某學(xué)校生活區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)前言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用，電能的輸送和分配簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于生產(chǎn)自動(dòng)化小型化變電所的建設(shè)方案，是在總結(jié)國內(nèi)外變電所設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的，與過去建設(shè)的常規(guī)變電所和簡陋變電所有明顯區(qū)別。無論是主接線方式、設(shè)備配置及選型、總體布置還是保護(hù)方式，都形成了一種新的格局，從而使小型化變電所無法按已有規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)校的電力系統(tǒng)由變電，輸電，配電三個(gè)環(huán)節(jié)組成，由此也決定了

2、此電力系統(tǒng)的特殊性，在確保供電正常的前提下，這三個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。其次，還電力系統(tǒng)一次設(shè)備較為簡單，二次系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。本設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)作了詳細(xì)的分析，各參數(shù)計(jì)算，以及電網(wǎng)方案的可靠性作了初步的確定。學(xué)?？偨祲鹤冸娝ɑ蚩偱潆娝┘芭潆娤到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)部門的負(fù)荷數(shù)量，性質(zhì)對(duì)用電負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合電網(wǎng)的供電情況，解決對(duì)全?？煽?，經(jīng)濟(jì)的分配電能。1.學(xué)校供電設(shè)計(jì)的任務(wù)： 學(xué)校供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是保障電能從電源安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)地送到學(xué)校的各個(gè)用電部門。（1） 安全。在電能供應(yīng)分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2） 可靠。根據(jù)可靠性的要求，學(xué)校內(nèi)部的電力負(fù)荷分為二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)

3、負(fù)荷三種。二級(jí)負(fù)荷突然停電會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的較大損失或會(huì)造成社會(huì)秩序的混亂，因此必須有兩回路供電，但當(dāng)去兩回線路有困難時(shí)，可容許有一回專用線路供電；三級(jí)負(fù)荷由于突然停電造成的影響或損失不大，對(duì)供電電源工作特殊要求。（3） 優(yōu)質(zhì)。應(yīng)滿足用戶對(duì)電壓、頻率、波形不畸變等電能質(zhì)量要求。（4） 經(jīng)濟(jì)。在滿足以上要求的前提下，供電系統(tǒng)盡量要接線簡單，投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并考慮盡可能地節(jié)約點(diǎn)能和有色金屬的消耗量。2.學(xué)校供電設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的一般原則：（1）學(xué)校供電設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵守國家的有關(guān)法令、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，如節(jié)約有色金屬，以鋁代銅，采用低能耗設(shè)備以節(jié)約能源等。（2）必須從全局出發(fā)

4、，按照負(fù)荷的等級(jí)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電規(guī)劃統(tǒng)籌規(guī)劃，合理確定整體設(shè)計(jì)方案。（3）學(xué)校供電設(shè)計(jì)應(yīng)做到供電可靠、保證人身和設(shè)備安全。要求供電電能質(zhì)量合格、優(yōu)質(zhì)、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。設(shè)計(jì)采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)的設(shè)備。 學(xué)校供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，必然受到電力系統(tǒng)工況的影響和制約，因此供電系統(tǒng)應(yīng)該遵守電力部門制定的法規(guī)，評(píng)價(jià)分析可以應(yīng)用電力系統(tǒng)中采用的分析、計(jì)算方法。目錄 TOC o 1-3 h z u 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)題目某學(xué)校生活區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)目的（1）通過學(xué)校生活區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能和專業(yè)知

5、識(shí)進(jìn)行分析和解決實(shí)際問題的能力。（2）掌握供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)所必須的基本理論和技能。（3）掌握供配電設(shè)計(jì)的基本原則和方法，深刻理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)要求，為今后從事工廠供配電技術(shù)奠定一定的基礎(chǔ)。1.3設(shè)計(jì)要求（1）選擇變電所主接線方案。（2）確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量、類型。（3）選擇高低壓設(shè)備和進(jìn)出線。（4）選擇整定繼電保護(hù)裝置。1.4設(shè)計(jì)依據(jù)學(xué)校生活區(qū)負(fù)荷情況 表1-1編號(hào)名稱Pc/kWQc/kvar1食堂3802102教學(xué)樓2701203鍋爐1001004校醫(yī)院130985本所用電1016戶外照明25202、供電電源情況1、由附近一條10kV的公用電源干線取得工

6、作電源，干線導(dǎo)線型號(hào)LGJ-70，等邊三角形排列，線距1m，干線長度為10km。干線首端斷路器容量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.3s。為滿足學(xué)校二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用長度為20km架空線路取得備用電源。2、變電所最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9；3、其它資料（平面圖、氣象、地質(zhì)水文等）略。1.5設(shè)計(jì)任務(wù)1、負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償。（列出負(fù)荷計(jì)算表）2、主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和類型的選擇。3、變電所主接線方案的設(shè)計(jì)（繪圖3號(hào)圖紙）。4、短路計(jì)算。5、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。6、選擇整定繼電保護(hù)裝置。7、防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì)。第二章 負(fù)

