某单位小高层住宅楼供电设计

课 程 设 计 题 目 某单位小高层住宅楼供电设计 学院(部) 电子与控制工程学院 专 业 班 级 学生姓名 学 号 8 月 27 日至 9 月 2 日 共 1 周指导教师(签字) 年 月 日第一章 设计任务书- 1 -第二章 负荷调查- 3 -第三章 电力负荷计算- 4 -3.1 与负荷计算有关的物理量和公式- 4 -3.2 统计负荷量- 5 -第四章 确定供电电源、电压和供电线路- 6 -第五章 变电所主接线选择设计- 6 -第六章 短路电流计算- 7 -6.1 计算短路电流相关的物理量和公式- 7 -6.2 短路电流计算- 8 -第七章 电气设备及导线选择- 9 -7.1 电气设备的选择- 9 -7.2 导线的选择- 10 -7.3 配电柜（箱）的选择- 11 -第八章 收获和体会- 12 -第一章 设计任务书一、设计题目某单位小高层住宅楼供电设计二、设计内容1、 统计系统计算数据（1） 统计负荷量（给出负荷量统计表格）；（2） 进行无功功率补偿；（3） 选两台变压器；（4） 列出负荷量统计表格（包含有前三项内容的数据）；（5） 完成短路电流计算（列出短路电流计算表格）。2、 确定供电方案（1） 确定电源进线类型；（2） 确定高压开关类型及个数；（3） 确定变压器台数、类型；（4） 确定配电柜类型及个数；（5） 确定配电柜出线类；（6） 绘制一次系统图。3、 选择一次系统图中所有导线和设备（同类导线设备只选一次）。三、设计数据（1） 建筑概况：本住宅楼为9层，两梯6户，A、B、C、D共四种户型。每层A、B均为两套，C、D均为1套。A、B为两室两厅一厨一卫，C、D为三室两厅一厨一卫。总面积为15000M2，变电所设在地下一层。（2） 电力负荷如下：1、 生活与消防电梯（正常时兼做生活用）均为18kW，；2、 生活与消防泵（正常时兼做生活用）均为18kW，；3、 A、B型每户7kW；C、D型每户8kW，；4、 其它负荷5kW，。（3） 系统电压为U=380/220V，环境温度为，10kV母线相邻相轴间距为260mm，档距为860mm，380V母线相邻相轴间距为240mm，档距为890mm。铜母线热稳定系数为C=171（），电缆VV热稳定系数为C=115（）。（4） 系统电源由地区变电所经一8km的10kV高压架空线然后再经1km的10kV高压电缆送入本变电所。电力系统出口断路器断流总容量为200MVA，小时。四、应交课设内容 （1）供电一次系统图一张; （2）设计计算书。五、进程安排共计1周时间：2012.8.272012.9.2。六、主要参考资料建筑电气设计手册建筑电气设计数据手册建筑电气设备手册第二章 负荷调查由设计任务书可得知建筑概况：本住宅楼为9层，两梯6户，A、B、C、D种房型。每层A与D型均为2套，C与D型均为1套。A、B为两室两厅一卫一厨，C、D为三室两厅一卫一厨。总面积为15000 m2，变电所设在地下一层。由于得知住宅楼的总面积，首先通过计算负荷的估算方法进行初步设计，但是又由于未查得民用住宅的电能消耗量面积密度指标，在此不做初步设计。第三章 电力负荷计算计算负荷常用的计算方法有需用系数法、二项式法、利用系数法、ABC法、单位产品耗电量法和单位面积耗电量法。需用系数法计算简便，适用于方案估算、初步设计和民用负荷计算。在此次供配电设计中，由于对象是单位小高层住宅楼，所以采用需用系数法进行负荷统计。3.1 与负荷计算有关的物理量和公式（1）设备容量计算 PS=PN （2）有功、无功计算功率 PJS=KXPS（3）功率因素 tan=QJS/PJS COS=PJS/SJS （4）系统视在计算功率 SJS=PJS2+SJS2（5）系统计算电流 IJS = SJS/3 U（6）线路损耗 PW1=0.06SJS QW1=0.08SJS （7）变压器损耗 PT=0.02SJS QT=0.1 SJS （8）无功补偿 QC=PJS (tan1-tan2) （8）变压器计算容量 SJST = (PJS+ PW1 + PT)2 + (QJS + QW1 + QT)2（9）需用系数 需用系数可以通过查建筑电气第81页表22得到，对于没有出现的可以通过查相邻的值进行换算。