學(xué)校配電系統(tǒng)設(shè)計

學(xué)校配電系統(tǒng)設(shè)計學(xué)校：專業(yè)：電氣自動化姓名：指導(dǎo)老師：目錄前言..........................................................................................設(shè)計任務(wù)..................................................................................負(fù)荷計算和無功補償..............................................1.1.負(fù)荷計算的目的及方法1.2：無功功率補償?shù)挠嬎阕冸娝爸髯儔浩鞯倪x擇......................................2.1變電所選址的一般原那么2.2利用生活區(qū)的負(fù)荷來選擇變電所的位置2.3變電所形式的選擇2.4.變電所主變壓器和主接線方案的選擇短路電流的計算......................................................3.1.短路電流計算的目的3.2.短路電流的計算方法3.3.短路電流的計算一次設(shè)備與二次設(shè)備的選擇與校驗......................4.1變電所一次設(shè)備的選擇與校驗4.2.10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗4.3.380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗防雷保護和接地裝置的設(shè)計.................................5.1.接地要求5.2.接地線要求5.3接地和接地線連接要求5.4接地電阻要求參考資料前言本次課程設(shè)計是對學(xué)校生活區(qū)配電系統(tǒng)進行設(shè)計，共完成了，確定配電室的位置與型式，確定配電室主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇配電室主結(jié)線方案及上下設(shè)備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電器保護裝置，確定防雷和接地裝置。通過完成這次的設(shè)計，加深對《供配電系統(tǒng)》這門課程的理解，同時也能獲得一些實踐經(jīng)驗。設(shè)計任務(wù)要求根據(jù)本校所能取得的電源及本校用電負(fù)荷的實際情況。適當(dāng)考慮到學(xué)校的開展，按照平安、可靠、靈活、經(jīng)濟合理的要求，確定配電室的位置與型式，確定配電室主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇配電室主結(jié)線方案及上下設(shè)備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電器保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖樣。原始資料學(xué)校環(huán)境：地勢不平，有樹木、無污塵、高溫、潮濕、振動。最熱月平均溫度為35℃供電電源情況：10kv電源供電，電源進線為電纜線，YJV型10kv。宿舍樓：有熒光燈，電扇，電腦，插座，飲水機學(xué)校平面圖：第一章負(fù)荷計算和無功補償1.1.負(fù)荷計算的目的及方法目的：負(fù)荷計算的目的是為了掌握用電情況，和你選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件。如導(dǎo)線、電纜變壓器、開關(guān)等。負(fù)荷計算過小依次選用的用電設(shè)備和載流局部有過了危險。輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的平安運行。負(fù)荷計算偏大那么造成設(shè)備的浪費和投資的增大。因此，正確進行負(fù)荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)平安、經(jīng)濟運行的必要手段。方法：目前我國設(shè)計部門在進行企業(yè)供電設(shè)計時，常采用的電力負(fù)荷計算方法有：需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法、利用系數(shù)法等。需要系數(shù)法計算簡便，對于任何性質(zhì)的企業(yè)負(fù)荷均適用，且計算結(jié)果符合實際。因此本次設(shè)計的計算負(fù)荷采用需要系數(shù)法。整個學(xué)校的負(fù)荷計算如下表：學(xué)生宿舍：一區(qū)4棟，二區(qū)3棟，三區(qū)14棟。按每棟8層25間計算：設(shè)備名稱數(shù)量功率總功率〔〕燈管250100W電腦650300W風(fēng)扇620150W飲水機1550550W一間宿舍的負(fù)荷計算：查附表1和2可知取、、K=0.6燈管有功計算負(fù)荷：=100*0.6=60W。電腦：=300*0.6=180W。風(fēng)扇：=150*0.6=90W。飲水機：=550*0.6=330W燈管無功計算負(fù)荷：=60*1.5=90Kvar。電腦：=180*1.5=270Kvar。風(fēng)扇：=90*1.5=135Kvar。飲水機：=330*1.5=495Kvar因為在確定多組贏點設(shè)備的計算負(fù)荷時應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計入一個同時系數(shù)。