亞威小區(qū)配電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)

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1、亞威小區(qū)配電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 摘要：在國(guó)家城鎮(zhèn)化的戰(zhàn)略上，許多地區(qū)開始進(jìn)行住宅樓的開發(fā)和建設(shè)，住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)作為終端供電的基礎(chǔ)，關(guān)系到居民的日常生活。因此對(duì)住宅小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)和建設(shè)必須要依靠國(guó)家規(guī)定的供配電安全性能、穩(wěn)定性能、可靠性能等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要對(duì)亞威小區(qū)進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)，按照國(guó)家規(guī)定的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)亞威小區(qū)的供配電負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)分析，按照負(fù)荷等級(jí)進(jìn)行劃分，準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)住宅樓的負(fù)荷數(shù)據(jù)。本小區(qū)從外部電源供電，電壓等級(jí)為10kV，為小區(qū)供電電壓為0.4kV。通過計(jì)算的負(fù)荷數(shù)據(jù)完成變壓器的選型，對(duì)變壓器的容量和數(shù)量以及具體型號(hào)進(jìn)行分析。按照具體亞威小區(qū)的布局，對(duì)電氣主接線進(jìn)行選擇

2、，電氣主接線的合理選擇是后期短路電流計(jì)算和設(shè)備選擇的基本依據(jù)。通過CAD制圖完成電氣主接線的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。在設(shè)備選型中，考慮基本選型計(jì)算方法以及校驗(yàn)思路，保證設(shè)備選型達(dá)到亞威小區(qū)的供配電需求。在防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)中，考慮亞威小區(qū)的具體地理情況。亞威小區(qū)的供配電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，滿足設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性以及系統(tǒng)穩(wěn)定靈活的基本要求。 關(guān)鍵詞：小區(qū)供配電；負(fù)荷計(jì)算；短路電流；防雷接地 Abstract:In the national urbanization strategy, many areas began to develop and construct resi

3、dential buildings. As the basis of terminal power supply, the power supply and distribution system of residential quarters is related to the daily life of residents. Therefore, the design and construction of power supply and distribution in residential districts must rely on the national standards o

4、f power supply and distribution safety, stability and reliability. This design mainly carries on the power supply and distribution design of Yawei District. According to the relevant design specifications stipulated by the state, the power supply and distribution load of Yawei District is analyzed i

5、n detail, and the load data of each residential building is calculated accurately according to the load grade. The selection of transformer is completed by calculating load data, and the capacity and quantity of transformer and the specific model are analyzed. According to the specific layout of Yaw

6、ei District, the selection of main electrical wiring is the basic basis for the calculation of short circuit current and equipment selection in the later period. In the equipment selection, the basic selection calculation method and checking idea are considered to ensure that the equipment selection

7、 meets the demand of power supply and distribution in Yawei District. In the design of lightning protection grounding protection, the specific geographical conditions of Yawei District are considered. The design of power supply and distribution system in Yawei District meets the basic requirements o

8、f economic rationality and stability and flexibility of the system. Key words: district power supply and distribution; load calculation; short circuit current; lightning protection grounding 目錄 1 緒論 1 1.1 住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)現(xiàn)狀及研究意義 1 1.2 本工程供配電系統(tǒng)概述及相關(guān)原則 1 2 負(fù)荷的計(jì)算 3 2.1 負(fù)荷分級(jí)以及要求 3 2.1.1 負(fù)荷分

9、級(jí)和供電電源要求 3 2.1.2 本工程建筑的負(fù)荷類型 4 2.2 計(jì)算負(fù)荷的分析 6 2.2.1 概述 6 2.2.2 計(jì)算負(fù)荷的步驟 6 2.2.3 本工程負(fù)荷計(jì)算 9 3 無功補(bǔ)償 11 3.1 無功補(bǔ)償?shù)哪康?11 3.2 無功補(bǔ)償?shù)姆椒?12 3.3 無功補(bǔ)償容量 13 4 短路電流的計(jì)算 14 4.1 短路計(jì)算的概述 14 4.2 無限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算 14 4.2.1 短路電流計(jì)算基本步驟 15 4.2.2 本小區(qū)供配電的短路電流計(jì)算 16 5 變壓器的選型和計(jì)算 19 5.1 供配電系統(tǒng)概述 19 5.2 變壓器的選擇和計(jì)算 19

10、 5.2.1 變壓器容量及數(shù)目的選擇 19 5.2.2 變壓器類型的選擇 24 5.2.3 本工程變電所的設(shè)計(jì) 24 6電氣主接線方式的設(shè)計(jì) 25 6.1 高壓電氣主接線 25 6.2 低壓電氣主接線 25 6.3 母線的選擇及校驗(yàn) 26 6.4電纜的選擇 27 6.4.1 電纜型號(hào)的選擇 27 6.4.2 電纜截面積的選擇 27 6.5 本工程設(shè)計(jì)說明 28 6.6 電氣設(shè)備的選擇 29 6.6.1 斷路器的選擇 29 6.6.2隔離開關(guān)的選擇 31 6.6.3 電流互感器的選擇 32 6.6.4 電壓互感器的選擇 32 7 繼電保護(hù)基本內(nèi)容 33 7.1

11、 繼電保護(hù)的概念 33 7.2 繼電保護(hù)的作用 33 7.3 繼電保護(hù)的分類 33 8 防雷接地保護(hù) 34 8.1 防雷保護(hù)系統(tǒng) 34 8.2 接地保護(hù)系統(tǒng) 34 總結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 37 致謝 38 1 緒論 1.1 住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)現(xiàn)狀及研究意義 高速發(fā)展的城市化進(jìn)程導(dǎo)致電力能源成為人們生活中必備的要求，猶如空氣和糧食一樣同等重要?，F(xiàn)代人們對(duì)電能的依賴程度比較高，主要體現(xiàn)在家用電器使用、照明使用、出行交通以及工廠電能使用，電能影響到人們生活的方方面面。在過去年代，家用電器普及量比較小，人們對(duì)電能的使用主要體現(xiàn)在照明、電風(fēng)扇之類的負(fù)荷使用。而對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)

12、，人們對(duì)電能的使用體現(xiàn)在大量的家用電器，比如電視機(jī)、電冰箱、空調(diào)、油煙機(jī)、住宅電梯、住宅供水系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)等等。所以對(duì)居民住宅小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)比以往任何時(shí)候受到越來越高的重視。小區(qū)居民的生活質(zhì)量的高低與小區(qū)配電供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定情況，對(duì)于復(fù)雜電路問題的應(yīng)對(duì)能力有著極其密切的關(guān)系。特別是當(dāng)發(fā)生某一支線故障時(shí)，住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)必須保證另一路備用負(fù)荷線路投入使用，否則將引起不必要的恐慌，比如必須保證電梯系統(tǒng)和供水系統(tǒng)的正常使用。對(duì)于供配電的節(jié)能減耗，成為現(xiàn)代小區(qū)供配電設(shè)計(jì)的必須考慮的部分，在滿足小區(qū)負(fù)荷供電的前提下，要考慮提高供電的能源利用情況，降低不必要的能源消耗。 對(duì)于住宅小區(qū)的供配電設(shè)

