電氣工程及其自動化-東莞市某住宅小區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE40 東莞市某住宅小區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：東莞作為\t"/item/%E4%B8%9C%E8%8E%9E/_blank"珠三角的中心城市之一，隨著粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)也開始飛速發(fā)展起來，居民的生活質(zhì)量日趨優(yōu)化，對小區(qū)的安全可靠、便捷環(huán)保、舒適程度等方面提出了更高的要求。此外，住宅小區(qū)的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)不僅會給國家的建設(shè)投資造成巨大的資源浪費(fèi)，還會為未來的系統(tǒng)運(yùn)行埋下隱患，尤其是大部分居民都缺乏安全用電方面的知識，且缺乏專業(yè)的電氣專員來維護(hù)管理。與此同時(shí)，隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的迅猛發(fā)展，建筑電氣也成為住宅小區(qū)的一個(gè)重要組成部分，設(shè)備的選擇是否合理，布置是否安全，是否能使建筑良好運(yùn)行等問題都可以決定一個(gè)小區(qū)是否更舒適可靠。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對東莞市某住宅小區(qū)供電系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過實(shí)地考察并查閱資料等方法，對住宅小區(qū)的電氣系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行對應(yīng)的研究與改進(jìn)，以規(guī)范為基礎(chǔ)，實(shí)際項(xiàng)目為根據(jù)，通過相應(yīng)的計(jì)算、設(shè)備的選擇以及合理的供電方案，設(shè)計(jì)出更加安全、可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的供電系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算，短路電流計(jì)算，變壓器，電氣設(shè)計(jì)，防雷接地

DesignofpowersupplysystemforaresidentialareainDongguanAbstract：AsoneofthecentralcitiesofthePearlRiverDelta,withthedevelopmentoftheGuangdong-HongKong-MacaoGreaterBayArea,thesocialeconomyhasalsostartedtodeveloprapidly,andthepeople'slivingstandardshavebeenupgradingastimewentby,thesafety,reliability,convenience,environmentalprotection,comfortlevelofresidentialquartersputforwardhigherrequirements.Inaddition,theimproperdesignofthepowersupplysysteminresidentialquarterswillnotonlyresultinahugewasteofresourcesforthecountry'sconstructioninvestment,butalsolayhiddendangersforthefutureoperationofthesystem,inparticularthelackofknowledgeonsafeelectricityuseamongmostresidents,andthelackofaprofessionalelectricalspecialisttomaintainmanagement.Meanwhile,withtherapiddevelopmentofmodernbuildingtechnology,buildingelectricalhasbeenanimportantroleinresidentialquarters,whethertheselectionofequipmentisreasonable,whetherthelayoutissafe,questionssuchaswhetherabuildingcanfunctionproperlycandeterminewhetheraneighborhoodismorecomfortableandreliable.ThisgraduationprojectismainlyaimedattheresearchofthepowersupplysystemofaresidentialquarterinDongguanCity.Throughfieldinvestigationanddatareference,thecorrespondingresearchandimprovementarecarriedoutonthedesignofeachpartoftheelectricalsystemoftheresidentialquarter.Basedonthespecificationandtheactualproject,thedesignismoresecurethroughthecorrespondingcalculation,equipmentselectionandreasonablepowersupplyschemeReliable,highqualityandeconomicalpowersupplysystem.Keywords：Loadcalculation,shortcircuitcurrentcalculation,transformer,electricaldesign,lightningprotectionandgrounding

