學(xué)生宿舍供配電設(shè)計(jì)

第1章 負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償負(fù)荷分級(jí)一級(jí)負(fù)荷：供電的中斷會(huì)使人受傷，嚴(yán)峻狀況下會(huì)至人死亡；或者中斷供電將續(xù)生產(chǎn)的重點(diǎn)企業(yè)中斷生產(chǎn)過(guò)程，使其患病較大的經(jīng)濟(jì)損失。三級(jí)負(fù)荷：一般居民供電。個(gè)電源仍能保證大局部負(fù)荷不停電即可。負(fù)荷計(jì)算的方法1.單一用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式(1)有功計(jì)算負(fù)荷：P KP30 de

(1-1)Kd無(wú)功計(jì)算負(fù)荷

Pe

P。30其中無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為Q 30

Q P30

tan (1-2)計(jì)算電流

S P2P2Q230 30303UI 303U30N

(1-3)(1-4)其中設(shè)備額定電壓為UN

；設(shè)備組的視在功率為S30

；計(jì)算電流為I ；302.多個(gè)用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式(1)有功計(jì)算負(fù)荷P K30 1

P

(1-5)P30.i

K1

Q K30 2

Q30.i

(1-6)其中多組用電設(shè)備無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為Q ；無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為K。30 2視在計(jì)算負(fù)荷

S P2P2Q230 30303UI 303U30N P

(1-7)(1-8)cos

30S

(1-9)

30PQ 〔tanarccos-tansPc 30

(1-10)S”30(2)

P230P230(Q Q)230cT

30(2)

(1-11)(1-12)Q 0.05QT 30(2)

(1-13)學(xué)生集體宿舍負(fù)荷狀況16層，每間寢室配備一臺(tái)容2755w6盞，30w/盞，每層樓設(shè)一間盥洗室，配/臺(tái)，2臺(tái)開(kāi)水器，6000W/臺(tái)。照明、家用電器及加熱220V。1-1學(xué)生宿舍樓平面布置圖每層樓有81-1學(xué)生宿舍樓平面布置圖Pe

2.75560.032.935kW一個(gè)盥洗室Pe

32.7552620.3kW假設(shè)三相線路中的單相設(shè)備總?cè)萘坎怀^(guò)三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則無(wú)論單相設(shè)備如何安排，單相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。假設(shè)單相設(shè)備容量超過(guò)15%則需要換算為等效三相設(shè)備容量。照明、家用電器及加熱設(shè)備均為單相，額定電壓為220V。其等效三相設(shè)備容量應(yīng)按最大負(fù)荷相所接單相設(shè)備容量的三倍計(jì)算。Pe

2.93520.36139.41kWPe

1092.5kWN139.41100%12.76%1092.5由上式得出，單相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算P、Q30 30

、S 以及I 填30 30

1-1負(fù)荷數(shù)據(jù)表序號(hào)序號(hào)用電負(fù)荷名稱(chēng)設(shè)備總?cè)萘?kW負(fù)荷類(lèi)型需要系數(shù)costanP30/(Q30/(kS30/(I30/AkW)var)kVA)1學(xué)生食堂400Ⅲ0..80.8240.6875320220388.3590.72鍋爐125Ⅲ0.80.7071100100141.43教學(xué)樓350Ⅱ0.80.9080.46280130308.44校醫(yī)院175Ⅱ0..80.810.71140100172.856戶(hù)外照明本所用電學(xué)生集體宿舍3012.5ⅢⅡ10.80.7710.830215.12222.8262.8559.3215.217139.41Ⅲ10.80.753010111.53250391083.65140213合計(jì)K 0.9，Kpq0.95892.4 625.7110901658無(wú)功補(bǔ)償0.9求。0.4kV側(cè)承受并聯(lián)電容進(jìn)展無(wú)功補(bǔ)償。P30

892.4kW，Q30

625.71kvar，S30

1090kVA由以上算出的P與S30 30

數(shù)據(jù)計(jì)算功率因數(shù)cos：cos

30PSP30

892.40.8181090通過(guò)計(jì)算得到cos0.818，國(guó)家相關(guān)規(guī)定要求：功率因數(shù)cos0.9，因此必需進(jìn)展無(wú)功功率補(bǔ)償。校驗(yàn)計(jì)算:

Q 〔tanarccos-tanarccos247.4kvarPc 30PS”30(2)

P230P230(Q Q)230cT

30(2)

969.3kVA9.7kWQ 0.05QT 30(2)

48.5kvarP”30(1)

892.49.7902.1kWQ”30(1)

625.71247.448.5kvar426.81kvarS”30(1)

