小區(qū)供電方案設(shè)計

1、 某花園小區(qū)供電方案設(shè)計 2010級供電技術(shù)課程設(shè)計姓 名xxx學(xué) 號2010xxxx院、系、部電氣工程系班 號方xxxx完成時間2013年7月4日第1章 設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計內(nèi)容1.為住宅小區(qū)長期供電進(jìn)行合理設(shè)計，同時為該住宅小區(qū)兩棟樓房臨時建筑施工選擇變壓器及其一次側(cè)電氣設(shè)備花園小區(qū)長期供電變電所設(shè)計。2.設(shè)計兩棟樓房的變電所，即選擇變壓器，確定主接線方案，繪出主接線圖，選擇變電所進(jìn)出線和低壓進(jìn)線。1.2設(shè)計依據(jù)該住宅小區(qū)臨時施工現(xiàn)場用電情況如下：混凝土攪拌機(jī)2臺，每臺10kw，380v卷揚(yáng)機(jī)2臺，每臺28kw，380v塔式起重機(jī)2臺，每臺20kw，380v振搗器10臺，每臺1kw，380v

2、施工照明，6000w，220v生活照明，9000w，220v動力設(shè)備平均功率因數(shù)0.75，需要系數(shù)0.5，照明需要系數(shù)0.9.小區(qū)有兩棟高層樓房1號樓24層分3個單元，2號樓18層，1個單元，各樓每個單元負(fù)一層均設(shè)有單元配電室，每個單元有15kw電梯兩部，10kw風(fēng)機(jī)和25kw高壓水泵電動機(jī)2臺，220kw熱力泵電動機(jī)2臺；兩棟樓各有30kw消防水泵電動機(jī)各兩臺；1號樓每個單元住戶用電設(shè)備容量為192kw，2號樓住戶用電設(shè)備容量為144kw。1號樓地下車庫照明用電設(shè)備容量為2kw，2號樓為1kw。路燈照明設(shè)備容量2kw。1.3設(shè)計要求為兩棟樓房臨時建筑施工選配變壓器，選擇變壓器一次側(cè)電氣設(shè)備；

3、設(shè)計兩棟樓房變電所，即選擇變壓器，確定主接線方案，繪出主結(jié)構(gòu)圖；選擇變電所進(jìn)線，低壓進(jìn)電線；畫出二次回路接線圖；第2章負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計算2.1.1單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式1.有功計算負(fù)荷（單位為KW） = ， 為系數(shù)2.無功計算負(fù)荷（單位為kvar）= tan3.視在計算負(fù)荷（單位為kvA）=4.計算電流（單位為A） =為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）2.1.2多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式1.有功計算負(fù)荷（單位為KW）=式中是所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.800.90。2.無功計算負(fù)荷（單位為kvar）=是所有設(shè)備無功之和；是無功負(fù)荷同時系

4、數(shù)，可取0.850.95。3.視在計算負(fù)荷（單位為kvA）=4.計算電流（單位為A） =5.總負(fù)荷計算（單位為KW） 經(jīng)過計算，得到臨時施工現(xiàn)場和小區(qū)長期供電的負(fù)荷計算表，如表2-1所示（額定電壓取380V）表2-1臨時施工現(xiàn)場和小區(qū)長期供電的負(fù)荷計算表編號名稱類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)costan計算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A1臨時施工混凝土攪拌機(jī)200.50.750.88108.813.320.2卷揚(yáng)機(jī)560.50.750.882824.6437.356.7塔式起重機(jī)400.50.750.882017.626.640.5振搗器100.50.750.8854.46.610.1施工照明6

5、0.9105.405.48.2生活照明90.9108.108.112.32一號樓每單元風(fēng)機(jī)200.80.80.7516122030.3高壓水泵500.80.80.7540305076.06熱力泵電動機(jī)4400.80.80.75352264440669.3住戶用電設(shè)備容量1920.910172.80172.8262.9續(xù)上表3二號樓風(fēng)機(jī)200.80.80.7516122030.3高壓水泵500.80.80.7540305076.06熱力泵電動機(jī)4400.80.80.75352264440669.3住戶用電設(shè)備容量1440.910129.60129.6197.14重要負(fù)荷電梯1200.250.51

