PAGEPAGE4《供用電工程》課程設(shè)計說明書某學校生活區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計學 院： 電氣與信息工程學學生姓名： 郭愛文指導教師： 陳夢娜 職稱專 業(yè)： 電氣工程及其自動班 級： 電氣1204班學 號： 1230120446完成時間： 2015年12 月湖南工學院供用電工程課程設(shè)計課題任務(wù)書學院： 電氣與信息工程學院 專業(yè)：電氣工程及其自動化專業(yè)指導教師課題名稱一、設(shè)計任務(wù)

陳夢娜 學生姓名某學校供配電系統(tǒng)設(shè)計

郭愛文設(shè)計某學校生活區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計二、設(shè)計內(nèi)容內(nèi) 1、經(jīng)濟合理、安全可靠，考慮學校用電發(fā)展，確定變電所位置與容容及 2、確定主變數(shù)量任 3、確定變電所主接線方務(wù) 4、確定二次回路方案5、設(shè)計防雷和接地主要 1.供配電設(shè)計手冊，劉介才參 2.工廠供電設(shè)計指導，劉介才編考 3.電力工程電氣工程設(shè)計手冊，中國電力出版資料 4.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版，中國電力出版社教研室意見教研室主任（簽字年 月 日摘 要源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。本次設(shè)計題目為某學校生活區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)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。該校對供電可靠性要求也較高。因此，本設(shè)計采用可靠性較高的接線形式。關(guān)鍵詞： 變壓器；電氣主接線；電氣設(shè)備；繼電保護AbstractThisdesigntopicisthepowersupplyanddistributionsystemforaexperimentalhighschoolofAcity,thissystemisconnectedwiththepublic line of 10kV through step-down transformers, and electricalpowertoexperimentalhighschoolofAcity.TheexperimentalhighschoolofAcityelectricalchargeisbig,andthedemandreliabilityofpowersupplyishigh,usingthehighreliablewiringform.This design main content includes: the charge computation,short-circuitcurrentcomputation,electricalmainwiringdesign,electricalequipmentchoiceandverification(includingmainvoltagetransformerchoice, circuit breaker and disconnecting switch with check-up,conductor choice with check-up, current transformer choice check-up, voltage transformer choice with check-up and protector choice and so on),thedisposalandconfigurationofthetransformersubstationdesign.Betweenthem,theelectricalmainwiringhasrepresentedthemainbodiesstructureofthesubstation,ithasthedecisiverelationsabouttheelectricalequipmentchoice,thepowerdistributionequipmentarrangement,therelayprotection,thedecisionofautomaticdeviceandthecontrolmode,andithaslong-terminfluenceaboutthereliability，security，flexibilityandefficiencyoftheelectricalpowersystemmovement.Inordertofinishthedesign,Ireferringtothepowersupplyanddistributiondesignstandard,thetransformersubstationdesignstandard，the