配電室電氣設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、北京建筑工程學院畢業(yè)論文題 目北京萬科藍山4#高基配電工程電氣設(shè)計學 生姜愛林指導教師王燕京 高級工程師學 號班 級電08-2系 別電氣工程及其自動化2012年5 月摘要 配電室是電力系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。本畢業(yè)設(shè)計是根據(jù)國家相關(guān)標準和規(guī)范，對北京萬科藍山4#高基配電工程中，新建小區(qū)及小區(qū)商業(yè)配套供配電系統(tǒng)進行電氣設(shè)計。其工程概況包括以下幾個方面：首先，根據(jù)北京電力公司高壓供電方案等，提供資料，進行負荷計算，其次，選擇變壓器型號并進行布置，最后根據(jù)電壓和計算電流選擇低壓電纜型號和低壓配電設(shè)備，并進行布置

2、，并對所有設(shè)備進行接地保護設(shè)置，最后繪制出相關(guān)的電氣圖紙。關(guān)鍵詞：配電；新建小區(qū)；商業(yè)配套；負荷計算；設(shè)備選擇；防雷接地AbstractDistribution room is an important part of the power system, directly affecting the safety and economic operation of the entire power system, contact the power plants and users of intermediate links, plays transformation and distribu

3、tion of electric energy role. This graduation project is according to the relevant national standards and norms, Beijing Wankelanshan 4 # High-based distribution projects, new residential and community commercial facilities supply and distribution system for electrical design. Project Overview inclu

4、des the following aspects: First, according to the Beijing Electric Power Corporation high voltage power supply solutions， load calculation, and secondly, the transformer model and layout,and finally select models of the low voltage cable and low voltage distribution equipment according to the volta

5、ge and calculate the current and layout,and all equipment grounding protection settings, and finally draw electrical drawings.Keywords: Distribution; new district; commercial facilities; load calculation; equipment selection; lightning protection grounding 目 錄前言：3一設(shè)計說明11.1 住宅小區(qū)基本情況11.2給定條件11.3配電所主接線

6、及其電氣設(shè)備1主接線1主接線的主要電氣設(shè)備21.4 高基配電室的含義11.5 供電可靠性與負荷等級1二負荷計算32.1 用電設(shè)備組的負荷計算32.2 功率因數(shù)與無功補償15功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響15提高功率因數(shù)的措施15靜止無功補償容量的計算16電容器接線方式的選擇17并聯(lián)補償電容器裝置的裝設(shè)地點17三、短路電流計算193.1短路電流的計算19短路電流的計算19四、低壓開關(guān)保護定值的整定224.1低壓主進開關(guān)：224.2低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)：224.3低壓饋線開關(guān)：23五、設(shè)備選型245.1 變壓器的選擇245.2 設(shè)備、線路和計算儀表的選擇24導線電纜的選取原則255.3 高壓開關(guān)柜的選擇26

7、5.5.1 繼電保護的任務(wù)和要求27六、防雷與接地306.1 配電所接地和防雷30接地的目的和作用30接地裝置的確定33變配電所的防雷措施34謝 辭：35參考文獻：36附 錄：37前言：本次設(shè)計題目為北京萬科藍山4#高基配電工程電氣設(shè)計，設(shè)計任務(wù)旨在對本專業(yè)的知識系統(tǒng)的全面認識及掌握，培養(yǎng)對本專業(yè)各學科進行綜合運用的能力，同時檢驗大學期間對本學科知識的掌握程度。同時提煉學生完成設(shè)計的能力，使自身能力得到鍛煉提高，為更好的進入社會為祖國貢獻夯實了基礎(chǔ)。本次設(shè)計首先根據(jù)北京萬科藍山有限公司提供的系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數(shù)，分析負荷的發(fā)展趨勢。通過對擬建配電室的概括以及出線方向來考慮，并通過對符合資

8、料的分析、安全、經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定10kV主接線，然后通過資料提供的供電范圍及確定的變壓器臺數(shù)，容量，進行負荷計算確定型號，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算結(jié)果，對高壓設(shè)備進行了選型，考慮到系統(tǒng)發(fā)生故障時，必須有相應的保護裝置，因此對繼電保護作了簡要說明。對于來自外部的雷電過電壓，則進行了防雷保護及接地保護的設(shè)計，同時對整體進行規(guī)劃布置，從而完成北京萬科藍山4#高級配電室工程的電氣設(shè)計。由于本人初次進行電氣設(shè)計，無設(shè)計經(jīng)驗，都是在初步摸索中，向師父以及老師請教中才得以完成，且本人掌握的知識著實有限，設(shè)計中難免存在錯誤及不足之處，懇請各位老師的批評指正。此致敬禮！一設(shè)計說明1.1 住宅小區(qū)

9、基本情況 該住宅小區(qū)規(guī)劃總建筑面積約為16萬平方米，本配電室供電范圍，小區(qū)商業(yè)配套，建筑面積3.4萬平方米。首先根據(jù)設(shè)計要求和目的，按照最新的供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范對其中的建筑負荷進行分類統(tǒng)計，根據(jù)高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范按照現(xiàn)行的國家標準工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計要求進行設(shè)計，然后進行負荷等級與無功補償計算，列出負荷計算表，其次，根據(jù)負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，根據(jù)總計算負荷選擇變壓器容量及臺數(shù)。力求做到安全可靠又要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便，接著選擇大樓的高低壓部分進行短路電流的計算，并列出計算表格，選擇配電室的一次設(shè)備，包括高低壓斷路器、熔斷器、隔離開關(guān)、避雷器、開關(guān)柜，電流、電

