某市商住小区10kV配变电所电气设计

扬州大学

水利与能源动力工程学院

本科生课程设计

题 目：某市商住小区10kV配变电所电气设计 课 程： 供配电工程 专 业： 建筑电气与智能化 班 级： 学 号:

姓 名：

指导教师： 完成日期：

总 目 录

第一部分：任务书

第二部分：课程设计报告

第三部分：设计图纸

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第 一 部 分

任

务 书

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1．题 目

某市商住小区10kV配变电所电气设计

2．原始资料

2.1 工程概况

某住宅小区占地15万平方米。建有3单元6层住宅楼（底层为车库）12幢，每幢30户；建有2单元12层住宅楼（底层为泵房车库，顶层为电梯间）6幢，每幢80户。沿街门面3000m2及小区管理用房500m2。

2.2 负荷资料 居民生活负荷：

①每户负荷容量4kW。Kd=0.65（30户）、0.50（60户）、0.45（80～160户），cos?=0.85。 ②小高层每幢4部电梯，每部容量12kW。Kd=0.7，cos?=0.7。

③每单元楼道应急照明负荷1.6～3.2 kW（小高层）。Kd=0.8，cos?=0.9。

④小高层每幢水泵房设备：消火栓泵2台（一用一备），每台容量22kW。生活水泵2台（一用一备），每台容量7.5kW。排水泵2台，每台容量1.5kW。Kd=0.8，cos?=0.8。 营业照明负荷：

① 沿街门面正常照明及分体空调负荷按50W/m2计。cos?=0.85。 ② 小区管理用房正常照明及分体空调负荷按40W/m2计。cos?=0.85。

注：备用设备容量不计，发生火灾时才用的消防用电设备容量不计入总负荷。考虑变电所用电15kW，cos?=0.85。各用电设备的负荷等级及其配电要求根据规范确定。

2.3 供电条件

（1）供电部门可提供双回路10kV电源，一用一备。

（2）电源1进线处三相短路容量110MVA，进线电缆长约100米。电源2进线处三相短路容量120MVA，进线电缆长约110米。

（3）采用高供低计，居民生活计量一户一表，安装于楼道处。其他负荷计量点设于变电所低压侧。第一柜为进线隔离柜。

（4）考虑二期工程，预留一路10kV电源出线备用，负荷容量400kVA。

（5）配变电所采用独立式，位于小区中心位置，无人值班。低压最大供电距离250m。 2. 4 其他资料。

当地年最高气温为38℃，年平均气温为25℃，年最低气温－6℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为27℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。

当地年雷暴日数为26天。

当地海拔高度为120m，土壤电阻率100Ω?m。

3．具体任务及技术要求

本次课程设计共1.5周时间，具体任务与日程安排如下：

第1周周一：布置设计任务，熟悉有关资料，负荷计算、主变压器选择。 周二：供电一次接线方案确定，短路计算。

周三：进出线电缆及开关设备选择计算。 周四：设计绘制变电所高压电气系统图。 周五：设计绘制变电所低压电气系统图。

第2周周一：设计绘制变电所电气平面布置图及变电所接地平面布置图。 周二：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版。 周三：整理打印设计报告，交设计成果。

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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变配电所的电气设计。设计深度应达到扩大初步设计要求，制图应符合国家规范要求。

4．实物内容及要求

课程设计报告由设计任务书、设计报告正文、设计图纸三部分组成，并有封面、目录，装订成册。

4.1 设计报告正文内容包括： （1）负荷等级确定与供电电源 （2）负荷计算与无功补偿

（3）配变电所所址选择与结构型式 （4）变压器类型、台数及容量选择 （5）配变电所电气主接线设计 （6）短路计算与电气设备选择校验 （7）进出线电缆选择校验 （8）配变电所电气装置布置 （9）配变电所接地装置布置 （10）参考文献

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。

设计报告正文采用A4纸打印。 4.2 设计图纸包括：

（1）配变电所高压电气系统图（1张A3） （2）变电所低压电气系统图（1张A3加长） （3）配变电所电气平面布置图（1张A3） （4）配变电所接地平面布置图（1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。

