某商業(yè)中心配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、工廠供電課程設(shè)計(jì)目錄負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償 2主變壓器臺數(shù)容量和類型的選擇 5變電所主接線方案的設(shè)計(jì) 6短路計(jì)算 7變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 10選擇整定繼電保護(hù)裝置 14防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì) 14結(jié)束語 18參考文獻(xiàn) 19附錄 20負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償編號名稱Pc/kWQc/kvar1商場4202102辦公樓2501103鍋爐1501204印刷廠1301005本所用電1506戶外照明5020商業(yè)中心負(fù)荷情況負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本次設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法計(jì)算用電設(shè)備組的負(fù)荷。主要計(jì)算公式有： a. 有功計(jì)算負(fù)荷(單位為): (2.1)b. 無功計(jì)算負(fù)荷（單位

2、為）： (2.2)c. 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為）： (2.3)d. 計(jì)算電流(單位為)： (2.4 ) 負(fù)荷計(jì)算表編號名稱設(shè)備容量需要系數(shù)計(jì)算負(fù)荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1.商場-0.890.5420210469.6713.52.辦公樓-0.920.44250110273.1415.03.鍋爐-0.780.8150120192.1291.94.印刷廠-0.790.77130100164.0249.25.本所用電-1.000.0015015.022.86.戶外照明-0.930.4502053.981.8總計(jì)-1015560-取=0.92 =0.95933.8532.01074.7163

3、2.8無功功率補(bǔ)償 (1) 由表可知，補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為3： 1074.7 (2.5)則,變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為： 0.87 (2.6)由于變壓器本身也有損耗，所以計(jì)算變壓器的功率損耗為：1074.7=16.1kvar (2.7) 1074.7=64.5kvar (2.8)可得，變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： 949.9 (2.9) 596.5 (2.10) 1121.7 (2.11) 確定補(bǔ)償容量 現(xiàn)要求在高壓側(cè)不低于0.9，而補(bǔ)償在低壓側(cè)進(jìn)行，所以我們考慮到變壓器的損耗，可設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.92來計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)娜萘俊?30.7 (2.12) 9 (2.13)實(shí)際補(bǔ)

4、償?shù)娜萘繛椋?144 (2.14) 補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： 1011.2 (2.15)此時(shí)變壓器的損耗為： 15.2kvar (2.16) 60.8kvar (2.17) 變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： 949.0 (2.18) 454.7 (2.19) 1052.4 (2.20) 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為：項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷(kW)(kvar)(kVA)(A)380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.87933.8532.01074.71632.8380V側(cè)無功補(bǔ)償容量-138380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.92933.83881011.21536.4 主變壓器臺數(shù)容量和類型的選擇車間變電所變壓器臺數(shù)

5、選擇原則對于二、三級負(fù)荷，變電所設(shè)置一臺變壓器，其容量可根據(jù)計(jì)算負(fù)荷決定?？梢钥紤]從其他車間的低壓線路取得備用電源，這不僅在故障下可以對重要的二級負(fù)荷供電，而且在負(fù)荷極不均勻的輕負(fù)荷時(shí)，也能使供電系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對一、二級負(fù)荷較大的車間，采用兩回獨(dú)立進(jìn)線，設(shè)置兩臺變壓器，其容量確定和總降壓變電所相同當(dāng)負(fù)荷分散時(shí)，可設(shè)置兩個(gè)各有一臺變壓器的變電所。車間變電所中，單臺變壓器容量不宜超過1000kVA，現(xiàn)在我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)大斷流容量的新型低壓開關(guān)電器，因此，如果車間負(fù)荷容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用單臺容量為1250（或1600）2000kVA的配電變壓器9。本設(shè)計(jì)選擇一臺變壓器。經(jīng)計(jì)算）

6、1052.4=1210.31473.4變壓器容量選擇1600VA。綜上變壓器選擇S91600/10，變壓器參數(shù)見下表：額定容量kVA額定電壓/kV聯(lián)結(jié) 組標(biāo)號損耗/W空載電流阻抗電壓一次二次空載負(fù)載1600100.4Yyn02500109100.66變壓器參數(shù)表變電所主接線方案的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等因素綜合分析確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。本設(shè)計(jì)的變電所選用一臺主變壓器，所以其接線方案如下圖所示。主接線對變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。供

