一個(gè)住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄摘要 摘要工業(yè)革命以來(lái)，電力得到了廣泛的開發(fā)，并逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，現(xiàn)代信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在智能電氣化的技術(shù)基礎(chǔ)上得到了很好的確立。伴隨科學(xué)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷突破，我國(guó)人民的生活質(zhì)量得到了改善，所涉及的家用電器的數(shù)量增加了，家庭用電也大大增加了。因此,居民對(duì)于生活中所居住的小區(qū)內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的供電和可靠性提出了更高的要求,這就需要一種合理的住宅小區(qū)內(nèi)部配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和接線方法簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠且經(jīng)濟(jì)合理顯得日趨重要。本研究課題是對(duì)于一個(gè)住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),是一個(gè)典型的案例,設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要應(yīng)該包含以下幾個(gè)重點(diǎn)方面的內(nèi)容,住宅小區(qū)的變壓器負(fù)荷計(jì)算,功率因數(shù)補(bǔ)償,小區(qū)變配電所內(nèi)主變壓器容量的大小如何選擇,短路容量的計(jì)算,供電系統(tǒng)設(shè)計(jì),防雷,接地等內(nèi)容。其中的每個(gè)組成部分內(nèi)容都是十分重要,需求滿足安全可靠、操作方便、經(jīng)濟(jì)合理、便于開發(fā)這四個(gè)基本要求,每個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)都會(huì)直接影響到一個(gè)住宅樓房的整體效果與安全系統(tǒng)性能。關(guān)鍵詞：大型小區(qū)；供配電系統(tǒng)；負(fù)荷計(jì)算；設(shè)備選型；防雷接地第1章緒論1.1研究的背景、目的和意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展越來(lái)越快,越來(lái)越發(fā)達(dá),電能已經(jīng)與我們的日常生活、學(xué)習(xí)、工作密切相關(guān),人們對(duì)于電能的需求程度也得到了很大提高，人們對(duì)電能也越來(lái)越依賴。由于過去的社會(huì)發(fā)展緩慢，家用電器沒有現(xiàn)在這么廣泛,居民的用電極限很小,一戶人家可能只有一盞燈，甚至連燈都沒有?，F(xiàn)如今,隨著社會(huì)的發(fā)展,居民家庭使用電器產(chǎn)品的數(shù)量也在增加,居民的家庭用電量也在增加,微波爐、洗衣機(jī)、電視機(jī)、冰箱等各類家電設(shè)備也已經(jīng)成為我們生活中常見的家電。停電會(huì)對(duì)我們的生活造成很多不便，電能的影響力和對(duì)社會(huì)的幫助可以說超過了任何媒介。同時(shí),我國(guó)總體的工業(yè)和用電結(jié)構(gòu)正在逐步的發(fā)生變化,居民和企業(yè)中的用電數(shù)量逐步增加,非工業(yè)和企業(yè)中用電的比重也逐步上漲。電能的正常使用和運(yùn)行將會(huì)直接地影響到人們的一切,對(duì)于人們?nèi)粘Ｉ疃季哂袠O為重要的影響。而且住宅小區(qū)內(nèi)的各個(gè)供配電系統(tǒng)能夠安全地正常運(yùn)行,是保證小區(qū)內(nèi)居民的日常生活秩序的根本,可以說沒有電能，就沒有現(xiàn)在的生活。但是必須由專門的技術(shù)人員合理的去分配電能到各個(gè)地方,才能更好地去使用電能來(lái)造福社會(huì)。當(dāng)前,電力的合理分配并不容易,所以在考慮到一種最恰當(dāng)?shù)墓┡潆娤到y(tǒng)形態(tài)并非很簡(jiǎn)單。如果系統(tǒng)選取得不合理,很有可能就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的損失,有時(shí)甚至?xí)斐扇松戆踩膿p害。因此必須安全的運(yùn)行電力系統(tǒng),此外在節(jié)能方面也被認(rèn)為是今后我們探索和研究的一個(gè)主要方向。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀通常來(lái)說,小區(qū)的供配電系統(tǒng)就是給各個(gè)小區(qū)用戶合理的分配從國(guó)家電網(wǎng)上傳送到的電能。而所謂的供配電技術(shù),就是考慮如何將各個(gè)用戶所得到的電能合理分配的技術(shù)。電力是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)以及現(xiàn)代生活所不可或缺的能源。很難想象，如果當(dāng)初并沒有發(fā)現(xiàn)電,就注定沒有今天的生活和現(xiàn)代化的社會(huì)。