10、壓互感器等設(shè)備，然后進行導線電纜的選擇，最后，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，進行建筑的防雷保護與接地設(shè)計。1.2給定條件北京萬科藍山4#高基配電工程新建居民小區(qū)用電地址為朝陽區(qū)廣渠路27號，新建4#高基配電室，內(nèi)設(shè)容量為1250kVA的變壓器2臺，總計設(shè)備容量為3316kW，預計最大負荷為1156kW，其中新裝電光設(shè)備容量2760kW，用于空調(diào)、照明等，新裝電力設(shè)備容量556kW。4#高基配電室設(shè)于地下二層，10kW雙路供電，同時運行，高壓無聯(lián)絡(luò)。計量方式為高供高量。1.3配電所主接線及其電氣設(shè)備1.3.1主接線配電室的主接線（一次接線）是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、母線電力電纜和移相電容器等電氣設(shè)備，依照

11、一定次序相連的，接受和分配電能的電路，主接線指標達上述電氣設(shè)備之間的電氣連接關(guān)系，與其具體安裝地點無關(guān)。主接線的實施場所是變電所或者配電站（配電室）。主接線可以分為有母線接線和無母線接線兩大類。有母線接線又可以分為單母線接線盒雙母線接線，無母線接線可以分為單元式接線、橋式接線和多角形接線。中低壓供配電系統(tǒng)中主要采用單母線接線、單元式接線、橋式接線。主接線的確定與配電室電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置以及運行的可靠和經(jīng)濟有很密切的關(guān)系。對所選用的主接線必須滿足下列要求：（1） 安全性 必須保證在任何可能的運行方式及檢修狀態(tài)下運行人員及設(shè)備的安全（2） 可靠性 主接線的可靠性要求用電負荷的等級確定。

12、應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發(fā)展。要保證主接線的可靠性可以采用多種措施。入系統(tǒng)中某一電器元件故障時，可以有保護裝置自動把故障元件迅速切除，使之不影響系統(tǒng)其它部分的繼續(xù)運行。也可以在系統(tǒng)中設(shè)置備用元件，當工作元件故障時，由自動裝置立即投入備用元件來代替工作元件，因此在主接線中就要考慮是否方便電氣元件的投切操作。（3） 靈活性 應能適應各種節(jié)能的運行方式的要求。主接線的電路關(guān)系是可以改變的，在系統(tǒng)運行中，這種主接線電路關(guān)系的改變叫運行方式的改變。運行方式的改變通常是通過對主接線中某些電氣元件的投入和切除來實現(xiàn)的，因此，在主接線中就要考慮是否方便電氣元件的投切操作。從

13、而適應各個時段能源供電能力與復合變化的要求，適應檢修的要求，保證各種不正常的運行方式下系統(tǒng)仍能達到足夠的供電質(zhì)量。（4） 經(jīng)濟性 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單、投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量，使得總經(jīng)濟效益為最佳。根據(jù)給定條件，10kV雙電源供電，采用高壓單母線分段、高壓兩路電源同時供電，無聯(lián)絡(luò)；低壓單母線分段的主接線形式，因為這種接線形式供電可靠性高。圖1-1主接線的主要電氣設(shè)備由于是電纜線引進，為了防止雷電波侵入配電室時擊毀其中的電氣設(shè)備，在入口處需要裝設(shè)避雷器。在高壓設(shè)備的選擇上，設(shè)置一個進線隔離及電壓互感器柜，內(nèi)部配置戶內(nèi)高壓熔斷器、電壓互感器及避雷器各一套

14、。設(shè)置進線柜，內(nèi)部配置少油斷路器及電流互感器。設(shè)置計量柜的內(nèi)部有電壓互感器、電流互感器、高壓熔斷器及計量儀表。設(shè)置兩路出線柜連接變壓器。所有的柜子均為抽屜式，因此不用再裝設(shè)隔離開關(guān)。向一二級負荷供電的主接線，像高層民用建筑，多層重要的公共建筑、有重要設(shè)備的工廠車間等，有一二級負荷的場所，一般都有兩回路電源進線。而向三級復核供電，比如普通工廠車間等，當其負荷等級為三級負荷時，若需要使用變壓器降壓，一般變壓器一側(cè)才歐諾更單元式接線，二次側(cè)采用單母線接線。這種接線簡單經(jīng)濟，也能適用負荷對可靠性的要求。當負荷較大，一臺變壓器不能滿足要求，需要采用兩臺或者更多臺變壓器時候，二次側(cè)常常采用單母線分段不聯(lián)絡(luò)

15、的接線。本設(shè)計采用的是雙路電源供電，高壓無聯(lián)絡(luò)的運行方式進行供電。本設(shè)計方案進線柜、出線柜的主要開關(guān)電氣元件采用少油斷路器，在正常工作時用來接通負荷電流，電路發(fā)生短路時用來切斷巨大的短路電流。少油斷路器是一種采用油作為滅弧裝置的開關(guān)電器，其中的油作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后的絕緣介質(zhì)，而其帶電部分對地之間的絕緣采用瓷或者其他介質(zhì)。優(yōu)點是體積小、重量輕、可以節(jié)省大量鋼材，并且爆炸和是活的危險性較小。這里的“電測量儀表”按GBJ63-90電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范的定義，“是對電力裝置回路的電力運行參數(shù)所經(jīng)常測量，選擇測量，記錄用的儀表和作計費，技術(shù)經(jīng)濟分析考核管理用的計量儀表的總稱?！睘榱吮O(jiān)視

