现代住宅小区10KV0.4KV供配电系统设计(论文)

现代住宅小区10/0.4KV供电系统设计

摘 要

本次设计的课题是住宅小区10kV供电系统的一次设计。依据配电自动化的内容和国内外配电自动化的发展现状，本着“安全性、可靠性、经济性以及易维护性”的原则，完成了本次设计。

以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，再根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出最为合适的方案。这次设计的主要内容包括小区负荷的计算，短路电流计算，主要电气设备型号和参数的确定，无功补偿设计，防雷保护装置的设计。

供电系统采用的是降压箱式变电站，具有10kV和38个0V两电压等级，10kV一侧接与小区旁边经过的110kV变电站的10kV母线，380V主要用于小区用户及小区公共场所的用电。

关键词：箱式变电站，短路计算，无功补偿，接地

I

THE POWER SUPPLY SYSTEM DESIGN

OF RESIDENTIAL

Abstract: The design of this residential area is the subject of the preliminary design of 10kV power supply system. The development present condition that contents and domestic and international power distribution that automates according to the power distribution automate. The power supply system designed is very important, if the system is broken, the entire residential area will affect the power supply, so the high reliability requirements. Therefore, the design must take into account the power system security, reliability and economy.

With our country each current relevant specification regulations etc. technique standard is basis, again provide original data according to the task book, according to interrelated data and book, carry on compare vs various scheme but get most suitable scheme.This manual wiring through the residential load calculation, short circuit current calculation,the main electrical equipment to determine the model and parameters, reactive power compensation design, lightning protection and over voltage protection.

The power distribution system step-down box-type substation with 10kV and 380V 2 a voltage, 10kV and 110kV substation side of the access bus 10kV, 380V electricity mainly for residential users.

Keywords: box-type substation, short-circuit calculation, reactive power compensation, touchdown

II

目 录

摘 要 ......................................................... I Abstract: ..................................................... II 目 录 ....................................................... III 第1章 前 言 .................................................. 1

1.1 课题的国内外现状 ....................................... 1 1.2 设计范围 ............................................... 1 1.3 设计原则及标准 ......................................... 1 1.4 设计基本思路 ........................................... 3 第2章 住宅小区负荷的计算 ...................................... 4 2.1 概述 ................................................... 4 2.2 电源及高压供配电系统 ................................... 4 2.3 负荷计算 ............................................... 5 2.4 电气负荷的计算 ......................................... 5 2.4.1住宅小区住户照明用电负荷计算方法： ................. 5 2.4.2其它负荷计算方法： ................................. 6 2.4.3详细负荷计算： ..................................... 7

第3章 短路电流计算 ........................................... 11

3.1 短路计算的目的及步骤 .................................. 11 3.1.1短路电流计算的目的 ................................ 11 3.1.2短路电流计算的一般规定 ............................ 11 3.1.3短路电流的计算步骤 ................................ 12 3.2 短路电流的计算 ........................................ 12 3.2.1短路计算过程 ...................................... 12 3.2.2短路电流表 ........................................ 13 3.2.3绘制系统等值阻抗网络图 ............................ 14

第四章 住宅小区供配电措施 ..................................... 15

4.1住宅小区供配电特点 .................................... 15 4.2 箱式变的台数与容量、类型的选择 ........................ 15

4.2.1变压器的容量选择 .................................. 15 4.2.2变压器的类型选择 .................................. 17 4.2.3箱式变及内部设备的类型选择 ........................ 18 4.3 高、低压分线设备选择 .................................. 19 4.3.1高压电缆分支箱的选择 .............................. 19 4.3.2低压电缆分支箱的选择 .............................. 19 4.4 高、低压电缆类型及截面型号选择 ........................ 20 4.4.1高压电缆的选择 .................................... 20

III

4.4.2高压电缆截面选择 .................................. 20

4.4.3低压电缆的选择 .................................... 20 4.4.4短路计算过程 ...................................... 20

第五章 防雷接地系统设计 ....................................... 25

5.1 建筑物的防雷措施 ...................................... 25

5.1.1一般规定 .......................................... 25 5.1.2第二类防雷建筑物的防雷措施 ........................ 25 5.2 本建筑防雷接地系统设计结果 ............................ 28 5.2.1防直击雷 .......................................... 28 5.2.2接地系统 .......................................... 28 第六章 功率因数的改善和无功功率补偿 ........................... 30 6.1 功率因数的改善 ........................................ 30 6.2 无功功率补偿及电容器的选型 ............................ 30 6.2.1无功功率补偿 ...................................... 30 6.2.2电容器的选型 ...................................... 31 6.2.3无功补偿的接线图 .................................. 32

结论 .......................................................... 33 致谢 .......................................................... 34 参考文献 ...................................................... 35

