畢業(yè)設計任務書設計題目某中學供配電系統(tǒng)設計專業(yè)電氣工程及自動化05專升本班級姓名指導教師設計期限2007年03月05日開始2007年06月01日結(jié)束院、系電力學院2007年03月05日畢業(yè)設計任務書一畢業(yè)設計的目的1根據(jù)要求設計完成某中學供配電系統(tǒng)設計2通過設計，初步掌握民用供配電系統(tǒng)的相關(guān)知識和主要技術(shù)手段3培養(yǎng)綜合運用基礎(chǔ)知識和技能解決實際問題的能力，初步掌握工程設計方法和思路4提高獨立獲取新知識的能力，培養(yǎng)嚴肅認真的工作態(tài)度二主要設計內(nèi)容1用電負荷與無功功率的計算2變配電所的選址選型和主接線方案的確定，電氣主接線方案設計應合理，主接線方案論證與比較不能少于兩個方案3主要用電設備的選擇和校驗4繼電保護方案的選擇和計算5短路電流計算三重點研究問題選擇與民用供電相關(guān)的12個理論問題，進行分析和仿真四主要技術(shù)指標或主要設計參數(shù)1中學平面布置圖2負荷情況3供電電源情況4氣象資料5地質(zhì)水文條件五設計成果要求1開題報告2畢業(yè)設計說明書和計算書3技術(shù)圖紙（主接線，平面圖，配置圖）4參考資料和外文資料及其翻譯5獨立完成，嚴禁抄襲或請人代作6按分配時間階段完成相應任務六其他設計深度初步設計時間安排本次設計的時間共16周，各部分設計內(nèi)容的時間安排大致如下收集資料，熟悉任務3周（包括假期2周）方案論證比較2周電氣設備選擇計算3周計算機繪圖2周完善設計成果2周編制設計說明書1周審核，校對1周翻譯資料1周答辯1周總計16周華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告（參考）2007年4月2日學生姓名張榮海學號200510116專業(yè)電氣工程及其自動化題目名稱某中學供配電系統(tǒng)設計課題來源模擬主要內(nèi)容一、設計的原始資料1學?？偲矫鎴D2學校負荷情況該校除綜合樓、圖書館、體育館、鍋爐房為二級負荷外,其余的屬三級負荷。3供電電源情況按照學校與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定,該?？捎筛浇鼉蓷l10KV的供用電源干線取得工作電源和備用電源。該干線走向見學?？偲矫鎴D。其中,一號干線的導線牌號為LGJ185,導線為等邊三角形排列,線距為25M,干線首端距本校約3KM,干線首端所設的高壓斷路器流量容量為500MVA此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護,定時限過電流保護整定的動作時間為17S。二號干線的導線牌號為LGJ150,線距為2M,干線首端距本校10KM,其余與一號干線一樣。已知與本校高壓測由電氣聯(lián)系的架空線全長70KM,電纜線路全長20KM。4氣象資料本校所在地區(qū)的年最高氣溫為41,年平均氣溫為23,年最低氣溫為8,年最熱月平均最高氣溫為298,年最熱月平均氣溫為265,年最熱月地下08M處平均氣溫為25,年雷暴日數(shù)為21/年,主導風向為東北風。5地質(zhì)水文資料本校所在地區(qū)平均海拔1114M,地層以黃土為主,地下水位大于20M。二、設計的主要任務1負荷計算與無功補償2變配電所主變壓器和主接線方案3變配電所位置和型式的選擇4短路電流的計算5變配電所一次設備的選擇校驗6變配電所進出線的選擇7變配電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定8變配電所的防雷保護與接地裝置的設計9變配電所的布置與結(jié)構(gòu)設計三、設計內(nèi)容1用電負荷的計算計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值的。目前用電設備增加，正確確定用電的負荷尤為重要。過往由于設計的學校負荷定得較低，所配置的電表、開關(guān)及導線截面均偏小，造成經(jīng)常性的負荷跳閘，超負荷運行而燒壞開關(guān)、電表、電線的現(xiàn)象常有發(fā)生。計算負荷的方法主要有需要系數(shù)法和二項式法。凡是民用建筑中的負荷，都是用需要系數(shù)KD進行計算的。它既簡便又適用，因為民用建筑中單機負荷較大的是空調(diào)主機、冷凍機、凍卻泵、生活水泵、消防用的各類水泵等，這些負荷都是采用單機組或同類機群放射式供電，在計及供電線路、開關(guān)時，都是用單機的額定電流或起動電流進行選型或校驗的；而計入變壓器容量，即使單機也可直接乘以需要系數(shù)。因空調(diào)主機及水泵在計及軸功率時考慮了安全系數(shù)，按計算值取選電動機時又要選相近而又偏大的電動機容量，所以即使在滿負荷運動時，電動機的負載率也不會超過7075，計及變壓器容量時，可以不論臺數(shù)多少均直接乘以需要系數(shù)，實際運行證明是切實可行的。民用建筑中的其它負荷，像空調(diào)風機、電熱水器、照明等均時量大面廣的小容量負荷，負荷大小是比較均勻的，可以用需要系數(shù)法進行計算，并按此容量可進行變壓器容量及開關(guān)導線的選型。2無功功率的補償學校中普遍采用并聯(lián)電容器來補償供電系統(tǒng)的無功功率。并聯(lián)電容器的補償方式，有一下三種（1）高壓集中補償電容器裝設在變配電所的高壓電容器室內(nèi)，與高壓母線相聯(lián)。（2）低壓集中補償電容器裝設在變配電所的低壓配電室或單獨的低壓電容器室內(nèi)，與低壓母線相聯(lián)。它利用指示燈或放電電阻放電。按GB5022795規(guī)定低壓電容器組可采用三角形結(jié)線或中性點不接地的星形結(jié)線方式。（3）低壓分散補償電容器裝設在低壓配電箱旁或與用電設備并聯(lián)。它就利用用電設備本身的繞組放電。電容器組多采用三角形結(jié)線。并聯(lián)電容器的選擇計算方法（1）無功功率補償容量（單位為KVARKD）的計算303012TANTCCQQPP（2）并聯(lián)電容器個數(shù)CQ3主變壓器的選擇主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應根據(jù)輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。