自第二次工業(yè)革命以來(lái)電力早已滲透進(jìn)社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，因此,用電設(shè)備電力供給若突然出現(xiàn)停止,則將可能會(huì)對(duì)社會(huì)造成一定的影響。因此作好供配電的維護(hù)工作,對(duì)于我們確保正常的日常工作、學(xué)習(xí)、生活將來(lái)都具備十分重要的價(jià)值。供配電工作需要很好地服務(wù)于用電單位和全體人員，并且一定要做到以下基本條件:(1)安全,在對(duì)所有電力設(shè)備進(jìn)行安全供應(yīng)、分配和正常運(yùn)輸過程使用中,不能出現(xiàn)任何人身安全事故和電力裝置上的安全事故。(2)可靠,應(yīng)能夠滿足各種電力使用者對(duì)其供電的可靠性與連續(xù)度的要求。(3)優(yōu)質(zhì),應(yīng)能夠滿足廣大電力使用者對(duì)于電壓、頻率等質(zhì)量的需求。(4)經(jīng)濟(jì),應(yīng)該盡量使得整套供配電系統(tǒng)的設(shè)備投資相對(duì)較少,運(yùn)行中的成本相對(duì)較低,并且它還要盡可能的節(jié)省電能及減少對(duì)一些有色金屬的消耗。供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：(1)供配電系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大(2)功率密度也越來(lái)越高(3)供配電系統(tǒng)可靠性要求越來(lái)越高(4)供配電系統(tǒng)的綠色節(jié)能(5)配電自動(dòng)化隨著現(xiàn)代信息科技的發(fā)展與進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,對(duì)于居民小區(qū)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行及其維護(hù)等安全性能的技術(shù)提出了更高的要求,并受到了政府及其相關(guān)部門的越來(lái)越多地重視。1.3研究?jī)?nèi)容工程基本概況：建筑地下2層，地上28層，建筑高度為90米，為一類高層居住建筑。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆混凝土樓板?？偨ㄖ娣e約14026.08平方米。地下2層至地下1層為戊類儲(chǔ)藏間和設(shè)備用房。地上一層至頂層為住宅，屋面層局部為設(shè)備用房。設(shè)計(jì)原則：智能小區(qū)每戶用電標(biāo)準(zhǔn)值(kW)一類二類三類普通住宅468中檔住宅679高檔住宅8810建筑面積在75以下的住宅為普通住宅，建筑面積120以上的豪華住宅為高檔住宅，介于75與120之間的為中檔住宅。而對(duì)于高層住宅，由于公用電荷如電梯、公用照明、應(yīng)急照明等智能化的管理，每戶應(yīng)增加0.6kW作為用電負(fù)荷。經(jīng)計(jì)算，地上建筑面積約為13091.008平方米，每層面積約為467.536平方米。由于普通住宅相當(dāng)于建筑面積75平方米以下的住宅，故每層設(shè)6戶普通住宅。共計(jì)168戶普通住宅。第2章負(fù)荷計(jì)算與功率因數(shù)補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算2.1.1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)根據(jù)JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將負(fù)荷等級(jí)分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷[11][12]。對(duì)于中斷供電會(huì)造成重大事故或者人身傷亡的為一級(jí)負(fù)荷，如各種樞紐、國(guó)家級(jí)建筑等。一級(jí)負(fù)荷一般不允許斷電，必須設(shè)置兩路電源供電，并增設(shè)應(yīng)急電源。對(duì)于中斷供電會(huì)造成比較大的影響和公共秩序產(chǎn)生影響為二級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷也要有兩路供電。而不屬于一二級(jí)負(fù)荷的為三級(jí)負(fù)荷，三級(jí)負(fù)荷一般沒有要求。主要住宅的用電負(fù)荷的分級(jí)：圖1主要用電負(fù)荷的分級(jí)根據(jù)工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)供配電系統(tǒng)負(fù)荷分級(jí)的要求[11][14]。負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表如表1所列。表1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)設(shè)備名稱負(fù)荷等級(jí)電壓?jiǎn)螜C(jī)容量安裝/工作臺(tái)數(shù)工作設(shè)備總?cè)萘啃栌孟禂?shù)1風(fēng)機(jī)11380101/1100.82風(fēng)機(jī)21380121/1120.83風(fēng)機(jī)32380152/1150.84低層生活水泵2380101/1100.85中層生活水泵1380121/1120.86高層生活水泵1380151/1150.87排污水泵138052/2100.88消防水泵13802.52/2100.89客用電梯1380152/2300.2210消防電梯1380152/2300.2211泛光照明2220200.812事故應(yīng)急照明1220100.813走道照明1220150.814網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)房3220100.915消防安保機(jī)房2220150.916用戶負(fù)荷3220168772.80.42.1.2負(fù)荷計(jì)算本論文主要進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的方法是需用系數(shù)法。