毕业设计(论文)--小区供配电设计.doc

西安交通大学继续教育学院毕业论文

摘 要
住宅小区供配电的稳定直接影响着居民的日常生活及秩序，且供配电系统的设计环节是整个住宅小区设计过程中的一个重要的组成部分，因此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。本设计初步对住宅小区的供配电系统进行设计，并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范化。分析小区的原始数据和供电特点，对小区各类负荷进行计算；通过计算负荷选择变压器的容量和数目完成配电室的设计，对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率， 本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0.69提高到0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；合理选择电气主接线方式；根据短路电流选择合适的电力电缆；确定建筑物防雷等级，做好小区的防雷接地保护。设计过程中不仅要保证供电的质量和安全性，还应尽量满足供电的经济性，节省能源和材料。 
［关键词］计算负荷；短路电流；变压器；供配电设计；防雷接地

目 录
摘 要 1
前 言 5
第一章 工程基本概况 8
第二章 负荷的计算 8
2.1负荷计算概述 8
2.1 .1负荷分级以及要求 9
2.1.2 负荷分级和供电电源要求 9
2.1.3本工程建筑的负荷类型 10
2.2 计算负荷的步骤 10
2.2.3工程负荷计算 14
第三章 无功补偿 17
3.1 无功补偿的目的 17
3.2 无功补偿的方法， 17
3.3 无功补偿容量 19
第四章 短路电流的计算 19
4.1 短路计算的目的 20
4.2 短路故障的形式 20
4.2.1 短路电流计算基本步骤 20
4.3 短路电流的计算 22
第五章配电室变压器与主接线方案的选择 24
5.1 供配电系统概述 24
5.2 配电室的选择 24
5.2.1 配电室选址的一般原则 24
5.2.2配电室形式的选择 25
5.2.3 变压器容量和数目的选取原则 25
5.2.4 变压器容量及数目的选择 26
5.3 变压器类型的选择 28
5.4主接线设计 29
5.4.1电气主接线的基本要求 29
5.4.2 10kV主接线选择 30
5.3.2、单母线分段接线 31
5.4 配电线路的接线方式 33
第六章 变压器的继电保护 34
6.1继电保护的意义及设置原则 34
6.1.1.继电保护的任务： 34
6.1.2. 设置的基本原则 35
6.2变压器整定的方法 35
6.2.1.变压器的主要故障形式： 35
6.2.2.变压器的继电保护装置： 35
6.3变压器的继电保护 36
6.3.1.过电流保护 36
6.3.2速断保护整定值计算 38
6.3.3.过负荷保护 39
第七章 高低压设备的选型 39
7.1 电气设备选择的一般条件 39
7.2设备选择的基本原则 40
7.2.1.根据额定参数的选择 40
7.2.2.根据稳定条件的选择 40
7.2.3.根据断流能力的选择 40
7.4低压配电系统电气设备的选择 41
7.4.1 低压设备的基本要求 41
7.4.2漏电保护 41
7.5 高、低压电缆类型及截面型号选择 41
7.5.1电缆截面积的选用原则 41
7.5.2 电缆型号选择 42
7.5.3 高压侧电缆截面积的选择 43
7.6 本工程设计说明 44
第八章 防雷接地保护 46
8.1 防雷保护系统 46
8.1.1 建筑物的防雷分类 46
8.1.2 本工程建筑物防雷保护 46
8.2 接地保护系统 47
8.2.1 接地方式 47
8.2.2 本工程采用的接地方式 48
结束语 48
参考文献 49