4電氣主接線方案設計電氣主接線是變配電所電氣設計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。發(fā)電廠的電氣主接線是由多種電氣設備和連接線按要求連接而成的，用來構(gòu)成生產(chǎn)、傳輸和分配電能的通路。主接線的選擇正確與否，與電氣設備的選擇，繼電保護的配置、自動裝置和控制方式的擬定都有密切的關(guān)系，對運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性都有重大的影響。通常，變配電所的主接線應滿足下列基本要求（1）根據(jù)系統(tǒng)的要求，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量。在運行中供電被迫中斷的機會越少或事故后影響的范圍越小，則主接線的可靠性就越高。（2）主接線應具有一定的靈活性以適應電力系統(tǒng)及主要設備的各種運行工況的要求，此外，還便于檢修。（3）主接線應簡單明了、運行方便，使主要元件投入或切除時所需要的操作步驟最少。（4）在滿足上述要求和條件下投資和運行的費用最少。（5）具有擴建的可能性。電氣主接線的設計程序根據(jù)設計任務書的要求，對原始資料進行分析，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個主接線方案。依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個技術(shù)上相當，又能滿足任務書要求的方案，在進行經(jīng)濟比較。最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟上可行的最終方案。5電氣設備選擇及校驗包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器、母線、消弧線圈等設備的選擇。設備選擇包括選型和確定技術(shù)參數(shù)。設備的選型和技術(shù)參數(shù)應能保證電力系統(tǒng)的安全運行和供電可靠性，并留有適當?shù)陌l(fā)展裕度，應盡量選用輕型設備和常用產(chǎn)品。在同一站內(nèi)，應盡量減少設備和材料的種類。電氣設備要能可靠工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其短路的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。6變配電所的布置與結(jié)構(gòu)設計變配電所總體布置方案的設計要求（1）便于運行維護和檢修。有人值班的變配電所，一般應設單獨的值班室。值班室應盡量靠近高低壓配電室，且有門直通。（2）保證運行安全。值班室內(nèi)不能有高壓設備。（3）便于進出線。（4）節(jié)約占地和建筑費用。（5）適應發(fā)展要求。變壓器室應考慮到擴建時有更換大一級容量變壓器的可能。采取的主要技術(shù)路線或方法查閱供配電技術(shù)、電氣工程設計手冊等相關(guān)專業(yè)資料，對設計內(nèi)容進行綜合的分析和計算，按計劃作好每步工作，最終全部完成設計內(nèi)容，并進行計算機繪圖和編寫說明書。預期的成果及形式1開題報告2畢業(yè)設計說明書和計算書3技術(shù)圖紙主接線,平面圖,配置圖4參考資料和外文資料及其翻譯時間安排本次設計時間共16周，各部分設計內(nèi)容的時間安排大致如下1、收集資料，熟悉任務3周（包括假期得2周）2、方案論證比較2周3、電氣設備選擇計算3周4、計算機繪圖2周5、完善設計成果2周6、編制設計說明書1周7、審核、校對1周8、翻譯資料1周9、答辯1周總計16周指導教師意見簽名年月日備注參考文獻1雍靜主編供配電系統(tǒng)機械工業(yè)出版社20039第一版2陳衍主編電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中國電力出版社1998第二版3李光琦主編電力系統(tǒng)暫態(tài)分析中國電力出版社2002第二版4賀家李宋從矩合編電力系統(tǒng)繼電保護原理中國電力出版社2003第三版5劉介才主編工廠供電設計指導機械工業(yè)出版社20063第一版6陳化鋼主編企業(yè)供配電中國水利水電出版社20039第一版7陳元麗主編現(xiàn)代建筑電氣設計實用指南中國水利水電出版社20001第一版8胡國文，胡乃定主編民用建筑電氣技術(shù)與設計清華大學出版社20017第二版9劉介才主編工廠供電簡明設計手冊機械工業(yè)出版社19938第一版10任元會主編工業(yè)與民用配電設計手冊中國電力出版社200510第三版11供配電系統(tǒng)設計規(guī)范GB5005295中國計劃出版社1210KV及以下變配電所設計規(guī)范GB5005394中國計劃出版社13低壓配電設計規(guī)范GB5005495中國計劃出版社14建筑物防雷設計規(guī)范GB5005794中國計劃出版社15電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范GB5006292中國計劃出版社16電力工程電纜設計規(guī)范GB5021794中國計劃出版社17并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范GB5022795中國計劃出版社18民用建筑電氣設計規(guī)范JGJ/T1692中國計劃出版社19王磊淺析民用建筑供配電系統(tǒng)設計要點山西建筑2007年33卷9期摘要本次設計題目為中學供配電系統(tǒng)設計，該系統(tǒng)通過降壓變壓器與10KV公共電源干線相連，然后向?qū)W校供給電能。該校包括了教學區(qū)和生活區(qū)，用電負荷較大，對供電可靠性要求也較高。因此，必須采用可靠性較高的接線形式。本次設計主要內(nèi)容包括負荷計算、短路電流計算、電氣主接線的設計、電氣設備的選擇與校驗（包括主變壓器的選擇、斷路器及隔離開關(guān)的選擇與校驗、導體的選擇與校驗、電流互感器的選擇與校驗、電壓互感器的選擇和避雷器的選擇等）和變配電所的布置與結(jié)構(gòu)設計。