IV

第1章 前 言

1.1 课题的国内外现状

小区供电详细规划是小区电力网施工设计的依据和基础。因此它必须在城市供电总体规划和区域电力系统规划的基础上进行,要保证供电系统安全可靠运行,同时兼顾社会效益、经济效益,讲求综合投资效果,节省主要设备和原材料、争取分期投资、远近结合、以近为主、技术上先进可靠、布局经济合理,以满足用户的不同要求,并适应用电负荷的不断增长。

近年来,国内外电力行业要求用新型箱式变电站来代替老式变电所和配电室,变电站变压器容量为100kVA～1600kVA,用户可根据需要选择容量合适的箱式变电站。箱式变电站的特点,一是占地面积小,可灵活选择站址；二是变电站的体积小,不遮挡居民眺望视线,不影响采光,同周围环境可以协调一致；三是便于现场安装(设备主体已在工厂装好)；四是适应性强,投资小,社会、经济和环境效益明显。

1.2 设计范围

按照市区供电部10kV及以下配电网络设计的规定，对于住宅小区配电工程，设计范围为：

高压侧从市区公用10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置明显断开点，低压侧至小区内各个建筑低压用电计量装置。

1.3 设计原则及标准

本设计主要参考了如下电气行业标准： GB3804-90 ：3-63kV交流高压负荷开关 GB11032-89 ：交流无间隙金属氧化物避雷器 DL401-91 ：高压电缆选用导则 DL/T 572-95 ：电力变压器运行规程

同时小区供电还应该符合全国电压电流等级和频率标准化技术委员会（TCI）制定的标准及其主要指标：

1

(1)GB12325-1990供电电压允许偏差：

35KV及以上正、负偏差的绝对值之和小于10% 10KV及以下小于±7%；220V小于+7%、-10% (2)GB/T15945-1995电力系统频率允许偏差

一般情况 ±0.2HZ；系统较小 ±0.5HZ (3)GB/T15543-1995三相电压允许不平衡度

三相电压允许不平衡度为2%，短时不超过4%，用户引起不平衡度为1.3% (4)GB12326-1990电压允许波动和闪变

电压允许波动：≤10KV为2.5%；35～110KV为2%；≥220KV为1.6% 闪变：要求较高时为0.4%；一般时为0.6% (5)GB/T14549-1993公用电网谐波

电网谐波电压限值

电网电压/KV0.386、1035、66110 畸变率/%5.04.03.02.0

对用电设备容量在250kW以上的建筑应单独设用户变电所,直接由高压供电,对用电设备容量较小的用户由小区变电所供电在城市居住小区,每条10kV供电线路及每座配电站都应有明确且比较整齐的供电区域,防止交叉重叠及近电远供。根据不同区段不同负荷,在10kV干线上要装设分段开关以便控制。

一般10kV电网应根据不同用电负荷的可靠性要求,需要选择适当的接线方式。对供电可靠性要求较高的可采用双线放射型或双线闭合型,其用户应双电源进线,并有电源自动切换装置。

正确选用配电线路导线截面和长度,可以降低有色金属用量,减少线路能量损耗,保证供电电压质量均有重要意义。若输送负荷较大,输送距离较远,最大负荷使用时间又较长,则按经济电流密度选择导线截面,用允许电压损失、机械强度和发热等技术条件来校验导线截面。对于1kV以下的动力和照明线路,虽然输送距离不太远,但由于负荷电流较大,必须按允许电压损失来选择导线截面, 电缆线路还应按短路时的热稳定来校验。供电距离越长,选出的导线截面越大,供电距离越小,选出的导线截面越小,这样选择比按经济电流密度选择截面要小,不但节省有色金属,亦可降低运行费用。

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1.4 设计基本思路

这个住宅小区占地面积大约73000平方米，一共有建筑27座，其中高层住宅楼6座（3#、4#、13#、14#、15#、16#，其中3#、4#带2层底商），多层住宅楼10座(1#、2#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#，其中10#带2层底商)，写字楼4座（19#、20#、21#、22#），小区西、北侧临街建筑均带有底商（17#、18#），此外还有小区物业（23#）、泵房（24#）、热力交换站（25#）及车棚（26#、27#）、地下车库等公共用电设施。（详见设计图）。

小区的供电系统由城市10KV的电力网，经过箱式变压器的高低压变换箱引来380V/220V的三相四线制电源，引至区域分配箱。接地系统为三相五线制零接地保护系统（TN-S系统），进户外采用保护接地线重复接地保护，接地电阻不得大于４欧姆。

高压10KV采用架空线路，低压配电干线采用硬铝母线做母线绝缘电力电缆（YJV）穿管埋地或沿墙敷设，支线（BV.RVS）穿管，沿墙地面，顶板暗敷设。

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第2章 住宅小区负荷的计算

2.1 概述

为了满足电力用户对供电可靠性的要求，同时又考虑到供电的经济性，根据负荷在实际应用中所处地位的重要性不同，用电负荷可以分为下述三类。第一类负荷：凡因突然中断供电，可能造成人生伤亡事故或重大设备损坏，长期才能恢复的。第二类负荷：凡因为突然停电会造成大量废品、产量显著下降或企业内运输停顿。第三类负荷：是指除一类、二类负荷外的其他负荷。本工程主要包含高层普通住宅、多层住宅、商铺、车库等，属于规范规定的二级负荷。