13、計(jì)，按照亞威小區(qū)的規(guī)模、實(shí)際負(fù)荷需求以及建筑模式等進(jìn)行考慮，確定小區(qū)的建筑功能和各個(gè)負(fù)荷用電設(shè)備的負(fù)荷等級(jí)。按照考察情況，做到供配電工程系統(tǒng)布局合理，設(shè)備選型和主接線選擇達(dá)到小區(qū)的系統(tǒng)要求，給小區(qū)的用戶帶來方便的同時(shí)，也要保證小區(qū)的用電安全。對(duì)于未來小區(qū)建設(shè)情況，必須在供配電工程設(shè)計(jì)中，考慮發(fā)展或擴(kuò)建的空間，設(shè)計(jì)中要近期規(guī)劃和遠(yuǎn)期規(guī)劃結(jié)合起來，設(shè)計(jì)滿足亞威小區(qū)的整體供配電工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 1.2 本工程供配電系統(tǒng)概述及相關(guān)原則 我們首先應(yīng)該按照國(guó)家規(guī)定的供電配電統(tǒng)一劃配原則進(jìn)行住宅小區(qū)的供電配電設(shè)計(jì)與建設(shè)?？紤]后期發(fā)展規(guī)劃和電力的運(yùn)行模式等，

14、需要按照具體情況和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和供配電網(wǎng)的布局現(xiàn)狀進(jìn)行結(jié)合。在供配電工程的設(shè)計(jì)中，要以人為本，考慮當(dāng)?shù)氐木唧w情況，本著安全的原則進(jìn)行布線和安裝。保證供配電的供電質(zhì)量達(dá)到要求，通過小區(qū)建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和安全使用等進(jìn)行供配電可靠性的設(shè)計(jì)，對(duì)小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)達(dá)到穩(wěn)定、擴(kuò)展性強(qiáng)等基本要求。在進(jìn)行供配電控制方案設(shè)計(jì)時(shí)，要著力學(xué)習(xí)了解國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)供配電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和電網(wǎng)施工規(guī)范等進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，要確保住宅小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、在維修和日常維護(hù)方面管理方便，保證維修人員的人身安全，減小不必要的電能消耗，提高供配電小區(qū)的電能利用最大化效率。還要按照當(dāng)前的考慮發(fā)展或擴(kuò)建的空間，設(shè)計(jì)中要近期規(guī)劃和遠(yuǎn)期規(guī)劃結(jié)

15、合起來，設(shè)計(jì)滿足亞威小區(qū)的整體供配電工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。要按照用戶的負(fù)荷類型，確定小區(qū)的建筑功能和各個(gè)負(fù)荷用電設(shè)備的負(fù)荷等級(jí)。按照考察情況，做到供配電工程系統(tǒng)布局合理，設(shè)備選型和主接線選擇達(dá)到小區(qū)的系統(tǒng)要求，給小區(qū)的用戶帶來方便的同時(shí)，也要保證小區(qū)的用電安全。 對(duì)于本課題設(shè)計(jì)的亞威小區(qū)配電工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要考慮到該小區(qū)的用電習(xí)慣和特點(diǎn)，以及該小區(qū)的負(fù)荷等級(jí)，進(jìn)行相關(guān)原始數(shù)據(jù)的搜集和考察，進(jìn)行亞威小區(qū)的負(fù)荷準(zhǔn)確計(jì)算，按照計(jì)算的結(jié)果計(jì)算功率因數(shù)，確定無功補(bǔ)償?shù)娜萘亢蜔o功補(bǔ)償?shù)姆绞?。按照補(bǔ)償后的計(jì)算結(jié)果，對(duì)變壓器的數(shù)量以及變壓器的容量進(jìn)行計(jì)算，并考慮變壓器的形式和具體型號(hào)選擇，滿足本亞威小區(qū)的用電需求

16、。按照亞威小區(qū)的負(fù)荷布局和形式，以及負(fù)荷等級(jí)和負(fù)荷用電的規(guī)律，考慮電氣主接線的設(shè)計(jì)，選擇更適合亞威小區(qū)的電氣主接線方案，對(duì)配電線路的布局和接線進(jìn)行分析，并且按照當(dāng)前的電氣主接線和其他數(shù)據(jù)，進(jìn)行短路電流的計(jì)算，該計(jì)算結(jié)果為后期的電氣設(shè)備校驗(yàn)提供基本標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)配電房的特點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)以及接地設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)思路對(duì)低壓配電系統(tǒng)的接地形式進(jìn)行分析。 本工程基本概況： （1）總體概況：按照亞威小區(qū)的設(shè)計(jì)規(guī)劃，該小區(qū)的總建筑面積約為41728平方米，對(duì)于亞威小區(qū)的總體設(shè)計(jì)，需要建設(shè)兩棟主體建筑，并且按照實(shí)際需要，建設(shè)一棟地下停車庫。這兩棟主體建筑，第一棟主要用于商業(yè)使用，該建筑樓

17、層為6層，高23米。該建筑的第1層和第2層為商鋪規(guī)劃，第3層到第6層主要用于公寓式的辦公寫字樓規(guī)劃；第二個(gè)主體建筑主要為居民住宅樓，該樓層高31層，建筑高度為96米，該居民住宅樓屬于一類高層建筑，對(duì)耐火等級(jí)的設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)。該高層建筑的第1層和第2層為商鋪規(guī)劃，第3層到第31層為住宅樓，用于居民的日常起居。而該高層建筑的地下第一層和第二層為家用汽車車庫，該車庫含有輔助設(shè)備房。 （2）具體數(shù)據(jù)：對(duì)于亞威小區(qū)的高層居民建筑設(shè)計(jì)，每層含有15戶居民房屋，共具有三種戶型，第一個(gè)戶型為4戶，建筑面積約100平方米；第二個(gè)戶型為9戶，建筑面積約130平方米，第三個(gè)戶型為2戶，建筑面積約150平方米。所有

18、建筑用戶達(dá)到435戶，對(duì)于多層商業(yè)寫字樓建筑，建筑面積一共4160平方米，設(shè)計(jì)的容量為208kW，而商業(yè)商鋪的建筑面積一共5230平方米，設(shè)計(jì)的容量為261kW。 （3）設(shè)計(jì)范圍：本設(shè)計(jì)主要考慮對(duì)亞威小區(qū)的供配電工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，該供配電的高壓側(cè)電源來源于市區(qū)的變電所，10kV線路配電引至本小區(qū)，低壓側(cè)的全部引至本設(shè)計(jì)小區(qū)的各個(gè)建筑，并通過電度計(jì)量表進(jìn)行用電量的檢測(cè)。 （4）自然環(huán)境：對(duì)于亞威小區(qū)的地理位置，建筑商業(yè)寫字樓每年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.0359次,民用商用住宅每年預(yù)計(jì)會(huì)受到的雷擊次數(shù)0.0812次，亞威小區(qū)市區(qū)內(nèi)每年平均發(fā)生雷雨天氣24.8天。 2 負(fù)荷的計(jì)算 2.1 負(fù)荷分級(jí)以及

19、要求 在進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行等級(jí)分級(jí)，主要目的是為了準(zhǔn)確設(shè)計(jì)供配電工程系統(tǒng)的可靠性，分析當(dāng)前負(fù)荷的等級(jí)，對(duì)供配電的電氣主接線形式提供設(shè)計(jì)依據(jù)，并對(duì)后期的變壓器負(fù)荷容量選擇提供相關(guān)數(shù)據(jù)。負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)的基本方式，以此為后期供電配電的主要依托進(jìn)行相關(guān)負(fù)荷計(jì)算，為供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本進(jìn)行控制，保證了供配電的穩(wěn)定性和安全性，也對(duì)經(jīng)濟(jì)合理的投資帶來基本的依據(jù)。 2.1.1 負(fù)荷分級(jí)和供電電源要求 為了保證變電所的供電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，必須保證各個(gè)電氣設(shè)備和元件的選擇滿足要求，對(duì)用戶的使用負(fù)荷，必須要滿足負(fù)荷的電流供應(yīng)要求。對(duì)用戶的負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，是供配電系統(tǒng)最重要的步驟設(shè)計(jì)，對(duì)