其中，主接線代表了變配電所主體結(jié)構(gòu)，它對各種電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系，并將長期影響電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟性。在設計的過程中，本人參閱了大量的供配電系統(tǒng)設計、變配電所設計、建筑電氣設計規(guī)范等相關(guān)的規(guī)范和設計手冊，最后對該校供配電系統(tǒng)進行了初步設計。本設計為畢業(yè)設計，其目的是通過設計實踐，綜合運用所學知識，理論聯(lián)系實際，鍛煉獨立分析和解決電氣設計問題的能力，為未來的工作奠定堅實的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞變壓器、電氣主接線、電氣設備、繼電保護ABSTRACTTHISDESIGNTOPICISTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEMFORAMIDDLESCHOOL,THISSYSTEMISCONNECTEDWITHTHEPUBLICLINEOF10KVTHROUGHSTEPDOWNTRANSFORMERS,ANDDISTRIBUTEELECTRICALPOWERTOTHEMIDDLESCHOOLTHEMIDDLESCHOOLINCLUDETEACHINGSECTIONANDLIVINGSECTIONTHEELECTRICALCHARGEISBIG,ANDTHESCHOOLDEMANDOFRELIABILITYOFPOWERSUPPLYISHIGH,USINGTHEHIGHRELIABLEWIRINGFORMTHISDESIGNMAINCONTENTINCLUDESTHECHARGECOMPUTATION,SHORTCIRCUITCURRENTCOMPUTATION,ELECTRICALMAINWIRINGDESIGN,ELECTRICALEQUIPMENTCHOICEANDVERIFICATIONINCLUDINGMAINVOLTAGETRANSFORMERCHOICE,CIRCUITBREAKERANDDISCONNECTINGSWITCHWITHCHECKUP,CONDUCTORCHOICEWITHCHECKUP,CURRENTTRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUP,VOLTAGETRANSFORMERCHOICEWITHCHECKUPANDLIGHTNINGPROTECTORCHOICEANDSOON,THEDISPOSALANDCONFIGURATIONOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNBETWEENTHEM,THEELECTRICALMAINWIRINGHASREPRESENTEDTHEMAINBODIESSTRUCTUREOFTHESUBSTATION,ITHASTHEDECISIVERELATIONSABOUTTHEELECTRICALEQUIPMENTCHOICE,THEPOWERDISTRIBUTIONEQUIPMENTARRANGEMENT,THERELAYPROTECTION,THEDECISIONOFAUTOMATICDEVICEANDTHECONTROLMODE,ANDITHASLONGTERMINFLUENCEABOUTTHERELIABILITY，SECURITY，F(xiàn)LEXIBILITYANDEFFICIENCYOFTHEELECTRICALPOWERSYSTEMMOVEMENTINORDERTOFINISHTHEDESIGN,IREFERRINGTOTHEPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONDESIGNSTANDARD,THETRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNSTANDARD，THEELECTRICALDESIGNSTANDARDOFARCHITECTUREANDSOON,CARRYONTHEPRELIMINARYDESIGNTOTHISPOWERSYSTEMTHISDESIGNISAGRADUATIONDESIGNTHEPURPOSEOFTHISDESIGNISTOGIVEUSACHANCEOFSYNTHETICALUSAGEOFTHEKNOWLEDGEWEHAVELEARNEDBESIDES,ITCANTRAINOURABILITYTOANALYZEANDSOLVEPRACTICALPROBLEMSINCONSTRUCTELECTRICITYINDEPENDENTLYSOTHATTHETHEORYISCONNECTEDWITHPRACTICEANDASOLIDBASEISMADEINFAVOROFFUTUREWORKKEYWORDTRANSFORMER,ELECTRICALMAINWIRING,ELECTRICALEQUIPMENT，ELECTRICALEQUIPMENT目錄畢業(yè)設計任務書I開題報告摘要ABSTRACT第一章概述11設計的對象12設計的主要任務13設計的原則14設計的原始資料1第二章設計部分1負荷計算與無功補償511負荷計算5111計算負荷的目的5112計算負荷的方法概述5113按需要系數(shù)法確定計算負荷的公式6114負荷計算的結(jié)果612無功補償9121無功補償?shù)哪康?122無功功率的人工補償裝置9123并聯(lián)電容器的選擇計算方法10124低壓電容器柜（屏）的選擇10125無功功率補償?shù)挠嬎憬Y(jié)果112變配電所主變壓器和主接線方案1321主變壓器的選擇13211變壓器選型的原則13212變壓器臺數(shù)的選擇原則13213變配電所主變壓器容量選擇的方法13214主變壓器選擇的方案1422變配電所主接線方案的選擇14221變配電所主接線概述14222變配電所主接線設計要求14223變配電所主接線方案的擬定163變配電所位置和型式的選擇1931變配電所的所址選擇19311變配電所的所址選擇的原則19312負荷中心的確定1932變配電所型式的選擇20321變配電所型式的概述20322變配電所型式的選擇204短路電流的計算2141計算短路電流的目的2142短路計算的方法