学生公寓供配电系统设计 - 图文

重庆科技学院

高等教育自学考试本科毕业论文

学生公寓供配电系统设计

考生姓名： 准考证号： 01 9

专业层次：本科院（系）：机械与动力工程学院 指导教师： 职称：讲师

重庆科技学院

二O一四年九月一日

高等教育自学考试本科毕业论文

学生公寓供配电系统设计

考生姓名： 准考证号： 专业层次：本科 指导教师：

院（系）：机械与动力工程学院

重庆科技学院

二O一四年九月一日

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文目录

目录

摘要 ........................................................ I 1 绪论 ................................................... 1 2 课题描述 ............................................... 2

2.1 设计目的及要求 ........................................................................................................................... 2

2.1.1 设计的目的 ....................................................................................................................... 2 2.1.2 设计的要求 ....................................................................................................................... 2 2.1.3设计的意义 ........................................................................................................................ 2 2.2 设计依据 ....................................................................................................................................... 3

3 负荷计算及无功功率补偿.................................. 4

3.1 负荷计算的内容和目的 ............................................................................................................... 4

3.1.1计负荷的确定 .................................................................................................................... 4 3.1.2 按需要系数法确定计算负荷的公式 ................................................................................ 4 3.2无功功率补偿及其计算 ................................................................................................................ 5

3.2.1 无功补偿的目的................................................................................................................ 5 3.2.2 无功功率的人工补偿装置................................................................................................ 5 3.2.3 并联电容器的选择计算方法 ............................................................................................ 5 3.2.4 无功功率补偿的计算........................................................................................................ 6

4 短路电流计算及变压器的选择.............................. 7

4.1 计算短路电流的目的 ................................................................................................................... 7 4.2 短路计算的方法 ........................................................................................................................... 7 4.3 标么值法计算短路电流 ............................................................................................................... 7

4.3.1 标么值的概念.................................................................................................................... 7 4.3.2 电力系统各元件电抗标么值的计算 ................................................................................ 8 4.3.3 用标么值法进行短路计算的方法 .................................................................................... 8 4.3.4 短路电流的计算过程与结果 ............................................................................................ 9 4.4 变压器的选择 .............................................................................................................................. 10

4.4.1 电力变压器的类型选择.................................................................................................. 10 4.4.2 电力变压器的台数和容量选择 ...................................................................................... 11 4.4.3 电力变压器的过负荷能力 .............................................................................................. 12 4.4.4变压器类型的确定 ........................................................................................................... 12

5 宿舍楼配电系统的接线方案 ............................... 14 6 主线路线型及电气设备的选择 ............................. 15

6.1 主线路线型选择 ......................................................................................................................... 15 6.1.1 导体材料的选择 .............................................................................................................. 15 6.1.2 普通电缆绝缘材料及护套选择 ...................................................................................... 15 6.1.3 主线路线型选择 .............................................................................................................. 17

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文目录

6.1.4 导线截面及配电箱的选择 .............................................................................................. 17 6.1.5总干线 ............................................................................................................................... 18 6.2 主要高压开关柜的选择 ............................................................................................................. 19

6.2.1 高压成套装置 .................................................................................................................. 19 6.2.2 预装式变电站高压单元常用成套装置 .......................................................................... 19 6.2.3 交流高压负荷开关 .......................................................................................................... 19 6.2.4 高压断路器 ...................................................................................................................... 20 6.3 主要低压成套开关设备和控制设备柜体选择 .......................................................................... 20

6.3.1 低压成套开关设备和控制设备 ...................................................................................... 20 6.3.2 低压成套开关设备和控制设备的分类 .......................................................................... 20 6.3.3 低压断路器 ...................................................................................................................... 22 6.3.4 开关、隔离开关及熔断器组合电器 .............................................................................. 22

7 变配电所防雷保护和接地装置的设计 ....................... 23

7.1 变配电所的防雷保护 ................................................................................................................. 23

7.1.1 直击雷保护 ...................................................................................................................... 23 7.1.2 雷电侵入波的保护 .......................................................................................................... 23 7.2 公共接地装置的设计 ................................................................................................................. 23

7.2.1 设计依据 .......................................................................................................................... 23 7.2.2 设计过程与结果 .............................................................................................................. 25