设计图纸采用A3图纸CAD出图。

5．参考文献

[1] 中国计划出版社编．注册建筑电气工程师必备规范汇编．北京：中国计划出版社，中国建筑工业出版社，2003

[2] 易立成编．注册电气工程师(供配电)执业资格考试强制性标准摘编．北京：中国电力出版社，2004

[3] 翁双安主编.供电工程. 北京：机械工业出版社，2004

[4] 中国航空工业规划设计研究院等编．工业与民用配电设计手册（第2、3版）．北京：中国电力出版社，1994、2005

[5] 北京照明学会设计委员编．建筑电气设计实例图册①②③④．北京：中国建筑工业出版社，1998，2000，2002

[6] 孙成群主编．民用建筑电气设计资料集．办公住宅．北京：知识产权出版社，2002 [7] 朱林根主编．21世纪建筑电气设计手册．北京：中国建筑工业出版社，2001 [8] 戴瑜兴等编．民用建筑电气设计数据手册．北京：中国建筑工业出版社，2003

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[9] 中元国际工程设计研究院编．电气设计50．北京：机械工业出版社，2005 [10] 本书编委会编．建筑电气设备选型（2001版，2002版，2003～2004版），北京：中国建筑工业出版社，2001，2002，2003

[11] 刘江主编．建筑电气设备选型．北京：中国建筑工业出版社，2003

[12] 朱林根主编．现代住宅建筑电气设计．北京：中国建筑工业出版社，2004 [13] 全国电气文件编制和图形符号标准化委员会编．电气简图用图形符号标准汇编．北京：中国标准出版社，2001

[14] 全国电气文件编制和图形符号标准化委员会编．电气制图及相关标准汇编．北京：中国标准出版社，2001

[15] 高低压电器最新产品技术样本等

6．任务书写于2014年5月26日 7．完成期限2014年5月27日至6月5日 8．学生任务分配 9．指导教师：李世博

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第 二 部 分

课

程 设 计 报 告

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目 录

1负荷等级确定与供电电源…………………………………………….….….（20）

1.1 负荷等级确定………………………………………..…………………….（20）

1.2 供电电源…………………………………………………..……………………….（20）

2 负荷计算与无功补偿………………………………………….…………….（22）

2.1 负荷计算…………………………………………………..………..……….….…（22） 2.2 无功补偿…………………………………………………..………..…………..…（24） 2.3 总计算负荷………………………………………………..………..…………..…（25）

3 变（配）电所所址选择与结构型式……………………………………...…（27） 3.1 所址选择…………………………………………………..………..……………..（27） 3.2 结构型式…………………………………….………………………………..（27） 4 变压器类型、台数及容量选择………….…..……………………….…….（28） 4.1变压器类型选择…………………….……………………………….…….（31） 4.2变压器台数选择…………………….……………………………….…….（34） 4.3变压器容量选择…………………….……………………………….…….（35） 5 变（配）电所电气主接线设计………………………………………….….（35） 5.1 高压系统电气主接线设计………………………..………………….…….（36） 5.2 低压系统电气主接线设计………………………..………………….…….（36） 5.3 低压配电网的接线形式....………………………..………………….…….（37） 6 短路计算与电气设备选择校验…………………………………….……….（38） 6.1 短路电流计算….…………………………….……………………………..…（39） 6.2高压电气设备选择校验…………………………………….……………….（39） 6.3低压电气设备选择校验…………………………………….………………（40） 7 进出线电缆选择校验………………………………………………….…….（41） 7.1 高压进线电缆选择校验…………………………………………….….….（42） 7.2 高压出线电缆选择校验…………………………………………….…..….（43） 7.3 低压出线电缆选择校验…………………………………………….…..….（44） 参考文献……………………………………….……………………………….（45）

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1负荷等级确定与供电电源

1.1 负荷等级确定

本工程电梯，应急照明，泵房负荷为二级负荷，其余为三级负荷。 本工程用电设备负荷等级确定见下表。

负荷等级确定 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 用电设备名称 用户负荷 电梯负荷 应急照明 消火栓泵 生活水泵 排水泵 沿街门面 小区管理用房 负荷等级 3 2 2 2 2 2 3 3

1.2 供电电源

（内容：说明根据设计规范，本用户采用的供电电源与电压等级；各级负荷用电设备采用的供电措施。）

本工程两路电源供电，一用一备，两台变压器供电。低压配电电压为~220/380V,电源引自变配电室，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。 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%

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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；

（另起一页）

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2 负荷计算与无功补偿

2.1 负荷计算

（内容：说明负荷计算方法及公式，列表计算各低压配电干线的计算负荷、无功补偿前低压母线计算负荷。） 按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式如下: 有功计算负荷(kw) Pc = Kd Pe 无功计算负荷(kvar) Qc= Pc tanφ 视在计算负荷(kVA) Sc= Pc / cosφ 计算电流(A) Ic?

