毕业论文（某小区供配电设计）

湖 南 科 技 大 学

毕 业 设 计（ 论 文 ）

题作学专学

目 者 院 业 号

某小区供配电设计

王一旭

信息与电气工程学院 电气工程及其自动化

0754010426 王志英

二〇〇一二 年 六 月 五 日

指导教师

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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

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ABSTRACT

To improve the distribution system reliability, and correctly choose the capacity of power distribution device, it must be scientific, reasonable carries on the load computation.

In this paper, the load calculation and the related problems are analyzed and discussed, the important equipment capacity choice has made the detailed elaboration. It puts forward some suggestions to improve the distribution system reliability measures, combined with engineering example, load calculation.The calculation results prove that the method is correct and reasonable, and it can be applied in practice.

In addition, this paper also makes use of MTALAB simulation software for power system fault simulation, and made the corresponding circuit diagram and the lightning protection measures are analyzed in detail.

Keywords: Transformer, High voltage circuit breaker, Box-type transformer substation

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目 录

摘 要 ....................................................................................................................... 2 ABSTRACT ................................................................................................................... 3 第一章 概述 ................................................................................................................. 7

1.1工程概述.......................................................................................................... 7 1.2供配电设计一般原则...................................................................................... 7 1.3供配电系统设计要则...................................................................................... 8 1.4本设计设计内容.............................................................................................. 9 第二章 负荷统计 ....................................................................................................... 10

2.1负荷分级及供电要求.................................................................................... 10

2.1.1电力负荷的分级................................................................................. 10 2.1.2各级电力负荷对电源的要求............................................................. 10 2.1.2本设计负荷分级................................................................................. 11 2.2负荷统计........................................................................................................ 11 第三章 无功补偿及变压器的选择 ........................................................................... 14

3.1无功补偿的目的............................................................................................ 14

3.1.1无功功率............................................................................................. 14 3.1.2影响功率因数的主要因素................................................................. 14 3.1.3供电部门对平均功率因数的要求..................................................... 14 3.1.4提高自然功率因数的方法................................................................. 15 3.2无功补偿方法................................................................................................ 15

3.2.1无功补偿装置的选择......................................................................... 15 3.2.2无功补偿装置的安装方法................................................................. 16 3.3无功补偿初步计算........................................................................................ 17 3.4变压器的选择................................................................................................ 18

3.4.1电力变压器的类型选择....................................................................... 18 3.4.2电力变压器的台数和容量选择........................................................... 18 3.4.3电力变压器的过负荷能力................................................................. 19 3.5本设计变压器的选择.................................................................................... 20

3.5.1配电房方案选择................................................................................... 20 3.5.2箱式变电站........................................................................................... 20 3.5.3变压器的选择....................................................................................... 21 3.6无功补偿及变压器方案的确定.................................................................... 22

3.6.1无功补偿及变压器方案选定过程....................................................... 22 3.6.2本设计无功补偿及变压器方案总结................................................... 25

第四章 供配电系统接线方案 ................................................................................... 27

4.1电力配电系统基本原则................................................................................ 27 4.2常用高压电力配电方式................................................................................ 28 4.3变配电所主接线............................................................................................ 29

4.3.1变配电所主接线的基本形式............................................................... 29 4.3.2变配电所主接线的一般要求............................................................... 30 4.4常用低压电力配电方式................................................................................ 31 4.5本设计中所采用的供配电系统方案............................................................ 32

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4.6电能计量方式................................................................................................ 32 第五章 主线路线型及主要柜体的选择 ................................................................... 33

5.1主线路线型选择............................................................................................ 33

5.1.1导体材料的选择................................................................................... 33 5.1.2普通电缆绝缘材料及护套选择........................................................... 33 5.1.3各主线路的计算电流........................................................................... 35 5.1.4个主线路线型选择............................................................................... 36 5.2主要高压开关柜的选择................................................................................ 38

5.2.1高压成套装置....................................................................................... 38 5.2.2预装式变电站高压单元常用成套装置............................................... 38 5.2.3交流高压负荷开关............................................................................... 38 5.2.4高压断路器........................................................................................... 39 5.2.5本设计负荷开关柜的选择................................................................... 39 5.3主要低压成套开关设备和控制设备柜体选择............................................ 39

5.3.1低压成套开关设备和控制设备........................................................... 39 5.3.2低压成套开关设备和控制设备的分类.................................................... 40

5.3.3低压断路器........................................................................................... 41 5.3.4开关、隔离开关及熔断器组合电器................................................... 41

第六章 短路电流及保护电器的选择 ....................................................................... 43

6.1短路电流计算概述........................................................................................ 43

6.1.1短路的类型........................................................................................... 43 6.1.2短路计算的目的................................................................................... 43 6.1.3短路计算的假定条件........................................................................... 43 6.1.4典型的短路电流波形曲线................................................................... 44 6.2主电路短路电流的计算................................................................................ 44 第七章Matlab仿真 ................................................................................................... 45

7.1 Matlab简介.................................................................................................. 45 7.2仿真对象介绍................................................................................................ 45 7.3仿真电路与结果............................................................................................ 46 第八章 防雷接地系统设计 ....................................................................................... 47

8.1接地系统选择................................................................................................ 47

8.1.1接地的基本概念................................................................................. 47 8.1.2接地的分类........................................................................................... 47 8.1.3低压系统接地种类............................................................................... 48 8.1.4本设计接地系统选择........................................................................... 49 8.2等电位联结.................................................................................................... 49

8.2.1等电位联结的作用............................................................................... 49 8.2.2等电位联结的分类............................................................................... 49 8.2.3等电位联结的安装与设计方案........................................................... 50 8.3建筑物的防雷分类........................................................................................ 51 8.4建筑物的防雷措施........................................................................................ 52 第九章 继电保护 ....................................................................................................... 55

9.1继电保护和自动装置一般要求.................................................................... 55 致 谢 ........................................................................................................................... 57

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参考文献 ..................................................................................................................... 58 附 录 ..................................................................................................................... 59

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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。

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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

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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。

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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

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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：

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用电单位 设备容量需用系数 功率因数有功计算无功计算视在计算设备名称 Pe/kW 高层住宅 864 A座B座 生活水泵 #A #B 排污水泵 #A #B 客运电梯

A B 消防电梯

A B

楼道照明 1.8

A B 多层住宅#1-#25 楼道照明1-25 别墅区 （5座） 停 车 场照明 公共电力负荷 总 记

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。

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cosф

0.5

0.8

负 432

负荷负荷540

荷Pc/kW Qc/kvar

249.7

Sc/kVA

30 0.7

0.8 21 15.8 26.25

12 0.7

0.8 8.4 6.3 10.5

34 0.22

0.5 7.48 12.94 14.96

34 0.22 0.8

0.5 7.48 12.94 14.96

1 1.44 0 1.44

6300 0.5

0.8 3150 2362.5 3937.5

7.875 0.8

1 6.3 0 6.3

40 0.8

0.8 32 24 40

10 1

1 10 0 10

15 0.8

0.8 12 9 15

7468.68 3688.1 2692.93 4616.91

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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。

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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。

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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：

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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：

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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