目錄10595第1章緒論 782421.1研究的背景和意義 7227691.1.1住宅小區(qū)供電系統(tǒng)的研究背景 7171891.1.2本課題的工程概述及研究意義 7172521.2課題研究方法和內(nèi)容 8208671.2.1研究方法 8225941.2.2研究內(nèi)容 922430第2章負(fù)荷計(jì)算 10271202.1負(fù)荷分類以及供電要求 10246362.1.1電力負(fù)荷的分類 1067222.1.2本設(shè)計(jì)負(fù)荷的分類和對電源要求 10264602.2計(jì)算負(fù)荷概述 11227132.2.1概述 11235732.2.2本工程的負(fù)荷計(jì)算 11264552.3無功補(bǔ)償 15293092.3.1無功補(bǔ)償?shù)哪康?15172712.3.2無功補(bǔ)償?shù)姆椒?15198982.3.3無功補(bǔ)償容量 1522430第3章短路電流的計(jì)算 16312453.1計(jì)算短路電流的目的 1729883.2短路電流計(jì)算的步驟 17274483.3本工程短路電流計(jì)算 1922430第4章本工程供電方案的設(shè)計(jì) 21181264.1變電所的設(shè)計(jì) 22243314.1.1變電所所址的選擇原則 2221174.1.2變壓器數(shù)目的選擇原則及臺數(shù) 2276714.1.3變壓器容量的選擇原則及確定 23131044.1.3變壓器型號的選擇 2844214.2主接線方式的設(shè)計(jì) 28316734.2.1主接線的設(shè)計(jì)原則及基本形式 28216174.2.2高壓線路接線方式 29203494.2.3低壓線路接線方式 2998434.3電纜的選擇 305654.3.1電纜型號的選擇 30251404.3.2電纜的敷設(shè) 30268384.3.3電纜截面積的校驗(yàn) 3081294.4本工程的說明 317806第5章防雷與接地保護(hù) 34276415.1防雷保護(hù)系統(tǒng) 34189155.1.1建筑物的防雷類別 34130005.1.2本設(shè)計(jì)建筑物防雷保護(hù) 34120645.2接地保護(hù)系統(tǒng) 3561955.2.1接地方式 35309995.2.2本工程的接地電阻計(jì)算 3578695.2.3本工程采用的接地方式 3616071第6章總結(jié)與體會 3811752參考文獻(xiàn)： 3931038致謝 3912020附錄 40

第1章緒論1.1研究的背景和意義1.1.1住宅小區(qū)供電系統(tǒng)的研究背景中國是世界上一大能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，其中電能占終端能源消費(fèi)的占比不斷提高，至2020年，電能占終端能源消費(fèi)的比重或達(dá)到27％，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國整體的用電結(jié)構(gòu)正在逐漸的發(fā)生轉(zhuǎn)變，非工業(yè)用電的比重逐漸上升，其中住宅小區(qū)的用電負(fù)荷更是不斷增加。由此可見，電能已成為了人們生活中不可或缺的能源，給人們的生活和生產(chǎn)都帶來了不容小覷的影響。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們也開始日益注重生活品質(zhì)的提升，各類大功率家用電器的數(shù)量逐漸在增加，特別是自動洗碗機(jī)、掃地機(jī)器人、大熒屏彩電、智能聲控?zé)?、智能冰箱等等各種智能家居的出現(xiàn)，大大增加了居民的用電負(fù)荷，使供電負(fù)荷大幅度提高。因此小區(qū)的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)不能僅僅滿足于一般照明系統(tǒng)的使用，而要在符合安全可靠優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的供電要求下，更多的考慮未來的負(fù)荷發(fā)展情況，使住宅小區(qū)的供電向智能化舒適化的方向發(fā)展。1.1.2本課題的工程概述及研究意義工程概述：東莞某住宅小區(qū)位于東莞市南城區(qū)西平四環(huán)路旁邊，鄰近廣深高速和五環(huán)路。本次設(shè)計(jì)小區(qū)項(xiàng)目總面積為10萬平方米，共有10棟樓，包含2棟6層高的寫字樓和8棟普通住宅。其中普通住宅高26層，一層有16戶，有戶型a（100㎡以下）、b（100-120㎡）、c（120-150㎡）三個(gè)類型，戶型a有6戶，戶型b有7戶，戶型c有3戶，住宅總戶數(shù)為416戶。而兩棟靠近馬路的寫字樓1—2層為商鋪，其余均為辦公樓。除此之外，小區(qū)還有一個(gè)地下車庫、小區(qū)物業(yè)和外包大型超市。小區(qū)用電分為公共用電和生活用電，公共用電包括道路照明以及景觀用電，而生活用電包括居民用電，給排水用電。本次設(shè)計(jì)主要采用10KV/0.4KV的進(jìn)線形式，根據(jù)城市10KV及以下配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范，本次設(shè)計(jì)的高壓側(cè)起始于城市公用10KV配電線路，并在高壓兩側(cè)設(shè)置明顯斷開點(diǎn)，指至10KV的供電線路，低壓側(cè)則至小區(qū)各住宅樓低壓用電客戶計(jì)量裝置。同時(shí)本次設(shè)計(jì)也考慮到東莞的自然環(huán)境條件，此地年雷暴日較多，7月—9月為集中期。因此本次設(shè)計(jì)的防雷接地系統(tǒng)中，以地區(qū)雷暴日81.6d來計(jì)算年雷擊次數(shù)，并根據(jù)防雷等級對主要建筑和電氣設(shè)備采取防雷和接地措施。研究意義：本次住宅小區(qū)的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)地情況，因地制宜，不僅結(jié)合了小區(qū)居民的用電要求、用電情況，還依據(jù)小區(qū)的建筑分布、功能等具體情況，同時(shí)考慮了設(shè)備的選擇是否合理，布置是否安全，是否能使建筑良好運(yùn)行等問題來設(shè)計(jì)最適合的電氣方案。此外，根據(jù)本地的具體情況，在確保安全可靠優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的供電要求下，合理考慮將短期和長期的發(fā)展與規(guī)劃相結(jié)合，為未來的負(fù)荷發(fā)展情況留出一定空間。