P” QP” Q”30(1) 30(1)

P”30(1)S”30(1)

997.97kVA0.904滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)定功率因數(shù)在0.9以上的要求。從以上幾個(gè)數(shù)學(xué)公式中算出的結(jié)果可知，247.4kvar是電容器必需要補(bǔ)償容量,969.3kVA補(bǔ)償后視在容量。進(jìn)展單獨(dú)就地補(bǔ)償，從經(jīng)濟(jì)性考慮全部設(shè)備都進(jìn)展單獨(dú)就地補(bǔ)償不符合實(shí)際狀況。從以上分析可以得知，應(yīng)該在0.4kV側(cè)進(jìn)展補(bǔ)償，補(bǔ)償電容器容量為Q=247.4kvar。c結(jié)合《電力工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》電容器技術(shù)參數(shù)表，初選單臺(tái)容量Q=45kvar,6BCMJ0.4-45-1的電容器即可滿(mǎn)足要求。第2章 變壓器選擇供電電源選擇1km10kVSN10-10II型，此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.3s。為滿(mǎn)足學(xué)校二級(jí)負(fù)荷的要求可承受高壓聯(lián)絡(luò)線由四周的單位取得備用電源。主變壓器臺(tái)數(shù)選擇求。當(dāng)進(jìn)線電纜發(fā)生斷路時(shí)或者兩臺(tái)變壓器中的任意一臺(tái)由于損壞或檢修的需要停頓。(10/0.4kV)。Y型連接方式與Δ型連接方式是電力系統(tǒng)承受的最根本的連接方式，變壓器繞組多數(shù)承受這兩種連接方Y(jié)N連接方式主要是在110kV變壓器繞組上使用，變壓器繞組承受Δ連接方式，一般是在35kV10kV到0.4kV，主要承受的油浸式變壓器。主變壓器容量選擇進(jìn)展容量確定時(shí)需要考慮的因素：第一點(diǎn)，變電所建成5到10年后，還能滿(mǎn)足供20年后的負(fù)荷進(jìn)展。70%的全部負(fù)荷，兩臺(tái)變壓器容量必需大于上述所提到要求。70%：SN.T

70%S30

0.71090763kVA當(dāng)進(jìn)線電纜斷路或者變壓需要修理，此時(shí)一、二級(jí)負(fù)荷用電需要另一臺(tái)變壓器能夠進(jìn)展供電。S≥ S 491.2kVAT K763kVA，因此，承受SC9-800/10的SC9型樹(shù)脂澆注干式銅線電力變壓器，具體型號(hào)參數(shù)如下表3-1。3-1SC9-800/10額定容量/kVA一次側(cè)/kVA一次側(cè)二次側(cè)空載短路/%/%SC9-800/10800100.4120064300.96