20、于供配電的設(shè)計(jì)，通常情況下需要進(jìn)行負(fù)荷等級(jí)的劃分，這樣做的目的是為了保證各個(gè)電氣設(shè)備和元件的選擇滿足要求，并且能夠經(jīng)濟(jì)合理的對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。按照國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)用戶負(fù)荷劃分分為一級(jí)負(fù)荷等級(jí)、二級(jí)負(fù)荷等級(jí)、三級(jí)負(fù)荷等級(jí)。通過負(fù)荷的劃分，可以對(duì)用戶的負(fù)荷具體了解，為后期的電氣主接線設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 一級(jí)負(fù)荷：如果該負(fù)荷中斷供電，將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡，在政治上產(chǎn)生重大影響，或者如果中斷停電，將造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞或報(bào)廢，導(dǎo)致產(chǎn)品原料報(bào)廢等，這種負(fù)荷稱為一級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷影響深遠(yuǎn)，必須保證一級(jí)負(fù)荷持續(xù)供電，或者中斷供電后能夠快速供電。 二級(jí)負(fù)荷：如果該負(fù)荷中斷供電，將會(huì)在經(jīng)濟(jì)或政治上導(dǎo)

21、致較大損失或影響，主要導(dǎo)致設(shè)備損壞，生產(chǎn)秩序打亂，導(dǎo)致企業(yè)減產(chǎn)虧損。這種負(fù)荷稱為二級(jí)負(fù)荷。 三級(jí)負(fù)荷：不屬于以上一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷的，都?xì)w結(jié)為三級(jí)負(fù)荷。 按照以上的負(fù)荷等級(jí)劃分，按照國(guó)家規(guī)定的負(fù)荷劃分和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)負(fù)荷必須采用兩個(gè)電源，而且這兩個(gè)電源必須是獨(dú)立電源，于此之外可以考慮其他的輔助電源，保證一級(jí)負(fù)荷的使用，保證設(shè)備正常，不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)或政治方面的影響。如果某一電源發(fā)生故障導(dǎo)致供電中斷，另一電源將立即使用，保證一級(jí)負(fù)荷的供電要求，不產(chǎn)生重大事故。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，不間斷進(jìn)行供電，考慮到實(shí)際的應(yīng)用采用兩個(gè)變壓器，其中一臺(tái)變壓器或一路電源出現(xiàn)故障或者需要檢修，另一臺(tái)變壓器或另一路電源將能夠承

22、擔(dān)所有的二級(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電要求沒有特殊要求，允許長(zhǎng)時(shí)間停電，所以考慮使用單獨(dú)線路供電。 2.1.2 本工程建筑的負(fù)荷類型 本設(shè)計(jì)參與供電配電設(shè)計(jì)的亞威小區(qū)，是具有復(fù)式小高層住宅，全封閉地下停車庫和其他輔助設(shè)計(jì)泵房和熱交換站等，臨街道樓層一樓作為商鋪使用，商務(wù)區(qū)域內(nèi)具有多層辦公樓，是一個(gè)綜合性特大小區(qū)。亞威小區(qū)的高層住宅樓為一類高層建筑，該建筑內(nèi)含有消防控制使用房、火災(zāi)報(bào)警裝置以及應(yīng)急照明燈，該住宅樓還有消防水泵、消防電梯等公用設(shè)備等，這些設(shè)備均屬于一級(jí)負(fù)荷范疇。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷范圍內(nèi)的消防設(shè)備、電梯設(shè)備、一樓商超消防通道設(shè)施，應(yīng)該更好的保證供電穩(wěn)定性。小區(qū)室內(nèi)照明、商業(yè)照明、辦公樓照明等

23、，這些負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷范疇。按照以上負(fù)荷等級(jí)的劃分，對(duì)本亞威小區(qū)的用電設(shè)備進(jìn)行容量統(tǒng)計(jì)和調(diào)查研究，將設(shè)備的條件匯總?cè)缦卤?-1所示的負(fù)荷等級(jí)劃分和設(shè)備容量以及設(shè)備電壓相數(shù)等。 表2-1 用電設(shè)備條件匯總表 名稱 臺(tái) 等級(jí) 設(shè)備 常用 備用 容量（kW） 電壓（V） 組送風(fēng)兼機(jī) 組送風(fēng)兼機(jī) 組送風(fēng)兼機(jī) 組送風(fēng)兼機(jī) 組送風(fēng)兼機(jī) 組換熱機(jī) 栓水泵 噴淋水泵 組污水泵 組污水泵

24、 防火卷簾 組正壓風(fēng)機(jī) 組正壓風(fēng)機(jī) 組排煙機(jī) 組排煙機(jī) 組排煙機(jī) 組排煙機(jī) 組排煙機(jī) 組排煙機(jī) 換熱機(jī)組A 低層高度區(qū)生活泵 中層高度區(qū)生活泵 高層高度生活水泵 小區(qū)普通電梯設(shè)施 小區(qū)觀光電梯設(shè)施 小區(qū)消防電梯設(shè)施 小區(qū)景觀照明設(shè)

25、施 地下停車場(chǎng)照明設(shè)施 小區(qū)變電箱變電設(shè)施 2.2 計(jì)算負(fù)荷的分析 2.2.1 概述 隨著國(guó)家城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略的提出和實(shí)施，城鎮(zhèn)居民對(duì)于生活品質(zhì)與自我生活的小區(qū)質(zhì)量提出了更為嚴(yán)苛的要求，這些要求就對(duì)小區(qū)的供電設(shè)備與供電設(shè)施的安全高效提出了更大的挑戰(zhàn)。居民對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的要求越來越豐富，比如觀光彩燈、園景設(shè)計(jì)和車庫等，所以現(xiàn)代住宅小區(qū)的建設(shè)越來越多樣化。本次設(shè)計(jì)的亞威小區(qū)內(nèi)包含高層建筑、多層建筑、泵房和熱力交換站等設(shè)施。對(duì)于每戶居民，為了提高生活質(zhì)量，基本都在安裝空調(diào)、使用家用電器、上下樓考慮電梯，所以現(xiàn)代住宅小區(qū)的負(fù)荷用電比過去小

26、區(qū)設(shè)計(jì)成噴井式的增長(zhǎng)。所以對(duì)這些負(fù)荷需要選取合適的負(fù)荷計(jì)算方法，才能更合理的進(jìn)行小區(qū)供配電工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 負(fù)荷計(jì)算的意義很重大，為了確保小區(qū)能夠安全正常穩(wěn)定的運(yùn)行，就要考慮對(duì)小區(qū)的所有負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照負(fù)荷等級(jí)分類，并且選取合理的負(fù)荷計(jì)算方法，求解出合理的負(fù)載負(fù)荷容量數(shù)值。這樣在小區(qū)選取配電設(shè)備、電線選取、變壓器類型選擇等供配電設(shè)計(jì)中起到了數(shù)據(jù)支撐的作用，對(duì)后期的電氣設(shè)備選擇以及短路計(jì)算等產(chǎn)生很大的影響，更合理的選擇電氣設(shè)備和變壓器，對(duì)小區(qū)居民將來的用電需求進(jìn)行充分考慮，以上的工作可以經(jīng)濟(jì)合理的降低工程造價(jià)，在保證小區(qū)配電工程系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，節(jié)省材料。 2.2.2 計(jì)算負(fù)荷的步驟

