小区住宅供电系统设计

0 绪论课题背景随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展计划，城网和农网变电所的建设迅猛发展。在城市人口集中、高楼大厦林立、用地十分紧张的情况下，城市的高低压线路走廊受到限制，给城市高低压网络的发展和变电所建设带来一定困难。农村自身的特点也给农网和变电所建设带来一定困难。如何设计城网和农网变电所，是城网和农网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是电力系统中电能传输必不可少的环节，起着桥梁的作用。变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，就需要做到变电所整体的稳定、可靠并采取相应的措施提高供电可靠性和提高电能质量 。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好变电站的设计是我国电网建设的重要环节。现在根据电力系统和城市住宅小区的发展规划，拟在某地区新建10kV 的变电所。设计的目的和基本要求随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。在电力系统设计中，应贯彻国家各个项方针政策，遵照有关的设计技术规定。从整体出发，深入论证电源布置的合理性，论证其安全可靠性和经济性，并对此进行必要的计算。尚需注意近期与远期的关系，发电、输电、变电工程的协调，并为电力系统继电保护、安全自动装置及以下一级电压的系统设计创造条件。 1 小区供电系统的设计小区供电系统设计的重要性小区供电系统的设计是非常重要的，如果系统出故障了，将影响整个住宅小区的供电，所以可靠性要求很高。所以在设计时必须要考虑到供电系统的安全性、可靠性及经济性。通过对变电站的主接线设计，短路电流计算，主要电气设备型号和参数的确定，电气设备的动热稳定校验，备用电源的自动投入设计，无功补偿设计，防雷和过电压保护装置的设计较为详细地完成了电力系统中变电站的设计。1、电气主接线设计的重要性发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。2、电气主接线设计的步骤（1）根据下达的设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，并依据主接线的设计原则从技术上论证各方案的优、缺点，选出 23 个各较佳的方案。（2）对拟订的 23 个方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求，最后确定何种方案，要通过经济比较，选年运行费用最小的作为最终方案，当然，还要兼顾到今后的扩容和发展。（3）对电气主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性、经济性等要求。可靠性：为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要。为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，作出切合实际的决定。灵活性：电气主接线的设计，应当在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便地停运断路器、母线及二次设备，并方便设备的安全措施，不影响电网正常运行和对其他用户的供电。 2 经济性：方案的经济性体现在以下三个方面。采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。在投资初期回路数较少时，更有条件采用设备用量较少的简化接线。能缓装的设备，不提前采购装设；在设备型式和额定参数的选择上，要结合工程情况恰到好处，避免以大代小，以高代低；在选择接线方式时，要考虑到设备布置的占地面积大小，要力求减少占地，节省配电装置的征地费用。配电所主变压器的选择1、主变压器的选择原则（1）主变容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期 1020 年的负荷发展。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的级和级负荷，对于有一类负荷的变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。（3）由于本小区有电梯，为了保证供电可靠性，配电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。2、主变台数的确定根据原始资料及小区的地理位置，确定设计两个配电室分布在小区的东西两侧。考虑到电缆的长短会对经济利益造成影响，决定设计一处开闭所并且和一号配电室建立在一起。这样可以保证供电的可靠性、安全性、经济性。 3、主变压器的选择首先对住宅小区总电量进行计算： 1#楼 总电量：192+192+80+72=536（kW ）2#楼 总电量：338+282+127+143=890（kW ）3#楼 总电量：492+524+248+255=1519（kW ）4#楼 总电量：492+521+248+255=1519（kW ）5#楼 总电量：523+520+248+255=1546（kW ）6#楼 总电量：578+578+246+253=1655（kW ）7#楼 总电量：515+505+79+79=1178（kW ）8#楼 总电量：408+390+95+95=988（kW ）9#楼 总电量：408+390+95+95=988（kW ）10#楼 总电量：416+441+121+137=1115（kW ） 3 11#楼 总电量：452+527+118+134=1231（kW ）12#楼 总电量：515+505+79+79=1178（kW ）考虑到住宅小区的地理位置问题及其经济效益，于是设计为 1#配电室控制 1#楼至6#楼，2#配电室控制 7#楼至 12#楼。所以接下来要计算两处配电室所承担的总负荷为多少。1#楼至 6#楼的总电量：S2=1178+988+1115+1231+1178=6678（kW ）7#楼至 12#楼的总电量：S2=536+890+1519+1546+1655=7665（kW ）根据原始资料得知小区的同期系数为 0.351#配电室两台变压器的总容量：ST1+ST2=66780.35=2337（kW）ST3+ST4=76650.35=2683（kW）供电系统主接线的设计有汇流母线的主接线形式包括单母线分段和双母线接线。单母线又分为单母线接线、单母线分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线接线、双母线分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线的形式。无汇流母线主要有单元接线、扩大单元接线、桥形接线、角形接线。1#配电室主接线的设计根据原始资料及小区的地理位置，确定设计两个配电室分布在小区的东西两侧。考虑到电缆的长短会对经济利益造成影响，这样可保证供电的可靠性，安全性，经济性。方案：10kV 侧母线采用单母线分段接线形式。10kV 母线 I 段接 10kV 母线 I 段，10kV 母线 II 段接 110kV 变电站 10kV 母线 II 段。380V 侧母线采用单母线分段接线形式。回路：#变压器的回路数：22 条，2#变压器的回路数：22 条。2#配电室主接线的设计方案：10kV 侧母线采用单母线分段接线形式。10kV 母线 I 段接开闭所 10kV 母线段，10kV 母线 II 段接开闭所 10kV 母线 II 段。380V 侧母线采用单母线分段接线形式。回路：1# 变压器的回路数：12 条 2#变压器的回路数：12 条。开闭所的设计 4 1#楼8#楼7#楼5#楼6#楼12#楼11#楼10#楼9#楼4#楼3#楼2#楼花坛喷泉1#配2#配电室考虑到住宅小区的地理分布和工程经济问题，把 1#配电室和 2#配电室设计在两边。短路电流计算短路计算的目的及步骤短路电流计算的目的短路种类 ：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。电气中的短路电流与电源的内电阻有关。短路电流越大。说明电源内阻越小。电源所提供的功率越大。短路电流在实际生活中的应用很多。如两变压器并联要求短路电流要一样。如有误差也要很小。不然的话短路电流大的变压器就会出现过载。短路电流的计算步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下：（1）选择计算短路点首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗。 5 选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压）。将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。（3）化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。（4）求计算电抗。(将各转移阻抗按各发电机额定功率归算)（5）查运算曲线查出各供给的短路电流周期分量标幺值。（6）算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。（7）计算短路电流周期分量有名值。短路电流的计算系统电抗: 22156.30avskUXS变压器电抗: 22%/./1043.76tknn折算到 10kV 等级电抗 2 21123.76.5.180.185avdtUX10kV 变电站到短路点 d1 的电抗 21120.85.160.345avdtX短路点 d1 的短路电流kA11/(3)./(34)7.davdIUkA2.5.75.8shiIkA1.26sIMVA(3)101.3davdSI10kV 变电站到短路点 d2 的电抗X2=（Xd1+Xt/2 ） =(0.345+1.72) (0.4*0.4/10.5*10.5)21Uav（ ）=2.065 0.029=0.006() 6 短路点 d2 的短路电流kA21/(3)0.4/(63)8.49davdIUXkA.5.89.1shiIkA22.sIMVA(3)043.26.davdSI 0 附录 11#配电室的主接线附录 2 配电室的主接线 0 2#配电室的主接线