供配电工程课程设计报告

供配电工程课程设计任务书

1．题目

学校宿舍楼10kV变电所电气设计

2．原始资料

2.1 课题原始资料

各课题的工程概况及负荷详见工程图纸资料（另附）。

2.2 供电条件

（1）供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5/2.0/2.5/3.0km（自选）处，10kV母线短路电流为16/18/20kA（自选），根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线（自选）供电。

（2）采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷，计量分开。如学校用电统一执行居民电价，公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价，工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。居住区采用高供低计（住户每单元集中设置计量表箱、小区公建在配电室低压出线柜设置计量表）。

（3）供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。2.3 其他资料

当地最热月的日最高气温平均值为38℃，年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25℃。3．具体任务及技术要求

本次课程设计共1周时间，具体任务与日程安排如下：

第1周周一：熟悉资料及设计任务，负荷计算与无功补偿、变压器选择。

周二：设计绘制变电所高压侧主接线图。

周三：设计绘制变电所低压侧主接线图。

周四：短路电流计算，高低压电器及电线电缆选择计算。

周五：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版。整理打印设计报告，交设计成果。

要求根据设计任务及工程实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，独立

完成10kV变电所的电气设计（变电所出线部分设计分工合作完成）。设计深度应达到初步设计要求，制图应符合国家规范要求。

4．实物内容及要求

课程设计报告文本内容包括：1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.致谢；6.参考文献；7.附录（课程设计有关图纸）。

4.1 设计报告正文内容

（1）工程概况与设计依据

（2）负荷计算与无功补偿设计

（3）供配电系统一次接线设计

（4）短路计算与高低压电器选择

（5）电线电缆选择

设计报告正文编写的一般要求是：必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。（变电所出线部分内容各有侧重）

设计报告正文采用A4版面撰写、A3纸打印（每页版数2）。

4.2 设计图纸

（1）变电所高压侧电气主接线图（1张A3）

（2）变电所低压侧电气主接线图（2～4张A3）

设计图纸绘制的一般要求是：满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。（变电所出线部分分工合作完成）。

设计图纸采用A3图纸CAD出图。与报告正文一起装订成册。

5．参考文献

[1]翁双安主编．供配电工程设计指导[M]．北京：机械工业出版社，2008

[2]莫岳平、翁双安编著．供配电工程[M]．北京：机械工业出版社，2011

[3]任元会主编．工业与民用配电设计手册[M]．3版．北京：中国电力出版社，2005

6．学生任务分配

表1 课程设计任务分配表

7．完成期限

任务书写于2012年5月30日，完成期限为2012年6月3日

8．指导教师

于照

目录

1 工程概况与设计依据………………………………………………………….

1.1 工程概况…………………………………………………………………

1.2 设计依据………………………………………………………………….

2 负荷计算及无功补偿设计……………………………………………………..

2.1 负荷计算………………………………………………………………….

2.1.1照明负荷低压配电干线负荷计算…………………………………

2.1.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算………………

2.1.3 客梯负荷低压配电干线负荷计算………………………………….

2.1.4 变电所负荷计算…………………………………………………….

3 供配电系统一次接线设计……………………………………………………

3.1 负荷分级及供电电源…………………………………………………

3.2 电压选择与电能质量…………………………………………………

3.3 电力变压器选择………………………………………………………….

3.4 变电所电气主接线设计………………………………………………….

3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计……………………………………..

3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计………………………………………

4 短路电流计算与高低压电器选择………………………………………………

4.1变电所高压侧短路电流计算……………………………………………

4.2变压器低压侧短路电流计算…………………………………..................

4.3高压断路器选择…………………………………………………………

4.4低压断路器的初步选择…………………………………………………

4.5.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择…………………..

4.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择…………………………..

5 电线电缆选择……………………………………………………………………

5.1 高压进线电缆选择………………………………………………………

5.2 变电所硬母线选择……………………………………………………….

5.3 低压配电干线电缆选择…………………………………………………. 致谢…………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………附录设计图纸………………………………………………………………………

图纸目录

1 工程概况与设计依据

1.1 工程概况

本工程为众众家园小区居民楼，七层，框架结构，现浇楼板。

1.2 设计依据

设计根据国家有关电气规范及江苏建设标准,建筑专业提供的平、立、剖面甲方提供的设计要求。

1.《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T 16-92

2.《供配电设计规范》 GB50052-95

3.《10kV及以下变电所设计规范》 GB50053-94

4.《低压配电设计规范》 GB50054-95

5.《建筑设计防火规范》 GB50016-2006(2006版)

6.《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94(2000版)