无功补偿前 无功补偿后

3688.1 3688.1

无功计算负荷Qc/kvar 2692.93 1486.92

视在计算负荷Sc/kVA 4758.16 3976.56

功 率 因 数 cosф 0.799 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。

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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、干式和充气式（SF6）等。油浸式变压器冷却方式有自冷式、风冷式、水冷式和强迫油循环冷却式等。干式变压器冷却方式有自冷式和风冷式两种，采用风冷可提高干式变压器的过载能力。多层或高层建筑内变电所，考虑到防火要求，应采用干式变压器。当干式变压器与高低压配电装置设在同一房间内时，还应具有不低于IP2X的防护外壳。 10KV配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见联结组。由于Dyn11联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单项不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式的低压电网中得到越来越广泛的应用。对于多雷地区及土壤电阻率较高的山区，考虑到防雷要求的提高，宜选用联结组别为Yzn11的防雷变压器。

3.4.2电力变压器的台数和容量选择

35KV主变压器台数和容量选择

1、变压器的台数和容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量、运行方式和企业发展等因数综合考虑确定。

一般采用三相变压器，其容量可按投入运行后5~10年的预期负荷选择，至少留有15%~25%的裕量。

2、有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器。当在技术经济上比较理想时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。

3、装有两台及以上主变压器的变电所中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户的一、二级负荷，且不应小于60%的全部负荷。

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4、具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上时，主变压器宜采用三绕组变压器。

5、变压器过载能力应满足运行要求。 6、变电所两台或多台主变压器应经济运行。

10（6）KV配电变压器台数和容量的选择

1、变压器台数应根据负荷特点和经济运行选择，当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：

（1）有大量一级或二级负荷； （2）季节性负荷变化较大； （3）集中负荷较大。

2、装有两台及以上变压器的变电所，当其中任何一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电，并宜满足工厂主要生产用电。

3、变压器容量应根据计算负荷选择。对昼夜或季节性波动较大的负荷，供电变压器经技术经济比较，可采用容量不一致的变压器。

4、在一般情况下，动力和照明宜共用变压器，属下列情况之一时，可设专用变压器；

（1）照明负荷较大，或动力和照明共用变压器由于负荷变化引起的电压闪变或电压升高，严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器。

（2）单台单相负荷很大时，可设单相变压器。

（3）冲击性负荷（试验设备、电焊机群及大型电焊设备等）较大，严重影响电能质量时，可设专用变压器。

（4）在IT系统的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。

（5）当季节性的负荷容量较大时（如大型民用建筑中的空调冷冻机等负荷），可设专用变压器。

（6）在民用建筑中出于某些特殊设备的功能需要（如容量较大的X射线机等），宜设专用变压器。 3.4.3电力变压器的过负荷能力

1、正常过负荷

电力变压器在运行中，其负荷总是变化的，不均匀的。就一昼夜来说，大部分时间的负荷都低于最大负荷，而变压器容量又是按最大负荷选择的，因此，从维持变压器使用年限不变条件来考虑，变压器在必要时完全可以过负荷运行。 2、事故过负荷

电力变压器在事故情况下（例如并列运行的两台变压器因故障切除一台时），

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允许短时间较大幅度地过负荷运行，而不论故障前负荷情况如何，但运行时间不得超过规定的时间。

3.5变压器的选择

3.5.1配电房方案选择

本设计中无功补偿后的视在计算负荷为3976.56kVA，考虑到节能和留有余

量，变压器的负载率一般取70%~85%，本设计中拟取负载率80%，则变压器的总容量大概应为4970.7kVA。 可有两个方案：

1、 在小区负荷中心的空地或建筑中建立专门的配电房，将所有变压器统一放置在配电房中，集中变配电。

2、在小区中设置多个箱式变电站，分区供配电。

由于本设计中的小区负荷面积比较大，采用小区配电房进行统一变配电将会造成较大的线路损耗，且这样会增加比较高昂的线材预算，而且在空地上建立专门的配电房还需国土部门审核才能建立；在已规划建筑内建立配电房，固定的空间使变压设备之间符合安全电气间隔比较难。

所以本设计拟采取使用五个内含变压器容量为1000kVA的箱式变电站或八台内含变压器容量为630kVA的箱式变电站。 3.5.2箱式变电站

箱式变电站是一种将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。

另箱式变电站（简称箱变）是一种把高压开关设备配电变压器，低压开关设备，电能计量设备和无功补偿装置等按一定的接线方案组合在一个或几个箱体内的紧凑型成套配电装置。它适用于额定电压10/0.4kV三相交流系统中，作为线路和分配电能之用。适用于工厂、矿山、油田、港口、机场、城市公共建筑、居民小区、高速公路、地下设施等场所。 根据产品结构不同及采用元器件的不同，分为欧式箱变和美式箱变两种典型风格。

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7.3仿真电路与结果

ScopeScope1AABCVabcIabcABCabcabcABCABCBCABCABCABCVabcIabcabcABCThree-Phase FaultThree-Phase SourceThree-PhaseParallel RLC BranchThree-PhaseV-I MeasurementThree-PhaseParallel RLC Branch1Three-PhaseTransformer(Two Windings)Three-PhaseV-I Measurement1ABCThree-Phase Fault1

短路仿真模型参数如下：三相两绕组降压变压器，容量为1000KVA，电压为10.5±5%/0.4KV，De1ta(1)-Yg连接方式，额定电流为239.94A，额定频率为50Hz。设置Faula,Faula1两个短路故障点，并尤相应示波器仿真结果如下：

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第八章 防雷接地系统设计

8.1接地系统选择

8.1.1接地的基本概念

1、地

能供给或接受大量电荷可用来作为良好的参考电位的物体，一般指大地，工程上取为零电位。电子设备中的电位参考点也称为“地”，但不一定与大地相连。 2、接地

将电力系统或电气装置的某些导电部分，经接地线联结至“地”，通常指接地极。

3、接地极和接地极系统（接地装置）

为提供电气装置至大地的低阻抗通路而埋如地中，并直接与大地接触的金属导体，称为接地极。兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道、金属井管、建（构）筑物和设备基础的钢筋等称为自然接地极。 4、接地线

电气装置的接地端子与总接地端子或接地母排连接用的导体，称为接地线。 5、接地系统

接地线和接地极系统的总和，称为接地系统。 8.1.2接地的分类

根据接地的不同作用，一般分类如下： 1功能性接地

用于保证设备（系统）的正常运行，或使设备（系统）可靠而正确地实现其功能。如：

(1)工作（系统）接地。

根据系统运行的需要进行的接地，如电力系统的中性点接地、电话系统中将直流电源正极接地等。 (2)信号电路接地。

设置一个等电位点作为电子设备基准电位，简称信号地。 2保护性接地

以人身和设备的安全为目的的接地。如： (1)保护接地。

电气装置的外露导电部分、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有

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可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。

(2)雷电防护接地

为雷电防护装置（避雷针、避雷线和避雷器等）向大地械放雷电流而设的接地，用以消除或减轻雷电危及人身和损坏设备。 (3)防静电接地。

将静电导入大地防止其危害的接地。如对易燃易爆管道、储存以及电子器件、

设备为防止静电的危害而设的接地。

(4)阴极保护接地。

使被保护金属表面成为电化学原电池的阴极，以防止该表面腐蚀的接地。保护做法可采用牺牲阳极法和外部电流源抵消氧化电压法。

牺牲阳极做法是用镁、铝、锰或其他较活泼的金属埋设于被保护金属附近并与其搭接，但此法只能在有限范围提供保护。

对于长电缆金属外皮和金属管道可采用对被保护金属施加相对于周围土壤为-0.7V~

-1.2V的直流电压进行保护。该直流电源一般通过整流获得。 3、电磁兼容性接地

电磁兼容性是使器件、电路、设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰。为此目的所作的接地称为电磁兼容性接地。