2.2 电源及高压供配电系统

小区位于城市主城区内，高压电源即由附近10kV配网线路接引，再由高压电缆输送至小区负荷中心。近些年来，为了保证供电质量和供电可靠性，某些小区高压部分采用双电源的供电模式，但对于本设计中的小区来说，参考《城市电力网规划设计导则》相关规定：

1.重要用户除正常供电电源外，应有备用电源。对于需要连续不间断供电的重要用户，除了供电部门提供的电源外，用户还应自备保安电源并具备零秒启动功能。

2.双电源用户一般采用一路电源供电、一路电源备用的供电方式。一般不采用专线供电方式。在正常情况下，用户的10千伏侧不能并列运行。

3.双电源用户必须与电网调度部门签定调度协议，并按照调度命令执行操作。

4.双电源或多电源用户（包括使用自备发电机用户）应采用可靠的技术措施，在任何情况下都不得向电网反送电。

5.10层至18层的非住宅建筑及19层以上的住宅建筑以及高度超过24米的其他民用建筑，除正常供电电源外，应有备用电源。

本设计中的小区用电面积不大，而且并不符合以上规定中重要用户的标准，因此，只允许接入一回路高压电源。如有需要，可以对电梯、消防设施自备应急电源，但应急电源与工作电源之间必须采取措施，防止并列运行对10kV供电网络造成反送电事故。应急电源的设置需经供电部门审查同意后方能接入。

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小区南侧即为10kV高压架空配电线路，可直接在就近砼杆上接引一回路10kV电源，组立附杆1基，使用绝缘导线从线路主杆接引至附杆，再从附杆敷设高压电力电缆至小区内高压设备。

2.3 负荷计算

发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计直接关系着电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，所以显得非常重要。

社会经济的快速发展，使人们生活水平逐步提高，在一些家庭，家用电器不断增多，快捷方便、干净卫生的电力能源正在或逐步取代其它能源。尤其是高耗能的空调、电冰箱、电热水器、电炊具、蓄热式电热器、电茶壶、音响设备、豪华吊灯等已非常普遍，拥有2～3个空调、彩电、电冰箱的家庭更是屡见不鲜，并有大量增长的趋势，电力能源的高消费已直面向我们扑来。所以，在对居民住宅小区的供电设计时要本着超前计划的原则，为即将增添的用电设备留有一定的负荷余地。这样，才能免使我们不间断的更新供电设备，减少不必要的重复投资和频繁的变更给用户带来用电上的不便。

根据《国家电网公司电力安全工程规范》的有关规定和要求，居民小区的每户供电能力至少要达到4～10kW。以此考虑，住宅小区在电气设计时，户住房面积在100m2及以下的，设计容量应为5kW左右；住户住房面积在100m2以上的，设计容量应为8kW左右。

该小区的小户住户每户为80m2，大户住户每户为120m2，所以居民小区的负荷测算为：小户估算为每户5kW，大户估算为每户9kW。

2.4 电气负荷的计算

2.4.1住宅小区住户照明用电负荷计算方法：

简单测算住宅小区住户照明用电负荷的方法可以有两种： 1.单位指标法

应用单位指标法确定计算负荷Pjs(适用于照明及家用电负荷)，即：

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Pjs=∑Pei×Ni÷1000(kW)????????????????公式（2-1） 式中Pei——单位用电指标，如：W/户(不同户型的用电指标是不同的)，由于地区用电水平的差异，各地区应根据当地的实际情况取用

Ni——单位数量，如户数(对应不同面积户型的户数) 应用以上方法计算负荷应乘以同时系数，即实际最大负荷(PM)。

PM=Pjs×η??????????????????????公式（2-2） 式中η——同时系数，η值按照住户数量多寡不同取不同的数值：一般情况下，用户数量在25～100户的取0.6；用户数量在101～200户的取0.5；用户数量在200户以上的取0.35。

2.单位面积法

按单位面积法计算负荷，在一定的面积区有一个标准，面积越大的区其负荷密度越小，其表达式如下：

PM=Ped×S×η?????????????????????公式（2-3） 式中PM——实际最大负荷（单位为kW）

Ped——单位面积计算负荷（单位为W/m2 ） S——小区总面积（单位为m2 ） η——同时系数，取值范围同上

2.4.2其它负荷计算方法：

根据以上两种方法求出照明及家用负荷后，结合小区的实际情况，还需考虑其它用电负荷。比如这个小区还包括小区物业公司、泵房、热力交换站及车库、自行车棚等用电负荷；另外还有四座小高层，还应考虑电梯负荷；二次加压泵房负荷(供生活及消防用水)，以上诸负荷在计算住宅小区负荷中占比重较大的是照明及家用电负荷，而照明及家用电负荷出现最大值的时段是每天19：00～22：00，因而在计算小区的最大负荷时就以19：00～22：00时段的照明及家用电负荷为基础，然后再叠加其它负荷。其它负荷计算方法为：

