某校10kv配电房设计.docx
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某校10kv配电房设计
第1章绪论
供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。
电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。
没有电力，就没有国民经济的现代化。
现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。
因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。
故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。
供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：
（1）安全——在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。
（2）可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。
（3）优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。
（4）经济——应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。
另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。
我们这次的毕业设计的论文题目是：
某高校供配电工程总体规划方案设计；作为高校，随着本科教育工作的推进和未来几年的继续扩招，对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出相当大的挑战。
因此，我们做供配电设计工作，要作到未雨绸缪。
为未来发展提供足够的空间：
这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。
总之一句话：
定位现实，着眼未来；以发展的眼光来设计此课题。
供配电系统设计的规范要点
供配电系统设计应贯彻执行国家的经济技术指标，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。
在设计中，必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质、用电容量、工程特点，以及地区供电特点，合理确定设计方案。
还应注意近远期结合，以近期为主。
设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。
第2章变电所负荷计算和无功补偿的计算
2.1变电站的负荷计算
2.1负荷统计
我们做负荷统计是以计算负荷为基础的。
计算负荷，是假想的负荷，是据之按允许发热条件选择供配电系统的导线截面，确定变压器容量，制订提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压质量等的依据。
序号
区块名称
额定负荷
功率因数
序号
区块名称
额定负荷
功率因数
1
大礼堂
100
0.96
11
食堂
130
0.97
2
文化艺术中心
20
0.91
12
图书馆
123
0.92
3
医教区
100
0.93
13
后勤楼
75
0.94
4
学生宿舍
40
0．86
14
车队
23
0.91
5
行政楼
85
0.89
15
东配楼东部教学照明
94
0.90
6
东配楼西部教学照明
110
0.90
16
东配楼东部教学动力
250
0.81
7
西配楼西部教学动力
170
0.83
17
西配楼西部实验楼动力
350
0.85
8
西配楼东部实验照明
62
0.90
18
西配楼西部实验楼照明
75
0.92
9
西配楼东部实验动力
270
0.80
19
西配楼中部实验照明
80
0.93
10
西配楼中部实验动力
240
0.81
Pjs=KΣpΣ（KxPe）
Qjs=KΣqΣ（KxPetgφ）
Sjs=√（Pjs2+Qjs2
上述三个公式中：
Kx：
需要用系数为0.5；
:
功率因数。
Kx为需用系数KΣp为有功功率同时系数，取值范围0.8-0.9，KΣq无功功率同时系数，取值范围0.93-0.97
KΣp有功为为0.9无功为0.95
先计算每个负荷的无功功率
大礼堂：
负荷电流I=P/U
=100/380*0.96=0.27A
无功负荷QC1=PC1
=100*0.292=29.2kvar
文化艺术中心车队：
负荷电流I=P/U
=20/380*0.91=0.058A
负荷电流I=P/U
=23/380*0.91=0.067
无功负荷QC1=PC1
=43*0.456=19.57kvar
医教区西配楼中部实验照明：
负荷电流I=P/U
=100/380*0.93=0.283A
I=P/U
=80/380*0.93=0.86A
无功负荷QC1=PC1
=180*0.395=33.77kvar
学生宿舍
负荷电流I=P/U