16、供電系統(tǒng)一次設(shè)備（電力裝置）的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟合理的運行，供電系統(tǒng)中需要裝設(shè)一定數(shù)量的補償柜。本設(shè)計中根據(jù)負荷計算，裝設(shè)兩臺補償柜。電測量儀表按其用途分為常用測量儀表和電能計量儀表兩類，前者是對一次電路的電力運行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進行供用電的技術(shù)經(jīng)濟考核分析和電力用戶用電量進行測量、計量的儀表，即各種電度表，在這里計費所用的計量儀表由供電局決定。1.4 高基配電室的含義 高基配電室指的是高壓管理用戶供電方案，低基配電室指的是低壓管理用戶供電方案；高壓管理用戶意思就是在配電室建成后高壓低壓都屬于用戶自行管理

17、，低壓管理用戶意思就是在配電室建成后高壓低壓都屬于供電公司管理。低基項目按照規(guī)定必須由建設(shè)單位委托給供電公司負責（招投標及施工），高基項目建設(shè)單位自行決定承包給任何一家具備相應資質(zhì)的電氣施工單位（這家施工單位必須在建設(shè)項目所屬區(qū)縣電力公司備案或者許可）。通常情況下居民住宅小區(qū)必須是低基方案，不能由用戶自管（極特殊情況除外）；其他的比如說工廠、企事業(yè)單位等都屬于高基方案。分界室就是供電公司與用戶之間的一個產(chǎn)權(quán)分界點，通常分界室內(nèi)裝設(shè)環(huán)網(wǎng)柜或環(huán)網(wǎng)隔離開關(guān)等，投資費用由使用單位集資建設(shè)（只有一家時先由這一家全額墊付），自分界開關(guān)或隔離開關(guān)往下產(chǎn)權(quán)屬于用戶，往上（含分界開關(guān)或隔離開關(guān)）產(chǎn)權(quán)屬于供電公司

18、，分界室通常設(shè)于室外，其實也可以成為小型開閉站，因為它就是起一個電源分配以及管理的作用。高基和低基配電室是以產(chǎn)權(quán)劃分的。住宅的是低基，屬于供電局管理，以500KVA為界，以上供電局在高壓做計量，低壓處可以不做，以下供電局在高低壓處都做計量。 除住宅以外的都是高基屬于用戶自管，供電局只在高壓處做計量，用戶也可以在低壓處設(shè)置計量。1.5 供電可靠性與負荷等級（一）供電可靠性：供配電系統(tǒng)的供電質(zhì)量主要由電能質(zhì)量和供電可靠性兩大指標來衡量。電能質(zhì)量指標包括電壓、波形和頻率。供電可靠性是指供電企業(yè)對用戶的供電連續(xù)性，一般用供電企業(yè)的實際供電小時數(shù)與全年時間內(nèi)實際小時數(shù)的百分比來衡量，也可以全年的停電次數(shù)

19、和停電的持續(xù)時間來衡量。（二）負荷等級：這里的負荷的含義是指用電設(shè)備，“符合的大小”是指用電設(shè)備功率的大小，不同的負荷，重要的程度是不同的，重要的負荷對供電可靠性要iugao，繁殖則低。因此根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治上、經(jīng)濟上造成的損失或影響的程度既興奮劑，并針對不同的負荷等級確定其對供電電源的要求。1.符合下列情況之一時，應為一級負荷： (1)中斷供電將造成人身傷亡時。 (2)中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失時。例如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復等。 (3)中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟意義

20、的用電單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經(jīng)常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。 符合下列情況之一時，應為二級負荷： (1)中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失時。例如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。 (2)中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重

21、要的公共場所秩序混亂。 3.不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷。在一個工業(yè)企業(yè)或者民用企業(yè)中，并不一定所有用電設(shè)備都屬于同一等級的負荷，因此在進行系統(tǒng)設(shè)計時可以根據(jù)負荷級別分別考慮。（三）.不同等級負荷對電源的要求一級負荷對電源供電的要求：(1).一級負荷重普通一級負荷應由兩路電源供電，當其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應不致同時受到損壞。.一級負荷中特別重要負荷，除上述兩路電源外，還必須增設(shè)應急電源。為保證其對特別重要負荷的供電，嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。二級負荷對電源供電的要求：對于二級負荷一般應有兩回線路供電，當電源來自同一區(qū)域變電站的不同變壓器時，即可認為滿足要求。三級負荷對電

22、源供電的要求：由于三級負荷為不重要的一般負荷，因此它對供電電源無特殊要求。二負荷計算計算負荷是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個等效負荷，是一個假象的持續(xù)負荷，其熱效應與某一段時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相等，也可用持續(xù)時間為半小時平均有功負荷的最大值來描述“計算負荷”。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均作為按民熱條件選擇電器工導體的依據(jù)。他是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種，本設(shè)計采用需要系數(shù)法予以肯定。需要系數(shù)法是用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。(一) 需要系數(shù)法：在計算某供電范圍內(nèi)的計算負荷時，首