1.电梯：

PD=∑PDi×Ηd?????????????????????公式（2-4） 式中PD——电梯实际最大总负荷（单位为kW）

PDi——单部电梯负荷（单位为kW）

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ηD——多部电梯运行时的同时系数(取值范围见下表) 电梯同时系数一览表

电梯台数 1 2 3 4 5 6 ? 12

同时系数 1 0.91 0.85 0.8 0.76 0.72 ? 0.48 2.二次加压水泵：

PMS=∑PSi×NSi????????????????????公式（2-5） 试中PMS——二次加压水泵最大运行方式下(开泵最多的方式)的实际最大负荷

PSi——各类水泵的单台最大负荷 NSi——最大运行方式下各类水泵的台数 3.物业楼：

PWM=PWS×ηW?????????????????????公式（2-6） 式中PWM——物业楼在照明及家用电最大负荷时段实际最大负荷

PWS——物业楼设计最大负荷（单位为kW）

ηW——物业楼负荷、照明及家用电最大负荷的同时系数 4.路灯及公用照明：

按照路灯的盏数及每盏灯的瓦数进行累加计算。路灯负荷为PL(kW)。 5.住宅小区的综合最大负荷

P∑=PM+PD+PMS+PWM+PL(kW)?????????????????公式（2-7） 2.4.3详细负荷计算：

1.居民用电负荷计算：

按照单位面积法计算每户居民最大用电负荷，以此做为单位用电指标，再用单位指标法计算每座住宅楼的负荷并合并计算结果。

PM=Ped×S×η????????????????????公式（2-8） 式中 PM——实际最大负荷（单位为kW） Ped——单位面积计算负荷（单位为W/m2 ） S——每户面积（单位为m2 ） η——同时系数

其中单位面积计算负荷按照成都市的用电标准，取40W/m2，小区内户型种类

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较多，从80m2到140m2左右，其中小户型居多，为方便计算，取平均值100m2，则每户负荷为：

PM=40W/m2×100m2=4kW

再将PM作为单位指标Pei代入单位指标法公式Pjs=Pei×Ni×η(kW)，可求出每座住宅楼的用电负荷，如表2-1：

表2-1 住宅小区负荷计算明细表

序号 楼号 户数 单位指标（kW） 计算负荷（kW） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14# 15# 16# 36 48 80 64 48 72 60 68 60 40 42 48 27 27 27 27 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 144 192 320 256 192 288 240 272 240 160 168 192 108 108 108 108 3096 负荷同时率 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 实际负荷 86.4 115.2 192 153.6 115.2 172.8 144 163.2 144 96 100.8 115.2 64.8 64.8 64.8 64.8 1857.6 合计 774 2.商业及写字楼用电负荷计算：

根据已知商户面积，可按单位面积法求取每座楼的商户负荷：

PM=Ped×S×η??????????????????????（2-9） 式中 PM——实际最大负荷（单位为kW）

Ped——单位面积计算负荷，W/m2，商业用户取80W/m2，写字楼取40W/m2

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S——每户面积（单位为m2 ）

η——同时系数，商业用户取0.7，写字楼取0.65 将各楼商户面积代入上式得负荷值如表2-2：

表2-2 住宅小区商业及写字楼负荷计算明细表

单位面积序号 楼号 户数 面积 负荷（W/m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3#底商 4#底商 10#底商 17#商业 18#商业 22#底商 19# 20# 21# 22# 合计 10 8 10 6 6 7 2700 2280 1520 3000 3000 2400 80 80 80 80 80 80 40 40 40 40 2计算负荷（kW） 216 182.4 121.6 240 240 192 320 81.6 232 580 1512 负荷同时率 实际负荷 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.65 0.65 0.65 0.65 151.2 127.68 85.12 168 168 134.4 208 53.04 150.8 377 834.4 8000 2040 5800 14500 3.其他用电负荷计算： （1）电梯： 电梯的负荷分级

电梯的负荷分级应符合2.2的负荷分级规范要求。客梯的供电要求应符合下列要求：

一级负荷的客梯，应由引自两路独立电源的专用回路供电。 二级负荷的客梯，可由两回路供电，其中一回路应为专用回路。

三级负荷的客梯，宜由建筑物低压配电柜以一路专用回路供电，当有困难时，电源可由同层配电箱接引。

因本工程电梯建筑均为小高层，小区规模为普通城镇住宅小区属二级负荷，不允许双电源引入，如需双电源接入的，可由用户自备发电机电源接入，在本设

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计中，电梯用电由用户从建筑电表下表位或配电室内自行接引低压电源。