額定電壓/kV

損耗/W

空載電流

阻抗電壓第3章 主接線方案選擇主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求滿(mǎn)足安全、牢靠、敏捷和經(jīng)濟(jì)這四點(diǎn)根本原則。其一，保證人身與設(shè)備的安全的狀況下，能符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并且能兼顧環(huán)境主接線圖需要考慮的因素荷設(shè)備所處位置。10kV方式一：選擇單母線分段：可以同時(shí)進(jìn)展兩路電源供電且彼此之間互不干預(yù)，閉合兩段母線中間的分段斷路器保證兩臺(tái)互為備用的變壓器能夠同時(shí)運(yùn)行，這樣可強(qiáng)，但是高壓斷路器與隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備較多。這種接線方式還可以在高壓側(cè)實(shí)現(xiàn)高壓配電，預(yù)留幾條備用回路以滿(mǎn)足后期擴(kuò)建的要求或者供電給其他地方。一般高壓母3-1所示：4-1單母線分段接線方式10kV側(cè)選擇雙母線，過(guò)多母線就使得母線隔離開(kāi)關(guān)過(guò)多的存在于線路但由于可以保證變壓器可在任何狀況下取得電源，因此有著較強(qiáng)的牢靠性。選擇母3-2所示：3-2雙母線接線方式作為10kV3-2雙母線接線方式0.38kV此之間同時(shí)運(yùn)行，互為備用，此時(shí)，對(duì)于低壓線路來(lái)說(shuō)，會(huì)有兩路彼此獨(dú)立的進(jìn)與隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備較多。中，這樣就造成，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，需要斷開(kāi)與重合的斷路器太多，因此敏捷性不擇母線過(guò)多，消耗金屬材料很多，經(jīng)濟(jì)性不高。0.4kV30回，出線回路數(shù)較多，本文偏重考慮經(jīng)濟(jì)因素以及牢靠低壓配電接線方式樹(shù)干式、放射式、環(huán)形是低壓配電方式根本接線方式。系統(tǒng)引出線在發(fā)生故障時(shí)，有可能會(huì)使連接在這條線路上設(shè)備消滅斷電，為了資金多。一般狀況下設(shè)備容量小以及牢靠性要求低的設(shè)備不需要承受放射式供電。TN-C系統(tǒng)由于節(jié)約TN-STN-C系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的牢靠性。變電所變配電所選址的選擇，應(yīng)依據(jù)以下要求并經(jīng)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析比較后確定：耗量。進(jìn)出線便利，特別是要便于架空進(jìn)線。接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。設(shè)備運(yùn)輸便利，特別要考慮電力變壓器和凹凸壓成套配電裝置的運(yùn)輸。施。風(fēng)側(cè)。樓的地下室中，以便靠近負(fù)荷。變電所的平面布置，考慮到占用建筑面積，應(yīng)盡量削減占用，所以講高壓室單根底，以及高壓柜與低壓柜根底時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到接地。如圖3-3圖3-3對(duì)于高壓室主要放高壓開(kāi)關(guān)柜，其作用是將有關(guān)的一、二次設(shè)備，按肯定的線路方案組裝在一起成套配電裝置，在電力系統(tǒng)中作為掌握和保護(hù)高壓設(shè)備和線路之用。一般來(lái)講，對(duì)于工廠以及學(xué)校之類(lèi)，一般用的是固定式高壓開(kāi)關(guān)柜，在我國(guó)，高壓開(kāi)關(guān)大量使用，其主要的優(yōu)勢(shì)是，開(kāi)關(guān)柜裝設(shè)了防止電氣誤觸和保障人身安全的閉鎖裝置，最大優(yōu)勢(shì)是較手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜而言?xún)r(jià)格廉價(jià)。如圖3-4所示：圖3-4第4章 短路計(jì)算短路計(jì)算的目的第一點(diǎn)：依據(jù)額定電流與額定電壓在進(jìn)展低壓設(shè)備初選擇后；進(jìn)展校驗(yàn)時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度與熱穩(wěn)定度都需要短路電流來(lái)作為計(jì)算的依據(jù)。其次點(diǎn)是為了，通過(guò)必要的性的要求。短路計(jì)算的方法繪制計(jì)算電路圖是進(jìn)展短路電流計(jì)算第一步，其中在圖中需要將各元件的額定的短路電流通過(guò)要通過(guò)短路計(jì)算點(diǎn)在圖中的位置表達(dá)出來(lái)。第三點(diǎn)，等效電路圖的制法。承受標(biāo)幺制法選取基準(zhǔn)容量S一般設(shè)S 100MVA基準(zhǔn)電壓U其中U=U一般為額定d d d d c電壓并由此計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流I 計(jì)算短路基準(zhǔn)電流公式：dSdddN主要元件的電抗。電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值：X X S* dSsoc

(4-1)(4-2)電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量S 。oc電力線路的電抗標(biāo)幺值：SX*X dL L d1

(4-3)線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓為U2。d1電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：X*

U% Sk d

(4-4)T1變壓器的短路電壓百分值U。k

100 SN變壓器的額定容量SN

變壓器的額定容量。4.總阻抗是通過(guò)繪制的等效系統(tǒng)電路圖分析計(jì)算得到的。計(jì)算短路電流。分別對(duì)短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算其各種短路電流：I3三相短路電流周期重量、I(3)

短路穩(wěn)態(tài)電k i3I3短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值。

sh shII3 d1

(4-5)k X*k以下關(guān)系在無(wú)限大容量系統(tǒng)中廣泛存在：I””(3)I(3)

k

(4-6)i32.55I””(3)shI31.51I””(3)sh低壓電路短路沖擊電流及其有效值近似計(jì)算按以下公式：i31.84I””(3)shI31.09I””(3)sh

(4-7)(4-8)(4-9)(4-10)

SS3 d

(4-11)k S*k短路計(jì)算5km單回路電纜線路接入主變壓器進(jìn)展供電。該系統(tǒng)基準(zhǔn)Sd

100MVASN10-10IISoc

500MVA，基準(zhǔn)電壓U 10.5kV、Ud1

0.4kV。5-1所示：5-15-1拓?fù)錁?gòu)造圖SI d

100MVA 5.499kAd1 3Ud1SI dd2 d2

310.5kV100MVA 30.4kV計(jì)算電力設(shè)備的電抗標(biāo)幺值：SX dc Soc計(jì)算電纜進(jìn)線阻抗標(biāo)幺值：