3.2 统计负荷量生活与消防电梯负荷量计算 =0.818=14.4kw =tan=14.42.29=33kw生活与消防泵负荷量计算 =PS=0.818=14.4kw =tan=14.40.75=10.8kw住宅用户用电负荷量计算 =14（47+28）=616kw 由用户户数查表知 取=0.4 =PS=0.4616=246.4kw =tan=246.41.732=426.75kw其他负荷量计算 =0.95=4.5kw =tan=4.51.732=7.79kw=332+10.82+426.75+7.79=522.1kw 无功功率补偿将功率因数提高到0.95 根据上面的公式统计负荷量其结果见下表名称 代号计算公式 数值有功计算功率 Pjs总= 308.5 （Kw）无功计算功率 Qjs总=tan522.1（Kvar）系统视在计算功率 Sjs总 606（Kv）系统计算电流 Ijs总 935（A）无功功率补偿 Qc378.2（Kvar）第四章 确定供电电源、电压和供电线路由任务书可知住宅小区负荷种类包括生活与消防电梯、生活与消防泵、普通照明负荷和其他符合。根据负荷类型可知小区属于二级负荷，所以根据二级负荷供电原则可知采用双回路供电。再结合任务书提供的条件，供电方案确定如下：系统电源由地区变电所经一8Km 10KV高压架空线然后再经1Km10KV高压电缆送入本变电所，系统电压为U=380/220。第五章 变电所主接线选择设计变电所主接线选择设计主要包括变压器容量的选择、变压器台数的确定和电气接线方式。为保证供电可靠，根据住宅小区供电条件、负荷类型用电容量和运行方式综合考虑，在变电所内装设两台变压器，一台为主变压器，另一台为备用变压器，为低压侧电力网提供备用电源。对于小区，另设一发电机做应急电源用，进一步保证小区供电的安全可靠。变压器选择备用计算数据： 变压器选择依据和结果如下表选择依据型号台数 电力变压器SC8-350/102台 备注说明因为系统中有消防电梯和消防泵，所以至少为二级负荷，故选择了两台变压器。电容器柜选择参考资料与计算数据电容器容量一般按变压器容量的30%进行设计，310KVA*30%=93kva 选择型号是BW0.4-14-3的电容器 93kva14=6.6电容器柜的选择如下表型号台数电容器柜BW0.4-14-314台 说明在低压母线上需要进行无功集中对称补偿，每边要放7台由于进线电源只有一路，电气主接线高压侧采用单母线不分段方式，接线简单，经济型比较好。由于采用两台变压器工作方式，低压侧采用单母线断路器分段接线，有利于备用变压器自动重合闸装置的采用，同时提高供电的可靠性。一次系统图见附录图第六章 短路电流计算三相短路电流的计算方法有欧姆值法和标幺值法，由于欧姆值法在计算三相短路电流时需要进行电压等级换算，因此在此采用标幺值法。6.1 计算短路电流相关的物理量和公式三相短路电路 ID(3) = IJ/X* 两相短路电流 ID(2) = 0.867ID(3) 三相短路电流稳态值 I = ID(3) 三相短路电流冲击值 高压iCH =2.55 ID(3) 低压 iCH =1.84 ID(3)6.2 短路电流计算确定基准值取 IJ=100MVAUJ1=10.5kVUJ2=0.4kV 计算短路电流而 IJS = SJ/3 UJ1=5.50kAIJ2 = SJ/3 UJ2 =144kA 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统： SOC=200MVAX*1=100MVA/200MVA=0.5 2）架空线路（XO1=0.4/km）：X*2=1.453）电缆线路 ( XO2=0.08/km ): X*3=0.074）电力变压器（UK%=4）：X*T=16短路电流计算结果短路电流计算结果如表公式最小运行方式最大运行方式备注高压低压高压低压ID(3)ID(3) = IJ/X*2.727.992.7214.37用于其他量的计算及校设备的灭弧能力，以防假性跳闸ID(2)ID(2) = 0.867ID(3)2.366.932.3612.46用于校高压灵敏度II = ID(3) 2.727.992.7214.37用于校热稳，检验设备对于热损坏的承受的能力iCH 高压iCH =2.55 ID(3) 低压 iCH =1.84 ID(3)6.9414.706.9426.44用于校动稳，检验设备对于力损坏的承受能力。说明：由计算可知，一台变压器的电抗标幺值为16。在最小运行方式，即T分列运行时，X*T=16；在最大运行方式，即T并列运行时，X*T=8。