23、先根據(jù)負荷類別進行 分組，設(shè)備功率、單組設(shè)備計算負荷、多組設(shè)備的計算負荷等，然后根據(jù)差負荷計算表進行分組計算。(二) 二項式法：二項式法認為計算負荷由兩部分組成，一部分是所有的設(shè)備運行時產(chǎn)生的平均負荷，另一部分是大型設(shè)備（容量最大的x臺）的投入產(chǎn)生的負荷。(三) 利用系數(shù)法：一般情況下，當用電設(shè)備組確定后，其最大的日負荷曲線就確定了，要得到利用系數(shù)非常容易。常見的用電設(shè)備的利用系數(shù)可以查閱教材供配電系統(tǒng)附錄。2.1 用電設(shè)備組的負荷計算 在計算設(shè)備組單臺設(shè)備的容量（Pe）后，可以根據(jù)所提供的需要系數(shù)Kx，得到設(shè)備組的有功計算負荷Pj=Kx·Pe上式中，Kx為需要系數(shù)，Pe為單臺電氣設(shè)

24、備的設(shè)備容量（Kw）。設(shè)備組的無功計算負荷為Qj=Pj·tan，Qj為用電設(shè)備組無功功率（kvar），Pj為有功計算負荷（Kw）。設(shè)備組的計算容量為Sj2= Pj2+Qj2 ，設(shè)備組的計算電流Ij=Sj/1.732UN式中UN為系統(tǒng)的額定電壓（V）。設(shè)備組的功率因數(shù)cos=Pj/Sj。Sj為視在功率。以下為北京萬科藍山有限公司商業(yè)配供電方案提供負荷資料圖： 圖2-1 辦公樓負荷1AA1圖2-2 辦公樓負荷1AA2 圖2-3 辦公樓負荷1AA3圖2-4 辦公樓負荷1AA4 圖2-5 辦公樓負荷1AA8圖2-6 辦公樓負荷1AA10圖2-7 辦公樓負荷1AA6 圖2-8 辦公樓負荷1AA

25、7 圖2-9 辦公樓負荷2KZ1、2KZ2圖2-10 樓負荷AA1 圖2-11 樓負荷AA2 圖2-12 樓負荷AA3 圖2-13 巡警樓負荷AA1 圖2-14 巡警樓負荷AA2圖2-15 巡警樓負荷AA3由以上負荷圖得出以下變壓器負荷計算書：表2-1其中：1#變壓器有功計算負荷為Pj=Kx·Pe=0.82*1652=1382.75kW；1#變壓器無功計算負荷為Qj=Pj·tan=1382.75*0.7= 961.85 kvar1#變壓器計算容量為Sj=( Pj2+Qj2）=( 1382.752+961.852）=1684.38KVA1#變壓器計算電流為Ij=Sj/(1.7

26、32*10kV)=1684.38/(1.732*10kV)=97.25A2#變壓器有功計算負荷為Pj=Kx·Pe=0.81*1688=0.95kW；2#變壓器無功計算負荷為Qj=Pj·tan=1367.95*0.7=1006.94 kvar2#變壓器計算容量為Sj=( Pj2+Qj2）=( 1367.952+1006.942）=1698.59KVA2#變壓器計算電流為Ij=Sj/(1.732*10kV)=1698.59/（1.732*10kV）=98.07A容量為1250KVA的變壓器功率因數(shù)由0.82提高到0.93，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器的容量為Q1=1382.75*(

27、tanarccos0.82-tanarccos0.93)kvar=1382.75*0.27409kvar=378.99kvar功率因數(shù)由0.81提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器的容量為Q2=1382.75*(tanarccos0.81-tanarccos0.92)kvar=1367.95*kvar=0.277kvar=379kvar取Q=380kvar補償后低壓側(cè)的視在功率為Sj1=( Pj2+Qj2）=( 1382.752+（961.85-380)2）=1489.23KVASj2=( Pj2+Qj2）=( 1367.952+（1006.94-380)2）=1492.44KVA變壓器的

28、功率損耗為：PT=0.015*Sj=0.015*1392.75=20.74kWQT=0.06*Sj=0.06*1367.95=82.077kvar變壓器高壓側(cè)的計算負荷為：P=1382.75kW +20.74kW=1403.49kWQ=（961.85-380）kvar+82.077 kvar =663.927kvarS=( 1403.492+663.9272）=1552.6kW補償后的功率因數(shù)是cos= P/ S=1403.49/1552.6=0.923>0.92滿足要求。選擇型號為SC10-1250/10的變壓器2臺。2.2 功率因數(shù)與無功補償在工業(yè)與民用用電設(shè)備中，有大量設(shè)備的工作需

29、要通過向系統(tǒng)吸收感性的無功功率來建立交變的磁場，這使系統(tǒng)輸送的電能容量中無功功率的成分增加。在系統(tǒng)變配電設(shè)備及輸配電線路規(guī)格一定的情況下，直接影響到有功功率的輸送。因此，在供配電系統(tǒng)中，必須限制無功功率大小，及提高功率因數(shù)，以便提高系統(tǒng)中設(shè)備的有效利用率。電力系統(tǒng)要求0.38kV的電能用戶的功率因數(shù)應達到0.85以上，10kV的電能用戶的功率因數(shù)應達到0.90以上。2.2.1功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響功率因數(shù)低是無功功率大的表現(xiàn)，無功功率大會對系統(tǒng)造成如下幾點影響：（1） 使變配電設(shè)備的容量增加 在三相交流系統(tǒng)中，電流和有功功率的關(guān)系是，I=P/(3Ucos) 其中有功功率P是系統(tǒng)向用電設(shè)備