进行屏蔽是电磁兼容性接地的基本保护之一。为防止寄生电容回授或形成噪声电压需将屏蔽进行接地，以便电气屏蔽体泄放感应电荷或形成足够的反向电流以抵消干扰影响。 8.1.3低压系统接地种类 1、TN系统

电源端有一点直接接地（通常是中性点），电气装置的外露可导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点。

根据中性导体（N）和保护导体（PE）的组合情况，TN系统的形式又分以下三种：

(1)TN-S系统：整个系统的N线和PE线是分开的；

(2)TN-C系统：整个系统的N线和PE线是合一的（PEN线）； (3)TN-C-S系统：系统中一部分线路的N线和PE线是合一的。

TN-C系统的安全水平较低，例如单相回路切断PEN线时，设备金属外壳带220V对地电压，不允许断开PEN线检修设备时不安全等，对信息系统和电子设备易产生干扰。可用于有专业人员维护管理的一般性工业厂房和场所。

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TN-S系统适用于设有变电所的公共建筑、医院、有爆炸和火灾危险的厂房和场所、单相负荷比较集中的场所，数据处理设备、半导体整流设备和晶闸管设备比较集中的场所，洁净厂房，办公楼与科研楼，计算站，通信局、站以及一般住宅、商店等民用建筑的电气装置。

TN-C-S系统宜用于不附设变电所的上述TN-S系统中所列建筑和场所的电气装置。

2、TT系统

电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。

TT系统适用于不附设变电所的上述TN-S系统中所列建筑和场所的电气装置，尤其适用于无等电位联结的户外场所，例如户外照明、户外演出场地、户外集贸市场等场所的电气装置。

3、IT系统

电源端的带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。电气装置的外露可导电部分直接接地。

IT系统适用于不间断供电要求高和对接地故障电压有严格限制的场所，如应急电源装置、消防、矿井下电气装置、胸腔手术室以及有防火防爆要求的场所。 8.1.4本设计接地系统选择

在考虑本设计中的环境条件、负荷要求等条件并向老设计师求教后，决定采用TN-C-S系统作为本设计的接地系统，首先既满足安全要求，相对于TN-S系统节约了大笔开支。

8.2等电位联结

8.2.1等电位联结的作用

建筑物的低压电气装置应采用等电位联结，以降低建筑物内间接接触电压和

不同金属物体之间的电位差；避免自建筑物外经电气线路和金属管道引入的故障电压的危害；减少保护电器动作不可靠带来的危险和有利于避免外界电磁场引起的干扰、改善装置的电磁兼容性。 8.2.2等电位联结的分类

1、总等电位联结

总等电位联结是将建筑物电气装置外露导电部分与装置外导电部分电位基

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本相等的连接。通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板（接地母排）将下列导电部分互相连通：

(1)进线配电箱的PE（PEN）母排； (2)金属管道如排水、热力、煤气等干管； (3)建筑物金属结构； (4)建筑物接地装置。

建筑物每一电源进线都应做总等电位联结，各个总等电位联结端子板间应互相连通。

2、辅助等电位联结

将导电部分间用导体直接连通，使其电位相等或接近，称为辅助等电位联结。

3、局部等电位联结

在一局部场所范围内将各可导电部分连通，称为局部等电位联结。可通过局部等电位联结端子板将PE母线（或干线）、金属管道、建筑物金属体等相互连通。 下列情况需做局部等电位联结:

(1)当电源网络阻抗过大，使自动切断电源时间过长，不能满足防电击要求时； (2)由TN系统同一配电箱供电给固定式和手持式、移动式两种电气设备，而固定式设备保护电器切断电源时间不能满足手持式、移动式设备防电击要求时； (3)为满足浴室、游泳池、医院手术室等场所对防电击要求时； (4)为避免爆炸危险场所因电位差产生电火花时； (5)为满足防雷和信息系统抗干扰的要求时；

4、等电位联结与接地的关系

接地可视为以大地作为参考电位的等电位联结，为防电击而设的等电位联结一般均做接地，与地电位相一致，有利于人身安全。 8.2.3等电位联结的安装与设计方案

等电位联结是防止间接接触电击、防雷以及保证电子设备正常工作的简单有效的措施，规范JGJ／T16—92和GB5O054-95明确提出重视人身安全的思想。由于家庭住宅关系每个人的切身利益，这就要求电气设计首先要从供电系统上考虑用户的使用安全。

TN—S系统最能满足这一要求，但由于目前低压供电系统多采用TN—C系统，作为用电者，多数情况下电源是直接引自市电或引自附近的变电所。不可能再专门引一根PE线，使其成为TN—S系统。因此可在电源入户重复接地时将N线与PE线分开，建筑物内的PE线与N线实行电气绝缘，所有不应带电部分均与PE线做电气联接。这样对住宅来讲，即采用了也完全满足要求的TN—C—S系统，PE线在正常情况下不通过电流，PE线上无电压。只有发生接地故障时才有电压，同时不应带电体通过PE线构成了等电位联结，即使出现故障电压，由于没有电位差，没有电流通过人体，因而保障了人身安全。

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我国自70年代后期，从法国、德国等国引进及仿制的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱变称为欧式箱变，形象比喻为给高、低压开关柜、变压器盖了房子。

从90年代起，我国引进美国箱式变电站，在结构上将负荷开关，环网开关和熔断器结构简化放入变压器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器。变压器取消油枕，油箱及散热器暴露在空气中，这种箱变称为美式箱变，形象比喻为变压器旁边挂个箱子。

从体积上看，欧式箱变由于内部安装常规开关柜及变压器，产品体积较大。美式箱变由于采用一体化安装体积较小。

从保护方面，欧式箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开关具有切断转移电流能力。低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。美式箱变高压侧采用熔断器保护，而负荷开关只起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较小。当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，低压运行不会发生。

箱式变电站特点在于占地面积小。一般箱式变电站占地面积仅为5~6㎡，甚至可以减少到3~3.5㎡。适合于在一般负荷密集的工矿企业、港口和居民住宅小区等场所，可以使高电压供电延伸到负荷中心，减少低压供电半径，降低损耗。低压供电线路较少，一般为4~6路。缩短现场施工周期，投资少。采用全密封变压器和SF6开关柜等新型设备时，可延长设备检修周期，甚至可达到免维护要求。外形新颖美观，可与变电站周围的环境相互协调。 3.5.3变压器的选择

户外型预装式变电站一般采用S9或S7油浸式电力变压器；户内型预装式变

电站按设计规范一般配树脂绝缘干式电力变压器，而紧凑节能小型预装式变电站配用的是S9型派生系列产品。波纹壁油箱，无油枕，带有空气层的全密封低损耗的专用变压器，高低压进出线在箱体的一侧与高低压设备连接，其余三面外露，这种配合方式散热条件好，结构紧凑造价低。组合式箱变配用的变压器是按原装结构装于箱内，再与高低压设备连接拼装组合。