49

前 言
随着现今社会的迅速发展，科学技术的不断进步促使社会中各行各业都在不断地发展壮大，特别是各种高、新、尖、精的技术应用，而所有的一切都离不开电。生活中电能也逐渐成为人们最重要的能源之一，人们对电能的依赖程度越来越高，是生活中必不可少的一种能源。在过去，家用电器并未普及，居民用电量非常少，每家每户可能只点一支电灯，或者一台电扇。现如今，人们生活水平提高，家用电器的种类增多，居民用电量也在与日俱增，电视、冰箱、洗衣机、电脑等各种家电也是居民生活必不可少的。同时，我国整体的用电结构也在逐渐的发生着变化，居民用电量逐渐增多，非工业用电比重逐渐升高。电能的正常运行直接影响人们的一切，对人们的生活具有非常大的影响作用。住宅小区内的供配电系统能否安全而又稳定的运行，对于提高小区居民的生活质量具有至关重要的作用,可以说现代人离不开电能。因此需要保证电能的稳定并且安全的运行，不仅如此，当某些重要的设备发生故障时，则必须保证其不断电，能够继续正常运行，保证电能可靠运行。此外节能减耗是我国基本的国策之一，在满足供电需求的前提下，还应提高能源利用率，降低能源消耗，这也是今后探索研究的一大方向。
住宅小区供配电设计必须根据实际，结合其特点，根据小区建筑功能以及负荷等级对其采用合适的供配电形式和方法，满足使用功能的要求。不仅要做到整体布局合理，满足供电质量，而且还要给每个用户提供良好的用电环境。实现安全可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使小区的供配电合理、经济。小区的供配电系统设计应根据实际情况，小区的未来发展和规模进行分析设计，不仅要做到满足近期内的要求，还要为将来的发展留有一定的空间，将远期和近期结合起来，统筹规划。
本次的课题设计主要先对该小区的用电特点和相关资料进行分析。对小区进行负荷计算，无功补偿。根据计算负荷得出的结果，对变压器容量和数目进行设计，并对配电所设计。设计出合适的电气主接线方式和配电线路接线方式。并根据短路电流计算结果，选择和校验电缆设备。根据建筑的特点，确定各类建筑物的防雷等级，进行相关的防雷及接地设计和等电位联结，并选择低压配电系统的接地形式。依据相关专业提供的原始资料和国家行业标准规范和图集绘出电气设计图。
本文用五章来具体分析住宅小区的供配电系统的建设，设计时根据电力相关行相业的标准进行设计，坚持统一规划的原则，将电力网的运行状况和建设规划相结合，并且使经济发展和配电网的现状结合起来。本着以人为本的原则，保证供电品质，建设经济、安全、适度超前、提高供电可靠性的原则，合理选择小区供配电措施。具体内容安排如下：
前言部分，主要包括问题的提出，论文研究目的和意义及论文研究内容和框架。第一章，本次设计工程的概况
第二章 负荷的计算
第三章 无功补偿
第四章 短路电流的计算
第五章 配电室变压器与主接线方案的选择
第六章 变压器的继电保护
第七章 高低压设备的选择
第八章 防雷接地保护
最后总结本文，指出当前住宅小区供配电系统设计存在的问题及对策。

