某花园小区供电方案设计

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1、 2009级工厂供电课程设计某花园小区供电方案设计姓 名 学 号 院系、部电气工程系班 号完成时间2012年6月20日摘 要本次设计的课题是住宅小区供电系统的一次设计，根据配电自动化的内容和国内配电的发展状况，本着“安全性、可靠性、经济性以及易维护行”的原则，完成本次设计。这次设计首先根据设计要求和设计设想进行负荷计算，然后进行无功功率补偿，选择变压器，再进行短路计算，最后根据计算结果进行设备和线路的选择和校验，确定主接线方案。关键词：负荷计算 无功补偿 短路计算 设备选择 校验 主接线I目录摘要I第1章 设计任务11.1设计内容11.2设计依据11.3设计要求2第2章负荷计算和无功功率补偿3

2、2.1 负荷计算32.2无功功率补偿5第三章变电所主变压器及主接线方案的选择103.1变电所主变压器的选择103.2 变电所主接线方案的选择11第4章短路电流的计算124.1临时施工短路电流计算124.2花园小区短路电流计算13第5章变电所一次设备的选择校验175.1 10kV侧一次设备的选择校验175.2 380V侧一次设备的选择校验195.3 低压母线的选择20第6章变压所进出线的选择216.110kV高压进线的选择216.2 380低压出线的选择21第7章变电所二次回路方案的选择24第8章降压变电所防雷25第9章设计总结26参考文献27附表28某花园小区供电方案设计第1章 设计任务1.1

3、设计内容1、为花园小区临时施工现场选配变压器；2、花园小区长期供电变电所设计。1.2设计依据花园小区总平面图如图所示1、临时施工现场用电情况如下：混凝土搅拌机2台，每台10kw，380v卷扬机2台，每台28kw，380v塔式起重机2台，每台20kw，380v振捣器10台，每台1kw，380v施工照明，5750w，220v生活照明，9000w，220v动力设备平均功率因数0.75，需要系数0.5，照明需要系数0.9.2、小区有两栋高层楼房(1) 1号楼24层分3个单元，2号楼18层，1个单元，各楼每个单元负一层均设有单元配电室，每个单元有15kw电梯两部，10kw风机和25kw高压水泵电动机2台

4、，220kw热力泵电动机2台；(2) 两栋楼各有30kw消防水泵电动机各两台；(3) 1号楼每个单元住户用电设备容量为192kw，2号楼住户用电设备容量为144kw。(4) 1号楼地下车库照明用电设备容量为2kw，2号楼为1kw。(5) 路灯照明设备容量2kw。1.3设计要求1、为两栋楼房临时建筑施工选配变压器，选择变压器一次侧电气设备；2、设计两栋楼房变电所，即选择变压器，确定主接线方案，绘出主结构图；3、选择变电所进线，低压进电线；4、画出二次回路接线图；5、列出变电所电气设备表。第2章负荷计算和无功功率补偿2.负荷计算1、单组用电设备计算负荷的计算公式(a)有功计算负荷（单位为KW） =

5、 ， 为系数(b)无功计算负荷（单位为kvar）= tan(c)视在计算负荷（单位为kVA）=(d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）2、多组用电设备计算负荷的计算公式(a)有功计算负荷（单位为KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.800.90。本设计取0.9。(b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.850.95。本设计取0.95。(c)视在计算负荷（单位为kVA） =(d)计算电流（单位为A） =经过计算，得到临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表，如表2-1所示（额定电压取380V）

6、。表2-1临时施工现场和小区长期供电的负荷计算表名称类别设备容/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A临时施工混凝土搅拌机200.50.750.88108.813.3220.24卷扬机560.50.750.882824.6437.3056.67塔式起重机400.50.750.882017.626.6440.48振捣器100.50.750.8854.46.6610.12施工照明5.750.9105.17505.1757.86生活照明90.9108.108.112.31一号楼每单元风机200.80.80.7516122030.39高压水泵500.80.80.754030507

7、5.97热力泵电动机4400.80.80.75352264440668.53住户用电设备容量640.91057.6057.687.51二号楼风机200.80.80.7516122030.39高压水泵500.80.80.7540305075.97热力泵电动机4400.80.80.75352264440668.53住户用电设备容量480.91043.2043.265.64重要负荷电梯1200.250.51.733051.959.9591.09消防水泵电动机1200.80.80.759672120182.33附加负荷车库照明10.7102.100.73.19路灯照明0.70110200.703.04