2143用標么值法計算短路電流的依據(jù)21431標么值的概念21432電力系統(tǒng)各元件電抗標么值的計算22433用標么值法進行短路計算的方法2244短路電流的計算過程與結(jié)果23441繪制計算電路23442確定基準值24443計算短路中各元件的電抗標么值24444計算K1點105KV側(cè)短路總電抗和三相短路電流25445計算K2點的短路總電抗與三相短路電流和短路容量25446計算K3點的短路總電抗與三相短路電流和短路容量265變配電所一次設備的選擇校驗2851一次設備選擇與校驗的條件與項目28511一次設備選擇與校驗的條件28512一次設備選擇與校驗的項目2852一次設備選擇依據(jù)29521按正常工作條件選擇29522按短路條件校驗2953一次側(cè)設備的選擇校驗3053110KV側(cè)一次設備的選擇校驗30532380V側(cè)一次設備的選擇校驗3354高低壓母線的選擇346變配電所進出線的選擇3561變配電所進出線導線和電纜型式的選擇原則35611高壓電纜線35612低壓電纜線3562導線和電纜截面的選擇依據(jù)35621按發(fā)熱條件選擇或校驗導線和電纜的截面35622按電壓損耗校驗導線和電纜的截面35623按短路熱穩(wěn)定校驗導線和電纜的截面3663導線和電纜截面的選擇過程與結(jié)果3663110KV高壓進線和引入電纜的選擇36632教學區(qū)380V低壓出線的選擇37633生活區(qū)380V低壓出線的選擇417變配電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定4471高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路4472變配電所的電能計量回路4473變配電所的測量和絕緣監(jiān)察回路4474變配電所的保護裝置46741主變壓器的繼電保護裝置的配置要求46742主變壓器的繼電保護裝置的選擇依據(jù)46743主變壓器的繼電保護裝置的選擇478變配電所的防雷保護與接地裝置的設計5181變配電所的防雷保護5182變配電所公共接地裝置的設計（與1KV以下系統(tǒng)共用的接地裝置）51821設計依據(jù)51822設計過程與結(jié)果539變配電所的布置與結(jié)構(gòu)設計5591變配電所總體布置方案的設計要求5592變配電所各室的具體布置與結(jié)構(gòu)要求55921變配電室的具體布置和結(jié)構(gòu)要求55922高壓配電室的具體布置和結(jié)構(gòu)要求56923低壓配電室的具體布置和結(jié)構(gòu)要求57924值班室的具體布置和結(jié)構(gòu)要求5893變配電所布置方案的確定58總結(jié)59謝辭60參考文獻61附錄附錄一外文資料翻譯11原文12譯文附錄二學校平面圖附錄三主接線圖31主接線圖一32主接線圖二附錄四變配電所布置圖41教學區(qū)變配電所布置圖42生活區(qū)變配電所布置圖第一章概述1設計的對象本次設計的對象“某中學”，它分為教學區(qū)和生活區(qū)兩部分，全校總面積約60000平方米。教學區(qū)包括三棟教學樓（6層）、一棟綜合樓（12層）、一棟圖書館（3層）、一棟體育館（兩層）、一間食堂（兩層）和一間印刷廠；生活區(qū)包括兩棟學生宿舍（5層）、四棟教師宿舍（6層）、一棟單身教師宿舍（5層）。2設計的主要任務本次設計的主要任務有負荷計算與無功補償、變配電所主變壓器和主接線方案、變配電所位置和型式的選擇、短路電流的計算、變配電所一次設備的選擇校驗、變配電所進出線的選擇、變配電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定、變配電所的防雷保護與接地裝置的設計、變配電所的布置與結(jié)構(gòu)設計3供配電系統(tǒng)設計的原則（1）必須遵守國家的有關(guān)法規(guī)、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。（2）應做到保障人身和設備的安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，設計中應采用國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。（3）必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設計方案。（4）應根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與長期發(fā)展的關(guān)系，做到遠、近期為主，適當考慮擴建的可能性。4設計的原始資料（1）學?？偲矫鎴D（2）學校負荷情況該校除綜合樓、圖書館、體育館、鍋爐房為二級負荷外,其余的屬三級負荷。其具體負荷統(tǒng)計資料見下表一表一學校負荷統(tǒng)計編號名稱負荷類別設備容量/KW需要系數(shù)功率設備14008081、2、31、2、3號教學樓照明15085085設備100080754圖書館（二級）照明1008085設備6007085體育館（二級）照明507085設備192070756、7、8、91、2、3、4號教師宿舍照明240608設備2000707510單身教師宿舍照明200608設備1000707511、12男、女生宿舍照明806085設備100070813鍋爐房（二級）照明2081設備800850814食堂照明60909設備300070815文教印刷廠照明6081照明350808實驗設備2000607辦公設備1800708電梯216050516綜合樓帶電梯（二級）消防水泵5507508（3）供電電源情況按照學校與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定,該?？捎筛浇鼉蓷l10KV的供用電源干線取得工作電源和備用電源。該干線走向見學?？偲矫鎴D。其中,一號干線的導線牌號為LGJ185,導線為等邊三角形排列,線距為25M,干線首端距本校約3KM,干線首端所設的高壓斷路器流量容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護,定時限過電流保護整定的動作時間為17S。二號干線的導線牌號為LGJ150,線距為2M,干線首端距本校10KM,其余與一號干線一樣。