1.2課題研究方法和內(nèi)容1.2.1研究方法一、通過查閱搜索原始資料并通過實(shí)地考察等方法，對住宅小區(qū)的總降壓變電所進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。二、根據(jù)負(fù)荷計(jì)算所得結(jié)果，查表確認(rèn)無功最終所缺的補(bǔ)償量。三、在最大運(yùn)行方式下求出系統(tǒng)的三相短路電流。四、根據(jù)短路電流的計(jì)算結(jié)果并結(jié)合設(shè)置總降壓變電所的條件因素，同時(shí)考慮住宅小區(qū)的未來擴(kuò)建負(fù)荷需求，確定相應(yīng)的變壓器數(shù)目容量和選擇相關(guān)的電氣設(shè)備。五、依據(jù)住宅樓具體的負(fù)荷情況和變壓器臺數(shù)容量以及地理位置等相關(guān)情況決定電氣主接線的方式，完善小區(qū)的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。六、最后根據(jù)不同建筑類型，對住宅小區(qū)的防雷、接地與電氣安全進(jìn)行詳細(xì)的分析。1.2.2研究內(nèi)容第一章：簡單介紹本次課題的研究意義以及工程的基本情況；第二章：主要是對本次設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)進(jìn)行負(fù)荷分類及計(jì)算，確定最終無功補(bǔ)償容量；第三章：主要對住宅小區(qū)進(jìn)行短路電流計(jì)算；第四章：主要根據(jù)計(jì)算負(fù)荷和短路電流的計(jì)算對變壓器的數(shù)目和容量進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)，并通過電力負(fù)荷計(jì)算得出的結(jié)果，對本工程的電氣方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)介紹了電氣主接線方式的設(shè)計(jì)，以及電力線路的敷設(shè)和電氣設(shè)備的選擇；第五章：主要介紹住宅小區(qū)的防雷、接地措施；第六章：總結(jié)與體會。

第2章負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷分類以及供電要求2.1.1電力負(fù)荷的分類依據(jù)供電可靠性的要求和中斷供電對人身傷亡以及在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失的影響程度，從高到低可以將負(fù)荷劃分為以下的三個(gè)等級：一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。2.1.2本設(shè)計(jì)負(fù)荷的分類和對電源要求1.本設(shè)計(jì)的負(fù)荷分類：本設(shè)計(jì)中的住宅小區(qū)，有高層住宅、商鋪以及地下車庫、小區(qū)物業(yè)和大型超市等公共用電設(shè)施。一級負(fù)荷：消防設(shè)備、應(yīng)急照明、排污設(shè)備、電梯（高層住宅如19層以上的樓層）；二級負(fù)荷：商鋪的緊急照明、電梯（其中不包含消防電梯）、地下車庫的消防設(shè)備；三級負(fù)荷：屋內(nèi)照明、樓梯照明、家用用電設(shè)備等其他用電設(shè)施。2.各級負(fù)荷對供電電源的要求：不同的負(fù)荷等級，存在著不同的供電要求，等級越高，對系統(tǒng)的安全可靠優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的要求就更高。對于一級負(fù)荷來說，由于一級負(fù)荷為重要負(fù)荷，因此要求由安全供電方面互不造成影響的2條電路，即雙電源來供電，與此同時(shí)，還要另外增添應(yīng)急電源，并不得使其他負(fù)載設(shè)備連接。而二級負(fù)荷須經(jīng)2條電路不間斷供電或能在停電后迅速恢復(fù)供電。三級負(fù)荷則只需1條電路供電，無特殊要求。2.2計(jì)算負(fù)荷概述2.2.1概述隨著我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)日漸發(fā)展，越來越多的智能家居、高能耗的電器進(jìn)入到人們的生活中，大多家庭的用電需求不斷上升，為了使住宅小區(qū)的供電系統(tǒng)能安全可靠，需要對住宅小區(qū)的居民用電負(fù)荷進(jìn)行精確計(jì)算，與此同時(shí)還有考慮住宅小區(qū)的公共用電，附屬商業(yè)用電以及必要的低壓公建設(shè)施用電，如地下停車場，排水排污系統(tǒng)，消防設(shè)備等。保證供電系統(tǒng)安全可靠的同時(shí)，滿足住宅用戶當(dāng)前以及未來對電力的需求，并合理地減少建設(shè)價(jià)格，節(jié)省材料。2.2.2本工程的負(fù)荷計(jì)算在關(guān)于用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的確定過程中，通常使用需要、利用和二項(xiàng)式系數(shù)法。由于需要系數(shù)法更簡單、便捷、被采用的頻率也比較高，且一般住宅小區(qū)的實(shí)際狀況適合采用需要系數(shù)法，因此本工程采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程如下：1.住宅小區(qū)用戶部分根據(jù)上述現(xiàn)狀對住宅設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)作出以下規(guī)定，有效住宅面積為100㎡以下的按4KW計(jì)算，100-120㎡的按5KW計(jì)算,120-150㎡的按6KW計(jì)算。戶型a為4KW/戶的有6戶、戶型b為5KW/戶的有7戶、戶型c為6KW/戶的有3戶。在住宅小區(qū)的每層配備一個(gè)電表箱，利用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。利用從地下二層的變電所抽出的六根主配電線路，將主配電線路連接到五層樓的電表箱上，其中一根連接四層樓。本次工程主要計(jì)劃是計(jì)算住宅用戶負(fù)荷，因此，以一根主配電線路為例，其余負(fù)荷的計(jì)算采用同樣的方法。