8、单相总容量三相总容量=11.7%因为施工照明和生活照明单项总容量没有超过三项设备总容量的15%，按三相负荷计算。花园小区中，考虑到总负荷过大，若选用一个变压器工作并不实际，若选用多台变压器并联使用，于施工与设计及日后的维护会产生诸多不便，因此，初定将小区负荷分为：一号楼1、2单元；一号楼3单元和二号楼；重要负荷，三个部分。分别设立三个变电所对小区供电。同时，对此三部分分别进行负荷计算。然后分别设计无功功率补偿。2.2无功功率补偿 表2-2 临时施工和小区计算负荷临时工地计算负荷=68.65=52.67=85.53cos=0.80一号楼1、2单元计算负荷=838.08=581.40=1020.0

9、1cos=0.82一号楼3单元和二号楼计算负荷=825.12=550.80=992.07cos=0.83电梯和消防水泵电动机=113.4=111.51=159.04cos=0.71无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由表2-2可知，该供电要求的380V侧最大负荷时的功率因数只有0.83，供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算

10、380V侧所需无功功率补偿容量：临时工地：=(tan-tan)=68.65tan(arccos0.80)-tan(arccos0.92)=22.2kvar花园小区：一号楼1、2单元：=(tan-tan)=838.08tan(arccos0.82)-tan(arccos0.92)=224.6kvar一号楼3单元和二号楼：=(tan-tan)=825.12tan(arccos0.83)-tan(arccos0.92)=202.98kvar重要负荷：=(tan-tan)=113.4tan(arccos0.71)-tan(arccos0.92)=64.17kvar由上计算可选并联电容器为BCMJ0.4

11、-25-3型于是花园小区各部分无功补偿如下，第一个变压器采用6个BCMJ0.4-40-3并联，第二个变压器采用5个BCMJ0.4-40-3和1个BCMJ0.4-10-3并联，第三个变压器采用1个BCMJ0.4-40-3和1个BCMJ0.4-25-3并联。1=（52.67-25）kvar=27.67 kvar 2=（581.40-240）kvar=341.40 kvar3=（550.8-210）kvar=340.8 kvar4=（111.51-65）kvar=122.57 kvar视在功率：=74.02 kVA=904.95 kVA=892.73 kVA=122.57 kVA计算电流：=112.

12、45A=910.11A=1356.16A=186.22A补偿后工厂的功率因数为cos1=0.93cos2=0.93 cos2=0.91 cos2=0.91无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2-3，表2-4，表2-5，表2-6。表2-3无功补偿后临时工地的计算负荷项目cos计算负荷/kW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.8068.6552.6785.53129.95380V侧无功补偿容量-25-380V侧补偿后负荷0.9368.6527.6774.02112.45主变压器功率损耗-0.01=0.740.05=3.76-10kV侧负荷计算0.9169.3931.4376

13、.184.40表2-4无功补偿后花园小区1号楼1、2单元的计算负荷项目cos计算负荷/kW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.82838.08581.401020.01154.97380V侧无功补偿容量-240-380V侧补偿后负荷0.93838.08341.40904.95137.12主变压器功率损耗-0.01=9.050.05=45.25-10kV侧负荷计算0.91847.13386.65931.1953.76表2-5无功补偿后花园小区1号楼3单元和2号楼的计算负荷项目cos计算负荷/kW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.83825.12550.8992.071507

14、.29380V侧无功补偿容量-210-380V侧补偿后负荷0.92825.12340.8892.731356.36主变压器功率损耗-0.01=8.930.05=44.64-10kV侧负荷计算0.91847.01385.44930.591413.89表2-56无功补偿后花园小区2号楼及各种负荷的计算负荷项目cos计算负荷/kW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.71113.4111.51159.04241.64380V侧无功补偿容量-65-380V侧补偿后负荷0.93113.446.51122.57186.22主变压器功率损耗-0.01=1.230.05=6.13-10kV侧负荷计算0

15、.91114.6352.64126.14191.65第三章变电所主变压器及主接线方案的选择3.1变电所主变压器的选择3.1.1临时工地变压器选择由于临时工地是临时性质的，在施工结束后需要拆除，故根据临时工地的负荷性质和电源情况，变电所装设一台主变压器，型号为S9型，就足以满足工地需要，而变压器容量根据下式选择，即：=100KVA76.18KVA 因此选一台S9-100/10型低损耗配电变压器，联结组别为Yyn0。3.1.2花园小区变压器选择由于花园小区是长期性的，根据花园小区的负荷性质和电源情况，为保证小区居民生活用电不受影响，应装设三座变压器，分别为小区不同单元供电。每座变电所装设一台主变压