配电系统简图

Sc 3Un

各低压配电干线的计算负荷

22

23

2.2 无功补偿

（内容：说明无功补偿方式，计算无功补偿容量，选择无功补偿装置。） 变电所负荷计算

24

无功补偿

Qr.c?Pc(tan??tan?')

变压器T1无功补偿后低压母线计算负荷

计算点变压器T1 补偿前低压母线计算负荷 补偿容量 QN.C/kvar QN.C=1155×[tan(arccos0.84)－tan(arccos 0.92 )]＝ 254 实际取20 组×25 kvar=500kvar 补偿后低压母线计算负荷 Pc/kW 812 Qc/kvar 838.9 Sc/kVA 1167.5 Ic/A 1823.5 cosφ 0.70 -250 812 338.9 879.9 1336.8 0.92 变压器T1无功补偿后低压母线计算负荷

计算点变压器T2 补偿前低压母线计算负荷 补偿容量 QN.C/kvar QN.C=995×[tan(arccos0.83)－ Pc/kW 700.2 Qc/kvar 544.7 Sc/kVA 887.1 Ic/A 1348.4 cosφ 0.70 tan(arccos 0.92 )]＝ 243.1 实际取10 组×25 kvar=245kvar 补偿后低压母线计算负荷 700.2 -250 294.7 759.7 1154.2 0.92

本工程采用补偿方法为低压集中补偿，补偿装置为并联电容器。 2.3 总计算负荷

（内容：计算无功补偿后低压母线计算负荷，计算变压器功率损耗，计算高压进线计算负荷。）

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（另起一页）

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3 变（配）电所所址选择与结构型式

3.1 所址选择

电力变压器是供电系统的关键设备，并影响电气主接线的基本形式和变电所总体布置形式。供配电系统设计时，应经济合理地选择变压器的形式、台数及容量，并使所选择变压器的总费用最小。

本工程为商住小区设计，配电室位于小区中心位置，故采用SCB10型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11，无励磁调压，电压比10（1?5%）/0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器防护外壳等级选用IP2X。SCB10型干式变压器符合GB20052-2006《三相变压器能有效限定值及节能评价值》的要求。

3.2 结构型式

变压器型式选择是指确定变压器的相数、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组标号、调压方式等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。对干式变压器，通常还根据其布置形式相应选择其外壳防护等级。变压器的台数和容量一般根据负荷等级、用电设备和经济运行等条件综合考虑确定。

（另起一页）

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4 变压器类型、台数及容量选择

4.1变压器类型选择

变压器类型选择见表4-1。

表4-1 变压器类型选择

序号 1 2 3 4 5 6 7 类 型 变压器相数 变比及调压方式 绕组型式 绝缘及冷却方式 外壳防护等级 联结组 型 号 选择结果 三相 无励磁调压 双绕组 带风机冷却并配置温控仪自动控制 IP23 Dyn11 SCB10 依 据 用户变电所一般采用三相变压器 由较高电压降至最末级配电电压，采用无励磁调压 用户配电系统大多采用双绕组 干式变压器防火，风冷可提高干式变压器的过载能力 阻止异物兼具防止与垂直线成60度以内的水进入，适合户外 有利于接地故障切除

4.2变压器台数选择

选择两台变压器，因为有较多的三级负荷和二级负荷。

4.3变压器容量选择

总的视在功率为1845.2Kvar，所以选择两台功率为1250Kvar的变压器

所选变压器其他技术参数见表4-3。

4-3 变压器技术参数

原边原边副边额额定额定定电压 电压 电/kV /kV 流 /A 10 10 0.4 0.4 72.2 72.2 副边空载负载额定损耗 损耗 电流 /kW /kW /A 空载电流 阻外形尺寸 抗长×宽×高 电/mm 压 ％％变压 器 全型号 T1 T2 SCB10-1250/10 SCB10-1600/10 1804.2 1804.2 2.03 2.03 11.00 11.00 0.9 0.9 6 6 1760*1120*1940 1760*1120*1940

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5 变（配）电所电气主接线设计

5.1 高压系统电气主接线设计

（内容：通过多个方案比较，确定本工程高压系统电气主接线形式。绘制简图比较，并说明选择的高压开关柜类型及其用途，考虑电能计量方式、所用电与操作电源的取得。） 5.2 低压系统电气主接线设计

