【论文】住宅小区供配电系统的设计.pdf

住宅小区供配电系统的设计摘 要本设计根据国家有关规范作准则，以安全用电和节约能源为前提，不断提高广 大人民的生活质量，应用现代电气工程等技术，完成了住宅楼的变配电系统、照明 系统、接地防雷系统等工程设计。在变配电所设计中，根据所学知识和查阅资料用需要系数法进行负荷计算，无 功功率补偿，合理选择变压器的型号和容量，变电所的布置和主接线方案的确定。短路电流的计算，变电所一次设备的选择和校验，变电所继电保护。设计中用树干 式的接线方法，保证了供电系统的可靠性；按照国家规定选择合理的保护电器、电 线电缆，实现安全用电和节约能源的目的。在照明系统设计中，通过对照度的计算,确定最佳光源数，为人们创造了明亮，舒适的居住环境；插座合理安装设计避免了 滥用拖线板的现象，满足用电设备的需求，提高了用电的安全性和可靠性。接地防 雷保护的设计中，防雷、接地公用接地体，保障了接地的安全，同时又节约了接地 设备。关键词：住宅楼；电气设计；变配电系统；继电保护；照明系统；接地防雷I住宅小区供配电系统的设计AbstractThis design according to the national standard and relevant standards for safety and energy saving electricity as the premise,and constantly improve the peoples quality of life,and the application of modern electrical engineering technology,finished building transfering&transfbrming systems,and lighting systems,grounding of lightningproof system of engineering design.Designed in transfering&transforming learned,according to access information and knowledge with need coefficient method fbr the load calculation,reactive power compensation and rational selection of type and capacity of transformer substation decorate,and the Lord wiring schemes determination.The calculation of short-circuit current,substation equipment choice and the calibration once the relay protection,substation.Design with the trunk type wiring method,ensure the reliability of power supply system;In accordance with state regulations,choose reasonable protective appliances,wire and cable,realize safe electricity and save energy purposes.In lighting system design,through the calculation of illumination,determined the best source fbr people number,created bright,comfortable living environment;Socket reasonable installation design avoids the abuse the phenomenon of drag line board,meet the demand of electric equipment,improving the reliability and safety of the electricity.The design of the grounding lightning protection,lightning protection and grounding,safeguarding the public grounding body,at