湖南農業(yè)大學第二中心配電間配電優(yōu)化設計OPTIMALDESIGNOFPOWERDISTRIBUTIONINTHESECONDCENTEROFHUNANAGRICULTURALUNIVERSITY摘要：自改革開放以來，我國的經濟呈直線趨勢高速發(fā)展。隨著用電需求的大大增加，推進了電氣相關領域的發(fā)展，對于配電設備的質量與數量也在急速上升，所以配電所的建設尤為重要。配電所是整個電力系統(tǒng)的核心，直接關系著該區(qū)域的用電設備正常運轉。本文以湖南農業(yè)大學供電的重要性及負荷分配情況為背景進行優(yōu)化設計，因第一中心配電間供電容量10000KVA，達不夠用電需求，尤其是金岸、芝蘭等新增空調用電，使得第一中心配電間出現供電飽和，高峰期倒閘限電的問題。因而設計優(yōu)化第二中心配電間，供電容量報備30000KVA，規(guī)劃結余18530KVA，考慮校園西南區(qū)建設預留。住宅區(qū)“三供一業(yè)”全面分離改造后可預留10050KVA供電容量用于學校建設發(fā)展。兩個中心配電間4萬千伏安的容量可保障學校近二十年的發(fā)展建設。本次設計主要是完成湖南農業(yè)大學第二中心配電所的設計與優(yōu)化，首先對配電所的地理位置選擇、負荷計算及無功功率補償、變壓器的選擇、主線的選擇開展說明，從而完成第二中心配電間的設計，并對其進行成效分析。關鍵詞：供電容量；第二中心配電間；優(yōu)化設計；成效分析目錄TOC\o"1-3"\h\u10798摘要： 323793第一章緒論 5219501.1新建第二中心配電間的背景現狀 587781.2存在問題及改進 764641.2.1新建第二中配電間重要性分析 7230991.2.2改進方案 7129591.3設計依據 8288381.4設計的主要內容 821868第二章第二中心配電間的總體設計 9115822.1配電所的基本資料 9110802.2配電所基本數據 963602.2.1校區(qū)平面布局圖 9288122.2.2配電所基本數據 10168882.2.3配電所系統(tǒng)示意 10222852.4本章小結 11756第三章負荷計算與無功功率補償 11266793.1負荷計算 11159253.1.1負荷的分類 11104553.2負荷計算 12269583.3無功功率平衡及補償 145187第四章變壓器的選擇 15179264.1變壓器臺數的選擇 15291294.3主變壓器型式的選擇 15247174.3.3變壓器選型 15242004.4箱式變壓器 17257114.5高壓環(huán)網柜 1730499第五章短路電流計算 1897295.1計算短路電流的原因以及目的 18102155.2三相短路電流計算 18277445.2.1標幺值法 1880385.2.3三相短路電流的計算 1910295第六章.主接線方案的確定 19323966.1設計電氣主接線的依據和基本要求?? 19260866.1.1主接線的選擇應注意?? 20314176.1.2配電所電氣主接線設計 2032202第七章高低壓配電系統(tǒng)設計 2124157.1高壓配電系統(tǒng)設計 21234597.1.1母線及電力電纜的選擇 21108917.1.2高壓斷路器的選擇 23159957.1.3電壓電流互感器的選擇 24197457.1.4高壓開關柜的選擇 2672927.1.5高壓線路設計 26277707.1.6本工程高壓配電系統(tǒng)設計 27293167.2低壓配電系統(tǒng)設計 28117177.2.1開關導線的選擇 29178097.2.20.4kv低壓系統(tǒng)設計 29195717.2.3低壓開關柜選擇 2931147.3電力監(jiān)控系統(tǒng) 3021084第八章成效分析 3110354第九章總結 3116923參考文獻 318082致謝 3219783附錄 3224976附錄1 3219669附錄2 33緒論1.1新建第二中心配電間的背景現狀湖南農業(yè)大學是一所有多年辦學歷史的省屬重點高等學校。學校位于長沙市芙蓉區(qū)，占地面積2.27平方公里，北臨東湖，南靠瀏陽河。隨著學校的進一步發(fā)展，學生人數在未來幾年仍會不斷增長。本次規(guī)劃設計主要針對近期及遠景幾年中將會增加的電力負荷進行整體規(guī)劃設計。學校現有1個中心配電間，位于金岸學生公寓內。電業(yè)局認可的供電容量25120KVA，實際運行的變壓器容量為24730KVA，節(jié)余容量390KVA，校園變壓器使用情況分析如圖1-1所示。四個學生公寓（宿舍）共有變壓器容量為8200kVA，其中金岸公寓配電間位于學校中心配電間內，配置2臺1250kVA變壓器，豐澤學生公寓配置2臺1250kVA變壓器和1臺1600kVA，東湖公寓配置1臺800kVA變壓器（位于東湖住宅小區(qū)內），芷蘭公寓配置1臺800kVA變壓器。圖1-1校園變壓器實際使用情況分析編號變壓器位置銘牌容量(KVA)數量（臺）總計容量(KVA)變壓器滿載電流（A)變壓器負載率1#濱河小區(qū)-3棟西北（箱變）800180011550.172#濱河小區(qū)-8棟東南（箱變）800180011550.173#濱河小區(qū)-34棟北面（箱變）800180011550.174#濱河小區(qū)-49棟北面（箱變）800180011550.225#濱湖商場及菜市場800180011550.416#濱湖小區(qū)（箱變）800180011550.177#六教學樓800180011550.288#逸苑老區(qū)（箱變）800180011550.179#辦公樓（箱變）50015007220.2510#生命科學樓（箱變）800180011550.3511#中試車間12501125018040.4712#七教學樓63016309090.6613#芷蘭學生宿舍（箱變）800180011550.5214#泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）800180011550.2315#泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）800180011550.1416#科教新村12501125018040.2517#科教一期（箱變）800180011550.2218#八教學樓12501125018040.1919#圖書館800180011550.2820#-1東湖小區(qū)-5棟北（箱變）800180011550.1920#-2東湖小區(qū)-11棟西（箱變）800180011550.2221#金岸學生公寓12501125018040.8922#-1綜合大樓1#變12501125018040.0122#-2綜合大樓2#變12501125018040.0223#-1豐澤公寓1#變12501125018040.6723#-2豐澤公寓2#變12501125018040.3324#九教學樓800180011550.11總計247302724730356存在問題及改進從下圖湖南農業(yè)新建第二中心配電間之前的總平面圖分析，用電需求主要是由第一中心配電間和八教配電間通過7個環(huán)網柜進行分配電能、分配電壓，可以看出，由下半區(qū)域沒有配電間，主要由第一中心配電間分配，傳輸距離較遠，變壓損耗等消耗大，目前對于金岸以及芷蘭兩個學生公寓新增空調用電，對于原只有一個配電站的情況下需要對南北兩塊區(qū)域進行供電（如平面圖1-2所示）導致位于文淵館、第一教學樓、逸苑學生公寓等出現倒閘限電電容不足。1.2.1新建第二中配電間重要性分析1、四個學生宿舍區(qū)新上空調需增容10160KVA，耘園基地建設及動物實訓中心建設項目需供電電源，現有第一中心配電間節(jié)余容量只有390KVA，只能新建第二中心配電間；2、2個中心配電間同時運行，除解決學生宿舍空調安裝項目及耘園基地建設項目擴容11770KVA外，可預留18230KVA變壓器容量，用于校園西區(qū)發(fā)展建設。1.2.2改進方案1、新上第二中心配電間，放置在原有柴油發(fā)電機房。結合第一中心配電間進行電力負荷優(yōu)化調整，第二中心配供電范圍11850KVA，近期饋出線路3條，一回供電與已上4#環(huán)網柜接通，一回供電給芷蘭公寓，一回供電與已上5#環(huán)網柜接通，供電給綜合實驗樓、中試車間、耘園基地。（如圖1-2所示）2、第一中心配電間供電范圍盡量保留現狀，以減少10KV線路改造費用。圖1-2新建第二中心配電間平面圖1.3設計依據《20kV及以下變電所設計規(guī)范》（GB50053-2013）《3~110kV高壓配電裝置設計規(guī)范》（GB500060-2008）《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50052-2009）《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054-2011）《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014）《民用建筑電氣設計規(guī)范》（JGJ16-2008）《住宅設計規(guī)范》（GB50096-2011）《供配電設計規(guī)范》（GB50045-2009）《電力工程電纜設計規(guī)范》（GB50217-2007）《建筑電氣工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50303-2011）《工程建筑標準強制性條文》（2013版）1.4設計的主要內容本課題主要以湖南農業(yè)大學電力增容為目的進行電氣設計，本文的章節(jié)安排如下：緒論。首先介紹了本課題的背景現狀，然后對在該背景下出現的問題已經改進，并且說明了新建第二中心配電間的重要性，再說明本課題設計的依據和來源。第二中心配電間的總體設計。對于配電所得地理位置基本數據進行了分析，繪制了系統(tǒng)示意圖。負荷計算以及無功功率補償。新增第二中心配電所，主要是對于芷蘭學生公寓以及耕園基地及動物實訓中心進行增容，以下進行芷蘭學生公寓設備、耕園基地、動物實訓中心設備分類、需要系數、寢室間數、功率因數、設備容量、計算容量、計算電流、視在功率的計算；以及無功功率平衡及補償。通過對負荷的計算進行變壓器的選擇。根據負荷計算，對變壓器進行型號、數量等的選擇，箱式變壓器的選擇，以及高壓環(huán)網柜的選擇。短路電流的計算。短路電流的計算是非常重要的，不同電位的導電部分之間發(fā)生的低阻性短接是極其危險的，所以對于短路電流的計算尤為重要，所以計算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。主接線方案的確定。選擇主接線的基本原則，以及設計步驟，主接線的基本形式：單母線接線、單母線分段接線，最后進行配電所主接線的設計。高低壓配電系統(tǒng)設計。這一章節(jié)是最為重要的，首先是對低壓配電系統(tǒng)的設計，既是所用變的設計，以及其他設備的選擇，其主要是為提供給新建2#配電間以及臨近建筑供電；重點是高壓配電系統(tǒng)設計，分為高壓配電設備部分、母線以及電力電纜的選擇，進行的高壓線路設計、電力監(jiān)控系統(tǒng)三部分組成，完成對高壓配電系統(tǒng)的設計。成效分析。對于新建成的第二中心配電間進行成效分析，符合用電規(guī)則及安全標準，且相較于之前的配電系統(tǒng)，增加的容量達夠校園用電需求，并且留有余量給未來建設。第二中心配電間的總體設計2.1配電所的基本資料此次配電所的設計采用10kv雙電源供電。供電范圍有：芷蘭宿舍新增2臺630KVA變壓器及2臺800KVA變壓器，原來有800KVA變壓器1臺正常工作；七教學樓現有630KVA變壓器1臺正常使用；中試車間已設6#環(huán)網柜；耘園基地新增1臺800KVA變壓器1臺，接自6#環(huán)網柜；泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）、泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）、生命科學樓（箱變）已設5#環(huán)網柜正常使用；老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）、辦公樓、六教學樓已設4#環(huán)網柜正常使用；所用變新增1臺630kVA變壓器作所用變；動物實訓中心新增1臺1000kVA變壓器。