结论 ....................................................... 27 致谢 ....................................................... 28 参考文献 ................................................... 29 附录 ....................................................... 30

附录1 .................................................................................................................................................. 30 附录 2 ................................................................................................................................................. 31 附录 3 ................................................................................................................................................. 32

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文中文摘要

摘要

教学楼的管理是全国各地高校后勤管理工作的一个重要组成部分，其中供电的管理又是教学楼管理的重点。尤其是照明用电，不仅涉及到保护学生视力，提高教学效率的问题，而且也是高校用电的主要负荷，关系到管理费用的支出，以及国家能源的合理使用问题。

供配电系统设计应贯彻执行国家的经济技术指标，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。在设计中，必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质、用电容量、工程特点，以及地区供电特点，合理确定设计方案。还应注意近远期结合，以近期为主。设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

供配电系统是电力网的一个组成部分，为电力用户提供服务。一个供配电系统能否安全、可靠地运行，能否提供合乎质量要求的电能，能否产生良好的经济效益，设计是关键。供配电网络主要包括：供电局变电所，输(供电)电线路，用户内部变、配电所，高低压配电线路等。

在设计的过程中，本人参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册，最后对该校供配电系统进行了初步设计。本设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。

关键词：学生公寓，供配电，效率高，保障人身安全。

I

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文英文摘要

Student apartment power supply and distribution system design

ABSTRACT

The management of the teaching building is logistics management in colleges and universities across the country are an important part of the power supply management is the key of teaching management.Lighting electricity, in particular, is not only concerned with protecting students vision, improve teaching efficiency, but also the power of the main load, is related to the management of expenditures, as well as the proper use of the national energy.

Power supply and distribution system design should be to carry out national economic and technical indicators, to ensure the personal safety, power supply reliability, advanced technology and reasonable economy.In the design, we must proceed from the global, unified planning, according to the nature of the load, capacity of electricity utilization, engineering characteristics, and regional power supply characteristics, reasonable design scheme.Also note JinYuanQi combination is given priority to with recently.As far as possible in the design of the in conformity with the relevant standards of the existing state of high efficiency, low energy consumption, performance, advanced electrical products.

Power supply and distribution system is a part of the network, provide service for power user.A power supply and distribution system can safely and reliably running, can you provide meets the quality requirements of electrical energy, can produce good economic benefit, the design is the key.Substation, power supply and distribution network mainly includes: power supply bureau to lose (power supply) electric circuit, the user internal change, power distribution, high and low voltage distribution circuit, etc.

In the process of design, I see a lot of power supply and distribution system design, distribution design, building electrical design specification and other related specification and design manuals, finally has carried on the preliminary design of the power supply system. This design for the graduation design, the purpose is to through the design practice, the integrated use of knowledge, theory with practice, to exercise the independent analysis and the ability to solve the problem of electrical design, lay a solid foundation for future work. Key words: the main transformer electrical wiring electrical equipment Relay protection

Key words: student apartment, power supply, high efficiency, safeguard the personal safety

II

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 1 绪论

1绪论

供配电系统是电力网的一个组成部分，为电力用户提供服务。一个供配电系统能否安全、可靠地运行，能否提供合乎质量要求的电能，能否产生良好的经济效益，设计是关键。供配电网络主要包括：供电局变电所，输(供电)电线路，用户内部变、配电所，高低压配电线路等。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。

供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求： 安全——在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。 可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。 优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。

经济——应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。

另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。

我们这次的毕业设计的论文题目是：学生公寓供配电系统设计；作为高校，随着本科教育工作的推进和未来几年的继续扩招，对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出相当大的挑战。因此，我们做供配电设计工作，要作到未雨绸缪。为未来发展提供足够的空间：这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。

总之一句话：定位现实，着眼未来；以发展的眼光来设计此课题。

1

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 2 课题描述

2 课题描述

2.1 设计目的及要求

2.1.1 设计的目的

（1）通过该校供配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。

（2）培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。

（3）掌握供配电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。 （4）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术工作奠定一定的基础。

2.1.2 设计的要求

我们做供配电设计工作需达到下列基本要求：一、做到在电力的供应、分配和使用中，应避免发生人身事故和设备事故；二、应满足电力用户对供电可靠性即连续供电的要求；三、应满足电力用户对电压质量和频率质量等方面的要求；四、在满足安全、可靠和电能质量的前提下，应使供配电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。总之一句话：安全第一，节能减排，以发展的眼光来设计此课题。