the same time,the security grounding saved grounding equipment.Keywords:Residential buildings;Electrical design;Transfering&transfbrming system;Relay protection;Lighting system;Grounding lightning protectionII住宅小区供配电系统的设计目 录第一章设计概况.11.1 引言.11.2 小区概况.11.3 设计依据.11.4 设计要求.2第二章 负荷计算及无功功率长补偿.32.1 负荷统计计算.32.2 无功功率计算及补偿.5第三章变压器的选择.73.1变压器主变台数的选择.73.2变电所主变压器容量的选择.7第四章 变电所位置和形式的选择.84.1概述.84.2小区变配电所的布置及结构方案.84.3变电所位置的确定.104.4变电所型式方案选择.114.5变电所主接线方案的评价.124.6变电所主接线方案的确定.13第五章变电所相关节点的短路电流计算.145.1 短路计算的意义和内容.145.2短路电流的计算方法.145.3短路计算点的选取.145.4变电所相关节点的短路计算.15第六章 变电所一次设备的选择与校验.196.1概述.196.2高压一次设备的选择和校验.196.3低压一次设备的选择和校验.216.4高压侧线路的选择与校验.22III住宅小区供配电系统的设计6.5低压侧线路的选择与校验.23第七章变电所继电保护设计.257.1概述.257.2变压器保护设置.257.3变电所10KV馈线保护.267.4变电所10KV母线保护.28第八章 照明及插座的设计.298.1概述.298.2照度的计算方法.298.3 公共照明.298.4 应急照明设计.298.5插座的选择.298.6插座的安装.30第九章 防雷和接地装置的确定.319.1概述.319.2 变电所防雷设计原则.319.3防雷设计.319.4接地及安全措施设计.32第十章 配电箱的设置与电能表的选择.3310.1配电箱的设置.3310.2电能表的选择.34第十一章 低压配电系统.3511.1配电方式.35H.2导线选择.35H.3低压电器的选择.35第十二章 消防系统的设计.3612.1 概述.3612.2消防系统的组成.36结论.37参考文献.38IV住宅小区供配电系统的设计致谢.39附录.40V住宅小区供配电系统的设计/r/v-LX.弟一早 刖 百1.1 引言本住宅小区设计是以“电气工程及自动化毕业设计任务书”提供的设计要求，设计任务及小区总平面图为依据，结合国家有关标准规范和供电技术的最新发展进 行设计。本设计的主要内容：负荷计算；功率因数计算；无功功率补偿；变配电所的位 置选择和型式选择；短路电流计算；变压器选择和连接方案确定；主接线方案的选 择；高低压一次设备选择校验；各线路的计算电流和设备的选择；电气照明设计；单体楼线路设计和设备的选择；弱电系统设计；继电保护；防雷接地保护等。本小区设计是以供配电工程、住宅电气系统设计教程、实用供配电技术 手册等电气工程课程所讲授的内容为依托。按照供配电工程的设计程序和要求，在查阅相关的图书资料和万老师指导下，独立进行并完成本设计。1.2 小区概况小区占地面积200000 mz,共5栋，住户总量为1000户。建筑类型为住宅楼，住户户型分为A(80m2)BgCrf)三种，总建筑面积70000m2。小区年最大负荷利用 小时为2500h,日最大负荷持续时间为8h,本小区均属于二级负荷，消防负荷按一 级负荷。低压动力设备均为三相供电，额定电压380V。照明及家用电器均为单相，额定电压220Vo1.3设计依据供电电源：甲方与供电部门签订的供用电协议规定，本小区由附近一条10KV的 公用电源线引来。该干线的导线型号为钢芯铝绞线，采用等边三角形，线距为L2m；电力系统馈电变电站距本小区6km。气象资料：年最高气温为40,年最低气温为-20,年平均气温为20,年 最热月平均气温26.4C,最热月平均最高气温31.3C,年最热月地下08米处平 均温度28.6。年主导风向为东风，年雷暴日数31.3。地质水文资料：所在地区平均海拔180m,地层以沙粘土为主，地下水位为6m。1住宅小区供配电系统的设计1.4设计要求根据小区的电源及小区用电负荷情况，考虑小区以后一段时间的发展，采用安 全可靠；经济合理的原则；负荷计算统计、功率因数的计算及无功功率补偿等；确 定变配电所位置和变压器型式选择；确定变电所主变压器的台数和容量；计算短路 电流；变电所主接线方案选择；选择校验高低压侧一次设备；选择各单体楼接线线 路及设备；选择继电保护装置；确定防雷和接地装置和方式。