6、.733051.96091.3消防水泵電動機(jī)1200.80.80.759672120182.55附加負(fù)荷地下車庫照明30.7102.102.13.19路燈照明21102023.04臨時工地計算負(fù)荷=68.85=52.67=86.7cos=0.794一號樓1、2單元計算負(fù)荷=1045.44581.4=1196.2cos=0.873一號樓3單元計算負(fù)荷=522.72=290.7=598.10cos=0.873二號樓及各種負(fù)荷計算負(fù)荷=600.93=408.4=726.5cos=0.827臨時工地中：單相總?cè)萘咳嗫側(cè)萘?11.7%。因?yàn)槭┕ふ彰骱蜕钫彰鲉雾?xiàng)總?cè)萘繘]有超過三項(xiàng)設(shè)備總?cè)萘康?5%，按

7、三相負(fù)荷計算。小區(qū)中，考慮到總負(fù)荷過大，若選用一個變壓器工作需要很大的容量并不實(shí)際，若選用多臺變壓器并聯(lián)使用，于施工與設(shè)計及日后的維護(hù)會產(chǎn)生諸多不便，因此，初定將小區(qū)分為：一號樓1、2單元；一號樓3單元；二號樓及各種負(fù)荷，三個部分。分別設(shè)立三個變電所對小區(qū)供電。同時，對此三部分進(jìn)行負(fù)荷計算。2.2無功功率補(bǔ)償 無功功率的人工補(bǔ)償裝置：并聯(lián)電容器。由計算可知，該供電要求的380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.851，供電部門要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)不低于0.9。考慮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)荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需

8、無功功率補(bǔ)償容量臨時工地：1=(tan-tan)=68.85 tan(arccos0.794) - tan(arccos0.92) =22.99kvar花園小區(qū)：一號樓1、2單元：2=(tan- tan)=1045.44 tan(arccos0.873) - tan(arccos0.92) =139.04kvar一號樓3單元：3=(tan- tan)=522.72 tan(arccos0.873) - tan(arccos0.92) =69.52kvar二號樓及各種負(fù)荷：4=(tan- tan)=600.93 tan(arccos0.827) - tan(arccos0.92) =150.23

9、kvar補(bǔ)償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負(fù)荷基本不變，而無功計算負(fù)荷：1=（52.67-22.99）kvar=29.68kvar ；2=（581.4-139.04）kvar=442.36kvar3=（290.7-69.52）kvar=221.18 kvar；4=（408.4-150.23）kvar=258.17kvar視在功率：=74.65 kVA；= 1134.63kVA= 567.78kVA；=654.04 kVA變壓器的功率損耗為：t1=0.01×74.65=0.75；t2=0.01×1134.63=11.34t3=0.01×567.78=5.68；t4=0

10、.01×654.04=6.54t1=0.05×74.65=3.73; t2=0.05×1134.63=56.7t3=0.05×567.78=28.38; t4=0.05×654.04=32.70變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷：68.85+0.75=69.6; 1045.44+1134=1056.78522.72+5.68=528.4; 600.93+6.54=607.4729.68+3.73=33.41; 442.36+56.7=499.06221.18+28.38=249.56; 258.17+32.7=290.87=；=；=計算電流：=117.4A

11、；=1777.7A=888.9A；=1024.5A功率因數(shù)提高為：cos1=0.902；cos2=0.904cos2=0.904； cos2=0.902在無功補(bǔ)償前，臨時工地的變電所主變壓器T的容量為應(yīng)選為100kVA,才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無功補(bǔ)償后，主變壓器T的容量選為80kVA的就足夠了。根據(jù)實(shí)際情況，小區(qū)應(yīng)初定選擇三個變壓器。而無功補(bǔ)償前小區(qū)的變電所主變壓器T的容量應(yīng)分別選為1250kVA、630KVA、800KVA才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無功補(bǔ)償后，主變壓器T的容量選為1250kVA、630kVA、800kVA的就足夠了。無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的負(fù)荷計算如