30、提供的，要轉(zhuǎn)化為其他形勢能量的功率，這部分功率是不能減少的，因此在電壓一定的情況下，功率因數(shù)越小，即無功分量越大，則電流越大。若要承受較大的電流，系統(tǒng)電氣設(shè)備的容量必然要加大，這就會增加系統(tǒng)成本，使電氣設(shè)備利用率降低。（2） 使供配電系統(tǒng)的損耗增加 從供配電系統(tǒng)功率損耗計算式中不難看出，通過系統(tǒng)的電流增加，系統(tǒng)上的功率損耗也會增加。（3） 使得電壓損失增加 線路電流越大，電壓損失也就越大。電壓損失的計算后面會提到。（4） 使發(fā)電機效率效率降低 系統(tǒng)中負荷對無功功率需要量增大時，發(fā)電機必須增發(fā)相應的無功功率去平衡，這樣就降低了效率。 2.2.2提高功率因數(shù)的措施2.2.2.1提高自然功率因數(shù)的措

31、施 電動積累電氣設(shè)備的額定功率因數(shù)是較高的，一般都在0.85以上，可是當他 們在非額定狀態(tài)下（如輕載）工作時，功率因數(shù)和效率都將大幅度降低，對此，主要采用如下措施改善自然功率因數(shù)。（1） 合理選擇電動機的型號和規(guī)格 首先，在滿足使用要求的情況下，選用功率因數(shù)較高的電動機，其次，選擇的電動機要使其保持較高的負荷率，避免長期輕載運行，再次，盡量控制電動機的空載運行時間，對于反復短時工作制的設(shè)備，可以考慮使用空載切除的裝置。另外還可以考慮在負荷允許的情況下，使用同步電動機通過勵磁調(diào)節(jié)來改善功率因數(shù)。（2） 合理選擇變壓器的型號和規(guī)格 避免因長期輕載運行而造成的功率因數(shù)降低。2.2.2.2采用人工補償

32、提高功率因數(shù)的方法 （1）采用同步電動機補償 （2）采用并聯(lián)電容器補償 目前采用電容器補償是供配電系統(tǒng)中比較普遍采用的一種無功補償方法，也叫移相電容器靜止無功補償。它具有有功功率損耗小、運行維護方便、補償容量增減方便、個別電容器的損壞不影響整體使用的特點，但不能實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。 2.2.3靜止無功補償容量的計算 1.固定補償時補償容量計算 補償前：tg1=Qav/Pav補償后：tg2=(Qav-Qcc)/Pav式中：Pav補償前的平均有功功率，單位為kW； Qav補償前的平均無功功率，單位為kvar； Qcc需要補償?shù)臒o功功率，單位為kvar；tg1、tg2 補償前后的功率因數(shù)角。因此需要補償?shù)?/p>

33、無功功率為：Qcc=Pav(tg1- tg2)=Pc(tg1- tg2)=PcQqc Qqc= tg1- tg2式中：Qqc無功功率補償率 2.自動補償時候補償容量計算 Qcc=Pc(tg1- tg2)=Pc ·Qqc 3.電容器的選擇 設(shè)單臺電容器容量為Qr，當需要補償?shù)臒o功功率計算出來后，就可以算出需要使用的電容器的臺數(shù)N: NQcc/Qr 當電容器為三相電容器時，其額定容量之和應不小于系統(tǒng)需補償?shù)娜萘俊Ｋ詫嶋H補償?shù)娜萘縌cc=N·Qr當電容器為單相電容器時，還應保證維持三相平衡，保證電容器的臺數(shù)為3的倍數(shù)。2.2.4電容器接線方式的選擇電容器的接線方式有三角形接法和

34、星形接法兩種。當電容器額定電壓等于系統(tǒng)線電壓時，兩種接法均可采用，當電容器額定電壓等于系統(tǒng)相電壓時候，只能采用星形接法。對于電容量C相同的電容器，采用三角形接法是，可提供的補償容量為：Qc=3Un2C，采用星形接法時，可提供的補償容量為:QcY= Un2C因此并聯(lián)補償電容器常采用三角形接法，同時在三角形接法中，若出現(xiàn)某相斷線時，斷線項仍能得到補償，而星形接法則不同。但是在三角形接法中，當出線某相短路時，故障電流為正常電流的3倍，對系統(tǒng)威脅不大。所以一般在中壓系統(tǒng)中，補償電容器采用星形接法；低壓系統(tǒng)中，補償電容器采用三角形接法。本設(shè)計中，屬于低壓系統(tǒng)，因此采用的是三角形接法。2.2.5并聯(lián)補償電

35、容器裝置的裝設(shè)地點1.就地補償：是指補償裝置裝設(shè)在需要補償?shù)脑O(shè)備旁，與該設(shè)備一起投切。這種補償方式的特點是：補償范圍大，從補償裝置安裝點到電源的設(shè)備及線路上的功率因數(shù)都得到補償；但電容器利用率低。由于小容量電容器單位容量價格高，維護、管理不方便，在用電設(shè)備旁也容易受到不良環(huán)境的影響，因此，這種補償方式只有在無功功率需求量大，運行時間長，需補償設(shè)備距變、配電站較遠的場合使用。2.低壓集中補償： 是將補償裝置集中裝設(shè)在0.4kV母線上進行補償?shù)姆绞?。這種補償?shù)奶攸c是：對補償裝置安裝點到負荷一段的設(shè)備及線路上的功率因數(shù)不能補償；但是可以對變壓器及以前的設(shè)備和線路上的功率因數(shù)進行補償，維護、管理方便，