100500

0.2截面積為285mm2且型號(hào)為YJL22-10000-395交聯(lián)電纜作為初選纜芯。依據(jù)《電5-1所示：5-110kV電纜型號(hào)計(jì)算一根電纜線阻抗值計(jì)算一根電纜線阻抗值為X 0.2220.252=0.333。兩段電纜電阻值為

電壓等級(jí)/kV10

電阻參數(shù)ohm/km0.22

電抗參數(shù)ohm/km0.250.167*5=0.835。計(jì)算電纜線的阻抗標(biāo)幺值：S

100X*X dL L d1

0.835 10.52計(jì)算主變T、T阻抗標(biāo)幺值：1 2X*

U% Sk

6 100 7.5X*T1 100 SN

100 0.8 T2最大運(yùn)行方式下三相短路計(jì)算5-2所示：

5-2系統(tǒng)等效電路圖X* X*X*0.20.760.96k1 c L三相短路電流周期重量有效值計(jì)算:d1I3d1

I =5.499kA5.72kA短路沖擊電流計(jì)算：

k-1

X*k1I(3)

0.96k-1i32.55I””(3)2.555.72kA14.59kAsh短路沖擊電流有效值計(jì)算：I31.51I””(3)1.515.72kA8.64kAsh短路容量標(biāo)幺值計(jì)算：S3

S =100104.2MVAd2k-1d2

S*k1

0.96母線處即k-2點(diǎn)為短路：短路總電抗標(biāo)幺值計(jì)算：X* X*X*X*

0.20.767.5/24.71k2 s L T三相短路電流周期重量有效值計(jì)算:d2I3d2

I =14430.6kA

k-2

X*k2

4.71

I(3)

k-2

30.6kAi31.84I””(3)1.8430.6kA56.3kAsh短路沖擊電流有效值：I31.09I””(3)1.0930.6kA33.4kAsh短路容量標(biāo)幺值計(jì)算：SS3 k-2 S*

=10021.23MVA4.71k2最小運(yùn)行方式下三相短路計(jì)算系統(tǒng)阻抗圖在最小運(yùn)行方式下如圖5-3所示：

5-3系統(tǒng)等效電路圖X* X*X*0.20.760.96k1 c L三相短路電流周期重量有效值計(jì)算:d1I3d1

I =5.499kA5.72kA短路沖擊電流計(jì)算：

k-1

X*k1I(3)

0.96k-1i32.55I””(3)2.555.72kA14.59kAsh短路沖擊電流有效值計(jì)算：sh短路容量標(biāo)幺值計(jì)算：S3

S =100104.2MVAd2k-1d2

S*k1

0.96母線處即k-2點(diǎn)為短路：短路電抗標(biāo)幺值計(jì)算：X* *

0.20.767.58.46k2 s L T三相短路電流周期重量有效值計(jì)算:d1I3d1

I =144kA17.02kA

k-1

X*k1

8.46

I(3)

k-1i31.84I””(3)1.8417.02kA31.32kAsh短路沖擊電流有效值：I31.09I””(3)1.0917.02kA18.6kAsh短路容量標(biāo)幺值計(jì)算：S3

S =10011.82MVAd2k-1d2

S*k1

8.46第5章 主要電氣設(shè)備選型與校驗(yàn)一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件能夠?qū)嶋H使用的必要步驟。電壓選型設(shè)備所在回路的工作電壓U 應(yīng)當(dāng)小于等于選型設(shè)備的額定電壓U ：N N.eU ≤U (5-1)N N.e電流選型設(shè)備所在電路的額定電流也稱(chēng)最大長(zhǎng)期工作電流I 應(yīng)當(dāng)小于等于設(shè)備的額NI

：N.e

I≤I (5-2)N N.e短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱最高溫度應(yīng)當(dāng)大于等于系統(tǒng)短路最高溫度： t

(5-3)其中，I2Rt表示系統(tǒng)短路最高溫度，I2Rt

表示選型設(shè)備的耐發(fā)熱最高溫度。 t j短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)：i≤ish

(5-4)ish

與電器極限通過(guò)電流的最大值的imax

大小比較。主變高壓側(cè)電氣設(shè)備選型與校驗(yàn)算：I SN

=800kVA 46.24AN3UN3U310kV10kVRN2-10熔斷器要比保護(hù)線路的RN1-10熔斷器更適合安裝在5-1。5-1熔斷器RN2-10熔斷器型號(hào)RN2-10

