新校区10kv供配电设计.docx
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新校区10kv供配电设计
毕业论文
新校区10kv供配电设计
摘要………………………………………..4
第一章绪论………………………………5
第二章学院的负荷统计及负荷计算…..6
2.1负荷计算所需公式…………………6
2.2学院的负荷统计及计算……………7
第三章主接线路的设计与导线的选择……………………………….12
3.1校园变电所的主接线路图……….13
3.2导线的选择……………………….13
第四章变压器的选择…………………13
4.1供配电设计的要点及变压器台数的选择……………………………………….13
4.2容量的选择………………………14
4.3变压器型号的选择...........14
第五章供电系统的保护.............15
5.1.继电保护的作用.............15
5.2短路保护...................15
5.3变压器的保护...............18
第六章电气设备的选择............19
6.1电气设备型号及功能..........19
6.2电气设备选择的原则..........20
6.3电气设备的型号选择..........21
第七章心得体会...................23
参考文……………………………………24
谢辞………………………………………25
摘要
目前，我国的城市电力网和农村正在大规模的改造，与之相应，城镇变电所也必须进行更新换代，我国电力网是常规变电所、小型变电所，微机测量变电所，相继发展起来，电力系统是国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能转化为二次能源的国家重要经济支柱，所以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。
关键字：
鹤院，供配电系统，变压器，方案。
第一章绪论
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：
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。
可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。
优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。
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。
第二章学院的负荷统计及负荷计算
3.1负荷计算所需公式
3.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式
a）有功计算负荷（单位为KW）
=
，
为系数
b）无功计算负荷（单位为kvar）
=
tan
c）视在计算负荷（单位为kvA）
=
d）计算电流（单位为A）
=
为用电设备的额定电压（单位为KV）
3.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式
a）有功计算负荷（单位为KW）
=
式中
是所有设备组有功计算负荷
之和，是有功负荷同时系数，可取0.85～0.95
b）无功计算负荷（单位为kvar）
=
，
是所有设备无功
之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97
取同时系数为：
=0.8，
=0.85
c）视在计算负荷（单位为kvA）
=
d）计算电流（单位为A）
=
经过计算，得到各教学楼的负荷计算表，如下
3.2学院的负荷统计及计算
一、教学楼
单台容量PN/KW
台数
设备总容量KW
需要系数Kd
cosΦ
tanΦ
Pc/kw
Qc
/kvar
Sc
/KvA
Ic
/A
白炽灯
0.03
280
8.4
0.7
1
0
5.88
0
荧光灯
0.045
1580
71.1
0.7
0.55
1.52
49.8
75.7
应急灯
0.01
200
2
1
1
0
2
0
空调
1.5
44
66
0.65
0.95
0.33
42.9
14.16
风扇
0.06
300
18
0.5
0.75
0.88
9
7.92
电脑
0.28
100
28
0.7
0.9
0.33
19.6
6.47
插座
0.6
480
288
0.45
0.75
0.88
129.6
114.1
生活水泵
20
5
100
0.7
0.8
0.75
70
52.5
总计
328.8
270.9
有功同时系数
0.7
无功同时系数
0.8
总计算负荷
230.2
216.7
316.2
480.4
二、实验楼
单台容量PN/kw
台数
设备总容量KW
需要系数Kd
cosΦ
tanΦ
Pc/kw
Qc
/kvar
Sc
/KvA
Ic
/A
荧光灯
0.045
582
23.28
0.7
0.55
1.52
16.3
24.8
白炽灯
0.03
52
1.04
0.7
1
0
0.73
0
应急灯
0.01
25
0.25
1
1
0
0.25
0
插座
0.6
96
57.6
0.4
0.75
0.88
23.04
2.03
空调
1.5
25
37.5
0.65
0.95
0.33
24.37
8.04
车床
7
19
133
0.2
0.5
1.73
26.6
46.02
电脑
0.28
870
243.3
0.7
0.9
0.33
170.3
56.2
总计
261.6
137
有功同时系数
0.7
无功同时系数
0.8
总计算负荷
183.1
109.7
213.4
324
三、图书馆
单台容量PN/KW
台数
设备总容量KW
需要系数Kd
cosΦ
tanΦ
Pc/kw
Qc
/kvar
Sc
/KvA
Ic
/A
荧光灯
0.045
370
16.65
0.7
0.55
1.52
11.66
17.72
白炽灯
0.03
40
1.2
0.7
1
0
0.84
0
应急灯
0.01
18
0.18
1
1
0
0.18
0
空调
1.5
25
37.5
0.65
0.95
0.33
39.2
12.94
电脑
0.28
200
56
0.7
0.9
0.33
39.2
12.94
电梯
6.7
1
6.7
0.4
0.5
1.73
2.68
4.64
生活水泵
20
1
20
0.7
0.8
0.75
14
10.5
插座
0.6
100
60
0.45
0.75
0.88
27
23.76
风扇
0.06
55
3.3
0.5
0.75
0.88
1.65
1.45
总计
136.4
83.95
有功同时系数
0.7
无功同时系数
0.8
总计算负荷
95.5
67.2
116.8
177.4
四、宿舍楼
单台设备容量PN/kW
台数
设备总容量kW
需要
系数
Kd
cosΦ
tanΦ
Pc
/kW
Qc
