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本科生毕业设计（论文）某小区供配电系统设计Design for the Power Supply and distribution system of a residence community总 计：36 页表 格：10 个插 图:9幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）某小区供配电系统设计Design for the Power Supply and distribution systemof a residence community学 院：电子与电气工程学院专 业：电气工程及其自动化学生姓名：_学 号：_指导教师（职称）：_评阅教师：_完成日期：_南阳理工学院Nanyang Institute of Technology某小区供配电系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致 谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包 含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说 明并表示了谢意。作者签名：日 期：指导教师签名：日 期：使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学 校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览 服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不 以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日 期：I某小区供配电系统设计学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。作者签名：日期：年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年 月 日导师签名:日期:年 月 日II某小区供配电系统设计某小区供配电系统设计摘 要住宅小区供配电系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活及秩序。因 此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。本课题 初步对住宅小区的供配电系统进行设计，并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范 化。分析小区的原始数据和供电特点，对小区各类负荷进行计算；通过计算负荷选择变 压器的容量和数目完成变电所的设计；合理选择电气主接线方式；根据短路电流选择合 适的电力电缆；确定建筑物防雷等级，做好小区的防雷接地保护。设计过程中不仅要保 证供电的质量和安全性，还应尽量满足供电的经济性，节省能源和材料。关键词计算负荷；短路电流；变压器；供配电设计；防雷接地Design for the Power Supply and Distribution Systemof a Residence CommunityElectrical Engineering and Automation Specialty MA Jun-yaoAbstract:Residence community for safe and reliable operation of the distribution system directly affects peoples daily lives.This project is initially designed for the power supply and distribution system of the residence community.And also the design is normalized in accordance with the relevant national regulations and standards.So the power supply and distribution system in residence community district how to realize the safe,reliable and economic operation has realistic meaning.Analysis the raw data for the residence community and load calculation of the residence community.Based on the calculated load the measures of power supply and distribution of the residence community is designed.It includes the electric main wiring design,transformer