最后提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。2住宅小区供配电系统的设计第二章负荷计算及无功功率长补偿2.1负荷统计计算小区的负荷常用计算方法：负荷密度估算法，需要系数法；本设计采用户型需 要系数法按照GB500-1995供配电系统设计规范规定，电力负荷应根据其对供电可靠 性的要求及中断电造成的损失和影响分为三级，本工程19层以上高层住宅按二级 负荷进行供电设计。小区的负荷情况，年最大负荷利用小时为2500h；日最大负荷持续时间为8h；按照我国民用建筑规范采用的需要系数法确定小区计算负荷。本小区共5栋楼，1000户，统计为二类：I类，全部户型共500户；II类，全 部户型共500户.需要系数:25户以下取0.45-0.50；25-100户取0.40-0.45；超过100户取0.30-0.35 具体负荷计算如下所示：第一类：(1)中级住宅本类共有500户，根据住宅电气系统设计教程和民用建筑 变配电设计的有关规定，每户用电指标按6K少计算，需要系数参照住宅电气 系统设计教程的规定，取(=0.31,贝IJ,有功计算负荷为：=Nx&x Q=500 x 0.31 x 6=930K少(2)依据民用建筑电气设计规范规定，取功率因数cos0=O.8,则立缈=,则，无功计算负荷：20二鸟。x tancp=930 x 0.75=697.5Kvar第二类：(1)普通住宅本类共有500户，根据住宅电气系统设计教程和民用建筑 变配电设计的有关规定，每户用电指标按4K少计算，需要系数参照住宅电气 系统设计教程的规定，取(=0.31,则，有功计算负荷：6 o(2)=NxK/X=500 x0.31x4=6203住宅小区供配电系统的设计(2)依据民用建筑电气设计规范规定，取功率因数cos0=O.8,贝值 须=则，无功计算负荷：。0(2)-60(2)x tamp=620 x0.75=A65Kvar另外，小区的公用照明负荷作统计为，有功计算负荷：刍=(500 x25+200 x 45)=11.5K 正依据民用建筑电气设计手册，取功率因数cos。=0.80,贝130=0.75,贝1J,无功计算负荷：。=6。x tancp=11.5 x 0.75=8.6Kvar故可得本小区的负荷统计表如下所示：表2 1小区计算负荷统计表统计序号I类n类III类有功计算负荷(KW)93062011.5无功计算负荷(Kvar)697.54658.6需要系数储0.310.311功率因数。力0.80.80.80额定电压(V)220220220综上所述，本小区总计算负荷为：(取勺,=0.95,&4=0-97)Bo=长期x(乙o(i)+)(2)+4)=0.95 X(930+620+11.5)=1483.4K 少。30=K2q X(030(1)+。30(2)+030(3)=0.97 x(697.5+465+8.6)=H35.9K var总视在计算负荷：530=02+2302=71483.42+1135.92=1868.4KE4功率因数：4住宅小区供配电系统的设计%1483.4COS(P=-530 1868.4=0.792.2无功功率计算及补 偿确定小区低压侧的计算负荷后，进一步确定小区的高压总计算负荷，这需要逐 级对计入有关线路和变压器的功率损耗。设计采用逐级计算法对工厂高压计算负荷 进行确定，因为小区的配电线路不长，所以该部分功率损耗忽略不计，在此只考虑 变压器的功率损耗。电容的接线方式，我们采用三角型连接，该接线方式补偿容量 较大；所用器件是静电电容器补偿器件。本系统设计采用低压集中补偿方式，管理方便，电容器得到充分利用等优点，但补偿范围较分散且补偿小。根据供电企业规则规定：用户应在当地供电企业规定的电网高峰负荷时功 率因数应达到一定范围，供电企业规定：10KV及高压供电用户功率因数为0.90以 上，考虑到变压器无功功率的损耗AQt远大于有功功率的损耗APt,所以变压器在 低压侧进行无功补偿时。低压侧补偿后的功率因数应该略高于高压侧补偿后的功率 因数0.90；本设计取低压侧功率因数为cos=0.93,所以低压侧需装设的并联电 容器的容量应为：2=%义（tan arccos 0.79-tan arccos 0.93）=471.7K var这里取以=472Kvar,选用型号为BCMJO.4503的电容器。并联电容个数为N=472/50=9.4,取10个。补偿后变电所的低压侧视在计算负荷为：S；o（2）=702+（230-2c）2=J1483/2+（1135.9-471.7）2=1625.3KE4变压器有功功率损耗：APt=0.015义 S:。）