報備30000KVA，規(guī)劃節(jié)余17530KVA，考慮校園西南區(qū)建設預留。2.2配電所基本數據2.2.1校區(qū)平面布局圖對湖南農業(yè)大學104萬平方米建筑面積，運用CAD軟件進行平面布局設計，如下圖2-1所示。圖2-1校區(qū)平面布局圖2.2.2配電所基本數據配電所的負荷容量、功率因數、出線方式如表2-2所示表2-2配電所基本數據負荷名稱負荷容量功率因數出線方式芷蘭宿舍3660+28600.85電力電纜七教學樓6300.85電力電纜中試車間12500.85電力電纜耘園基地800+8000.85電力電纜泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）8000.85電力電纜泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）8000.85電力電纜生命科學樓（箱變）8000.85電力電纜老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）8000.85電力電纜辦公樓5000.85電力電纜六教學樓8000.85電力電纜所用變630+6300.85電力電纜總計114700.85電力電纜2.2.3配電所系統(tǒng)示意根據負荷負荷要求，本配電所由兩路10kv雙電源供電，對芷蘭宿舍七教學樓、中試車間、耘園基地、泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）、泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）、生命科學樓（箱變）、老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）、辦公樓、六教學樓、所用變、動物實訓中心進行配電。其系統(tǒng)示意圖如圖2-3所示：圖2-3系統(tǒng)示意圖2.4本章小結供配電系統(tǒng)，是指將電能合理、按照需求、安全的供應以及安全的分配到各用電設備之中，設備正常運轉，就可以完成相應的活動。毫無疑問，通過對于本課題所在對象湖南農業(yè)大學，電能是不可或缺，并且達不夠要求的，通過新建的中心配電間可以解決這一些列問題，并且目前可對11棟等建筑進行供電，還有余量做未來規(guī)劃。負荷計算與無功功率補償3.1負荷計算3.1.1負荷的分類電力負荷對社會各個行業(yè)有著不同的需求，那么可將電力負荷進行一個分級：第一類是一級負荷，這一類負荷的負荷量是最大的。并且也是最重要的，對于社會、經濟、工廠等影響最大，一旦發(fā)生故障就會出現一些列直接后果，如交通堵塞、工廠停工。第二是二級負荷，二級負荷雖然其穩(wěn)定性僅次于以及負荷，但是其是應用最廣泛的，所以其重要性不言而喻。最后是三級負荷，是次于一級負荷二級負荷的，影響力也是最小的。對供配電系統(tǒng)的電力負荷進行適當分級,有利于依據負荷等級的不同來確定設備、變壓器的選擇，提高電氣設備保護的針對性。3.2負荷計算負荷的計算方法有很多種，其中最為常用的是需要系數法、利用系數法、單位指標法等，這里根據實際建筑電氣背景綜合來說，我們選用需要系數法進行計算：一.負荷計算1.長期工作制電動機的負荷計算：P=P2.反復短時工作制電動機的計算負荷： P=△3.用電設備組的負荷計算： 有功計算負荷：無功計算：視在計算負荷：計算電流：注：——電動機的額定電容(kw)——換算前的電動機銘牌額定功率（kw）——銘牌暫載率（計算中用小數）——時的暫載率（計算中用0.25）——需要系數——設備組容量（kw）——額定電壓（kv）——用電設備功率因數角——計算電流（A）新增第二中心配電所，主要是對于芷蘭學生公寓以及耕園基地及動物實訓中心進行增容，以下進行芷蘭學生公寓設備、耕園基地、動物實訓中心設備分類、需要系數、寢室間數、功率因數、設備容量、計算容量、計算電流、視在功率的計算（如圖3-1所示）：表3-1芷蘭學生公寓負荷計算表設備分類寢室間數設備容量需要系數計算容量功率因數視在功率7棟空調701540.8107.80.9119.787棟照明70840.8550.40.9569棟空調701540.8107.80.9119.789棟照明70840.8550.40.95610棟空調701540.8107.80.9119.7810棟照明70840.8550.40.9568棟空調701540.8107.80.9119.788棟照明70840.8550.40.95611棟空調701540.8107.80.9119.7811棟照明70840.8550.40.95612棟空調901980.8138.60.915412棟照明901080.8564.80.972研南北空調252453.60.8317.520.9352.8研南北照明252201.60.85120.960.9134.413棟空調89195.80.8137.060.9152.2913棟照明89106.80.8564.080.971.214棟空調89195.80.8137.060.9152.2914棟照明89106.80.8564.080.971.215棟空調89195.80.8137.060.9152.2915棟照明89106.80.8564.080.971.216棟空調89195.80.8137.060.9152.2916棟照明89106.80.8564.080.971.217棟空調249448.20.8313.740.9348.617棟照明249199.20.85119.520.9132.8總計259440092670.72967.44空調負荷：2063.44；照明負荷：904.00實訓