本文研究的框架如图1所示：

前言

工程概况述

负荷计算

短路电流计算
继电保护
高低压设备选择
无功补偿

本工程供配电措施设计方案

析采理心脏尼采

结 论
防雷接地保护
整车行业零部件的新型采购方式

第一章 工程基本概况
1、总体概况：本设计计划总建筑面积为8600平方米，由三栋主体建筑及地下公共汽车库、设备用房等组成。三座座主体建筑均为30层高层住宅建筑，高约93.25米，其中一个主体建筑临街高层为1号楼，该建筑1、2层为临街商铺，3至6层为公寓式办公写字楼。其余两栋2号楼和3号楼，均为居民住宅，三栋楼地下1层均为汽车库、附属设备用房等。
2、具体数据：1号楼7至30层、2号楼和3号楼整体为住宅楼，每层8户，共三种户型。其中，一层里户型1共3户面积为80-100㎡、户型2共3户面积为100-130㎡、户型3共2户面积为130-150㎡，两栋楼共624户。1号楼商业面积共6430㎡，安装容量为286KW。3-6层为写字楼，共9860㎡,安装容量为368KW。
3、设计范围：高压侧从市政开闭所10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置明显断开点，低压侧至小区内各建筑低压用电计量装置上表位。
4、自然环境：本地区年平均雷暴日15.6d/a，通廊式住宅建筑年物预计雷击次数为0.0812次/a；建筑商业写字楼建筑年物预计雷击次数为0.0359次/a。
第二章 负荷的计算
2.1负荷计算概述
现代社会发展迅速，人们对生活环境有了更高的追求。从大的方面来说，住宅小区内的基本生活设施越来越丰富，住宅楼房越来越多样化。本次设计的小区内就包含高层住宅、写字楼、商铺、泵房、热力交换站和地下停车库等设施，不同的建筑用电负荷也大不相同，对整个小区的电气设计要求也有所提高。根据已知的用电设备容量按一定统计方法确定，预期不变的最大假想负荷，合理的选择变压器及导线；变压器和负荷合理配置后,变压器就可以安全可靠运行，可以实行高效、节能降耗.作为按发热条件选择供电系统各元件的依据。小区的供电系统要能正常，安全可靠地运行，就需要对整个住宅小区的负荷容量和计算负荷进行可靠地计算，才能正确地选择适合变压器的类型、容量以及数目。只有这样，才能满足小区居民现在以及将来的用电需求，并且合理降低了工程造价，节省材料。
2.1 .1负荷分级以及要求
用电负荷分级，是为了能够正确地反映出对于用电可靠性要求的界限，以便选出合适的、符合实际水平的供电方式，保护人员安全，并能有效地节约投资提高经济效益。负荷分级主要是从经济损失和安全这两方面来确定的。
2.1.2 负荷分级和供电电源要求
负荷分级根据GB50052-95《供配电系统设计规范》业标准规定，用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级,并应符合下列规定:
   （1）、符合下列情况之一时,应为一级负荷:
   a．中断供电将造成人身伤亡时.
   b．中断供电将在政治、经济上造成重大损失时.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、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.
c．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.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. 在一级负荷中,当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为特别重要的负荷.
  （2）、符合下列情况之一时,应为二级负荷:
  a．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、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等.
b．中断供电将影响重要用电单位的正常工作.例如:交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷,以及中断供电将造成大型影剧院  、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱.
  （3）、不属于一级和二级负荷者应为三级负荷.
（4）、一级负荷的供电电源应符合下列规定:
   a、一级负荷应由两个电源供电;当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏.
   b、一级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其它负荷接入应急供电系统.
2.1.3本工程建筑的负荷类型
本工程为综合性住宅小区，有高层住宅、办公、商铺、泵房、热力交换站、地下车库等公共用电设施。本次设计的高层住宅楼属于一类高层民用建筑，此类建筑内的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷。住宅小区内的生活给水泵房以及热力交换站的用电负应根据工程规模、重要性等因素合理确定负荷等级，且不应低于二级。商铺内的主要通道照明和应急照明以及和地下停车库的消防设备被归为二级负荷。其余的如居民、商业、办公等用电为三级负荷。
2.2 计算负荷的步骤
负荷计算主要内容有负荷容量，计算负荷。负荷容量也称安装容量，是住户所使用的用电设备的额定容量或是额定功率的和，是配电系统设计和计算的基础资料和依据。计算负荷也称计算容量、需要负荷，它标志用户的最大用电功率，是配电设计时选择变压器、确定可作为按发热条件选择变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗，也可作为电能消耗及无功功率补偿的计算依据。
计算负荷需要采用的方法主要有需要系数法、二项式法、单位面积法。方案设计阶段可采用单位指标法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。且根据《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011 3.4.1条：对于住宅建筑的负荷计算，方案设计阶段可采用单位指标法和单位面积法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法进行计算[3]。因此本论文主要使用需要系数法对有关内容进行计算，并简单介绍单位面积法的基本概念。
（1）单位面积法
建筑的用电负荷常与建筑面积直接相关。对于具有相同功能、用途和档次的建筑，尽管建筑的规模不同，但单位建筑面积上的负荷密度具有统计规律上的相似性。表2列出了当前经济发展情况下各类建筑物的负荷密度。
若已知建筑面积A(m²)，并查表2得到同类建筑的负荷密度指标r （W/m²），可根据下式估算出计算负荷的大小：
（2-1）
表2-1 各类建筑物的用电指标
建筑类别
用电指标（W/m²）
建筑类别
用电指标（W/m²）
公寓
30～50
医院
40～70
旅馆
40～70
高等学校
20～40
办公
30～70
中小学
12～20
商业
一般：40～80
展览馆
50～80
大中型60～120
体育
40～70
演播室
250～500
剧场
50～80
汽车库
8～15
（2） 需要系数法
需要系数标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。需要系数的值总小于1，它不仅与设备的负荷率、效率、台数、工作情况及线路损耗有关，而且与维护管理水平等因素也有关系。
l 单台用电设备的计算负荷
考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。
（2-2）
（2-3）
（2-4）
（2-5）
PN——用电设备的安装容量(KW)；
UN——设备的额定电压(KV)；
tanj——用电设备铭牌给出的功率因数角的正切值；
Pc——有功计算负荷(KW)；
Qc——无功计算负荷(Kvar)；
Sc——视在计算负荷(kVA)；
Ic——计算电流(A)。
l 用电设备组的计算负荷
当计算配电干线（例如，第j条）上的计算负荷时，首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后查表得到各组用电设备的需要系数Kd.i及对应的功率因数cosji和功率因数正切值tanji，则：
（2-6）
（2-7）
（2-8）
l 建筑物总计算负荷
建筑物总的负荷计算以建筑内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同时系数KΣp，即：
（2-9）
（2-10）
（2-11）
需要系数和功率因数可根据表3、表4来进行选择，但并不能局限于此表。电器设备在不断地更新换代，其性能也不断改善，还与它的使用场合有关。所以，需要系数不是一成不变的，不能随便拿起一本书就套用系数，需要研究设备样本里提供的相关数据，结合工程的供电特点和当地的生活条件等因素，从而确定比较合适的需要系数。
需要系数选择表如表2、表3所示。
表2-2 住宅用电负荷需要系数选择表
按单相配电计算时所连接的基本户数
按三相配电计算时所连接的基本户数
需要系数
3
9
1
4
12
0.95
6
18
0.75
8
24
0.66
10
30
0.58
12
36
0.50
14
42
0.48
16
48
0.47
18
54
0.45
21
63
0.43
24
72
0.41
25～100
75～300
0.40
125～200
375～600
0.33
260～300
780～900
0.26
表2-3 需要系数及自然功率因数表
负荷名称
规模（台数）
需要系数（Kd）
功率因数（cosj）
照明
面积<500m²
1～0.9
1～0.9
500～3000m²
0.9～0.7
0.9
3000～15000m²
0.75～0.55
＞15000m²
0.6～0.4
商场照明
0.9～0.7
冷冻机房锅炉房
1～3台
0.9～0.7
0.8～0.85
＞3台
0.7～0.6
热力站、水泵房、通风机
1～5台
0.75～0.8
0.8～0.85
＞5台
0.8～0.6
电梯