=0.015x1625.3=24.38K 少变压器无功功率损耗：Qt=0.06x Sj（2）=0.06x 1625.3=97.52K var变电所高压侧的计算负荷为：%=1483.4+24.38=1507.8K/二（1135.9-471.7）+97.52=761.7K var30（1）=J.o（i）2+Go/=J1507W+761.72=1688.2K以5住宅小区供配电系统的设计二等%=2565/gxO.38Kp无功补偿后，该小区功率因数为：0(1)1507.8K 彳cos(p=-=0.91S30 1688.2KE4满足规定要求。根据供电设计的要求，低压集中补偿时采用的电容器电压为400V,所以为满足 补偿需要，电容器具体型号应为：BCMJO.45036住宅小区供配电系统的设计第三章变压器的选择3.1 变压器主变台数的选择变压器是变电所最关键的一次设备，它的功能是将电力系统中的电压降低或升 高，以利于电能的合理输送，分配和利用。2台S9-2500/10(6)变压器，额定容量2500KV A 接线方式Dynll住宅工程设计变电所装设S9系列油浸式铜线电力变压器，相数为三相，调压方 式为无载调压，绕组形式为双绕组,即变压器有两个独立绕组。选择变压器时应考虑以下几条原则：1.必须应满足用电负荷对供电可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电 所应该装设两台变压器。2.对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，可考虑 使用两台变压器。3.对负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也应采用两台或多台变 压器。4.确定变电所主变压器台数时，应该适当考虑负荷的发展，留有一定余地。本次工程设计综合考虑以上原则，确定装设两台主变压器。3.2变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台主变容量Sn.t应同时满足以下两个条件：1.任一台变压器单独运行时应能满足总计算负荷60%70%的需要，即：Sn.t=S尸(。.6-0.7)X 1625.3=(975.181137.7)KVA2)任意一台变压器单独运行时，满足全部一、二级负荷的需要，本次住宅小区 设计的负荷等级为二级。综合以上因素的影响，并考虑今后5-10年的电力负荷增长，本住宅小区变电 所采用两台S9型油浸式铜线变压器，其型号为89-2500/10(6),其额定容量为 2500KVA,且均为Dynll连接。7住宅小区供配电系统的设计第四章 变电所位置和形式的选择4.1概述变电所担负着从电力系统受电经过变压器降压，在分配电能的任务。它是供电 系统中的枢纽，在供电系统中占有非常重要的地位。本工程变电所设计结合供电技 术的最新发展，合理规划，考虑未来发展角度，对小区设置一个降压变电所，采用 独立式结构。4.2小区变配电所的布置及结构方案变配电所的总体布置满足以下要求：1）便于运行维护和检修；2）确保运行安全，便于进出线；3）尽量节约土地和建筑费用；4）适应发展要求。本小区变配电所的总体布置方案采用独立式，变压器设计在室内。因地制宜，设计合理，布置方案示例见图纸。在设计变压器室的结构布置时，根据住宅电气 系统设计教程和民用建筑变配电设计的有关规定进行布置。配电室的结构：高压配电室内各通道最小宽度。按GB500531994规定，如下表：表4-1高压配电室内各种通道的最小宽度开关柜布置方式柜后维护通道/mm柜前操作通道/mm 固定式柜手车式单列布置8001500单车长度+1200双列面对面布置8002000双车长度+900双列背对背布置10001500单车长度+12008住宅小区供配电系统的设计本设计高压配电室的开关柜采用单列布置，见参考表中第一行数据。1）高压开关柜距墙布置时，柜后与墙净距应大于800mm,侧面与墙净距应大于 200mm；2）通道宽度在有建筑物的墙面遇柱类局部凸出时，凸出的部位通道宽度可以依 据实际情况少余200mmo3）当电源从柜后墙上另设隔离开关和其它手动操作机构时，柜后通道净宽不应 小于1.5m；4）高压配电室的消防等级不应低于二级。低压配电室内成列布置低压配电屏时，其屏前后的通道的最小宽度，按GB50053T994规定，如下表：表4-2低压配电室内屏前后通道最小宽度配电屏形式配电屏的形式屏前通道/mm屏后通道/mm抽屉式单列布置18001000双列面对面25001000双列背对背18001000本低压配电室的配电柜应采用双列面对面布置，数据参考表中第二行。