（内容：通过多个方案比较，确定本工程低压系统电气主接线形式。绘制简图比较，并说明选择的低压开关柜类型及其用途，考虑不同电价负荷的电能分计量方式。注意开关柜的排列，一定要与平面布置图相对应。） 5.3 低压配电网的接线形式

（内容：根据规范中的设计原则，确定本工程设计的低压配电网的接线形式。绘制简图。）

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6 短路电流计算与高低压电器选择

6.1 变电所高压侧短路电流计算

（1）确定基准值 取Sd=100MV·A, Uc1=10.5Kv Uc2=0.4KV 而Id1=Sd/3 Uc1=100MV·A/(3*10.5KV)=5.50KA Id2=Sd/3 Uc2=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 ① 电力系统

X*

1=Sd/Sk=100MV·A/110 MV·A=0.909 ② 电缆线路

X*

2

2=X0LSd/Uc =0.10Ω/KM *0.1KM*100MV·A/(10.5KV)2=0.001 ③电力变压器

X*3= Uk％Sd/100SNT=4.5*100x103KV·A/100X1250KV·A=3.6 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=0.909*0.001=0.919 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/0.919=5.98KA

③ 其他三相短路电流

I\（3）

k-1

= I（3）k-1=5.98KA

i

（3）

sh

=2.55x5.98KA=15.25KA

30

I

（3）

sh

=1.51x5.98KA=9.03KA

④ 三相短路容量

S

（3）

k-1

= Sd1/ X∑（K-1）=100 MV·A/0.919=108.8 MV·A

*

⑤两相短路电流

Ik2=0.866x I

（3）

k-1

=0.866x5.98KA=5.196KA

表6-1变电所高压侧短路计算过程及结果

6.2 低压电网短路电流计算

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:

Zs= Ucx10/Sk=(400V) x10/110MV·A=1.469MΩ Xs=0.995 Zs=0.995x1.469 MΩ=0.1.462 MΩ 相零阻抗:

XL-PE=2 Xs/3=0.975 MΩ RL-PE=2 Rs/3=0.097 MΩ

⑵变压器的阻抗（由附录表查得SCB10-1600/10变压器Dyn11联接，△Pk=13.5KW Uk％=6 每相阻抗:

RT=△PkUC/ SNT =13.5KWx(400V)/(1250 KV·A)=1.382 MΩ ZT= Uk％UC/100SNT=6x (400V)/100x1250KV·A=7.6MΩ XT=ZT2- RT2=7.55 MΩ 相零阻抗：

RL-PE = RT=1.382 MΩ

2

2

2

2

2

2

2

-3

2

-3

31

XL-PE = XT=7.56 MΩ ⑶ 母线和电缆的阻抗 每相阻抗:

Rwb=R*L=0.011x4=0.186 MΩ Xwb=X*L=0.116x4=0.774 MΩ 相零阻抗:

RL-PE =rL-PE L=0.033x4=0.336 MΩ XL-PE =xL-PE L=0.260x4=1.204 MΩ 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∑= Rs+ RT+ RWB=0.461+1.382+0.126=1.715 MΩX∑= Xs+ XT+ XWB=1.462+7.55+0.774=9.79MΩ 三相短路电流:

I

（3）

2

k

= Uc/3R2∑+ X∑=23.24KA

短路电流冲击系数:

K2

p=1+ e(-∏R∑/ X∑)=1.57 三相短路冲击电流：

i（3）

=2Kp I（3）

p3

K=2*1.72*32.4=51.81KA

I

（3）

p3

=

1?2(kp?1)2=23.33KA

单相短路回路总相零阻抗：

R=0.0436+0.638+0.132=1.136 MΩ X=0.436+5.97+1.040=9.446 MΩ 两相短路电流：

I

（2）

（2）

k2

=0.866x I

k

=0.866x32.4=20.12A

单相短路电流：

I（1）

k

=U/R2+ X2

=16.26KA

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6.3 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6—4高压断路器的选择校验

序号 1 选择项目 额定电压及最高工作电压 装置地点技术数据 Un=10k，Um=10×1.15kV=11.5kV 断路器技术数据 Ur=12kV Ir=630A 50Hz Ib=20kA Imax=50kA 结论 Ur>Um，合格 2 3 4 5 额定电流 AH1柜： Imax=I1r.T=165A 额定频率 50Hz 额定短路Ib3=6.0kA(最大运行方式) 开断电流 额定峰值Ip3=9.03kA(最大运行方式) 耐受电流 Ir>Imax,合格 合格 Ib> Ib3,合格 Imax>ip3,合格 33