27、 我們將安裝容量稱之為負(fù)荷容量，我們?cè)谶M(jìn)行供配電設(shè)計(jì)過程中首要的內(nèi)容就是對(duì)小區(qū)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，得到負(fù)荷容量的大小。負(fù)荷容量是該用電對(duì)象的設(shè)備額定容量之和，通過計(jì)算負(fù)荷，對(duì)后期的電氣設(shè)備選擇以及短路計(jì)算等產(chǎn)生很大的影響，更合理的選擇電氣設(shè)備和變壓器，對(duì)小區(qū)居民將來的用電需求進(jìn)行充分考慮。它標(biāo)志著用電用戶的計(jì)算最大功率，該計(jì)算負(fù)荷的結(jié)果為后期的變壓器以及導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇計(jì)算提供了基本依據(jù)。并且對(duì)后期的無功功率補(bǔ)償計(jì)算提供原始數(shù)據(jù)。按照負(fù)荷計(jì)算的重要性，以及常用的負(fù)荷計(jì)算方法，進(jìn)行介紹，具體介紹如下： （1）單位面積法 對(duì)于居明小區(qū)的建筑負(fù)荷計(jì)算，通常和該小區(qū)的建筑面積直接相關(guān)，當(dāng)然要考慮該建

28、筑的具體用途和功能，以及該建筑內(nèi)的用電情況，所以按照經(jīng)驗(yàn)考慮可知，單位建筑面積上的負(fù)荷密度以及負(fù)荷使用規(guī)律都有比較相似。所以按照這個(gè)規(guī)律進(jìn)行單位面積法的計(jì)算，比如已知該建筑的面積為A(m2)，按照該建筑的具體用途和功能，以及該建筑內(nèi)的用電情況，確定該單位面積的負(fù)荷密度指標(biāo)r （W/m2），通過以下公式進(jìn)行該建筑的用電負(fù)荷計(jì)算，可以估算該建筑的用電量大小。 （2-1） （2） 需要系數(shù)法 需要系數(shù)法的計(jì)算，主要是當(dāng)負(fù)荷用戶在實(shí)際用電過程中，該供電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際供電功率和該負(fù)荷用戶所有電氣設(shè)備的功率之和之間的比率，該比率一般小于1，該系

29、數(shù)主要和設(shè)備的負(fù)荷率、設(shè)備的工作效率以及設(shè)備的投入容量臺(tái)數(shù)等比較相關(guān)，而且還要考慮在供電過程匯總的傳輸電路電路損耗有一定的關(guān)聯(lián)，也與用戶用電等級(jí)和小區(qū)用電管理能力有莫大的相關(guān)。 （1）單臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算 對(duì)于單臺(tái)用電設(shè)施的負(fù)荷計(jì)算按照下式進(jìn)行考慮，所謂單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，主要是按照設(shè)備的安裝功率容量進(jìn)行考慮。該計(jì)算公式如下： （2-2） （2-3） （2-4）

30、（2-5） ——標(biāo)定容量 (kW)； ——額定電壓 (kV)； ——有功負(fù)荷 (kW)； ——視在負(fù)荷(kVA)； ——功率因數(shù)正切值； ——按照負(fù)荷計(jì)算的用電設(shè)施電流(); ——用電設(shè)施無功負(fù)荷(kvar)； （2）用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 對(duì)于干線配電網(wǎng)絡(luò)的功率負(fù)荷計(jì)算時(shí)，通過對(duì)用戶的負(fù)荷進(jìn)行分類，按照分類的基本原則，對(duì)設(shè)備進(jìn)行分組，通過分組進(jìn)行計(jì)算，對(duì)安裝容量計(jì)算出，通過查詢國(guó)家規(guī)定的電氣規(guī)范表，對(duì)每組設(shè)備的需要系數(shù)進(jìn)行確定，確定了需要系數(shù)，和功率因數(shù)，計(jì)算功率因數(shù)的正切值，可以進(jìn)行用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算，達(dá)到計(jì)算的要求。按照以下的公式進(jìn)行用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算考慮：

31、 （2-6） （2-7） （2-8） （3）建筑物總計(jì)算負(fù)荷 對(duì)于小區(qū)內(nèi)所有建筑物內(nèi)用電設(shè)備總共負(fù)荷量的計(jì)算，還是根據(jù)小區(qū)內(nèi)配電電路主干線的負(fù)荷和小區(qū)內(nèi)功率較大的用電設(shè)備負(fù)荷或者負(fù)荷組作為負(fù)荷計(jì)算的最重要的依據(jù)。該部分中從負(fù)荷端到供配電的變壓器輸出端的負(fù)荷計(jì)算，這種計(jì)算方法需要對(duì)各級(jí)的負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行同時(shí)系數(shù)的計(jì)算和查詢，只有對(duì)同時(shí)系數(shù)的計(jì)算，才能進(jìn)行建筑物的總負(fù)荷計(jì)算。按照以下計(jì)算方法進(jìn)行： (

32、2-9) （2-10） （2-11） 對(duì)于需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，要具體考慮到用電對(duì)象的用電性質(zhì)和規(guī)律，雖然通過查表可知得到需要系數(shù)和同時(shí)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)值，但是還需要對(duì)用電對(duì)象進(jìn)行考察，特別是現(xiàn)代社會(huì)對(duì)用電負(fù)荷的依賴程度越來越高，需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)必須要按照考察的結(jié)果進(jìn)行修正，并且選擇出適合本設(shè)計(jì)需要的系數(shù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。 2.2.3 本工程負(fù)荷計(jì)算 對(duì)于該小區(qū)配電設(shè)備工程主要采取需要系數(shù)法，對(duì)小區(qū)負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)算和設(shè)計(jì)，具體過程如下所示： （1）住宅用電部分 對(duì)于住在用電的部分，按照實(shí)際用戶

33、的供電規(guī)律考察和計(jì)算，對(duì)于小戶型的用電用戶，每戶設(shè)計(jì)按照4kW的用電負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)于中戶型的用電用戶，每戶按照5kW的用電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于大戶型的用電用戶，每戶按照6kW的負(fù)荷用電進(jìn)行計(jì)算，由此可知，對(duì)于住宅樓的每層，具有小戶型的為4戶，中戶型的為9戶，大戶型的為3戶，通過需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于每層用戶，需要安裝一臺(tái)配電表箱進(jìn)行分配電能和計(jì)量電能。按照設(shè)計(jì)分析，用6條配電干線從地下室進(jìn)行引入，每個(gè)配電干線負(fù)責(zé)5個(gè)樓層的用戶用電。按照該思路考慮，如下計(jì)算： 對(duì)于樓層的配電箱，通過查表可知：=0.75，cosj=0.9，tanj=0.48，按照以上的公式對(duì)樓層的配電箱進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算可知：