7、荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kW)P無功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)Q視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kVA)S計(jì)算電流(單位為A)I 表2-1編號(hào)名稱設(shè)備容量Pe需要系數(shù)Kcostan計(jì)算負(fù)荷P30QS30I301食堂38010.8750.552380209.7434.286592教學(xué)樓27010.9130.444270119.88295.724493鍋爐1000.70.7071707099.001054校醫(yī)院13010.7980.75313097.89162.902475本所用電100.60.9950.160.66.0396戶外照明2510.6240.8252040.0660總

8、計(jì)9150.8480.588881518.061037.9915292.2無功功率補(bǔ)償由表可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有0.848，而供電部門要求該10kV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不應(yīng)低于0.90?？紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9 ,暫取0.92來計(jì)算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量: Q選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為BW0. 4-14-3型，總共容量42kvar5=210kvar 因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和 表-2-2項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷P30QS30I30380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.848881518.061037.

9、991529380V側(cè)無功補(bǔ)償容量-210380V補(bǔ)償后負(fù)荷0.944881308.06933.261417.98主變壓器功率損耗0.015S30=13.990.06S30=55.9910kV側(cè)功率總計(jì)0.926894.99364.05966.5155圖2-1第三章 變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇由于學(xué)校是二級(jí)負(fù)載所以備用電源是采用長度為20km架空線路取得備用電源。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。變電所主變壓器的選擇根據(jù)學(xué)校的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，學(xué)校變電所的主變壓器可有下列兩種方案:3.1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器主變壓器容量SN.T應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷S30，即SN.TS30SN.T=1000S

10、30=966所以型式采用S9 選用一臺(tái)S9-1000/10型低損耗配電變壓器采用一臺(tái)變壓器時(shí)，采用的是明備用主變壓器的接線如下圖 圖3-13.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器每臺(tái)主變壓器容量SN.T不應(yīng)小于總的計(jì)算負(fù)荷S30的60%最好為總計(jì)算負(fù)荷的了70%左右，即SN.T(60%-70%) S30SN.T(60%-70%) S30=(60%-70%)*966=579.6-676.2kVA所以型式采用S9 選用兩臺(tái)S9-800/10型低損耗配電變壓。采用兩臺(tái)變壓器時(shí)，采用的是暗備用主變壓器的接線如下圖圖3-2比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求

11、滿足要求供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變，電壓損耗略大由于兩臺(tái)主變井列.電壓根耗略小靈活方便性只一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額由表查得S9-1000單價(jià)為10. 76萬元。由于有一臺(tái)是備用所以要兩臺(tái)。而由表查得變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍、因此其綜合投資為2*2*10.76萬元=43.04萬元。由表查得S9-800單價(jià)為9.11萬元，因此兩臺(tái)綜合投資為4*9.11萬元=36.44萬元。比一臺(tái)主變方案少投資6.6萬元。高壓開關(guān)柜(含計(jì)量柜)的綜合投資額查表得GG-1A（F）型柜按每臺(tái)3.5萬元計(jì)，查表得其綜合投資按設(shè)備價(jià)1.5倍計(jì)，因

12、此其綜合投資約為 元5*1.5*3.5=26.25萬元。查表得GG-1A（F）型柜按每臺(tái)3.5萬元計(jì)，查表得其綜合投資按設(shè)備價(jià)1.5倍計(jì)，因此其綜合投資約為 元5*1.5*3.5=26.25萬元。電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)參照表計(jì)算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為7.88萬元(其余略)。主變和高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi)和維修管理費(fèi)每年為7.16萬元，比1臺(tái)主變的方案少投資0.72萬元.交供電部門的一次性供電貼費(fèi)按800元/kVA計(jì)，貼費(fèi)為1000*0.08萬元=80萬元貼費(fèi)為2*800*0.08萬元=128萬元。比1臺(tái)主變的方案多交48萬元 表3-1從上表可以看出、按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)

13、主變的結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主結(jié)線方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案，因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變的方案 。第四章 短路電流的計(jì)算4.1繪制計(jì)算電路 圖4-14.2確定基準(zhǔn)值設(shè)Sd=100MVA,Ud=Uc，即高壓側(cè)Ud1=10.5kV，低壓側(cè)Ud2=0.4kV，則II4.3計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)么值1、電力系統(tǒng)X2、架空線路查表得LGJ-70的x0=0.4/km，而線路長10km ,故X3、電力變壓器查表得Uz%=4.5X因此繪等效電路，如圖 4圖4-24.4計(jì)算k-1點(diǎn)(10.5kV側(cè))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)么值X2、三相

14、短路電流周期分量有效值I3、其它短路電流IiI4、三相短路容量S4.5計(jì)算k-2點(diǎn)(0.4kV側(cè))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)么值X2、三相短路電流周期分量有效值I3、其它短路電流IiI4、三相短路容量S以上計(jì)算結(jié)果綜合如表所示。表4-1短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAI（3）kI(3)I（3）i（3）shI（3）shS（3）kk-11.3751.3751.3753.502.0725k-216.9416.9416.9431.1618.4611.76第五章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)表5-1選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)