16、器，型号为SC9型，以满足小区需要。具体安排如下：变压器TM1为1号楼1、2单元提供；变压器TM2为1号楼3单元和2号楼提供；变压器TM3为重要负荷提供。而变压器容量根据下列式子选择，即：TM1：=1000kva904.95kvaTM2：=1000kva903.59kvaTM3：=200kva126.14kva因此选SC9-1000、 SC9-1000、SC9-200共三台配电变压器。小区二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近小区相联的高压联络线来承担，所以选主变压器的联结组为Yyn0 。3.2 变电所主接线方案的选择 根据上面对主变压器选择以及负荷性质和施工条件，可以选择主接线方案：第4章短路电

17、流的计算 4.1临时施工短路电流计算1、绘制计算电路 500MVAK-1K-25km10.5kVS9-1000.4kV(2)(3)(1)系统 图4-1 短路计算电路2、计算短路电路中个元件的电抗(1)电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故 (2)架空线路查表得6-10KV电缆线路电抗，而线路长5km，故(3)电力变压器查表得 变压器的短路电压百分值=4.5，故式中，为变压器的额定容量。3、k-1点（10.5kV侧）的相关计算（1）总电抗（2）三相短路电流周期分量有效值（3）三相短路次暂态电流和稳态电流（4） 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值（5）三相短路容量表4

18、-1短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-13.083.083.087.854.6556.04.2花园小区短路电流计算4.2.1绘制计算电路 500MVAK-1K-25km10.5kV0.4kV(2)(3)(1)系统SC9-1000 图4-2 短路计算电路4.2.2计算短路电路中个元件的电抗1.电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故2.电缆线路暂设线路长为5km，查表得6-10KV电缆线路电抗，故3.电力变压器查表得 变压器的短路电压百分值=6，故式中，为变压器的额定容量4.2.3k-1点（10.5kV侧）的相关计算1.总电抗2.三相短路电流周期分量有效

19、值3.三相短路次暂态电流和稳态电流4.三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值5.三相短路容量4.2.4k-2点（0.4kV侧）的相关计算1.阻抗归算到0.4KV侧2.三相短路电流周期分量有效值 3.其他短路电流4.三相短路容量以上为1号楼1、2单元（变压器为SC9-1000）的短路计算结果，同理可得，1号楼3单元和2号楼（变压器为SC9-1000）,重要负荷（变压器为SC9-200）的短路计算结果。详见表4-2。表4-2短路计算结果小区变压器短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVA1号楼1、2单元k-19.779.779.7724.9314.75177.68k-221.9921.992

20、1.9940.4623.9715.241号楼3单元和2号楼k-19.779.779.7724.9314.75177.68k-211.4911.4911.4921.1412.527.96重要负荷k-19.779.779.7724.9314.75177.68k-27.107.107.1012.927.744.92第5章变电所一次设备的选择校验5.1 10kV侧一次设备的选择校验1、按工作电压选择 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，熔断器额定电压=12k

21、V。2、按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即。3、按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。4、隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验（1）动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（2）热稳定校验条件 对于上面的分析，如表5-1、5-2所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表5-1 临时施工变压器一次侧设备选择：选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数

22、数据10kV5.78A()3.08kA4.65kA12.33一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA1622=512 高压隔离开关-10T/20010kV200A-25.5 kA1025=500 高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA-避雷器FS4-1010/0.1kV-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-31.8 kA(900.1)21=81二次负荷0.6表5-2 变电所1、2 10 kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV57.73A()9.77kA14.7

23、5kA124.09一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40 kA1622=512高压隔离开关-10T/20010kV200A-25.5 kA1025=500避雷器FS4-1010 kV-电压互感器JDZJ-1010/0.1 kV电流互感器LQJ-1010kV100/5A-31.8 kA160二次负荷1.25.2 380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-3所示，所选数据均满足要求。表5-3 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态稳定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380V1356.36

24、A21.99kA2.97kA338.49-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-2500380V1500A60 kA-低压刀开关HD13-1500/30380V1500A-低压断路器DW15-400380400A25kA电流互感器LMZJ1-0.5-1500A-5.3 低压母线的选择查表得到， 380V母线选LMY-3（1008）+606，即相母线尺寸为100mm8mm，而中性线母线尺寸为60mm6mm。第6章变压所进出线的选择6.110kV高压进线的选择采用YJL22-10000交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋），接往10kV公用干线。(a)按发热条件选择由=57.737A及土壤环境2