中心設備分類、需要系數、功率因數、設備容量、計算容量、視在功率的計算（如圖3-2所示）：表3-2實訓中心負荷計算表設備分類設備容量需要系數計算容量功率因數視在功率數控車間4000.15335.60.85394.82普通車間560.15560.962.22鍛造車間3700.25319.90.9355.44鉗車間13.50.1513.50.915.00銑車間160.15160.8518.82焊接車間61.20.5557.20.695.33磨車間9000.15832.10.9924.56空調118.50.8103.30.9114.78照明1380.85132.10.9146.78其他1400.6131.80.9146.44總計2213.21997.52274.20總負荷：2213.2耕園基地設備分類、需要系數、功率因數、設備容量、計算容量、視在功率的計算（如圖3-3所示）：表3-3耕園基地負荷計算表設備分類數量設備容量需要系數計算容量功率因數視在功率水泵120900.776.80.896.00照明5006000.853600.9400.00其他4000.8319.90.85376.35總計1090757.6872.35注:需要系數根據《全國民用建筑技術措施電氣2003》來查閱相關系數，功率因數根據《開關電源功率因數校正電路設計與應用》查閱。3.3無功功率平衡及補償無功補償平衡及補償有以下三點要求:（1）低壓配電內的補償，利用并聯(lián)電容器的方法來補償。（2）并聯(lián)電容器的具體位置可以安放在變壓器的高壓側和低壓側。（3）按照電力系統(tǒng)的具體要求，低壓配電中的功率因數應確定在0.9左右。在變配電所低壓側設功率因數集中自動補償裝置，電容器組采用自動循環(huán)投切方式，要求補償后的功率因數不小于0.9。變壓器的選擇變壓器分為三類分別是：主變壓器、聯(lián)絡變壓器、廠變壓器，下面一一介紹，本課程主要涉及的是主變壓器以及廠變壓器；主要是用來對配電間所負責的11個區(qū)域建筑進行輸送電能。主變壓器：在發(fā)電廠和變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送電能的變壓器。聯(lián)絡變壓器：用于兩個電壓等級之間交換電能的變壓器。廠(所)變壓器：用于本廠(所)用電的變壓器，也稱自用變。4.1變壓器臺數的選擇變配電所中各個區(qū)域一般裝設兩臺主變壓器，以免一臺主變故障或檢修時中斷供電。對大型超高壓樞紐變配電所，為減小單臺容量，可裝設2～4臺主變壓器。4.3主變壓器型式的選擇相數選擇：三相變壓器：造價低，占地小。所以三相變壓器是符合我們設計的需求的，用于三相交流電，所以以下對三相變壓器進行開展的。2.變壓器繞組、連接方式的選擇：?我國110KV系統(tǒng)及以上電壓，變壓器繞組采用Y連接，35KV采用Y，其中性點多通過消弧線圈接地，25KV及以下電壓多采用△連接，在我國，110kV及以上電壓等級中，變壓器三相繞組都采用“Yn”連接；35kV采用“Y”連接，而中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下，采用“△”連接。?考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波等因素，此次設計中變壓器的接線方式采用△連接DYn11的接線方式。4.3.3變壓器選型本配電所主要是對芷蘭宿舍、七教學樓、中試車間、耘園基地、泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）、泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）、生命科學樓（箱變）、老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）、辦公樓、六教學樓、所用變、動物實訓中心進行輸送配電，且第二中心配電間新建是要保留原第一中心配電間的原狀，減少10kv線路改造費用。通過上述對變壓器選擇的原則，需要對芷蘭學生公寓新增設2臺630KVA以及2臺800KVA變壓器，就可滿足空調和照明用電；耕園基地新增1臺800KVA變壓器，就可滿足教學實習用電；另外新增一個所用變對整個系統(tǒng)進行一次、二次保護，新增一臺630KVA變壓器；實訓中心新增一臺1000KVA變壓器，就可滿足科研用電。（如下表4-1所示）4-1變壓器型號表負荷名稱變壓器型號容量功率因數臺數芷蘭宿舍SCB9-630/10（UK%=6）；SCB9-800/10（UK%=6）630*2+800*20.852+2七教學樓SCB9-630/10（UK%=6）6300.851中試車間設6#環(huán)網柜12500.851耘園基地SCB9-800/10（UK%=6）8000.851泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）5#環(huán)網柜利舊8000.851泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）5#環(huán)網柜利舊8000.851生命科學樓（箱變）設5#環(huán)網柜8000.851老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）設4#環(huán)網柜8000.851辦公樓4#環(huán)網柜利舊5000.851六教學樓4#環(huán)網柜利舊8000.851所用變SCB9-630/10（UK%=6）6300.851動物實訓中心SCB9-1000/10（UK%=6）10000.8514.4箱式變壓器國內配電網箱式變的選擇主要有：美式和歐式箱變。?二者相比，歐式的外形漂亮，安裝便利，易于以后的運維，其缺點是體積較大，不利放置。美式箱變布局采用模塊式，是將高壓開關設備、低壓配電裝置、配電變壓器分別隔在三個不同的空間，其所使用的電力設備均為常規(guī)型，易購得與后期維護，占地面積小且節(jié)約土地資源，故本次設計采用美式箱變。