對(duì)所有的負(fù)荷進(jìn)行分組，共分為6組。各個(gè)負(fù)荷計(jì)算的公式如下：有功功率公式（2.1）無(wú)功功率公式（2.2）各個(gè)負(fù)荷組的計(jì)算功率公式如下：有功功率公式：（2.3）無(wú)功功率公式：（2.4）計(jì)算視在功率（2.5）各組計(jì)算如下：風(fēng)機(jī)組水泵組電梯組照明組機(jī)房組用戶分布負(fù)荷總計(jì)算視在功率總計(jì)算電流（2.6）功率因數(shù)（2.7）其中為需用系數(shù)。為設(shè)備功率。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的用電設(shè)備取額定功率,即；對(duì)于電梯和消防電梯這種不是長(zhǎng)時(shí)間工作的設(shè)備。。同時(shí)使用頻率較高的電梯取40%，而只有緊急時(shí)使用的消防電梯取15%。有功同時(shí)系數(shù)取0.8-0.9,無(wú)功同時(shí)系數(shù)取0.93-0.97。為其額定電壓，二次側(cè)的供電電壓為400V綜上所述，負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如下表所示。表2負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)表序號(hào)設(shè)備名稱計(jì)算容量據(jù)變電所距離有功kW無(wú)功kvar視在kVAkm1風(fēng)機(jī)組26.6421.5334.250.52水泵組26.6421.5334.2513電梯組21.1117.3721.170.84照明組32.435.6248.155機(jī)房組1812.9722.191.56用戶總負(fù)荷247.30178.34304.97總計(jì)372.09287.36464.912.2功率因數(shù)補(bǔ)償2.2.1無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康挠捎谠谡麄€(gè)供電過程中，在供電系統(tǒng)中由于大部分的用電設(shè)備都是具有阻抗的從而會(huì)消耗一部分的電能產(chǎn)生無(wú)功降低實(shí)際的有功使用，并且還會(huì)影響電壓的損耗。而對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償就是為了減小所產(chǎn)生無(wú)功對(duì)供電系統(tǒng)的影響。所以，我們要對(duì)其產(chǎn)生的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償使其功率因數(shù)滿足國(guó)家的相關(guān)規(guī)定。2.2.2無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)霓k法主要有兩種：就地進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償和改變發(fā)電機(jī)的兩端電壓。而改變發(fā)電機(jī)兩端電壓的補(bǔ)償距離相對(duì)較遠(yuǎn)，損耗比較大，投資也相對(duì)較高此次小區(qū)供配電設(shè)計(jì)采用就地補(bǔ)償?shù)姆椒?。本次設(shè)計(jì)的無(wú)功補(bǔ)償主要采用了并聯(lián)電容器補(bǔ)償。而且并聯(lián)電容器補(bǔ)償根據(jù)其在電路上的不同位置上可以分為低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償以及單獨(dú)裝置進(jìn)行就地補(bǔ)償?shù)热N方式。本次設(shè)計(jì)主要采用低壓集中補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償是指在10kV變電站0.4kV的低壓供電母線上安裝低壓補(bǔ)償電容器。低壓集中補(bǔ)償與其他的補(bǔ)償方式相比，使用的補(bǔ)償設(shè)備成本更低，投資也更小。而且方便管理，容易接線，對(duì)無(wú)功的平衡也比較有效。并且也能降低變壓器的實(shí)際功率，減小變壓器的容量，從而降低成本。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，住宅區(qū)低壓側(cè)的功率因數(shù)不宜低于0.9。由計(jì)算可得功率因數(shù)不滿足設(shè)計(jì)所需，故取補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.93。故而取,則。按照最大負(fù)荷計(jì)算的補(bǔ)償容量計(jì)算為：（2.8）選擇YY0.4-12-1型電容器，需要的電容器個(gè)數(shù)（2.9）考慮誤差等因素，多用一個(gè)電容，即n取12實(shí)際補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為變壓器功率損耗為補(bǔ)償后高壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)償后高壓側(cè)功率因數(shù)為滿足要求。