and distribution substation design.Meanwhile the appropriate electric power cable are selected according to the short-circuit current.And the protection design about grounding for lightning is also essential.Not only must the quality and safety of power supply be ensured,but also the economical power supply,energy-saving and material-saving should be met as much as possible.Key words:Load calculation;Short-circuit current;Transformer;Power supply and distribution design;Grounding for lightning目录ill某小区供配电系统设计1引言.11.1 住宅小区供配电系统现状及研究意义.11.2 本工程供配电系统概述及相关原则.12负荷的计算.22.1 负荷分级以及要求.22.1.1负荷分级和供电电源要求.22.1.2本工程建筑的负荷类型.32.2计算负荷概述.42.2.1 概述.42.2.2 计算负荷的步骤.52.2.3 本工程负荷计算.82.3无功补偿.102.3.1无功补偿的目的.102.3.2无功补偿的方法.102.3.3无功补偿容量.113短路电流的计算.123.1 短路计算的目的.123.2 无限大容量电源条件下短路电流的计算.123.2.1短路电流计算基本步骤.123.2.3本工程短路电流计算.144本工程供配电措施设计方案.164.1 供配电系统概述.164.2 变电所的设计.164.2.1 变电所位置及环境.164.2.2 变压器容量和数目的选取原则.174.2.3 变压器容量及数目的选择.184.2.4 变压器类型的选择.214.2.5 本工程变电所的设计.214.3 电气主接线方式的设计.224.3.1高压电气主接线.224.3.2低压电气主接线.224.4配电系统线路的设计.234.4.1配电线路的接线方式.234.4.2本工程选用的接线方式.24IV某小区供配电系统设计4.5电缆的选择.244.5.1电缆型号选择.244.5.2电缆的敷设.254.5.3电缆截面积的选川原则.254.5.4高压侧电缆截面积的选择.264.6本工程设计说明.275防雷接地保护.285.1防雷保护系统.295.1.1建筑物的防雷分类.295.1.2本工程建筑物防雷保护.295.2接地保护系统.305.2.1接地方式.305.2.2本工程采用的接地方式.305.3等 电位联结.31结束语.32参考文献.33附录.34致谢.36v某小区供配电系统设计1引言L1住宅小区供配电系统现状及研究意义随着社会的发展越来越快，越来越发达，电能也逐渐成为人们生活中最重要的能源 之一，人们对电能的依赖程度越来越高，是生活中必不可少的一种能源。在过去，家用 电器并未普及，居民用电量非常少，每家每户可能只点一支电灯，或者一台电扇。现如 今，人们生活水平提高，家川电器的种类增多，居民用电量也在与巳俱增，电视、冰箱、洗衣机、电脑等各种家电也是居民生活必不可少的。同时，我国整体的用电结构也在逐 渐的发生着变化，居民用电量逐渐增多，非工业用电比重逐渐升高。电能的正常运行直 接影响人们的一切，对人们的生活具有非常大的影响作川。住宅小区内的供配电系统能 否安全而又稳定的运行，对于提高小区居民的生活质量具有至关重要的作川，可以说现 代人离不开电能。因此需要保证电能的稳定并且安全的运行，不仅如此，当某些重要的 设备发生故障时，则必须保证其不断电，能够继续正常运行，保证电能可靠运行。此外 节能减耗是我国基本的国策之一，在满足供电需求的前提下，还应提高能源利用率，降 低能源消耗，这也是今后探索研究的一大方向。住宅小区供配电设计必须根据实际，结合其特点，根据小区建筑功能以及负荷等级 对其采川合适的供配电形式和方法，满足使川功能的要求。不仅要做到整体布局合理，满足供电质量，而且还要给每个川户提供良好的用电环境。实现安全可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使小区的供配电合理、经济。小区的供配电系统设计应根据实际 情况，小区的未来发展和规模进行分析设计，不仅要做到满足近期内的要求，还要为将 来的发展留有一定的空间，将远期和近期结合起来，统筹规划。1.2本工程供配电系统概述及相关原则住宅小区的供配电系统建设工程的应坚持统一规划的原则，将电力网的运行状况和 建设规划相结合，并且使经济发展和配电网的现状结合起来。本着以人为本的原则，保 证供电品质，建设经济、安全、适度超前、提高供电可靠性的原则，合理选择小区供配 电措施山。方案设计时应根据电力相关行相业的标准进行设计。使设计尽量简单，便于 维护和管理，尽量减少电能消耗，提高电能利用率。还需要将近期和远期结合起来发展 分析。建设近期的同时考虑到远期的发展可能，并根据用户用电负荷重要程度、川电需 求、川电容量、川电性质等，结合区域电网规划和当地供电条件等因素，进行技术比较 后制定出合理的供电方案。