3#楼电梯负荷：

PD=∑PDi×ηD=8kW×5台电梯×0.76=30.4kW 4#楼电梯负荷：

PD=∑PDi×ηD=8kW×4台电梯×0.8=25.6kW 13#楼电梯负荷：

PD=∑PDi×ηD=9kW×1台电梯×1=9kW 19#楼电梯负荷：

PD=∑PDi×ηD=8kW×2台电梯×0.91=14.56kW 22#楼电梯负荷：

PD=∑PDi×ηD=12kW×2台电梯×0.91=21.84kW

14#、15#、16#楼电梯负荷同#13楼计算结果，由此可得小区电梯总负荷为： ∑PD=30.4+25.6+9+9+9+9+14.56+21.81=128.4kW （2）物业管理中心

物业管理中心的用电负荷主要为照明、办公用电器（电脑、打印机等办公器材），可能会有热水器、电视等家电设施，基本上可以按照普通居民的负荷计算方式来考虑，使用单位面积法可得：

PM=Ped×S×η=40W/m2×540m2÷1000=21.6kW

（3）其它：热力交换站、水泵房、自行车棚、地下车库

热力交换站按用户提供资料可知所有设备合计负荷为110kW，水泵房按用户提供资料可知所有设备合计负荷为128kW，此类负荷在用电时一般为全部设备投入运行，按满负荷考虑用电。

地下车库用电时间主要在早晨7：00至8：00、中午12：00至12：30、晚上5：30至6：00几个时间段，与住户用电高峰期不重合，且多层住宅的地下车库数量少、负荷较小、用电同时率较低，所以在负荷计算时可忽略不计，仅按低标准配置线路即可。

自行车棚负荷主要为照明用电，通常单个车棚用电负荷不足1kW，可忽略不计，配电线路按最低标准配置。

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第3章 短路电流计算

3.1 短路计算的目的及步骤

3.1.1短路电流计算的目的

电力系统常常在运行中发生故障。电力系统的故障可以分为简单故障和复合故障,简单故障是指某一时刻只在电力系统的一个地方发生故障；复合故障一般是指某一时刻在电力系统两个及两个以上的地方同时发生故障。电力系统的故障通常是短路故障和断线故障。一般情况下，短路故障比短线故障发生的几率大，也比断线故障严重。

短路是电力系统的严重故障。当短路发生时，系统将从一种运行状态剧变到另一种运行状态，并伴随发生复杂的暂态现象。所以计算系统的短路电流将具有非常重要的意义。

3.1.2短路电流计算的一般规定

1.计算的基本情况

（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； （2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置； （3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间； （4）所有电源的电动势相位角相同；

（5）应考虑对短路电流值有影响的所有的元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大安全电流有效值时才予以考虑。

2.接线方式：计算短路电流之时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

3.计算容量：按此次工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建设后5～10年）。

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4.短路种类：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况进行校验。

5.短路计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 3.1.3短路电流的计算步骤

在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下： 1.选择计算短路点。 2.画等值网络图：

（1）首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗；

（2）选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压）； （3）将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗； （4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

3.化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。

4.求计算电抗(将各转移阻抗按各发电机额定功率归算)。 5.查运算曲线查出各供给的短路电流周期分量标幺值。 6.计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。 7.计算短路电流周期分量有名值。

3.2 短路电流的计算

3.2.1短路计算过程

U2av1152系统电抗:Xs???6.3???

Sk2100变压器电抗:

Xt??Uk%Un2?/100Sn??10.5?1102?/?100?40??31.76???

折算到10kV等级的电抗：

12

???U??31.76??10.5?X??Xd1?Xt??av2???6.3??????22.18?0.8336?0.185???

2??115???2??Uav1?22110kV变电站到短路点d1的电抗：

???Uav2?X1??Xd1?Xt????0.185?0.16?0.345???

Uav1??2??2短路点d1的短路电流为：

Id1?Uav/(3Xd1)?10.5/(0.345?3)?17.57kA ish1?2.55I?2.55?17.57?44.8kA

Ish1?1.52I?1.52?17.57?23.6kA

??Sd1?3UavI(3)d1?3?10.5?17.57?318MVA

110kV变电站到短路点d2的电抗：

2U X2=（Xd1+Xt/2）（av2） Uav1=(0.345+1.72)×(0.4*0.4/10.5*10.5) =2.065×0.029=0.006(Ω) 短路点d2的短路电流：