第3章短路電流計(jì)算3.1短路計(jì)算的目的產(chǎn)生短路故障的原因有很多如線路老化，運(yùn)行人員誤操作等，甚至一些自然現(xiàn)象也能引起短路。當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，此時(shí)的線路阻抗會(huì)很小。過大的短路電流可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路中的所有電氣設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p壞，使得電路的供電受到嚴(yán)重的影響或者被迫暫時(shí)停止。并且若在干線火力發(fā)電廠附近突然意外發(fā)生了干線短路，還會(huì)可能直接導(dǎo)致短路使全部的干線電力系統(tǒng)全部停止正常運(yùn)行而直接導(dǎo)致線路解列，引起非常嚴(yán)重的后果。短路故障可能造成產(chǎn)生的危險(xiǎn)和后果都極為嚴(yán)重，為了有效地消除和限短路電流的直接威脅和及時(shí)縮小對(duì)短路故障可能造成的直接影響，在高壓供電控制系統(tǒng)的基本電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際技術(shù)應(yīng)用中，必須對(duì)其電流進(jìn)行相應(yīng)的短路電流計(jì)算。短路計(jì)算也是為了選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備和對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行計(jì)算。短路計(jì)算有兩種方法：有名制法和標(biāo)幺制法。本次設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行計(jì)算。3.2短路電流的計(jì)算步驟本次計(jì)算短路電流的步驟如下：（1）確定基準(zhǔn)值基準(zhǔn)容量：；基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)電流：（3.1）為該處的額定電壓。（2）各元件的電抗標(biāo)幺值計(jì)算電力系統(tǒng)電抗： （3.2）為電力系統(tǒng)變壓器高壓饋電線出口處的短路容量，單位為。電力線路電抗：（3.3）為電力線路單位長(zhǎng)度的電抗，單位；為電力線路的長(zhǎng)度，單位為變壓器電抗：（3.3）為變壓器的短路電壓百分比；為變壓器的容量，單位。（3）畫出短路等效電路圖（4）計(jì)算三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量的標(biāo)幺值：（3.4）三相短路電流周期分量的有效值：（3.5）短路沖擊電流峰值和有效值：（3.6）三相短路容量：（3.7）（5）兩相短路電流：（3.8）3.3本次設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算3.3.1選取基準(zhǔn)值選取的基準(zhǔn)電壓為；選擇的基準(zhǔn)容量為。則各級(jí)基準(zhǔn)電流分別為：3.3.2畫出短路等效圖短路等效圖如下圖4所示，短路點(diǎn)設(shè)置在高壓母線末端、低壓母線末端、以及線路的末端。圖4短路等效電路圖3.3.3計(jì)算各元件的電抗標(biāo)幺值（1）系統(tǒng)電源電抗的標(biāo)幺值提供的開閉所10Kv饋線處短路系統(tǒng)數(shù)據(jù)為：（2）供電線路電抗的標(biāo)幺值取架空線的單位長(zhǎng)度電抗為0.38，其他線路的單位電抗為0.06。10kV架空線電抗的標(biāo)幺值電梯組饋電線路電抗的標(biāo)幺值水泵組饋電線路電抗的標(biāo)幺值機(jī)房組饋電線路電抗的標(biāo)幺值風(fēng)機(jī)組饋電線路電抗的標(biāo)幺值（3）變壓器電抗的標(biāo)幺值查表可知S9-400變壓器的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)3.3.4計(jì)算各個(gè)短路點(diǎn)的短路電流（1）k1（2）k2（3）k3（4）k4（5）k5（6）k6表3短路電流計(jì)算匯總表短路點(diǎn)短路參數(shù)7.218.3610.941316.2424.9663.6637.941.7321.6210.10.286.32.83.493.348.525.082.32.892.335.943.541.62.025.8915.018.954.15.22第4章供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)建設(shè)是我們整個(gè)電力系統(tǒng)建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，由各種電氣設(shè)備和各種配電系統(tǒng)線路按一定的接線形式所連接構(gòu)成。它從整個(gè)電力系統(tǒng)中直接獲得了電能,通過其電能轉(zhuǎn)化、分配、輸送與保護(hù)等各種功能,將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、有效地直接輸送到各種電力用電設(shè)備的安裝使用場(chǎng)所,再通過充分利用各種電氣控制的設(shè)備來(lái)自動(dòng)控制各種電力用電系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)際工作運(yùn)行狀態(tài)，最終達(dá)到促進(jìn)民用電能更好地直接服務(wù)于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)全體人民的日常生活。