7、配電系統(tǒng)變電所常用的主接線基本形式有線路變壓器組接線、單母線接線和橋式接線3種類型。 本設(shè)計(jì)采用一次側(cè)為線路變壓器組接線、二次側(cè)為單母線不分段接線短路計(jì)算短路計(jì)算的方法有很多，常用的有歐姆法和標(biāo)幺制法，本設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)幺制法。 基準(zhǔn)值的選取采用標(biāo)幺制法進(jìn)行三相短路計(jì)算時(shí)，選取的基準(zhǔn)值為：S=100 MV·A, U=10.5kV, U=0.4 kV 由公式 計(jì)算基準(zhǔn)電流，可得： (5.1) （5.2）短路計(jì)算電路 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 由設(shè)計(jì)任務(wù)可知，由公式，可得：= (5.3)電纜線路的電抗標(biāo)幺值由設(shè)計(jì)任務(wù)知，由公式，可得： (5.4)變壓器的電

8、抗標(biāo)幺值查表得，由公式，可得：= = =3.75 (5.5)繪短路等效電路圖如下圖所示, 圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值， 并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。 短路等效圖點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流和容量的計(jì)算計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值 (5.6)計(jì)算點(diǎn)所在電壓級的基準(zhǔn)電流 (5.7)計(jì)算點(diǎn)短路電流各值 (5.8) (5.9) (5.10) (5.11) (5.12)計(jì)算點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值 (5.13)計(jì)算點(diǎn)所在電壓級的基準(zhǔn)電流 (5.14)計(jì)算短路電流各值 (5.15) (5.16) (5.17) (5.18) (5.19)短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（）電壓（kV）三

9、相短路容量(MVA)1.6514.162.491030.1220.2037.1622.020.414.14變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即： (6.1) 按工作電流選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)備的額定電流不小于實(shí)際通過它的最大負(fù)荷電流，即 (6.2)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)： (6.3)電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)電流電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間短路電流的穩(wěn)態(tài)值短路電流的假想時(shí)間短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： (6.4) (6.5) 電器的極限通過電流峰和有效值電器的極限通過電流有效值短路沖擊電流峰值 短路沖擊電流有效值 開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)

10、開關(guān)設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三相短路容量。即 (6.6) (6.7)，為開關(guān)電器的最大開斷容量和開斷電流。根據(jù)負(fù)荷等級本設(shè)計(jì)選型開關(guān)柜。(1) 高壓斷路器的校驗(yàn)安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇斷路器ZN5-10動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：， ， ， 滿足要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)： ，滿足要求。斷流能力校驗(yàn)：，滿足要求。(2) 高壓隔離開關(guān)安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇，高壓隔離開關(guān)選GN19-10/630。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)： ，滿足要求。(3) 高壓熔斷器安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇，高壓熔斷器選RN2-10。斷流能力校驗(yàn)：，滿足要求。 (4) 電壓互感器安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓選擇，電壓

11、互感器選擇JSJW-6，經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。 (5) 電流互感器安裝設(shè)地點(diǎn)額定電壓和額定電流選擇，電流互感器選擇LQJ-10。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn) ，滿足要求。 10kV側(cè)一次設(shè)備參數(shù)表電氣設(shè)備名稱型號主要技術(shù)參數(shù)（kV）（A）（kA）高壓斷路器ZN5-1010125025高壓隔離開關(guān)GN19-10/63010630高壓熔斷器RN2-10100.550電流互感器LQJ-101075/5電壓互感器JDZJ-10避雷器FS-1010柜外形尺寸（長×寬×高）1200mm×1200mm×3100mm （6）高低壓母線的選擇按經(jīng)濟(jì)截面選擇（鋁母線的經(jīng)濟(jì)電

12、流密度為1.15） (6.8)式中，為經(jīng)濟(jì)電流密度；為母線經(jīng)濟(jì)截面；為匯集到母線上的計(jì)算電流。10kV變電所高低壓LMY型硬鋁母線的常用尺寸表（mm）變壓器容量200250315400500630800100012501600高壓母線40×4低壓母線相母線40×450×560×680×680×8100×8120×102（100×10）2（120×10）中性母線40×450×560×680×680×880×1010kv母線選 LMY-3（

