普通橡胶

55、遇到油类及其化合物时，很快就被损坏，因此在可能经常被油浸泡的场所，宜使用耐油型的橡胶护套电缆。普通橡胶耐热性能差，允许运行温度较低，故对于高温环境又有柔软性要求的回路，宜选用乙丙橡胶绝缘电缆。 乙丙橡胶（EPR）的全称是交联乙烯-丙烯橡胶，具有耐氧、耐臭氧的稳定性和局部放电的稳定性，也具有优异的耐寒特性，即使在-50时，仍保持良好的柔韧性。此外，他还有优良的抗风化和光照的稳定性。特别是它不含卤素，又有阻燃特性，采用氯磺化聚乙烯护套的乙丙橡胶绝缘电缆，适用于要求阻燃的场所。乙丙橡胶绝缘电缆在我国尚未广泛应用，但在国外特别是欧洲早已大量应用。它有较优异的电气、机械特性即使在潮湿环境下也具有良好的耐

56、高温性能。线芯长期允许工作温度可达90，短路热稳定允许温度250。7.1.3 主线路线型选择根据本设计中的环境条件、负载情况等因素对比线型选择的要求，确定本设计主线路分别使用1KV级聚氯乙烯铜芯电力电缆VV型和交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆YJV型两种电力电缆。（按直接埋地敷设，环境温度30查载流量表选择,并考虑一定裕度）7.1.4 导线截面及配电箱的选择导线和电缆的选择是供配电设计中的重要内容。导线和电缆是分配电能的主要器件，选择的合理与否，直接影响到有色金属的消耗量与线路投资，遗迹电力网的安全经济运行。提倡选用铜线，以减少损耗，节约电能。导线和电缆的选择，必须满足用电设备对供电安全可靠和电能质

57、量的要求，尽量节省投资降低年运行费，布局合理，维修方便。同时要根据相应的使用环境工作条件等因素来确定。导线和电缆的选择包括两方面内容：型号选择；截面选择。那么，其选择步骤具体如下：（1）选择配电箱中各路的熔体额定电流。根据设备明细表中各设备的容量，依据熔断器的选择方法和原则，可得出各路的熔体额定电流。（2）根据已选出的各路熔体额定电流，并预留12路（将来增加用电设备时可不更换分电箱）。确定线路数和熔断器电流相适应的分电箱。（3）根据已选出的各路熔体电流及其敷设方式、环境温度等，依据导线及电线管的选择方法和原则，可选出相应的导线及电线管。A#宿舍楼各层的设备容量，查表得=0.8 =0.6的电脑，

58、其冲击电流，尖峰电流：= 根据熔体额定电流，且选，即RT0-200/10的熔断器的三根单芯铜线，还要考虑穿管，中性线等表7.1 A#宿舍区分电箱（XL-10-4/60）楼层导线截面电线管直径/mm1楼78.289.2200/16095502楼78.289.2200/16095503楼78.289.2200/16095504楼78.289.2200/16095505楼78.289.2200/1609550分电箱到干线的导线391446RT0-600/5507.1.5 总干线选择总干线时，每路干线所接设备台数不多，干线的计算电流也应按二项式法计算。用二项式法进行计算负荷时，既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷。二项式法计算负荷主要包括单组用电设备的计算负荷和多组用电设备组的计算负荷。表7.2 A#（宿舍）干线型号及规格宿舍1号（宿舍）干线（所接设备）明敷导线型号穿管敷设导线型号12#宿舍446RT0-600/550表7.3 选用低压配电屏一览表低压配电屏所接干线进线（低压）户外照明食堂宿舍区教学区7.2 主要高压开关柜的选择7.2.1 高压成套装置 高压成套装置是