故供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。同時(shí)，供電系統(tǒng)的各種接線形式都需要滿足安全、可靠、操作方便、經(jīng)濟(jì)靈活、便于發(fā)展這四個(gè)要求。4.1供電系統(tǒng)的接線方式電力線路的接線方式一般有放射式接線和干式接線。放射式接線如下圖1所示，優(yōu)點(diǎn)是一路故障對(duì)于其他的回路沒有影響，可靠性高，但是需要的開關(guān)設(shè)備多，對(duì)有色金屬的消耗較大。圖1雙回線路放射式接線樹干式接線如下圖2所示，優(yōu)點(diǎn)是可以簡(jiǎn)化變電所的結(jié)構(gòu)，對(duì)開關(guān)和有色金屬的消耗也比較少，但是供電的可靠性較差，發(fā)生故障時(shí)影響的范圍較大。圖2雙回線路樹干式接線因此本次設(shè)計(jì)為了保證可靠性，一級(jí)負(fù)荷采用雙回路放射式接線；而對(duì)于三級(jí)負(fù)荷可以采用雙回路樹干式接線，來(lái)減少經(jīng)濟(jì)成本。4.2變電所的主接線形式變電所主接線形式主要有以下幾種：（1）線路-變壓器組接線線路——變壓器組接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，使用的設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)成本低；缺點(diǎn)是供電可靠性低，當(dāng)主接線中任何設(shè)備或者線路發(fā)生故障或檢修時(shí)，全部負(fù)荷都將停電。所以這種接線多用于僅有二、三級(jí)負(fù)荷的變電站，如大型企業(yè)的車間變電站和小型用電單位的10kV變電站等。（2）橋式接線橋式接線分為外橋、內(nèi)橋和全橋三種。全橋接線適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)線路、變壓器的操作均方便，運(yùn)行靈活；缺點(diǎn)是設(shè)備多、投資大，變電站占地面積較大。外橋接線對(duì)變壓器的切換方便，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，投資少，占地面積?。蝗秉c(diǎn)是倒換線路時(shí)操作不方便，變電站一側(cè)無(wú)線路保護(hù)。內(nèi)橋接線適用于進(jìn)線距離長(zhǎng)，變壓器切換少的終端變電站。（3）單母線分段式接線單母線分段式接線的優(yōu)點(diǎn)是所需要使用的連接裝置元件數(shù)量較小，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作安全；缺點(diǎn)之處是由于當(dāng)其中的任何一段的單母線都在需要進(jìn)行日常維護(hù)的檢修或者發(fā)生了重大故障時(shí)，接于這一段的單母線的整個(gè)進(jìn)、出線操作都會(huì)被停止。因此，該接線中的一、二級(jí)負(fù)荷必須由接在兩段母線上的環(huán)形線路或雙回線路供電，以便互為備用。（4）雙母線接線雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、運(yùn)行靈活；缺點(diǎn)是設(shè)備投資多、接線復(fù)雜、操作安全性較差。這種接線主要用于負(fù)荷容量大，可靠性要求高，進(jìn)、出線回路多的重要變電站。綜上所述，由于變電所共有兩回10kV的架空線進(jìn)線，其中一路故障時(shí)，另一路也可以供電，并且考慮經(jīng)濟(jì)和操作問題采用單母線分段式接線。圖3單母線分段式接線一次配電線路見附錄圖1。4.3變壓器和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的選擇由計(jì)算可得總視在功率，而采用分列運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)變壓器的負(fù)荷率應(yīng)小于80%，故而選擇變壓器的容量：（4.1）因此選擇的兩臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)為400kVA。故而擬選用S9-400型變壓器，其連接組別選用Yyn0，即高壓側(cè)星形連接，低壓側(cè)星形連接，中性點(diǎn)低壓側(cè)引出，高低壓相位角為0度。為了保證在供電系統(tǒng)故障時(shí)，各種一級(jí)負(fù)荷可以正常工作，應(yīng)對(duì)此設(shè)計(jì)應(yīng)急電源，應(yīng)急電源一般采用柴油發(fā)電機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)保證一級(jí)負(fù)荷的可靠性。其中機(jī)組的總?cè)萘縎C.F（4.2）其中為總負(fù)荷。這里取總有功功率，即。為負(fù)荷率。取0.2。為總負(fù)荷的計(jì)算效率。取0.8。由計(jì)算可得出需要裝機(jī)容量為150kVA的柴油發(fā)電機(jī)。