本次的课题设计主要先对该小区的用电特点和相关资料进行分析。对小区进行负荷 计算，无功补偿。根据计算负荷得出的结果，对变压器容量和数目进行设计，并对配电 1某小区供配电系统设计所设计。设计出合适的电气主接线方式和配电线路接线方式。并根据短路电流计算结果,选择和校验电缆设备。根据建筑的特点，确定各类建筑物的防雷等级，进行相关的防雷 及接地设计和等电位联结，并选择低压配电系统的接地形式。依据相关专业提供的原始 资料和国家行业标准规范和图集绘出电气设计图。木工程基本概况：(1)总体概况：本工程总建筑面积为41723.8平方米，由两栋主体建筑及地下公 共汽车库、设备用房等组成。其中一个主体建筑为6层商业写字楼建筑，高约23.75米,属于多层办公建筑。该多层建筑1、2层为临街商铺，3至6层为公寓式办公写字楼。另 外一个主体建筑为31层高层住宅建筑，高约96.75米，属于一类高层住宅建筑，耐火 等级为一级。该高层建筑1、2层为临街商铺，3至31层为居民住宅。地下1层和地下 2层均为汽车库、附属设备川房等组成。(2)具体数据：高层建筑3-31层为住宅楼，每层15户，共三种户型。其中，一 层里户型1共4户面积为80-100 m户型2共9户面积为100T30 m户型3共2户 面积为130-全楼共435户。多层建筑3-6层为写字楼，共4160 nl1安装容量为 208KWo商业面积共5230 nl2,安装容量为261KW。(3)设计范围：高压侧从市政开闭所10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置 明显断开点，低压侧至小区内各建筑低压川电计量装置上表位。(4)自然环境：本地区年平均雷暴日24.8d/a,通廊式住宅建筑年物预计雷击次数 为：0.0812次/a；建筑商业写字楼建筑年物预计雷击次数为：0.0359次/a。2负荷的计算2.1 负荷分级以及要求川电负荷分级，是为了能够正确地反映出对于川电可靠性要求的界限，以便选出合 适的、符合实际水平的供电方式，保护人员安全，并能有效地节约投资提高经济效益。负荷分级主要是从经济损失和安全这两方面来确定的。2.1.1 负荷分级和供电电源要求(1)负荷分级根据JGJ162008民用建筑电气设计规范行业标准规定，川电负荷应根据供电 可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。各级负荷应符合下列规定：符合下列情况之一时，应为一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；中断供电将 造成重大影响或重大损失；中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作，或造成 2某小区供配电系统设计公共场所秩序严重混乱。例如：重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大 量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要 场所的不允许中断供电的负荷，成为特别重要的负荷。符合下列情况之一时，应为二级负荷：中断供电将造成较大影响或损失；中断 供电将影响重要川电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。三级负荷属于一般的电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷的，均属于三级 负荷。(2)各级电力负荷对供电电源的要求：一级负荷是重要负荷，要求由两路电源供电，若其中一路电源发生故障停止工作时,则另一路电源不会同时损坏。同时，除两路电源外，还必须增设应急电源。其中，常用 的应急电源有：蓄电池；干电池；供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；独立于 正常电源的发电机组。二级负荷也是重要负荷，也要由两路电源供电，并有两台供电变压器。在其中一台 或回路中发生故障时，二级负荷不会中断供电，或中断后迅速能恢复供电。三级负荷属于一般负荷，所以对供电电源没有特殊的要求。2.1.2本工程建筑的负荷类型本工程为综合性住宅小区，有高层住宅楼、多层办公楼、商铺、泵房、热力交换站、地下车库等公共川电设施。本次设计的高层住宅楼属于一类高层民用建筑，此类建筑内的消防控制室、火灾自 动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系 统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防川电应为 一级负荷。住宅小区内的生活给水泵房以及热力交换站的用电负应根据工程规模、重要性等因 素合理确定负荷等级，且不应低于二级。商铺内的主要通道照明和应急照明以及和地下停车库的消防设备被归为二级负荷。其余的如居民、商业、办公等用电为三级负荷。用电设备条件汇总如表1所示。