6 7 8 额定短时(4s)耐受电流 AH4柜： Qt=11.5×10.5×(0.1+0.5+0.0.05) =64.0kA·kA·s AH1柜： Qt=11.5×10.5×(0.1+0.8+0.0.05) =110.6 kA·kA·s It·It·t= 20×20×4 =1600kA·kA·s I=50kA It·It·t> Qt 合格 额定短路Ip3=9.03kA(最大运行方式) 关合电流 承受过电 压能力及10kV系统中性点经消弧线圈接地 绝缘水平 环境条件 华东地区建筑物地下室高压开关柜内 其他条件 无特殊要求 I> Qt,合格 雷电冲击耐 受点啊75kV 满足条件 1min工作耐受电压42kV 正常使用环境 满足条件 9 10 额定操作顺满足条件 序：分-180s-合分-180s-合分

（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6—5高压熔断器的选择校验

序号 1 选择项目 额定电压与最高工作电压 额定频率 熔断器额定电流 熔体额定电流 额定开断电流 环境条件

装置地点技术数据 Un=10kV，Um=10×1.15=11.5 熔断器技术数据 Ur=12kV 结论 Ur>Um,合格 2 3 4 5 6 50Hz 电压互感器回路 Ib3=6kA（最大运行方式） 华东地区建筑物地下室高压开关柜内 50Hz Ir=0.5A Ir.f=0.5A Ib=50kA 正常使用环境 合格 Ir> Ir.f,合格 合格 Ib>Ib3,合格 满足条件

34

6.4 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6—6高压电流互感器一般项目的选择校验

序选择项目 号 1 2 3 额定电压 额定频率 额定一次电流 装置地点技术数据 Un=10kV 50Hz AH2(计量)：Imax=176.22A 互感器技术数据 Ur=10kV 50Hz AH2：I1r=200A 结论 Ur=Um 合格 合格 Ir>Imax 合格 Ir>Imax 合格 合格 合格 Imax>Ip3 合格 It×It×t> Qt 合格 AH(测量/保护)Imax=176.22A AH3：I1r=200A 额定二次电流 准确级及容量 额定动稳定电流 AH2 (计量) AH3 (测量/保护) I2r=5A 0.2s（10VA） 4 5 6 7 0.5/10P（20VA/15VA） 合格 Ip3=9.03kA（最大运行方式） Imax=112.5kA(最小) 额定短路时（1s）Qt=11.5×11.5×It×It×t=45×45×1 热稳定电流 (0.1+0.5+0.05)= =2025A·A·s 80.6A·A·s (后备保护延时时间取0.5s) 环境条件 其他条件 华东地区建筑物地下室高压开关柜内 电能计量接线 继电保护接线 正常使用环境 两相不完全星型联接 三相星型联接 8 9 满足条件 满足条件 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

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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

选用JDZ12—10型户内高压电压互感器.

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表6—7高压电压互感器一般的选择校验

序号 1 2 3 4 5 6 选择项目 额定一次电压 额定频率 额定二次电压 准确级及容量 环境条件 其他条件 装置地点技术数据 Un=10KV 50HZ AH2 (计量） AH1（测量） 互感器技术数据 结论 Ur=10KV 50HZ 100V 0.2（30VA） 0.5（80VA) 两只单相电压互感器接成Vv Ur=Un,合格 合格 合格 合格 合格 满足条件 满足条件 华东地区建筑物地下室高压开关柜内 正常使用环境

6.5 低压断路器的初步选择

6.5.1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

序号 1 选择项目 装置地点技术数据 断路器技术数据 结论 类别选择 低压大容量出线保护用 级数选择 TN-S系统 额定电流选择 Ic=725.5 分断能力选择 Ib3<=90.3KA 抽出式空气断路器，选择型三合格 段保护，E1N，12，PR121/P—L S L 3P Iu=1200A，In=1000A Ics=Icu=50KA 合格 合格 合格 2 3 4 5 附件选择 电操，电分，电合均为AC220， 标准附件配置 带合分辅助触点信号及过电满足 流脱扣器动作信号 要求