34、 我們通過查找《電氣手冊(cè)》可知對(duì)于小區(qū)配電干線進(jìn)行負(fù)荷負(fù)載數(shù)據(jù)計(jì)算，選取的系數(shù)為。 住宅負(fù)荷計(jì)算如表2-2所示。 表2-2 住宅負(fù)荷計(jì)算 設(shè)備 容量（kW） 有功功率(kW) 無功功率(kvar) 區(qū)干線 區(qū)干線 區(qū)干線 區(qū)干線 區(qū)干線 區(qū)干線 總計(jì) 對(duì)于該住宅樓，對(duì)于每家用戶的用電習(xí)慣不相同，對(duì)于用電高峰可能錯(cuò)開使用，而且很少有家庭所有的用電設(shè)備全部使用，也很少有設(shè)備使用達(dá)到額定功率的情況，所以就需要進(jìn)行同時(shí)系數(shù)的計(jì)算，按照住宅小區(qū)的用電情況分析以及當(dāng)?shù)氐挠秒娝?/p>

35、平考察，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)實(shí)際用電水，選取表5中的相關(guān)數(shù)據(jù)，最終決定＝0.9＝0.95，利用10,9公式運(yùn)算后可以得到： 571.59kW為該小區(qū)的總共計(jì)算得到的負(fù)荷量 （2）公共用電部分 小區(qū)的公共部分主要包括消防設(shè)施、消防通道用電、消防電梯與備用電梯、樓道照明等。本次公共部分用電的計(jì)算，以寫字樓和商業(yè)區(qū)的負(fù)荷計(jì)算，按照住宅樓的負(fù)荷計(jì)算方法基本相似，通過負(fù)荷查表，對(duì)需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)進(jìn)行確定，計(jì)算的結(jié)果按照如下分析： 我們通過相關(guān)數(shù)據(jù)查找與相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算后得知，寫字樓區(qū)域安裝容量為208kW，商用區(qū)域安裝容量261kW，采用需要系數(shù)法計(jì)算過程如下所示： 需要系數(shù)查表關(guān)于商用區(qū)

36、域得：。 由公式計(jì)算可得： 需要系數(shù)查表在寫字樓區(qū)域得：。 可得： 3 無功補(bǔ)償 3.1 無功補(bǔ)償?shù)哪康? 對(duì)于無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算和應(yīng)用，主要是為了提高電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到減小設(shè)備的功率損耗，對(duì)電網(wǎng)的電壓起到穩(wěn)定作用，并且改善了電能的質(zhì)量。功率因數(shù)主要反映的是電源視在功率的有效利用率，為了改善電能質(zhì)量，提高有效利用率，需要對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行提高。如果功率因數(shù)太小，將會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的有功功率造成影響，有功功率下降。在整個(gè)電網(wǎng)中，功率因數(shù)太小會(huì)使輸電線路在運(yùn)行過程中損耗太大，電氣設(shè)備無法得到正常的發(fā)揮。對(duì)于用電設(shè)備來說，如果要保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，不但要保證電源能夠提供有功功率，還能夠提供無功功率

37、。如果在電網(wǎng)中，無功功率無法達(dá)到使用要求，那么用電設(shè)備就無法建立磁場(chǎng)，使設(shè)備達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備的兩端電壓下降，最終影響到設(shè)備的使用。如果發(fā)電機(jī)到高壓輸電系統(tǒng)線路來對(duì)設(shè)備的無功功率進(jìn)行補(bǔ)給，就會(huì)使設(shè)備的功率因數(shù)很小，而有功功率就無法滿足設(shè)備的使用需求，最終會(huì)導(dǎo)致供電質(zhì)量下降，所以必須通過專門的無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償計(jì)算，對(duì)有功功率和無功功率進(jìn)行協(xié)調(diào)，提高用電效率，達(dá)到用電設(shè)備正常使用。 3.2 無功補(bǔ)償?shù)姆椒? 在整個(gè)電網(wǎng)中，功率因數(shù)太小會(huì)使輸電線路在運(yùn)行過程中損耗太大，電氣設(shè)備無法得到正常的發(fā)揮。對(duì)于用電設(shè)備來說，如果要保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，不但要保證電源能夠提供有功功率，

38、還能夠提供無功功率。對(duì)于無功補(bǔ)償計(jì)算，通常采用的辦法主要通過就近變壓器進(jìn)行就地?zé)o功功率補(bǔ)償，或者是在發(fā)電設(shè)備一端的線電壓進(jìn)行改變。按照本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的亞威小區(qū)對(duì)于其供電配電系統(tǒng)的供電要求，擬采用并聯(lián)電容的方式進(jìn)行小區(qū)供配電系統(tǒng)的就近無功功率補(bǔ)償。我們?cè)趯?duì)小區(qū)供電配電系統(tǒng)采取無功補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)該就其實(shí)際情況給予低壓集中補(bǔ)償，或者高壓集中補(bǔ)償，對(duì)于其采用后的補(bǔ)償需要重新計(jì)算小區(qū)的無功功率補(bǔ)償值。按照亞威小區(qū)的設(shè)計(jì)，主要采用的無功補(bǔ)償方式為低壓集中無功補(bǔ)償方式。 對(duì)于亞威小區(qū)配電工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要將并聯(lián)電容器安裝在0.4kV的低壓母線上，通過該方法的無功補(bǔ)償，可以有效地對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)進(jìn)行改善和提高，

39、從而達(dá)到改善電能質(zhì)量的目的。采用并聯(lián)電容器具有投資經(jīng)濟(jì)合理、功率損耗小、運(yùn)行維護(hù)過程中比較方便等優(yōu)點(diǎn)，被大量使用。但是如果無功補(bǔ)償計(jì)算不合理，補(bǔ)償過量，將會(huì)導(dǎo)致容性負(fù)荷過大，使系統(tǒng)電網(wǎng)升高，帶來危險(xiǎn)。在無功補(bǔ)償容量計(jì)算時(shí)，如果選擇電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，就必須進(jìn)行容量大小的計(jì)算。該并聯(lián)電容器的無功補(bǔ)償方式，接線比較簡(jiǎn)單方便，管理方便，可以通過無功補(bǔ)償控制器觀察當(dāng)前的功率因數(shù)以及投切的電容數(shù)量，對(duì)電容的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行觀察。通過無功補(bǔ)償后的變壓器，視在功率由于無功補(bǔ)償?shù)淖饔米冃。β室驍?shù)在0.92以上，達(dá)到設(shè)計(jì)的工程要求?？梢詫?duì)選擇的變壓器容量進(jìn)行減小，從而減小變壓器的投資。 亞威小區(qū)配電工程設(shè)計(jì)

40、，主要采用自動(dòng)調(diào)節(jié)方式的并聯(lián)電容器，該并聯(lián)電容器也稱為無功補(bǔ)償裝置。在自動(dòng)投切電容器時(shí)，按照當(dāng)前的功率因數(shù)和設(shè)定功率因數(shù)進(jìn)行比較，進(jìn)行自動(dòng)投切和自動(dòng)解除并聯(lián)電容器。而根據(jù)投切并聯(lián)電容器的數(shù)量，自然功率因數(shù)會(huì)與變化，而且根據(jù)變化對(duì)并聯(lián)電容器的投切個(gè)數(shù)進(jìn)行處理。低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置示意圖，如圖3-1所示。 圖3-1 低壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的原理電路 3.3 無功補(bǔ)償容量 按照以下的公式對(duì)小區(qū)對(duì)于功率因數(shù)進(jìn)行計(jì)算： （3-1） 我們?cè)趯?shí)際對(duì)小區(qū)無功功率補(bǔ)償?shù)倪^程中，采取分組自動(dòng)投切方法實(shí)現(xiàn)，其具體計(jì)算公式如公式3-2所示：