表1用电设备条件汇总表用电设备名称用电设备台数负荷等级用电设备相数常用备用单台容量(KW)电压(V)低区生活泵1一级7380三相中区生活泵1一级8.6380三相3某小区供配电系统设计高区生活泵11一级11380三相普通客梯2一级18.5380三相观光电梯2一级10380三相消防电梯1一级18.5380三相正压风机A4一级11380三相正压风机B2一级7.50380三相排烟风机1一级5.50380三相换热机组A2一级7.00380三相换热机组B1一级4.10380三相消火栓泵11一级75.00380三相自动喷淋泵11一级90.00380三相潜水排污泵A11一级4.00380三相潜水排污泵B33一级2.20380三相防火卷帘6一级1.00380三相送风兼消防补机A1一级7.50380三相送风兼消防补机B2一级1.10380三相送风兼消防补机C1一级3.00380三相送风兼消防补机D2一级2.20380三相送风兼消防补机E3一级5.50380三相双速排风兼排烟风机A1一级17/12380三相双速排风兼排烟风机B1一级11/9380三相双速排风兼排烟风机c1一级8/6.5380三相双速排风兼排烟风机D1一级16/13380三相双速排风兼排烟风机E4一级3/2.4380三相景观照明80车库照明40变电所照明152.2计算负荷概述2.2.1概述现代社会发展迅速，人们对生活环境有了更高的追求。从大的方面来说，住宅小区 内的基本生活设施越来越丰富，住宅楼房越来越多样化。本次设计的小区内就包含高层 住宅楼、多层住宅楼、写字楼、商铺、泵房、热力交换站和地下停车库等设施，不同的 建筑川电负荷也大不相同，对整个小区的电气设计要求也有所提高。从小的方面来说，人们生活富裕了，每家每户像是空调、彩电、洗衣机之类的家川电器也在逐渐增多，川 电负荷与过去相比有了大幅度的增长。居民用电越来越多样化，所以要根据不同的负荷 选取合适的计算方法。小区的供电系统要能正常，安全可靠地运行，就需要对整个住宅小区的负荷容量和 4某小区供配电系统设计计算负荷进行可靠地计算，才能正确地选择适合变压器的类型、容量以及数目。只有这 样，才能满足小区居民现在以及将来的用电需求，并且合理降低了工程造价，节省材料。2.2.2计算负荷的步骤负荷计算主要内容有负荷容量，计算负荷。负荷容量也称安装容量，是住户所使川 的用电设备的额定容量或是额定功率的和，是配电系统设计和计算的基础资料和依据。计算负荷也称计算容量、需要负荷，它标志用户的最大用电功率，是配电设计时选择变 压器、确定可作为按发热条件选择变压器、导体及电器的依据，井川来计算电压损失和 功率损耗，也可作为电能消耗及无功功率补偿的计算依据。计算负荷需要采用的方法主要有需要系数法、二项式法、单位面积法。方案设计阶 段可采川单位指标法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。且根据住宅 建筑电气设计规范JGJ242-2011 3.4.1条：对于住宅建筑的负荷计算，方案设计阶段 可采用单位指标法和单位面积法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法进行 计算。因此本论文主要使用需要系数法对有关内容进行计算，并简单介绍单位面积法 的基本概念。(1)单位面积法建筑的用电负荷常与建筑面积直接相关。对于具有相同功能、用途和档次的建筑，尽管建筑的规模不同，但单位建筑面积上的负荷密度具有统计规律上的相似性。表2列 出了当前经济发展情况下各类建筑物的负荷密度。若已知建筑面积AGi?),并查表2得到同类建筑的负荷密度指标p(W/m2),可根 据下式估算出计算负荷的大小：Pc=pA(1)各类建筑物用电指标如表2所示。表2各类建筑物的用电指标建筑类别用电指标(W/m2)建筑类别用电指标(W/m2)公寓30 50医院40 70旅馆40 70高等学校20 40办公30-70中小学12 20商业一般：4080 大中型60120展览馆50 80体育40 70演播室250500剧场50 80汽车库8-15(2)需要系数法需要系数标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组 设备功率之比。需要系数的值总小于1,它不仅与设备的负荷率、效率、台数、工作情 5某小区供配电系统设计(2)(3)(4)(5)况及线路损耗有关，而且与维护管理水平等因素也有关系。单台用电设备的计算负荷考虑到设备可能在额定工况下运行，单台川电设备的计算负荷就取设备的安装容 量。Pc=PNQc=Pc tan cp旌=花+支J-Sc C CUnPN川电设备的安装容量(KW)；UN设备的额定电压(KV)；tan(p川电设备铭牌给出的功率因数角的正切值；Pc有功计算负荷(KW)；Qc-无功计算负荷(Kvar)；Sc视在计算负荷(kVA)；Ic计算电流(A)。用电设备组的计算负荷当计算配电干线(例如，第j条)上的计算负荷时，首先将川电设备分组，求出 各组用电设备的总安装容量PN.i,然后查表得到各组用电设备的需要系数Kd.i及对应的功率因数coscpi和功率因数正切值tancpi,贝(J：匕=Z匕=：(跖)&=ZQ Z(匕 tan?)%=斤扇 建筑物总计算负荷建筑物总的负荷计算以建筑内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端 逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同时系数Kp,即：PdWPcj(9)。