毕业论文某小区供配电设计范本模板.docx
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毕业论文某小区供配电设计范本模板
湖南科技大学
毕业设计（论文）
题目
某小区供配电设计
作者
王一旭
学院
信息与电气工程学院
专业
电气工程及其自动化
学号
0754010426
指导教师
王志英
二〇〇一二年六月五日
摘要
要提高小区配电系统的可靠性,要正确选择各类配电设备的容量，就必须科学，合理的进行负荷计算。
本文对负荷计算中的相关问题进行了分析和探讨，就重要设备的容量选择做了详细的的论述,提出了一些进一步提高配电系统可靠性的措施,并结合工程实例进行负荷计算，计算结果证明本文所述方法是正确合理，可以在实际中应用。
另外,本文还利用MTALAB仿真软件对供电系统短路故障进行了仿真，并制作了相应的电路图以及对防雷措施进行了仔细的分析.
关键词：
变压器，高压断路器，箱式变电站
ABSTRACT
Toimprovethedistributionsystemreliability,andcorrectlychoosethecapacityofpowerdistributiondevice，itmustbescientific,reasonablecarriesontheloadcomputation。
Inthispaper，theloadcalculationandtherelatedproblemsareanalyzedanddiscussed,theimportantequipmentcapacitychoicehasmadethedetailedelaboration.Itputsforwardsomesuggestionstoimprovethedistributionsystemreliabilitymeasures，combinedwithengineeringexample，loadcalculation。
Thecalculationresultsprovethatthemethodiscorrectandreasonable,anditcanbeappliedinpractice.
Inaddition,thispaperalsomakesuseofMTALABsimulationsoftwareforpowersystemfaultsimulation,andmadethecorrespondingcircuitdiagramandthelightningprotectionmeasuresareanalyzedindetail。
Keywords：
Transformer，Highvoltagecircuitbreaker,Box-typetransformersubstation
第一章概述
1.1工程概述
某住宅小区共有32栋楼房，其中电梯房2座，18层高,每层4户；楼房25栋，7层高，每层6户；别墅5座，三层楼高；1个面积约为1000㎡的停车场。
10KV电网供电，容量为8000KVA。
设总负荷的需用系数为0.48～0.56，自然功率因数为0.66~0。
72。
各类负荷的需用系数为0。
58～0。
66，自然功率因数为0.66~0.72。
10KV系统在变压器端子的短路容量为100MVA。
在小区中设置10/0.4（0。
22）KV的变电所，安装变压器和控制开关，要求每栋楼能分别控制，小区有保安系统，照明系统,消防系统.
1。
2供配电设计一般原则
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053—94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行供配电设计必须遵循以下原则：
（1）遵守规程、执行政策；
必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
（2）安全可靠、先进合理；
应做到保障人身和设备的安全,供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
（3）近期为主、考虑发展；
应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。
（4）全局出发、统筹兼顾.
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分.工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。
作为从事工厂供电工作的人员,有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识,以便适应设计工作的需要。
1.3供配电系统设计要则
供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划正确处理近期和远期发展的关系，做到远近期结合，以近期为主，适当考虑发展的可能，按照负荷的性质、用电容量、地区供电条件，合理确定设计方案。
1、根据负荷分级、用电容量和地区条件，选择供电电源、确定供电回路数.除2.款所列情况外,供电电源应从地区电网取得.
2、符合下列情况之一时用电单位宜设置自备电源。
（1）需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要符合的应急电源时，或第二电源不能满足一级负荷要求的条件时。
（2）设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时。
（3）常年稳定余热、压差、废气可供发电，技术经济合理时。
（4）所在地区偏僻或远离电力系统,设置自备电源经济合理时。
3.应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行措施（机械连锁、电气连锁）.目的在保证应急电源的专用性，更重要的是防止向系统反送电。
4、在设计供配电系统时，除一级负荷中特别重要负荷外，不应考虑电源系统检修或故障的同时,另一电源又发生故障.