1）低压配电室和抬高地坪的变压器室相邻时，该配电室高度不小于4m；和不抬高地坪的变压器室相邻时，该配电室高度不小于3.5m；2）低压配电室的消防等级不应低于三级；3）电源从柜后墙上另设隔离开关及其它手动操作机构时，柜后通道净宽不小于1.5m；9住宅小区供配电系统的设计4.3变电所位置的确定根据变配电所位置选择一般原则：1）尽量应靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗，电压损耗和有色金属消 耗量。2）进出线方便；特别是要考虑便于架空进出线。3）靠近电源侧；4）设备运输方便，以便运输电力变压器和高低压开关柜等大型设备。5）不应设在有剧烈震动地方和高温的场所；6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；7）不宜设在厕所，浴室或其他经常积水场所的正下方，不宜与以上场所相贴 邻；8）不应设在有爆炸性危险性环境的正上方或正下方，也不宜设在有火灾危险环 境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国 家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB500581992）的规定。9）不应设在地势较低洼或可能积水的场所。小区的负荷中心是变电所选择所址的首要考虑因素，该工程设计采用负荷距计 算法近似确定负荷中心，按负荷指示图根据负荷矩法确定小区的负荷中心：取小区 的外围图框的左下角为坐标原点，左边框为坐标X轴的正方向，下边框为坐标的Y 轴的正方向，采用的距离参考数据为图纸距离）&X=pxxx+p2x2+p3x3 Fy=pxyx+p2y2+p3y3写成一般式为0=（恐）弓尸（4%）x 二乙 J“二240 PzY=斗”20010住宅小区供配电系统的设计通过以上计算可知负荷中心应在小区负荷指示图上的坐标为(240,200),大概在 小区中央草坪的中间位置，为了尽量降低配电系统的电能损耗，电压损耗和有色金 属消耗量，参考供配电系统所址选择有关规定，综合其他诸多因素，该变电所 选址在小区中央草坪地带这里必须指出：负荷中心虽是选择变配电所所址的最重要因素，但不是唯一因 素，因此负荷中心的计算不要求十分精确，实际上负荷中心也不是固定不变的，因 此精确计算也是没不要的。44变电所型式方案选择变配电所的布置设计方案，应该因地制宜，合理设计。本住宅工程装设的变电 11住宅小区供配电系统的设计所为10/0.4KV的独立变电所，变电所设备平面布置图详见配电室设备的平面布置 图，其设备布置特点有：1.独立式变配电所的变压器采用油浸式，该变压器通风主要以自然通风，变压 器室地坪抬高，北面下设有进风口，南面上设有出风口。2.高压配电室北侧设有采光窗，高压柜下有电缆沟，高压开关柜是双面维护，前面设有操作通道，后备有维护通道。3.低压配电室与变压器室相邻，方便低压母线连接。低压配电柜双面维护，正 面设操作通道，后设有维护通道。柜下和柜后均设电缆沟，低压进出线经西侧和高 压室东侧引进引出，低压配电室北侧开门，对外出口，西侧开门与高压室相通，门 向高压室开启。4.变压器室是一级防火建筑，设有钢门，向外开180。高低压配电室均设钢门 外开，电缆沟作为防水处理。4.5变电所主接线方案的评价本住宅工程设计根据原始资料计算结果，并综合考虑各方面的因素，设计选择 合适的主接线方案。进行技术、经济分析论证，最后对所选择方案绘出变电所的主 接线装置图和系统图。住宅小区变电所的主接线方案基本要求：1.保证供电的可靠性，并满足负荷用电的要求。2.在能保证可靠供电的前提下，主接线方案结构应简单，运行方便。3.主接线应具有一定的灵活性。4.结合小区今后的发展规划，应留有扩建的余地。5.在保证可靠运行的基础上，尽量减少投资，使年运行费用低。先从技术指标方面考虑，该方案供电可靠性和运行灵活性都是比较高的，在高 低压母线侧如果发生短路时，仅故障母线段停止工作。但非故障段仍可继续运行，从而可缩小母线故障时停电范围，供电可靠性和运行灵活性相当高。另外从经济指标方面考虑，虽然方案的初投资比较高，但从年运行费用包括设 备折旧费、备维护费和年电能损耗费考虑，该方案有许多优越之处。12住宅小区供配电系统的设计4.6变电所主接线方案的确定1.电源进线为能足小区负荷的要求，该变电所采用两路10KV电源进线。通常高压母线隔离 开关打开，由第一路电源供电。2.母线高低压母线采用断路器分段的单母线制方法，母线分段开关通常闭合。