（4）氣象資料本校所在地區(qū)的年最高氣溫為41,年平均氣溫為23,年最低氣溫為8,年最熱月平均最高氣溫為298,年最熱月平均氣溫為265,年最熱月地下08M處平均氣溫為25,年雷暴日數(shù)為21/年,主導風向為東北風。（5）地質(zhì)水文資料本校所在地區(qū)平均海拔1114M,地層以黃土為主,地下水位大于20M。（6）電費制度本校與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，學校最大負荷時的功率因素不得低于095。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費610KV為800元/KVA。第二章設計部分1負荷計算與無功補償11負荷計算111計算負荷的目的計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值的。目前用電設備不斷增加，正確確定用電的負荷尤為重要。過往由于設計的學校負荷定得較低，所配置的電表、開關(guān)及導線截面均偏小，造成經(jīng)常性的負荷跳閘，超負荷運行而燒壞開關(guān)、電表、電線的現(xiàn)象常有發(fā)生。112計算負荷的方法概述計算負荷的方法主要有需要系數(shù)法和二項式法。凡是民用建筑中的負荷，一般都是用需要系數(shù)KD進行計算的。它既簡便又實用，因為民用建筑中單機負荷較大的是空調(diào)主機、冷凍機、凍卻泵、生活水泵、消防用的各類水泵等，這些負荷都是采用單機組或同類機群放射式供電，在計及供電線路、開關(guān)時，都是用單機的額定電流或起動電流進行選型或校驗的；而計入變壓器容量，即使單機也可直接乘以需要系數(shù)。因空調(diào)主機及水泵在計及軸功率時考慮了安全系數(shù)，按計算值取選電動機時又要選相近而又偏大的電動機容量，所以即使在滿負荷運動時，電動機的負載率也不會超過7075，計及變壓器容量時，可以不論臺數(shù)多少均直接乘以需要系數(shù)，實際運行證明是切實可行的。民用建筑中的其它負荷，像空調(diào)風機、電熱水器、照明等均時量大面廣的小容量負荷，負荷大小是比較均勻的，可以用需要系數(shù)法進行計算，并按此容量可進行變壓器容量及開關(guān)導線的選型。因此，本設計采用需要系數(shù)法來確定計算負荷。113按需要系數(shù)法確定計算負荷的公式（1）有功計算負荷（單位為KW）30DEPK式中PE用電設備組總的設備容量（不含備用設備容量，單位為KW）。KD用電設備組的需要系數(shù)。（2）無功計算負荷（單位為KVAR）30TANQP（3）視在計算負荷（單位為KVA）30COSS（4）計算電流（單位為A）30NIU114負荷計算的結(jié)果根據(jù)學校的負荷統(tǒng)計資料，按照需要系數(shù)法，負荷計算結(jié)果如表11、12、13所示。表11全校的負荷計算表計算負荷編號名稱類別設備容量PE/KW需要系數(shù)KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/設備140080807511284照明15085085062127579123123號教學樓小計155124759191552354設備10008075088280706照明1008085062854圖書館小計110887551161762設備60070807542315照明50708506235225體育館小計6545533756686設備19207075088213441186照明24060807514410867891、2、3、4號教師宿舍小計2161488129419722996設備2000707508821401235照明2006080751410510單身教師宿舍小計22015413420413101設備10007075088270617照明8060850624831112男、女生宿舍小計1087486479891503設備100070807570525照明2081016013鍋爐房小計1027165258881349設備80085080756851照明609090484542614食堂小計867345369091381設備30007080752101575照明6081048015文教印刷廠小計3062148157526644047照明35080806228174實驗設備20006071021120122516綜合樓帶電梯辦公設備1800708075126945電梯21605051732108187消防水泵55075080754125309小計491632605284432441089設備26846照明24120964171342704423014合計308V側(cè)設入KP09KQ09507618831627248853781表12教學區(qū)負荷計算表計算負荷編號名稱類別設備容量PE/KW需要系數(shù)KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/設備140080807511284照明150850850621275791231、2、3號教學樓小計155124759191552354設備10008075088280706照明1008085062854圖書館小計110887551161762設備60070807542315照明50708506235225體育館小計6545533756686設備100070807570525照明208101606鍋爐房小計1027165258881349設備80085080756851照明60909048454267食堂小計867345369091381設備30007080752101575照明608104808文教印刷廠小計3062148157526644047照明35080806228174實驗設備20006071021120122510綜合樓帶電梯辦公設備1800708075126945電梯21605051732108187水泵5507508075412531小計491632605284432441089設備15166照明1091193693261514723014合計308V側(cè)設入KP09KQ09507710748861392321154表13生活區(qū)負荷計算表計算負荷編號名稱類別設備容量PE