25、5，查表得，初选YJL22-10000-325,其25C时的=90A,满足发热条件。 (b)校验短路热稳定按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=9770A，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器段路时间为0.2s，C=84，把这些数据代入公式中得A=25。(c)校验电压损耗 查附录表可知电缆, 线路的电压损耗百分值为因此YJL22-10000-3 120电缆满足要求。6.2 380低压出线的选择以下线路都按环境温度为30，

26、选择BLV-500，线路基本都是低压动力线路，应先按发热条件选择，再校验机械强度和电压损耗。采用BLV-500型铝芯塑料绝缘线眀敷的220V/380V的TN-S线路，线路的计算电流I30=137.12A，当地最热月平均最高气温为+30。1、相线截面的选择由附录表19-1得环境温度为+30时眀敷的BLV-500型截面为50mm2的铝芯塑料绝缘线的Ial=154AI30=137.12A，满足发热条件。因此相线截面选为=50mm2。2、中性线截面的A0的选择按A00.5,选A0=35mm2。3、保护线截面APE的选择由于35mm2，故选APE0.5=35mm2。所选导线型号可表示为：BLV-5004

27、、机械强度校验：沿墙明敷的塑料护套线的铝芯线的最小截面为2.5，满足要求。5,、校验电压损耗：经计算可得一号单元的计算负荷为419.04，距线路首端50m,查表得：，满足发热条件。选择低压进线：BLV-500（2）二号变电所低压出线选择选择低压进线：BLV-500（3）电梯、消防栓选择低压进线：BLV-500表6-1 进出线和联络线的导线和电缆型号规格线 路 名 称导线或电缆的型号规格10KV电源进线YJL22-10000-3120 交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）380V低压一号楼1单元BLV-500 眀敷一号楼2单元BLV-500 眀敷一号楼3单元BLV-500 眀敷二号楼BLV-500

28、眀敷电梯、消防栓BLV-500 眀敷第7章变电所二次回路方案的选择1、高压断路器的操作机构控制与信号回路，断路器采用手动操动机构，其控制与信号回路。2、变电所的电能计量回路，变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。3、变电所的测量和绝缘监察回路，变电所高压侧装有电压互感器。其中电压互感器为3个JDZJ10型，组成Y0/Y0形的接线，用以实现电压测量和绝缘监察。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力线出

29、线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按要求选取。第8章降压变电所防雷由于采用高压电缆进线，故降压变电所防雷设施加在高压电缆进线的首段。（1） 防直击雷 也宜采取在建筑物上装设避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网格尺寸不应大于20m20m或24m16m。接闪器接地引下线的冲击接地电阻30。当建筑物高于60m时，尚应采取防侧击雷的措施。（2） 防雷电感应 为防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气线路的反击，引下线与附近金属物和

30、电气线路的间距应符合规范的要求。（3） 防雷电波侵入 对电缆进线，应在进出端将电缆的金属外皮，钢管等与电气设备的接地装置相连。当电缆转换为架空线时，应在转换处装设避雷器。电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具应连在一起接地，其冲击接地电阻30。进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近连接到防雷或电气设备的接地装置上或单独接地，其冲击接地电阻30。第9章设计总结通过此次课程设计使我们更加扎实地掌握了有关工厂供电方面的知识，虽然在设计过程中遇到了一些问题，但是经过小组成员的配合，老师的辛勤指导，同学的帮助，解决了许多设计中的问题，使得设计思路越来越清晰，设计说明书也逐渐完善起来。通过自己的设计，使我们掌握

31、的知识真正地在实践中得到了应用。让我们不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，使我们更加贴近了解工厂供电变电所设计的实际情况。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能学到真正的知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力，加深对所学理论知识的理解，掌握工程设计的方法。通过这次课程设计，我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力，不断提高自己分析问题、解决问题的能力！参考文献1 刘介才. 工厂供电 M . 5版 . 北京：机械工业出版社，2010.2 刘介才. 工厂供电设计指导 M . 2版 . 北京：机械工业出版社，2008.3 杉林. 建筑电气工程师手册.2版.北京.银声音像出版社，2004.4 刘介才. 供配电技术 M . 2版 . 北京：机械工业出版社，2004.5 张保会 尹项根. 电力系统继电保护M 北京：中国电力出版社，2005.6 尹克宁. 电力工程M 北京：中国电力出版社，2008. 附表变电所电气设备表标号设备型号1干式变压器SC9-1250/102高压隔离开关3高压母线LMY-3(404mm)4高压电缆YJL22-10000-3 1205高压断路器SN10-10I /6306电流互感器LQJ-1028