某学校生活区配电系统设计

1某学校生活区配电系统设计院别:专业：姓名：学号：指导教师：日期:2目录绪论··········································3摘要··········································4第一章设计任务·······························5第二章负荷分析计算和无功补偿·················9第三章变电所及主变压器的选择················13第四章配电系统的确定························16第五章变电所主接线方案的设计················19第六章短路电流计算及设备的选择··············21第七章变电所二次回路方案的选择和继电保护选择28第八章变电所一次设备的选择与校验············32第九章变电所进出线的选择和校验··············41第十章防雷保护和接地装置的设计··············43参考文献·····································44附录·········································453绪论供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：（1）安全——在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。（2）可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。（3）优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。（4）经济——应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。我们这次的毕业设计的论文题目是：某高校供配电工程总体规划方案设计；作为高校，随着本科教育工作的推进和未来几年的继续扩招，对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出相当大的挑战。因此，我们做供配电设计工作，要作到未雨绸缪。为未来发展提供足够的空间：这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。总之一句话：定位现实，着眼未来；以发展的眼光来设计此课题。4摘要本次设计为某学校生活区配电系统的设计,首先了解了原始资料后，确定为10KV电压供电。然后对其进行了分析，建设10KV总降压变电所，本次设计的主要内容既为10kV总降压变电所设计。本设计书共分为十个章节，其中主要包括了负荷的计算、短路电流的计算、一次设备的选择及校验（包括断路器、隔离开关、熔断器、电流互感器、电压互感器等）、主变压器的保护设计、防雷保护和接地装置的设计等内容。该变电所设1台主变压器和1台备用变压器，分为2个电压等级，既为10kV和400V。10kV侧采用单母线接线，400V侧采用单母分段带旁路母线的主接线方式，并附上了本所电气主接线图和主变压器保护全图。详细内容请阅读设计书相关章节。关键词：负荷计算主接线短路电流电气设备继电保护5第一章设计任务1.1原始资料1.1.1设计题目某学校生活区配电系统的设计1.1.2设计目的(1)通过该校生活区配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。(2)培养学生独立获取新知识、新技术和新消息的能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。(3)掌握供配电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。(4)掌握供配电设计的基本原则和方法,深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术工作奠定一定的基础。1.1.3设计要求(1)要求根据本校所能取得的电源及本校用电负荷的实际情况，并适当考虑到学校的发展，按照学好全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，(2)确定变电所主变压器的台数与容量、类型。（3）选择变电所主结线方案及高低设备和进出线。（4）确定二次回路方案。（5）选择整定继电保护装置。（6）确定防雷和接地装置。（7）最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。1.1.4设计依据61）学校生活区平面图2）学校宿舍楼标准层建筑平面图。建筑平面图如图所示3)电源的南侧1000m处,有一座10kv的配电所,其出口断路器是SN10-10II型,此断路器配电备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过流整定的动作时间1.3s.为满足学校二级负荷的要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得电源。4）学校生活区负荷表,7编号名称30P/kw30Q/kw1学校食堂3082102锅炉1001003教师楼2701204校医室13095户外照明25206本所用电1007学生宿舍由学生设计计算5）气象资料本所在地区的年最高温度为C035，年平均气温为25C,年最热月平均最高气温为C030,年最热月平均气温为C028,年最热月地下0.8m处平均温度为25C。6）地质水文资料本校所在地区平均海拔1000m,地层一砂粘土为主,地下水位为2m。7）其他在高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。发电厂最大负荷时的功率因数不得低于0.85。1.2设计任务1)负荷计算和无功功率补偿.2)变电所位置和型式的选择.3)变电所主变压器的台数与容量,类型的选择.4)学生宿舍楼配电系统的确定.5)变电所主结线方案的设计.6)短路电流的计算.7)变电所一次设备的选择与校验.8)变电所进出线的选择与校验.9)变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定.10)防雷保护和接地装置的设计.1.3应完成的技术资料1开题报告（2000字左右）82毕业设计说明书（10000字左右）3技术资料（1）变电所主接线图一张。（2）学校用电接线图一张。（3）学校变电所平面图、剖面图各一张，（4）若时间允许，绘制高低压开关柜配置图、接地及照明图各一张。第二章负荷分析计算和无功补偿2.1、负荷计算的目的及方法2.1.1、目的9负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.1.2、方法目前，我国设计部门在进行企业供电设计时,经常采用的电力负荷计算方法有:需要系数法、二项式系数法、利用系数法、单位电耗法和单位面积功率法等.需要系数法计算简便,对于任何性质的企业负荷均适用,且计算结果上符合实际,因此,这种计算方法采用最广泛.尤其对各用电设备容量相差较小,且用电设备数量较多的用电设备组,这种计算最适宜.二项式系数法则主要适用于各种设备容量相差大的场所,如机械加工企业、煤矿综合采工作面等。利用系数法是平均负荷作为计算依据,利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。这种计算方法虽理论依据较充分,但由于目前积累的实用数据不多,且计算步骤较繁琐,精确度也并不比前两种方法强多少,所以,目前以逐渐不被采用.最后两种方法常用于方案估算。2.1.3、学生宿舍的负荷分析和计算整个生活区的计算负荷表如下编号名称计算负荷30P/kw30Q/kw1学校食堂3082102锅炉1001003教师楼3701204校医院130985室内运动场55256校内商场80107学生宿舍楼650706户外照明35207本所用电100第二章负荷计算和无功功率计算及补偿10一、负荷计算的内容和目的（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。二、负荷计算的方法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。1单组用电设备的计算负荷公式有功功率：30dePKP其中dK为需要系数无功功率：3030tanQP其中tan为cos对应的正切值视在功率:2230303030/cosSPPQ其中cos为用电设备的平均功率因数计算电流:30303NSIU其中NU为额定电压2多组用电设备的计算负荷公式有功功率3030pPKP其中30P为所有设备有功计算负荷总和，pK为有功负荷同时系数，取0.911无功功率3030qQKp其中30p为所有设备无功计算负荷总和，qK为无功负荷同时系数，取0.9视在功率30S223030PQ计算电流30303NSIU表1学校生活区负荷计算结果编号名称设备功率设备功率需要系数功率因数计算负荷P（kw）Q(kw)Kdcosφ30P30Q1学生食堂3082100.50.826154105186.4412锅炉1001000.450.707454563.6493教师楼3701200.550.951203.566213.9854校医6院130980.60.7997858.897.6225室内运动场55250.650.91035.7516.2539.2866校内商场80100.700.99256756.4527学生宿舍楼650700.60.99439042392.3548户外35200.750.86826.251530.24212照明9本所用电1000.61.000606编号cPcQcScoscI型号1179.1135224.2810.7990.3412253.35112.32277.1320.9140.421382.57520.92585.1850.9690.129439042392.2550.9940.596526.251530.2330.8680.046660610.0092.2.1由于受感性负荷的影响使功率因数降低，负荷电流也减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，有提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。则需考虑增设无功功率补偿装置，其容量为)tan(tan/30PQc或30PqQcC式中，/tantancq，称为无功补偿率或比补偿容量。这无功补偿率，是表示使kW1的有功功率由cos提高到/cos所需要的无功补偿容量vark值。在负荷计算中，S9型低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算。133.9949.154.978!)1(30P有功损耗30015.0SPT无功损耗3006.0SQT配电所装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷CQQQ30/30补偿后总的视在计算负荷230230/30)(CQQPS2.2.2（1）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的9.0cos，而目前只有0.84，因此，需进行无功功率的补偿。提高功率因数的方法分为改善自然功率因数