2.1.3设计的意义

供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有工业现代化，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此电力工业被誉为国民经济的“先行官”。工业生产只有电气化以后，才能大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，如果电力供应突然中断，则将对企业生产和社会生活造成严重的后果，不只是会打乱生产和生活秩序，有时甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡。因此做好供配电工作，对应保证企业生产和社会生活的正常进行和实现整个国民经济的现代化具有十分重大的意义。

2

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 2 课题描述

2.2 设计依据

（1）学校公寓负荷情况见表 （2）学校宿舍楼标准层平面布置图

表2.1 学校公寓区负荷表

编号 1 701 601 501 401 301 201 101 702 602 502 402 302 202 102 703 603 503 403 303 203 103 704 604 504 404 304 204 104 名称 学生宿舍楼 楼 梯 间 705 605 505 405 305 205 105 P30/KW 850.6 706 707 606 607 506 507 406 407 306 307 206 207 106 107 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? Q30/Kvar 735.3 728 729 628 629 528 526 428 429 338 339 228 229 128 129 730 630 530 430 330 230 130 图2.2 A#宿舍平面示意图

注：表2.2中标号的第一位数字表示楼称号，后面两位是寝室号。

供电电源。在学校思源楼和理工楼两楼中间处有一座10kV配电所，其出口断路器是 LW10—10JJ型，此断路器配有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保整定的动作时间为1.5s。

气象资料:年平均气温为20°最冷月平均气温为5°最热月平均气温为25.30°。 地质资料:所在地区平均海拨25m。

湿度资料:夏天气温在30°时湿度在20%到@之间。冬天气温在5°时,湿度在30%到50%之间。

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文3负荷计算及无功率补偿

3 负荷计算及无功功率补偿

3.1 负荷计算的内容和目的

（1）负荷计算的内容包括设备功率计算，计算负荷，尖峰电流，一、二级负荷和平均负荷等内容。

计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

负荷计算的目的是为了合理的选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等元件、整定继电保护，使电气设备和材料得以充分利用和安全运行。

3.1.1计负荷的确定

计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。前一种方法比较简便，在设计单位的使用最为普遍。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。当用电设备台数较少而容量又相差悬殊时，则宜采用二项式法计算，凡是民用建筑中的负荷，一般都是用需要系数Kd进行计算的。它既简便又实用，因为民用建筑中单机负荷较大的各类设备都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的，所以普遍采用需要系数法。

3.1.2 按需要系数法确定计算负荷的公式

（1）有功计算负荷（单位为kw）

P30?KdPe

式中Pe用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kw），Kd用电设备组的需要系数。

（2）无功计算负荷（单位为kvar）

Q30=P30tan?

（3）视在计算负荷（单位为KVA）

S30=P30cos?

（4）计算电流（单位为A）

（5）多组用电设备有功计算负荷基本公式：

P30=KΣp×P30；Q30=KΣq×Q30；I30=S30/√3UN；cosφ=P30/S30

4

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文3负荷计算及无功率补偿

注：同时系Σ数:KΣp=0.8~0.9，KΣq=0.85~0.95，本次设计取KΣq=0.95。

3.2无功功率补偿及其计算

3.2.1 无功补偿的目的

按供电局的规定，低压功率因数补偿到0.95，高压功率因数要求0.9。采用无功补偿，提高系统的功率因数，既可以节能、减少线路压降，又能提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。因此，供配电系统中的无功功率补偿是必不可少的。

3.2.2 无功功率的人工补偿装置

工程中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。 并联电容器的补偿方式，有以下三种：

（1）高压集中补偿电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联（如图2-1）。

（2）低压集中补偿电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB50227—95规定：低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式（如图2-2）。

（3）低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线（如图2-3）。

图2-1高压集中补偿图2-2低压集中补偿图2-3低压分散补偿

民用建筑供电有它的特殊性：一是照明负荷占的比重比较大，属于分散负荷；二是电机大部分是空调风机、防排烟风机，其容量也是小而分散。由于上诉原因，在民用建筑的供电系统中，一般都是采用低压配电装置处集中补偿。而且，采用低压集中补偿不需要从电力系统中获取无功，可以减少电力系统的无功功率发生装置，也减少了电力系统到用户的线路上的无功传输，从而减少了这部分线路的电压损失及电能损耗。因此，本设计采用低压集中补偿。