根据本设计中的各种条件，考虑到安全、经济、寿命等方面，选择S9-M型全密封电力变压器作为本设计中箱变的变压器部分。

具体型号为：S9-M-XXXX/10

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3.6无功补偿及变压器方案的确定

3.6.1无功补偿及变压器方案选定过程

由于采用箱式变电站（预装式变电站）来解决配电，无功补偿决定采用并联电容器低压集中补偿方案，根据每座箱式变电站具体所带负荷来确定最终投放并联电容器的容量及组数。

1#变压器负责多层住宅1~5栋的配电:

具体负荷有：1~5栋的住户用电，楼道照明用电，及各自的排污泵用电，按照第二章负荷统计中的数据，直接引入各自的有功计算负荷如下： 1~5栋的住户：126KW*5=630kW 1~5栋楼道照明：0.252kW*5=1.26kW 1~5栋排污泵：4.2kW*5=21kW

总有功计算负荷为：630kW+1.26kW+21kW=652.26kW 各自的无功计算负荷如下：

1~5栋的住户：94.5kvar*5=472.5kvar 1~5栋楼道照明：0kvar

1~5栋排污泵：3.15kvar*5=15.75kvar

总无功计算负荷为：472.5kvar+0kvar+15.75kvar=488.25kvar

各自的视在计算负荷如下：

1~5栋的住户：157.5kVA*5=787.5kVA 1~5栋楼道照明：0.252kVA*5=1.26kVA 1~5栋排污泵：5.25kVA*5=26.25kVA

总视在计算负荷为787.5kVA+1.26kVA+26.25kVA=815.01kVA

根据计算公式：cosф=Pc/Sc，可以得出总功率因数大概为0.80。 根据计算公式：Qn.c=Pc(tanф-tanф`)，可以得出1#变压器需要无功补偿容量约为211.33kva。

根据查找一系列资料，对比各种并联电容器及无功补偿柜，最终决定选用PGJ2型无功功率自动补偿屏，该型产品可根据系统感性无功量的多少自动以循环工作方式投切电容器，使系统的无功消耗保持到最低状态，从而提高电网电压质量、减少系统和变压器的损耗。

1#变压器所选定的PGJ2-143型无功功率自动补偿屏使用的电容器为自愈式低压并联电力电容器，型号为BSMJ0.4-14-3，额定容量为14kvar，总电容量为279uF，额定电流为20A。

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型 号 PGJ2-143

无功补偿前 无功补偿后

是 否 带 控制 器 带

总 容 量 单台电容器（kvar） 容量（kvar） 224

14

路 数 8*2

屏 宽 1000

经过无功补偿后的1#变压器所带负荷的参数为

有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷功 率 因 数 排Pc/kW 652.26 652.26

Qc/kvar 488.25 264.25

Sc/kVA 815.01 703.76

cosф 0.800 0.927

可看出无功补偿后视在计算负荷为703.76kVA，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。

按照拟采用800kVA的电压器，按负荷率80%算，可负担640kVA的负荷，显然不够用。最后确定1#变压器容量为1000kVA，按负荷率80%算,可负担800kVA的负荷，而1~5栋总视在计算负荷只有703.76kVA，留下了充足的裕量，为以后增加负荷提供了基础。变压器具体型号为S9-M-1000/10型变压器。

2#变压器负责多层住宅6~10栋的配电，3#变压器负责多层住宅11~15栋的配电，4#变压器负责多层住宅16~20栋的配电，5#变压器负责多层住宅21~25栋的配电。

如1#变压器箱变的无功补偿计算和变压器容量选定一样，可以确定2#3#4#5#箱变的无功补偿采用PGJ2-143型无功功率自动补偿屏，补偿容量224kvar，2#3#4#5#箱变选用容量为1000kVA的S9-M-1000/10型变压器。

6#变压器负责高层住宅AB栋的配电、别墅区的配电、停车场及公共用电的配电。

具体负荷有：AB栋的住户用电，楼道照明用电，排污泵生活水泵用电，各自客梯及消防电梯的用电，别墅区住户用电，停车场用电及公共用电，按照第二章负荷统计中的数据，直接引入各自的有功计算负荷如下： AB栋的住户：216kW*2=432kW AB栋楼道照明：7.2kW*2=1.44kW

AB栋生活水泵：10.5kW*2=21kW AB栋排污泵：4.2kW*2=8.4kW AB栋客运电梯：3.74kW*2=7.48kW

AB栋消防电梯：3.74kW*2=7.48kW 别墅区的住户：6.4kW*5=32kW 停车场用电：10kW

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公共用电：12kW

总有功计算负荷为：432kW+1.44kW+21kW+8.4kW+7.48kW+7.48kW+32kW+10kW

+12kW=531.8kW

各自的无功计算负荷如下：

AB栋的住户：124.85kvar*2=249.7kvar AB栋楼道照明：0kvar

AB栋生活水泵：7.9kvar*2=15.8kvar AB栋排污泵：3.15kvar*2=6.3kvar AB栋客运电梯：6.47kvar*2=12.94kvar

AB栋消防电梯：6.47kvar*2=12.94kvar 别墅区的住户：4.8kvar*5=24kvar 停车场用电：0kvar 公共用电：9kvar 总无功计算负荷为：

249.7kvar+0kvar+15.8kvar+6.3kvar+12.94kvar+12.94kvar

+24kvar+0kvar+9kvar=330.68kvar

各自的视在计算负荷如下： AB栋的住户：270kVA*2=540kVA AB栋楼道照明：7.2kVA*2=1.44 AB栋排污泵：5.25kVA*2=10.5kVA AB栋客运电梯：7.48kVA*2=14.96kVA AB栋消防电梯：7.48kVA*2=14.96kVA 别墅区的住户：8kVA*5=40kVA

停车场用电：10kVA 公共用电：15kVA 总视在计算负荷为:

540kVA+1.44kVA+26.25kVA+10.5kVA+14.96kVA+14.96kVA

+40kVA+10kVA+15kVA=673.11kVA

根据计算公式：cosф=Pc/Sc，可以得出总功率因数大概为0.790。 根据计算公式：Qn.c=Pc(tanф-tanф`)，可以得出6#变压器需要无功补偿容量约为186.13kva。

根据查找的资料，对比各种并联电容器及无功补偿柜，最终决定选用和1#2#3#4#5#箱变一样的PGJ2型无功功率自动补偿屏。

6#变压器所选定的PGJ2-137型无功功率自动补偿屏使用的电容器为自愈式

kVA

AB栋生活水泵：12.125kVA*2=26.25kVA

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低压并联电力电容器，型号为BSMJ0.4-20-3，额定容量为20kvar，总电容量为398uF，额定电流为29A。 型 号 PGJ2-137

无功补偿前 无功补偿后

是 否 带 控制 器 带

总 容 量 单台电容器（kvar） 容量（kvar） 200

20

10

800

路 数

屏 宽

经过无功补偿后的6#变压器所带负荷的参数为

有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷功 率 因 数 排Pc/kW 531.8 531.8