5、需要两回电源线路的用电单位,宜采用同级电压供电。
但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件，亦可采用不同级电压供电。
6、有一级负荷的用电单位难以从地区电力网取得两个电源而有可能从临近单位取得第二电源时，宜从该单位取得第二电源。
7、同时供电的两回及以上供配电线路中,一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷的用电需要。
8、总变电所和配变电所宜靠近负荷中心。
当配电电压为35KV时,且用电负荷均为低压又较集中，亦可将35KV直降到220/380V配电电压。
9、为提高供电可靠性和符合节约用电、检修用电的需要,在用电单位内部临近的变电所之间宜设置低压联络线。
10、小负荷的一般用电单位宜纳入地区低压电网.
11、对冲击性负荷（电弧炉、弧焊机、电焊机组等）的供电需要降低冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变（不包括电动机启动时允许的电压下降）时，宜采取下列措施：
（1）采用专线供电。
（2）与对电压不敏感的其他负荷共用配电线路,以加大导体截面、降低线路阻抗。
（3）较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的电压器供电。
（4）选择高一级电压或由专用电压器供电，将冲击负荷接入短路容量较大电网中。
12、控制各类非线性用电设备（整流器等）所产生的谐波引起的电网电压正弦波形畸变率，宜采取下列措施:
（1）各类大功率非线性用电设备变压器由短路容量较大的电网供电。
（2）对大功率静止整流器，应采取提高整流变压器二次侧的相数和增加整流器的整流脉冲数的措施。
多台相数相同的整流装置，应使整流变压器的二次侧有适当的向角差。
（3）按谐波次数装设分流滤波器。
（4）选用D，yn11接线组别的三项配电变压器.
1.4本设计设计内容
（1）系统概况说明；
（2）负荷统计；
（3）功率因数补偿；
（4）选择变压器；
（5）确定供配电系统接线方案；
（6）选择主要配电线路线型；
（7）选择开关、电流互感器等主要供电设备；
（8）计算低压母线和其他各点的短路电流；
（9）整定低压总开关和其他开关的保护装置；
（10）继电保护回路；
（11）完成供电系统图及继电保护回路图.
第二章负荷统计
2.1负荷分级及供电要求
2.1。
1电力负荷的分级
电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度，电力负荷分为三级：
一级负荷：
1、中断供电将造成人身伤亡的负荷.
2、中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。
例如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、有害物质溢出严重污染环境、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。
3、中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷.例如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。
在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。
例如在工业生产中正常电源中断时处理安全生产所必须的应急照明、通信系统、保证安全停产的自动控制装置等；民用建筑中大型金融中心的关键电子计算机系统和防盗报警系统、大型国际比赛场（馆）的计分系统及监控系统等。
二级负荷：
1、中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。
例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。
2、中断供电将影响重要用电单位的正常工作.例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱的负荷。
三级负荷：
不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。
2。
1。
2各级电力负荷对电源的要求
一级负荷对供电电源的要求
1、一级负荷应有两个电源供电，当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。
一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。
一级负荷容量不大时，可采用从电力系统取得第二低压电源，亦可采用柴油发电机组等，以维持继续供电。
2、一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。
二级负荷对供电电源的要求
二级负荷应由两个电源供电，即应有两回线路供电，供电变压器亦应有两台（两台变压器不一定在同一变电所）。
做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障（不包括铁塔倾倒或龙卷风引起的极少见的故障）时,不致中断供电或中断后能迅速恢复.在负荷较小或地区供电条件困难时,可由一回6KV及以上专用架空线供电；当采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的电缆段供电,其每根电缆应能承受100%的二级负荷；为了解决线路和变配电设备的检修以及突然停电后，设备能安全停产问题，设备可用小容量柴油发电站，其容量由实际需要确定。
2。
1.2本设计负荷分级
本设计中两栋高层建筑的消防用电、应急照明、客梯电力、变频调速（恒压供水）生活水泵、排污泵属于一级负荷，其他负荷属于三级负荷。
对小区配电采用双回路供电来保证小区中一级负荷的需求，并可以此增加整个楼盘的卖点.