3.2.3 并联电容器的选择计算方法

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文3负荷计算及无功率补偿

（1）无功功率补偿容量（单位为kvar）的计算

Qc?P30(tan?1?tan?2)??qcP30

式中qc--单个电容器的容量（单位为kvar）

n?Qcqc3.2.4 无功功率补偿的计算

由负荷计算表知，该学380侧最大负荷时的功率因数为0.81。而民用建筑各地供电局规定低压功率因数补偿到0.95,高压功率因数补偿到0.9以低压电容器柜（屏）的选择PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案。其中1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。1、3屏各有六条支路，电容器为BW0.4-14-3型，每屏共84kvar，采用六步控制，每步投入14kvar。2、4屏各有八条支路，电容器亦为BW0.4-14-3型，每屏共112kvar，采用8步控制，每步投入14kvar。

选择步骤：1）根据控制步数要求，选择一台1号或2号主屏。2）根据所需无功补偿容量再补充一台或数台3号或4号辅屏选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型.其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)1台相结合,总共容量84kvar×2=168kvar。无功补偿后，380v侧和10kv侧负荷计算如表2-2

表2-2无功补偿后宾馆的计算负荷

项目 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后负荷 主变压器功率损耗 10KV侧负荷总计 Cos? 0.81 0.923 P30(KW) 536.526 536.526 计算负荷 Q30(Kvar) 392.298 -168 224.298 S30(KVA) I30(A) 664.649 1009.8 581.5 603.7 883.5 34.85 0.015 S30=8.72 0.06S30=34.89 0.903 545.246 259.188 经过低压集中补偿后，不但提高了系统的功率因数，使高压侧的功率因数达到了0.903达到了供电局的要求，而且减少了线路压降，提高了供电质量，还提高了系统供电的裕量。

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 4短路电流计算及变压器的选择

4 短路电流计算及变压器的选择

“短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相碰触。电网正常运行的破坏大多数是由短路故障引起的。因此，正确计算短路电流尤为重要。

4.1 计算短路电流的目的

（1）为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。

（2）为尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸，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。

4.2 短路计算的方法

短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有名单位制法）和标么值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。

4.3 标么值法计算短路电流

4.3.1 标么值的概念

标么制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值就是实际

实际值（人以单位） 有名值与选定的基准值间的比值，即标么值＝ 基准值（同实际值单位）

从上看出，标么值是没有单位的。另外,采用标么值计算时必须先选定基准值。 我们一般先选定基准容量Sd和基准电压Ud。根据三相交流电路中的基本关系，推得基准电流Id和基准电抗值分

S*?SSd（式4-1）

2Xd?UdU?d3IdSd（式

4-2）

据此，可以直接写出以下标么值表示式 容量标么值

7

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 4短路电流计算及变压器的选择

Id?Sd3Ud（式4-3）

电压标么值

*U?UUd（式

4-4）

电流标么值

*I?IId?I3IdSd（式4-5）

电抗标么值

*X?XXd?XSd2Ud（式

4-6）

在进行短路计算时，为方便起见通常选择基准值Sd＝100MVA，基准电压（Ud）为线路平均额定电压（Uc）。

4.3.2 电力系统各元件电抗标么值的计算

取Sd＝100MVA，Ud＝Uc，电力系统的电抗标么值为

Xs?Ud/Uc?Sd?XXdSocSdSoc（式4-7）

*s22电力变压器的电抗标么值为

22Uk%UcUcUk%XT?/?X?100SNSd100SN（式4-8） Xd*T电力线路的电抗标么值为

X*WLUS?XWL?Xo1/c?Xo1d2SdUc（式4-9） Xd2

4.3.3 用标么值法进行短路计算的方法

短路电流中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算其总电抗标么值XΣ*，由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点的电压无关，因此无需进行电压换算，这也是标么值法较之欧姆法优越之处。 无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算为

