高层住宅供配电设计

工厂供电课程设计题目：学院年级专业学生姓名学号指导教师完成日期2011年6月目录一、负荷计算和无功功率计算1、基本理论及计算公式……………………………………………12、负荷计算和无功功率计算3、无功功率补偿4、年耗电量的估算二、变电所位置和形式的选择三、变电所主变压器台数和容量的选择1、变电所主变压器台数的选择2、变电所主变压器容量选择四、变电所主接线方案的选择五、短路电流的计算1、短路电流计算的目的及方法2、短路电流的计算3、确定基准值4、计算短路电路中各主要元件的电抗标么值5、计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容6、计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量六、变电所一次设备的选择1、导线机截面选择的基本理论2、变电所高压一次设备的选择七、变电所继电保护的设计1、变压器继电保护2、变压器的瓦斯保护八、防雷和接地装置的确定1、防雷基本理论2、防雷装置的确定3、接地基本理论4、接地装置的确定一负荷计算和无功功率计算负荷名称kWPedKcosAIjs选用电缆型号规格1-6F住宅电源1680.80.9227YFD-YJV-4(1*95)+PE(1*50)7-12F住宅电源1680.80.9227YFD-YJV-4(1*95)+PE(1*50)13-18F住宅电源1680.80.9227YFD-YJV-4(1*95)+PE(1*50)消防电梯常用电源及辅助设备1410.830.4NH-W-4*16+E16普通电梯常用电源及辅助设备1410.830.4ZR-W-4*16+E16生活泵5.510.811W-4*4+E4消防泵2210.842NH-W-4*25+E16公用照明常用电源710.813ZR-W-4*6+E6应急照明510.810YJV-4*6+E6高层各楼层负荷统计资料1、基本理论及计算公式负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。在负荷计算时，采用需要系数法对各个楼层进行计算。主要计算公式有：有功功率：eeKPP30无功功率:错误!未找到引用源。tan3030PQ视在功率:错误!未找到引用源。23023030QPS计算电流:错误!未找到引用源。NUSI330302、负荷计算和无功功率计算1、1-6FkWP4.1348.016830var5.6448.04.13430kQAkVS1.1495.644.1342230AI5.22638.0732.11.149302、7-12F住宅kWP4.1348.016830var5.6448.04.13430kQAkVS1.1495.644.1342230AI5.22638.0732.11.149303、13-18F住宅kWP4.1348.016830var5.6448.04.13430kQAkVS1.1495.644.1342230AI5.22638.0732.11.149304、消防电梯及辅助设备：kWP1411430var5.1075.01430kQAkVS5.175.10142230AI6.2638.0732.15.17305、普通电梯及辅助设备：kWP1411430var5.1075.01430kQAkVS5.175.10142230AI6.2638.0732.15.17306、消防泵kWP2212230var5.1675.02230kQAkVS5.275.16222230AI8.4138.0732.15.27307、生活泵kWP5.515.530var1.475.05.530kQAkVS9.61.45.52230AI5.1038.0732.19.6308、公用照明常用电源：kWP71730var25.575.0730kQAkVS75.825.572230AI2.1338.0732.175.8309、人防照明：kWP51530var75.375.0530kQAkVS25.675.352230AI5.938.0732.125.630取本住宅同时系数：95.0∑pK97.0∑qK则全楼计算负荷为：kWKP8.4537.47795.0P∑30p∑30var9.24135.24997.0Q∑30q∑30kKQAkVQPS2.5149.2418.4532223023030AUSIN3.78138.0732.12.514330303、无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：AkVS2.51430这时低压侧的功率因数为：88.02.5148.453cos2为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取：'cos0.95。要使低压侧的功率因数由0.88提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：var8.95var95.0arccostan88.0arccostan8.453kkQc取:var96kQc则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：AkVS7.476969.2418.45322230计算电流AkVAkVI27.72438.037.476230变压器的功率损耗为：kWAkVSPr15.77.476015.0015.0230var6.287.47606.006.0230kAkVSQr变电所高压侧的计算负荷为：kWkWkWP95.46015.78.453130var5.174var6.28var969.241130kkkQAkVAkVS9.4925.17495.46022130AkVAkVI5.281039.492130补偿后的功率因数为：94.09.49295.460cos满足（大于0.90）的要求。4、年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量：TPWap30年无功电能耗电量：TQWaq30结合本厂的情况，年负荷利用小时数T为4800h，取年平均有功负荷系数72.0，年平均无功负荷系数78.0。由此可得本住宅：年有功耗电量：hkWhkWWap6107.148009.49272.0年无功耗电量：hkhkWaqvar100.94800var9.24178.05二、变电所位置和形式的选择由于本住宅有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一路经6kV公共电源干线架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻近高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053－1994的规定，结合本住宅的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。三、变电所主变压器台数和容量的选择1、变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。2、变电所主变压器容量选择每台变压器的容量NTS应同时满足以下两个条件：1）任一台变压器单独运行时，宜满足：30(0.6~0.7)NTSS2）任一台变压器单独运行时，应满足：30(110)NTSS。考虑到本住宅的实际情况，同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取NTS=1000kVA。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1000/10，其主要技术指如下表所示：四、变电所主接线方案的选择方案Ⅰ：高、低压侧均采用单母线分段。优点：变压器型号额定容量/kVA额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流0I%短路阻抗KU%高压低压空载负载SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案Ⅱ：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案Ⅲ：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案Ⅰ。根据所选的接线方式，其主接线图如下：变电所主接线五、短路电流的计算1、短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。2、短路电流的计算本住宅的供电系统简图如下图所示。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。采用标幺制法进行短路电流的计算。3、确定基准值取100dSMVA，110.5cUkV，20.4cUkV所以：111005.5003310.5ddcSMVAIkAUkV22100144.000330.4ddcSMVAIkAUkV4、计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1)电力系统的电抗标么值：1100*0.167600MVAXMVA2)因电线的型号是LGJ-240：查手册得00.132/Xkm，因此：22100*0.132(/)50.60(10.5)MVAXkmkmkV3)电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得%6kU，因此：13%6100*6.0001001001000jkNTSuMVAXSkVA可绘得短路等效电路图如下图所示。5、计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标么值：767.06.0167.0*2*1*1-k∑XXX2)三相短路电流周期分量有效值：(3)11(1)5.507.170.767dkkIkAIkAX3)其他三相短路电流：(3)2.557.1718.28shikAkA(3)1.517.1710.83shIkAkA4)三相短路容量：(3)1(1)100130.390.767dkkSMVASMVAX6、计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标么值：767.