本設計所選用的箱式變壓器型號為下表4-2所示：4-2箱式變壓器選型型號數量（臺）額定電流（A）輸入電壓（V）輸出電壓（V）ZBW-12/0.4-6302125010000400ZBW-12/0.4-10002160010000400ZBW-12/0.4-100012000100004004.5高壓環(huán)網柜本設計的高壓環(huán)網柜在進線側安裝負荷開關，以方便對所有高壓分支箱電源的調控，可以在不影響系統(tǒng)正常運行，來對設備進行檢修，從而有效地避免線路短路故障范圍擴大，其技術參數如4-3所示。4-3高壓環(huán)柜網技術參數型號HXGN17-12防護等級IP3X額定雷電沖擊耐壓（峰值）75kV額定工頻耐受電壓（1min）42kV數量8臺熱穩(wěn)定電流20k（4s）額定電壓12kv額定動穩(wěn)定電流（峰值）63kA短路電流計算5.1計算短路電流的原因以及目的短路——指供電系統(tǒng)中不同電位的導電部分（各相導體、地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。主要原因：電氣設備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤操作、鳥獸危害等。計算短路電流的目的：是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。在變電所和供電系統(tǒng)的設計和運行中,基于如下用途必須進行短路電流的計算:（1）選擇電氣設備和載流導體,必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。（2）選擇和整定繼電保護裝置,使之能正確的切除短路故障。（3）確定合理的主接線方案、運行方式及限流措施。（4）保護電力系統(tǒng)的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下不損壞,盡量減少因短路故障產生的危害。短路電流的計算有三相短路電流計算、兩相短路電流計算和單相短路電流計算，下面只介紹三相短路電流計算。5.2三相短路電流計算短路電流的計算方法分為有名值法和標幺值法，對于本次設計適用標壓值法，所以以下只介紹標幺值法計算三相短路電流。5.2.1標幺值法按標幺值法進行短路計算時，一般是先選定基準容量和基準電壓?；鶞嗜萘咳。夯鶞孰妷喝≡谔幍亩搪酚嬎汶妷簽榛鶞孰妷海矗夯鶞孰娏鳎夯鶞孰娍梗?.2.3三相短路電流的計算對于該工程設計，采用的是標幺值法，代入數據有：選擇兩個短路點飛蛾位于10kv以及0.4kv的母線上，這兩個點的短路電流計算即是最大短路電流。取基準容量為S=100MVA,基準電壓U1=10.05KV,U2=0.4KV;計算10kv電壓側的短路電流為：=5.5KA阻抗標幺值計算如下：；1.01系統(tǒng)向10kv側母線提供的短路電流：短路沖擊電流：全電流最大值：短路容量：系統(tǒng)向0.4kv側母線提供的短路電流：短路沖擊電流：全電流最大值：短路容量：主接線方案的確定6.1設計電氣主接線的依據和基本要求??6.1.1主接線的選擇應注意??(1)主接線的設計，直接關系到全站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行。????(2)對于220KV電壓等級的配電裝置的接線，一般分為兩大類：其一為母線類（包括單母線、單母線分段、雙母線分段和增設旁路母線的接線）；其二為無母線類（包括單元接線、橋型接線和多角型接線等）。?6.1.2配電所電氣主接線設計一、主結線的基本形式和特點有母線的主結線形式包括單母線和雙母線接線。單母線又分為單母線、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式;雙母線又分為雙母線、雙母線分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等形式。這里只介紹單母線和單母線分段接線。（1）單母線接線只有一組工作母線，且每一進出線只經一臺QF接于母線上；單母線接線的基本構成：電源——母線——出線。（2）單母線分段接線單母線分段接線（sectionalizedconfiguration）是采用隔離開關或斷路器將單母線分段的電氣主接線。當進出線回路數較多時，采用單母線接線已經無法滿足供電可靠性的要求，為了提高供電可靠性，把故障和檢修造成的影響局限在一定的范圍內，可采用隔離開關或斷路器將單母線分段。二、本次配電系統(tǒng)設計主接線選擇根據對以上對配電間基本數據和主接線選擇原則可知：本次配電間的設計進線為兩路10kv電源進線，出線為11條，分別是芷蘭宿舍、七教學樓、中試車間、耘園基地、泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）、泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）、生命科學樓（箱變）、老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）、辦公樓、六教學樓、所用變、動物實訓中心，綜上所述,本次設計總變配電所的主接線采用單母線分段運行方式。第七章高低壓配電系統(tǒng)設計基于電能負荷計算，方能完成供配電系統(tǒng)的電氣設計，從而在設計的供配電系統(tǒng)的基礎上完成電能耗監(jiān)控系統(tǒng)的設計。因此，本章主要闡述高低壓配電系統(tǒng)的電氣設計。7.1高壓配電系統(tǒng)設計高壓配電系統(tǒng)設計將從四個部分去設計分別是：母線及電力電纜的的選擇、高壓斷路器的選擇、電壓電流互感器的選擇、高壓配電系統(tǒng)線路設計。在滿足熱穩(wěn)定檢驗以及動穩(wěn)定檢驗的基礎上進行選擇。另外高壓配電系統(tǒng)主接線配置由一系列高壓開關柜組合而成，實現對高壓電能的接受和分配。7.1.1母線及電力電纜的選擇一．母線的選擇（1）導體材料的選擇導體材料一般為銅、鋁、鋁合金。其材料的選擇一般需要綜合考慮環(huán)境、安全、經濟等因素。