36、補償裝置可以與低壓配電裝置一起安裝在變、配電站內(nèi)。這是目前常用的一種補償方式。3.中壓集中補償： 是指將補償裝置集中設(shè)置在6（10）kV母線上進行補償?shù)姆绞?。這種補償?shù)奶攸c是：裝設(shè)集中，便于維護、管理，投資較少；但補償范圍小，對其裝設(shè)點以后的變壓器和低壓線路上的功率因數(shù)都沒有補償作用。由于對電能用戶不能帶來提高電氣設(shè)備利用率的好處，因此這種方式在中低壓供配電系統(tǒng)中使用較少。經(jīng)過比較，本設(shè)計采用的是低壓集中補償。本工程由平樂園變電站引來一回10kV電源，引入和諧雅園開閉站，再由此開閉站引入1#配電室，再引入2#配電室，再通過2#配電室引入3#配電室，最終，由3#配電室引入4#配電室作為供電來源。

37、本工程為民用建筑，用電設(shè)備額定電壓為220/380V，對所有的用電設(shè)備均采用220/380V三相四線制TN-S系統(tǒng)配電。三、短路電流計算 短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有名單位制法）和標幺值法（相對單位制法）。選取變配電所變壓器及供電回路3.1短路電流的計算3.1.1短路電流的計算供電系統(tǒng)要求正常的不間斷的對符合供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進行。然而由于各種原因也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)正常運行遭到破壞，系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是不同電位的導電部分包括導電部分對地之間的電阻性短路，線路發(fā)生短路是會產(chǎn)生很大危害，為了減輕短路的嚴重后果和防止故障的擴大，必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的

38、一切因素；同時需要計算短路電流，以便正確選擇和校驗各種電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電保護裝置，也得計算短路電流。計算短路電流的方法有歐姆法和標幺制法。本設(shè)計方案采用標幺制法。標幺制是選定一個基準值，用此基準值去除以與其單位相同的實際值。標幺值，標幺制就是用標幺值標識系統(tǒng)或者元件參數(shù)，并用標幺制進行分析計算的一套工程方法體系。所謂標幺制，是以某一量值大小為基準的一個相對值即：標幺值=（實際值）/（基值）其中實際值又稱有名值，任意單位，基值也稱為基準值，與實際值單位相同。采用標幺制是由于工

39、程上常會遇到各種電氣參量，這些參量在量值上可能有很大的差異，因此對其進行對比分析就比較困難，計算上也很不方便。標幺值就是工程方法中對“量”進行處理的一個典型體系。總體來講有以下一些優(yōu)點：（1） 易于從量值上進行比較各種元件的特性參數(shù)。例如SC8系列10kV/0.4kV的變壓器，當容量從315kVA變化到1600kVA時，其短路阻抗的有名之變化很大，但短路阻抗以變壓器額定值為基值的標幺值大小均為4%（500kVA及以下）和6%（500kVA以上），這樣表示，就是我們對變壓器的短路阻抗大小有了更為明確直觀的數(shù)量概念。（2） 便于從量值的角度來判斷電氣設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)的好壞。比如說通過某一變壓器的電流

40、為500A，并不能立刻確定該變壓器的運行狀態(tài)好壞，但若說通過變壓器電流的標幺值（以變壓器額定值為基準值）為1.1，則可立刻判斷出該變壓器處于過載運行狀態(tài)，過載率為10%。（3） 在有多個電壓等級的電網(wǎng)中，能極大地方便短路電流的計算。本設(shè)計中計算中取 S 100MV·A變壓器標幺制法計算公式為：X=（UX%·Sd ）/（100·SN）輸出線路標幺值法計算公式為：X=X0·L·Sd/U2av本設(shè)計計算短路電流時按總配電所高壓母線側(cè)各主要開關(guān)電器動穩(wěn)定校驗、 母線動、熱穩(wěn)定校驗和繼電保護整定計算選兩處短路點進行短路計算。圖3-1圖中：K1 點短路電流

41、作為斷路器、電流互感器、母線、電纜動、熱穩(wěn)定校驗用，作為繼電保護整定計算用。K2 點短路電流折算到變壓器高壓側(cè)電流作為繼電保護整定計算用。（1）確定基準值：Sd=100MV·A，Ud1=10.5Kv，Ud2=0.4kVId1=Sd/(3Uc1)=5.5kA，Id2=Sd/(3Uc2)=144.34kA，(2)確定回路中各元件的電抗標幺值：由任務(wù)書可知 Soc=250MV·A 電力系統(tǒng)： X 1 =S d /S oc =100/250=0.4電纜線路： X 2 = X 0 ·L·Sd/Ud12=0.08 × 1.96 ×100 =0.1

42、4 (10.5) 2=0.14變壓器：1250MVA: X 3 = X 4 =U K % Sd /100Sn=6/1.25=4.8 (3)當 k-1 點短路時：總電抗標幺值：X=X1+X2=0.4+0.14=0.54三相短路電流周期分量有效值：I ( 3) k 1 = I d1 /X k 1=5.5/0.54=10.19KA三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：I(3) = I = I ( 3) k 1 =10.19 kAi sh =2.55 × 10.19 kA=25.98 Ka( 3)I sh=1.51 × 10.19 kA=15.39 kA三相短路容量S k

