大型小区供电系统设计.doc
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1、(完整版)大型小区供电系统设计摘 要本次课程设计的课题是住宅小区供电系统的设计,根据设计的基本要求,运用所学的相关知识,查阅相关的资料,进行供电系统的初步设计。本次设计的基本流程是:进行负荷计算,根据负荷计算结果进行变压器的选择并确定供电方案,之后依次进行短路电流的计算,高、低压电器设备的选择和校验,继电保护,防雷与接地保护,电测量仪表设计等,在这一框架下,按照国家的标准,结合小区实际情况完成设计。本次设计考虑到了供电系统的安全、可靠、灵活、经济四项基本要求,在选择供电方案和电器设备时,优先选择低能耗并且满足设计要求的方案和设备,除此以外,还考虑到了小区未来的负荷发展情况,做到了远、近期结合,
2、留有扩建的可能性。关键词:负荷统计;变压器选择;短路计算;继电保护;备用电源26目录1 引言12 负荷计算22。1 供电负荷的分析22。2 供电负荷的计算33 供电方案的确定53.1 主接线方案原则53。2 主接线方案设计53.3 低压部分配电系统64。1 变压器台数的选择84。2 变压器容量的选择84.3 变压器型号的选择84.4 线路的选择95 短路计算115。1 短路故障的形式115.2 短路电流的计算116 高、低压设备的选择146。1 设备选择的基本原则146。2 高压设备的选择156.3 低压设备的选择167 继电保护197.1 继电保护的意义及设置原则197。2 变压器的继电保护
3、198 变电所防雷与接地228。1变电所防雷保护的设计:228。2 变电所接地保护的设计:22结 论24致 谢25参 考 文 献26附录271 引言研究意义:近几年来我国社会发展迅速,人民的生活水平有了很大提高,对居住环境的方便、安全、环保、舒适等方面提出了更高的要求。这使得住宅小区的供电系统要适应小区的用电负荷及小区的规划,从多方面考虑,设计出最合理的供电方案,以使供电系统的运行更加经济、灵活、安全、可靠。发展现状:步入21世纪后,我国城市化正处于又一新的发展阶段,城市地区的住宅建筑林立,建筑标准越来越现代化,不同种类的小区对用电负荷的要求也不尽相同,但总体的趋势是用电负荷有较大增高,在夏冬
4、季节或用电高峰时段时,用电负荷有较大的波动,造成供电的不稳定或是停电时有发生,为居民用电带来了诸多不便,因此要求小区供电系统要具备更高的可靠性与安全性。随着城市化进程的逐年加快,城市用地更加紧张、用电负荷更加集中,城市的电力电网也逐步由架空向电缆过渡,老旧的配电方案以及变压器、配电室等电力设备在安全性、经济性、环保性等方面都难以满足时下的住宅用电负荷要求,由此对于小区的供电方案也有了新的要求。发展趋势:将来的供配电系统主要发展方向为小型化、节能化及更加自动化。目前对于供电系统的供电可靠性尚感不足,对于某些重要设备如消防设施、生活水泵、生活电梯的供电可靠性还有待提高.另外,低压配电部分的安全性也
5、需要更多的重视。小区供电设计要考虑下列基本要求: (1)安全性 需要达到相关技术规范与国家标准,且能够保证人身和设备的安全.(2)可靠性 需要满足小区正常用电的电力负荷.(3)灵活性 需要适用于多种运行方式,以便于电气设备的维修及切换,并适当考虑未来的负荷发展情况。(4)经济性 在符合上述要求的前提下,尽可能简化设计方案,降低投资及设备运行、维修的费用,并减少线路有色金属的消耗和电能的节约。2 负荷计算2.1 供电负荷的分析近年来我国的经济建设步入快车道,居民的生活水品不断提高,越来越多的高能耗电器走进我们的生活,普通家庭的用电需求不断上涨,例如:空调、电炊具、电热水器等,很多家庭装有多个空调
6、、彩电、冰箱,而且呈现出强劲的增长态势,根据以上现状湖南省住宅设计标准做出如下规定,一般而言高层的计算负荷可参考每户68kW标准,小高层及多层可参考每户46kW,除上述方法外还可参考50的建筑面积标准,本次设计是针对普通住宅小区的设计,根据以上标准,计算负荷取值6kW每户。本次设计共有两个院,每栋高6层,则每单元为12户,一号院为114栋,每两栋设置一个户外配电箱,共计7个配电箱;二号院为1526栋,每两栋设置一个户外配电箱,共计6个配电箱。每两个配电箱设置一个配电屏,共计7个配电屏。由配电屏引出线路通向配电箱,再由配电箱引出线路通向楼栋单元,之后各单元在引出线路到各户.表1 负荷的初步划分变
7、压器配电屏配电箱楼栋单元1号变压器1号配电屏1#配电箱1栋、2栋2#配电箱3栋、4栋2号配电屏3配电箱5栋、6栋4配电箱7栋、8栋3号配电屏5#配电箱9栋、10栋6配电箱11栋、12栋4号配电屏7#配电箱13栋、14栋8配电箱15栋、16栋2号变压器5号配电屏9配电箱17栋、18栋10配电箱19栋、20栋6号配电屏11#配电箱21栋、22栋12配电箱23栋、25栋7号配电屏13#配电箱24栋、26栋-2。2 供电负荷的计算负荷计算公式:有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 查阅资料得知:住宅用电负荷需要系数12户时取值0。6;在25100户时取值0。45;100200户时取值0.