用戶配電箱部分，由公式（2-1）可得安裝容量：樓層電表箱,查附表1、2得Kd=0.75，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式（2-2）（2-3）可得樓層電表箱的計(jì)算負(fù)荷：主配電線路,查附表3、4得Kd=0.4，cosj=0.9，tanj=0.48，由公式（2-4）（2-5）可得主配電線路的計(jì)算負(fù)荷：住宅小區(qū)的計(jì)算負(fù)荷如表2-1:表2-1住宅負(fù)荷計(jì)算用電設(shè)備安裝容量（KW）有功(KW)無功(Kvar)主配電線路1358115.555.44主配電線路2358115.555.44主配電線路3358115.555.44主配電線路4358115.555.44主配電線路5358115.555.44主配電線路6358115.555.44合計(jì)2148693332.64計(jì)算負(fù)荷的運(yùn)算過程還需要考慮同時(shí)系數(shù)這一因素。同時(shí)系數(shù)是指運(yùn)行過程中所有電氣設(shè)備的綜合最大負(fù)荷和各設(shè)備最大負(fù)荷之和的比值，即住宅小區(qū)中并不是所有的用電設(shè)備都會同時(shí)運(yùn)行，所以此時(shí)需要增加一個(gè)同時(shí)運(yùn)行的因數(shù)，最終則需要將負(fù)荷與同時(shí)運(yùn)行的因數(shù)相乘才會得到最終結(jié)果。為了選擇出精確的同時(shí)運(yùn)行的因數(shù)，需要依據(jù)當(dāng)?shù)氐挠秒娝竭M(jìn)行判斷分析，本次設(shè)計(jì)的同時(shí)系數(shù)取KΣp=0.9，KΣq=0.95。由附表5中的數(shù)據(jù)和公式（2-6）（2-7）可計(jì)算得：因此，住宅部分的總負(fù)荷為623.7KW2.公共用電部分本次設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)涉及的公共用電部分有公用照明、地下車庫、排污設(shè)備、路燈、小區(qū)物業(yè)等負(fù)荷，本次設(shè)計(jì)以計(jì)算寫字樓和商鋪超市為主。據(jù)資料得，寫字樓、商鋪超市的安裝容量分別為383.4KW、165KW，據(jù)需要系數(shù)法計(jì)算出負(fù)荷。寫字樓需要系數(shù)查附表4得：Kd=0.7，cos=0.9，tan=0.48。由公式（2-8）（2-9）可得：商鋪超市需要系數(shù)查附表4得：Kd=0.85，cos=0.9，tan=0.48。由公式（2-9）（2-10）可得：一般情況下，備用設(shè)備與消防設(shè)備不考慮在計(jì)算負(fù)荷中。2.3無功補(bǔ)償2.3.1無功補(bǔ)償?shù)哪康脑陔娋W(wǎng)輸電的過程中，無功功率的缺乏將會導(dǎo)致設(shè)備無法建立正常的電磁場，那么設(shè)備就不能在額定的條件下工作，從而導(dǎo)致電力設(shè)備出現(xiàn)損壞，嚴(yán)重的話還可能造成電網(wǎng)的崩潰。除此之外，功率因數(shù)和電壓的降低會造成電氣設(shè)備利用率不高的情況，還會增加電力系統(tǒng)中的電能損耗，大大降低電力線路的輸電能力。因此，需要安裝合適的無功補(bǔ)償設(shè)備。2.3.2無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄑa(bǔ)償無功功率常用的方法有四種：分組補(bǔ)償；集中進(jìn)行高壓或低壓補(bǔ)償；加裝無功補(bǔ)償設(shè)備；單臺電動機(jī)進(jìn)行單獨(dú)就地補(bǔ)償。而對于本設(shè)計(jì)來說無功補(bǔ)償?shù)淖詈梅椒ň褪峭ㄟ^裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置來進(jìn)行補(bǔ)償。因此，在本次設(shè)計(jì)中的住宅小區(qū)通過裝設(shè)并聯(lián)電容器來進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償。這種方法的好處是補(bǔ)償?shù)臒o功容量較大、跟蹤性能較好且有較高的經(jīng)濟(jì)效率，能一定的解決在配電過程中產(chǎn)生損耗的問題。2.3.3無功補(bǔ)償容量 根據(jù)2.2.3中計(jì)算出的數(shù)據(jù)P30∑=623.7KW，Q30∑=316.01Kvar，由公式（2-10）可得出視在功率為：由公式（2-11）可算出自然功率因數(shù)，即：所以住宅部分負(fù)荷自然功率因數(shù)為0.89，補(bǔ)償后期望達(dá)到0.97，則由公式（2-12）可得：其中tan1——補(bǔ)償前功率因數(shù)1對應(yīng)的正切值；tan2——補(bǔ)償后期望的功率因數(shù)2對應(yīng)的正切值。因此可得，可以選擇5組BSMJ-0.45-15-3電容補(bǔ)償器（補(bǔ)償功率為15?Kvar）和3組BSMJ-0.45-30-3電容補(bǔ)償器（補(bǔ)償功率為30?Kvar）。最終，實(shí)際補(bǔ)償容量為165Kvar。

第3章短路電流的計(jì)算3.1計(jì)算短路電流的目的短路故障發(fā)生的根本原因在于電器載流導(dǎo)體絕緣的損壞，造成電氣設(shè)備不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重的短路還會造成系統(tǒng)的解列崩潰，造成大面積的停電危害。進(jìn)行短路電流計(jì)算的原因有以下幾點(diǎn)：第一，計(jì)算短路電流用于斷路器的選擇，保證斷路器能在最嚴(yán)重的短路發(fā)生時(shí)可靠地被切斷或重合閘；第二，用于設(shè)備的校驗(yàn)，校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性，防止因過大的短路電流流經(jīng)電氣設(shè)備，而導(dǎo)致設(shè)備被燒壞；第三，用于計(jì)算繼電保護(hù)整定值并校驗(yàn)其靈敏度；第四，確定合理的主接線方案、運(yùn)行方式及限流措施；第五，用于接地裝置的設(shè)計(jì)。3.2短路電流計(jì)算的步驟本工程采用標(biāo)幺制法進(jìn)行計(jì)算。確定基本值。基準(zhǔn)容量：基準(zhǔn)電壓：（3-1）基準(zhǔn)電流：（3-2）計(jì)算短路回路各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值：（3-3）——電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口處的短路容量（MV·A）。