electricaldesign standard of architectureand so on, carryon thepreliminarydesign to this powersystem. This design is a design.Thepurposeofthisdesignistogiveusachanceofsyntheticalusageoftheknowledgewehavelearned.Besides,itcantrainourabilityto analyze and solve practical problems in Construct electricity independentlysothatthetheoryisconnectedwithpracticeandasolidbaseismadeinfavoroffuturework.Keywords: transformer；electrical main wiring；electricalequipment；relayprotectionPAGEPAGE28目 錄系統(tǒng)設(shè)計要求及步驟 3供配電設(shè)計的意義和要求 3設(shè)計步驟 3系統(tǒng)計算負荷及無功功率補償 5負荷計算 5按需要系數(shù)法確定計算負荷的公式 5負荷計算的結(jié)果 5無功功率補償及其計算 7無功補償?shù)哪康?7無功功率的人工補償裝置 7并聯(lián)電容器的選擇計算方法 8無功功率補償?shù)挠嬎?8主變壓器及主接線方案的選擇 10變電所主變壓器選型的原則 10變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 10變電所主變壓器容量的選擇 10變配電所主接線設(shè)計要求 11變配電所主接線方案的擬定 12變配電所二次回路的確定 15高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路 15高低壓側(cè)的電能計量回路 15變配電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 16變配電所的保護裝置 17主變壓器的繼電保護裝置的配置要求 17主變壓器的繼電保護裝置的選擇依據(jù) 17主變壓器的繼電保護裝置的選擇 18變配電所低壓側(cè)的保護裝置的選擇 20變配電所防雷保護和接地裝置的設(shè)計 21變配電所的防雷保護 21直擊雷保護 21雷電侵入波的保護 21變配電所公共接地裝置的設(shè)計 21設(shè)計依據(jù) 21總 結(jié) 24致 謝 25參考文獻 26附 錄 27附錄一：某實驗小學總平面圖 27附錄二：實驗小學主接線圖 28系統(tǒng)設(shè)計要求及步驟供配電設(shè)計的意義和要求氣設(shè)備的選擇與校驗（步設(shè)計。需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：1、安全在電能的供應、傳輸、分配和使用中，應確保不發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2供電可靠性的要求。3、優(yōu)質(zhì)就是要滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。4量，通過合理規(guī)劃和調(diào)度，減少電能損耗，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。設(shè)計步驟收集原始資料在動手設(shè)計之前，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，收集用電設(shè)備的性質(zhì)、特征、功率、布局、環(huán)境及氣象條件；各用電單位的平面圖及斷面圖；用電設(shè)備平面布置圖；電源的電壓、容量及可能提供的供電方式。電力負荷的分析計算部的計算負荷，在中學平面圖上畫出各用電單位的負荷圖。圍，并計算各變電所的計算負荷。中學配電系統(tǒng)設(shè)計的中學配電系統(tǒng)方案進行比較后，確定一種方案。低壓配電屏的選擇選擇高壓電器變配電所平面布置設(shè)計根據(jù)環(huán)境條件確定變壓器是放在戶外還是室內(nèi)。測量保護防雷凡是與架空線路相連的進出線，在入戶處、變電所母線上都要裝一組YW型避雷器。接地按規(guī)定10KV配電裝置的構(gòu)架，變壓器380V的中性點及外殼，以及380V電氣設(shè)備的金屬外殼等都需要接地，其接地電阻要求小于4Ω。系統(tǒng)計算負荷及無功功率補償負荷計算按需要系數(shù)法確定計算負荷的公式有功計算負荷（kw）30P K P30d e式中 P——用電設(shè)備組總的設(shè)備容量（不含備用設(shè)備容量，單位為kw。eK——用電設(shè)備組的需要系數(shù)。d無功計算負荷（kvar）PQ tanP30 30視在計算負荷（KVA）S30