心=利20(10)6某小区供配电系统设计%=（）需要系数和功率因数可根据表3、表4来进行选择，但并不能局限于此表。电器设 备在不断地更新换代，其性能也不断改善，还与它的使用场合有关。所以，需要系数不 是一成不变的，不能随便拿起一本书就套川系数，需要研究设备样本里提供的相关数据,结合工程的供电特点和当地的生活条件等因素，从而确定比较合适的需要系数。需要系数选择表如表3、表4所示。表3住宅用电负荷需要系数选择表按单相配电计算时所连接 的基本户数按三相配电计算时所连接的 基本户数需要系数3914120.956180.758240.6610300.5812360.5014420.4816480.4718540.4521630.4324720.4125 10075 3000.401252003756000.332603007809000.26表4需要系数及自然功率因数表负荷名称规模（台数）需要系数（Kd）功率因数（cos（p）照明面积15000m20.60.4商场照明0.9-0.7冷冻机房锅炉房13台0.9-0.70.8-0.853台0.7-0.67某小区供配电系统设计热力站、水泵房、通风机15台0.750.80.8-0.855台0.80.6电梯0.18-0.220.50.6(交流电)0.8(直 流电)洗衣机房、厨房W100KW0.4-0.50.80.9100KW0.3 0.4窗式空调4-10 台0.80.60.81050台0.60.450台以上0.4-0.3舞台照明200KW0.60.42.2.3本工程负荷计算本工程采用需要系数法进行计算，计算过程如下。(1)住宅用电部分根据实际负荷估算，规定面积在100 nf以下的每户按4KW计算，120 4-150 nf的每 户按5KW计算，150 nl2以上的每户按6KW计算。由此可知，户型1为4KW/户的共4户、户型2为5KW/户的共9户、户型3为6KW/户的共2户。使用需要系数法计算负荷，每 层一个电表箱。用6条配电干线从地下室二层变电所引来,每条配电干线连接5个楼层 电表箱，其中一条干线连接4个楼层。本次设计以住宅负荷计算为主，以其中一条配电 干线为例，其余负荷按相同方法计算，结果如表5所示。用户配电箱部分，由公式2可得安装容量：Pci=nxPNi=4x4=16KWPC2=nxPN2=5x9=45KWPC3=nxPN3=6x2=12KW楼层电表箱，查表3、4得Kd=0.75,cos(p=0.9,tan(p=0.48,由公式6和公式7可 得楼层电表箱的计算负荷：耳=储 x(心+%+%)=0.75 x(16+45+12)=54.75KWQc=Pcxtan(p=54.75 x 0.48=52.56K var配电干线，查表3、4得Kd=0.4,cos(p=0.9,tan(p=0.48,由公式6和公式7可得配 电干线的计算负荷：8某小区供配电系统设计PCj=nxKdxPc=5xOAx 54.75KW=109.5KWQCj=Pg x tan 0=109.5 x 0.48=52.56K varSCj=+Qcj=a/109.52+52.562=121.46m【Cj121.,=184.544Un 380 xV3住宅负荷计算如表5所示。表5住宅负荷计算用电设备安装容量(KW)有功(KW)无功(Kvar)1#住宅干线29287.642.052#住宅干线365109.552.563#住宅干线365109.552.564#住宅干线365109.552.565#住宅干线365109.552.566#住宅干线365109.552.56合计2117635.1304.85在计算负荷的过程中还会涉及到同时系数。同时系数主要用在计算小区总负荷或计 算变电所容量，由于川电设备组的全部设备并不同时运行，存在同时运行系数，所以需 要乘以同时系数来折算负荷。同时系数取值需要根据当地的用电水平具体分析，本次设 计同时系数取Kp=0.9,KEq=0.95o由表5中的数据和公式9和公式10可计算得：Z=KzpZ%=09x635.1=571.59KW=长2令2。=095x304.85=289.61K var因此住宅部分总的计算负荷为571.59KW(2)公共用电部分本工程公共用电部分包括：多层办公楼川电、电梯川电、消防川电、园林及建筑景 观用用电、生活水泵用电、路灯和公共照明用电、排污设备用电等照明负荷以及动力负 荷。本次计算以商业区和写字楼的计算负荷为主，其余负荷可根据表4查找需要系数，并根据2.2.2中所介绍的公式对各个用电设备进行负荷计算，具体计算结果见附录表。由所给资料可知商业区和写字楼的安装容量分别为261KW和208K肌 根据需要系数 法计算出其计算负荷。商业区需要系数查表 4 得:Kd=0.85,cos(p=0.9,tan(p=0.48o9某小区供配电系统设计由公式6和公式7可得：Pc=PcxKd=261x0.85=221.85KW。句=PCj xtan。=221.85x0.48=106A9K var写字楼需要系数查表4得:Kd=0.7,cos(p=0.9,tan(p=0.48o由公式6和公式7可得：Pc=PcxKd=208 x 0.7=145.6 W=4 x tan cp=145.6x 0.48=69.89K var一般情况下，备用设备与消防设备都不考虑在计算负荷之内，只有当消防用电的计 算有功功率大于火灾时可能同时切除的一般电力、照明负荷的计算有有功功率时，按未 切除的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总设备功率。