電力線路的電抗標(biāo)幺值：（3-4）l——電力線的長度（km）；——單位長度的電力線電抗（Ω/km）。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：（3-5）——變壓器的額定容量（MV·A）；——變壓器的短路電壓百分值。繪制出短路回路的等效電路圖。計(jì)算出各元件的電抗標(biāo)幺值后，利用其等效電路圖，進(jìn)行電路化簡，求出其總電抗標(biāo)幺值計(jì)算出無限大容量電源供給的短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)。三相短路電流周期分量有效值：（3-6）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：（3-7）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流的有效值：（3-8）（3-9）在電力變壓器（1000kV·A及以下）二次側(cè)及低壓電路中發(fā)生三相短路：（3-10）（3-11）三相短路容量：（3-12）3.3本工程短路電流計(jì)算本工程由兩路10KV專用電源供電。由0.5KM處城市電網(wǎng)供電，當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供數(shù)據(jù)：斷流容量Soc=200MV·A，開閉所饋線開關(guān)過電流保護(hù)延時(shí)時(shí)間1.5S。下面是采用標(biāo)幺制法進(jìn)行計(jì)算：1.確定基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：基準(zhǔn)電壓：基準(zhǔn)電流：計(jì)算短路回路各主要元件的電抗標(biāo)幺值：①電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值：當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供數(shù)據(jù)Soc=200MV·A，因此②電力線路的電抗標(biāo)幺值：查閱相關(guān)手冊及產(chǎn)品樣本，得知電纜的Xo=0.093Ω/km，因此③電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：查閱相關(guān)手冊及產(chǎn)品樣本，可知Uk%=6，因此繪制出短路回路的等效電路圖：圖3-1等效電路圖計(jì)算總電抗標(biāo)幺值①K-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值：②K-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值：計(jì)算三相短路電流與短路容量：①K-1點(diǎn)的短路電路三相短路電流和短路容量?三相短路電流周其分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：②K-2點(diǎn)的短路電路三相短路電流和短路容量三相短路電流周其分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：表3-1短路電流計(jì)算三相短路電流（KA）三相短路容量短路計(jì)算點(diǎn)短路周期分量有效值短路次暫態(tài)電流有效值短路穩(wěn)態(tài)電流短路沖擊電流短路沖擊電流有效值（MV·A）K-110.1510.1510.1525.8815.33184.50K-233.5533.5533.5561.7336.5723.30

第4章本工程供電方案的設(shè)計(jì)4.1變電所的設(shè)計(jì)4.1.1變電所所址的選擇原則盡量接近負(fù)荷中心，減少配電系統(tǒng)的電能、電壓和有色金屬的損耗。進(jìn)出線要方便?？拷娫磦?cè)，要考慮電源的進(jìn)線方向。不適合設(shè)立在塵土多或有腐蝕性氣體的地方，若不可避免時(shí)，則不能設(shè)在污染源的下風(fēng)口。不能設(shè)立在有劇烈振動或溫度過高的地方，若不可避免時(shí)，應(yīng)增設(shè)防震動或隔熱的相應(yīng)措施。不適合設(shè)立在地勢低、易積水的地方，當(dāng)變電所設(shè)在高層建筑的地下室時(shí)，應(yīng)選擇通風(fēng)好、散熱快的地方，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)牟扇∫恍┓浪胧?。不適合設(shè)立在浴室、衛(wèi)生間等易積水場所的下面以及相鄰處，也不能設(shè)立在有火災(zāi)爆炸等潛在危害的場所附近。而在本次設(shè)計(jì)中住宅小區(qū)的樓層較高，而電力用戶也普遍較分散，電力負(fù)荷也較大。為提高供電的安全可靠，使線路的電能損耗將至最低，因此，住宅小區(qū)采用樓內(nèi)變電所。而依據(jù)樓內(nèi)變電所的三種設(shè)置方式，本次設(shè)計(jì)變電所設(shè)置在樓內(nèi)地下二層。4.1.2變壓器數(shù)目的選擇原則及臺數(shù)變壓器是變電所中至關(guān)重要的一次設(shè)備，它在電力系統(tǒng)中主要承擔(dān)變換電壓的作用。通過升壓、降壓變壓器使電壓變換，減少線路的損耗，以利于功率的傳輸，電能的分配使用。原則如下：（1）要滿足電力負(fù)荷對可靠供電的條件，對變電所多為一、二級負(fù)荷的情況，一般采用兩臺變壓器。而只有二級負(fù)荷的變電所，可只用一臺變壓器，并設(shè)立備用電源。（2）對晝夜、季節(jié)性負(fù)荷變化幅度較大的變電所，且宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式時(shí)，可考慮接入兩臺變壓器。（3）除以上兩種情況外，一般變電所適宜選用一臺變壓器，但對于一些負(fù)荷集中且容量較大的變電所，也可使用兩臺及以上的變壓器，即使變電所為三級負(fù)荷。（4）在變電所的主變壓器臺數(shù)最終確認(rèn)之前，還應(yīng)把未來負(fù)荷的發(fā)展情況考慮進(jìn)去，預(yù)留出一定的余地。在選擇變壓器的臺數(shù)時(shí)，變壓器愈多，供電的可靠性能就愈佳，但對于經(jīng)濟(jì)性方面的要求也隨之提高。