0.18～0.22
0.5～0.6（交流）0.8（直流）
洗衣机房、厨房
≤100KW
0.4～0.5
0.8～0.9
＞100KW
0.3～0.4
窗式空调
4～10台
0.8～0.6
0.8
10～50台
0.6～0.4
50台以上
0.4～0.3
舞台照明
＜200KW
1～0.6
0.9～1
＞200KW
0.6～0.4
2.2.3工程负荷计算
本工程采用需要系数法进行计算，计算过程如下。
（1）住宅用电部分
根据实际负荷估算，规定面积在100㎡以下的每户按6KW计算，120㎡-150㎡的每户按8KW计算，150㎡以上的每户按10KW计算。由此可知，户型1为6KW/户的共3户、户型2为8KW/户的共3户、户型3为10KW/户的共2户。使用需要系数法计算负荷，每层一个电表箱。1号楼、2号楼、3号楼分别用3条配电干线从地下室二层配电室引只楼层, 1号楼由低压柜引3条电缆至14层、22层、30层楼，使用插拔式接线将电源引至各个楼层，每条配电干线连接8个楼层电表箱，2号楼、3号楼由低压柜引3条电缆至10层、20层、30层楼，使用插拔式接线将电源引至各个楼层，每条配电支线连接10个楼层电表箱。本次设计以住宅负荷计算为主，以其中一条配电支线为例，其余负荷按相同方法计算。
用户配电箱部分，由公式1-2可得安装容量：