为测量、监视、保护和控制主电路设备，每段母线上均接电压互感器，装设继 电保护装置，进出线上串有电流互感器，母线上装设避雷器，与电压互感器同在进 线隔离柜中，共用抽屉式开关柜。3.高压配电出线该变电所有两路高压出线。两路出线分别由两路母线经断路器给两台变压器配 电。所有出线断路器母线侧采用抽屉式开关柜，保证断路器和出线的安全检修。4.低压配电出线变电所的5路低压出线装设刀开关和断路器供电给5栋楼及路灯一路备用，另 两路出线经刀开关和接触器供给低压配电室的低压并联电容器柜供电。低压配电采 用TN-C-S三相五线制供电系统。并在入楼时统一接地。0.4KV4-2图主接线示意图13住宅小区供配电系统的设计第五章 变电所相关节点的短路电流计算5.1短路计算的意义和内容1、短路计算的目的1）对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验；2）进行变压器和线路保护整定值和灵敏度计算。2、短路计算的内容计算总降压变电所相关节点的两相短路电流和三相短路电流。5.2短路电流的计算方法系统的最大运行方式和最小运行方式两种工况。视系统为无限大容量系统，应 采用标幺值法进行相关短路点的短路电流计算。5.3短路计算点的选取1、在系统最大运行方式下，短路计算电流的单相等值电路：图5-1系统最大运行时单相等值电路2、在系统最小运行方式下，短路计算电流的单相等值电路:14住宅小区供配电系统的设计5.4变电所相关节点的短路计算7根据小区原始资料可知，供电部门采用截面185mm的钢芯铝绞线为该小区 供电，距小区为6Km,电力系统馈电变电站首端所装高压断路器的断流容量 S=500 MVA,查表知10KV电缆线路单位长度电抗平均值为0.08 Q/km。1、系统最大运行方式1)确定基准值，取基准容量S,=100MVA,取元件所在处的短路计算电压 =10.5 kV,42/2=04村Sd 通Ud,100 a/3x0.4100 73x10.5=5.50 kA=144.3kA1八2)计算短路电路中电抗标么值(1)电力系统电抗标么值：入；=区=区=&=0.2Xd soc 500(2)电缆线路电抗标么值：Xo=O.O8Q/Km,=r/-=0.08x6x-=0.442 10.52(3)电力变压器的电抗标么值：查表得4%=6%,v*_Uk%S_ 6X100MVA 才 a-o3 100羯 100X1000KVA15住宅小区供配电系统的设计根据以上计算结果绘制等效电路图如图所示：6图5-3等效电路图3)求KT点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量(1)总电抗标么值：X；=X：+X；=0.2+0.44=0.64(2)三相短路电流周期分量有效值：倒1八&（K-1）5.50kA0.64=8.59 kA(3)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:/(3)=/?=/=8.59kA(4)三相短路冲击电流及其有效值：一般染=2.55/=2.55x8.59=21.90 kA璟=1.51/=1.51x8.59=12.97 kA(5)三相短路容量：SdI?。）100MVA0.64=156.25 MVA(6)两相短路电流的有效值：=/*=8.59kAx?=7.44 kA4)求K-2点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量(1)总电抗标么值：Xgh2)=X：+X；+X；/X；=。.2+0.44+?=3.39(2)三相短路电流周期分量有效值：16住宅小区供配电系统的设计/=、d2K2乂 Z（K-2）144.3kA3.39=42.48 kA(3)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:W)=/乜=42.48 kA(4)三相短路冲击电流及其有效值：年)=1.84/=1.84x42.48=78.16 kA或)=1.09/=1.09x42.84=46.70 kA(5)三相短路容量：$3=lOOA=29.50MVA应 3.39(6)两相短路电流的有效值：=g/g2=42.48kAx=36.79kA2、系统最小运行方式根据要求绘制短路的单相等效电路图如图所示:图5-4等效电路图1)求K-3点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量由以上短路的单相等效电路图2-3知：K-3点的三相短路电流、短路容量及两 相短路电流与系统最大运行方式下K-1点相同。