13、40×4）380v母線選 LMY-3（120×10）中性線尺寸選80mm×10mm選擇整定繼電保護(hù)裝置過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定其中線路的最大負(fù)荷電流為，。動(dòng)作電流為： (7.1) (7.2)選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動(dòng)作電流為12A。過電流保護(hù)一次側(cè)的動(dòng)作電流為； (7.3) 式中： 線路的最大負(fù)荷電流保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，取1.2電流繼電器的返回系數(shù)，一般取0.85電流互感器的變流比。過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定： 線路1WL定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)較線路2WL定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級差。 (7.4)靈敏度校驗(yàn) 保護(hù)線路1WL的靈敏度

14、，按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)，即： (7.5)線路2WL的后備保護(hù)靈敏度，用線路2WL末端最小兩相短路電流校驗(yàn)， 由此可見，保護(hù)整定滿足靈敏度要求。線路定時(shí)限過電流保護(hù)原理圖裝設(shè)電流速斷保護(hù) 利用GL15的速斷裝置取65 防雷保護(hù)和接地裝置設(shè)計(jì)直擊雷的防護(hù) 由于本設(shè)計(jì)的變電所位于室內(nèi)，所以不需要直擊雷的防護(hù)。 雷電侵入波的防護(hù)(1) 在10kV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS410型閥式避雷器。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷針接地端螺栓連接。(2) 在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG1A（F）54型開關(guān)柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主變

15、壓器。主變壓器主要靠避雷器來保護(hù)，防護(hù)雷電侵入波的危害。(3) 在380V低壓架空出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)沿低壓架空線侵入波的雷電波。 3.避雷器裝設(shè) 變電所進(jìn)線的防雷保在進(jìn)線的終端，裝設(shè)FZ型或者FS型閥型避雷器，用來保護(hù)線路斷路器及隔離開關(guān)。10kV變配電所進(jìn)線防雷保護(hù)接線F1-管型避雷器 F2-閥型避雷器4.接地網(wǎng)設(shè)計(jì) 接地網(wǎng)接地電阻按RE4設(shè)計(jì)，現(xiàn)采用最常用的垂直接地體，直徑d=50mm，長約2.5m，環(huán)形敷設(shè)。 單根鋼管接地電阻為：選取計(jì)算垂直接地體根數(shù)。n0.9RE1/(RE)=0.9因此選取=50mm的鍍鋅鋼管15根，垂直接地體之間距離為5米。接地

16、線和水平連接導(dǎo)體用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼。結(jié)束語在設(shè)計(jì)過程中，首先概要地介紹了設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，接著對商業(yè)中心的電力負(fù)荷和無功功率補(bǔ)償進(jìn)行計(jì)算，從而對變電所位置和形式進(jìn)行選擇，對變電所主變壓器臺數(shù)、容量、類型進(jìn)行選擇，對變電所主接線方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。用標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流，對變電所一次設(shè)備和進(jìn)出線設(shè)備的用線進(jìn)行選擇校驗(yàn)，選擇出合理的高低壓側(cè)的電氣設(shè)備，根據(jù)短路電流對變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)。最后對需要保護(hù)的設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)和接地裝置的保護(hù)，使該設(shè)計(jì)能夠合理的實(shí)施。參考文獻(xiàn)1劉介才.工廠供電M.北京：中國電力出版社，2010. 2唐志平.供配電技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，2005.3蘇文成.

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19、3BWF6.3-25-1WBWF6.3-30-1W16202525303204005002.02.4BWF10.5301WBWF10.5401WBWF10.5501WBWF10.51001WBWF10.51201W3040501001200.861.151.442.893.47附表2 S9系列610KV級銅繞組低損耗電力變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)額定容量（kVA）額定電壓（kV）聯(lián)接組標(biāo)號空載損耗（W）負(fù)載損耗（W）阻抗電壓（%）空載電流（%）一次二次1000Yyno1700103004.50.7Dyn111700920051.71250Yyno1950120004.50.6Dyn1120001100052.51600Yyno2400145004.50.6Dyn1124001400062.52000Yyno3000180060.8Dyn113000180060.82500Yyno3500250060.8Dyn113500250060.8附表3 常用高壓斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)類型型號額定電壓(kV)額定電流(A)開斷電流(kA)斷流容量(MVA)極限同過電流峰值（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）固有分閘時(shí)間（s）合閘時(shí)間（s）