4.4變壓器房與發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)房一般接近負(fù)荷中心，而且在建筑內(nèi)需要設(shè)計(jì)于低層，柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，故而發(fā)電機(jī)房與變壓器房應(yīng)設(shè)計(jì)為相鄰，這樣設(shè)計(jì)不僅方便維護(hù)和方便線路的安排，也方便小區(qū)停電后應(yīng)急發(fā)電機(jī)的快速啟動(dòng)，以保證用電的可靠性。供電與發(fā)電機(jī)需裝設(shè)可靠的切換裝置，設(shè)置手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，機(jī)房布局見下圖附錄圖2。4.5供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式供電系統(tǒng)的工作運(yùn)行方式按電氣設(shè)備的運(yùn)行方式可以劃分為并列運(yùn)行、分列運(yùn)行和一臺(tái)備用一臺(tái)使用三種方式。此次設(shè)計(jì)選擇分列運(yùn)行的方式，兩臺(tái)變壓器采用分列運(yùn)行的方式，不僅負(fù)荷分配容易、損耗低，變壓器獨(dú)立地運(yùn)行，而且保護(hù)設(shè)置整定方便、運(yùn)行靈活，短路時(shí)產(chǎn)生的電流相對(duì)較小，每臺(tái)變壓器的最大負(fù)荷率一般為50%左右，在兩臺(tái)變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷范圍內(nèi)，功率的損耗小，溫升低，可以有效的延長(zhǎng)變壓器的工作時(shí)間和使用壽命。在這樣的電路運(yùn)行方式下，兩段母線的每一段母線分別接有供電電源和供電線，正常工作運(yùn)行時(shí)，兩段線路母線之間相互獨(dú)立、運(yùn)行比較靈活、線路保護(hù)設(shè)置簡(jiǎn)單；而當(dāng)其中一路電源故障時(shí)，可將該分段斷路器合閘，從而形成單母線不分段運(yùn)行，可以使一些三級(jí)負(fù)荷不會(huì)長(zhǎng)期處于無(wú)法工作狀態(tài)。故而供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式采用分列運(yùn)行的方式。第5章電氣設(shè)備的選型與校驗(yàn)電氣設(shè)備的選型對(duì)于整個(gè)供配電設(shè)計(jì)都非常重要。而正確的選擇電氣設(shè)備的型號(hào)除了要掌握電氣設(shè)備的選擇理論外，還要了解電氣設(shè)備的制造情況。而對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行具體的選擇時(shí)，則需要弄清其在正常運(yùn)行下和短路運(yùn)行下的最長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流和最大負(fù)荷電流。而電氣設(shè)備需要在正常運(yùn)行下進(jìn)行選擇，在短路的運(yùn)行方式下進(jìn)行校驗(yàn)。5.1高壓開關(guān)設(shè)備的選擇5.1.1高壓斷路器的選擇由于變壓器采用分列運(yùn)行的方式，此時(shí)高壓斷路器的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為變壓器的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流。故而10kV側(cè)最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為（5.1）按照室外工作電壓為10kV和最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為24A，可選擇ZN164-12型斷路器，其參數(shù)如下表4所示：表4ZN164-12型斷路器參數(shù)表型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(A)額定開斷電流(kA)動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）4s額定短時(shí)耐受電流(kA)峰值耐受電流(kA)ZN164-121063020402050ZN164-12型斷路器，額定工作環(huán)境的最高空氣溫度為，實(shí)際工作環(huán)境為，此時(shí)不需要進(jìn)行修正。故符合要求。（1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)因兩回10kV電源的上級(jí)出線斷路器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.5s，高壓斷路器的開斷時(shí)間為0.1s，則短路電流通過高壓斷路器的最長(zhǎng)時(shí)間為，即假想時(shí)間為。則因?yàn)橄喈?dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流符合要求。（2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)由于，則故符合要求。5.1.2隔離開關(guān)的選擇10kV進(jìn)線的隔離開關(guān)選用GN30-10型隔離開關(guān)，參數(shù)如下表5所示。表5GN30-10型隔離開關(guān)參數(shù)表型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(A)動(dòng)穩(wěn)定電流(kA)4s額定短時(shí)耐受電流（kA）GN30-101040024.4012.5（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。