2)求K-4点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量(1)总电抗标么值：茗伍_4)=%*+X；+X；=0.2+0.44+5.5=6.14(2)三相短路电流周期分量有效值：17住宅小区供配电系统的设计Ng一到144kA6.14=23.45 kA(3)三相短路次暂态电流和稳态电流有效值:/=/也=23.45kA(4)三相短路冲击电流及其有效值：zf=1.84r(3)=1.84x23.45=43.15kA即=1.09/=1.09x23.45=25.56 kA(5)三相短路容量：S、=16.29 MVA殳 6.14(6)两相短路电流的有效值：倒=4 倒=23.45kA x?=20.3 IkA18住宅小区供配电系统的设计第六章 变电所一次设备的选择与校验6.1概述变电所的一次设备承担着输送和分配电能的任务，是工厂供配电的主电路。一 次设备是电力系统正常运行和工厂正常供电的基础，所以一次设备的选择与校验特 别重要。6.2高压一次设备的选择和校验(1)高压断路器的选择与校验高压断路器需要校验的是：电压，电流，断流能力，动稳定度，热稳定度。按/”=8.59kA,zf=21.90 kA,%=1.5 0.7=0.8 s,真空断路器固有开闸 时间屋=0.12,则%q=心+以+0.05=0.8+0.12+0.05=0.97 s,见下表：表6 1真空断路器选择校验表安装地点的电气条件ZN2-10/630-200项目数据项目数据结论Un10Un.0F10合格，301441N.QF630合格A21.90/max30合格8.592*(1.5+0.2)=125.44Fjt538合格8.59I()C11.66合格选择高压户内真空断路器ZN2-10/630-200。额定电流是630A,额定开断容量是200MVA,额定开断电流是H.6kA,极限通过电流峰值是30kA。(2)高压避雷器的选择因为本设计中高压避雷器使用场合为配电用，且配电电压为10KV,根据高压配 电柜配置要求，对每段母线都设置一避雷器，因此选用型号为FZ-10(26/31工频放 19住宅小区供配电系统的设计电电压有效值)避雷器。(3)高压电流互感器的选择与校验需要校验的是：电压，电流,动稳定度,热稳定度。表6-2高压电流互感器校验安装地点的电气条件LAZBJ3-10项目数据项目数据结论UN(kV)10310合格，30(A)144300合格/125.44800合格4a(kA)21.90,sh55合格(4)高压电压互感器的选择与校验根据装设地点的条件及一次电压、二次电压要求，选择JDZX60-10型户内环氧 树脂浇注式电压互感器，计量用准确度等级选为0.2级，其余为0.5级。表6-3高压电压互感器选择与校验安装地点的电气条件JDZX60-10项目数据项目数据结论10KVUn.10KV合格，30144A1N.400A合格8.59KAI()C30KA合格姆21KAMax75KA合格62.7I；t900合格(5)高压熔断器的选择高压侧熔断器用做高压电压互感器一次侧的短路保护，熔断器选择 RN2-10-0.5A型户内式高压管式限流熔断器。20住宅小区供配电系统的设计(6)高压负荷开关的选择根据电压，电流,动稳定度电流,热稳定度电流，FN12-10D型高压负荷开关(7)高压隔离开关的选择根据电流，电压，动热稳定度选择GN19-10/400型隔离开关(8)高压开关柜的选择本次设计考虑供电技术的应用发展需要，故采用KYN27T2(Z)型高压户内铠 装型移开式交流金属封闭开关柜。6.3低压一次设备的选择和校验1、低压断路器的选择与校验1)受电柜和母联柜的低压断路器的选择与校验根据以上短路计算结果，选择断路器为万能式DW15-4000智能断路器。表6-4低压断路器的选择与校验序号安装地点的电气条件DW15-4000项目数据项目数据结论1uN380V400V合格2，302565Anm4000A合格3举42.48KA1cs56KA合格4管43.15KA-cw80KA合格长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定长延时过电流脱扣器动作电流/。尸A。，/四产长叔仆 1x2565=2821 A 故整定 为广3000 A,选择长延时过电流脱扣器额定电流=4000。(1)低压断路器选择：初步选择断路器为DW系列塑料外壳式智能断路器。根据安装处的电压与电流将断路器定为DW15-4000(2)低压刀开关选择：HD13-3000/3121住宅小区供配电系统的设计(3)低压熔断器选择：RM10-60(4)低压电流互感器的选择：LMZ2-0.66/400,其额定电压为660V,额定电流为 400A,符合要求。