楼层电表箱,查表3、4得Kd=1，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式6和公式7可得楼层电表箱的计算负荷：

1号楼配电干线,查表3、4得Kd=0.4，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式6和公式7可得配电干线的计算负荷：

2号、3号楼配电干线,查表3、4得Kd=0.4，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式6和公式7可得配电干线的计算负荷：

住宅负荷计算如表2-4所示。
表2- 住宅负荷计算
用电设备
安装容量（KW）
有功(KW)
无功(Kvar)
1号楼1-1
220
198.4
95.2
1号楼1-2
220
198.4
95.2
1号楼1-3
220
198.4
95.2
2号楼2-1
275.1
248
119
2号楼2-2
275.1
248
119
2号楼2-3
275.1
248
119
3号楼3-1
275.1
248
119
3号楼3-2
275.1
248
119
3号楼3-3
275.1
248
119
合计
2310
2083.2
999.6
在计算负荷的过程中还会涉及到同时系数。同时系数主要用在计算小区总负荷或计算配电室容量，由于用电设备组的全部设备并不同时运行，存在同时运行系数，所以需要乘以同时系数来折算负荷。同时系数取值需要根据当地的用电水平具体分析，本次设计同时系数取KΣp=0.9，KΣq=0.95。由表5中的数据和公式9和公式10可计算得：

因此住宅部分总的计算负荷为1874.7KW,
（2）公共用电部分
本工程公共用电部分包括：办公楼用电、电梯用电、消防用电、园林及建筑景观用用电、生活水泵用电、路灯和公共照明用电、排污设备用电等照明负荷以及动力负荷。本次计算以商业区和写字楼的计算负荷为主，其余负荷可根据表4查找需要系数，并根据2.2.2中所介绍的公式对各个用电设备进行负荷计算，具体计算结果见附录表。
由所给资料可知商业区和写字楼的安装容量分别为286KW和368KW，根据需要系数法计算出其计算负荷。
商业区需要系数查表4得：Kd=0.85，cosj=0.9，tanj=0.48。
由公式6和公式7可得：