12、表2-2，表2-3，表2-4，表2-5。表2-2無功補(bǔ)償后臨時工地的計算負(fù)荷項(xiàng)目cos計算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.8068.6552.6785.53129.98380V側(cè)無功補(bǔ)償容量 22380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.9168.6530.6775.18112.45主變壓器功率損耗0.01=0.740.05=3.7610kV側(cè)負(fù)荷計算0.9169.3934.4377.464.47表2-3無功補(bǔ)償后花園小區(qū)1號樓1、2單元的計算負(fù)荷項(xiàng)目380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷cos計算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A0.871045.44581.401196.231817.98380V側(cè)無功

13、補(bǔ)償容量146380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.921045.44435.4904.95137.12主變壓器功率損耗0.01=9.050.05=45.2510kV側(cè)負(fù)荷計算0.91 847.13386.65 931.19 53.76表2-4無功補(bǔ)償后花園小區(qū)1號樓3單元的計算負(fù)荷項(xiàng)目380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷cos計算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A0.87522.72290.70598.1908.96380V側(cè)無功補(bǔ)償容量73.2380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.92522.72217.5452.4764.32主變壓器功率損耗0.01=1.710.05=7.5510kV側(cè)負(fù)荷計算0.92 420.75178.25 4

14、56.95 26.38表2-5無功補(bǔ)償后花園小區(qū)2號樓及各種負(fù)荷的計算負(fù)荷項(xiàng)目380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷cos計算負(fù)荷/Kw/kvar/kVA/A0.83600.93408.4726.61104.26380V側(cè)無功補(bǔ)償容量144.2380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.91600.93264.21568.7179.64主變壓器功率損耗0.01=2.280.05=11.410kV側(cè)負(fù)荷計算 0.91 523.11 239.81 575.46 33.22 第三章變電所主變壓器及主接線方案的選擇3.1變電所主變壓器的選擇3.1.1臨時工地變壓器選擇由于臨時工地是臨時性質(zhì)的，在施工結(jié)束后需要拆除，故根據(jù)臨時工地的負(fù)荷性質(zhì)

15、和電源情況，變電所裝設(shè)一臺主變壓器，型號為S9型，就足以滿足工地需要，而變壓器容量根據(jù)式（3-1）選擇，即：=80KVA75.2KVA （3-1）因此選一臺S9-80/10型低損耗配電變壓器，聯(lián)結(jié)組為Yyn0。3.1.2花園小區(qū)變壓器選擇由于花園小區(qū)是長期性的，根據(jù)花園小區(qū)的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，為保證小區(qū)居民生活用電不受影響，應(yīng)裝設(shè)三座變電所，分別為小區(qū)不同單元供電。每座變電所裝設(shè)一臺主變壓器，型號為SC（B）10型，以滿足小區(qū)需要。具體安排如下：變壓器TM1為1號樓1、2單元提供；變壓器TM2為1號樓3單元提供；變壓器TM3為2號樓及各種負(fù)荷提供。而變壓器容量根據(jù)式（3-2）、（3-3）、（

16、3-4）選擇，即：TM1：=1000KVA904.95KVA （3-2）TM2：=500KVA452.47KVA （3-2）TM3：=630KVA568.71KVA （3-2）因此選SC（B）10-1000、 SC（B）10 -500、SC（B）10-630共三臺配電變壓器。小區(qū)二級負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)，所以選主變壓器的聯(lián)結(jié)組為Yyn0 。3.2 變電所主接線方案的選擇 根據(jù)上面對主變壓器的選擇以及負(fù)荷的性質(zhì)和施工條件，可以選擇如下主接線方案：3.2.1臨時工地主接線圖圖3-1 臨時工地主接線圖3.2.2 花園小區(qū)主接線圖由于本設(shè)計采取的是三個變電所分別為花