因此，在保證可靠供電的情況下，變壓器的臺數(shù)應(yīng)盡量減少。就本次設(shè)計(jì)而言：重點(diǎn)是考慮負(fù)荷未來的發(fā)展情況，適宜選用3臺主變壓器。兩臺用于公共用電，若某一臺變壓器停止運(yùn)行時(shí)，另一臺則須承擔(dān)其負(fù)荷。4.1.3變壓器容量的選擇原則及確定原則如下：（1）只裝單臺主變壓器的變電所，其與之間的關(guān)系應(yīng)滿足:(4-1)（2）而對于安裝兩臺主變壓器的變電所，則每臺變壓器則應(yīng)滿足:（4-2）其中——單臺主變壓器的額定容量；其中——全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷；其中——全部一級和二級負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷。除此之外，還需適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展:變壓器的容量可預(yù)留15%到25%的份額來滿足變壓器的未來運(yùn)行狀況。通過計(jì)算負(fù)荷可以求得變壓器的總?cè)萘?。全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷公式為：(4-3)由于運(yùn)行中的變壓器還要把操作過程中負(fù)荷率的因素考慮其中，而且每臺設(shè)備的最大用電量并非同時(shí)出現(xiàn)，因此在選擇過程中須加入同時(shí)系數(shù)這一因素。變壓器的負(fù)荷率一般在75%-85%，本次設(shè)計(jì)中，我們?nèi)∝?fù)荷率為85%，即β=0.85。而同時(shí)系數(shù)的參考值一般為0.85～0.95，但各級同時(shí)系數(shù)的乘積不宜小于0.8，因?yàn)檫@樣相應(yīng)的值越高，負(fù)荷越恒定，因此，本次設(shè)計(jì)中同時(shí)系數(shù)取K∑p=0.9。因此變壓器容量的計(jì)算方法為：（4-4）其中——計(jì)算負(fù)荷；cosj——功率因數(shù)；β——變壓器的負(fù)荷率；——同時(shí)系數(shù)。（1）住宅小區(qū)用戶部分：從2.3.3章節(jié)的計(jì)算中得，補(bǔ)償后的功率因數(shù)cosj=0.97，已考慮同時(shí)系數(shù)的計(jì)算負(fù)荷=623.7KW。因此，由公式4-3可得：因此，可以選擇一個(gè)容量為800千瓦時(shí)的變壓器T1供住宅小區(qū)用戶用電。計(jì)算數(shù)據(jù)如表4-1所示。表4-1用電設(shè)備名稱設(shè)備容量（KW）cosjtanj需要容量有功（KW）無功（Kvar）T3容量主配電線路13580.90.48115.555.44主配電線路2358115.555.44主配電線路3358115.555.44主配電線路4358115.555.44主配電線路5358115.555.44主配電線路6358115.555.44合計(jì)2148693332.64同時(shí)系數(shù)KΣp=0.9KΣq=0.950.89623.7316.01補(bǔ)償容量165補(bǔ)償后0.97623.7151.01756.46（2）公共用電部分：變壓器T2、T3為公共用電部分，由公式4-4可得：變壓器T2：變壓器T3：具體計(jì)算結(jié)果和無功補(bǔ)償計(jì)算如表4-2、表4-3所示。表4-2用電設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)設(shè)備容量（KW）Kdcostan需要容量有功（KW）無功KvarT1容量生活泵（低處）0.758.166.12生活泵（中處）0.759.847.38生活泵（高處）0.7512.729.54貨用客梯1客用電梯21號電動正壓送風(fēng)口30.759.927.442號電動正壓送風(fēng)口210.9058.726.54消防排煙風(fēng)機(jī)0.755.684.261號換熱機(jī)組38.9057.125.342號換熱機(jī)組27.3055.844.38消火栓泵181.00564.848.601號送風(fēng)兼消防補(bǔ)機(jī)28.3055.814.362號送風(fēng)兼消防補(bǔ)機(jī)11.9051.331.003號送風(fēng)兼消防補(bǔ)機(jī)13.3052.311.731號雙速排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)157.75.782號雙速排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)1575.253號雙速排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)0.754.763.57寫字樓照明14089847.04地下停車場照明3831.214.98變電所照明814.46.91合計(jì)28402.3305.31190.21同時(shí)系數(shù)KΣp=0.9，KΣq=0.950.83274.78180.70補(bǔ)償容量150補(bǔ)償后0.98274.7830.70329.87變壓器1400kVAT2公共部分經(jīng)過無功補(bǔ)償后選擇為1臺400KVA的變壓器表4-3用電設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)設(shè)備容量（KW）Kdcostan需要容量有功（KW）無功（Kvar）T2容量寫字樓照明6846.222.18商用照明2620.850.90.48222.7106.90綠化照明7855.326.54變電所照明（備）消防控制室（備）客用電梯2403813.84貨用電梯133.86.57生活泵（低處）（備）1生活泵（中處）（備）1生活泵（高處）（備）21號換熱機(jī)組（備）12號換熱機(jī)組（備）21號排水泵（備）22號排水泵（備）3公共照明兼應(yīng)急照明1010.80.75107.50公共照明兼應(yīng)急照明（備）1號送風(fēng)兼消防補(bǔ)機(jī)（備）12號送風(fēng)兼消防補(bǔ)機(jī)（備）23號送風(fēng)兼消防補(bǔ)機(jī)（備）21號雙速排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)（備）12號雙速排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)（備）23號雙速排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)（備）2合計(jì)25476346183.53同時(shí)系數(shù)KΣp=0.9，KΣq=0.950.87311.4174.35補(bǔ)償容量120補(bǔ)償后0.98311.454.35373.83變壓器1400kVAT3公共部分經(jīng)過無功補(bǔ)償后選擇為1臺400KVA的變壓器。