/kvar
Sc
/kVA
Ic
/A
荧光灯
0.045
2400
108
0.7
0.55
0
75.6
0
白炽灯
0.03
2400
72
0.7
1
0
50.4
0
应急灯
0.01
140
1.4
1
1
0
1.4
0
插座
0.6
4000
2400
0.4
0.75
0.88
960
844
生活水泵
20
8
160
0.7
0.8
0.75
112
84
总计
1199
928
有功同时系数
0.7
无功同时系数
0.8
总计算负荷
839.6
742
1120
1696
五、其它负荷
设备总容量KW
需要系数
Kd
cosΦ
tgΦ
Pc
/kW
Qc
/kvar
Sc
/kVA
Ic
/A
锅炉
5
0.7
0.8
0.75
3.5
2.6
4.4
6.6
路灯
45
0.9
0.85
0.62
41
25
48
73
消防水泵
80
0.6
0.8
0.75
48
36
60
91
餐厅
100
0.9
0.85
0.62
45
28
53
80
总计
137.5
91.6
有功同时系数
0.8
无功同时系数
0.95
总计算负荷
110
87.02
140.3
213.1
六、负荷计算总表
个数
Pc（总）
/kW
Qc（总）
/kvar
Sc（总）
/kVA
Ic（总）
/A
宿舍楼
8
839.2
742
1120
1696
教学楼
6
230.2
216.7
316.2
480.4
实验楼
2
183.1
109.7
213.4
324
图书馆
1
95.5
67.2
116.8
177.4
其它负荷
1
110
87.02
140.3
213.1
总计
18
1458
1222
1906.2
2890.9
第三章主接线路设计与导线的选择
3.1校园变电所的主接线路图
3.2导线的选择
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行，进行导线和电缆截面时必须满足一些条件:
（1）发热条件
导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。
（2）电压损耗条件
导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。
对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗检验。
根据设计要求和有关资料的考证，10kv电路，通常先按发热条件来选择截面，在校验电压损耗和机械强度。
低压照明线路，因为其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。
查找资料，新校区的线路选择采用VLV22-1000型聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。
第四章变压器的选择
4.1供配电设计的要点及变压器台数的选择
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。
4.1.1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）。
（1）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。
（2）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。
（3）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。
4.1.2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线路电源进线，由于学校用电大多为三级负荷，只有行政楼和图书馆消防为二级负荷，对供电可靠性和灵活性要求不是太高。
因此，用一台变压器就可以了。
4.2容量选择原则
（1）主变容量选择一般按变电所建成以后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年发展。
（2）根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。
对有重要负荷变电
所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的60%。
（3）同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。
（4）主变容量ST的选择必须符合以下三个条件：
ST≥Sca
ST—主变压器容量
Sca—本回路全部用电设备总计算负荷
4.3变压器型号的选择
总结：
用高效节能型三相电力变压器S11-M（或S9-M）来取代用热轧硅钢片的SJ1三相电力变压器节能效果十分明显，通常所需的新增投资费用在3年左右时间内即可收回，在整个变压器寿命期间可节约的电费支出约为整个投资费用的3~4倍，并有利于绿色环保。
因此我校采用的变压器为S9-M-2100。
第五章供电系统的保护
5.1继电保护的作用
5.1.1电力系统的故障和不正常运行状态
电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，如相间短路、接地短路等。
短路故障可能产生的后果：
（1）流经故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。
（2）短路电流流经非故障电气元件时，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。
（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。
（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。
电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态：
（1）例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。
由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。
（2）系统中出现功率缺额而引起的频率降低
（3）发电机突然甩负荷而产生的过电压
（4）以及电力系统发生振荡
故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。
事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。
系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。
因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率。
5.1.2继电保护的作用