/KW需要系數(shù)KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30A/設備19207075088213441186照明24060807514410812341、2、3、4號教師宿舍小計2161488129419722996設備2000707508821401235照明200608075141055單身教師宿舍小計22015413420413101設備10007075088270617照明8060850624836男、女生宿舍小計1087486479891503設備1168照明132898878081190618089合計308V側(cè)設入KP09KQ0950748097421098166812無功補償121無功補償?shù)哪康陌垂╇娋值囊?guī)定，低壓功率因數(shù)補償?shù)?95，高壓功率因數(shù)要求09，凡達不到者，按規(guī)定罰款。采用無功補償，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，不僅可以節(jié)能，減少線路壓降，提高供電質(zhì)量，還可以提高系統(tǒng)供電的裕量。因此，建筑供電系統(tǒng)中的無功功率補償是必不可少的。122無功功率的人工補償裝置學校中普遍采用并聯(lián)電容器來補償供電系統(tǒng)的無功功率。并聯(lián)電容器的補償方式，有一下三種（1）高壓集中補償電容器裝設在變配電所的高壓電容器室內(nèi)，與高壓母線相聯(lián)。（2）低壓集中補償電容器裝設在變配電所的低壓配電室或單獨的低壓電容器室內(nèi)，與低壓母線相聯(lián)。它利用指示燈或放電電阻放電。按GB5022795規(guī)定低壓電容器組可采用三角形結(jié)線或中性點不接地的星形結(jié)線方式。（3）低壓分散補償電容器裝設在低壓配電箱旁或與用電設備并聯(lián)。它就利用用電設備本身的繞組放電。電容器組多采用三角形結(jié)線。民用建筑供電有它的特殊性，一是照明負荷占的比重比較大，屬于分散負荷；二是電機大部分是空調(diào)風機、防排煙風機，其容量也是小而分散。由于上訴原因，在民用建筑的供電系統(tǒng)中，一般都是采用低壓配電裝置處集中補償。而且，采用低壓集中補償不需要從電力系統(tǒng)中獲取無功，可以減少電力系統(tǒng)的無功功率發(fā)生裝置，也減少了電力系統(tǒng)到用戶的線路上的無功傳輸，從而減少了這部分線路的電壓損失及電能損耗。因此，本設計采用低壓集中補償。123并聯(lián)電容器的選擇計算方法（1）無功功率補償容量（單位為KVAR）的計算303012TANTCCQQPP（2）并聯(lián)電容器個數(shù)CQ式中QC單個電容器的容量（單位為KVAR）124低壓電容器柜（屏）的選擇PGJ1型低壓無功功率自動補償屏有1、2、3、4等4種方案。其中1、2屏為主屏，3、4屏為輔屏。1、3屏各有六條支路，電容器為BW04143型，每屏共84KVAR，采用六步控制，每步投入14KVAR。2、4屏各有8支路，電容器亦為BW04143型，每屏共112KVAR，采用8步控制，每步投入14KVAR。選擇步驟根據(jù)控制步數(shù)要求，選擇一臺1號或2號主屏。根據(jù)所需無功補償容量再補充一臺或數(shù)臺3號或4號輔屏。125無功功率補償?shù)挠嬎憬Y(jié)果由負荷計算表知,該校380V側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有076。而民用建筑各地供電局規(guī)定低壓功率因數(shù)補償?shù)?95,高壓功率因數(shù)補償?shù)?9以上。（1）全校建一個變配電所30TANRCOS076TANRCOS095CQP1883053998KVAR選PGJ1型低壓自動補償屏,并聯(lián)電容器為BW04143型其方案1主屏1臺與方案3輔屏11臺相結(jié)合,總共容量84KVAR121008KVAR。因此,無功補償后,學校380V側(cè)和10KV側(cè)負荷計算如表14表14無功補償后全校的計算負荷計算負荷項目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V側(cè)補償前負荷07618831627248853781380V側(cè)無功補償容量1008380V側(cè)補償后負荷095188361919823011主變壓器功率損耗0015S302973006S30118910KV側(cè)負荷總計0931912773820501184（2）全校建兩個變配電所（分教學區(qū)和生活區(qū)）教學區(qū)107453VARCKQ選PGJ1型低壓自動補償屏,并聯(lián)電容器為BW04143型其方案1主屏1臺與方案3輔屏6臺相結(jié)合,總共容量84KVAR7588KVAR因此,無功補償后,教學區(qū)380V側(cè)和10KV側(cè)負荷計算如表15生活區(qū)8095462VARCKQ選PGJ1型低壓自動補償屏,并聯(lián)電容器為BW04143型其方案1主屏1臺與方案3輔屏5臺相結(jié)合,總共容量84KVAR6504KVAR因此,無功補償后,生活區(qū)380V側(cè)和10KV側(cè)負荷計算如表16表15無功補償后教學區(qū)的計算負荷計算負荷項目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V側(cè)補償前負荷07710748861392321154380V側(cè)無功補償容量588380V側(cè)補償后負荷096107429811151494主變壓器功率損耗0015S302541006S301016410KV側(cè)負荷總計094109944001170676表16無功補償后生活區(qū)的計算負荷計算負荷項目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V側(cè)補償前負荷07480974210981668380V側(cè)無功補償容量504380V側(cè)補償后負荷09680923884331281主變壓器功率損耗0015S301265006S3050610KV側(cè)負荷總計09482165288687095032變配電所主變壓器和主接線方案21主變壓器的選擇211變壓器選型的原則（1）變壓器應盡量選節(jié)能型的油浸及干式變壓器；（2）獨立變配電所，可選節(jié)能型油浸變壓器；（3）非一類建筑物，當變壓器附設在首層靠外墻時，可安裝油浸變壓器，但容量不得超過400KVA。