2.3无功补偿2.3.1 无功补偿的目的由于现在的川电设备大都属于阻性负载和阻-感性负载，所以整个供电系统通常是 阻感性的，因此供电系统中会消耗大量的无功功率，从而导致功率因数的降低。功率因 数的降低会使电能的传输产生大量的损耗，并且无功功率会影响电压的损耗，同时也会 使电力设备的利用率相或降低，造成较多的经济和能源的浪费。所以，根据供电部门的 有关规定，需要对功率因数进行一定限制，在某些供电场所需要达到一定的数值，低于 这一数值是就必须进行无功功率的补偿，以免产生不必要的损失。根据实际情况，一般居民小区的自然功率因数范围在0.70.75之间。但是，根据 有关规定，居民用电的功率因数应当保持在09以上，以满足供电要求。当功率因数 不满足要求时，首先应当想办法提高自然功率因数。要想提高自然功率因数，可以选择 合适的电动机型号规格，防止电动机长时间空载运行或者合理选择变压器的容量等方法 都可达到目的。若提高自然功率因数仍达不到要求，则需要对小区内的供电系统进行无 功补偿。2.3.2 无功补偿的方法一般来说，要想补偿无功功率的方法有：改变发电机的端电压，就地补偿无功功率 等。由于改变发电机端电压这种补偿方式补偿距离较远，损耗比较大，投资高，因此这 种方法对于小区供电这种远距离，补偿地点分散的场合并不适用。所以，小区供配电系 统的无功功率补偿一般采用就地补偿的方法。本工程无功补偿采用并联电容器的方法。并联电容器装设位置共有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿是三种方法。本次设计采用低压集中补偿的方法。10某小区供配电系统设计低压集中补偿是指将低压电容器装设在10KV变电站0.4V的低压母线上。该方法能 够有效的补偿低压侧用电设备所消耗的无功功率，虽然无法对低压侧配电系统起到无功 补偿的作用，但是能够减少高压侧供电系统中的电能损耗。这种方法补偿与其他方法比 较，使川电容器设备较为便宜，投资较小。并且具有接线简单，管理方便，电容器的利 川率较高等优点，能够使无功就地平衡。不仅如此，补偿无功后会使10KV变压器的视 在功率变小，从而能够将选择变压器的容量减小，减小了变压器的投资。并联电容器采川自动调节的控制方式，俗称无功自动补偿装置。电容器在低压母线 进行补偿时均为自动补偿方式，即实际补偿电容器容量随自然功率因数的变化而调整。低压无功自动补偿装置示意图，如图1所示。图1低压无功自动补偿装置的原理电路2.3.3无功补偿容量自然功率因数的计算方法如下：cos。空Sc(12)采用分组自动投切的补偿装置的无功补偿容量应按下式确定:Qc=e(tan 91 tan/)(13)tancpl补偿前功率因数coscpl对应的正切值；tan(p2补偿后期望的功率因数cos(p2对应的正切值。在这里以供住宅负荷的T3变压器进行无功补偿为例。根据2.2.3中计算出的数据Rj57L 59K肌。产289.61K肌由公式11可得出视在功 11某小区供配电系统设计率为：3心=加&+。之=V571.592+289.612=640.77K由公式12可算出自然功率因数，即：cos(p二Pc，Sc产571.59/640.77二0.89所以住宅 部分负荷自然功率因数为0.89,补偿后期望达到0.97,则由公式13可得：Qc=Pc(tan(px-tan)=571.59 x tan(arccos0.89)-tan(arccos0.97)=148.6ITvar根据计算出来的结果，可选用4组额定容量为15Kvar的电容器和3组额定容量为 30Kvar的电容器。因此，实际补偿容量为150Kvar。公共部分负荷Tl、T2变压器无功补偿可用此方法进行计算，结果见表9、表10。3短路电流的计算3.1 短路计算的目的(1)为了选择和校验电气设备。如断路器、隔离开关、熔断器、互感器、母线、瓷瓶、电缆、架空线等等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电 气设备电动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳 定性，计算三相短路容量以校验断路器的遮断能力等。(2)为继电保护装置的整定计算。在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保 护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其它支路短 路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计 算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算 两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。(3)在选择与设计系统电气之接成时，短路计算可为不同方案进行技术性比较以 及确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。3.2 无限大容量电源条件下短路电流的计算无限大容量电力系统，是指供电容量相对于川户供电系统容量大得多的电力系统。