綜上所述，由兩臺400kVA的變壓器來給公共部分供電。4.1.3變壓器型號的選擇本次設(shè)計(jì)中住宅小區(qū)所選用的變壓器為樹脂澆注干式變壓器，且單臺容量不可大于1250kVA。由于小區(qū)大部分的負(fù)荷為單相負(fù)荷，易產(chǎn)生三相不平衡現(xiàn)象，還會容易出現(xiàn)負(fù)荷超出變壓器每相15％的額定功率，因此，變壓器一般選用D，yn11的聯(lián)結(jié)方式。根據(jù)以上分析，得表4-4變壓器型號型號額定電壓（KV）阻抗電壓（%）空載損耗（W）負(fù)載損耗（W）空載電流（%）連接組別T1SCB10-800/10106152069601.0D,yn11T2SCB10-400/1010498039901.2D,yn11T3SCB10-400/1010498039901.2D,yn114.2主接線方式的設(shè)計(jì)4.2.1主接線的設(shè)計(jì)原則及基本形式電氣主接線設(shè)計(jì)必須滿足以下幾點(diǎn)要求：供電安全可靠優(yōu)質(zhì)，操作簡單方便，運(yùn)行檢修安全靈活，經(jīng)濟(jì)合理，具有可持續(xù)發(fā)展的可能性，具有超前意識，減少各方面的重復(fù)建設(shè)或占用，避免造成二次施工，資金浪費(fèi)和檢修不便等問題，避免影響住宅小區(qū)的正常用電。主接線的基本形式主要分為有匯流母線和無匯流母線兩種形式，其中有匯流母線包括單母線式、雙母線式和二分之三接線；無匯流母線包括內(nèi)外橋式接線、單元接線和角形接線。就負(fù)荷較為單一的小區(qū)而言，主接線的方案可從簡設(shè)計(jì)，配電裝置采用箱式變電站即可。而對于負(fù)荷多樣且復(fù)雜的住宅來說，需設(shè)置10KV開閉所，提高供電的可靠性和縮小事故及停電范圍。開閉所電氣主接線一般采用單母分段的形式。4.2.2高壓線路接線方式為使供電可靠且減小事故及停電范圍，本次設(shè)計(jì)高壓線路主接線采用雙電源進(jìn)線的單母線分段的接線方式，且設(shè)置10KV開閉所。圖4-1單母線分段制4.2.3低壓線路接線方式低壓線路接線方式一般采用單母線接線或單母線分段，或者是兩者互為備用，除此之外，還采用自動、手動切換母聯(lián)開關(guān)等方式。在本次設(shè)計(jì)中，住宅小區(qū)用戶部分的負(fù)荷多為三級負(fù)荷，而公共用電部分多為二級負(fù)荷或是一級負(fù)荷，因此低壓線路接線采取兩種方式：控制住宅小區(qū)用戶部分的變壓器T1低壓側(cè)采用單母線，而控制公共用電部分的兩個(gè)變壓器T2、T3低壓側(cè)采用單母線分段制，互為備用。4.3電纜的選擇4.3.1電纜型號的選擇電纜由導(dǎo)體、絕緣層、護(hù)套三部分組成。供電系統(tǒng)中常用的電纜按線芯材料分有銅芯或鋁芯，而一般住宅小區(qū)采用銅芯電纜。由于YJV電纜結(jié)構(gòu)簡單，敷設(shè)受限小，且有優(yōu)質(zhì)的熱-機(jī)械性能、電氣性能和耐化學(xué)腐蝕性能，因此本次設(shè)計(jì)采用YJV電纜。電纜的線芯主要分為單芯、3芯、4芯、5芯等，因此高壓線路采用3芯，而低壓線路采用5芯。因此本次設(shè)計(jì)小區(qū)高壓線路采用電纜YJV-8.7/15KV-3×95。而低壓線路采用電纜WDZN-YJV-1KV-4×120+1×70。4.3.2電纜的敷設(shè)電纜的敷設(shè)方式有直埋敷設(shè)、利用電纜溝和電纜橋架敷設(shè)和采用電纜排管和隧道敷設(shè)等。利用電纜溝和電纜橋架敷設(shè)是指在電纜溝壁上預(yù)埋電纜支架，以便將電纜敷設(shè)在支架上。由于應(yīng)敷電纜的數(shù)量不同，可預(yù)埋單側(cè)或是雙側(cè)支架。這種方式的建設(shè)投資較高，但節(jié)省土地、便于電纜的檢修和再敷設(shè)。本次設(shè)計(jì)工程的敷設(shè)方式是將10KV電源進(jìn)線的電纜在進(jìn)戶之前先穿鋼管或電纜套管埋地敷設(shè)，在進(jìn)戶以后利用梯架式電纜橋架和電纜溝相結(jié)合的方法敷設(shè)。而住宅小區(qū)內(nèi)部的電纜采用阻燃或耐火電線電纜（小區(qū)內(nèi)部采用阻燃型的（ZR），消防回路采用耐火型的（NH）），并沿電纜溝及電纜橋架明敷。4.3.3電纜截面積的校驗(yàn)本次設(shè)計(jì)以高壓電纜的設(shè)計(jì)為主，以高壓柜至800kVA變壓器一次側(cè)的電纜為例。按允許溫升校驗(yàn)：變壓器額定電流：（4-1）可得：干式變壓器的最大工作電流值：（4-2）因此線路最大工作電流為：初選電纜截面S=95mm2，被保護(hù)導(dǎo)體的允許持續(xù)載流量大于線路最大工作電流，符合條件。4.4本工程的說明本工程中住宅樓的供電方案包含明確供電線路的主接線方式、設(shè)備及變壓器的布置選擇等的相關(guān)設(shè)計(jì)，同時(shí)確定電纜線路的選擇校驗(yàn)和敷設(shè)方式。它是由母線、變壓器、輸電線路、電力電纜、隔離開關(guān)、避雷器、斷路器、電壓電流互感器等一次設(shè)備組成的電路。其中10kV供電線路由兩條不同的線路供電至住宅小區(qū)配電房，其中110kV銀豐站10kVF6宏遠(yuǎn)大廈II線為為主供電源，110kV周溪站10kVF23江南線為備用電源，見圖4-2。圖4-2住宅小區(qū)配電房10kV接線圖同時(shí)設(shè)置了兩個(gè)地下2層樓內(nèi)變電所，兩個(gè)變電所分別裝設(shè)了一臺800KVA的主變壓器T1和兩臺400KVA的主變壓器T2、T3，一個(gè)供住宅小區(qū)用戶用電，一個(gè)供小區(qū)的公共用電。而供用戶用電的T1低壓側(cè)采用單母線供電，供公共用電的T2、T3低壓側(cè)則采用單母線分段。正常情況下，母聯(lián)斷路器斷開，當(dāng)其中一臺變壓器出問題，它將退出電路并斷開其電路中的高壓開關(guān)。