額定電壓kV10

額定電流A0.5

熔體電流A0.5

切斷容量MVA100010kV5-2所示。5-210kV選擇校驗(yàn)工程

電壓 電流 斷流力量

動(dòng)穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性裝置地點(diǎn)參數(shù)條件

U I iN N k

I2Rt數(shù)據(jù)額定參數(shù)

10kVU

46.24AI

5.72kAI

14.59kAi

276.72I2Rt真空斷路器

N.e

N.e

max t jSN10-10ⅡQF1隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備GN8-10TQS1型號(hào) 電壓互感器1規(guī)格 JDJ-10TV1高壓開(kāi)關(guān)柜GG-11A(F)

12kV10kV10/0.1kV10kV

1000A1000A

31.5kA

80kA75kA

992.2545003電壓互感器 103JDZJ-10TV3電流互感器LQJ-10TA1

/0.1/0.13310kV33

300/5A

48kA 2主變低壓側(cè)電氣設(shè)備選型與校驗(yàn)0.4kV側(cè)負(fù)荷大小進(jìn)展計(jì)算：I SN

= 800kVA 1216.92AN3UN3U30.4kV析后選擇主變0.4kV5-3所示。5-30.4kV選擇校驗(yàn)工程

電壓 電流 斷流力量

動(dòng)穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性N裝置地點(diǎn) 參數(shù) UN條件

I I3 iN k

I2Rt數(shù)據(jù)額定參數(shù)低壓斷路器DW15-2500QF7設(shè)低壓負(fù)荷開(kāi)備型HH5QL1型號(hào) 電流互感器規(guī) LQ-0.5TA5

0.4kVUN.e0.4kV0.4kV0.4kV

1612.92AIN.e2023A800A1200/5A

30.6kAIoc40kA

56.3kAimax60kA

900I2Rtt j1600格 配電柜GGD 0.4kV

2023A隔離開(kāi)關(guān)HD13-2023/30QK1

0.4kV 2023A母線的選型與校驗(yàn)主變高壓側(cè)母線選型與校驗(yàn)1.10kV母線選型:10kV側(cè)額定電流大?。篠

800kVAN3U310kVI N3U310kVNN1710kVLMY40度溫度矯正系數(shù)為： ” 90400K al=0al 0

=0.9539035

IKIM

0.953480457.44A

〔I N

N.e

=457.44A〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)I

2tQt kIt

20KA，t=4s。因此

I2t2024t

kA2st t tk p b

0.5s0.1s=0.6s因此不需要計(jì)入短路電流的非周期重量短路電流熱效應(yīng)由于I

2tQt

Q tK

k-1

0.65.72

k2s滿(mǎn)足熱穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：

max

50KA因此

imax

50kAish

14.59kA結(jié)果最終可表示為L(zhǎng)MY-(3×160)6.2.2主變低壓側(cè)母線選型與校驗(yàn)1.0.4kV母線選型：計(jì)算二次側(cè)額定電流大?。篠

800kVAN3U30.4kVN3U30.4kVNN1710kVLMY40度溫度矯正系數(shù)為： ” 9040K實(shí)際母線允許載流量：

al0=al 0

=0.9539035IKIM

0.95319831889.8A母線校驗(yàn)：

〔I N

N.e

=1889.8A〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)I

2tQt kGGDIt

100KA，t=4s。因此

I2t100244000〔kA2stt t tk p b

0.5s0.1s=0.6s因此不需要計(jì)入短路電流的非周期重量短路電流熱效應(yīng)由于I

2tQt

Q tK

k-1

0.630.2

k2s滿(mǎn)足熱穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：

max

200KA因此

imax

200kAish

56.3kA結(jié)果最終可表示為L(zhǎng)MY-(3×250+130)輸電線路的選型與校驗(yàn)主變一次側(cè)電纜初選YJL22-10000-395交聯(lián)電纜，線路穩(wěn)定性校驗(yàn)與母線穩(wěn)定10kV進(jìn)線電纜電壓損耗校驗(yàn)：5kmYJL22-10000-3×95r0.22/kmX0.25/km。該配電系統(tǒng)的負(fù)荷功率總量P30

892.4kW、Q 30U 30

rQ30UN

892.40.22378.310.255103 10 0.14kVU%

U100%UN

0.1410 100%1.4%＜5%YJL22-10000-3955%，滿(mǎn)足相關(guān)要求。第6章 繼電保護(hù)與二次回路繼電保護(hù)變壓器保護(hù)安裝容量要求如表8-1所示：8-1變壓器配置保護(hù)要求保護(hù)名稱(chēng) 瓦斯保護(hù)