居民小区供配电设计

·居民小区供配电设计摘要本设计就是选择某个小区然后给其供电，本设计首先通过计算小区负荷，选择合适的变压器，然后画出电气主接线图，根据电气主接线图选择相应的电器元件。然后对其进行校验。关键词：箱式变电站居民小区节能无人值守ResidentialareaforthedistributiondesignAbstractThisdesignistoselectacellandthentoitspowersupply,whichusesabox-typesubstation.Thisdesignismainlybox-typesubstationwithinthedeviceselectioncheck,inordertoselecttheappropriatebox-typechangesmayachievepowerrequirements.Whichhasasectionofbox-typetransformersubstation,theenergy-saving,compact,small,unmannedandsoon,oneofthefutureresidentialareaofchoice.Keywords:box-type，energy-savingresidentialarea，unattendedsubstation目录摘要11绪论31.1课题研究的背景31.2本设计的主要内容41.3本章小结42供配电系统42.1供配电系统概述43小区介绍及设备选型53.1小区规模53.2小区负荷的统计63.3短路电流计算73.4箱式变电站设备选型103.5箱式变电站防护154保护措施194.1保护装置的介绍及选用19参考文献22致谢231绪论1.1课题研究的背景随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电—变压器降压—低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守的方向发展，箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品。其次随着社会发展和城市化进程的加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，城市配电网逐步由架空向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是供电的可靠性要求越来越高，而采用高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站(简称智能箱变)环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电。经笔者到处走访观察，一些中等城市像平顶山、信阳，大部分小区用的都是两个电线杆中间加个变压器，这种方式很简单，也很经济，就是很不美观，到处都是架空线，严重影响小区的美观，笔者站在配电的变压器下面感觉到很危险。似乎感觉到要掉下来，也没有保护措施，变压器暴露在自然环境中，一般一个新的变压器用几年就成旧的。根据现代化建设的要求，建议居民住宅小区要首选小型化箱式配变，因为独立配电室投资高，配电房与居民小区住房不相协调，影响整体美观和建设标准的一致性，况且其建设位置因与住房争地盘，也较难设计在负荷中心，造成供电半径向一侧伸展，供电结构不合理，电压质量差，线损增大；杆上变压器一般在路旁，10kV线路采用架空引入，低压采用架空沿墙敷设或地下电缆配电，也影响了小区的环境形象，还容易出现电力事故，很不安全，供电质量难以保证，低压线损高，杆上变压器不能满足负荷增长的需要。小型化箱式配变可利用现代化的住宅小区两房之间设有的绿化带上进行设置，既不影响住宅小区的美观，又能很方便地设计在负荷中心。如S12-Z13-400/10的体积为2100mm(长)×1300mm(宽)×1720mm(高)，它的体积小、占地少、安装快，外部颜色可采用草绿色等，与绿化带颜色相协调，比较美观。而且，该箱变为全封闭，全绝缘结构，在公众场所无须安全距离，能较好地保证人身安全，噪声相对也较小。它更大的特点是小巧灵便，便于搬迁，待用电量增高到一定程度，需要调换或搬迁时，能便于快速施工，不影响用户用电。1.2本设计的主要内容（1）小区负荷统计（2）箱式变电站设备选型（3）接线方式探讨（4）保护措施选用1.3本章小结本章就本文的研究方向，研究内容进行了叙述，从而得到从那个方面来完成本次设计。2供配电系统2.1供配电系统概述供配电系统是指接受发电厂电源输入的电能，井进行检测、计量、变压等，然向企业及其它用电设备分配电能的系统。供配电系统通常包括企业内的变配电所、所有高低压供配电线路及用电设备。其接线可分为：(1)一次接线(主接线)。直接参与电能的输送与分配，由母线、开关、配电线路、变压器等组成的接线，这个接线就是供配电系统的一次接线，即主接线：它表示着电能的输送路径。一次接线上的设备称为一次设备。(2)二次接线(二次回路)。为了保证供配电系统的安全、经济运行及操作管理上的方便，常在配电系统中，装设各种辅助电气设备(二次设备)，例如电流互感器、电压互感器、测量仪表、继电保护装置、自动控制装置等，从而对一次设备进行监视、测量、保护和控制。通常把完成上述功能的二次设备之间互相连接的线路称为二次接线(二次回路)。图1.1就是一个简单的小区供配电系统：图13小区介绍及设备选型3.1小区规模该小区规划用地是4公顷为别墅型的高档智能化建筑系列，户型分别是A、B1、B2、B3、C型，平均层数为3层，总共是住164户，容积率为0.83。小区用电分为生活用电（包括居民住宅用电，给排水用电，集中供暖用电）、公共用电和道路照明用电及景观照明用电（包括小区内为主、次干道、广场花园草坪、音乐喷泉、建筑及雕塑等）。此小区必定是未来中国发展的趋势。所以笔者提前设计一下。