=40/380*0.86=0.122A
无功负荷QC1=PC1
=40*0.593=23.73kvar
行政楼
负荷电流I=P/U
=85/380*0.89=0.241A
无功负荷QC1=PC1
=85*0.512=43.52kvar
东配楼西部教学照明西配楼东部实验照明东配楼东部教学照明
负荷电流I=P/U
=110/380*0.90=0.322A
I=P/U
=62/380*0.90=0.181A
I=P/U
=94/380*0.90=0.275A
无功负荷QC1=PC1
=266*0.484=128.76kvar
东配楼西部教学动力
负荷电流I=P/U
=170/380*0.83=0.539A
无功负荷QC1=PC1
=170*0.672=110.02kvar
西配楼东部实验动力
负荷电流I=P/U
=270/380*0.80=0.889A
无功负荷QC1=PC1
=270*0.75=202.5kvar
西配楼中部实验动力东配楼东部教学动力
负荷电流I=P/U
=240/380*0.81=0.78A
I=P/U
=250/380*0.81=0.812A
无功负荷QC1=PC1
=490*0.724=354.76kvar
食堂
负荷电流I=P/U
=130/380*0.97=0.353A
无功负荷QC1=PC1
=130*0.251=32.63kvar
图书馆西配楼西部实验楼照明
负荷电流I=P/U
=123/380*0.92=0.352A
I=P/U
=75/380*0.92=0.215A
无功负荷QC1=PC1
=198*0.426=84.35kvar
后勤楼
负荷电流I=P/U
=75/380*0.94=0.21A
无功负荷QC1=PC1
=75*0.363=27.23kvar
西配楼西部实验楼动力
负荷电流I=P/U
=350/380*0.85=1.08A
无功负荷QC1=PC1
=350*0.62=217kvar
按需要系数法计算负荷
总的有功：
Pjs=KΣpΣ（KxPe）=0.5*0.9*2397.51=1078.88kw
总的无功：
Qjs=KΣqΣ（KxPetgφ）0.5*0.95*1348.48=640.53kvar
总的视在：
Sjs=√（Pjs2+Qjs2）=1254.69KVA
序号
区块名称
额定负荷
无功功率
负荷电流
功率因数
序号
区块名称
额定负荷
无功功率
负荷电流
功率因数
1
大礼堂
100
29.2
0.27
0.96
11
食堂
130
32.63
0.353
0.97
2
文化艺术中心
20
9.12
0.058
0.91
12
图书馆
123
52.398
0.352
0.92
3
医教区
100
39.5
0.283
0.93
13
后勤楼
75
27.23
0.21
0.94
4
学生宿舍
40
23.73
0.122
0．86
14
车队
23
10.49
0.67
0.91
5
行政楼
85
43.52
0.241
0.89
15
东配楼东部教学照明
94
45.5
0.275
0.90
6
东配楼西部教学照明
110
53.24
0.322
0.90
16
东配楼东部教学动力
250
181
0.812
0.81
7
西配楼西部教学动力
170
110.02
0．539
0.83
17
西配楼西部实验楼动力
350
217
1.08
0.85
8
西配楼东部实验照明
62
30
0.181
0.90
18
西配楼西部实验楼照明
75
31.95
0.251
0.92
9
西配楼东部实验动力
270
202.5
0．889
0.80
19
西配楼中部实验照明
80
31.6
0.86
0.93
10
西配楼中部实验动力
240
173.76
0.78
0.81
第三章功率因数补偿
无功补偿
供配电设计中正确选择电动机、变压器的容量，降低线路的感抗。
当工艺条件适当时，应采取同步电机或选用带空载切除的间歇工作制设备等，提高用电单位自然功率因数措施后，仍达不到电网合理运行要求时，还可以采用并联电力电容器作为无功补偿装置；合理时，还可采用同步电动机。
当采用电力电容器作为无功补偿装置时，应就地平衡补偿。
低压部分的无功功率应由低压电容器补偿；高压部分的无功功率应由高压电容器补偿。
容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率应就地补偿、集中补偿。
在环境正常的车间内，低压电容器应分散补偿。
无功补偿容量应按照无功功率曲线或无功补偿计算确定。
当补偿低压基本无功功率的电容器组，常年稳定的无功功率，经常投入运行的变压器或配变电所内投切次数较少的高压电动机及高压电容器组时，应采用手动投切的无功补偿装置。
当为避免过补偿时，装设无功自动补偿装置，在经济合理时只有装设无功自动补偿装置才能满足在各种运行负荷的情况下的电压偏差允许时，应装设无功自动补偿装置。
当采用高低压自动补偿装置效果相同时，应采用低压自动补偿装置。
为基本满足上述要求，我们在设计时把无功补偿装置统一装设在变压器的低压母线侧。
这样的补偿，可以选择相对较小容量的变压器，节约初期投资。
对于容量较大，并且功率因数很低的用电负荷采用单独集中补偿。
在本次设计中对于同一区变管辖范围内用电设备性质相同的采用放射式配电。
而在极少区域内采用树干式配电：
如学生区变的活动中心和风雨球场.
