小區(qū)住宅供電系統(tǒng)設(shè)計

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0 緒論課題背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所的建設(shè)迅猛發(fā)展。在城市人口集中、高樓大廈林立、用地十分緊張的情況下，城市的高低壓線路走廊受到限制，給城市高低壓網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和變電所建設(shè)帶來一定困難。農(nóng)村自身的特點(diǎn)也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設(shè)帶來一定困難。如何設(shè)計城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所，是城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)、改造中需要研究和解決的一個重要課題。變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所，是電力系統(tǒng)中電能傳輸必不可少的環(huán)節(jié)，起著橋梁的作用。變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，就需要做到變電所整體的穩(wěn)定、可靠并采取相應(yīng)的措施提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量 。變電所結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進(jìn)、代管理的運(yùn)用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。變電站是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設(shè)計是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在根據(jù)電力系統(tǒng)和城市住宅小區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，擬在某地區(qū)新建10kV 的變電所。設(shè)計的目的和基本要求隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常工作中。因為電能可以方便的轉(zhuǎn)化為其他形式的能源，例如：機(jī)械能、熱能、光能、磁能等等；并且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的任何工作場所和生活場所；電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活。以電作為動力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大幅提高勞動生產(chǎn)率。同時提高電氣化程度，以電能代替其他形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑。在電力系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)貫徹國家各個項方針政策，遵照有關(guān)的設(shè)計技術(shù)規(guī)定。從整體出發(fā)，深入論證電源布置的合理性，論證其安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并對此進(jìn)行必要的計算。尚需注意近期與遠(yuǎn)期的關(guān)系，發(fā)電、輸電、變電工程的協(xié)調(diào)，并為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、安全自動裝置及以下一級電壓的系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造條件。 1 小區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計小區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計的重要性小區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計是非常重要的，如果系統(tǒng)出故障了，將影響整個住宅小區(qū)的供電，所以可靠性要求很高。所以在設(shè)計時必須要考慮到供電系統(tǒng)的安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。通過對變電站的主接線設(shè)計，短路電流計算，主要電氣設(shè)備型號和參數(shù)的確定，電氣設(shè)備的動熱穩(wěn)定校驗，備用電源的自動投入設(shè)計，無功補(bǔ)償設(shè)計，防雷和過電壓保護(hù)裝置的設(shè)計較為詳細(xì)地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設(shè)計。1、電氣主接線設(shè)計的重要性發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2、電氣主接線設(shè)計的步驟（1）根據(jù)下達(dá)的設(shè)計任務(wù)書的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，并依據(jù)主接線的設(shè)計原則從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，選出 2－3 個各較佳的方案。（2）對擬訂的 2－3 個方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出最好的方案。各主接線方案都應(yīng)該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過經(jīng)濟(jì)比較，選年運(yùn)行費(fèi)用最小的作為最終方案，當(dāng)然，還要兼顧到今后的擴(kuò)容和發(fā)展。（3）對電氣主接線設(shè)計的基本要求主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等要求。①可靠性：為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，作出切合實際的決定。②靈活性：電氣主接線的設(shè)計，應(yīng)當(dāng)在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運(yùn)行要求。在調(diào)度時，可以靈活地投入或切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及二次設(shè)備，并方便設(shè)備的安全措施，不影響電網(wǎng)正常運(yùn)行和對其他用戶的供電。 2 ③經(jīng)濟(jì)性：方案的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以下三個方面。采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。在投資初期回路數(shù)較少時，更有條件采用設(shè)備用量較少的簡化接線。能緩裝的設(shè)備，不提前采購裝設(shè)；在設(shè)備型式和額定參數(shù)的選擇上，要結(jié)合工程情況恰到好處，避免以大代小，以高代低；在選擇接線方式時，要考慮到設(shè)備布置的占地面積大小，要力求減少占地，節(jié)省配電裝置的征地費(fèi)用。