Qc/kvar 330.68 130.68

Sc/kVA 673.11 547.62

cosф 0.790 0.971

可看出无功补偿后视在计算负荷为547.62kVA，无功补偿后的功率因数为0.971，满足补偿后目标功率因数0.92。

按照拟采用800kVA的电压器，按负荷率80%算，可负担640kVA的负荷，实际上6#变压器所带的总视在计算负荷只有547.62kVA，留下了充足的裕量，为以后增加公共耗电设施，物业管理用电负荷都提供了基础。变压器具体型号为S9-M-800/10型变压器。

3.6.2本设计无功补偿及变压器方案总结

本设计中将采用应用越来越广泛的箱式变电站，其中又有欧式箱变与美式箱

变之分，美式箱变占地更小、散热效果更好，但是由于设置在小区中对于小孩子的好奇心来说欧式箱变更安全些，所以本设计中将采用欧式箱变来做。 具体设置6台箱变，分别用5台S9-M-1000/10型变压器和1台S9-M-800/10型变压器。具体无功补偿容量和变压器负责区域如下：

1变压器负责多层住宅1~5栋的配电，选定的PGJ2-143型无功功率自动补偿屏无功补偿容量为224kvar。

2变压器负责多层住宅6~10栋的配电，选定的PGJ2-143型无功功率自动补偿屏无功补偿容量为224kvar。

3变压器负责多层住宅11~15栋的配电，选定的PGJ2-143型无功功率自动补偿屏无功补偿容量为224kvar。

4变压器负责多层住宅16~20栋的配电，选定的PGJ2-143型无功功率自动补偿屏无功补偿容量为224kvar。

5变压器负责多层住宅21~25栋的配电，选定的PGJ2-143型无功功率自动补偿屏无功补偿容量为224kvar。

6变压器负责高层住宅AB栋的配电、别墅区的配电、停车场及公共用电的配电，选定的PGJ2-137型无功功率自动补偿屏无功补偿容量为200kvar。

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6、向高压并联电容器组或频繁操作的高压用电设备供电的出线断路器兼作操作开关时，应采用具有高分断能力和频繁操作性能的断路器。

7、10（6）kV母线的分段处，宜装设断路器，但符合下列情况时，可装设隔离开关或隔离触头组：

1）事故时手动切换电源能满足要求。 2）不需要带负荷操作。 3）继电保护或自动装置无要求。 4）出线回路少。

8、10（6）kV两配电所之间的联络线宜在供电可能性大的一侧配电所装设断路器，另一侧装隔离开关或负荷开关，如两侧供电可能性相同，宜在两侧均装设断路器。

9、变电所、配电所每段高压母线上及架空线路末端必须装设避雷器。接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关。架空进出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。

10、每段高压母线上应装设一组电压互感器。电压互感器应采用专用熔断器保护。

11、由地区电网供电的变配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压及电流互感器或专用电能计量柜。

12、所用变压器宜采用高压熔断器保护。

4.4常用低压电力配电方式

放射式：

配电线故障互不影响，供电可靠性较高，配电设备集中，检修比较方便，但系统灵活性较差，有色金属消耗较多，一般在下列情况下采用：

1 容量大、负荷集中或重要的用电设备。

2需要集中连锁启动、停车的设备。

3有腐蚀性介质或爆炸危险等环境，不宜将用电及保护起动设备放在现场者。树干式：

配电设备及有色金属消耗较少，系统灵活性好，但干线故障时影响范围大。一般用于用电设备的布置比较均匀、容量不大，有无特殊要求的场合。

变压器干线式：

除了具有树干式系统的优点外，接线更简单，能大量减少低压配电设备。为了提高母干线的供电可靠性，应适当减少接出的分支回路数，一般不超过10个。

频繁起动、容量较大的冲击负荷，以及对电压质量要求严格的用电设备，不

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宜用此方式供电。

备用柴油发电机组：

10kV专用架空线路为主电源，快速自起动型柴油发电机组做备用电源。 用于附近只能提供一个电源，若得到第二个电源需要大量投资时，经技术经济比较，可采用此方式供电。宜注意：

1与外网电源间应设机械与电气连锁，不得并网运行。 2避免与外网电源的计费混淆。

3在接线上要具有一定灵活性，以满足在正常停电（或限电）情况下能供给部分重要负荷用电。

链式：

特点与树干式相似，适用于距配电屏较远而彼此相距又较近的不重要小容量用电设备。

链接的设备一般不超过5台、总容量不超过10kW。供电给容量较小用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链回路的数量可适当增加。

4.5本设计中所采用的供配电系统方案

本设计根据负荷等级、检修难易、安全方面、经济方面等因素计划采用双电

源单母线分段式供电，低压部分采用线路--变压器组单元接线，住户内插座采用链式接线。这样的接线方案既满足了安全的要求、负荷的需求又在一定程度上节省了投资。

具体方案见本设计配电系统图。

4.6电能计量方式

本设计住宅用电计费，采用一户一表制的分户计量方式。公共用电按电能分

配的形式分配至各户的计量表上，为便于查表每户的电能计量采用将户电表统一集中在首层电表箱内，表箱安装便于查表易于操作的地方。每户户内可以安装终端配电箱。为防止电气线路发生故障时零线可能带电，一般情况下每户电表后的入户线的保护电器，应安装单向双极断路器，进入户内的单相交流电源线的相线和零线从断路器的下端分至户内配电箱。从集中电表箱至各户采用放射式配电，为以后实现采用自动检查、计量、收费方式创造条件。在线路敷设方面，应重视管线的一次到位问题，特别是暗敷线路，应考虑发展的需要，留有余量，线径适 当选大些。各户电能表选用DD862-4-10型，最大电流为40A，楼梯用电选用DD862-4-5型，最大电流为20A，均符合本设计要求。

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第五章 主线路线型及主要柜体的选择

5.1主线路线型选择

5.1.1导体材料的选择

用作电线电缆的导电材料，通常有铜和铝两种。铜材的导电率较高，20℃时

的电阻率ρ为1.72*10-6Ω.cm，铝线芯20℃时的电阻率为铜的1.68倍；载流量相同时，铝线芯截面约为铜的1.5倍。采用铜线芯损耗比较低，铜材的机械性能优于铝材，延展性好，便于加工和安装。抗疲劳强度约为铝材的1.7倍。但铝材比重小，在电阻值相同时，铝线芯的质量仅为铜的一半。

1、导体材料应根据负荷性质、环境条件、市场货源等实际情况选择铜芯或

铝芯。

2、下列场合不应采用铝芯线缆：

(1)需要确保长期运行中连接可靠的回路，如重要电源、重要的操作回路及二次回路、电机的励磁回路等；

(2)移动设备的线路及震动场所的线路； (3)对铝有腐蚀的环境；

(4)高温环境、潮湿环境、爆炸及火灾危险环境； (5)应急系统及消防设施的线路；

(6)工业及市政工程、户外工程的布电线（分支配电线）。 3、下列场合不宜采用铝芯线缆：

(1)非熟练人员容易接触的线路，如公共建筑与居住建筑； (2)线芯截面6mm2及以下的电缆。 4、下列场合应采用铝导体：

(1)对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境； (2)氨压缩机房。

5、下列场合宜采用铝导体： (1)架空输电线路； (2)较大截面的中频线路。 5.1.2普通电缆绝缘材料及护套选择

1、聚氯乙烯（PVC）绝缘电线、电缆。线芯长期准许工作温度70℃，短路热

稳定允许温度300 mm2及以下截面为160℃，300 mm2以上为140℃。

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1）聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆有1KV及6KV两级，与油浸纸绝缘电缆相比主要优点是制造工艺简便，没有敷设高差限制，重量轻，弯曲性能好，接头制作简便；耐油、耐酸碱腐蚀，不延燃；具有内铠装结构，使钢带或钢丝免受腐蚀；价格便宜。因此已经在很大范围内代替了油浸纸绝缘电缆、滴干绝缘和不滴流浸渍纸绝缘电缆。尤其适宜在线路高差较大或敷设在桥架、槽盒内以及含有酸、碱等化学性腐蚀土质中直埋。但其绝缘电阻较油浸纸绝缘电缆低，介质损耗较高，因此6KV较重要回路电缆，不宜用聚氯乙烯绝缘型。