其特点是：当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的 电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%10%,或者电力系统容量超过川户供电系统容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量系 统。3.2.1短路电流计算基本步骤本工程采用标幺值法计算短路电流，其基本步骤为：(1)确定基准值12某小区供配电系统设计基准容量：Sd=100MV A；基准电压：Ud=Uco 基准电流：Id=Sd/43Ud(14)Uc元件所在处的短路计算电压(KV)(2)计算短路网路各元件的电抗标幺值 电力系统电抗：X*SSd(15)电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量(MV A)o电力线路电抗：XXol.噎(16)U cXo电力线路单位长度的电抗(Q/km)；1电力线路的长度(km)o 电力变压器电抗：IOOSn(17)UK%电力变压器的短路电压百分值；Sd 电力变压器的容量(MV-A)o(3)绘制出短路回路的等效电路，通过网络变换简化短路电路，计算短路回路的总 电抗标幺值。若短路回路的总电阻值大于总电抗值的1/3,需计入电阻值。(4)计算三相短路电流与短路容量三相短路电流周期分量有效值/)：三相短路次暂态电流和稳态电流：/)=/)=/*(19)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流的有效值：=2.55/(20)；)=1511(21)13某小区供配电系统设计三相短路容量：q _ Sd-v*(5)两相短路电流I,=0.866/伊(22)(23)3.2.3本工程短路电流计算本工程由当地供电部门提供两路10KV专用电源，进线以电缆方式引入，由当地供 电部门提供的开闭所10KV馈线处短路系统数据为：Soc=200MV-A,开闭所馈线开关过 电流保护延时时间L5S。以变压器高压侧(即图3中dl点)短路电流的计算过程为例，步骤如下：(1)确定基准值基准容量：Sd=100MV A；基准电压:Ud=l.05Un=10.5KVO基准电流，由公式14得：Id=Sd/43Ud=100/百 x 10.5=5.5必(2)计算短路回路各元件的电抗标幺值 电力系统电抗标幺值由公式15得：X；=100MVA200MVA 供电线路电抗标幺值查阅相关手册及产品样本，可取Xo=0.093 Q/km。由公式 16 得：X1=X0/三=0.093x3x=0.253想 U 10.52总的电抗标幺值为：X/d=X；+X：=0.5+0.253=0.753必(3)计算三相短路电流与短路容量：三相短路电流周其分量有效值由公式18得:/(3)=Id 5.5X 0,753=7.3 必 其他三相短路电流由公式19、20、21得:=/=z(3)=13KA14某小区供配电系统设计i 啜=2.55/=2.55x7.3=18.6 必=1.511(3)=1.51x7.3=11.02 必 三相短路容量由公式 22 得：=132.8MV-A dl X3 0.753 两相短路电流由公式 23 得：/第=0.866/；：)=6.32X4根据图2绘制出短路等效电路图如图3所示。T?10KV J Sk10KV；dl_Lz di、d30.4KV-d3Jd4 2配电箱;d4图2电气系统接线图 图3标幺值法计算的等值电路图变压器高压侧短路电流计算结果如表6所示，低压侧短路电流计算与高压侧计算方 法相同，计算结果如表7所示。表6高压侧短路电流计算结果表短路计算 点三相短路电流(KA)三相短路容 量(MV A)两相短路电 流(MV A)周期分量有效值/)次暂态电流/稳态短路电流/*冲击电流峰值索)15某小区供配电系统设计c(3)/1 Kdl7.37.37.318.6132.86.32表7低压侧短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流（KA）两相短路电流（MV A）I?周期分量有效值/广）次暂态电流冲击电流峰值d217.5417.5432.2415.19d316.9416.9431.1414.67d40.80.81.470.694本工程供配电措施设计方案4.1 供配电系统概述小区供配电系统的设计的合理性对于可靠供电来说是十分关键的。它是由发、输、变、配用几个部分组成起来的。本次设计的小区供配电系统大致过程是：从附近市政开 闭所引来两路10KV电源，将10KV电源接引至小区变电所中，变压器将电压由10KV变 为0.4KV,通过配电干线输送到楼层配电箱，最后进入到各用户配电箱。住宅建筑使川 380V/220V三相五线制供电。从配电所三相五线至小区每座楼的楼层配电箱。供配电系 统中应使接线保证安全性的同时，尽量满足灵活性并且维修简便。还应能够达到使川和 生产所需的电压质量和供电可靠性的要求。止匕外，还应当使电能损耗尽量降低，同时还 要减少有色金属的消耗。从实践上看，由于我国经济的快速发展，川电负荷增长速度快。因此，住宅小区的 供配电系统一定要将设计的眼光放长远一些，从实际出发，为以后增长的负荷预留一定 的空间与容量。4.2 变电所的设计4.2.1 变电所位置及环境变电所的位