（2）導體截面的選擇導體截面大小的選擇與其長時間發(fā)熱允許通過的電流大小或流經導體截面的電流密度有關。按長時間發(fā)熱允許通過的電流大小確定：為一定溫度θ=25℃時導體工作電流K是修正系數；由導體所處的環(huán)境溫度和海拔高度決定。按經濟電流密度選擇：為導體的經濟截面J為經濟電流密度(3）熱穩(wěn)定校驗為導體最小截面為短路電流熱效應C為熱穩(wěn)定系數通過分析所得母線選用情況：主母線：銅母線TMY-3*（100*10）；分支母線：3X(TMY-80x8)其他路母線：3X(TMY-60x6)二．電力電纜的選擇條件（1）電纜規(guī)格選擇電纜芯線的材料選擇通常考慮其耐用程度與導電性能，需要選用銅芯與鋁芯材質的線纜，需要與經濟效益與電路運行效率進行綜合考量，并且需要具備較強的現實使用性。（2）電壓選擇電纜芯線的額定電壓跟電力系統(tǒng)的額定電壓相比，它的額定電壓ＵＮ必須超出一部分，用公式表達：（3）截面選擇電纜芯線截面的選擇標準可以參考電力電纜截面的選擇標準進行選擇。（4）運行電壓壓降校驗當輸送路程較長并且容量較大的情況下，需要對在電能傳輸過程中的損耗情況以及電壓的實際情況進行考量。通過對該工程的分析后，選擇以下電力電纜如下表7-1所示：表7-1電力電纜選型10kv配電間進線電纜YJV22-10kV-3*185高壓電纜YJV22-3*185/10kV高壓電纜YJV22-3*70/10kV環(huán)網柜電纜YJV22-10kV-3*240其他回路線電纜YJV22-3*240/10kV7.1.2高壓斷路器的選擇高壓斷路器的選擇條件有三點：額定電壓、電流的選擇滿足：—斷路器和電網的額定電壓（KV）—斷路器的額定電流和電網的最大負荷電流（KA）開斷電流的選擇滿足：—斷路器額定開斷電流(KA)—短路電流的有效值(KA)短路關合電流的選擇滿足：—斷路器額定短路關合電流—短路電流最大沖擊值高壓斷路器的選擇配電間各個部分的持續(xù)工作電流通過計算公式可計算得如下表7-3配電間基本數據：斷路器熱穩(wěn)定檢驗110kv最大穩(wěn)定的短路電流的作用時間斷路器動穩(wěn)定檢驗表7-3配電間數據負荷名稱負荷容量功率因數最大持續(xù)工作電流（A）芷蘭宿舍56200.85394.9七教學樓6300.8538.1中試車間12500.8575.7耘園基地16000.8596.9泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）8000.8548.4泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）8000.8548.4生命科學樓（箱變）8000.8548.4老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）8000.8548.4辦公樓5000.8530.2六教學樓8000.8548.4所用變12600.8576.3總計114700.85694.8通過上表以及斷路器的選擇條件可得：額定電流：=694.8A開斷電流：=29.84KA關合電流：=66.78KA通過以上對斷路器選擇情況計算的分析，可選擇HKW1-2000/3智能型萬能式斷路器，其基本參數如下表7-4所示。表7-4斷路器基本參數產品型號HKW1-2000/3脫扣器電壓交流230V工作電壓400V690V電動機電壓交流230V額定電流1600KA交流50HZ耐受電流1S50KA40KA7.1.3電壓電流互感器的選擇（一）.電壓互感器選擇原則?1.5kV及以下多制成戶內式;35kV以上則制成戶外式。2.35kV及以上不能制成三相式?3.?干式電壓互感器結構簡單、無著火和爆炸危險，但絕緣強度較低，只適用于6kV以下的戶內式裝置;澆注式電壓互感器結構緊湊、維護方便，適用于3kV~35kV戶內式配電裝置;油浸式電壓互感器絕緣性能較好，可用于10kV以上的戶外式配電裝置;充氣式電壓互感器用于SF6全封閉電器中?4.一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應和所接的測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)，電壓互感器二次側不允許短路通過對電壓互感器選擇原則，選擇的電壓互感器如下表7-5所示：表7-5電壓互感器數據1#計量JDZ-1010/0.1kVI段PTREL-102#計量JDZ-1010/0.1kVIIPTREL-10（二）電流互感器的選擇通過對電流互感器的選擇條件分析，選用下列電流互感器如下表7-6所示：表7-6電流互感器用途名稱電流互感器型號1#進線LZZBJ9-10800/51#計量LZZBJ9-10600/5已設5#環(huán)網柜LZZBJ9-10600/5已設4#環(huán)網柜LZZBJ9-10600/5備用LZZBJ9-10600/5母聯(lián)開關柜LZZBJ9-10600/5動物實訓中心LZZBJ9-10600/5所用變LZZBJ9-10400/5新建分配電間1AH1LZZBJ9-10600/52#計量LZZBJ9-10600/52#進線LZZBJ9-10800/5動穩(wěn)定度校驗應滿足：將相關數據代入得：=80**105=11879.4A熱穩(wěn)定度校驗應滿足：==13340.25通過查得LZZBJ9-10相關參數，符合熱穩(wěn)效應設計。7.1.4高壓開關柜的選擇選擇KYN28A-12(Z)鎧裝移開式交流金屬封閉關設備（又稱GZS1開關設備）適用于三相交流50Hz電力系統(tǒng)，用于接受和分配電能并參電路實行控制、保護及監(jiān)測（如下表7-7所示）。表7-7技術參數序號名稱單位數據1

額定電壓（最高工作電壓）KV3.6

7.2

122

額定頻率Hz503

斷路器額定電流A630125016002000250031504

開關柜額定電流A630125016002000250031505

額定熱穩(wěn)定電流（4s）KA162025