212變壓器臺數(shù)的選擇原則變配電所符合下列任一條件時，宜設置兩臺及以上的變壓器（1）有大量一級負荷或者雖為二級負荷，但有一定數(shù)量的消防設備、保安設備等用電。（2）所需變壓器容量超過500KVA時，可選用兩臺小容量變壓器，以確保供電安全，也可在負荷較小時，切除一臺變壓器，以達到節(jié)能的目的。（3）季節(jié)性負荷變化較大時，可設兩臺或兩臺以上變壓器，以便在淡季時可切除整臺變壓器。（4）當電力系統(tǒng)的備用容量受到限制時，應將特別重要用戶及維修正常工作必須的最低負荷容量集中在一臺或幾臺變壓器上，其他不重要用戶的容量也集中在另外變壓器中，以便使用備用電源時，可將后者方便地切除。213變配電所主變壓器容量選擇的方法（1）裝有一臺主變壓器的變配電所主變壓器容量SNT應不小于總的計算負荷S30，即30NT（2）裝有兩臺主變壓器的變配電所每臺主變壓器容量SNT不應小于總的計算負荷S30的60，最好為總計算負荷的70左右，即NT3067同時每臺主變壓器容量SNT不應小于全部一、二級負荷之和S30，即30NTIS（3）主變壓器單臺容量上限單臺配電變壓器（低壓為04KV）的容量一般不宜大于1250KVA。當用電設備容量較大、負荷集中且運行合理時，亦可選用較大容量的配電變壓器。214主變壓器選擇的方案方案一建一個變配電所，采用兩臺變壓器,型號采用新S91600/611NTKVAS0672051345I318698方案二建兩個變配電所（分教學區(qū)和生活區(qū)），采用三臺變壓器,三臺型號都是新S91000/611教學區(qū)NTKVAS067102819IKVA398生活區(qū)NTSS301722變配電所主接線方案的選擇221變配電所主接線概述變配電所主接線是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，也是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，通過技術(shù)經(jīng)濟論證比較后方可確定。222變配電所主接線設計要求電氣主接線的設計應根據(jù)變配電所在所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，首先滿足電力系統(tǒng)的安全可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求，其次，要根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、電力設備的性能和周圍環(huán)境條件及自動化規(guī)劃與要求等確定。電氣主接線設計應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。（1）可靠性供電可靠性是指能夠長期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力,是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線的設計首先應滿足這個要求。電氣主接線不僅要保證在正常運行時,還要考慮到檢修和事故時,都不能導致一類負荷停電,一般負荷也要盡量減少停電時間。顯然,這些都會導致費用的增加,與經(jīng)濟性的要求發(fā)生矛盾。因此,應根據(jù)具體情況進行技術(shù)經(jīng)濟比較,保證必要的可靠性,而不可片面地追求高的可靠性。（2）靈活性滿足調(diào)度時的靈活性要求。應能根據(jù)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的目標，靈活地投入和切換電源、變壓器和線路，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。滿足檢修時的靈活性要求。在某一設備需要檢修時，應能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電，并使該設備與帶電運行部分有可靠的安全隔離，保證檢修人員檢修時的方便和安全。滿足擴建時的靈活性要求。大的電力工程往往要分期建設。從初期的主接線到最終方案的確定，每次過渡都應比較方便，對已運行部分影響小，不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。（3）經(jīng)濟性在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設備和現(xiàn)代化的自動裝置，從而導致投資費用的增加。因此，主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟合理。一般應當從以下幾方面考慮。節(jié)省一次投資。主接線應簡單清晰，并要適當采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器的數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。電能損耗少，經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的形式、容量和臺數(shù)，避免兩次壓降而增加電能損失。占地面小。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時，要注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量電廠或變電站，在可能和允許的條件下，應采取一次設計，分期投資建設，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。