Id2?Uav/(3Xd1)?0.4/(0.006?3)?38.49kA ish2?2.55I?2.55?38.49?98.1kA

Ish2?1.52I?1.52?38.49?98.1kA

??Sd2?3UavI(3)d2?3?0.4?38.49?26.6MVA

3.2.2短路电流表

表3-1 短路电流表

短路点 d1 I\ ish1 Ish1 短路容量 318MVA 26.6MVA 17.57kA 38.49 kA 44.8 kA 98.1 kA 13

23.6 kA 58.5kA d2

3.2.3绘制系统等值阻抗网络图

380V110kV10.5kV10kVXsXTXT1X1d2XTd1XT1图3-1 系统等值阻抗网络图

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第四章 住宅小区供配电措施

4.1住宅小区供配电特点

住宅小区楼房分散，各栋楼房之间间距较大，供电面积较大，负荷点的离散性较大，每台箱变供电范围有限，故而需用多台箱变才能满足小区负荷要求。

首先将小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块，形成以箱变为中心的配电区域（如图4-1）。每一台箱变置于区域的位置中心地带，向周边区采用电缆放射式配电（一般为6～10回路）。每一组区一般由5～8栋多层建筑组成，再由各建筑低压电缆分支箱敷设低压分支线缆至各单元内配电箱，除高层楼房内配电箱及多层楼房单元内电表箱有电表位置外的均需加装低压电表计量箱。

供电局10kV线路高压主进线电缆高压电缆分接箱高压分支电缆箱式变低压主电缆低分箱低压分支电缆单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱低分箱低分箱低分箱低分箱低分箱箱式变

图4-1 小区供电系统关系图

4.2 箱式变的台数与容量、类型的选择

4.2.1变压器的容量选择

电源采用现场一级变压，10kV变为0.4kV(户外箱式变电站)。住宅小区负荷

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点多而分散，箱变分布在负荷中心，减小一次投入，降低运行成本，提高用户的用电质量。从站变到箱变的10kV用电缆连接，各个箱变的容量由各进户单栋楼房的区域计算总负荷选定。

变配电所宜靠近用电负荷中心设置。从小区物业管理方面考虑，小区变配电所应设置在小区会所或专用管理用房内。从小区的建筑特点考虑，即住宅群、楼栋之间间距较大，分布分散。可在小区中心会所设高压总配电房，分区、分片设低压配电房。当条件不允许时可设置户外箱式变电站，但应注意对小区整体环境的影响和电力变压器躁声对小区住户的影响。

负荷的分配状况及变压器容量的选择如表4-1所示。

表4-1 负荷的分配状况及变压器容量

负荷同时率 补偿实际负荷 实际电流 后功率因数 421.30 638.61 0.95 序号 楼号 计算负计算电功率荷（kW） 流（A） 因数 1 19#~21# 648.16 1159 0.85 0.65 1、根据负荷计算，实际运行后负荷功率为：421.3kW，负荷电流为：638.61A； #1箱式变选择方案 2、依据有关变压器运行规范及规程中的规定，确保变压器安全、经济、可靠运行的条件，应选择630kVA电力变压器做为#1箱式变的供电电源； 3、630kVA变压器运行负荷率为66.8%。 负荷同时率 补偿实际负荷 实际电流 后功率因数 661.15 1002.17 0.95 序号 楼号 计算负计算电功率荷（kW） 流（A） 因数 2 7#~14#、17#、23#、27# 1889 3377 0.85 0.35 1、根据负荷计算，实际运行后负荷功率为：661.15kW，负荷电流为：1002.17A； #2箱式变选择方案 2、依据有关变压器运行规范及规程中的规定，确保变压器安全、经济、可靠运行的条件，应选择1000kVA电力变压器做为#2箱式变的供电电源； 3、1000kVA变压器运行负荷率为66.1%。 16

序号 楼号 计算负计算电功率负荷同时率 补偿实际负荷 实际电流 后功率因数 815.15 1235.60 0.95 荷（kW） 流（A） 因数 3 1#~6#、15#、16#、18#、26# 2329 4163 0.85 0.35 1、根据负荷计算，实际运行后负荷功率为：815.15kW，负荷电流为：1235.6A； #3箱式变选择方案 2、依据有关变压器运行规范及规程中的规定，确保变压器安全、经济、可靠运行的条件，应选择1000kVA电力变压器做为#3箱式变的供电电源； 3、1000kVA变压器运行负荷率为81.5%。 负荷同时率 0.65 补偿实际负荷 实际电流 后功率因数 670.8 1016.80 0.95 序号 楼号 计算负计算电功率荷（kW） 流（A） 因数 4 22#、24#、25# 1032 1845 0.85 1、根据负荷计算，实际运行之后负荷功率为：670.8kW，负荷电流为：1016.8A； #4箱式变选择方案 2、据有关变压器运行规范及规程中的规定，确保变压器安全、经济、可靠运行的条件，应选择800kVA电力变压器做为#4箱式变的供电电源； 3、800kVA变压器运行负荷率为83.8%。 如表4-1所示，该小区配电设计共选择4台箱式变电站，分别为630kVA、800kVA的各1台，1000kVA的2台。箱变位置如设计图所示，均选择在小区住宅楼间的绿化带中。 4.2.2变压器的类型选择