41、 （3-2） ——未補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)所對(duì)應(yīng)的正切值； ——期望補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)所對(duì)應(yīng)的正切值。 在對(duì)小區(qū)供電配電系統(tǒng)的過程設(shè)計(jì)中，我們專門針對(duì)T3的變壓器進(jìn)行舉例說明，完成該變壓器低壓側(cè)的無功補(bǔ)償計(jì)算：按照負(fù)荷計(jì)算的數(shù)據(jù)可知：Pc∑=571.59kW，Qc∑=289.61kW 該負(fù)荷的視在功率計(jì)算： 按照上式的計(jì)算可知：功率因數(shù)為：cosj=Pc∑/Sc∑=571.59/640.77=0.89。 該功率因數(shù)小于期望補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)0.97，所以要進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償計(jì)算，按照上式可知計(jì)算結(jié)果如下： 根據(jù)此計(jì)算結(jié)果可知，在T3變壓器側(cè)，需要補(bǔ)充

42、容量為150kvar，所以有30kvar的電容器3組，擁有15kvar4組。 4 短路電流的計(jì)算 4.1 短路計(jì)算的概述 對(duì)于配電網(wǎng)的正常運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生某區(qū)域短路，導(dǎo)致該區(qū)域停電，短路電流是供配電設(shè)計(jì)中，必須要進(jìn)行的內(nèi)容，通過短路電流的計(jì)算，對(duì)設(shè)備的選型提供校驗(yàn)的依據(jù)。所謂短路主要是指發(fā)生在相與相之間，通過電弧或者小阻抗的一種非正常連接。對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障的原因主要是絕緣被破壞。絕緣破壞的常見原因是設(shè)備發(fā)生過電壓現(xiàn)象，或者遭受雷擊現(xiàn)象，設(shè)備使用時(shí)間較長(zhǎng)，絕緣老化等。在電力系統(tǒng)中，短路主要有單相短路、雙相短路、三相短路等。通過短路電流的計(jì)算，對(duì)配電系統(tǒng)的設(shè)備選擇提供校驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而選

43、擇適合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備，對(duì)于三相之間短路，屬于對(duì)稱短路，除過三相之間短路以外，其他的短路形式為非對(duì)稱短路。短路電流計(jì)算主要的目的是為電氣設(shè)備的選型和校驗(yàn)提供依據(jù)，對(duì)在短路情況下，設(shè)備是否由于此故障原因?qū)е略O(shè)備損壞。以斷路器為例，如果斷路器的選型的熱穩(wěn)定電流以及動(dòng)穩(wěn)定電流高于計(jì)算的短路沖擊電流，這斷路器在短路的情況下快速投切，而且還能正常使用。如果斷路器選擇的熱穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流低于計(jì)算的短路沖擊電流，該設(shè)備在短路情況下?lián)p壞，不能正常工作，將極大危害供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 4.2 無限大容量電源條件下短路電流的計(jì)算 國(guó)家總供電量對(duì)于個(gè)人用戶可以看做無窮大的電力容量。主要表現(xiàn)的特點(diǎn)：如果系

44、統(tǒng)母線上的電壓波動(dòng)很小，說明該電壓可以維持不變，這種情況可以認(rèn)為系統(tǒng)容量為無窮大。該系統(tǒng)容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)來說，容量大的很多，在實(shí)際使用時(shí)，如果發(fā)生了短路現(xiàn)象，用戶負(fù)荷的母線系統(tǒng)電壓基本保持不變，也就是說由于電源系統(tǒng)為無窮大，用戶側(cè)短路對(duì)電源系統(tǒng)的電壓影響不大。對(duì)于電力系統(tǒng)中，如果電源的總阻抗很小，將電源系統(tǒng)視為無限大的容量系統(tǒng)。 4.2.1 短路電流計(jì)算基本步驟 小區(qū)采用的標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流。 （1） 確定基準(zhǔn)值 按照設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)考慮的基準(zhǔn)容量：Sd=100mva。對(duì)于短路基準(zhǔn)電流的計(jì)算方法，按照下式進(jìn)行計(jì)算： （4-1）

45、 ——系統(tǒng)額定電壓（kV） （2）設(shè)備電抗標(biāo)么值： 系統(tǒng)電抗： (4-2) ——高壓饋電線短路容量（）。 電力線路電抗： （4-3） l——電力線路長(zhǎng)度（）；——單位長(zhǎng)度電抗（）；。 變壓器電抗： （4-4） ——短路電壓百分值； ——變壓器容量（）； （3）根據(jù)4-1至4-4的公式，進(jìn)行繪制小區(qū)配電電路短路等效電路，通過相關(guān)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)后，實(shí)現(xiàn)短路回路的簡(jiǎn)化，并對(duì)簡(jiǎn)化后的電路進(jìn)行阻抗等參數(shù)的計(jì)算： （4）完成上述步

46、驟后，下一步主要工作就是對(duì)短路容量和三相短路電流進(jìn)行計(jì)算。 對(duì)于三相短路電流進(jìn)行該周期分量有效值計(jì)算： （4-5） 三相短路暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)電流： （4-6） 其他三相之間短路電流： （4-7） （4-8） 對(duì)于三相之間的短路容量： （4-9） 對(duì)于兩相之間短路的電流計(jì)算：

47、 （4-10） 4.2.2 本小區(qū)供配電的短路電流計(jì)算 按照小區(qū)的設(shè)計(jì)，本小區(qū)的電源側(cè)主要來源于兩條10kV的專用電源供電，通過電纜的方式將電源接入本小區(qū)配電系統(tǒng)的高壓側(cè)，根據(jù)上一級(jí)變電所的數(shù)據(jù)，該10kV電纜數(shù)據(jù)為：=200，其通過電流繼保裝置延時(shí)時(shí)長(zhǎng)為1.5。 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)的配電系統(tǒng)可靠性的提高，我們還需要計(jì)算小區(qū)系統(tǒng)的短路電流。我們首先計(jì)算小區(qū)變壓器d1位置d1短路電流計(jì)算的過程進(jìn)行分析：計(jì)算的方法和步驟如下： （1） 確定基準(zhǔn)值 按照設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)考慮的基準(zhǔn)容量：100；基準(zhǔn)電壓為：==kV。 系統(tǒng)基準(zhǔn)電流： （2） 短路回路各元件的電抗標(biāo)幺值 按照小區(qū)設(shè)

48、計(jì)的方法，小區(qū)配電系統(tǒng)的標(biāo)么值進(jìn)行相關(guān)計(jì)算： 由公式15得： 我們對(duì)小區(qū)供電電抗標(biāo)幺值取值為=0.093。 由公式16得： 對(duì)小區(qū)電抗標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算： （3）三相短路電流與短路容量的計(jì)算： 計(jì)算其三相短路電流與該周期分量有效值： 計(jì)算其他三相之間短路電流： 計(jì)算三相之間短路容量： 對(duì)于兩相之間短路的電流計(jì)算如下： 按照上圖的思路，進(jìn)行短路等效電路圖的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖4-1和4-2所示。 圖4-1 電氣系統(tǒng)接線圖 圖4-2 標(biāo)幺值法計(jì)算的等值電路圖 表4-1 高

49、壓側(cè)短路電流計(jì)算結(jié)果表 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流（KA） 兩相短路電流（） 三相短路容量（） 穩(wěn)態(tài)短路電流 次暫態(tài)電流 周期分量有效值 沖擊電流峰值 表4-2 低壓側(cè)短路電流計(jì)算結(jié)果表 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流（） 兩相短路電流（MV·A） 沖擊電流峰值 次暫態(tài)電流 周期分量有效值 5 變壓器的選型和計(jì)算 5.1 供配電系統(tǒng)概述 對(duì)于亞威小區(qū)的配電工程，由兩條電源進(jìn)線組成，都從市區(qū)變電所引來，該變壓器為10kV變壓器，一次側(cè)電壓為10kV，二次側(cè)電壓為0.4kV，通