P30cos計算電流（A）S30S30用電設(shè)備有功計算負荷基本公式：同時系數(shù):KP0.8~0.9 Kq0.85~0.95本次設(shè)計取Kq0.95 Kq0.95負荷計算的結(jié)果根據(jù)某學校生活區(qū)配電資料，按照需要系數(shù)法，負荷計算結(jié)果如表1所示。計 算 負 荷建筑 負荷 數(shù)量 總?cè)?需

cos

tgφ

P/KW Q

/KVA名稱 性質(zhì)

系數(shù) φ

30 30

30 AP/kwKe d熒光1#-4 燈

100 44 0.6 0.55 4

9.6

14.592

17.45#宿 白舍樓 燈

984

1.47 0.95 1.0 4

5.586

0 5.586電風 100 10扇 4 4

0.5 0.75 0.88

17.6

26.67消防 18電 4合計

20.3 64143.32

0.8

40.7275.906

30.5462.732

50.998.47 149.6熒光 燈電視 8餐廳 電風 20扇

1.61.62

0.6 0.55 0.5 0.75 0.5 0.75

0.960.81

1.45920.7040.88

1.7451.0671.173電磁 爐

80 0.85 1.0 0

0 68電冰 箱消防 栓合計

1620.2121.4

0.60.5

0.70.8

1.020.75

9.610.190.46

9.7927.57520.4102

13.71412.62592.734 140.9白熾 體育 燈

1.6

0.95 1.0

1.52

0 1.52中心 音響 消防 4栓校園

120.0822.86

0.5 0.75 0.5 0.8

0.510.0412.06

0.447.537.97

0.66712.5514.456 21.96內(nèi)路 白燈 燈合計

150

6 0.95 1.0 06

5.75.7

0 5.70 5.7白熾 操 燈

0.72 0.95 1.0

0.684

0 0.684場 音合

10 11.72

0.5 0.75

0.51.184

0.440.44

0.6671.26

1.9總合總合計995.26596.14413.0509725.254乘以KΣp=0.9，KΣq=0.950.81536.526392.298664.6491009.8表2-1 負荷計算表無功功率補償及其計算無功補償?shù)哪康?.9無功功率的人工補償裝置工程中普遍采用并聯(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，有以下三種：高壓集中補償 電容器裝設(shè)在變配電所的高壓電容器室內(nèi)，與高母線相聯(lián)（如圖2-1。低壓集中補償 電容器裝設(shè)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GB50227—95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（如圖2-。低壓分散補償 電容器裝設(shè)在低壓配電箱旁或與用電設(shè)備并聯(lián)。就利用用電設(shè)備本身的繞組放電。電容器組多采用三角形結(jié)線（如圖2-3。 并聯(lián)電容器的選擇計算方法無功功率補償容量（kvar）的計算Q P (tantan)qPc 30 1 2 c 30并聯(lián)電容器個數(shù)nQcqc式中 q——單個電容器的容量（單位為kvar）c無功功率補償?shù)挠嬎?800.810.95,0.9（1）低壓電容器柜（屏）的選擇方法PGJ11、2、3、441、2413BW0.4-14-384kvar，14kvar24BW0.4-14-3112kvar，814kvar。選擇步驟：①根據(jù)控制步數(shù)要求，選擇一臺1號或2號主屏。②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（(tna

）的選擇c 30 1 2536.526[tan(arccos0.81)tan(arccos0.92)]kvar.60.2.46kar9.8vW0.4-14-31(主屏)13(輔屏)184kvar×2=168kvar10kv2380V側(cè)補償前負荷0.81536.526392.298664.6491009.8380V側(cè)無功補償容量—168380V側(cè)補償后負荷0.923536.526224.298581.5883.5主變壓器功率損耗0.015S =8.72300.06S =34.893010KV側(cè)負荷總計0.903545.246259.188603.734.85計算負荷項目Cos計算負荷項目CosP KW30Q Kvar30S 30I30A0.903高了系統(tǒng)供電的裕量。主變壓器及主接線方案的選擇變電所主變壓器選型的原則為了調(diào)壓和降低電能損耗，變壓器選擇應考慮以下原則：變壓器應盡量選節(jié)能型的油浸或干式變壓器；獨立的變配電所，可選節(jié)能型干式變壓器；400KVA。變電所主變壓器臺數(shù)的選擇時，宜采用兩臺及以上變壓器：設(shè)備等用電。500kVA變壓器，以確保供電安全?？汕谐_變壓器。其它情況下宜裝設(shè)一臺變壓器。變電所主變壓器容量的選擇方案：裝有一臺主變壓器的變電所 主變壓器容量荷S ，即30