17、園小區(qū)的住宅樓各單元和各種負(fù)荷供電，雖然三個變電所在小區(qū)不同的位置，但其主接線方式是相同的，在此，只簡要畫出一個變電所的主接線圖。圖3-2 花園小區(qū)主接線圖第四章短路電流的計算 4.1臨時施工短路電流計算500MVAK-1K-25km10.5kVS9-800.4kV(2)(3)(1)系統(tǒng)4.1.1繪制計算電路 圖4-1 短路計算電路4.1.2計算短路電路中個元件的電抗1.電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故 (4-1）2.架空線路暫設(shè)線路長為5km，查表得6-10KV電纜線路電抗，故 （4-2）3.電力變壓器查表得 變壓器的短路電壓百分值=4，故 （4-3）式中，為變壓器

18、的額定容量4.1.3k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算1.總電抗 （4-4）2. 三相短路電流周期分量有效值 （4-5）3.三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 （4-6）4.三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 （4-7） （4-8）5. 三相短路容量 （4-9）表4-1短路計算結(jié)果短路計算點(diǎn)三相短路電流三相短路容量/MVAk-13.083.083.087.854.6556.04.2花園小區(qū)短路電流計算4.2.1繪制計算電路 500MVAK-1K-25km10.5kV0.4kV(2)(3)(1)系統(tǒng)SC(B)10-1000 圖4-2 短路計算電路4.2.2計算短路電路中個元件的電抗1.電力

19、系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故 （4-10）2.電纜線路暫設(shè)線路長為5km，查表得6-10KV電纜線路電抗，故 （4-11）3.電力變壓器查表得 變壓器的短路電壓百分值=6，故 （4-12）式中，為變壓器的額定容量4.2.3k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算1.總電抗 （4-13）2.三相短路電流周期分量有效值 （4-14）3.三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 （4-15） 4.三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 （4-16） （4-17）5.三相短路容量 （4-18）4.2.4k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計算1.阻抗歸算到0.4KV側(cè) （4-19） （4-2

20、0） （4-21）2.三相短路電流周期分量有效值 （4-22）3.其他短路電流 （4-23） （4-24） （4-25）4.三相短路容量 （4-26）以上為1號樓1、2單元（變壓器為SC（B）10-1000）的短路計算結(jié)果，同理可得，1號樓3單元（變壓器為SC（B）10-500）,2號樓及各種負(fù)荷（變壓器為SC（B）10-630）的短路計算結(jié)果。詳見表4-2。表4-2短路計算結(jié)果小區(qū)變壓器短路計算點(diǎn)三相短路電流三相短路容量/MVA1號樓1、2單元k-19.779.779.7724.9314.75177.68k-221.9921.9921.9940.4623.9715.241號樓3單元k-19.

21、779.779.7724.9314.75177.68k-211.4911.4911.4921.1412.527.962號樓及各種負(fù)荷k-19.779.779.7724.9314.75177.68k-214.3414.3414.3426.3915.639.94第五章變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.110kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.1.1按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，熔斷器額定電壓=12kV。5.1.2按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小

22、于所在電路的計算電流，即5.1.3按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘?，即或?qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。5.1.4隔離開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)1.動穩(wěn)定校驗(yàn)條件或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值2.熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 對于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。表5-1 臨時施工變壓器一次側(cè)設(shè)備選擇：選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV4.62A()3.08kA4.65kA1.

23、3=12.33一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)電流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81二次負(fù)荷0.6戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A-25kA表5-2 花園小區(qū)1號樓1、2單元（變壓器SC（B）10-1000）10kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV57.74A()9.77kA14.75kA=124.09一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40 kA高壓隔離開關(guān)-10/20010kV200A-25.5 kA電流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA1605.2380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)表5-3 花園小區(qū)1號樓1、2單元（變壓器SC（B）10-1000）380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)-數(shù)據(jù)380V1519.34A42.77kA46.62kA=1282.49-一次設(shè)備型號規(guī)格額定參