31.540506額定動穩(wěn)定電流（峰值）KA405063801001257

額定短路開斷電流KA16202531.540508額定短路關合電流（峰值）KA405063801001259額定絕緣水平1min工頻耐受電壓KV243242雷電沖擊耐受電壓KV40607510防護等級外殼為IP4X，隔室間、斷路器室門打開時為IP2X本工程配電所根據所選KYN28A-12開關柜主要技術、以及變壓器的數量來看，需要14臺KYN28A-12開關柜，分別用于進線、計量、PT、分段隔離柜、實訓中心、新建分配電間1AH1、所用變、母聯(lián)開關柜、以及新建的4、5環(huán)網柜，還有一個作為備用。7.1.5高壓線路設計在電力系統(tǒng)中線路工程質量的高低受到配電線路設計水平的直接影響，電力工程的質量對電力企業(yè)的經濟效益有很大的影響，這就要求電力系統(tǒng)線路設計人員在設計線路時一定要嚴格按照設計原則進行，要熟練掌握電力系統(tǒng)10KV配電線路設計要點，保證電力系統(tǒng)配電線路設計準確無誤，以更好地適應時代發(fā)展的需要。本文的線路設計主要包括（如圖7-8所示）：1、本工程為湖南農業(yè)大學-2#中心配配電工程。2、新上專變中心配電間1座。3、將已設4#環(huán)網柜到已設5#環(huán)網柜電纜退出。4、從新上專變2#中心配電間新放1回YJV22-3*240/10kV電纜沿新建管道至已設4#環(huán)網柜,路徑長330米。5、從新上專變2#中心配電間新放1回YJV22-3*240/10kV電纜沿新建管道至已設5#環(huán)網柜,路徑長170米。6、從新上專變2#中心配電間新放1回YJV22-3*185/10kV電纜沿新建管道至新建專變分配電間,路徑長380米。7、土建部分:新建轉角工作井2座（J1、J2），新建普通工作井1座（J3）、新上專變2#中心配電間→J1→J2新建埋管8根DN150*24米,J2→J3→原有井新建埋管6根DN150*84米。圖7-8線路設計7.1.6本工程高壓配電系統(tǒng)設計本工程中規(guī)劃的變壓器總裝機容量30000KVA，近期新上12740KVA，預留容量12760KVA。高壓供電采用放射式供電方式，即保證了供電可靠性，又保證了經濟性節(jié)能性。高壓開關柜按KYN28A-12Z型設計。進出線規(guī)格由供電部門決定，10k高壓系統(tǒng)圖及變電所圖紙需經供電部門審批方可訂貨及施工。高配電系統(tǒng)圖見圖7-9。并有以下設計說明：1、高壓開關柜采用KYN28A-12Z型金屬鎧裝移開式高壓開關柜，高壓柜必須具有“五防”功能，基本電氣參數：額定電壓為12kV，額定電流為630A，動/熱穩(wěn)定電流為63/25kA(4S)，工頻耐壓(1min)為42kV，絕緣爬距不小于240mm，開關元件采用真空斷路器，操作機構采用電動操作機構、彈簧儲能，配置開關柜智能操控裝置。2、本工程高壓由兩回10KV電源電纜進線，兩路電源同時運行，單母線分段接線，兩電源進線開關與母聯(lián)開關采用電氣+機械閉鎖（鑰匙程序鎖），K1、K2、K3三臺斷路器任何情況下只能二臺同時合閘，以防電源環(huán)網。3、分段隔離柜隔離手車與母聯(lián)柜斷路器進行程序閉鎖，防止帶電拉合隔離手車。4、計量柜固定安裝，儀表室面板安裝無色透明玻璃，電能表按要求使用智能電能表，安裝用電信息采集終端，計量總表與用電信息采集終端須分別獨立成室安裝，計量柜須按規(guī)定裝設防竊電裝置，計量柜門開啟時聯(lián)跳本段進線斷路器及母聯(lián)斷路器，計量二次回路采用分相接線方式。5、采用分散式微機保護監(jiān)控裝置，繼電保護要求及配置進線柜：定時限過流、速斷保護。電壓互感器柜：PT斷線、絕緣監(jiān)測、事故及報警信號，柜內設置中央音響及燈光信號。母聯(lián)開關柜：過流、速斷保護。出線柜：定時限過流、速斷保護、單相接地零序保護及接地保護；6、10kV配電裝置采用GZDW-100AH/DC220V直流操作電源一套，配用免維鉛酸電池，高頻電源充電模塊。7、高壓進線柜預留交流采樣表安裝位置，并預留電流串接端子，電壓互感器、避雷器柜裝相電壓表3塊、線電壓表1塊及電壓換相開關。圖7-9高壓系統(tǒng)接線圖7.2低壓配電系統(tǒng)設計低壓配電系統(tǒng)只有2#中心配電間附設的所用變，主要供電給2#中心配電間及鄰近建筑。所用變的變壓器選擇的是SCB13-630/10技術參數如表7-10所示：表7-10技術參數型號SCB13-630/10聯(lián)結組別D.yn11額定電壓10/0.4kV阻抗電壓Uk%=6分接范圍±2*2.5%外殼防護等級IP30絕緣等級H級附件溫控、風機、金屬外殼7.2.1開關導線的選擇選擇斷路器一般是根據最大工作電流來選擇斷路器的額定電流，并根據需要選擇脫扣器的類型、附件的種類和規(guī)格。導線的選擇首先是根據計算負荷電流選斷路器整定值，再根據斷路器整定值選電纜。7.2.20.4kv低壓系統(tǒng)設計本工程0.4kv低壓配電系統(tǒng)是對是對所用變對照設計的，（如圖7-11所示）對該低壓配電系統(tǒng)進行一個說明：1、主變開關配電動操作機構，設失壓、分勵脫扣器、長延時過載、極間配合短延時短路保護、瞬時短路、接地故障保護。短延時脫扣值為3xIn，瞬時脫扣值為8xIn，2、低壓斷路器的額定分斷電流應大于低壓母線處短路時的最大短路電流。3、消防饋電開關配置復式脫扣器300，非消防饋電開關配置分勵脫扣和輔助接點340；火災時自動切斷空調、制冷機及非消防負荷，由控制模塊控制分勵脫扣線圈。非消防回路分勵線圈額定電壓：DC24V，柜內預留消防控制及信號返回端子。4、高供高計，高壓總計量為生活計量。5、電容器的投切方式宜采用自動投切、三相自動平衡、無涌流投切開關（無觸點型）。6、其它按相關標準制作。7、低壓出線回路可根據實際情況選擇。圖7-110.4kv低壓系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖7.2.3低壓開關柜選擇選擇型號為GCK低壓配電柜3臺，固定柜，落地式安裝。