2）聚氯乙烯的缺点是对气候适应性能差，低温时变硬发脆。普通型聚氯乙烯绝缘电缆的适用温度范围为+60℃~-15℃之间，不适宜在-15℃以下的环境中使用。它敷设时的温度更不能低于-5℃，当低于0℃时，宜先对电线、电缆加热。低于-15℃的严寒地区应选用耐寒聚氯乙烯电缆。高温或日光照射下，增塑剂易挥发而导致绝缘加速老化，因此，在未具备有效隔热措施的高温环境或日光经常强烈照射的场合，宜选用相应的特种电线、电缆，如耐热聚氯乙烯线缆。耐热聚氯乙烯的绝缘材料中添加了耐热增塑剂，线芯长期允许工作温度达90℃及105℃等，适应在环境温度50℃以上环境使用，但需求电线接头处或铰接处锡焊处理，防止接头处氧化。电线实际允许工作温度还取决于电线与电器接头处的允许温度。

3）随着经济发展和技术进步，聚氯乙烯绝缘电线还有许多新品种。如引进美国技术生产的BVN、BVN-90型及BVNVB型聚氯乙烯绝缘尼龙护套电线等。这种电线表面耐磨而且比普通BV型导线外径小质量轻，特别适合穿管敷设。但在35 mm2 以上截面时价格比BV型导线贵得多而且比较硬，因此使用很少。 4）普通聚氯乙烯虽然有一定的阻燃性能，但在燃烧时散放有毒烟气，故对于需满足在一旦着火燃烧时的低烟、低毒要求场合，如地下客运设施，地下商业区、高层建筑和特殊重要公共设施等人流密集场所，或者重要性高的厂房，不宜采用聚氯乙烯绝缘或护套类电线、电缆，而应采用低烟、低卤或无卤的阻燃电线电缆。

聚氯乙烯电缆不适合用在含有苯及苯胺类、酮类、吡啶、甲醇、乙醇、乙醛等化学剂的土质中；在含有三氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、醋酸酐、冰醋酸的环境不宜采用。

2、交联聚乙烯绝缘（XLPE）电线、电缆。线芯长期允许工作温度为90℃，短路热稳定允许温度为250℃.

6~35KV交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆，介质损耗低，性能优良，结构简单，制造方便，外径小，质量轻，载流量大，敷设方便，不受高差限制，耐腐蚀，做终端和中间接头较简便而被广泛采用。由于交联聚乙烯材料轻，故1KV级的电缆价格与聚氯乙烯绝缘电缆相差有限，故低压交联聚乙烯电缆有较好的市

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场前景。

普通的交联聚乙烯材料不含卤素，不具备阻燃性能，但燃烧时不会产生大量毒气及毒雾，用它制造的电线、电缆称为“清洁电线、电缆”。若要兼备阻燃性能，须在绝缘材料中添加阻燃剂，但这样会使机械及电气性能下降。采用辐照工艺可提高机械及电气性能，又可使绝缘耐温提高至125℃~135℃。

线芯温度：90℃~135℃的导线的正确选择至关重要。通常在人可触及处，电缆或管线的表面温度不允许超过70℃，而线芯与绝缘表面的温差仅约5℃~10℃。因此90℃~135℃的导线主要适用于高温环境或人不能触及的部位。

在有“清洁”要求的工业与民用建筑内，选用交联聚乙烯类电线时，一般可按有关载流量表选择后放大一级截面，只有在人不可触及的部位方可按载流量表选用。交联聚乙烯材料对紫外线照射较敏感，通常采用聚氯乙烯作外护套材料。在露天环境下长期强烈阳光照射下的电缆应采用覆盖遮荫措施。

交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆还可敷设于水下，但应具有高密度聚乙烯护套及防水层的构造。

3、橡皮绝缘电力电缆。线芯长期允许工作温度60℃，短路热稳定允许温度

200℃。

1）橡皮绝缘电缆弯曲性能较好，能够在严寒气候下敷设，特别适用于水平高差大和垂直敷设的场合。它不仅适用于固定敷设线路，也可用于定期移动的固定敷设线路。移动式电气设备的供电回路应采用橡皮绝缘橡皮护套软电缆（简称橡套软电缆）；有屏蔽要求的回路，如煤矿采掘工作面供电电缆应具有分相屏蔽。普通橡胶遇到油类及其化合物时，很快就被损坏，因此在可能经常被油浸泡的场所，宜使用耐油型的橡胶护套电缆。普通橡胶耐热性能差，允许运行温度较低，故对于高温环境又有柔软性要求的回路，宜选用乙丙橡胶绝缘电缆。

2）乙丙橡胶（EPR）的全称是交联乙烯-丙烯橡胶，具有耐氧、耐臭氧的稳定性和局部放电的稳定性，也具有优异的耐寒特性，即使在-50℃时，仍保持良好的柔韧性。此外，他还有优良的抗风化和光照的稳定性。特别是它不含卤素，又有阻燃特性，采用氯磺化聚乙烯护套的乙丙橡胶绝缘电缆，适用于要求阻燃的场所。乙丙橡胶绝缘电缆在我国尚未广泛应用，但在国外特别是欧洲早已大量应用。它有较优异的电气、机械特性即使在潮湿环境下也具有良好的耐高温性能。线芯长期允许工作温度可达90℃，短路热稳定允许温度250℃。 5.1.3各主线路的计算电流

根据计算公式：Ic=Sc/（1.732*Un）得出：

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用电单位设备名称

多层住宅一个单元的住户供电线路

多层住宅一个单元的楼道照明主线路

多层住宅排污泵

一栋多层住宅的主供电线路 高层住宅1F~4F 高层住宅5F~8F 高层住宅9F~12F 高层住宅13F~16F 高层住宅17F~18F

高层住宅的楼道照明主线路 高层住宅生活水泵 高层住宅排污泵 客运电梯 消防电梯

一栋高层住宅的主供电线路 一栋别墅的主供电线路 停车场主供电线路 公共电力负荷 1#箱变的进线 2#箱变的进线 3#箱变的进线 4#箱变的进线 5#箱变的进线 6#箱变的进线

5.1.4个主线路线型选择

视在计算负荷Sc/KVA 计算电流Ic/A

52.5 0.084 5.25 163.002 60 60 60 60 30 7.2 12.125 5.25 7.48 7.48 309.535 8 10 15 703.76 703.76 703.76 703.76 703.76 547.62