43、1 ( 3) =100 =185.19 MV·A 0.54(4) 當 k-2 點短路時： 總電抗標幺值： X K 1= X 1 + X 2 + X 3 =0.4+0.14+6.00=6.54三相短路電流周期分量有效值：I ( 3) k 2 =Id2 X k 2 =22.07 kA三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：I (3) = I = I ( 3) k 2 =22.07 kAi sh =1.84 × 22.07 kA=40.16 kAI sh( 3)=1.09 × 22.07 kA=24.06 kA三相短路容量S k 2( 3)=( k 2)100 =

44、15.29 MV·A 四、低壓開關(guān)保護定值的整定在本設(shè)計中，變壓器額定容量為Pe=1250kVA ，變壓器額定電流為Ie=1250/1.732/0.4=1804A，低壓主線開關(guān)選額定電流為In=2500A，低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)選取額定電流為In=2500A，低壓饋線開關(guān)額定電流為In=630A。4.1低壓主進開關(guān)：開關(guān)型號為E2N25，空氣斷路器:E3N2500 保護脫扣器型號為PR123/P-LSI R1250/3P。其中通過查手冊ABB低壓產(chǎn)品簡明選用手冊：E3N2500含義為框架電流為2500A，E3N含義為空氣斷路器E3、短路分斷能力N即65kA。PR123/P-LSI R1250/

45、3P含義為電子脫扣器為三段保護，液晶顯示；額定電流為1250A，極數(shù)為3極。PR123/P為高級顯示型。此空氣斷路器的主要特點為運行時不需要外部電源，采用微處理器技術(shù)，精密度高，對電流的真實值R.M.S反應靈敏，故障原因指示以及脫扣數(shù)據(jù)記錄，各型號的脫扣器可以互換，中性點的設(shè)定情況，可設(shè)定為OFF或相電流的50%、100%、或者200%，應用于E1、E2、E3、E4/f、E6/f，以及帶外部中性線保護的E4和E6?？稍O(shè)定為OFF或相電流的50%，應用于E4和E6。保護特性中，L為過載保護，具有反時限長延時脫扣特性，S為選擇性短路保護，具有反時限或者定時限短延時脫扣特性、第二重選擇性短路保護，具

46、有反時限或者定時限短延時脫扣特性。I為瞬時短路保護、可調(diào)脫扣電流門限。G為接地故障可調(diào)延時保護，負載側(cè)剩余電流保護，電源接地回路保護。對于PR123/P保護脫扣器（L、S有熱存儲記憶功能；S和G或D有區(qū)域選擇功能）。長延時電流：I1=（1.21.3）Ie=（1.21.3）×1804=2165.12345.5=0.866In0.937In，長延時整定步距為0.01×In，I1=0.87In0.93In。取I1=0.9In。長延時時間定值t1：長延時采用反時限t=k/I2，時間設(shè)置為當I1=6I1時，t1=510s（即當I=3I1時，t1=2040s）時間設(shè)置為當I=6I1時，

47、t1=6s，（即當I=3I1時，t1=24s）短延時電流I2=（3.54）Ie=(3.54) ×1804=63147216=2.525In2.866In，若短延時整定步距為0.1×In，則I2=2.6In2.8In。本設(shè)計中取I2=2.7In。短延時時間t2，短延時采用定時限，時間設(shè)置為t2=0.3s。瞬時電流I3=OFF。4.2低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)：長延時電流I1=（0.750.8）×0.9In=(0.750.8)×0.9×2500=1687.51800=0.675In0.72In，（本公式中0.9In為上述低壓主進開關(guān)長延時電流I1），若長延時整定

48、步距為0.01In，則I1=0.68In0.72In。本設(shè)計中取I1=0.7In。長延時時間定值t1，長延時采用反時限t=k/I2時間設(shè)置同低壓主進開關(guān)長延時時間定值，為當I=6I1時，t1=6s（即當I=3I1時，t1=24s）短延時電流I2=（0.750.8）×2.7In=5062.55400=（2.0252.16）In（本公式中2.7In為上述低壓主進開關(guān)長延時電流I2）若短延時整定步距為0.1×In，則I2=2.0In2.2In。本設(shè)計中取I2=2.1In。短延時時間t2，短延時采用定時限，時間設(shè)置為t2=0.1s。瞬時電流I3=OFF4.3低壓饋線開關(guān)： 長延時電

49、流I1應小于等于0.8×0.7In=1400A=0.56In（此公式中0.7In為上述中低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)長延時電流I1），且考慮到饋線通常選用ZRC-YJY22-0.6/1kV-4×150mm2型號電纜，電纜載流量不超過400A，選用I1=400A=0.634In，若長延時整定步距為0.02×In，則本設(shè)計中取I1=0.64In。長延時時間定值t1，長延時采用反時限t=k/I2，時間設(shè)置不大于低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)長延時時間定值，為當I=6I1時，t16s，本設(shè)計中選取當I=6I1，t1=6s。短延時電流I2=OFF，瞬時電流I3應小于等于2Ie=2×1804=360

50、8A=1.44In，設(shè)計中應根據(jù)廠家精度調(diào)整。五、設(shè)備選型5.1 變壓器的選擇 根據(jù)設(shè)計要求，選擇SC系列環(huán)氧樹脂澆注型銅芯干式變壓器，可選擇SCB10-1250kVA-10±2*2.5%/0.4Kv，Uk%=6%，D，yn11型的變壓器。5.2 設(shè)備、線路和計算儀表的選擇 設(shè)備選擇原則 系統(tǒng)主接線、負荷計算和短路電流計算確定后，須進行電氣設(shè)備選擇。雖然 各種電氣設(shè)備的工作條件并不完全一樣，它們的具體選擇方法也不完全相同，但 對它們的基本要求卻是相同的。為了確保電氣設(shè)備的可靠運行，“按正常運行條 件選擇，按短路條件進行校驗”，是選擇電氣設(shè)備的一般原則，即選擇時須遵守 以下幾項原則：(