15、定度熱穩(wěn)定度裝備地點(diǎn)條件參數(shù)UAI30I(3)ki(3)shI(3)2t數(shù)據(jù)10kV55A1.3753.503.59一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimaxI2t高壓少油斷路器SN10-10/63010kV630A16kV40kV512高壓隔離開關(guān)GN-10/20010kV200A_25.5kA500高壓熔斷器RN2-1010kv0.5A50kA電壓互感器JDZJ-1010電壓互感器JDZJ-10100.10.1電流互感器LQJ-1010kV100_25(90避雷器FS4-1010kV戶外式高壓隔離開關(guān)GW4-15/20015kV200A表所選設(shè)備均滿足要求。5.2 38OV側(cè)一次設(shè)備的

16、選擇校表5-2選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝備地點(diǎn)條件參數(shù)UAI30I(3)ki(3)shI(3)2t數(shù)據(jù)380V1417.916.9431.16200.8二次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimaxI2t低壓斷路器DW15-1500/3380V1500A40kV低壓斷路器DZ20-630380V630A(大于I30)一般30kA低壓斷路器DZ-200380V200A(大于I30)一般25KA低壓刀開關(guān)HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZ1-0.5500V1500電流互感器LMZ1-0.5500V160100_表所選設(shè)備均滿足要求第六章 變電所進(jìn)出線和與

17、鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇6.1 380V低壓出線的選擇1、 饋電給食堂的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇 由I30=659A及0.8m土壤溫度25。查表初選300mm2，其中Iac=319AI30，滿足發(fā)熱條件。 校驗(yàn)電壓損耗。假設(shè)從變電所至鍋爐房的距離約為1km，而查表得150mm2的鋁芯電纜的R0=0.25/km X0=0.07/km。又鍋爐房的P30=100kw Q30=100kvar得滿足允許電壓損耗5的要求。 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，求滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面Amin由于前面所選150mm2的纜芯截面大于Amin，滿足短路熱穩(wěn)定度要求，即選VLV1

18、0003150170的四芯電纜。3、 饋電給教師樓的線路亦采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。按發(fā)熱條件選擇 由I30=449A及地下0.8m土壤溫度25。查表初選185mm2的截面，其Iai=273AI30，不滿足要求。所以需要用兩條 185mm2的電纜把負(fù)荷分開。這樣就可以達(dá)到要求。 校驗(yàn)電壓損耗。假設(shè)從變電所至教師樓的距離約為10km，而查表得Amin2選VLV22100023185180的四芯電纜。（中性線芯按不小于相線芯的一半）。4、饋電給校醫(yī)院的線路亦采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）。電纜芯截面185mm2，選VLV221

19、00023185190的四芯電纜。5、饋電給戶外照明、本所用電的線路亦采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）。電纜芯截面16mm，選VLV2210003185180的四芯電纜。表6-1線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格10KV電源進(jìn)線LJ70鋁絞線（三相三線架空）380V低壓出線至食堂VLV2210003185190四芯塑料電纜（直埋）至鍋爐VLV2210003150170四芯塑料電纜（直埋）至教師樓VLV2210003185180四芯塑料電纜（直埋）至校醫(yī)院VLV2210003185190四芯塑料電纜（直埋）至本所用電VLV2210003150170四芯塑料電纜（直

20、埋）至戶外照明VLV2210003150170四芯塑料電纜（直埋）第七章 選擇整定繼電保護(hù)裝置7.1主變壓器的繼電保護(hù)裝置1)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器。2)裝設(shè)反時(shí)限過電流保護(hù)。采用LG15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線.去分流跳閘的操作方式。過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定，其中Imax=2I1NT=(21000k Iop=過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定:因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可整定為最短的0.5。過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn); 其中 I因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為:Sp=586A/2

21、00A=2.931.51.5滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。3)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。利用GL15的速斷裝置。速斷電流的整定:其中Ikmax=Ik-2(3)=16.94kA因此速斷電流為：I速斷電流倍數(shù)整定為;K電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn):II因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為:S查表可知：按GB50062-92規(guī)定，電流保護(hù)含電流速斷保護(hù)的最小靈敏系數(shù)為1.5，所以把速斷保護(hù)改為差動(dòng)保護(hù)。7.2變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置1、低壓總開關(guān)采用DW15-1500/3型低壓斷路器，三相均裝過流脫扣器，既可保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和過負(fù)荷，而且可保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路。2、低壓側(cè)所有出線上均采用DZ20。型低壓斷路器控制，其瞬時(shí)脫扣

22、器叮實(shí)現(xiàn)對(duì)線路短路故障的保護(hù)。第八章 防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì)8.1變電所的防雷保護(hù)1、直擊雷防護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外或有露天配電裝置時(shí)，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包括整個(gè)變電所如果變電所處在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍以內(nèi)時(shí)，則可不另設(shè)獨(dú)立避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立避雷針的接地裝置接地電阻RE10。通常采用36根長2.5m，50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm*40mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用25mm*4mm的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用20mm的鍍鋅圓鋼，長11.5m。獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上距離。8.2雷電侵