75.78 0.12 7.58 235.28 86.61 86.61 86.61 86.61 43.30 10.39 17.50 7.58 10.80 10.80 446.79 11.55 14.43 21.65 40.63 40.63 40.63 40.63 40.63 31.62

根据本设计中的环境条件、负载情况等因素对比线型选择的要求，确定本设计主线路分别使用1KV级聚氯乙烯铜芯电力电缆VV型和交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆YJV型两种电力电缆。

（按直接埋地敷设，环境温度30℃查载流量表选择,并考虑一定裕度）

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用电单位设备名称

多层住宅一个单元的住户供电线路

多层住宅一个单元的楼道照明主线路

多层住宅排污泵

一栋多层住宅的主供电线路 高层住宅1F~4F 高层住宅5F~8F 高层住宅9F~12F 高层住宅13F~16F 高层住宅17F~18F

高层住宅的楼道照明主线路 高层住宅生活水泵 高层住宅排污泵 客运电梯 消防电梯

一栋高层住宅的1回线路（1F~12F）

一栋高层住宅的2回线路（其余） 一栋别墅的主供电线路 停车场主供电线路 公共电力负荷

停车场+公共电力+别墅区出线 1#箱变的进线 2#箱变的进线 3#箱变的进线 4#箱变的进线 5#箱变的进线 6#箱变的进线

计算电流线型选择 Ic/A

75.78 0.12 7.58 235.28 86.61 86.61 86.61 86.61 43.30 10.39 17.50 7.58 10.80 10.80 259.83 186.96 11.55 14.43 21.65 93.83 40.63 40.63 40.63 40.63 40.63 31.62

VV-3*25+2*16 BV-3*1.5+2*1.5 VV-3*4+2*2.5 VV-3*120+1*70 VV-3*25+2*16 VV-3*25+2*16 VV-3*25+2*16 VV-3*25+2*16 VV-3*10+2*6 BV-3*1.5+2*1.5 VV-3*4+2*2.5 VV-3*4+2*2.5 VV-3*4+2*2.5 VV-3*4+2*2.5 VV-3*150+1*70 VV-3*95+1*50 VV-3*4+2*2.5 VV-3*4+2*2.5 VV-3*4+2*2.5 VV-3*35+1*16 YJV-3*50 YJV-3*50 YJV-3*50 YJV-3*50 YJV-3*50 YJV-3*50

允许载流量/A

103 17 35 249 103 103 103 103 61 17 35 35 35 35 287 221 35 35 35 127 182 182 182 182 182 182

(YJV线材8.7/10KV的三芯电缆截面选择范围为50 mm2-400 mm2）

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5.2主要高压开关柜的选择

5.2.1高压成套装置

高压成套装置是以开关为主体，将其他各种电器元件按一定主接线要求组装

为一体而构成的成套电气设备，可用于发电、输电、配电和电能转换等系统中。成套配电装置除一次电器元件外，还包括控制、测量、保护和调试等方面的装置和电气连接、辅件、外壳等有机地组合在一起；而组合电器仅限于两种或两种以上一次电器元件的组合，有些组合电器还是成套配电装置的一个组成部分。 5.2.2预装式变电站高压单元常用成套装置

环网柜

我国电网建设与改造在10KV系统中，多推行环网供电。所谓环网供电一般采用三个间隔，即两个进出线间隔即负荷开关柜和一个变压器间隔即负荷开关+熔断组合电器柜。统称环网柜。

环网负荷开关柜与金属封闭式开关柜比较，具有体积小结构相对简单，运行维护工作量少，成本较低等优点，适用于10KV环网供电、双电源供电和终端供电系统，亦可用于箱式变电站。由于环网负荷开关柜的保护功能简单，不适用于对保护和自动化要求较高的场所使用。

环网负荷开关柜中多采用限流熔断器保护变压器（环网负荷开关柜中的熔断器一般选择带有撞击器的熔断器），当变压器发生短路时，限流熔断器可在10ms内切除故障，其切断时间远远小于断路器的全开断时间，比用断路器保护油浸变压器更为有效，这也是环网负荷开关柜的一个突出的优点。随着我国电网建设和改造，环网供电单元的发展，环网柜日趋取代了以往装油断路器的固定式高压开关柜。

环网开关柜按其装负荷开关不同分空气环网柜（内装空气负荷开关或真空负荷开关）和SF6绝缘环网柜（内装SF6负荷开关）。

注：SF6六氟化硫是一种无毒惰性气体，因其绝缘和灭弧特性好，所以用来作为

高压开关的绝缘介质，可使开关柜的体积缩小，性能更佳。 5.2.3交流高压负荷开关

负荷开关是一种能开断负荷容量的开关电器，它结构简单，具有投资少、成

本低、安装维护方便等优点，在城乡电网中获得广泛应用，特别是需要环网供电的成套设备和预装式变电站中应用较多。

负荷开关的种类很多，结构形式各样。按其介质或灭弧方式分，有产气式、

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压气式、真空六氟化硫及油浸负荷开关；按操作方式可分为三相同时操作和逐项操作；按操作机构可分为电动操作和弹簧储能两大类。

由于负荷开关只要求通断一定的负荷电流，所以不能用它来开断短路电流。这时电路中的短路电流只能借助与它串联的高压熔断器来保护。因此负荷开关往往和高压熔断器组合成一整体，用负荷开关切断负荷电流，用高压熔断器切断短路电流及过载电流，这种组合的电器称之为“负荷开关+熔断器组合电器”。在功率不大或不甚重要的场所可用“负荷开关+熔断器组合电器”来代替价格昂贵的油断路器，这样既可使配电装置的成本降低，又能使操作和维护简单。 5.2.4高压断路器

目前使用的高压断路器主要有真空断路器和六氟化硫断路器等。

由于真空断路器具有体积小、可靠性高、可连续多次操作、开断性能好、灭弧迅速、灭弧室不需检修、运行维护简单、无爆炸危险及噪声低等技术性能，今年来在35kV及以下变电所中被广泛使用。

六氟化硫断路器具有体积小、可靠性高、开断性能好、燃弧时间短、不重燃、可开断异相接地故障、可满足失步开断要求等特点，多使用在35kV系统中。 由于真空断路器在各种不同类型电路中的操作，都会使电路产生过电压。不同性质的电路的不同工作状态，产生的操作过电压的原理不同，其波形和幅值也不同。为了限制操作过电压，真空断路器应根据电路性质和工作状态配置专用的R-C吸收装置或金属氧化物避雷器。 5.2.5本设计负荷开关柜的选择

考虑到本设计中的负荷条件和经济因素等选择条件，决定采用HXGN-10系列

空气绝缘环网柜。国产HXGN-10系列空气绝缘环网柜为国家经贸委推荐产品。 环网柜中配置高压断路器等设备。（具体型号参见设计图）

5.3主要低压成套开关设备和控制设备柜体选择

5.3.1低压成套开关设备和控制设备

低压成套开关设备和控制设备是在低压供电系统内负责完成电能的分配和

转换的各种设备的总称。它是将低压电器、控制电器、保护电器、计量仪表、一、二次接线器件及有关辅件按一定的电气系统组合成屏、箱、柜等设备，用以完成对指定的低压电气系统内全部负载的电能分配、控制、保护、测量、监视等作用。 随着工业生产规模的不断扩大，工业或民用低压配电系统的容量也越来越