6.5.2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

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序号 1 选择项目 装置地点技术数据 断路器技术数据 结论 抽出式空气断路器，选择型三合格 类别选择 电源进线，母线联络保护用 段保护，E3N，32，PR122/P— L S L 级数选择 TN-S系统 3P Iu=3200A，In=3200A Ics=Icu=65KA 合格 合格 合格 额定电流选择 Ic=2=I2r.T=1710A 分断能力选择 Ib3<=9.03KA 2 3 4 5 附件选择 电操，电分，电合均为AC220， 标准附件配置 带合分辅助触点信号及过电满足 流脱扣器动作信号 要求

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7 电线电缆选择

7.1 高压进出线电缆选择

（一）高压电源进线电缆选择 类型选择及敷设

10 kV专线电源A引入电缆选用YJV22——8.7/10型3芯电缆，在变电所外采用直

埋/穿管埋地、在变电所内采用梯架/电缆沟相结合的敷设方式。

2．电缆截面选择

高压电源进线电缆截面先按允许温升条件选择，然后校验其电压损失和短路热稳定，

见表5-1。

表7-1 高压电源进线电缆截面选择

序号 1 选择校验项目 允许温升 具 体 内 容 线路计算电流 初选电缆截面 按敷设方式与环境条件确定的电缆载流量 计算负荷 线路参数 电压损失计算值 允许电压损失 3 短路热稳定 三相短路电流 短路持续时间 热稳定系数 热稳定最小允许截面 电缆实际截面 （二）高压出线电缆选择

以高压柜至电压器T1一次侧的电缆为例。 类型选择及敷设

高压柜至变压器T1一次侧的电缆选用ZB——YJV——8.7/10型3芯电缆，在变电所

内采用电缆沟敷设，考虑防火要求，选用B级阻燃电缆（本工程为一级火灾自动报警保护对象）。

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结 论 Ic=165A S=70 mm Ial=185A X 0.9=182A 2 满足条件 Ic

电缆截面选择

高压出线电缆截面先按短路热稳定选择，然后校验其允许温升条件。由于该电缆长

度较短，电压损失极小，不需校验，见表5-2。

表7-2 高压出线电缆截面选择

序号 1 选择校验项目 短路热稳定 具 体 内 容 三相短路电流 短路持续时间 热稳定系数 热稳定最小允许截面 选取电缆截面 2 允许温升 线路计算电流 初选电缆截面 按敷设方式与环境条件确定的电缆载流量 7.2 变电所硬母线选择

（一）高压开关柜母线选择

本工程采用KYN44A——12型高压开关柜，选用硬裸铜母线，每相1片。母线截面先

按允许温升条件选择，然后校验其短路热稳定和动稳定。由于母线长度较短，电压损失较小，不需校验。开关柜有主母线和分支母线，以主母线截面选择为例，见表5-3。

表7-3 高压出线电缆截面选择

1 选择校验项目 允许温升 具 体 内 容 母线计算电流 初选母线截面 按敷设方式与环境条件确定的母线载流量 2 短路动稳定 三相短路电流峰值 额定峰值耐受电流 Ic=165A 高压断路器的额定电流Ir=630A S=80 mm X 80 mm或载流量相当的异型母线 Ial=1370A （已知环境温度40℃） Ip3=9.03kA KYN44A——12型高压开关柜设计值：imax=50kA 结 论 满足条件 IcIp3 合格 Ik3”=6kA tk =tp +tb=0.6s 2K=137A﹒s/ mm 结 论 满足条件 Smin

3 短路热稳定 三相短路电流热效应 Ik3”=6.0kA tk =tp +tb=0.6s Qt =65 kA2﹒s 额定短时（4s）KYN44A——12型高压开关柜设计耐受电流 值：It=20kA, t=-4s （二）低压开关柜母线选择

满足条件 Itt≧Qt 合格 本工程采用MNS（BWL3）—04型低压开关柜，柜内主母线选用每相2片硬裸铜母线。截面选择先按允许温升条件选择，然后校验短路热稳定和动稳定。由于主母线长度较短，电压损失较小，不需校验。开关柜有主母线和分支母线，以主母线截面选择为例，见表5-4。

表7-4 变压器低压母线桥及低压开关柜主母线截面选择

1 选择校验项目 允许温升 具 体 内 容 母线计算电流 初选主母线截面 按敷设方式与环境条件确定的母线载流量 2 短路热稳定 三相短路电流热效应 结 论 Ic= I2rT=1710 A 允许变压器1.2倍过载时Imax= 1.2I2rT=2052A 相母线S=2（100 mm X10 mm）,N及 PE母线截面为100 mm X10 mm或载满足条件 Icip3 合格