I(3)*k?Ik?Id(3)Uc3X/?SdUc?3UcSdX2??1X*?（式4-10）

由此可求得三相短路电流周期分量有效值

I(3)k?I(3)*kId?Id*X?（式4-11）

8

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 4短路电流计算及变压器的选择

求得Ik(3)后，即可利用前面得公式求出I”(3)、I∞(3)、ish(3)和Ish(3)等。 三相短路容量得计算公式为

S

(3)k?3)3UcI(?k3UcIdSd?**X?X?（式4-12）

4.3.4 短路电流的计算过程与结果

（1）绘制计算电路图如图4-1

图4-1 短路电流计算

（2）确定基准值设Sd=100MVA， Ud=10.5KV，高压侧，Ud1=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，则

Id2?Sd3Ud2?100MVA?144KA3?0.4kv

（3）计算短路电路中各元件的电抗标幺值

X1*?100MVA?0.2500MVA

① 电力系统

*X2??0.35?0.8??100MVA?10.5KV?2?2.54

②架空线路查表8-37，得LGJ-185的x0=0.35?/km，而线长8km。故

Id1?Sd?3Ud1100MVA?5.5KA3?10.5kv

（4）计算k-1点（10.5KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量

①总电抗标幺值

*X*?k?1??X1*?X2?0.2?2.54?2.74?

②三相短路电流周期分量有效值

?*Ik?3?1?Id1/X?k?1??5.5KA/2.74?2.01KA?

③其它短路电流

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 4短路电流计算及变压器的选择

I\?3??????I??Ik?1?2.01KA33\?3?

??ish?2.55I3?2.55?2.01KA?5.13KA

?3?Ish?1.51I\?3??1.51?2.01KA?3.04KA

④三相短路容量

Sk???1?Sd/X*?k?1??100MVA/2.74?36.5MVA?

3（5）计算k-2点（0.4KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量

①总电抗标幺值

X*?k?2??X1*?X2*?X3*?0.2?2.54?6.35?9.09?

②三相短路电流周期分量有效值

?3?*Ik?144KA/9.09?15.8KA?2?Id2/X??k?2?

③其它短路电流

I\?3???I?3????Ik?1?15.8KA3

?3?ish?1.84I\?3??1.84?15.8KA?29.07KA

?3?Ish?1.09I\?3??1.09?15.8KA?17.2KA

④三相短路容量

?*Sk?3?2?Sd/X?k?2??100MVA/9.09?11MVA?

以上计算结果综合如表4-1所示： 短路计算点 k-1 k-2

三相短路电流/KA 三相短路量/MVA IK(3) 2.01 15.8 I’(3) 2.01 15.8 I∞(3) 2.01 15.8 ish(3) 5.13 29.07 Ish(3) 3.04 17.2 SK(3) 36.5 11 表4-1 短路计算结果

4.4 变压器的选择

4.4.1 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，有单相与三相两种。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

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 4短路电流计算及变压器的选择

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。

4.4.2 电力变压器的台数和容量选择

10KV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。

（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。 10KV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。

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（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。

4.4.3 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），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。

4.4.4变压器类型的确定

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S11-315KVA型全密封电力变压器作为本设计中箱变的变压器部分，其具体型号为：S11-315KVA 35/0.4KV，实物图如图4-2所示。

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图4-2 S11-315KVA变压器实物图

图4-3 S11-315KVA变压器的型号与外形尺寸说明

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 5 宿舍楼配电系统的接线方案

5 宿舍楼配电系统的接线方案

鉴于有的学生公寓和教学楼共用变压器等器件，那么我们把公寓楼作为二级负荷区来对待。对于二级负荷应由两回线路供电，供电变压器也应有两台（两台变压器不一定在同一变电所），从而做到当电力变压器发生故障或者电力线路发生常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。

宿舍楼的配电线路的接线方式采用放射式和树干式的混合型接线。这样就集中了这两种接线方式各自的优点：接线简单，操作维护方便，引出线路发生故障时互不影响，供电可靠性高；同时从一定程度上克服了此二者各自的缺点：出线多，有色金属消耗量多，投资较大等。