因本級(jí)最長(zhǎng)短路時(shí)間，即假想時(shí)間為2.6s。所以4s熱穩(wěn)定電流為：符合要求。（2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)因?yàn)楣史弦蟆?.1.3電流互感器的選擇電流互感器選擇LZZB9-10C型電流互感器，可做計(jì)量和繼電保護(hù)用。參數(shù)如下表所示。表6LZZB9-10C型電流互感器參數(shù)表型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(A)動(dòng)穩(wěn)定電流(kA)短時(shí)耐受電流（kA）LZZB9-10C104008031.5（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。（2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)因?yàn)楣史弦蟆?.2母線及絕緣子的選擇5.2.110kV高壓母線的選擇10kV高壓母線選用LGJ鋼芯鋁絞線。（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面積年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4500h，查表可得到經(jīng)濟(jì)電流密度為。由于居民區(qū)的10kV線路鋼芯鋁絞線的最小截面為，所以擬選用截面積為的LGJ型鋼芯鋁絞線。（2）按照導(dǎo)體載流量校驗(yàn)在最熱月最高氣溫40℃下，可查表得截面積為的LGJ型鋼芯鋁絞線的載流量為110A，大于計(jì)算的。故符合要求。（3）按照線路允許電壓降校驗(yàn)10kV架空線路相電壓降及其相對(duì)值由查表得查表得10kV架空線路鋁絞線的允許電壓降相對(duì)值為1.029%大于0.37%。故符合要求。故10kV高壓母線選用截面積為L(zhǎng)GJ鋼芯鋁絞線5.2.20.4kV母線的選擇0.4kV母線選擇矩形鋁母線已知0.4kV母線上的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流：其中K為分配系數(shù)，取0.8。母線采用GXL型配電箱尺寸為；母線中心距為0.2m；當(dāng)?shù)刈顭嵩率覂?nèi)最高溫度平均為32℃。擬選取截面積為的矩形鋁母線，其額定電流為1100A（25℃），硬鋁材料參數(shù)如下表表7硬鋁材料參數(shù)表允許彎曲應(yīng)力熱穩(wěn)定系數(shù)C導(dǎo)體截面系數(shù)W87（1）按照最高長(zhǎng)時(shí)的負(fù)荷電流來(lái)選定的母線，其值應(yīng)該滿足（5.2）（5.3）故滿足要求。（2）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)最小熱穩(wěn)定截面（5.4）最小熱穩(wěn)定截面比所選的母線截面小，因此滿足要求。（3）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)在發(fā)生三相短路時(shí)母線受到的電動(dòng)力最大，其數(shù)值為：（5.5）母線的最大彎矩為：（5.6）母線上所受到的最大電動(dòng)應(yīng)力為：（5.7）因此最大電應(yīng)力為，小于硬鋁材料所允許的彎曲應(yīng)力，所以其動(dòng)穩(wěn)定性能夠滿足要求。故0.4kV母線選取截面積為的矩形鋁母線。5.2.3高壓絕緣子的選擇與校驗(yàn)10kV架空電力線路直線桿塔通常采用懸式絕緣子串。（1）按系統(tǒng)最高電壓和爬電比距來(lái)選擇高壓懸式絕緣子的片數(shù)（5.8）故采用XP-6型懸式絕緣子串，絕緣子片數(shù)應(yīng)為8.（2）絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)應(yīng)滿足以下要求（5.9）經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。5.2.4穿墻套管的選擇與校驗(yàn)穿墻套管選擇CWLB-10/1500型的戶外式鋁導(dǎo)線的穿墻絕緣子。其參數(shù)如下表表8CWLB-10/1500型套管絕緣子參數(shù)表型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(A)（5s）熱穩(wěn)定電流(kA)套管長(zhǎng)度（m）最大允許破壞力（N）CWLB-10/1500101500800.67358長(zhǎng)時(shí)允許電流為滿足要求。（1）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)計(jì)算跨距為電動(dòng)力為符合要求（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。故穿墻套管選擇CWLB-10/1500型的戶外式鋁導(dǎo)線的穿墻絕緣子5.3設(shè)備選擇結(jié)果統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表9所列。 