写字楼需要系数查表4得：Kd=0.7，cosj=0.9，tanj=0.48。
由公式6和公式7可得：

一般情况下，备用设备与消防设备都不考虑在计算负荷之内，只有当消防用电的计算有功功率大于火灾时可能同时切除的一般电力、照明负荷的计算有有功功率时，按未切除的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总设备功率。
第三章 无功补偿
3.1 无功补偿的目的
电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。同时，无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。现在的居民住宅用电设备大都属于阻性负载和感性负载，所以整个供电系统通常是阻感性的，因此供电系统中会消耗大量的无功功率，从而导致功率因数的降低。功率因数的降低会使电能的传输产生大量的损耗，并且无功功率会影响电压的损耗，同时也会使电力设备的利用率相应降低，造成较多的经济和能源的浪费。所以，根据实际情况，一般居民小区的自然功率因数范围在0.7—0.75之间。但是，根据有关规定，居民用电的功率因数应当保持在0.9以上，以满足供电要求。当功率因数不满足要求时，首先应当想办法提高自然功率因数。要想提高自然功率因数，可以选择合适的电动机型号规格，防止电动机长时间空载运行或者合理选择变压器的容量等方法都可达到目的。若提高自然功率因数仍达不到要求，则需要对小区内的供电系统进行无功补偿。
3.2 无功补偿的方法，
提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。   
1.  随机补偿 
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。 随机补偿的优点：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，而且不需频繁调整补偿容量。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。  
2.  随器补偿 
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。 
随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。 
3.  跟踪补偿 
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
本工程无功补偿采用跟踪补偿，即并联电容器的方法。并联电容器装设位置共有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿是三种方法。本次设计采用低压集中补偿的方法。
并联电容器采用自动调节的控制方式，俗称无功自动补偿装置。电容器在低压母线进行补偿时均为自动补偿方式，即实际补偿电容器容量随自然功率因数的变化而调整。低压无功自动补偿装置示意图。
图3-1 低压无功自动补偿装置的原理电路
3.3 无功补偿容量
自然功率因数的计算方法如下：
（3-1）
采用分组自动投切的补偿装置的无功补偿容量应按下式确定：
（3-2）
tanj1——补偿前功率因数cosj1对应的正切值；
tanj2——补偿后期望的功率因数cosj2对应的正切值。
在这里以供住宅负荷的T3变压器进行无功补偿为例。
根据2.2.3中计算出的数据Pc∑=1874.7KW，Qc∑=949.6KW，视在功率为：
由公式12可算出自然功率因数，即：cosj=Pc∑/Sc∑=1874.7/2101.5=0.89所以住宅部分负荷自然功率因数为0.89，补偿后期望达到0.97，则由公式13可得：

根据计算出来的结果，可选用12组额定容量为30Kvar的电容器和10组额定容量为15Kvar的电容器。因此，实际补偿容量为510Kvar。
商业和公共部分负荷T3变压器无功补偿可用此方法进行计算，结果见表9
第四章 短路电流的计算
4.1 短路计算的目的
（1）为了选择和校验电气设备。如断路器、隔离开关、熔断器、互感器、母线、瓷瓶、电缆、架空线等等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备电动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验断路器的遮断能力等。
（2）为继电保护装置的整定计算。在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其它支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。
（3）在选择与设计系统电气之接成时，短路计算可为不同方案进行技术性比较以及确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。
4.2 短路故障的形式
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。
4.2.1 短路电流计算基本步骤
本工程采用标幺值法计算短路电流，其基本步骤为：
（1） 确定基准值
基准容量：Sd=100MV·A；基准电压：Ud=Uc。
基准电流：
（4-1）
Uc——元件所在处的短路计算电压（KV）
（2）计算短路回路各元件的电抗标幺值
电力系统电抗：
（4-2）
——电力系统配电室高压馈电线出口处的短路容量（MV·A）。
电力线路电抗：
（4-3）
Xo——电力线路单位长度的电抗（Ω/km）；l——电力线路的长度（km）。
电力变压器电抗：
（4-4）
——电力变压器的短路电压百分值； ——电力变压器的容量（MV·A）。
（3）绘制出短路回路的等效电路,通过网络变换简化短路电路，计算短路回路的总电抗标幺值。若短路回路的总电阻值大于总电抗值的1/3，需计入电阻值。
（4）计算三相短路电流与短路容量
三相短路电流周期分量有效值：
（4-5）
三相短路次暂态电流和稳态电流：
（4-6）
三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流的有效值：
（4-7）
（4-8）
三相短路容量：
（4-9）
（5） 两相短路电流
(4-10)
4.3 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

查表得知电缆的，
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4-1 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4-1 短路计算结果