从变压器的配电房到宿舍楼的配电柜，采用放射式接线，这样可以使当某一配电出线发生故障时，不致影响其他配电出线的运行，提高供电的可靠性。

从宿舍楼的配电箱到每一间宿舍的用电设备采用树干式接线，它采用的开关电器较少，有色金属消耗量也较少，克服了放射式接线中采用多开关电器，高消耗有色金属的问题，且树干式多采用封闭母线，灵活方便，也较安全，“配电箱－干线组”接线，还省去了变压器低压侧整套低压配电装置，从而使接线大为简化，投资大大降低。符合了GB50052－1995《供配电系统设计规范》的规定：“供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的配电级数不宜多于两级。

6~10KV6~10KV

图5-1 双回路放射式接线图

6~10KV高压配电线220V/380V校区变电所

图5-2 双树干式接线图

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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。

6.2.4 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。

6.3 主要低压成套开关设备和控制设备柜体选择

6.3.1 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。

6.3.2 低压成套开关设备和控制设备的分类

（1）按功能分类

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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； ⑤ 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

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：

高级型：即抽出式开关柜； 一般型：即固定面板式开关柜；

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。

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6.3.3 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。

6.3.4 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。

⑦ 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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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 7 变配电所防雷保护和接地装置的设计

7 变配电所防雷保护和接地装置的设计

电力系统中，雷击是主要的自然灾害。雷电可能损坏设备或设施，造成大规模停电，也可能引起火灾或爆炸事故，危及人身安全，因此必须对电力设备﹑建筑物等采取一定的防雷措施。

7.1 变配电所的防雷保护

7.1.1 直击雷保护

在变配电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变配电所公共接地装置相连。如变配电所的主变压器装在室外或有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变配电所。如果变配电所处在其他建筑物的直击雷防护范围以内时，则可不另设独立避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻RE≤10Ω。通常采用3～6根长2.5m，Ф50mm的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离5m。打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm×4mm镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与接地他焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用?20mm的镀锌圆钢，长1～1.5m。独立避雷针的接地装置与变配电所公共接地装置应有3m以上距离。

7.1.2 雷电侵入波的保护

在10kV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用的25mm?4mm镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。

在10kV高压配电室内装设有GG-1A（F）-54型开关柜，其中配有FS4-10型阀式避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。

在380V低压侧架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。

7.2 公共接地装置的设计

7.2.1 设计依据

（1）电力装置和建筑物要求的接地电阻最大值（见表8-1）

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表7-1 电力装置和建筑物要求的接地电阻最大值

序号 1 装置名称 1kv以上小接地电流系统 装置特点 仅用于该系统的接地装置 接地电阻/? RE?250IE250且RE?10 2 与1kv以下系统共用的接地装置 与总容量100KVA以上的发电机或变压器相连的接地装置 上述（序号3）装置的重复接地 RE?IE且RE?4 3 4 1kv以下系统 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 建筑物的防雷装置 变配电所和线路的防雷装置 RE?4 RE?10 RE?10 RE?30 与总容量100KVA及以下的发电机或变压器相连的接地装置 上述（序号5）装置的重复接地 独立避雷针和避雷线 变配电所装设的避雷器 线路上装设的避雷器或保护间隙 与序号3装置共用 与序号5装置共用 与电机无电气联系 与电机有电气联系 防直击雷 第一类防雷建筑物 防雷电感应 防雷电波侵入 第二类防雷建筑物（防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入公共接地装置） 防直击雷和雷电波第三类防雷建筑物 侵入（共用） 第三类中（2）款建筑物 RE?10 RE?4 RE?10 RE?10 RE?5 Rsh?10 Rsh?10 Rsh?10 Rsh?10 Rsh?30 16 17 Rsh?10 24

重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 7 变配电所防雷保护和接地装置的设计

符号含义：RE—工频接地电阻；Rsh—冲击接地电阻；IE—单相接地 电流（单位为A），按下式计算： 备注 式中 UN—电网额定电压（单位为KV）； 350UN(Ioh?35Icab)IE?Ic?Ioh——UN电网中架空线路总长度（单位为km）； Icab——UN电网中电缆线路总长度（单位为km）。 （2）单根纯直管形（或棒形）接地体的接地电阻（人工接地体工频接地电阻） （3）埋地的水管和电缆金属外皮等的接地电阻（自然接地体工频接地电阻）

RE(nat)?2ρl

（4）用逐步渐进法确定垂直接地体根数n

n?