所以對低壓母線，由用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加計算時可取=0.8，=0.9所以總的有功計算負(fù)荷為=0.8*(60+180+90+330)=528W總的無功計算負(fù)荷為：=0.9*(90+270+135+495)=981Kvar總的視在計算負(fù)荷為：=W總的計算電流=/*=1.7A一區(qū)：=880*8(層)*25〔間〕*4〔棟〕=52.8KW同理：=98.1Kvar=111.4KV*A同理可知：總的宿舍區(qū)的負(fù)荷：=301.1KV*A總的教室區(qū)的負(fù)荷：=77.4KV*A總的食堂區(qū)的負(fù)荷：=30.2KV*A總的實訓(xùn)基地的負(fù)荷：=35.5KV*A總的圖書館的負(fù)荷：=198.7KV*A計算電流計算負(fù)荷宿舍區(qū)411A301.1KV*A106.362.1教師區(qū)384.34A77.4KV*A95.343.4食堂區(qū)146.3A30.2KV*A45.629,3實訓(xùn)基地322.345A35.5KV*A91.441.3圖書館503.3A198.7KV*A178.5134,31.2：無功功率補償?shù)挠嬎阌韶?fù)荷計算表知，該學(xué)380側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)為0.81。而民用建筑各地供電局規(guī)定低壓功率因數(shù)補償?shù)?.95，高壓功率因數(shù)補償?shù)?.9以上。(1)低壓電容器柜的選擇方法PGJ1型低壓無功功率自動補償有1,2,3,4等4種方案。其中1、2屏為主屏，3、4屏為輔屏。1、3屏各有六條支路，電容器為BWO.4-14-3型，每屏共84Kvar，采用六步控制，每步投入14Kvar。2、4屏各有八條支路，電容器亦為BWO.4-14-3型，每屏共112Kvar，采用8步控制，每步投入14Kvar。選擇步驟：1、根據(jù)控制步數(shù)要求，選擇一臺1號或2號主屏。2、根據(jù)所需無功補償容量再補充一臺或數(shù)臺3號或4號輔屏低壓電容器柜〔屏〕的選擇=(tan-tan)=517[tan(arccos0.81)-tan(arccos0.92)]=517(0.724-0.426)=154Kvar選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BWO.4-14-3型。其方案1(主屏)1臺與方案3(輔屏)1臺相結(jié)合，總共容量84Kvar*2=168Kvar。無功補償后，380v側(cè)和10Kv側(cè)負(fù)荷計算如表工程Cos計算負(fù)荷380v側(cè)補償前負(fù)荷0.81517310.4642.91767.285380v側(cè)無功補償容量—168380v側(cè)補償容量后負(fù)荷0.923517142.4536.31375,342主變壓器功率損耗0.015=80.06=32.210kv側(cè)負(fù)荷總計0.903522174.6580.554.52經(jīng)過低壓集中補償后，不但提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，使高壓側(cè)的功率因數(shù)到達(dá)了0.903到達(dá)了供電局的要求，而且減少了線路壓降，提高了供電質(zhì)量，還提高了系統(tǒng)供電的裕量。第二章：變電所及主變壓器的選擇2.1變電所選址的一般原那么變電所位置的選擇，應(yīng)根據(jù)以下要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比擬確定：接近負(fù)荷中心；二、進出線方便；三、接近電源側(cè)；四、設(shè)備運輸方便；五、不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所；六、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；七、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相鄰八：不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定；不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。2.2利用生活區(qū)的負(fù)荷來選擇變電所的位置利用生活區(qū)選擇變壓器，因為學(xué)校的負(fù)荷主要集中在宿舍和食堂。所以考慮才到方便進出線及周邊環(huán)境情況，變電所選擇在接近食堂和宿舍的三區(qū)比擬適宜。2.3變電所形式的選擇變電所有屋內(nèi)式和屋外式兩大型。屋內(nèi)式運行方便，占地面積小。在選擇生活區(qū)變電所的形式時，應(yīng)該根據(jù)具體地理環(huán)境，因地制宜。技術(shù)經(jīng)濟合理時，優(yōu)先選擇屋內(nèi)式。負(fù)荷較大的地區(qū)，宜設(shè)附設(shè)式或半露天式。負(fù)荷較大的及高層建筑內(nèi)，宜設(shè)在室內(nèi)變電所或組合式成套變電所。負(fù)荷小而分散的生活區(qū)或需要遠(yuǎn)離有易燃易爆危險及有腐蝕性時宜設(shè)獨立變電所。如室外環(huán)境正常，亦可設(shè)露天式變電所。當(dāng)變壓器容量在350KVA及以下時，宜設(shè)桿上式變壓臺或高臺式變電所。學(xué)校配電所選擇在三區(qū)應(yīng)該是接近樹木嶺供電所可以減少線路投資，而且相對2.4.變電所主變壓器和主接線方案的選擇2.4.1.變電所主變壓器的選擇根據(jù)總負(fù)荷和電源情況有兩種變壓器的選擇方案。裝設(shè)一臺變壓器,型號為SC-1250/10.