点
13
29.25
19.5
237
点
35
64.4
38.2
24.3
第五章配电室变压器与主接线方案的选择
5.1 供配电系统概述
小区供配电系统的设计的合理性对于可靠供电来说是十分关键的。它是由发、输、变、配用几个部分组成起来的。本次设计的小区供配电系统大致过程是：从附近市政开闭所引来两路10KV电源，将10KV电源接引至小区配电室中，变压器将电压由10KV变为0.4KV，通过配电干线输送到楼层配电箱，最后进入到各用户配电箱。住宅建筑使用380V/220V三相五线制供电。从配电所三相五线至小区每座楼的楼层配电箱。供配电系统中应使接线保证安全性的同时，尽量满足灵活性并且维修简便。还应能够达到使用和生产所需的电压质量和供电可靠性的要求。此外，还应当使电能损耗尽量降低，同时还要减少有色金属的消耗。
从实践上看，由于我国经济的快速发展，用电负荷增长速度快。因此，住宅小区的供配电系统一定要将设计的眼光放长远一些，从实际出发，为以后增长的负荷预留一定的空间与容量。
5.2 配电室的选择
5.2.1 配电室选址的一般原则
选择生活区变、配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定：
（1）接近负荷中心。
（2）进出线方便。
（3）接近电源侧。
（4）设备运输方便。
（5）不应设在有剧烈振动或高温的场所。
（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。
（7）不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。
（8）不应设在有爆炸危险的正上方和正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。
（9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。
（10）高压配电所应尽量与临近建筑配电室或有大量高压用电设备的厂房和建在一起。
5.2.2配电室形式的选择
配电室有屋内式和屋外式两大型。 屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择生活区配电室的型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。
负荷较大的地方，宜设附设式或半露天式配电室。
负荷较大的及高层建筑内，宜设在室内配电室或组合式成套变电站。
负荷小而分散的生活区，或需要远离有易燃易爆危险及有腐蚀性时，宜设独立配电室。如户外环境正常，亦可设露天式配电室。
5.2.3 变压器容量和数目的选取原则
变压器的容量首先要满足在计算负荷下变压器能够长期可靠运行。单台变压器的额定容量SNT与计算负荷Sc的关系应满足：
(5-1)
变压器容量的选择除必须满足上述基本要求外，还应考虑：为适用发展和调整的需要，变压器容量应留有15％～25％的裕量，满足变压器经济运行条件。
对于居民住宅、机关学校等，如果1台变压器能满足用电负荷需要时，宜选用1台变压器，其容量大小由计算负荷确定，但总用电负荷通常在1000kVA及以下，且用电负荷变化不大。对于有大量一、二级用电负荷、或用电负荷季节性（或昼夜）变化较大、或集中用电负荷较大的单位，应设置两台及以上电力变压器。如有大型冲击负荷，如高压电动机、电炉等动力，为减少对照明或其他负荷的影响，应增设独立变压器。对供电可靠性要求高，又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时，也应设置两台电力变压器。选用两台电力变压器时，其容量应满足在一台变压器故障或修时，另一台仍能保持对二级用电负荷供电，但需对该台变压器的过负荷能力及其允许运行时间进行校核国产电力变压器的短时过负荷运行。
综上所述，电力变压台数和容量的确定，应根据供配电计算负荷、供电可靠性要求和 用电单位的发展规划等因素综合考虑确定，力求经济合理，满足用电负荷的要求。一般说来，选用电力变压器的台数愈多，供电的可靠性愈好，但增加了设备投资和维护运行等费用。因此，在供电可靠性保证的条件下，电力变压器的台数应尽量减少。
5.2.4 变压器容量及数目的选择
通过计算负荷可以求得变压器的总容量。总的视在计算负荷公式为：
(5-2)
由于变压器在运行时还需要考虑到负荷率的影响，并且多台设备在运行的时候，各台设备用电的最大值不会同时出现，所以在选择变压器的时候还需要计入同时系数。变压器的负荷率一般在75%-85%，本次负荷率取值85%，即β=0.85。同时系数的参考值，取值一般为0.85～0.95，但各级同时系数的乘积不宜小于0.8，由于愈趋向电源端，负荷愈平稳，所以对应的值也愈大，本次设计同时系数取K∑p=0.9。
因此变压器容量的计算方法为：