在电力系统中，继电保护装置的基本任务（作用）是:
（1）当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。
（2）当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），动作于发出信号、减负荷或跳闸。
此时一般不要求保护迅速动作，而是根据当时电力系统和元件的危害程度规定一定的延时，以免误动作。
（3）为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。
并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。
设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。
5.2短路保护
5.2.1短路保护的目的
短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害主结线的运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。
这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主结线设计时，应考虑限制Id的措施，即而需要计算Id。
短路电流计算的一般规定：
为了所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。
短路电流计算应包括以下规定：
1验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10发展规划（一般应按本工程的建成之后的5-10年）。
在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。
2选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
3选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6-10kV出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。
4导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。
若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。
5.2.2短路电流的计算
（1）变压器
uk﹪=6,△Pk=25kW,Sr·T=2500kVA,变压器高压侧设为无限大容量电源，即Sk=∞
1.高压侧
1选定功率基值SB=100MVAUBⅠ=10.5kVl=5kmx0=0.08Ω/km
确定基准电流值
绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。
XLK1
L
图A3.1
2电缆电路
3求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量
⑴总阻抗标幺值
X∑=XL=0.36
⑵三相短路电流周期分量有效值
⑶其它三相短路电流
工程上对Ksh的取值通常为：
对L较大的中高压系统，取Ksh=1.8,则
⑷三相短路容量
2.低压侧
l=0.5kmx0=0.08Ω/kmr0=0.09Ω/kmUr1·T=10.5kVUr2·T=0.4kV
计算短路电路各元件的阻抗，单位为mΩ
1电力电缆的阻抗
2电力变压器的阻抗
电力变压器的电阻
电力变压器的电抗
③绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。
RTXTRLXLK2
图A3.2
计算K2短路电路总阻抗
4K2点三相短路电流（周期分量有效值）
5三相短路次暂态电流和稳态电流
6三相短路全电流冲击值
根据
，查资料得Ksh=1.48。
则
短路冲击电流有效值
7三相短路容量
（2）短路电流计算统计表
短路电流计算统计表
变压器号
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA
IK（3）
I″（3）
I∞（3）
ish（3）
Ish
SK（3）
变压器
K1
15.28
15.28
15.28
38.9
23.07
277.8
K2
59.07
59.07
59.07
123.6
149.6
41
5.3变压器的保护
5.3.1防雷与接地装置的设置
防雷的设备主要有接闪器和避雷器。
其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。
接闪的金属称为避雷针。
接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。
接闪的金属带称为避雷带。
接闪的金属网称为避雷网。
避雷器是用来防止雷电产生的过电压沿着电路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。
避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。
当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。
避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。
5.3.2直接防雷保护
在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。
如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。
如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。
按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻
（表9-6）。
通常采用3-6根长2.5m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。
接地管间用40mm×4mm的镀锌扁刚焊接相接。
引下线用25mm×4mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。
避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长1～1.5。
独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。
5.3.3接地装置的设计
采用长2.5m、
50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。
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