目前国内10kV及以下配网主要采用的变压器类型有：油浸式配电变压器S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器，浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器。

非晶合金铁心变压器主要优点是空载损耗低，它的空载损耗值比同容量的新S9型配电变压器降低75%左右，节能效果非常明显。当前此类变压器的材料主要依赖进口，所以价格较高，相比S9系列变压器要高1.5倍左右，在电网内并未

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完全推广开来，多数设计还是使用油浸式配电变压器S9系列配电变压器。由于采用油浸式变压器的箱式变时，当变压器容量在800kVA及以上时，需加装重瓦斯保护装置，将使箱式变的设计变得相当复杂，而且不易操作，也增加了安全隐患。所以，通常变压器容量在800kVA及以上时要选择构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点的环氧树脂绝缘干式变压器，干式变压器虽然较油浸式变压器价格高，但可以长期免维护，且不必加装重瓦斯保护装置，这两方面的特点也可以平衡变压器在价格上的差异。

综上所述，本工程所使用的四台变压器型号分别为S9-630kVA 10/0.4kV，SCB10-800kVA 10/0.4kV，SCB10-1000kVA 10/0.4kV两台。

表4-2 变压器主要技术参数

型号 额定容一次额定二次额定空载损负载损耗(W) 阻抗电压(%) 空载电流(%) 量(kVA) 电流（A） 电流（A） 耗(W) S9-630/10 SCB10-800/10 SCB10-1000/10 630 800 1000 37.8 46.2 60 907.2 1154.7 1443.4 1200 1400 1700 6200 7500 10300 4.5 4.5 4.5 0.9 0.8 0.7 4.2.3箱式变及内部设备的类型选择

国内配网主要应用的箱式变有两类：美式箱变、欧式箱变。

在实际应用中，美式箱变主要用在建设空间不足、地域狭窄的位置，故本次设计采用欧式箱变。

欧式箱变为模块化结构布局，将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置三个不同的隔室内、通过电缆或母线来实现电气连接，所用高低压配电装置及变压器均为常规的定型产品。外形美观大方，内部操作空间较大，安装操作比较方便，易于后期检修维护，一般为商住小区配电工程的首选。

所选用的箱式变型号为：ZBW-12型。

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每座箱式变箱体内配置：HXGN-12-45改型高压进线计量柜1面、HXGN-12-08改型高压出线柜1面、PGL-11型低压总柜1面、PGL-11型低压出线柜2面（出线路数按需要配置）、PJL-12型低压电容补偿柜1面。

4.3 高、低压分线设备选择

4.3.1高压电缆分支箱的选择

本小区共需安装箱式变四座，高压主进线为一路，因此高压电缆分支箱宜采用进线侧单开关型电缆分支箱。在进线侧使用负荷开关，可方便实现对所有箱变高压电源的统一控制，不影响电网运行的情况下对下级设备进行停电检修的同时，并能保障用户侧故障不会反馈至供电局电网中，避免故障范围扩大。高压电缆分支箱根据所需选用长度小、电缆排列清楚、三芯电缆接引不需交叉的欧式电缆分支箱。

高压电缆分支箱选择型号为：KDF-1K-1/5型。 KDF——带开关的电缆分支箱 1K——负荷开关柜为1回路

1/5——进线1回、出线5回（4回至箱变、1回做故障备用）

图4-2 高压电缆分支箱电器接线示意图

4.3.2低压电缆分支箱的选择

低压电缆分支箱采用DFW-0.4kV低压电缆分接箱，此类低压电缆分支箱的特点是：采用预制型电缆插器件，具有全绝缘、全密封、全防水、免维护、且安全

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可靠，适合安装在住宅小区的环境中，位置通常选择安装在需要分支进线电缆的楼房侧面散水上，结构紧凑、体积较小，不会影响住宅小区的美观环境，也不会影响小区内正常交通。

4.4 高、低压电缆类型及截面型号选择

4.4.1高压电缆的选择

高压电缆选用铝芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装氯乙烯护套电力电缆（YJLV226/10kV）。

交联聚乙烯绝缘电力电缆具有卓越的热—机械性能，优异的电气性能和耐化学腐蚀性能，还具有结构简单、重量轻、敷设不受落差限制等优点，是目前广泛应用于城市电网、矿山和工厂的新颖电缆。

交联聚乙烯是利用化学方法或物理方法使线型分子结构的聚乙烯转变为立体网状结构的交联聚乙烯，从而大幅度地提高了聚乙烯的热—机械性能，并保持了优异的电气性能。

交联聚乙烯绝缘电力电缆导体最高额定工作温度为90℃，比纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆、聚乙烯绝缘电缆均高，所以电缆的载流量也进一步提高。 4.4.2高压电缆截面选择

