大型小区供电系统设计

摘要本次课程设计课题是住宅小区供电系统设计，根据设计基本要求，运用所学相关知识，查阅相关资料，进行供电系统初步设计。本次设计基本流程是：进行负荷计算，根据负荷计算结果进行变压器选择并确定供电方案，之后依次进行短路电流计算，高、低压电器设备选择和校验，继电保护，防雷及接地保护，电测量仪表设计等，在这一框架下，按照国家标准，结合小区实际情况完成设计。本次设计考虑到了供电系统安全、可靠、灵活、经济四项基本要求，在选择供电方案和电器设备时，优先选择低能耗并且满足设计要求方案和设备，除此以外，还考虑到了小区未来负荷发展情况，做到了远、近期结合，留有扩建可能性。关键词：负荷统计；变压器选择；短路计算；继电保护；备用电源目录1引言.............................................................02负荷计算.........................................................12.1供电负荷分析...............................................12.2供电负荷计算...............................................23供电方案确定.....................................................33.1主接线方案原则.............................................43.2主接线方案设计.............................................43.3低压部分配电系统...........................................54.1变压器台数选择.............................................74.2变压器容量选择.............................................74.3变压器型号选择.............................................74.4线路选择...................................................85短路计算........................................................105.1短路故障形式..............................................105.2短路电流计算..............................................106高、低压设备选择................................................136.1设备选择基本原则..........................................136.2高压设备选择..............................................146.3低压设备选择..............................................157继电保护........................................................187.1继电保护意义及设置原则....................................187.2变压器继电保护............................................188变电所防雷及接地................................................208.1变电所防雷保护设计：........................................208.2变电所接地保护设计：.......................................20结论.............................................................21致谢.............................................................23参考文献........................................................24附录...............................................................250/281引言研究意义：近几年来我国社会发展迅速，人民生活水平有了很大提高，对居住环境方便、安全、环保、舒适等方面提出了更高要求。这使得住宅小区供电系统要适应小区用电负荷及小区规划，从多方面考虑，设计出最合理供电方案，以使供电系统运行更加经济、灵活、安全、可靠。发展现状：步入21世纪后，我国城市化正处于又一新发展阶段，城市地区住宅建筑林立，建筑标准越来越现代化，不同种类小区对用电负荷要求也不尽相同，但总体趋势是用电负荷有较大增高，在夏冬季节或用电高峰时段时，用电负荷有较大波动，造成供电不稳定或是停电时有发生，为居民用电带来了诸多不便，因此要求小区供电系统要具备更高可靠性及安全性。随着城市化进程逐年加快，城市用地更加紧张、用电负荷更加集中，城市电力电网也逐步由架空向电缆过渡，老旧配电方案以及变压器、配电室等电力设备在安全性、经济性、环保性等方面都难以满足时下住宅用电负荷要求，由此对于小区供电方案也有了新要求。发展趋势：将来供配电系统主要发展方向为小型化、节能化及更加自动化。