額定電壓：400V；額定絕緣電壓：690V；額定電流：水平母線2500A；垂直母線1250A；防護等級：IP30。7.3電力監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，為\t"/item/%E7%94%B5%E5%8A%9B%E7%9B%91%E6%8E%A7%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"變配電系統(tǒng)的實時數據采集、開關狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)，在變配電監(jiān)控中發(fā)揮了核心作用，可以幫助企業(yè)消除孤島、降低運作成本，提高生產效率，加快變配電過程中異常的反應速度。用于監(jiān)視和控制電力生產和供應過程的、基于計算機及網絡技術的業(yè)務系統(tǒng)及智能設備，以及作為基礎支撐的通信及數據網絡等。（如圖7-12所示）本工程接入到電力監(jiān)控系統(tǒng)，對電力配電實施動態(tài)監(jiān)視，其功能如下：(1)監(jiān)視10kV配電柜所有進線、出線和聯(lián)絡斷路器的狀態(tài)。(2)監(jiān)視所有進線三相電壓、頻率。(3)監(jiān)視10kV配電柜所有進線、出線和聯(lián)絡三相電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能等。(4)變壓器超溫報警、溫度監(jiān)控功能。（5）0.23/0.4kV系統(tǒng)監(jiān)控功能：監(jiān)視低壓配電柜所有進線、出線和聯(lián)絡的斷路器狀態(tài)；監(jiān)視所有進線三相電壓、頻率；監(jiān)視低壓配電柜所有進線、出線和聯(lián)絡三相電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能等；統(tǒng)計斷路器操作次數。系統(tǒng)預留與建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網的網關接口。圖7-12電力監(jiān)控系統(tǒng)圖第八章成效分析通過對比校園變壓器實際負載與額定功率可以看出學生以及住戶的用電需求量是十分巨大的，達到24730KVA，通過平面圖可知道對于南北用點來說南邊的用電需求是達不夠的，尤其是芷蘭宿舍七教學樓、中試車間、耘園基地、泉水塘小區(qū)2棟南（箱變）、泉水塘小區(qū)6棟北（箱變）、生命科學樓（箱變）、老區(qū)（逸苑家屬區(qū)）、辦公樓、六教學樓、所用變、動物實訓中心這類1建筑新引進空調及照明用電既大大增加了用電負荷，那么在設計第二中心配電間就大大解決這類問題，通過對對第二中心配電間的校驗、核算，設計總容量30000KVA，新增5290KVA，預計結余17260KVA，用于西南區(qū)建設預留。第九章總結2020年的12月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。遇到困難，我會覺得無從下手，不知從何寫起；當困難解決了，我會覺得豁然開朗，思路打開了；當論文經過一次次的修改后，基本成形的時候，我覺得很有成就感。同時，我也在思考，畢業(yè)論文的完成預示著什么？??預示著我即將畢業(yè)，即將走出可愛的校園步入社會的大講堂，開始我的又一個新的人生旅程。那么，我應該記下一些東西，對我的畢業(yè)論文做一個總結，劃上一個完整的句號。在這里由衷的感謝我的指導老師李中秋老師，在他的悉心指導下，我不僅學習到了非常多的電氣知識與規(guī)范，更對湖南農業(yè)大學第二中心配電間進行了設計，對于負荷計算、短路電流計算、主接線的選擇、變壓器的選型等更加的深刻，在撰寫論文過程，收獲十分豐厚。參考文獻[1]楊艷玲.10kv及以下供配電cad系統(tǒng)的設計研究[D].湖南:湖南大學,2008.05.04.[2]王楠.西安市某高校實訓樓建筑電氣與能耗監(jiān)控系統(tǒng)設計[D].陜西:西安建筑科大學,2016.12.1.[3]安立強.奧運公園地下商業(yè)建筑電氣設計及可靠性分析[D].天津:天津大學,2011.02.01.[4]白潔.內蒙古某風力發(fā)電場電氣部分設計與實現[D].吉林:長春工業(yè)大學,2017.06.01.[5]張向東.論配電工程中負荷開關－熔斷器的應用[J].施工技術與應用,2014.05.31,03:300.[6]高鵬.濰坊市益都中心醫(yī)院的供配電系統(tǒng)設計[D].山東:齊魯工業(yè)大學,2018.05.26.[7]黃鵬.基于PSASP的寧夏電網短路電流研究[D].北京:華北電力大學,2015.06.01.[8]楊員海.超低頻耐壓試驗系統(tǒng)研究開發(fā)[D].遼寧:沈陽工業(yè)大學,2012.02.25.[9]孟祥龍.10（6）kV變電所電氣設計研究[D].北京:北京化工大學,2015.11.27.[10]楊家全.基于IEC61850的變電站監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].云南電力技術,2012,05:25-04.[11]何添順.電力監(jiān)控技術在小區(qū)供配電中的應用[J].應用技術,2012,09:290-01.[12]任君.基于現代醫(yī)院建筑下的分布式能源供電方案可行性探討[J].電工技術.理論與技術,2015,07:17-01.[13]張碩.一種基于模塊化技術的智能變電站電氣系統(tǒng)研究[D].遼寧:遼寧工程技術大學,2017.06.01.[14]周江.10kV及以下配電線路線損計算與降損措施[J].通信電源技術,2011,01:71-02.[15]孫艷波,王美春,趙凱陽.航材園變電站主接線設計[J].準備制造技術,2015,11:255-03.[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