某住宅小区供配电系统设计

学号2010210369

《工厂供电》

课程设计

（ 2010级本科）

题目：某住宅小区供配电系统设计

学院：物理与机电工程学院

专业：电气工程及其自动化

作者姓名：甘孝田

指导教师：赵文忠职称：教授

完成日期： 2012 年 12 月 27 日

工厂供电课程设计任务书

目录

一、设计说明 (1)

1.1工程概况 (1)

1.2设计依据 (1)

1.3设计原则 (1)

1.4小区概况 (1)

二、小区负荷计算 (1)

三、无功补偿方式 (3)

3.1无功补偿方式 (3)

3.2无功补偿容量 (3)

3.3并联电容器的选择及制 (4)

四、变配电所位置和型式的选择 (4)

4.1变配电所位置的确定 (4)

4.2变配电所的总体布置 (4)

五、主变压器台数和容量的确定 (5)

5.1变压器主变台数的选择 (5)

5.2变压器容量的选择 (5)

六、变配电所主接线方案的选择 (5)

6.1变电所主接线方案的评价 (6)

七、短路电流的计算 (7)

7.1短路计算的意义和方法 (7)

7.2相关节点的短路计算 (7)

7.2.1电路图 (7)

7.2.2确定基准值 (7)

7.2.3计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 (7)

7.2.4K-

1点的短路电流计算 (8)

7.2.5K-

2点的短路电流计算 (8)

八、变电所低压侧一次设备的选择与校验 (9)

8.1低压母线的选择与校验 (9)

8.2低压电缆、设备的选择与校验 (1)

8.2.1电缆的选择 (10)

8.2.2低压断路器的选择与校验 (11)

8.2.3低压刀开关的选择与校验 (12)

8.2.4电流互感器的选择与校验 (12)

九、变压器保护设置 (1)

3

9.1变电所10kV馈线保护 (14)

9.2变电所10kV母线保护 (15)

十、防雷接地系统设计 (1)

6

10.1概述 (16)

10.2变电所防雷接地系统设计 (16)

10.3单体楼的防雷接地系统设计 (17)

结束语 (19)

参考文献 (20)

第一章 设计说明

1.1工程概况

假设该小区年最大负荷利用小时数为2500h ，日最大负荷持续时间为8h ，本小区均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压均为380V 。照明及家用电器均为单相，额定电压均为220V 。

1.2设计依据

供电电源：按照当地供电部门的签订的供用电协议规定，本小区可用附近一条10kV 的公用电源线区的工作电源。该干线的导线型号为LGJ-185，导线为等边三角形，线距为1.2m;电力系统馈电变电站距本小区6km ，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MV A ，此断路器配备有定时限过电流保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s 。

电费制度：小区与当地供电部门达成协议，对于电费制度有如下规定，供电与用电双方必须按照此规定进行电能记费。在变电所高压侧计量电能，并设置专用的计量柜。按两部电费制交纳电费。一部分为基本电费，按所装用的主变压器容量来计费。另一部分为电度电费，按每月实际消耗的电能计费。小区最大负荷时的高压侧的功率因数不小于0.9。

1.3设计原则

根据小区所取得的电源及小区的用电负荷情况，并考虑以后小区的发展，应采用安全、可靠、技术先进、经济合理的原则。假设本工程共16栋，每栋底部为架空层，地上六层，有阁楼，共两个单元，24户；每层层高为3m ，室内外高度差为0.45m 。主体建筑高度为20.9m （含坡顶）。设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。此次设计的目的是通过对小区的各个系统的设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国建筑电气行业有关方针政策，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。

1.4.小区资料

1、工程地点：xx 市

2、工程概况：该小区占地55164.9平方米 ；共计384户。

3、气象资料：年最高气温为40 ℃，年平均气温为20 ℃,年最低气温为-22.5 ℃,年最热月平均气温26.3℃，年最热月平均最高气温31.5 ℃,年最热月地下0.8 m 处平均温度28.7 ℃。年主导风向为东风，年雷暴日数31.3天。

地质水文资料：所在地区平均海拔130m ，地层以沙粘土为主，地下水位为3m 。

第二章 小区负荷计算

根据小区的负荷情况，年最大负荷利用小时为2500 h,日最大负荷持续时间为8 h ，按照我国普遍采用的需要系数法确定小区计算负荷。

本住宅小区共16栋楼，384户，根据《住宅设计规范》GB50096-1999和《小康住宅电气设计》的有关规定，每户用电指标按10kw 计算，需要系数参照《民用建筑电气设计规范》的规定，取30d K =0.，功率因数cos 0.75?=

有功计算负荷： 30

3840.30101152 kw d e P N K P '=??=??= 无功计算负荷： 30

3011520.8821016.1 kvar Q P tan ?''=?=?= 另外，整个小区的道路照明采用节能火箭炮5U 系列节能灯PLT-125W ，共有80