223變配電所主接線方案的擬定按照上面考慮的兩種主變壓器的方案可設計下列兩種主接線方案（1）建一個變配電所，采用兩臺變壓器的主接線方案見圖21（2）建兩個變配電所（分教學區(qū)和生活區(qū)），采用三臺變壓器見圖22圖21圖22（3）兩種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較見表23表23兩種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較比較項目方案一方案二供電安全性較差較好供電可靠性較低較高供電質(zhì)量電壓損耗較大電壓損耗較小靈活方便性稍差較高技術(shù)指導擴建適應性稍差較好電力變壓器的綜合投資額S91600/611,單價位151800元所以綜合投資為21518003036萬元S91000/611,單價為1076萬元綜合投資為107633228萬元高壓柜含計量柜的綜合投資額本方案采用9臺GG1AF柜,其綜合投資約為915354725萬元本方案采用11臺GG1AF柜,其綜合投資約為111535575萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費303600531500630364725006806萬元32280055750063228575006105萬元經(jīng)濟指導交供電部門的一次性供電貼費3200008256萬元3000008240萬元從上表可以看出，兩個方案所需投入的資金基本相同。若采用方案一，由于負荷中心落在了校園的中心（詳見附錄二圖）。為使損耗較小，必須把變配電所建在校園的中心處運動場。顯然，這是與安全供電相矛盾的。而且，方案一必然會使低壓配電線路較長，從而增加了電壓損耗。另一方面，由于二級負荷主要集中在教學區(qū)，方案二能明顯提高教學區(qū)的供電可靠性，并且方案二的整體靈活性要優(yōu)于方案一。方案一選擇的是兩臺1600KVA的電力變壓器。但一般而言，單臺配電變壓器（低壓為04KV）的容量不宜大于1250KVA。所以，從供電可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟性等方面綜合考慮，本設計采用方案二。3變配電所位置和型式的選擇31變配電所的所址選擇311變配電所的所址選擇的原則1盡量接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量；2進出線方便；3盡量靠近電源側(cè)；4設備運輸方便；5不應設在有劇烈振動或高溫的場所；6不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所；當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向（當?shù)啬曛鲗эL向）的下風側(cè)；7不應設在經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所相貼鄰；8不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方；當與有爆炸或火災危險環(huán)境的建筑物毗連時，應符合現(xiàn)行國家標準爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范（GB5005892）的規(guī)定；9不應設在地勢低洼和可能積水的場所。312負荷中心的確定負荷中心的確定一般采取負荷功率矩法確定負荷中心。負荷功率矩法即在學校平面圖的下邊和左側(cè)，任作一直角坐標的X軸和Y軸，測出各建筑物負荷點的坐標位置。仿照力學中計算中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標,IPXIYP采用負荷功率矩法，生活區(qū)的負荷中心在一號教師宿舍東南角；教學區(qū)的負荷中心在3號教學樓的西南角（具體見附錄二圖）。32變配電所型式的選擇321變配電所型式的概述（1）獨立式變配電所，常用在建筑物較為分散的小區(qū)建設中，一個變配電所供一定范圍內(nèi)的幾棟建筑物，可使用油浸變壓器。它可以是高壓配電、變壓器、低壓配電設在一棟建筑物中，采用不同的房間分割。（2）獨立式露天變配電所，變壓器設置在室外桿塔上，高壓側(cè)采用樹干式供電，設置跌落式熔斷器保護，低壓側(cè)設置戶外配電箱或引入室內(nèi)，再室內(nèi)設置低壓配電箱供用戶。（3）外附式變配電所，建筑物沒有地下室，一層面積又比較貴重，而它的用電量又較大，非設變配電所必不可少，若建筑物兩側(cè)及后面又較寬的通道時，可設立外附式變配電所。但不應設在人員密集場所的上下方或貼鄰。322變配電所型式的選擇因為本校的建筑物比較分散，人員流動較大，對安全性要求較高，而且考慮到進線的實際情況和二級負荷主要集中在教學區(qū)，所以在教學區(qū)、生活區(qū)各建立一個獨立式變配電所。詳見附錄二圖。4短路電流的計算41計算短路電流的目的在變配電所設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面（1）為保證電力系統(tǒng)的安全運行，在設計選擇電氣設備時，都要用可能流經(jīng)該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。（2）為盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動的使有關(guān)斷路器跳閘，繼電保護裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準確的短路電流數(shù)據(jù)。42短路計算的方法短路電流計算的方法常用的有歐姆法（有名單位制法）和標么值法。在電力系統(tǒng)計算短路電流時，如計算低壓系統(tǒng)的短路電流，常采用有名單位制；但計算高壓系統(tǒng)短路電流，由于有多個電壓等級，存在著電抗換算問題，為使計算簡化常采用標么制。因此，本設計采用的是標么值法來計算短路電流。43用標么值法計算短路電流的依據(jù)431標么值的概念標么制中各元件的物理量不用有名單位值，而用相對值來表示。相對值就是實際有名值與選定的基準值間的比值，即標么值同實際值單位基準值任意單位實際值從上看出，標么值是沒有單位的。另外,采用標么值計算時必須先選定基準值。我們一般先選定基準容量SD和基準電壓UD。根據(jù)三相交流電路中的基本關(guān)系，推得基準電流ID和基準電抗值分別為DSI3DUXSI23據(jù)此，可以直接寫出以下標么值表示式容量標么值DS電壓標么值DU電流