7.3 低压配电干线电缆选择

1、类型选择及敷设

由于干线负荷容量较大且为树干式照明配电线路，故采用CCX6型普通插接式密集

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绝缘母线槽，交流380V三相五线等截面，IP4X铝合金外壳。母线槽从变电所采用吊装引致电气竖井后，采用垂直支架安装固定（参见标准图集D701---1《电气竖井设备安装》）。

2、母线槽选择

母线槽先选择额定电流，然后校验其短路热稳定、动稳定。由于本工程所用母线槽较长，还应校验其电压损失。见7—5

表7—5 母线槽选择

序号 1 2 选择校验项目 具体内容 额定电流 短路热稳定 线路计算电流 Ic= 956A 母线槽额定电流 三相短路电流热效应 选择Ir=1250A Ik3=6.0KA t=0.2s 2 2 Qt=I2k3t=(2708.kA) *0.3s=73KAs /// 结论 满足条件IcQt 合格 额定短时（1S）耐受电CCX6--1250/5型母线槽设计值：It 流 =50KA,t=1s 3 短路动稳定 三相短路电流峰值 额定峰值耐受电流 计算负荷 ip3 =15.3KA CCX6--1250/5型母线槽设计值：imax =105KA 所带负荷均匀分布 P=621.5kw，Q=310.1kvar r=0.031?/km, x=0.01?/km 等效集中负荷置于负荷分布线段的中点，电压损失计算用的线路等效长度为l=0.0372km+(0.066-0.0572)km/2=0.0616km u%=1/10un (Pr+Qx)l=1/10*(0.38kv) (474.5kw+0.027?/km+294.1kvarx0.01?/km)=0.63 △ual% =1 22 满足条件imax >ip3 合格 4 电压损失 线路参数 满足条件 △u% <△ual% 合格 电压损失计算值

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参 考 文 献

[1] 中国计划出版社编．注册建筑电气工程师必备规范汇编．北京：中国计划出版社，中国建筑工业出版社，2003

[2] 易立成编．注册电气工程师(供配电)执业资格考试强制性标准摘编．北京：中国电力出版社，2004

[3] 翁双安主编.供电工程. 北京：机械工业出版社，2004

[4] 中国航空工业规划设计研究院等编．工业与民用配电设计手册（第2、3版）．北京：中国电力出版社，1994、2005

[5] 北京照明学会设计委员编．建筑电气设计实例图册①②③④．北京：中国建筑工业出版社，1998，2000，2002

[6] 孙成群主编．民用建筑电气设计资料集．办公住宅．北京：知识产权出版社，2002 [7] 朱林根主编．21世纪建筑电气设计手册．北京：中国建筑工业出版社，2001 [8] 戴瑜兴等编．民用建筑电气设计数据手册．北京：中国建筑工业出版社，2003 [9] 中元国际工程设计研究院编．电气设计50．北京：机械工业出版社，2005 [10] 本书编委会编．建筑电气设备选型（2001版，2002版，2003～2004版），北京：中国建筑工业出版社，2001，2002，2003

[11] 刘江主编．建筑电气设备选型．北京：中国建筑工业出版社，2003

[12] 朱林根主编．现代住宅建筑电气设计．北京：中国建筑工业出版社，2004 [13] 全国电气文件编制和图形符号标准化委员会编．电气简图用图形符号标准汇编．北京：中国标准出版社，2001

[14] 全国电气文件编制和图形符号标准化委员会编．电气制图及相关标准汇编．北京：中国标准出版社，2001

[15] 高低压电器最新产品技术样本等

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第 三 部 设

计 图 纸

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分

图 纸 目 录

序号 1 2 3 4 图 纸 名 称 变电所高压侧电气主接线图 变电所低压侧电气主接线图（一） 变电所低压侧电气主接线图（二） 变电所低压侧电气主接线图（三）

附 设计深度规定：

高、低压电气系统图 图中应标明母线的型号、规格；变压器的型号、规格；标明开关、断路器、互感器、熔断器等型号、规格、整定值。图下方表格标注：开关柜编号、开关柜型 号、回路编号、设备容量、计算电流、电缆型号及规格、

图幅 A3 A3 A3 A3 图纸编号 电01 电02 电03 电04 备 注 45