3.1无功补偿的目的和方案
由于用户的大量负荷如感应电动机、电焊机、气体放电灯等，都是感性负荷，使得功率因数偏低，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。
电力系统要求用户的功率因数不低于0.9，按照实际情况本次设计要求功率因数为0.92以上，因此，必须采取措施提高系统功率因数。
目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电容器装置。
根据现场的实际情况，拟定采用低压集中补偿方式进行无功补偿。
3.2无功补偿的计算及设备选择
我国《供电营业规则》规定：
容量在100kV·A及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于0.95，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。
一般情况下，由于用户的大量如：
感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。
当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。
这就可使供电系统的电能损耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。
因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。
要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。
最大负荷时的无功补偿容量QN·C应为：
QN·C=
=PC（
-
）
按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。
因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。
提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备。
前者主要有同步补偿机和并联电容器。
动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。
低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化相应循环投切的电容器组数一般有4、6、8、10、12组等。
用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量qN·C来确定电容器组数：
在用户供电系统中，无功补偿装置位置一般有三种安装方式：
（1）高压集中补偿补偿效果不如后两种补偿方式，但初投资较少，便于集中运行维护，而且能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿，以满足企业总功率因数的要求，所以在一些大中型企业中应用。
（2）低压集中补偿补偿效果较高压集中补偿方式好，特别是它能减少变压器的视在功率，从而可使主变压器的容量选的较小，因而在实际工程中应用相当普遍。
（3）低压分散补偿补偿效果最好，应优先采用。
但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止运用时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。
本次设计采用低压集中补偿方式。
PCQCSC取自低压母线侧的计算负荷，
提高至0.95
=
=
=0.86
QN·C=PC（
-
）
=1078.88*[tan（arccos0.86）-tan（arccos0.95）]=284.8kvar
选择BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，qN·C=20kvar
=284.8kvar/20kvar=14.24取16
补偿后的视在计算负荷
SC=
=1136.01kV·A
=
=0.95
第4章变电所变压器台数和容量的选择
4.1变压器的选择原则
电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。
所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是对接下来主接线设计的一个主要前题。
选择时必须遵照有关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用技术先进的产品。
4.2变压器类型的选择
电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等。
，
变压器按相数分，有单相和三相两种。
用户变电所一般采用三相变压器。
变压器按调压方式分，有无载调压和有载调压两种。
10kV配电变压器一般采用无载调压方式。
变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。
用户供电系统大多采用双绕组变压器。
变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。
10kV配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见联结组。
由于Dyn11联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式的低压电网中得到越来越广泛的应用。
4.3变压器台数的选择
变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。
《10kV及以下变电所设计规范GB50053－94》中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器：
⑴有大量一级或二级负荷；
⑵季节性负荷变化较大；
⑶集中负荷容量较大。
变电所中单台变压器（低压为0.4kV）的容量不宜大于1250kV·A。
当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。
在一般情况下，动力和照明宜共用变压器。
当属下列情况之一时，可设专用变压器：
一、当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器；
二、单台单相负荷较大时，宜设单相变压器；
三、冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。
四、在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统（IT系统）的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。
由于本单位的用电设备负荷有二级负荷和三级负荷。
根据设计规范GB50053－94的要求，宜装设两台变压器，选择台数为两台。
4.4变压器容量的选择
变压器的容量SN·T首先应保证在计算负荷SC下变压器能长期可靠运行。