主變壓器容量應(yīng)不小于計算負(fù)荷。一臺變壓器的主接線圖如下：〔2〕裝設(shè)兩臺主變壓器、型號采用SC-630/10和SC-400/10兩臺變壓器的總?cè)萘看笥诘葍膳_變壓器主接線圖如下：主變壓器連接組標(biāo)號采用Yyn0.兩種主接線方案的經(jīng)濟比擬：比擬工程一臺變壓器主接線方案兩臺變壓器主接線方案技術(shù)指標(biāo)供電平安性滿足要求滿足要求供電可靠性根本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗略大由于兩臺主變，電壓損耗略小靈活方便性只有一臺主變，靈活性差兩臺變壓器，靈活性強擴建適應(yīng)性稍差更好些經(jīng)濟比較電力變壓器的綜合投資高壓開關(guān)柜〔含計量柜〕的綜合投資查資料GG-1A(F)按每臺3.5萬元計算總投資為3.5*1.5交供電部門的一次性供電貼費按800元/KVA計貼為630*0.08=50.4萬元〔400+630〕*0.08=82.4萬元綜上所述：經(jīng)濟投入一臺變壓器主接線方案優(yōu)于兩臺變壓器住接線方案，技術(shù)指標(biāo)兩臺變壓器主接線方案優(yōu)于一臺變壓器主接線方案。由于學(xué)校是一個特殊地方對于供電質(zhì)量要求高，。而且用電周期波動大，假期用電遠(yuǎn)低于上課時間用電。綜合所有因素決定采用兩臺變壓器主接線方案。第三章：短路電流的計算3.1.短路電流計算的目的：計算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，基于如下用途必須進行短路電流的計算：〔1〕選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性?！?〕選擇和整定繼電保護裝置，使之能正確的切除短路故障。〔3〕確定合理的主接線方案、運行方式及限流措施。〔4〕保護電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下不損壞，盡量減少因短路故障產(chǎn)生的危害。3.2.短路電流的計算方法：常用的短路電流的計算方法有歐姆法〔又稱為有名單位制法〕、標(biāo)幺制法〔又稱相對單位值法〕和短路容量法。歐姆法是短路電流的一般計算方法，主要適用于電壓等級較少的電網(wǎng)中。標(biāo)幺制法應(yīng)用比擬普遍，適宜于電壓等級較多的高壓電網(wǎng)中采用。短路容量法和標(biāo)幺制法類似，只是將各元器件電抗改為短路容量來計算。這里我們是用標(biāo)幺制法來計算。〔標(biāo)幺值就是將電壓、電流、功率及阻抗等物理量不用其有名值表示，而用其相對值表示?！?.3.短路電流的計算繪制計算電路圖500MVA500MVA確定基準(zhǔn)值：設(shè)Sd=100MVA，UC1=10.5kv，UC2=0.4kv。那么計算電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)架空線路：電力變壓器，查表得Uk%=4所以短路等效電路如圖：4)計算K-1點〔10.5KV側(cè)〕的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量①總電抗標(biāo)幺值②三相短路電流周期分量有效值③其他三相短路電流④三相短路容量5〕計算k-2的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量①總電抗標(biāo)幺值②三相短路電流周期分量有效值③其他三相短路電流④三相短路容量短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量/MVAK-13.073.077.834.6455.87K-217.7517.7532.6619.3512.30第四章：一次設(shè)備與二次設(shè)備的選擇與校驗4.1變電所一次設(shè)備的選擇與校驗4.1.1一次設(shè)備選擇與校驗的條件為了保證一次一次設(shè)備平安可靠的運行，必須按以下條件選擇與校驗：〔1〕按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。〔2〕按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗?！?〕考慮電氣設(shè)備運行環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆要求?！?〕按各類設(shè)備的不同特點和要求入斷路器的操縱性能、互感器的二次負(fù)荷準(zhǔn)確級等進行選擇。4.1.2一次設(shè)備選擇與校驗的工程如表：設(shè)備名稱額定電壓額定電流斷流能力短路電流校驗其他動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度高壓斷路器√√√√√操作性能高壓負(fù)荷開關(guān)√√√√√操作性能高壓隔離開關(guān)√√—√√操作性能高壓熔斷器√√√——保護特性電流互感器√√—√√準(zhǔn)確度電壓互感器√————準(zhǔn)確度備注“√〞表示必須校驗“—〞表示不必校驗4.1.3一次設(shè)備選擇依據(jù)4.1.3.1按正常工作條件選擇按工作電壓選擇設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在線路的額定電壓即>但需要注意：使用限流式高壓熔斷器時，熔斷器的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓相同，即=按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流即>按斷流能力選擇設(shè)備的額定斷開電流或斷流容量不應(yīng)小于設(shè)備分開瞬間的短路電流有效值或，即>或>。