目前对于供电系统供电可靠性尚感不足，对于某些重要设备如消防设施、生活水泵、生活电梯供电可靠性还有待提高。另外，低压配电部分安全性也需要更多重视。小区供电设计要考虑下列基本要求：(1）安全性需要达到相关技术规范及国家标准，且能够保证人身和设备安全。(2)可靠性需要满足小区正常用电电力负荷。(3)灵活性需要适用于多种运行方式，以便于电气设备维修及切换，并适当考虑未来负荷发展情况。(4)经济性在符合上述要求前提下，尽可能简化设计方案，降低投资及设备运行、维修费用，并减少线路有色金属消耗和电能节约。1/282负荷计算2.1供电负荷分析近年来我国经济建设步入快车道，居民生活水品不断提高，越来越多高能耗电器走进我们生活，普通家庭用电需求不断上涨，例如：空调、电炊具、电热水器等，很多家庭装有多个空调、彩电、冰箱，而且呈现出强劲增长态势，根据以上现状《湖南省住宅设计标准》做出如下规定，一般而言高层计算负荷可参考每户6~8kW标准，小高层及多层可参考每户4~6kW，除上述方法外还可参考502/mW建筑面积标准，本次设计是针对普通住宅小区设计，根据以上标准，计算负荷取值6kW每户。本次设计共有两个院，每栋高6层，则每单元为12户，一号院为1~14栋，每两栋设置一个户外配电箱，共计7个配电箱；二号院为15~26栋，每两栋设置一个户外配电箱，共计6个配电箱。每两个配电箱设置一个配电屏，共计7个配电屏。由配电屏引出线路通向配电箱，再由配电箱引出线路通向楼栋单元，之后各单元在引出线路到各户。表1负荷初步划分变压器配电屏配电箱楼栋单元1号变压器1号配电屏1#配电箱1栋、2栋2#配电箱3栋、4栋2号配电屏3配电箱5栋、6栋4#配电箱7栋、8栋3号配电屏5#配电箱9栋、10栋6#配电箱11栋、12栋4号配电屏7#配电箱13栋、14栋8#配电箱15栋、16栋2号变压器5号配电屏9#配电箱17栋、18栋10#配电箱19栋、20栋6号配电屏11#配电箱21栋、22栋12#配电箱23栋、25栋7号配电屏13#配电箱24栋、26栋--2/282.2供电负荷计算负荷计算公式：有功计算负荷edPKP30无功计算负荷tan3030PQ视在计算负荷计算电流查阅资料得知：住宅用电负荷需要系数12户时dK取值0.6；dK在25~100户时dK取值0.45；100~200户时dK取值0.35；大于260户时dK取值0.3；生活用电功率因数取值85.0cos，则62.0tan（1）小区总负荷计算kWPe66246)540564(kWPKPed2.198766273.030kVAPS8.233785.02.1987cos3030（2）单元负荷计算kWPe726112kWPKPed2.43726.030kVAPS8.5085.02.43cos3030AUSIn3.734.038.5033030（3）配电箱负荷计算：①1#、2#、3#、5#、6#、8#配电箱单元数相同，负荷相同kWPe5046)43(12kWPKPed8.22650445.030var3.14062.08.226tan3030kPQkVAPS8.26685.08.226cos3030AUSIn1.3854.038.266330303/28②4#、11#配电箱单元数相同，负荷相同kWPe4326)33(12kWPKPed4.19443245.030var5.12062.04.194tan3030kPQkVAPS7.22885.04.194cos3030AUSIn1.3304.037.22833030③9#、10#、12#、13#配电箱单元数相同，负荷相同kWPe5766)44(12kWPKPed2.25957645.030var7.16062.02.259tan3030kPQkVAPS9.30485.02.259cos3030AUSIn1.4404.039.30433030经以上计算结果列出下表：表2负荷计算结果负荷项目负荷容量ePkW有功负荷30PkW视在负荷30SkVA计算电流30IA1号变压器1号配电屏1#配电箱504226.8266.8385.12#配电箱504226.8266.8385.12号配电屏3配电箱504226.8266.8385.14#配电箱432194.4228.7330.13号配电屏5#配电箱504226.8266.8385.16#配电箱504226.8266.8385.14号配电屏7#配电箱432194.4228.7330.18#配电箱504226.8266.8385.12号变压器5号配电屏9#配电箱576259.2304.9440.110#配电箱576259.2304.9440.16号配电屏11#配电箱432194.4228.7330.112#配电箱576259.2304.9440.17号配电屏13#配电箱576259.2304.9440.1-----3供电方案确定4/283.1主接线方案原则在设计小区供电主接线方案时，要符合国家规范，合理布局，经济节约等，为适应日益变化新形势还要有一定超前意识，从而避免造成重复建设，资金浪费，维护不便，还影响居民正常用电。设计主接线方案时要符合下列要求：（1）安全性需要达到相关技术规范及国家标准，且能够保证人身和设备安全。（2）可靠性需要满足小区正常用电电力负荷。（3）灵活性需要适用于多种运行方式，以便于电气设备维修及切换，并适当考虑未来负荷发展情况。（4）经济性在符合上述要求前提下，尽可能简化主接线方案，降低投资及设备运行、维修费用，并减少线路有色金属消耗和电能节约。3.2主接线方案设计图1主接线方案5/283.3低压部分配电系统（1）配电屏至配电箱部分本次设计是每两栋楼设一个配电箱，小区低压配电箱共有13个，分别标号为1#~13#配电箱，低压配电屏设七个，1号配电屏为1#、2#配电箱配电，2号配电屏为3#~4#配电箱配电，3号配电屏为5#