50、過變壓器輸出的饋線干線直接送往樓層的配電箱內(nèi)，供用戶使用。對(duì)于住宅建筑，采用的是三相五線制進(jìn)行負(fù)荷配送。 5.2 變壓器的選擇和計(jì)算 5.2.1 變壓器容量及數(shù)目的選擇 對(duì)變壓器的容量計(jì)算，視在功率如下所示： (5-1) 對(duì)于變壓器的容量計(jì)算，需要對(duì)具體的負(fù)荷進(jìn)行分析，考慮同時(shí)系數(shù)的計(jì)算分析，按照一般情況下，供配電正常使用的負(fù)荷占到變壓器容量的75%-85%，本系統(tǒng)取負(fù)荷率為β=0.85。同時(shí)系數(shù)按照國(guó)家規(guī)定的范圍為0.85～0.95，按照本系統(tǒng)的實(shí)際情況考慮，本設(shè)計(jì)的同時(shí)系數(shù)取值為=0.9。 按照以上對(duì)變壓器負(fù)荷率和同時(shí)

51、系數(shù)的確定，進(jìn)行變壓器的容量計(jì)算，具體計(jì)算公式如下式所示。 （5-2） ——系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷；——系統(tǒng)功率因數(shù)； ——變壓器負(fù)荷率；——負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。 （1）住宅用電部分變壓器容量計(jì)算 按照以上的無功補(bǔ)償可知，補(bǔ)償后的無功功率因數(shù)為cosj=0.97。通過負(fù)荷計(jì)算可知，PC∑=571.59，而該值在計(jì)算時(shí)，已經(jīng)將同時(shí)系數(shù)問題考慮在內(nèi)。變壓器容量計(jì)算不再考慮同時(shí)系數(shù)，可計(jì)算出變壓器的容量： 通過計(jì)算可知，住宅部分的變壓器選擇容量為800KVA的變壓器，選用臺(tái)數(shù)為一臺(tái)變壓器。計(jì)算數(shù)據(jù)所示。 表5-1 變壓器計(jì)算容量 名稱 容

52、量（kW） 需要容量 有功功率（kW） 無功功率（kvar） 容量 樓照明主要干線 樓照明主要干線 樓照明主要干線 樓照明主要干線 樓照明主要干線 樓照明主要干線 合計(jì) 系數(shù)

53、 補(bǔ)償線路容量 補(bǔ)償后的容量 小區(qū)變壓器 800kVA （2）部分小區(qū)變壓器容量計(jì)算方法 住宅部分的計(jì)算方法與部分公用變壓器方法一致，計(jì)算結(jié)果如下： T1： T2： 具體計(jì)算結(jié)果和無功補(bǔ)償計(jì)算如表所示。 表5-2 變壓器T1 名稱 臺(tái)數(shù) 容量（kW） Kd 需要容量 有功（kW） 無功(kvar) T1容量 辦公地區(qū)照明設(shè)施 0.48 小區(qū)物業(yè)照明設(shè)施 0.48 小區(qū)變電箱照明 0.48 小區(qū)停

54、車位照明 0.48 地下消防控制設(shè)施 0.75 小區(qū)客梯（備用電梯） 觀光電梯（備備用電梯） 小區(qū)低生活區(qū)域水泵 0.75 小區(qū)中生活區(qū)域水泵 小區(qū)高生活區(qū)域水泵 8.8 小區(qū)A組換熱機(jī) 0.75 小區(qū)B組換熱機(jī) 小區(qū)排污潛水A泵 0.75 小區(qū)排污潛水B泵 備用應(yīng)急照明兼公共照明 0.

55、75 應(yīng)急照明兼公共照明 1 A組排煙風(fēng)機(jī) 0.75 B組排煙風(fēng)機(jī) 1 C組排煙風(fēng)機(jī) D組排煙風(fēng)機(jī) F組排煙風(fēng)機(jī) A組消防補(bǔ)機(jī) 0.75 B組消防補(bǔ)機(jī) 2.2 C組消防補(bǔ)機(jī) D組消防補(bǔ)機(jī) E組消防補(bǔ)機(jī) 合計(jì) 系數(shù)

56、 補(bǔ)償線路容量 補(bǔ)償后的容量 355.1 小區(qū)變壓器 400kVA 表5-3 變壓器T2 名稱 臺(tái)數(shù) 容量（kw） 需要容量 有功（kW） 無功（kvar） T2容量 辦公地區(qū)照明設(shè)施 0.7 商業(yè)照明 小區(qū)物業(yè)照明設(shè)施 小區(qū)備用變電箱照明 備用消防控設(shè)施 小區(qū)客用電梯 小區(qū)觀光電梯

57、 小區(qū)低生活區(qū)域備用水泵 小區(qū)中生活區(qū)域備用水泵 小區(qū)高生活區(qū)域備用水泵 小區(qū)A組備用換熱機(jī) 小區(qū)A組備用換熱機(jī) 小區(qū)備用排污潛水A泵 1 小區(qū)備用排污潛水B泵 應(yīng)急照明兼公共照明 備用應(yīng)急照明兼公共照明 小區(qū)備用消防補(bǔ)機(jī)A 小區(qū)備用消防補(bǔ)機(jī)B 小區(qū)備用消防補(bǔ)機(jī)C

58、 小區(qū)備用消防補(bǔ)機(jī)D 小區(qū)備用消防補(bǔ)機(jī)E 備用A組排煙風(fēng)機(jī) 備用B組排煙風(fēng)機(jī) 1 備用C組排煙風(fēng)機(jī) 備用D組排煙風(fēng)機(jī) 備用E組排煙風(fēng)機(jī) 合計(jì) 系數(shù) 補(bǔ)償線路容量 補(bǔ)償后的容量 小區(qū)變壓器 1 400kVA 由表可知公共用電部分需要兩臺(tái)400kVA的變壓器。 5.2.2 變

59、壓器類型的選擇 對(duì)于住宅小區(qū)來說，所有用戶都是用單相負(fù)荷，在正常運(yùn)行工況下，三相電流很難達(dá)到平衡，所以要考慮單相負(fù)荷，平時(shí)使用時(shí)，單相負(fù)荷超出了變壓器規(guī)定的該項(xiàng)額定功率的百分之十五，對(duì)于該種場(chǎng)合的變壓器類型，要考慮其聯(lián)結(jié)方式為。額定電壓及分接頭開關(guān) 對(duì)于小區(qū)的供配電工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)，變壓器的容量和臺(tái)數(shù)必須按照國(guó)家的規(guī)范進(jìn)行配置，按照供配電行業(yè)的規(guī)范，小區(qū)容量需要在800kVA，所以需要兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的變壓器設(shè)備來保持供電穩(wěn)定。在變壓器選擇過程張，如果計(jì)算得到的負(fù)荷少于800kVA，將采用油浸式變壓器，如果使用負(fù)荷不超過1250kVA，將采用干式變壓器。 按照小區(qū)的設(shè)計(jì)，負(fù)荷超過了800kVA