盏，灯头E40，安装间隔为20m 。单侧布置,安装高度为 3.5m 。道路照明：p=125W ， 80n =,1,cos 0.9d K ?==,tan 0.48?=

''3011258010 kw P =??=

''''3030tan 100.48 4.8 kvar Q P ?=?=?=

综上所述，本小区总计算负荷为：（取0.83p K ∑=,0.91q K ∑=）

3030

30()0.83(115210)964.46 kW p P K P P ∑'''=?+=?+= 3030

30()0.91(1016.1 4.8)929.019 kvar q Q K Q Q ∑'''=?+=?+= 总视在计算负荷：

301339.1264 kVA S ===

计算电流：302034.5921 A I =

== 功率因数：3030964.46

cos 0.721339.1264

P S ?=

== 以上计算可列成表1-1所示本小区负荷计算表

表1-1 本小区负荷计算表

第三章 无功功率计算及补偿

3.1无功补偿方式

本设计采用低压集中补偿方式，补偿范围较分散补偿小。但其管理方便，电容器能充分利用，电力电容器采用三角型连接，这种连接方式提供的补偿容量大。

3.2无功补偿容量

根据《供电企业规则》规定：10KV 及高压供电用户功率因数为0.9以上，考虑到变压器无功功率损耗?Qt 远大于有功功率损耗?Pt ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于高压侧补偿后的功率因数0.9，这里取低压侧功率因数?'cos =0.92，则低压侧需装设的并联电容器容量应为: ()30tanarccos0.72tanarccos0.93C Q P =?-

964.46(0.9640.395)548.778 kvar =?-= 取C Q =600var k

补偿后的变电所低压侧的视在计算负荷为：

301019.0371 kVA S '==

= 变压器有功功率损耗30

0.0150.0151019.037115.29 kW Pt S '?=?=?= 变压器无功功率损耗30

0.0750.0751019.037176.43 kvar Qt S '?=?=?= 在计算小区高压侧总计算负荷时，需要计入有关线路和变压器的损耗，但小区的配电线路不长，故该部分功率损耗不计，在此只考虑变压器的损耗。

所以变配电所高压侧计算负荷为：

()

301964.4615.29979.75 kW P =+= ()301(929.019600)76.43405.449 kvar Q =-+=

()

3011060.3296kVA S ===

()30

1I 61.22 A =

无功补偿后，功率因数为:()()

301301979.75kW

cos 0.9241060.3296kVA

P S ?==

=，符合要

求。

3.3 并联电容器的选择及其控制

低压集中补偿所采用的电容器电压为400V，根据要求，选择电容器型号为：BCMJ0.4-30-3,选用20个，并采用无功功率自动补偿控制器，使电网中功率因数保持在设定值内，达到有效节能的目的。

第四章变配电所位置和型式的选择

4.1变配电所位置的确定

变配电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：

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、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻； 8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，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《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。

4.2变配电所的总体布置

变电所的总体布置，应满足以下要求：

1)便于运行维护和检修；

2)保证运行安全；

3)便于进出线；

4) 节约土地和建筑费用； 5) 适应发展要求。

第五章 主变压器台数和容量的确定

电力变压器是变电所中最重要的一次设备，其主要功能是将电力系统的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。

本小区设计变配电所选用S9型普通降压变压器，相数为三相，调压方式为无载调压，绕组型式为双绕组，联结组别为Dyn11方式。 5.1变压器主变台数的选择

选择变压器时应考虑以下几条原则：

1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所应装设两台变压器。

2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较而宜采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台变压器。

3）负荷集中而容量相当大的变电所，既是为三级负荷，也应采用两台或多台变压器。

4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

本小区设计综合考虑以上原则，确定装设两台变压器。 5.2变压器容量的选择

根据《工厂供电》，装有两台主变压器的变电所，每台变压器的容量N T

S ?应同时满足以下两个条件：

1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷30S 的大约60%～70%的需要，即：

T S =(0.6～0.7)×30S =(0.6～0.7)×1019.0371＝（611.42～713.33）

kVA 。

本小区所在地区的年平均气温为20C ?，且变压器采用室内安装，故变压器的实际容量为：N T S ?＝T S /0.92=（611.42～713.33）/ 0.92KVA=(664.59～775.39)kVA 。

2）任一台变压器单独运行时，宜满足全部一、二级负荷的需要，即

30()N T S S ?I+∏≥,而本次小区设计的负荷全为三级负荷，所以不用考虑这个因素。

第六章 变配电所主接线方案的选择

综合考虑上面，本小区变电所采用两台S9系列1000kVA 的变压器，装设两台主变压器的主接线方案