4.1.3.2按短路條件校驗短路條件校驗就是校驗電器和導(dǎo)體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定時當(dāng)短路計算點附近有較大的交流電動機或電動機組時按GB50054—95《低壓配電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定電動機額定電流之和超過短路電流的1%時應(yīng)考慮這些電動機在短路時反應(yīng)電流的影響。隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗動穩(wěn)定校驗條件>式中—開關(guān)的極限通過電流〔動穩(wěn)定電流〕峰值和有效值〔單位為KA〕開關(guān)所在處的三項短路沖擊電流瞬時值和有效值〔單位為KA〕熱穩(wěn)定校驗條件>式中—開關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值〔單位為KA〕—開關(guān)的熱穩(wěn)定實驗時間〔單位為s〕—開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)定電流〔單位KA〕—短路發(fā)熱假想時間〔單位為s〕短路假想時間一般按下式計算：=+0.05在無限大容量系統(tǒng)中，由于I^=因此=+0.05式中—短路持續(xù)時間，采用該電路保護動作時間加對應(yīng)的斷路器全分閘時間。>1s時=電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗動穩(wěn)定校驗條件>或*>式中—電流互感器的動穩(wěn)定電流(單位為KA)；—電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)〔對〕；—電流互感器的額定一次電流〔單位為A〕熱穩(wěn)定校驗條件>或>式中—電流互感器熱穩(wěn)定電流;t—電流互感器的熱穩(wěn)定時間，一般取1s;—電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)〔對〕。4.2.10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗高壓斷路器的選擇校驗回路最大持續(xù)工作電流選擇：根據(jù)斷路器選擇原那么選擇ZN3-10/630型高壓真空斷路器，其參數(shù)：額定電流開斷電流極限電流峰4S熱穩(wěn)定電流6308.7228.7校驗：額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV。動穩(wěn)定校驗：imax=22KA,ish(3)=7.83KA,那么極限電流峰imax≥k-1點最大沖擊電流ish(3)，符合要求。熱穩(wěn)定校驗：因為，當(dāng)時，開斷電流校驗：開斷電流IOC=8.7KA三相短路電流經(jīng)上校驗，所選斷路器滿足要求。戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)的選擇校驗選擇的隔離開關(guān)，其參數(shù)：額定電流動穩(wěn)定電流峰5S熱穩(wěn)定電流20025.510校驗：額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV。動穩(wěn)定校驗：imax=25.5KA,ish(3)=7.83KA,那么極限電流峰imax≥k-1點最大沖擊電流ish(3)，符合要求。熱穩(wěn)定校驗：經(jīng)上校驗，所選滿足要求。戶外高壓隔離開關(guān)的選擇校驗選擇GW-10/400型高壓隔離開關(guān)，其參數(shù)：額定電流動穩(wěn)定電流峰5S熱穩(wěn)定電流4002510校驗：額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV。動穩(wěn)定校驗：imax=25KA,ish(3)=7.83KA,那么極限電流峰imax≥k-1點最大沖擊電流ish(3)，符合要求。經(jīng)上校驗，所選滿足要求。高壓熔斷器選擇校驗選擇RN2-10型高壓熔斷器。其參數(shù)：額定電壓額定電流最大開斷電流100.550校驗：最大開斷電流50KA＞IK-1(3)=3.07KA額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV額定工作電流0.5A可作為電流互感器的短路和過負(fù)荷保護設(shè)備使用經(jīng)上校驗，所選滿足要求。電壓互感器選擇校驗選擇JDZJ-10檢驗：額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV電壓互感器一、二次側(cè)裝有熔斷保護因此不用進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。電流互感器選擇校驗選擇LQH-10150/5校驗：額定工作電壓10KV≥線路電壓10KV額定一次電流150A≥線路計算電流55.8A動穩(wěn)定校驗：額定動穩(wěn)定電流有效值31.8KA≥ish(3)=7.83kA符合要求。熱穩(wěn)定校驗：經(jīng)上校驗，所選滿足要求。避雷器選擇校驗：選擇FS4-10型。高壓開關(guān)柜型號GG-1A(F)4.3.380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗低壓開關(guān)的選擇校驗根據(jù)：>,選擇HD13—1000/30斷路器校驗：額定工作電壓380V>線路電壓380V額定工作電流1000A>線路計算電流883A滿足要求〔2〕低壓斷路器的選擇根據(jù)：>，選擇DZ20—1250