N

不應小于總的計算負S ≥SN30若裝設(shè)一臺主變壓器 型式采用SG10，而容量根據(jù)上式，選S SG10-630/10型空氣自冷干式變壓器。30

N

=630KVA裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺主變壓器容量

N

不應小于總的計算負荷S30

60%，最好為總的計算負荷S30

的70%左右，即SN.T

≈（0.6～0.7）S30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（Ⅰ，即S ≥S （Ⅰ+Ⅱ）N30若裝設(shè)兩臺主變壓器型號亦采用SG10，而每臺容量按以上兩式選擇，因此選擇兩臺SG10-400/10型空氣自冷干式變壓器。其聯(lián)結(jié)組別采用Yyn0。變配電所主接線方案的選擇變（配）電所的主結(jié)線（一次接線）主結(jié)線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。變配電所主接線設(shè)計要求電氣主接線設(shè)計應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求?？煽啃怨╇娍煽啃允侵改軌蜷L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(shè)計首先應滿足這個要求。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。靈活性①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，靈活地特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。②滿足檢修時的靈活性要求。在某一設(shè)備需要檢修時，應能方便地停運斷方便和安全。③滿足擴建時的靈活性要求。大的電力工程往往要分期建設(shè)。從初期的主對一次和二次部分的改建工作量最少。經(jīng)濟性在設(shè)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。欲使主接線可般應當從以下幾方面考慮。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。②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。③占地面小。主接線設(shè)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(shè)計，分期投資建設(shè)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。變配電所主接線方案的擬定按上面考慮的兩種主變壓器的方案可設(shè)計下列按兩種主接線方案：裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案 圖（3-1）所示裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案 圖（3-2）所示SG10-63010\0.4KVSG10-63010\0.4KV圖3-1裝設(shè)一臺主變的主接線方案（附高壓柜列圖）SG10-40010\0.4KVSG10-40010\0.4KVSG10-40010\0.4KVSG10-40010\0.4KV3-2裝設(shè)兩臺主變的主接線方案（附高壓列柜圖）（（圖3-，但按經(jīng)濟指標，則裝設(shè)一臺主變的方案（圖3-1）方案（3-2，因此決定采用裝設(shè)一臺主變的方案（3-1。變配電所二次回路的確定高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路10KV100MVA（計。斷路器采用手力操動機構(gòu)，其控制與信號回路如圖4-1所示圖4-1 手力操動機構(gòu)控制與信號回路高低壓側(cè)的電能計量回路量柜由上級供電部門加封和管理。變配電所的測量和絕緣監(jiān)察回路變配電所高壓側(cè)裝有兩臺電壓互感器—避雷柜，其中電壓互感器為 3個JDZJ-10Y/Y開口三角0 0如圖4-2所示：圖4-2 6～10KV線路測量和和計量儀表的原理電路PA—電流表 PJ1—三相有功電度表PJ2—三相無功電度表7-3圖4-3 220/380V線路測量和計量儀表的原理電PA—電流表 PJ—三相四線有功電度表變配電所的保護裝置主變壓器的繼電保護裝置的配置要求主變壓器的繼電保護裝置的配置有以下要求：瓦斯保護 800KVA及以上的油浸式變壓器應裝設(shè)瓦斯保護?？v聯(lián)差動保護 10000KVA及以上的單獨運行變壓器和6300KVA及上的并列運行變壓器，應裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。過電流保護和電流速斷保護 10000KVA以下的變壓器，可裝設(shè)過流保護和電流速斷保護。過負荷保護 400KVA及以上變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設(shè)過負荷保護。主變壓器的繼電保護裝置的選擇依據(jù)過電流保護動作電流的整定計算公式I KrelKIop K Kre i

L.max式中I ——變壓器的最大負荷電流，可取為（1.5～3）I ，I 為變壓器一L.max 1NT 1NT次額定電流；Krel

——保護裝置的可靠系數(shù)，對定時限，取1.2，對反時限，取1.3；3K——保護裝置的結(jié)線系數(shù)，對相電流結(jié)線取1，對相電流差結(jié)線取 ；3K 0.8；reK——電流互感器的變流比。i

應整定為整數(shù)，且在10A以內(nèi)。op過電流保護動作時間的整定計算公式t≥t1 2t式中 t1

——在變壓器低壓母線發(fā)生三相短路時高壓側(cè)繼電保護的動作時間；t2——變壓器低壓側(cè)保護裝置在低壓母線發(fā)生三相短路時的最長的一個動作時間；t——前后兩級保護裝置的時間級差，對定時限過電流保護，可取0.5s，對反時限過電流保護，可取0.7s。必須注意：對反時限過電流保護裝置，由于其過電流繼電器的整定時間只能是“10倍動作時間，或由實際動作時間確定整定時間。過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗公式S Ik.min1.5p Iop.1式中I ——在電力系統(tǒng)最小運行方式下，低壓母線兩相短路電流折合到變壓k.min器高壓側(cè)的值；I ——繼電保護動作電流折合到一次電路（即變壓器高壓側(cè)）的值。op.1如做后備保護，則靈敏系數(shù)S ≥1.2即可。p主變壓器的繼電保護裝置的選擇（1)裝設(shè)瓦斯保護大量瓦斯時，應動作于高壓側(cè)斷路器。（2）裝設(shè)反時限過電流保護繼電保護包括定時限保護和反時限保護，定時限保護的優(yōu)點是動作時間比較精確，整定簡便，其缺點是繼電器多，結(jié)線復雜需直流操作電源，投資較大。反時限保護的優(yōu)點是：投資少，結(jié)線簡單，可同時實現(xiàn)電流速斷保護，顯得簡單經(jīng)濟且適于交流操作其缺點是動作時間確定比較麻煩。過電流保護。GL15作方式。①過電流保護動作電流的整定：公式