2.2负荷统计
近几年来，随着人民生活水平的不断提高，大量的家用电器进入居民家庭，居民家庭生活用电量增长迅速，对电能的需求提出了更高的要求。
根据工程特点、规模和发展规划正确处理近期和远期发展的关系，做到远近期结合，以近期为主，适当考虑发展的可能的基本设计要则，本设计中除别墅外所有住户按6KW计算,别墅和停车场按8KW计算。
考虑到实际中一般家庭最高同时用电可能达到2.5KW-3KW，所以考虑住户需用系数最低不低于0。
5.
在方案预估中使用需用系数法求计算负荷，具体小区负荷统计如下表：
用电单位设备名称
设备容量Pe/kW
需用系数
功率因数cosф
有功计算负荷Pc/kW
无功计算负荷Qc/kvar
视在计算负荷Sc/kVA
高层住宅A座B座
864
0.5
0。
8
432
249。
7
540
生活水泵#A#B
30
0。
7
0.8
21
15。
8
26。
25
排污水泵＃A#B
12
0.7
0.8
8.4
6。
3
10.5
客运电梯AB
34
0。
22
0.5
7.48
12。
94
14.96
消防电梯AB
34
0.22
0.5
7。
48
12.94
14。
96
楼道照明AB
1。
8
0。
8
1
1。
44
0
1.44
多层住宅#1—＃25
6300
0。
5
0.8
3150
2362.5
3937.5
楼道照明1-25
7。
875
0.8
1
6.3
0
6.3
别墅区（5座）
40
0。
8
0。
8
32
24
40
停车场照明
10
1
1
10
0
10
公共电力负荷
15
0。
8
0。
8
12
9
15
总记
7468。
68
3688.1
2692。
93
4616.91
注：
上表中高层住宅用户按6kW一户计算。
2（栋）＊18（层/每栋）*4（户/每层）＊6（千瓦/每户）=864千瓦
多层用户按6kW一户计算.
25（栋）*7（层/每栋）*6（户/每层）＊6（千瓦/每户）=6300千瓦
别墅用户按8kW一户计算。
5（栋）*8（千瓦/每户）=40千瓦
客运电梯和消防电梯一般为15～20kW每座，本设计按17kW每座计算.
4（座）*17（千瓦）=68千瓦
生活水泵一般为10～20kW每台，本设计按15KW每台计算。
2（台）＊15（千瓦/每台）=30千瓦
排污水泵一般为3～15kW每台，本设计按6KW每台计算。
2（台）＊6（千瓦/每台）=12千瓦
高层住宅的楼道照明采用25W的白炽灯，每层左右各一只。
2（栋）＊18（层/每栋）＊2（个/每层）＊25（瓦/每只）=1.8千瓦
多层住宅的楼道照明采用15W的白炽灯，每单元每层一只。
25（栋）*3（单元/每栋）＊7（层/每单元）*1（个/每层）*15（瓦/每只）=7。
875千瓦
停车场设计为地下大型停车场加地上零散停车位组成，地下停车场面积大约按1000平方米计算，每平方米的负荷密度一般为8～15W,本设计取负荷密度为10W进行计算。
1000（平方米）*10（瓦/每平方米）=10千瓦
公用电力负荷如路灯、物业公司办公室、值班岗亭等，公用电力负荷按15kW计算.（住宅的公用照明及公用电力负荷需要系数一般按0。
8取）
综上总结得出补偿前负荷总和为7468.68kW，有功功率为3688。
1kW,无功功率为2692.93kvar，视在计算负荷为4616.91kVA。
根据计算公式：
cosф=Pc/Sc，可以得出总功率因数大概为0。
799。
需要进行下一步无功功率补偿来提高系统总功率因数达到目标功率因数0。
92，以使变压器高压侧的功率因数达到0.9从而达到供电部门的要求。
第三章无功补偿及变压器的选择
3.1无功补偿的目的
3.1.1无功功率
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递.为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的”无功"并不是”无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好.这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率.