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大，相应的性能也不断提出了新的要求。低压开关设备和控制设备的设计和制造技术涉及到供电系统的发展和要求，低压电器元件的正确选用，各级保护的协调，人身安全防护以及考虑在不同的环境条件下，事故情况下的可靠供电。涉及到国民经济的各个部门，是量大面广的基础工业产品，是发展能源建设的一个主要产品，也是预装式变电站的基本配套设备。 5.3.2低压成套开关设备和控制设备的分类

1、按功能分类

（1）负荷中心——一级配电设备。集中设于变电站，将电能分配于安装在不同地点的下一级配电设备（个别重要负荷亦可直接由一级配电设备供电）。该中心紧邻降压变压器，电气参数要求高，输出电路容量大，不得频繁操作，外壳防护等级高；

（2）马达控制中心——向负荷提供电能。由于马达控制中心是直接控制负载，故一般使用于工厂现场或车间，担负着对负载提供全面保护、监控； （3）低压计量柜；

（4）补偿柜——无功补偿装置； （4）直流柜（屏）； （6）其他成套控制装置。 2、按原件装配方式分类

（1）抽出式低压成套开关柜——亦称抽屉柜； （2）固定式低压开关柜——亦称固定面板式开关柜； （3）固定分隔式开关柜——亦称固定间隔式柜；

（4）混合式开关柜——抽屉柜固定分隔柜组合式开关柜；

（5）“三箱”类产品——即照明配电箱、动力配电箱、开关柜、插座箱、计量箱。

3、按柜架制作方式分类 （1）固定焊接式开关柜； （2）组装焊接式开关柜； （3）全拼装式开关柜。 4、按使用环境分类 （1）一般用开关柜； （2）化工防腐型开关柜； （3）高原型开关柜； （4）防核辐射型开关柜。 5、按产品加工难易程度分类

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根据一九八九年全国低压成套开关设备整顿工作的有关规定，机械工业部与电力工业部将生产低压开关柜企业按其产品加工难易程度分成了三大类：

（1）高级型：即抽出式开关柜； （2）一般型：即固定面板式开关柜；

（3）三箱类：即照明箱、插座箱、计量箱（电表箱）。

并分别以红、绿、黄三种证来明确其工厂的生产条件和产品质量整顿的验收合格情况。并分别以红证、绿证、黄证生产资格作为资质予以明确。 5.3.3低压断路器

电压断路器主要用于低压配电网络中对电能的分配和对线路、电源及设备的

过载、欠压和短路保护，在正常条件下也可用于不频繁起动电机及线路的不频繁转换之用。

断路器有多种分类方法。一般按结构型式可分为万能式和塑料外壳式两种。万能式断路器有较多的结构变化方式、较多种的脱扣器，较多数量的辅助触头和多种操作机构。一般选择断路器，特别是大容量的断路器为万能式，适合作主保护断路器。塑料外壳式断路器结构紧凑，体积小、重量轻、价格低，并且使用较安全，用于作支路保护开关。

5.3.4开关、隔离开关及熔断器组合电器

按照GB14048.3-2002《低压开关设备和控制设备 第三部分：开关、隔离器、

隔离开关及熔断器组合电器》标准（系等同采用IEC标准IEC60947.3：2001）。各电器的定义如下：

1、开关

在正常电路条件下（包括规定的过载），能接通、承载和分断电流，并在规定的非正常电流条件（如短路）下，能在规定时间内承载电流的机械开关电器，可以接通，但不能分断短路电流。 2、隔离器

在断开状态下能符合规定隔离功能要求的电器，应满足距离、泄漏电流要求，以及断开位置指示可靠性和加锁等附加要求；能承载正常电路条件下的电流和一定时间内非正常电路条件下的电流（短路电流）；如分断或接通的电流可忽略（如线路分布电容电流、电压互感器等的电流），也能断开和闭合电路。

3、隔离开关

在断开状态能符合隔离器的隔离要求的开关。 4、熔断器组合电器

它是熔断器开关电器的总称，是将开关电器或隔离电器与一个或多个熔断器

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组装在同一个单元内的组合电器，通常包括下面六种组合：

1）开关熔断器组：开关与熔断器串联构成的组合电器。 2）熔断器式开关：用熔断体作为动触头的开关。

3）隔离器熔断器组：隔离器与熔断器串联构成的组合电器。 4）熔断器式隔离器：用熔断体作动触头的隔离器。

5）隔离开关熔断器组：隔离开关与熔断体串联构成的组合电器。 6）熔断器式隔离开关：用熔断体作动触头的隔离开关。

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第六章 短路电流及保护电器的选择

6.1短路电流计算概述

6.1.1短路的类型

短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称性短路，造成的危害

最为严重，但发生三相短路的机会较少。其他种类的短路都属于不对称短路，其中单相短路发生的机会最多，约占短路总数的70%以上。 6.1.2短路计算的目的

为了保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该

设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸。继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。 6.1.3短路计算的假定条件

短路过程是一种暂态过程。影响电力系统暂态过程的因素很多，若在实际计算中把所有因素都考虑进来，将是十分复杂也是不必要的。因此，在满足工程要求的前提下，为了简化计算，通常采取一些合理的假设，采用近似的方法对短路电流进行计算。

基本条件如下：

1、在短路过程中，所有发电机电势的相位及大小均相同，亦即在发电机之间没有电流交换，发电机供出的电流全部是流向短路点的。而所有负荷支路则认为都已断开。

2、不计磁路饱和。这样系统各元件的感抗便都是恒定的、线性的，可以运用叠加原理。

3、不计变压器励磁电流。

4、系统中所有元件只计入电抗。但在计算短路电流非周期分量衰减时间常数，或者计算电压为1KV一下低压系统短路电流时，则须计及元件的电阻。

5、短路皆为金属性短路，即不计短路点过渡电阻的影响。

6、三相系统是对称的。对于不对称短路，可应用对称分量法，将每序对称

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网络简化成单相电路进行计算。

以上假设，使短路电流计算结果稍偏大一点，但最大误差一般不超过10%~15%，这对于工程设计所要求准确度来说是允许的。 6.1.4典型的短路电流波形曲线

为校验各种电气设备，必须找出可能出现的最严重的短路电流。经分析，发

现在空载线路上且恰好当某一相电压过零时刻发生三相短路，在该相中就会出现最为严重的短路电流。因此，常常把这种情况下的短路电流波形曲线，作为典型的短路电流波形曲线。

6.2主电路短路电流的计算

S9-M-1000/10变压器经查表可知低压侧单相接地短路电流为21.67KA，计算电抗为9.91mΩ,计算电阻为2.20mΩ。

S9-M-800/10变压器经查表可知低压侧单相接地短路电流为18.12KA，计算电抗为11.86mΩ,计算电阻为2.57 mΩ。

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第七章Matlab仿真

7.1 Matlab简介

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

7.2仿真对象介绍

本文利用MATLAB仿真软件对某一10KV配电网进行仿真。仿真该配电网发生短路故障时，各相电压电流的变化情况。

该电网中的变压器采用Three-phase Transformer(Two Winding)模型，变化取10.5/0.4KV，为De1ta(1)-Yg连接方式。母线带出6条出线，这6条出线均为架空线路和电缆线路的混合电路。架空线路用YJV型线路模拟，长度为5km.

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