配電所主變壓器的選擇1、主變壓器的選擇原則（1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?5~10 年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10~20 年的負(fù)荷發(fā)展。（2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮一臺主變停運(yùn)時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負(fù)荷，對于有一類負(fù)荷的變電所，當(dāng)一臺主變停運(yùn)時，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%~80%。（3）由于本小區(qū)有電梯，為了保證供電可靠性，配電所一般裝設(shè)兩臺主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺主變的可能性。2、主變臺數(shù)的確定根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設(shè)計兩個配電室分布在小區(qū)的東西兩側(cè)。考慮到電纜的長短會對經(jīng)濟(jì)利益造成影響，決定設(shè)計一處開閉所并且和一號配電室建立在一起。這樣可以保證供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。 3、主變壓器的選擇首先對住宅小區(qū)總電量進(jìn)行計算： 1#樓 總電量：192+192+80+72=536（kW ）2#樓 總電量：338+282+127+143=890（kW ）3#樓 總電量：492+524+248+255=1519（kW ）4#樓 總電量：492+521+248+255=1519（kW ）5#樓 總電量：523+520+248+255=1546（kW ）6#樓 總電量：578+578+246+253=1655（kW ）7#樓 總電量：515+505+79+79=1178（kW ）8#樓 總電量：408+390+95+95=988（kW ）9#樓 總電量：408+390+95+95=988（kW ）10#樓 總電量：416+441+121+137=1115（kW ） 3 11#樓 總電量：452+527+118+134=1231（kW ）12#樓 總電量：515+505+79+79=1178（kW ）考慮到住宅小區(qū)的地理位置問題及其經(jīng)濟(jì)效益，于是設(shè)計為 1#配電室控制 1#樓至6#樓，2#配電室控制 7#樓至 12#樓。所以接下來要計算兩處配電室所承擔(dān)的總負(fù)荷為多少。1#樓至 6#樓的總電量：S2=1178+988+1115+1231+1178=6678（kW ）7#樓至 12#樓的總電量：S2=536+890+1519+1546+1655=7665（kW ）根據(jù)原始資料得知小區(qū)的同期系數(shù)為 0.351#配電室兩臺變壓器的總?cè)萘浚篠T1+ST2=6678×0.35=2337（kW）ST3+ST4=7665×0.35=2683（kW）供電系統(tǒng)主接線的設(shè)計有匯流母線的主接線形式包括單母線分段和雙母線接線。單母線又分為單母線接線、單母線分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線接線、雙母線分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線的形式。無匯流母線主要有單元接線、擴(kuò)大單元接線、橋形接線、角形接線。1#配電室主接線的設(shè)計根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設(shè)計兩個配電室分布在小區(qū)的東西兩側(cè)?？紤]到電纜的長短會對經(jīng)濟(jì)利益造成影響，這樣可保證供電的可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性。方案：10kV 側(cè)母線采用單母線分段接線形式。10kV 母線 I 段接 10kV 母線 I 段，10kV 母線 II 段接 110kV 變電站 10kV 母線 II 段。380V 側(cè)母線采用單母線分段接線形式?；芈罚?變壓器的回路數(shù)：22 條，2#變壓器的回路數(shù)：22 條。2#配電室主接線的設(shè)計方案：10kV 側(cè)母線采用單母線分段接線形式。10kV 母線 I 段接開閉所 10kV 母線段，10kV 母線 II 段接開閉所 10kV 母線 II 段。380V 側(cè)母線采用單母線分段接線形式?；芈罚?# 變壓器的回路數(shù)：12 條 2#變壓器的回路數(shù)：12 條。開閉所的設(shè)計 4 1#樓8#樓7#樓5#樓6#樓12#樓11#樓10#樓9#樓4#樓3#樓2#樓花壇噴泉1#配2#配電室考慮到住宅小區(qū)的地理分布和工程經(jīng)濟(jì)問題，把 1#配電室和 2#配電室設(shè)計在兩邊。短路電流計算短路計算的目的及步驟短路電流計算的目的短路種類 ：一般按三相短路計算。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗。電氣中的短路電流與電源的內(nèi)電阻有關(guān)。短路電流越大。說明電源內(nèi)阻越小。電源所提供的功率越大。短路電流在實際生活中的應(yīng)用很多。如兩變壓器并聯(lián)要求短路電流要一樣。如有誤差也要很小。不然的話短路電流大的變壓器就會出現(xiàn)過載。短路電流的計算步驟在工程設(shè)計中，短路電流的計算通常采用使用曲線法。步驟如下：（1）選擇計算短路點(diǎn)①首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗。 5 ②選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓（一般取各級的平均電壓）。③將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺電抗。（3）化簡等值網(wǎng)絡(luò)：為計算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。（4）求計算電抗。(將各轉(zhuǎn)移阻抗按各發(fā)電機(jī)額定功率歸算)（5）查運(yùn)算曲線查出各供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值。（6）算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量。（7）計算短路電流周期分量有名值。短路電流的計算系統(tǒng)電抗: ??22156.30avskUXS???變壓器電抗: ??????22%/./1043.76tknn???折算到 10kV 等級電抗 ??2 21123.76.5.180.185avdtUX????????????????????????10kV 變電站到短路點(diǎn) d1 的電抗 ??21120.85.160.345avdtX????????????短路點(diǎn) d1 的短路電流kA11/(3)./(34)7.davdIU??kA2.5.75.8shiI???kA1.26sIMVA(3)101.3davdSI?10kV 變電站到短路點(diǎn) d2 的電抗X2=（Xd1+Xt/2 ） =(0.345+1.72) ×(0.4*0.4/10.5*10.5)21Uav（ ）=2.065 ×0.029=0.006(Ω) 6 短路點(diǎn) d2 的短路電流kA21/(3)0.4/(63)8.49davdIUX????kA.5.89.1shiI??kA22.sIMVA(3)043.26.davdSI?? 0 附錄 11#配電室的主接線附錄 2 配電室的主接線 0 2#配電室的主接線