3.2负荷计算及变压器选择别墅规格150平方米左右250平方米左右300平方米左右每户容量20KW25KW30KW因为小区总面积约4万，住户数164户，得到每户所占有面积：40000/164=243.9m2/户得到的是243.9m/户约=250m2（未除小区的绿化及其它设施所占面积）则初步估算，所以每户容量选用25KW得到总装机容量及Pe=25KW*164户=4100KW。根据《现代建筑电气设计实用指南》陈元丽主编一书，查表得别墅小区负荷需要系数为Kc=0.6—0.65，COSθ=0.8，Kd=1。由需要系数法则得：Kc=0.63COSθ=0.8则tgθ=0.75所以就有功功率为Pc=Kc*Pe=0.63*4100KW=2583KW无功功率为Qc=Pc*tgθ=2583KW*0.75=1937.25Kvar视在功率为Sc=Pc/cosθ=3228.75KVA当Ur=380v时，工作电流Ic=Sc/1.732Ur=2588.64A当Ur=220v时，工作电流Ic=Sc/1.732Ur=4496.05A而对于多组设备的同时负荷计算为：有功功率同时系数KeP一般为0.85—1，我们求平均得取值0.925。无功功率同时系数KeQ一般为0.95—1，我们求平均得取值0.975。所以可根据计算公式得同时有功功率为：Pn=Pc*KeP=2583*0.925=2389.28KW同时无功功率为：Qn=Qc*KeQ=1937.25*0.975=1888.82Kvar同时视在功率为：Sn=Pc/cosθ=3045.7KVA。而我们在该小区的供配电所采用的是2台1000kva的铜式箱型变压器，可得总装机容量可得总装机容量为2*1000kva=2000KVA，不能达到供电要求，所以可知选择每户装机容量为25KW过大。按国家建筑的修建标准，得该小区必须有一定的绿化面积，并应达到一定的程度及别墅建筑小区的绿化面积范围是30%-45%才能够符合人们的居住环境，才符合国家的相关规定。由此按要求我们取小区的绿化率为35%及可以达到规划、居住的要求：总平面面积约40000m2，绿化率为35%，绿化面积为40000*35%=14000m2。建筑面积为40000-14000=26000m2，总建筑面积为26000*3=78000m2（三层住宅）容积率为78000/40000=1.95按标准别墅型住宅每户用电来估算：则小区建筑面积约2.6万，住户数164户，得到每户所占有面积：26000平方米/164户=158.54平方米/户，而158.54平方米约等于150平方米，则可以选用20KW每户的用电容量。得到总装机容量为：Pe=164户*20KW=3280.00KW,综合楼及总平面装机容量为Pe1=50KW+180KW=230KW则得到小区总装机容量为Pe2=Pe+Pe1=3280.00KW+230KW=3510.00KW根据《现代建筑电气设计实用指南》陈元丽主编一书，查表得别墅住宅小区的负荷需要系数为Kc=0.4—0.46之间，COSθ=0.8，Kd=1。由小区类型及系统规定得:Kc=0.426COSθ=0.8则tgθ=0.75由需要系数法则得：Pn=Kc*Pe2=0.426*3510.00KW=1496KWQn=Pn*tgθ=1496KW*0.75=1122KvarSn=PN/cosθ=1496KW/0.8=1870KVA当Ur=380v时，工作电流Ic=Sc/1.732Ur=2588.64当Ur=220v时，工作电流Ic=Sc/1.732Ur=4496.05对于多组设备的同时负荷计算为有功功率同时系数KeP一般为0.85—1，我们求平均得取值0.925。无功功率同时系数KeQ一般为0.95—1，我们求平均得取值0.975。所以可根据计算公式得同时有功功率为：Pn=Pc*KeP=1496*0.925=1383.8KW同时无功功率为：Qn=Qc*KeQ=1122*0.975=1093.95Kvar同时视在功率为：Sn=Pc/cosθ=1763.99KVA。总容量为1763.99KVA，我们选用2相同型号相同规格的变压器得每台需承载的负荷为S1=S2=Sn/2=1763.99KVA/2=881.21000KVA则我们选用2台变压器就可以据《现代建筑电气设计实用指南》陈元丽编著一书，查看变压器选型规定，参考箱式变电站变压器的系统参数我们初步选择SCB10-1000KVA的铜芯箱型干式变压器。验证选择SC10-1000KVA铜芯箱型干式变压器的可行性。则箱式变压器的功率损耗（有功功率损耗、无功功率损耗），查表得：容量（kva）有功功率损耗(kw)无功功率损耗(kvar)负载率1000空载有载空载有载β△P0△Pk△Q0△Qk1.85.2711.3425.300.85所以变压器的有功功率损耗为：P=△P0+△Pkβ2=1.8+5.27*0.85=5.59kw变压器的无功功率损耗为：Q=△Q0+△Qkβ2=11.34+25.30*0.85=29.56Kvar所以电力系统供电的容量为Pe=3510KW+5.59KW+25.56KW=3541.15KW则有供功率：Pc=kc*Pe=0.426*3541.15KW=1508.53KW无供功率：Qc=Pc*tgθ=1508.53KW*0.75=1131.40Kvar视在功率：Sc==1885.67KVA.Ur=380v，Ir=SC/1.732Ur=2865A。则计算电流约为2.87KA，可得2台平均下来的计算电流为I0=2865A/2=1.422A因为Sc1=Sc2=Sc/2=1885.67/2=942.5KVASc1=Sc2=942.5KVA1000KVA则我们可以选择2台同型号同功率的箱型干式变压器来给该小区供电满足要求。3.3短路电流计箱变高压侧短路电流计算Gkkkkk-1SCB10-1000SCB10-10000.38kv电源B电源A10KVGkkkkk-2本小区采用10KV架空进线，距离箱变3KM，10KV母线处三相短路电流最大有效值为25K