对有两台变压器的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件：
1满足总计算负荷70%的需要，即
SN·T≈0.7SC；
2满足全部一、二级负荷SC（I+II）的需要，即
SN·T≥SC（I+II）
条件①是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%，负载率约为0.7，此时变压器效率较高。
而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。
在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。
条件②是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。
根据无功补偿后的计算负荷，SC=1173.00kV·A
即SN·T≥0.7*1173.00=821.1kV·A
SN·T≥SC（I+II）
即SN·T≥1078.88
取变压器容量为1250kV·A
因此，选择SZ9-1250/10Dyn11型电力变压器。
为油浸式、无载调压、双绕组变压器。
表3.1主变压器的选择
额定容量
SN/kV·A
联结组别
空载损耗
△PO/kW
短路损耗
△PK/kW
空载电流
IO%
阻抗电压
UK%
1250
Dyn11
2.0
11.2
1.2
4.5
第5章主接线方案的确定
负荷分级及供电要求
电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失及影响的程度分为一级、二级、三级负荷。
独立于正常电源的发电机组，供电网络中独立于正常的专用馈电线路，以及蓄电池和干电池可作为应急电源。
二级负荷的供电系统，应由两线路供电。
必要时采用不间断电源（UPS）。
一级负荷
一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或将在政治上，经济上造成重大损失者；或中断将影响有重大政治经济意义的用电单位的正常工作者。
就学校供配电这一块来讲，我校现没有一级用电负荷。
二级负荷
二级负荷为中断供电将在政治上，经济上产生较大损失的负荷，如主要设备损坏，大量产品报废等；或中断供电将影响重要的用电单位正常的工作负荷，如交通枢纽、通信枢纽等；或中断供电将造成秩序混乱的负荷等。
在本次毕业设计中：
我校现有的二级负荷有：
综合楼（南）和综合教学楼（北）的消防电梯、消防水泵、应急照明，银行用电设备，专家楼用电设备，医院急诊室用电设备，保卫处用电设备，学校大门照明与门禁系统，东西区水泵，五座食堂厨房用电，教学楼照明。
三级负荷
三级负荷为不属于前两级负荷者。
对供电无特殊要求。
我校除了前面罗列的二级负荷外，全为三级负荷。
电源及供电系统
供配电系统的设计，除一级负荷中特别重要的负荷外，不应按一个电源系统检修或者故障的同时另外一个电源又发生故障的情况进行设计。
需要两回电源线路的用电单位，应采用同级电压供电；但根据各级负荷的不同需要及地区供电的条件，也可以采用不同的电压供电。
供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不应多于两级。
高压配电系统应采用放射式。
根据负荷的容量和分布，配变电所应靠近负荷中心。
我们知道现学校采用10KV双回路电源进线，其中一回为大专线，另一回为双港线，已经满足了学校所有负荷的用电需求。
按道理讲，我校由于没有一级负荷，不需再增设第三电源；但考虑到我校的历史原因，现有库存柴油发电机，虽然比较陈旧些，但是毕竟还能使用，有点
“鸡肋”的感觉——食之无味，弃之可惜。
故拟在高压配电房旁边设置一柴油发电机房。
相信这样的设置更能超额满足学校的用电要求了，并且能很好的推动学校各项工作的向前发展。
电压选择和电能质量
用电单位的供电电压应根据用电容量，用电设备的特性，供电距离，供电线路的回路数，当地公共电网的现状及其发展规划等因素，经济技术比较确定。
供配电系统的设计时，应正确选择变压器的变比及电压分接头，降低系统阻抗，并应采取无功功率补偿的措施，还应使三相负荷平衡，以减少电压的偏差。
单相用电设备接入三相系统，使三相保持平衡。
220V照明负荷，当线路大于30A时，应采用三相系统，并应采用三相五线制。
这样，可以降低三相低压配电系统的不对称性和保证电气安全。
当单相用电设备接入电网时，求其计算负荷是以其三相中最大的一相负荷乘以三所得。
那么我们在设计中尽量或者注意使其三相平衡分布，这样单相接入的负荷就可以以其全部负荷相加即为其计算负荷。
后面的负荷列表中将引用这一用电思想。
5.1主接线的基本要求
主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。
它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。
概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。
5.1.1安全性
安全包括设备安全及人身安全。
一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。
5.1.2可靠性
不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度因素有关。
5.1.3灵活性
用最少的切换来适应各种不同的运行方式，适应负荷发展。
5.1.4经济性
在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。
采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。
总之，变电所通过合理的接线、紧凑的布置、简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。
5.2主接线的方案与分析
主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。
1．单母线接线
这种接线的优点是接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；
缺点：
不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
适用范围：
适应于容量较小、对供电可靠性要求不高的场合，出线回路少的小型变配电所，一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。
图4.1单母线不分段主接线
2．单母线分段主接线
当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。
母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。
在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。
两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出
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