60、，并且小區(qū)的配電所設(shè)計(jì)在獨(dú)立的配電場(chǎng)所，考慮使用全密封油浸式變壓器。對(duì)于高壓斷路器考慮使用真空斷路器。 5.2.3 本工程變電所的設(shè)計(jì) 按照小區(qū)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，以及實(shí)際情況，亞威小區(qū)計(jì)劃設(shè)置兩座變電所，分別設(shè)置在地下二層，由單獨(dú)的房間進(jìn)行供配電的設(shè)計(jì)，最終選擇干式變壓器運(yùn)用于亞威小區(qū)變電所。配電系統(tǒng)中選擇樹脂澆注干式電力變壓器是10kV級(jí)的基于系列。在小區(qū)配電系統(tǒng)的使用過程中，我需要三臺(tái)變壓器設(shè)備同時(shí)進(jìn)行工作才能滿足供電需求，在這些變壓器中有一臺(tái)容量較大為800kVA，有兩臺(tái)變壓器容量較小，容量值為400kVA，大容量變壓器型號(hào)為，該變壓器主要對(duì)住宅樓進(jìn)行供電使用；而對(duì)于400kVA的變壓器

61、，選擇的型號(hào)為，將此變壓變壓器設(shè)備運(yùn)用于小區(qū)共用設(shè)施。 6電氣主接線方式的設(shè)計(jì) 小區(qū)變電所配電安全、設(shè)計(jì)穩(wěn)定性能、靈活性能以及經(jīng)濟(jì)性能會(huì)受到主要電氣設(shè)備的接線方案的影響。電氣主接線按照該地區(qū)可以以原來存在的電氣配電設(shè)計(jì)材料作為依托，以《電氣手冊(cè)》中規(guī)定的國(guó)家法規(guī)作為實(shí)施準(zhǔn)則，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的情況，提升變電站穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性。在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，做到投資經(jīng)濟(jì)合理，占用面積小，滿足設(shè)計(jì)的要求。 6.1 高壓電氣主接線 按照高壓側(cè)的電氣主接線設(shè)計(jì)要求，一般情況下，按照設(shè)計(jì)的實(shí)際情況有以下設(shè)計(jì)： （1）如果在小區(qū)采用單路電源供電時(shí)，找選取的電氣接線方案是單母線接線，由于該接線方式

62、可靠性比較差，靈活性不夠理想。那么該電源不能適用于高層建筑，只能適用于低層建筑。 （2）如果設(shè)計(jì)的電源為兩路電源供電時(shí)，采用一用一備的方式進(jìn)行供電，這主要是針對(duì)那些供電設(shè)備等級(jí)較高的二級(jí)負(fù)荷的供電供電設(shè)備，但是對(duì)于供電等級(jí)更高的一級(jí)負(fù)荷將不能使用。 （3）如果設(shè)計(jì)電源為兩路電源，采用的接線方式為單母線分段，在進(jìn)行設(shè)計(jì)考慮時(shí)，兩路電源形成一用一備，互為備用。通常采用斷路器進(jìn)行切換或者通過自動(dòng)控制進(jìn)行切換。 （4））如果設(shè)計(jì)電源為兩路電源，采用的接線方式為單母線分段，帶有旁路聯(lián)絡(luò)，這種供電方式在高層建筑使用比較頻繁，兩路電源形成一用一備，互為備用。通常采用斷路器進(jìn)行切換或者通過自動(dòng)控制進(jìn)行切

63、換。 按照本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的場(chǎng)合，在10kV高壓側(cè)采用單母線分段的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于高層建筑的供配電設(shè)計(jì)。 6.2 低壓電氣主接線 對(duì)于低壓側(cè)的電氣主接線設(shè)計(jì)，常用的接線設(shè)計(jì)方法為單母線設(shè)計(jì)和單母線分段設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的亞威小區(qū)的住宅樓低壓側(cè)負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，公共部分的負(fù)荷為二級(jí)以上的負(fù)荷，按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的800kVA住宅變壓器低壓側(cè)使用單母線接線方式。采取單母線分段式接線，使得兩個(gè)400kVA，相互為對(duì)方的備用設(shè)備。 6.3 母線的選擇及校驗(yàn) 母線主要的作用就是匯集電流和分配電流，所以母線通常稱之為匯流排。本變電所設(shè)計(jì)考慮按照最大的工作電流進(jìn)行母線的選擇，采用母線材質(zhì)為銅質(zhì)母線

64、。對(duì)于母線的校驗(yàn)來說，一般進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。 對(duì)于10KV側(cè)的母線，按照計(jì)算可知，該母線的最大持續(xù)工作電流值： 通過查詢資料手冊(cè)可知，選用的母線型號(hào)為TMY-30X5mm2，該母線為矩形銅母線，長(zhǎng)期工作的允許電流值按照查詢可知為367A,母線相間的距離設(shè)計(jì)為0.7m，檔距為1.2m。通過以下進(jìn)行母線的載流量、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 （1） 載流量的校驗(yàn)： 按照以上計(jì)算可知，系統(tǒng)的最大持續(xù)工作電流值為96.9A，而選用的母線允許長(zhǎng)期工作電流值為367A，因此滿足設(shè)計(jì)的要求； （2） 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： 對(duì)于母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn)，其校驗(yàn)方法： 按照以上的計(jì)算可知，Ami

65、n=41.51mm2，本設(shè)計(jì)選型的截面積為150mm2，因此滿足熱穩(wěn)定性的要求。 對(duì)于0.4KV側(cè)的母線，按照計(jì)算可知，該母線的最大持續(xù)工作電流值： 通過查詢資料手冊(cè)可知，選用的母線型號(hào)為TMY-100X10mm2，該母線為矩形銅母線，長(zhǎng)期工作的允許電流值按照查詢可知為2655A,母線相間的距離設(shè)計(jì)為0.7m，檔距為1.2m。通過以下進(jìn)行母線的載流量、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 （3） 載流量的校驗(yàn)： 按照以上計(jì)算可知，系統(tǒng)的最大持續(xù)工作電流值為2422.5A，而選用的母線允許長(zhǎng)期工作電流值為2655A，因此滿足設(shè)計(jì)的要求； （4） 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： 對(duì)于母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn)，其校驗(yàn)方法

66、： 按照以上的計(jì)算可知，Amin=875mm2，本設(shè)計(jì)選型的截面積為1000mm2，因此滿足熱穩(wěn)定性的要求。 6.4電纜的選擇 6.4.1 電纜型號(hào)的選擇 10kV電纜選取，電纜額定電壓8.7/15kV，電纜放在鋼管內(nèi)，電纜含有3個(gè)內(nèi)芯，電纜橫截面積大小為95mm2。在小區(qū)選取的0.4kV電纜上主要選取，該型號(hào)電纜耐壓較高為：1kV。 6.4.2 電纜截面積的選擇 本次設(shè)計(jì)中主要采取以高壓電纜設(shè)計(jì)為主要目的，為了讓大家更直觀的了解以800kVA變壓器連接到高壓柜一端的電纜作舉例說明。 （1）電纜選型及敷設(shè)方式 選擇型3芯電纜。 （2）按短路熱穩(wěn)定選擇截面 公式3.2.2中數(shù)據(jù)，接著查找表6可以知道三相短路電流：。 熱效時(shí)間： （6-1） 由公式28可得： 熱穩(wěn)定系數(shù)：。 熱穩(wěn)定最小允許截面： （6-2） 然后根據(jù)公式29得到：，電纜截面選擇為95。 （3）按允許溫升校驗(yàn)截面 對(duì)變壓器額定電流進(jìn)行計(jì)算：