除此之外，按負(fù)荷的重要程度，切除部分三級負(fù)荷后再合上母聯(lián)斷路器，保證重要負(fù)荷用電。住宅小區(qū)的電氣主接線如圖4-3：圖4-3主接線方案第5章防雷與接地保護(hù)5.1防雷保護(hù)系統(tǒng)5.1.1建筑物的防雷類別據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，按民用建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷擊的可能性和雷擊后果的嚴(yán)重性等因素考慮，將建筑分為一類、二類和三類防雷建筑物。第一類需能防直擊雷、感應(yīng)雷和雷電侵入波。第二類需能防直擊雷、雷電侵入波，特殊情況下，還需防感應(yīng)雷。第三類需能防直擊雷、雷電侵入波。5.1.2本設(shè)計(jì)建筑物防雷保護(hù)本次設(shè)計(jì)考慮到東莞的自然環(huán)境條件，此地年雷暴日較多，7月—9月為集中期。因此本次設(shè)計(jì)的防雷接地系統(tǒng)中，以地區(qū)雷暴日81.6d來計(jì)算年雷擊次數(shù)，并根據(jù)防雷等級對主要建筑和電氣設(shè)備采取防雷和接地措施。小區(qū)年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.0891次/a，寫字樓年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.0352次/a。而本次設(shè)計(jì)的建筑物為第三類，因此需采取防直擊雷過電壓、雷電侵入波過電壓的措施，除此之外，由于住宅小區(qū)超過60米，因此還要采取措施預(yù)防側(cè)擊雷等的危害。防直擊雷過電壓：在小區(qū)裝設(shè)接閃網(wǎng)、帶或接閃桿，或其混合組成的接閃器。而接閃網(wǎng)格的尺寸范圍應(yīng)保護(hù)到樓頂任何突出的部分。接閃器利用其高出被保護(hù)物的突出部位,把雷電引向自身，雷電流先通過它，在通過接地裝置泄流于地。避雷帶用Φ10鍍鋅圓鋼明敷在樓梯間，并與引下線可靠焊接，形成電氣通路。而超過60米及以上的每3層，則是利用建筑內(nèi)的結(jié)構(gòu)梁中的四根≥Φ13mm柱鋼筋，沿住宅四周、引下線焊通為一個(gè)閉合回路。超過60米及以上外墻上的金屬物直接或通過金屬門窗埋鐵與防雷裝置連接來防側(cè)擊雷。防雷電侵入波過電壓：進(jìn)出建筑物的電纜金屬外皮、金屬管道需與接地裝置焊接并作等電位聯(lián)結(jié)。而在變壓器的高低壓側(cè)，電源進(jìn)出建筑處，提供適當(dāng)?shù)膶Ｓ肧PD保護(hù)。5.2接地保護(hù)系統(tǒng)5.2.1接地方式為確保設(shè)備和人身的安全，將設(shè)備的某一部分通過接地裝置與大地良好連接。而按其作用不同可分為工作、防雷、保護(hù)接地等。5.2.2本工程的接地電阻計(jì)算1）確定接地電阻變電所公共接地裝置的接地電阻需滿足：(5-1)(5-2)式中可計(jì)算，得：(5-3)其中，為有電聯(lián)系的架空線路總長度(km)，取值為0;為有電聯(lián)系的電纜線路總長度(km)，取值為6KM。故得：因此，可知變電所的公共接地裝置的接地電阻為。計(jì)算單根鋼管的接地電阻初步考慮給變電所建設(shè)四周，距變電所2-3米，垂直打造一圈Φ50毫米，長2.5米的鋼管接地體，隔5米打一根，管子間用40毫米×4毫米扁鋼焊接。同時(shí)查資料可知，粘土的電阻率：因此，(5-4)3）確定接地的鋼管數(shù)和最后接地方案根據(jù)公式：（5-5）考慮到管子之間阻斷電流效果的影響，初步選擇Φ50毫米、長2.5米的15根鋼管作為接地體。并通過n=15和a/l=2來查相關(guān)資料得，故（5-6）因此，可選15根Φ50毫米、長2.5米的鋼管作為接地體，用40毫米×4毫米扁鋼焊接成環(huán)形。5.2.3本工程采用的接地方式本次設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)采用TN-S系統(tǒng)。該系統(tǒng)是N線和PE線全部分開，設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接PE線。系統(tǒng)的優(yōu)勢是全部電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過接PE線得到保護(hù)，而通常PE線都不帶電，從而保護(hù)人身的安全。圖5-1TN-S系統(tǒng)

第6章總結(jié)與體會在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我通過查閱相關(guān)資料和分析處理數(shù)據(jù)，進(jìn)一步了解小區(qū)的設(shè)計(jì)過程。經(jīng)過一番設(shè)計(jì)，結(jié)論如下:通過分析住宅小區(qū)負(fù)荷的用電特點(diǎn)，將其進(jìn)行分級，從而設(shè)計(jì)最合理的供電方案。此外，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算用系數(shù)法計(jì)算的，因此，針對不同負(fù)荷的類型，分析其特性并給出最合適的系數(shù)。通過計(jì)算負(fù)荷，來選擇變壓器的數(shù)目容量，并進(jìn)行相應(yīng)的容量補(bǔ)償。此外，無功補(bǔ)償必須通過電氣特性和自然功率系數(shù)來進(jìn)行合理補(bǔ)償。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果以及對住宅小區(qū)的合理分析，設(shè)計(jì)出最合理的供電方案，并根據(jù)計(jì)算出的短路電流進(jìn)行電纜設(shè)備的選擇和敷設(shè)。最后簡要的說明了住宅小區(qū)的防雷接地系統(tǒng)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，小區(qū)的供電系統(tǒng)還有很多因素需要考慮，但本人尚知自己能力有限，并缺乏實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。希望日后多動手，多實(shí)踐，提高自己的能力水平。

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