51、1)按正常運行條件選擇： 電氣設(shè)備在運行時應滿足正常工作電壓和正常工作 電流的要求。按額定電壓選擇 電氣設(shè)備的額定電壓 UNe 應符合電氣裝設(shè)點的電網(wǎng)電壓，并應大于或等于正常時可能出現(xiàn)的最大工作電壓 UN ，即： UNe UN （其中 U Ne 為電氣設(shè)備的額定電壓； UN 為電網(wǎng)的額定電壓） 按額定電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流 I Ne 是指在一定環(huán)境溫度下能允許長期通過的電流，應滿足：（其中KINeIw max公式（2-9）I Ne電氣設(shè)備的額定電流（A）IWMAX電氣設(shè)備所在線路的最大長期工作電流（A）)。如果電氣設(shè)備裝設(shè)地點氣溫高于40但不超過60，由于冷卻條件變壞，電氣設(shè)備的額定電流

52、I Ne應乘以溫度矯正系數(shù) K，其計算公式為 K= (0) /(025)（其中為導線敷設(shè)地點的實際環(huán)境溫度（）0為電氣設(shè)備額定溫度或允許的最高溫度()）(2)按短路條件校驗電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定 校驗動穩(wěn)定：Imax I sh 、imax ish I sh、ish 為電氣設(shè)備安裝處三相短路時的短路電流的有效值和 沖擊值； 校驗熱穩(wěn)定：( It I（3）t ima/t （其中 I max 、imax 為制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備極限通過電流的有效值和峰值）（其中I t 為制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備在秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流；I為電氣設(shè)備安裝處短路時的最大穩(wěn)態(tài)短路電流t ima 為短路電流發(fā)熱的假想時間）(3)安裝置地

53、點的三相短路條件校驗開關(guān)電器的斷流能力 在繼電保護作用下，需要切斷短路電流的開關(guān)電器必須校驗開斷能力， 需滿足 I oc I 0.2 （其中 I oc 為制造廠提供的最大開斷電流；I 0.2 為短路后 0.2s 時的三相短路電流的有效值）(4)按裝置地點、 工作環(huán)境、 使用要求及供貨條件來選擇電氣設(shè)備的適當形式。5.2.2導線電纜的選取原則為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，選擇導線和電纜時應滿足下列條件：發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟電流密度、機械強度。1導線和電纜截面的選擇：(1)發(fā)熱條件：導線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的 發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的

54、最高允許溫度。母線按最大長期工作電流 選擇截面，進行動熱穩(wěn)定校驗。 選擇公式：KIalI30 K= 0.15（70）式中 I30該母線在電路中的計算電流 熱穩(wěn)定校驗公式： Amin ( I 3)·t ima / C式中 Amin 熱穩(wěn)定最小允許截面（ mm 2 ） C熱穩(wěn)定系數(shù) t ima 假想時間動穩(wěn)定校驗公式： al c式中al 母線材料的最大允許應力c 母線通過 ish 時所受到的最大計算應力(2)電壓損耗條件：導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于全校內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。 高壓出線到高壓變壓

55、器電纜的選擇 按允許通過最大負荷電流選擇截面： I 30 =1250/10 /1.732=57.74 A查電力工程電器設(shè)計手冊，（第 1000 頁） 選 YJV-16 型交聯(lián)聚乙烯絕緣（鋁）電力電纜，電纜溝敷設(shè)。低壓母線的選擇 按發(fā)熱條件選擇母線： I al I 30 因配電室 2臺變壓器型號 1250 kV·A，低壓側(cè)單母線分段運行，所以平時2臺變壓器分開運行， 因此計算負荷用 1 臺變壓器計算。變壓器容量為 1250 kV·A I 30 = SN /U N /1.732= 1250/ 0 .4/ 1.732 =1804.5 A查工廠供電簡明設(shè)備手冊上冊 P554 得，選

56、擇矩形銅母線 TMY-125*10mm(3)經(jīng)濟電流密度： 35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。全廠內(nèi)的 10kV 及以下線路，通常不按此原則選擇。 (4)機械強度: 導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不 必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。 對于絕緣導線和電纜，還應滿足全作電壓的要求。 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般 10kV 及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇

57、截面，再校驗電壓損耗和機械強度。低壓照明線路，因其對電壓水平 要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機械強度。 對長距離大電流及 35kV 以上的高壓線路， 則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面， 再校驗其它條件。2.支持絕緣子和穿墻套管的選擇 支持絕緣子是根據(jù)額定電壓和裝置地點來選擇，并校驗短路時的動穩(wěn)定。穿 墻套管是根據(jù)額定電壓、額定電流來選擇， 按短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進行校 驗。 選擇時，支持絕緣子和穿墻套管的額定電壓不應低于實際工作電壓，穿墻套 管的額定電流應大于和等于最大長期工作電流。短路時的電動力不應使絕緣子和穿墻套管損壞。5.3 高壓開關(guān)柜的選擇高壓設(shè)備選擇要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的全部要