8、35;大于260户时取值0.3;生活用电功率因数取值,则(1)小区总的负荷计算(2)单元的负荷计算(3)配电箱的负荷计算: 1、2#、3#、5、6#、8配电箱单元数相同,负荷相同 4、11#配电箱单元数相同,负荷相同 9、10、12、13配电箱单元数相同,负荷相同 经以上计算结果列出下表:表2 负荷计算的结果负 荷 项 目负荷容量 kW有功负荷 kW视在负荷 kVA计算电流 A1号变压器1号配电屏1#配电箱504226。8266.8385.12#配电箱504226。8266.8385.12号配电屏3配电箱504226。8266.8385.14配电箱432194。4228.7330.13号配电屏
9、5配电箱504226.8266.8385.16配电箱504226.8266。8385。14号配电屏7配电箱432194。4228.7330。18配电箱504226.8266.8385。12号变压器5号配电屏9#配电箱576259。2304.9440.110配电箱576259.2304.9440.16号配电屏11#配电箱432194。4228。7330.112配电箱576259.2304。9440。17号配电屏13配电箱576259.2304.9440.1-3 供电方案的确定3。1 主接线方案原则在设计小区供电主接线方案时,要符合国家规范,合理布局,经济节约等,为适应日益变化的新形势还要有一定的
10、超前意识,从而避免造成重复建设,资金浪费,维护不便,还影响居民的正常用电.设计主接线方案时要符合下列要求:(1)安全性 需要达到相关技术规范与国家标准,且能够保证人身和设备的安全。(2)可靠性 需要满足小区正常用电的电力负荷。(3)灵活性 需要适用于多种运行方式,以便于电气设备的维修及切换,并适当考虑未来的负荷发展情况。(4)经济性 在符合上述要求的前提下,尽可能简化主接线方案,降低投资及设备运行、维修的费用,并减少线路有色金属的消耗和电能的节约。3.2 主接线方案设计图1 主接线方案3.3 低压部分配电系统(1)配电屏至配电箱部分本次设计是每两栋楼设一个配电箱,小区的低压配电箱共有13个,分
11、别标号为113配电箱,低压配电屏设七个,1号配电屏为1#、2配电箱配电,2号配电屏为34#配电箱配电,3号配电屏为5#6#配电箱配电,4号配电屏为78配电箱配电,5号配电屏为9#10#配电箱配电,6号配电屏为1112配电箱配电,7号配电屏为13配电箱配电。图2 配电屏至配电箱部分(2)配电箱至单元部分每两栋楼设一个配电箱,共计13个,配电箱为其下属的单元配电。图3 配电箱至单元部分4 变压器及线路的选择4.1 变压器台数的选择在变电所中最关键的一次设备是电力变压器,它的主要任务是提升或降低电力系统的电压,以便于合理分配、使用和输送电能。选择主变压器台数时应考虑以下原则:(1)供电系统对正常的用
12、电负荷要有足够的可靠性。(2)当变电所的负荷因昼夜、季节而幅度较大时,且适宜以经济方式运行时,可考虑接入两台变压器.(3)一般情况下,变电所适宜选用一台变压器,但对于负荷集中且容量相当大的变电所,虽为三级负荷,也可采用两台或更多的变压器.(4)在选择变电所主变压器台数时,还应考虑负荷未来的发展情况,预留出一定的容量。就本次设计而言:适宜选用两台主变压器,分别为两个院供电,若某台变压器停止运行时,另一台则须承担其负荷。4。2 变压器容量的选择(1)对于只装有一台主变压器的供电系统,主变压器的容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要,即(1)装有两台主变压器时每台变压器的容量应同时满足下列两个条件:
13、当任意一台变压器单独承担负荷时,须满足约6070%的总计算负荷,即当任意一台变压器单独承担负荷时,须满足所有的、级负荷,即 就本次设计而言,小区负荷等级为三级,只要考虑条件:则两个院的为2337。8kVA,选用两个主变压器的容量,经计算得,取 4.3 变压器型号的选择根据以上对变压器的分析,查询资料可知,变压器型号选择为SC9-1600/10,参数如下:表3 SC91600/10变压器参数型号额定电压阻抗电压(%)空载损耗(W)负载损耗(W)空载电流(%)连接组别SC9-1600/1010kV61980108500。7Dyn114。4 线路的选择电源进线由10kV城市电网引出两路架空线路进入变
14、电站,在两路电路进线的主开关柜之前各装设一台高压计量柜,计费电能表通过电压互感器及电流互感器接入电路中。在选择三相系统中导线的相线截面时可依照导线发热条件来选,须使其允许载流量 不小于相线上的计算电流 ,即在计算导线的允许载流量时,还要考虑温度条件的影响,计算时要乘以温度校正系数,其公式如下:(1)变电所进线电缆的选择经算得温度校正系数为,即查表9得知:可选用标称截面为35的油浸纸绝缘电缆。校验发热条件油浸纸绝缘电缆的,发热条件满足。校验机械强度对于电缆,不必校验其机械强度.(2)配电箱电缆的选择1#、2#、3、5#、6#、8#配电箱的计算电流4#、11配电箱的计算电流9、10#、12、13#
15、配电箱的计算电流经算得温度校正系数为,即查表9得知:1#、2#、3#、5、6、8配电箱可选用标称截面为150的YJV型电缆;4、11#配电箱可选用标称截面为120的YJV型电缆;9#、10、12、13#配电箱可选用标称截面为185的YJV型电缆.校验发热条件YJV型电缆的,发热条件满足。YJV型电缆的,发热条件满足.YJV型电缆的,发热条件满足。校验机械强度对于电缆,不必校验其机械强度。(3)单元电缆的选择经算得温度校正系数为,即查表9得知:可选用标称截面为10的YJV型电缆。校验发热条件油浸纸绝缘电缆的,发热条件满足。校验机械强度对于电缆,不必校验其机械强度。5 短路计算5.1 短路故障的形
16、式三相系统的短路主要分为单相、两相及三相短路三大类。单相短路只能发生在中性线引出的四线制系统及中性点接地的系统中.一般情况下,三相短路电流要大于单相与两相短路电流,尤其对于电源距离供电系统较远时,三相短路电流最大,此时因系统短路而产生的危害也最为严重。为了保证电力系统中电气设备在处于最严重的短路情况下能够可靠的工作,在选择和校验电气设备时,也都按照三相短路时的数值来校验.5。2 短路电流的计算本次设计小区采用两路电源供电,由0。5KM处城市电网供电,断流容量,一般基准容量数值为100MVA,下面是采用标幺制法进行短路电流的计算过程:(1)确定基本值取基准容量 ,基准电压, 则:(2)相关元件在
17、短路电路中的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值查资料得知,因此架空线路的电抗标幺值查表得知电缆的,因此变压器的电抗标幺值查表可知,因此由此可绘制出短路等效电路图:图4 短路等效电路图(3)点的短路电路总电抗标幺值以及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流三相短路容量 (4)点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流三相短路容量 表4 短路计算结果 点14.837。722.3268。8点3564.438。224.36 高、低压设备的选择6.1 设备选择的基本原则(1)根据额定参数的选择在选用设备电器时,
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