KrelKwI 其中op K

Kre

L.maxI

=2×36.4=72.8A,K

=1.3,K=1,

=0.8,K=100/5=20,因此動作L.max電流為：

1NT

rel

w re iK K 1.31I rel wI 72.85.9Aop K

Kre

L.max 0.820對于感應式繼電器，I應整定為整數(shù)，且在10A以內(nèi)。所以整定為6A。OP②過電流保護動作時間的整定因本變配電所為電力系統(tǒng)的終端變配電所，故其過電流保護的動作時間（倍動作電流動作時間）可整定為最短的0.5s③過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗I公式

k.min1.5 其中：p Iop1

Ik

I2/Kk2

0.86615.8 0.547KA10KV/0.4KVI I K/K 10A20/1200Aop.1 op i所以其保護靈敏系數(shù)為：IS k.min547/2002.74滿足靈敏系數(shù)的要求p Iop1(3）裝設(shè)電流速斷保護。利用GL15的速斷裝置①速斷電流的整定公式

KrelKwI

式中：qb KKi T

k.maxI ——變壓器低壓母線三相短路電流周期分量有效值；K.maxK1.5；

rel

——可靠系數(shù)，對DL型繼電器取1.2～1.3,對GL型繼電器取1.4～K ——變壓器的電壓比。3T3K ——保護裝置的結(jié)線系數(shù).對相電流取結(jié)線取1對相電流差結(jié)線取 ；WK——電流互感器的變流比。iIk.min

Ik

15.8KA ,

rel

1.4, Kw

1, Ki

100/520 ,K1025KT 0.4所以速斷電流I

KrelKwI

1.411580044.24Aqb KKi T

k.max 2025速斷電流倍數(shù)整定為：KqbIqb/I0p44.24/67.37K 2－8qb②電流速斷保護靈敏系數(shù)的檢驗S I

k.min1p Iop1式中：I ——在電力系統(tǒng)最小運行方式下(兩相短路)，變壓器高壓側(cè)的短路電K.min流；I ——速斷電流折算到一次電路（即變壓器高壓側(cè)）的值。其中

Ik.min

I2k

0.866I0.8661.7KA所以Sp

Iqp.1IqbKi/K44.2420/1884.8A1700A/884.8A1.921.5GB50062-92（含電流速斷保護）求。變配電所低壓側(cè)的保護裝置的選擇(1）低壓總開關(guān)采用DW15-1000/3（1000A）（利用其長延時脫扣器，而且可以保護低壓單相接地短路起動電流整定電流

I 6Iq 30

6883.5A5301AIdx11.3553017156.35A所選DW15-1000/3型（脫扣器額定電流為1000A）的瞬動整定電流范圍為4000～18000A。所以整定為6000AIdx1I30883.5A所選低壓斷路器長延時動作整定電流為400～1000A。變配電所防雷保護和接地裝置的設(shè)計﹑筑物等采取一定的防雷措施。變配電所的防雷保護直擊雷保護地裝置相連。E如變配電所的主變壓器裝在室外或有露天配電裝置時則應在變電所外面的適當位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝設(shè)高度應使其防雷保護范圍包括整個變配電所如果變配電所處在其他建筑物的直擊雷防護范圍以內(nèi)時，則可不另設(shè)獨立避雷針。按規(guī)定，獨立避雷針的接地裝置接地電阻R 10。通常采用3～6根長2.5m，50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列，管間距離E5m0.6m40mm×4mm25mm×4mm20mm1～1.5m3m雷電侵入波的保護10kVFS4-1025mm4mm鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端螺栓連接。10kV波的危害。380V變配電所公共接地裝置的設(shè)計設(shè)計依據(jù)