表9設(shè)備選擇結(jié)果 名稱截面積型號(hào)110kV高壓斷路器ZN164-12型斷路器210kV隔離開關(guān)GN30-10型隔離開關(guān)3電流互感器LZZB9-10C型電流互感器410kV高壓母線LGJ鋼芯鋁絞線50.4kV母線矩形鋁母線6高壓絕緣子XP-6型懸式絕緣子串7穿墻套管CWLB-10/1500型穿墻套管第6章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)6.1繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，當(dāng)某個(gè)設(shè)備或者某個(gè)回路發(fā)生故障而影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)，若不及時(shí)處理，便會(huì)引起事故的發(fā)生。而及時(shí)的切除故障設(shè)備或者回路就可以避免影響的進(jìn)一步擴(kuò)大，這便是繼電保護(hù)的作用。因此，繼電保護(hù)必須要滿足選擇性、靈敏性、可靠性和速動(dòng)性。繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)從整體設(shè)計(jì)兼顧其特性。繼電保護(hù)也是供電可靠性的一種體現(xiàn)。6.1.1整定計(jì)算（1）帯時(shí)限的過電流保護(hù)動(dòng)作電流（應(yīng)當(dāng)按照躲過有可能發(fā)生的過負(fù)荷電流進(jìn)行整定）（6.1）靈敏度系數(shù)（按最小運(yùn)行方式，低壓側(cè)兩相短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的短路電流校驗(yàn)）（6.2）保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間電流速斷保護(hù)保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作電流（應(yīng)躲過低壓側(cè)短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的最大短路電流整定）（6.3）保護(hù)設(shè)備的靈敏度系數(shù)（系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，保護(hù)裝置安裝處的兩相短路電流校驗(yàn)）（6.4）過負(fù)荷保護(hù)保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作電流（按躲過變壓器額定電流進(jìn)行整定）（6.5）保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間（應(yīng)按照允許的短時(shí)工作景況下的過負(fù)荷時(shí)間進(jìn)行整定）（2）非電量保護(hù)變壓器的溫度會(huì)影響其工作狀態(tài)，而影響變壓器的溫度的因素有很多種，如電磁、天氣、室溫等。而變壓器的工作狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致供電系統(tǒng)中的電流的變化從而影響各種用電設(shè)備的工作。為此需要對(duì)變壓器設(shè)置溫度保護(hù)。設(shè)定變壓器的運(yùn)行溫度低于時(shí)，屬于正常工作，溫度保護(hù)不運(yùn)行。當(dāng)變壓器的運(yùn)行溫度高于時(shí)，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)并且報(bào)警提示。當(dāng)變壓器的運(yùn)行溫度高于時(shí)，超高溫跳閘斷電，警報(bào)維護(hù)。另可選用瓦斯保護(hù)。6.2變電所二次回路供配電系統(tǒng)的二次接線設(shè)計(jì)一般由電氣測(cè)量與電能計(jì)量回路、高壓斷路器控制與信號(hào)回路、中央信號(hào)裝置組成。10kV進(jìn)線應(yīng)裝設(shè)1只交流電流表，1只有功電能表，1只無(wú)功電能表。0.4kV母線應(yīng)裝設(shè)1只電壓表。0.4kV出線應(yīng)裝設(shè)3只交流電流表高壓斷路器控制與信號(hào)設(shè)計(jì)回路應(yīng)采用220V直流彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)能后方可進(jìn)行合閘。信號(hào)裝置在發(fā)生故障時(shí)可顯示故障位點(diǎn)，以便維修人員維修。需另設(shè)消防回路處理突發(fā)事故。二次側(cè)原理圖見附錄圖3及消防平面圖見附錄圖4。第7章防雷與接地建筑的防雷設(shè)計(jì)需要考察建筑的形狀，建筑周圍的地質(zhì)、土壤、氣象環(huán)境等條件，還需要考慮當(dāng)?shù)氐睦纂娀顒?dòng)規(guī)律從而設(shè)計(jì)出合適的防雷設(shè)施，防雷設(shè)施的設(shè)計(jì)要求如下：(1)根據(jù)建筑的實(shí)際情況還行防雷的設(shè)計(jì)。(2)避免使用的材料具有放射性。(3)充分利用其建筑結(jié)構(gòu)，并符合國(guó)家要求。7.1防雷等級(jí)確定我國(guó)對(duì)于防雷建筑分為三類：會(huì)因電火花引起爆炸，造成巨大破壞和人身傷害的為第一類防雷建筑。國(guó)家級(jí)文物建筑或影響人們?nèi)粘Ｉ钪刃虻臑榈诙惙览捉ㄖＪ〖?jí)文物或者人員密集的建筑，預(yù)計(jì)雷擊數(shù)大于0.06次/a且小于0.3次/a的民用建筑為第三類防雷建筑對(duì)建筑的年平均雷擊數(shù)進(jìn)行計(jì)算該建筑的預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)N:（7.1）其中（7.2）（7.3）已知本次建筑設(shè)計(jì)所在