短路简化电路图如下图第七章 电气设备及导线选择 在此章主要是根据各种电气设备的选择条件选择高低压电气设备及导线。在此次的小区住宅供电设计中，主要选择高压断路器、高压互感器、低压空开、各种配电柜和各类导线。7.1 电气设备的选择7.1.1 根据高压断路器的选择原则其选择结果如表电压原则电流原则灭弧能力校验动稳校验热稳校验结果高压断路器101063016.3682.72206.938242.7220.71ZN3-10/630-8备注放绝缘烧坏防发热烧坏防假性跳闸防变形、校验设备对于承受力损坏的能力防烧坏、校验设备对于承受热损坏的能力，7.1.2 根据高压互感器的选择原则其选择结果如表电压原则电流原则动稳原则热稳原则精度校验原则结果高压互感器1010401.218.54=22.25150（7540）2272020.2未校LZJC-10备注防绝缘烧坏防发热烧坏防变形、校验设备对于承受力损坏的能力防烧坏、校验设备对于承受热损坏的能力保证TA的准确等级，以免计量精度变差。7.1.3 根据低压断路器器的选择原则其选择结果如表电压原则电流原则与系统及导线配合原则灵敏度校验原则灭弧能力校验级间配合原则结果低压断路器400380200200194.83300240200194.83未校2514.37未校DZ20Y-200备注保证设备绝缘保证长期运行的耐热能力，放烧坏防拒动，保证系统满载运行，防误动。防漏保，一般自然满足。防假性跳闸，一般在末端自然满足。防止越级跳，扩大故障面积。7.2 导线的选择各类导线选择原则有：发热原则、电压损失原则、机械强度原则、热稳校验、动稳校验、经济电流密度。经济电流密度原则一般用于发电厂和地区变电所，不用于民用建筑工程，在此不做考虑。导线选择结果见附表2说明：（1）选择高压母线时以发热原则、热稳、动稳原则为主选；选择高压架空线以发热原则、电压损失原则、机械强度校验原则为主选；高压电缆以发热原则、电压损失原则、热稳校验原则；低压绝缘导线以发热原则为主选。（2）低压线路采用三相四线制，其中零线导线截面一般取火线导线截面50%以上。以下特殊情况时而者相等：非三相 火线截面不大于16mm2 负荷群中存在大量可产生高次谐波的用电器 三相负载常工作在极不对称的情况下（3）在低压绝缘导线时，由于非高层、实验楼、软件大厦、邮电局等，所以距离较近电流较小，因而可不校电压损失；又由于不是室外低压架空线，故免校机械强度。（4）电缆是埋在地下无需校机械强度，高压母线电阻小、一般距离短无需校电压损失，但20m以上时则除外。7.3 配电柜（箱）的选择 在此住宅小区供电系统中配电柜可以分为高压配电柜和低压配电柜，高压配电柜有一个高压进线控制柜、一个计量监视保护柜、两个变压器进线控制柜、一个PT柜，共五个。低压配电柜有一个联络柜、一个发电机控制柜、两个变压器出线控制柜、一个生活电梯控制柜、一个生活泵控制柜、两个照明负荷控制柜、一个消防电梯控制柜、一个消防泵控制柜、一个其他负荷控制柜和两个无功补偿柜，共十三个。根据已选高压断路器及高压互感器的型号选择高压进线控制柜型号为JYN2A-10间隔式金属封闭开关设备。无功补偿柜选用HXJW户外低压电容补偿柜，其技术参数如下表序号 名称 单位 参数 1 无功补偿容量 Kvar 30580 2 额定工作电压 V AC380 3 额定频率 Hz 50 4 控制电压 V AC220 5 电容投切时间 S 10240 6 投切时间间隔 S 300 7 过压、欠压、过流报警延时 S 30 8 温度 -25+40 9 防护等级 IP55 根据已选低压断路器的型号选择低压配电柜型号为此PZ30J-4配电柜，柜内共有4路。层配电箱均选择XRC88L-1/，且为非标准型；共九路；层配电箱其中六路为该层一户一路，一路为楼道照明，另外二路为备用。第八章 收获和体会课程设计是供电与照明课程学习中的一次重要实践。实践是检验真理的唯一标准。课程设计是一次完整的系统设计，通过课程设计使自己更加深刻地掌握和理解了教材中重要公式的含义，能够更加快捷的确定系统设计过程中需要的公式与原则，可以设计出更加准确的合理的科学的安全的方案。通过此次课程设计，加强了自己对系统安全性科学性的理解。供电与照明系统设计不单只要求系统的完整性，更重要的是安全性和科学性。一切设计最先考虑的是是否符合安全标准，是否符合相关的原则。 最后，通过课程设计，增强了自己对供电与照明的整体认知，对如何设计供电照明有了比较完整的了解。