3。
1。
2影响功率因数的主要因素
1、大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。
据有关的统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。
所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率.
2、变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。
因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
3、供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响.
当供电电压高于额定值的10％时，由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35％左右。
当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。
但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。
所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
3。
1。
3供电部门对平均功率因数的要求
供电部门一般要求用户的平均功率因数达到0.9以上。
当用户的自然功率因数较低，单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时,应装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高用户的功率因数以达到要求.
3.1.4提高自然功率因数的方法
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。
1、合理使用电动机；
2、提高异步电动机的检修质量；
3、采用同步电动机:
同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小,在欠励状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过励状态时,定子绕组向电网“送出”无功.因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。
异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化"。
4、合理选择配变容量，改善配变的运行方式：
对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法,使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。
3。
2无功补偿方法
3.2。
1无功补偿装置的选择
电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这四种装置又称为无功补偿装置。
除电容器外,其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。
1、同步电机：
同步电机中有同步发电机、同步电动机及同步调相机三种。
（1）同步发电机:
同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运行时，可以发出无功功率：
发电机正常运行时,以滞后功率因数运行为主，向系统提供无功,但必要时，也可以减小励磁电流,使功率因数超前，即所谓的“进相运行”，以吸收系统多余的无功.
（2）同步调相机：
同步调相机是空载运行的同步电机,它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。
但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。
2、并联电容器：
并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源,由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，由此可视为向电网发送无功功率.
并联电容器本身功耗很小,装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。
3、静止无功补偿器:
静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。
当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿,对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性,但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。
4、静止无功发生器：
静止无功发生器的主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。
适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态.
与静止无功补偿器相比，静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。
3.2。
2无功补偿装置的安装方法
无功补偿装置的安装一般采用的方法有三种:
1。
低压个别补偿：
低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器。
通过控制、保护装置与电机同时投切.随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行（如大中型异步电动机）的无功消耗，以补励磁无功为主.低压个别补偿的优点是:
用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。
具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点.
2.低压集中补偿：
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。
电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。
低压补偿的优点:
接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。
3.高压集中补偿:
高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。
适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用;补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。
同时便于运行维护，补偿效益高.
3。
3无功补偿初步计算
根据第二章总结得出：
补偿前负荷总和为7468.68kW，有功功率为3688。
1kW，无功功率为2692.93kvar，视在计算负荷为4616。
91kVA。
根据计算公式：
cosф=Pc/Sc
得出总功率因数大概为0。
799
根据计算公式:
Qn.c=Pc（tanф-tanф`）
可以得出初步计算无功补偿容量大概为1206.01kvar
补偿后的目标功率因数一般取0.92,以使变压器高压侧的功率因数达到0.9。
初步计算如下表所示
有功计算负荷排Pc/kW
无功计算负荷Qc/kvar
视在计算负荷Sc/kVA
功率因数
cosф
无功补偿前
3688。
1
2692.93
4758。
16
0。
799
无功补偿后
3688。
1
1486.92
3976。
56
0。
927
综上可总结出无功补偿后视在计算负荷为3976.56kVA，推算出无功补偿后的功率因数为0。
927，满足补偿后目标功率因数0。
92.
3。
4变压器的选择
3。
4。
1电力变压器的类型选择
电力变压器类型选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等,并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。
变压器按相数分,有单相和三相两种。
用户变电所一般采用三相变压器.
变压器按调压方式分,有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两种。
10KV配电变压器一般采用无载调压方式；35KV总降压变电所的主变压器在电压偏差不能满足要求时应采用有载调压方式。
变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。
用户供电系统大多采用双绕组变压器。
变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、
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