(5)低压电缆的选择：住宅楼用户进线采用三相四线制。电缆的型号选择为：YJV-KV-(3 x 400-240)(6)通过以上设备型号选择低压开关柜型号GCD276.4高压侧线路的选择与校验1、高压母线：初步选择高压母线为LMY-3X(40X4),母线放置方式为水平放置。1)查民用建筑电气设计规范心人。2)短路热稳定度的校验：三相短路时笈=2.75 kA,高压断路器动作时间：top=1.5-0.7=0.8 s,查相关数据得猿=0.12 s,tima=top+toc+0.05=0.8+0.12+0.05=0.97 sA.=x103=2.75x1()3/x叼7s=15.8mm2 40 x4 mm2mn 8 c 17U/mm2母线满足短路热稳定度要求。3)短路动稳定度的校验：硬铜母线4产140 MPa,所以截面系数：w b2h 0.004 x 0.042 w_6 3W=-=-=1.07x10 m6 6取导体的形状系数的=1尸=6k离2，X10一7=石X1X(7.01 X1。3x _22_ X10一7=47.9 N一/47.9x0.9M=-=-=4.3 Ngm10 10M 4 3b=-=3.75 MPa%=92.4 A得交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的热稳定系数为C=1404 ,电缆满足短路热稳定度的最小截面为：4=/?)xl()3 m=2.75x103=19.3 mn?,电缆满足短路热稳定度校imn C 140验。综合以上校验条件，高压侧电缆选择YJV-8.7/15KV 3X95 SC125 FC,穿钢管敷 设。6.5低压侧线路的选择与校验1、低压母线的选则与校验1)母线选用LMY-4(125X10)型号2)短路热稳定度校验母线水平放置，三相短路时=32 kA,短路保护动作时间为0.5s,低压断路 器断路时间为0.1s,查附表H得。=171 ANmn?,最小允许截面为：4m=。x 及专I=32 x 及 噜！=150.9 1nm2由于母线实际截面为/=80 x8=640mm2 4nl“，因此该母线满足短路热稳定 度要求。3)短路动稳定度校验硬铜母线=140MPa,截面系数：w b2h 0.08xO.82 Q in_3 3W=-=8.53x10 m6 6取导体的形状系数K,二l23住宅小区供配电系统的设计/=6为噂)2,、10一7=exlx(58.9xl03)2x|xl()-7=2403.5 N F I 2403.5x0.8 八,M=-=-=240.35 Ngm8 8M 240.35 cc/a=-28.2KPa KA1馈电断路器QF图7-1高压侧线路断路器系统图z.=200/5=40,故:根据GL-25/10型继电器的规格，动作电流整定为8A,馈电变电站所装断路器的定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s,所以KA2的实际动作时间应为，L=1.5-0.7=0.8s。确定KA2的10倍动作电流时间，由于K-2点发生三相短路时KA2的电流为=-IK_2x2.75kA=68.75 A一；对KA2的动作电流倍数为利用二8.6和KA2的实际动作时间0.7S,查GL-25/10型继电器的动作特性曲 线，得KA2应整定的10倍动作电流动作时间为0.6S。由已知条件知：/%=KJK_7x40/l=280A,线路末端在系统最小运行方 式下两相短路电流/（，1nm=17.8KAx0.4kV/10kV=712A,过电流保护灵敏度S=/=712A/280=2.54 1.5Az.lllill UJJ,1由此可见，KA2整定的动作电流满足保护灵敏度的要求。2、电流速断保护根据电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定，在过电流保护动作时27住宅小区供配电系统的设计间超过0.5-0.7S时，应装设瞬动电流速断保护装置。过电流保护保护动作电流的整定，由已知条件得：Krel=lA,K-l,K/Q8,K40,线路末端三相短路电流为4.32KAx0.4kV/10kV=1280 A,故K K 1 4x1/二昨人 I _X128O=44.8 Aqb Kj 卜 40因此速断电流倍数整定为3、过负荷保护线路的过负荷保护是针对电缆线路的过负荷要求装设的，一般延时动作于信号,其整定电流应躲过线路的计算电流，故1 25 1 25I(nT.=Ao=77.1=3.2 A如降30 30动作时间取12