?式中为接地体利用系数。

RE(1)ηRE(man)7.2.2 设计过程与结果

（1）接地电阻的要求

按表8-1的要求，此变配电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件

IE?10?(1?35?16)?16A350

RE≤4Ω

RE?120?7.5?16

所以公共接地装置接地电阻RE≤4Ω. （2）接地装置的设计

采用长2.5m，Φ50mm的钢管, 管间用40mm×4mm的扁钢焊接相连。 钢管根数的确定：

RE(1)?200?80?2.5

考虑到管间的屏蔽效应，初选30根直径50mm长2.5mm钢管做接地体η为接地体的利用系数，。以n=30和a/?=2去查表，近似取0.6

取η＝0.6，因此

n?80?32.50.6?4.1

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160?4?4.1?160?4

RE(man)?RE(nat)=160Ω 所以,取钢管33根 接地电阻的验算：

RE?80?4?0.6?33

满足RE≤4Ω的接地电阻要求。

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文结论

结论

经过十几周的认真学习与工作，终于完成了本次毕业设计——学生公寓供配电系统设计。这十几周的学习生活是充实且快乐的。为了能较好的完成本次毕业设计，本人不但将以前所学的知识回顾了一遍，而且在设计过程中参阅了大量的相关资料，学习了不少新的知识。

本次设计主要内容包括：负荷计算与无功补偿、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变电配所的主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。

供配电系统设计所涉及的内容繁多，目前我所掌握的只是其中很少的一部分。通过本次毕业设计，使我对所学专业有了更深入的了解。同时，也使我明白到自己的不足。在以后的学习和工作中，我会更加努力的学习专业知识，提高自己的专业技能，切实做到理论与实际相结合。

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文致谢

致谢

本毕业设计是在导师的悉心指导下完成的，论文的全过程倾注了各位老师大量的心血和汗水。

毕业设计是检验和锻炼学生实际工程设计能力的一项教学环节。在此次设计中，我综合运用所学知识，认真执行“供配电系统设计规范”、“10kV及以下变电所设计规范”等相关书籍，注重理论联系实际。在杨老师的耐心指导下，完成了学生公寓供配电系统设计，培养了综合运用基础知识和技能解决实际问题的能力，初步掌握了工程设计的方法，为将来的工作奠定了基础。

在此期间，各位老师，特别是杨老师为我做了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计过程中的一个个难题，使设计工作顺利完成。在此，谨向诸位老师致以深深的谢意!

同时，在本次设计及论文的写作过程中，同学们也为我提供了力所能及的帮助，并创造了浓厚的学习氛围！

再次感谢诸位老师悉心的指导和同学们的热心帮助。此次设计是我初次设计，设计及论述过程中难免有错误和不妥之处，敬请各位老师和同学批评指正。

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文参考文献

参考文献

[1] 张莹.工厂供配电技术：电子工业出版社，2006：103 [2] 刘介才.供配电技术：机械工业出版社，2000：78 [3] 孙琴梅.工厂供配电技术：化学工业出版社2010

[4] 刘介才.实用供配电技术手册：中国水利水电出版社，2002：90 [5] 李尔文.工厂供电：化学工业出版社第二版，2001 [6] 李友文主编.工厂供电：化学工业出版社，2001 [7] 刘介才.工厂供电简明设计手册:机械工业出版社，2004 [8] 王荣潘.工厂供电与实验:天津大学出版社,2004 [9] 周乐挺.工厂供电技术:高等教育出版社,2007

[10] 苪静康.工业与名用配电设计手册:中国水利水电出版社,2004 [11] 李宗纲工厂供电设计:吉林科技出版 1985 [12] 苏文成工厂供电:中国建筑工业出版社 1981

[13] 芮静康工业与民用配电设计手册:中国水利水电出版社 2004 [14] 王荣潘工厂供电设计与实验:天津大学出版社 2002 [15] 周乐挺工厂供配电技术:高等教育出版社 2007

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文附录1

附录

附录1

配电箱电路图

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文附录2

附录 2

分电箱到宿舍的电路图

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文附录3

附录 3

宿舍内部配电系统图

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重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文论文原创性声明

论文原创性声明

本人以信誉声明：所呈交的毕业论文是在指导老师的指导下进行的设计及取得的成果，论文中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

毕业论文作者（签字）： 签字日期：年月日

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iu1o.html