7.《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB-50303-2002

8.《剩余电流动作保护装置安装和运行》 GB-13955-2005

9.《建筑照明设计标准》 GB50034-2004

10.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2004

11.《通用用电设备配电设计规范》 GB50055-93

12.国家和江苏建筑标准设计有关规范等。

2 负荷计算及无功补偿设计

2.1 负荷计算

2.1.1照明负荷低压配电干线负荷计算

表2—1照明负荷低压配电干线负荷计算

2.1.2动力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算

表2—2动力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算

2.1.3客梯负荷低压配电干线负荷计算

表2—3客梯负荷低压配电干线负荷计算

2.1.4 变电所负荷计算

表2—4变电所负荷计算

表2—5变电所负荷计算（续）

表2—6变电所负荷计算（续）

表2—7平时二级负荷计算（续）

表2—8三级负荷计算（续）

3 供配电系统一次接线设计

3.1 负荷分级及供电电源

本工程排烟风机、疏散指示和应急照明为二级负荷，其余照明、空调用电等均为三级负荷。

3.2 电压选择与电能质量

本工程低压配电电压为~220/380V,电源引自一层变配电室，变配电室电气参见当地有关部门施工图纸。

低压配电柜进线采用YJV电力电缆埋地引入，埋深为室外地坪下-0.7m，穿钢管保护，同时做好防水处理。

3.3 电力变压器选择

电力变压器的型号：

SC（B）10型树脂绝缘干式电力变压器(SCB10—1600/10)

技术参数：

电压等级：10KV

容量范围：30～2000KVA

调压方式：无励磁调压或有载调压（配真空或空气有载开关）

分接范围：±5%或±2X2.5%

频率：50Hz或60Hz

相数：三相

联接组别：Yyn0；Dyn11；Yd11或其它

短路阻抗：标准阻抗或用户要求

使用环境：相对湿度100%，环境温度不高于40℃

温升限值：100K

冷却方式：自冷（AN）或风冷（AF）

防护等级：IP00；IP20（户内）；IP23（户外）

绝缘等级：F级

绝缘水平：10KV级工频耐压35KV、冲击耐压75KV；

3.4 变电所电气主接线设计

3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计见附录表

3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计见附录表

4 短路电流计算与高低压电器选择

4.1 变电所高压侧短路电流计算

（1）确定基准值

取S d=100MV·A, U c1=10.5Kv U c2=0.4KV

而I d1=Sd/3 U c1=100MV·A/(3*10.5KV)=5.50KA

I d2=Sd/3 U c2=100MV·A/(3*0.4KV)=144.34KA

⑵计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

S k =20KA x10.5KV x3=363.7MV·A

①电力系统

X1*=S d/S k=100MV·A/363.7 MV·A=0.275

②电缆线路

X2*=X0LS d/Uc2 =0.10Ω/KM *1.5KM*100MV·A/(10.5KV)2=0.136

③电力变压器

X3*= U k％S d/100S NT=6x100x103KV·A/100X1600KV·A=3.75

⑶求K1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

①总电抗标幺值

X*∑（K-1）= X1*+ X2*=0.275+0.136=0.411

②三相短路电流周期分量有效值

I（3）k-1= I d1/ X*∑（K-1）=5.50KA/0.411=13.38KA

③其他三相短路电流

I"（3）k-1= I（3）k-1=13.38KA

i（3）sh=2.55x13.38KA=34.12KA

I（3）sh=1.51x13.38KA=20.2KA

④三相短路容量

S（3）k-1= S d1/ X*∑（K-1）=100 MV·A/0.411=243.3 MV·A

⑤两相短路电流

I k2=0.866x I （3）k-1=0.866x13.38KA=11.6KA

表4-1变电所高压侧短路计算过程及结果

4.2 低压电网短路电流计算

4.2变压器低压侧短路电流计算 计算有关电路元件的阻抗

⑴高压系统电抗（归算到400V 侧） 每相阻抗:

Z s = Uc 2x10-3/Sk=(400V)2 x10-3/243.3MV ·A=0.658M Ω X s =0.995 Z s =0.995x0.658 M Ω=0.0654 M Ω 相零阻抗:

X L-PE =2 X s /3=0.436 M Ω R L-PE =2 R s /3=0.0436 M Ω

⑵变压器的阻抗（由附录表查得SCB10-1600/10变压器Dyn11联接，△Pk=10.2KW U k ％=6 每相阻抗:

R T =△P k U C 2/ S NT 2 =10.2KWx(400V)2/(1600 KV ·A)2=0.638 M Ω Z T = U k ％U C 2/100S NT =6x (400V)2/100x1600KV ·A=6 M Ω X T =RT2 -ZT2=5.97 M Ω 相零阻抗：

R L-PE = R T =0.638 M Ω X L-PE = X T =5.97 M Ω

⑶ 母线和电缆的阻抗 每相阻抗:

R wb =R*L=0.011x4=0.044 M Ω X wb =X*L=0.116x4=0.464 M Ω 相零阻抗:

R L-PE =r L-PE L=0.033x4=0.132 M Ω X L-PE =x L-PE L=0.260x4=1.040 M Ω 计算K-2点的三相和单相短路电流 三相短路回路总阻抗：

R ∑= R s + R T + R WB =0.0654+0.638+0.044=0.7474 M Ω X ∑= X s + X T + X WB =0.654+5.97+0.464=7.088 M Ω 三相短路电流:

I （3）k = Uc/3R ∑2+ X ∑2=32.4KA

短路电流冲击系数:

K p =1+ e(-∏R ∑/ X ∑)2=1.72 三相短路冲击电流：

i （3）p3=2Kp I （3）K =2*1.72*32.4=78.8KA I （3）p3=2)1(21-+kp =46.24KA 单相短路回路总相零阻抗：

R=0.0436+0.638+0.132=0.8136 M Ω X=0.436+5.97+1.040=7.446 M Ω 两相短路电流：

I （2）k2=0.866x I （2）k =0.866x32.4=28.06KA 单相短路电流：

I （1）k =U/R 2+ X 2=29.4KA

4.3 高压电器选择

（一）高压断路器的选择

本工程高压断路器作为变压器回路、电源进线回路的控制和保护电器及分段联络用电器。选用VD—12—630A/20kA型户内高压真空断路器，选用弹簧操动机构，二次设备为电压为DC1110V。高压断路器的选择校验见下表，由表可知，所选断路器合格。

表4—4高压断路器的选择校验

（二）高压条熔断器的选择

本工程高压熔断器作为电压互感器回路的短路保护电器。选用XRNP1-12-0.5A/KA型电压互感器用户内高压限流熔断器。高压熔断器的选择校验见下表，所选熔断器合格。

表4—5高压熔断器的选择校验

4.4 高压互感器选择

（一）高压电流互感器的选择

本工程高压电流互感器有的安装于电能计量柜AH2内作计量专用，有的安装与电源进线柜AH1、变压器保护柜AH4。选用LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器。

1、高压电流互感器一般项目的选择校验

表4—6高压电流互感器一般项目的选择校验

2、供电电源、负荷等级及计量方式

（1）本工程低压配电电压为~220/380V,电源引自一层变配电室，变配电室电气参见当地有关部门施工图纸。低压总配电柜进线采用YJV电力电缆埋地引入，埋深为室外地坪下-0.7m，穿钢管保护，同时做好防水处理。

（2）本工程排烟风机、疏散指示和应急照明为二级负荷，其余照明、空调用电等均为三级负荷。应急照明灯自带蓄电池，应急时间大于90分钟；

（3）电能计量采用按楼层分宿舍计量方式，电表在楼层配电间内集中布置。电能表采用

带远传功能的表具，自动抄数将数据传至一层弱电间。

（4）消防设备电源在变配电室低压出线处设剩余电流保护装置，只作用于向消防控制室发送报警信号，不切断电源，额定报警动作电流为100mA。

3、计量、测量电流互感器的实际二次负荷及其准确级校验

电能计量专用电流互感器二次侧为两相不完全星形联接，电能表为多功能电子式仪表，电流回路负荷Si<=1VA。已知二路回路铜线截面为4mm^2,电流互感器二次端子道仪表接线端子的单向长度为3cm。则电流互感器的实际二次负荷为S2=ΣSi+I2r^2(KwRw+Rtoh)=2.85VA LZZBJ12—10A型电流互感器在Ir=150~200A, 0.2S级时的额定二次负荷S2r=10VA>S2，满足准确级要求。

测量用电流互感器二次侧为三相星形连接，Si<=1VA,二路回路铜线截面为4mm^2电流互感器二次端子道仪表接线端子的单向长度为3cm。则电流互感器的实际二次负荷为S2=ΣSi+I2r^2(KwRw+Rtoh)=2.60VA

LZZBJ12—10A型电流互感器在Ir=150~200A, 0.5S级时的额定二次负荷S2r=20VA>S2，满足准确级要求。

4、保护电流互感器稳态性能校验

（1）查表LZZBJ12—10型互感器准确限值系数为15，则额定准确限值一次电流I1al=KalI1r=15^2*150A=2.25kA。保护校验故障电流Ipc取保护区内末端故障时流过的最大短路电流，即Ipc=1,37kA。I1al>Ipc，满足要求。

保护出口短路时，流过互感器的短路最小为 5.9kA，大于互感器额定准确限值一次的电流2.25kA，互感器可能出现局部饱和，误差增大，互感器测量的短路电流比实际值小，但远大于速断保护动作电流1.8KA,仍在电流速断保护动作区内。

（2）保护用电流互感器二次侧为三相星形连接，继电器为ＪＳ—８３Ｃ型无源静态电流继电器，继电器最大功耗为７ＶＡ，阻抗ΣＺi=0.28，二路回路铜线截面为4mm^2电流互感器二次端子道仪表接线端子的单向长度为3cm。则电流互感器的实际二次负荷为S2=ΣZi+KwRw+Rtoh=0.34Ω

电流互感器额定二次负荷为15KV，额定二次负荷电阻Z2r=0.6Ω，Z2

（二）高压电压互感器的选择

选用JDZ12—10型户内高压电压互感器.

表4—7高压电压互感器一般的选择校验

4.5 低压断路器的初步选择

4.5.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选

表4—8保护断路器过电流脱扣器的初步选

4.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择

表4—9低压断路器的初步选择