依据变压器一次侧的额定电流，可以确定所要选的高压电缆截面型号： 630kVA变压器选用YJLV22-3×35高压电缆，800kVA变压器选用YJLV22-3×50高压电缆，1000kVA变压器选用YJLV22-3×50高压电缆，高压侧主进线电缆选用YJLV22-3×150高压电缆。 4.4.3低压电缆的选择

低压电力电缆采用铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆（YJV220.6/1kV）。

本工程中除自行车棚照明用电选用两芯电缆外，其余低压电缆均为四芯电缆。

4.4.4短路计算过程

从低压电力电缆载流量表中查得所需低压电缆截面，考虑低压电缆使用中热

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稳定影响以及线路长度造成的电压降的情况，实际使用的电缆截面选择必须在按需用电流的基础上增大一到二个型号的截面。

表4-3 YJV22型电缆载流量电压降表速查表

芯数×电缆截面（mm） 2×10 4×16 4×25 4×35 4×50 4×70 4×95 4×120 4×150 4×185 4×240 2载流量（A） 58 80 108 130 165 220 265 310 360 415 495 电压降（mV/m） 4.67 2.6 1.6 1.2 0.87 0.61 0.45 0.36 0.3 0.25 0.21 1.箱式变至各分接箱的低压主电缆截面型号选择如下表：

表4-4 住宅小区主电缆截面选择明细表

序号 起点 终点 19#、1 1#箱变 20#、21#总配电箱 2#箱变 2#箱变 7#楼分支箱 8#楼分支箱 426 0.85 761.48 4×240×2条 实际负荷（kW） 功率因数 实际电流（A） 芯数×电缆截面（mm） 22 144 0.85 257.40 4×120 3 163.2 0.85 291.72 4×150 21

4 2#箱变 2#箱变 2#箱变 2#箱变 9#楼分支箱 10#楼分支箱 11#楼分支箱 12#楼分支箱 13#、144 0.85 257.40 4×120 5 181.12 0.85 323.75 4×185 6 100.8 0.85 180.18 4×70 7 115.2 0.85 205.92 4×95 8 2#箱变 14#楼总配电箱 147.6 0.85 263.84 4×150 9 2#箱变 17#商业分支箱 23#物业配电箱 1#楼分支箱 2#楼分支箱 3#楼配电箱 3#楼底商分支箱 4#楼配电箱 4#楼底商分支箱 22

168 0.85 300.30 4×120 10 2#箱变 3#箱变 3#箱变 3#箱变 3#箱变 21.6 0.85 38.61 4×16 11 86.4 0.85 154.44 4×70 12 115.2 0.85 205.92 4×95 13 192 0.85 343.20 4×240 14 151.2 0.85 270.27 4×150 15 3#箱变 153.6 0.85 274.56 4×185 16 3#箱变 127.68 0.85 228.23 4×120

17 3#箱变 3#箱变 5#楼分支箱 6#楼分支箱 15#、115.2 0.85 205.92 4×95 18 172.8 0.85 308.88 4×150 19 3#箱变 16#楼总配电箱 147.6 0.85 263.84 4×150 20 3#箱变 4#箱变 4#箱变 4#箱变 4#箱变 18#商业分支箱 22#楼配电箱 22#楼底商分支箱 24#泵房 25#热力交换站 110 0.85 196.63 4×95 128 0.85 228.80 4×120 134.4 0.85 240.24 4×120 398.84 0.85 712.93 4×240×2条+4×120 168 0.85 300.30 4×120 21 22 23 24 2.其它低压电缆截面型号选择

各多层住宅楼单元进线电缆选择，按照单位指标法计算Pjs=Pei×Ni×η=4kW×12户×0.8=38.4kW，所需电流为I =68.64A，从低压电缆分支箱至各单元低压电缆查电缆载流量选YJV22-4×25mm2型。

自行车棚负荷主要为照明负荷，从低压电缆分支箱至车棚电表电源电缆选用YJV22-2×10mm2型；

地下车库负荷为三相四线，从低压电缆分支箱至车库电表电源电缆统一选用YJV22-4×16mm2型；

小区商户一般为两层，平均面积在200平方米左右，依面积法计算单户负荷

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为：PM=Ped×S=80W/m2×200m2÷1000=16kW，所需电流为I=28.6A，从低压电缆分支箱至各商户低压电缆查电缆载流量选YJV22-4×16mm2型。

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第五章 防雷接地系统设计

在配电网络中，由于接地种类的不同，其保护接地方式、供电系统也有所不同。正确理解和推广使用几种低压保护接地方式及供电系统，对提高电网安全、可靠运行水平有着十分重要的意义。小区建筑最高为67.5米，依据《建筑防雷设计规范》防雷设计按二类防雷建筑物处理。

5.1 建筑物的防雷措施

5.1.1一般规定

第3.1.1条 各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人的措施。 第一类防雷建筑物和本规范第2.0.3条四、五、六款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。

第3.1.2 条装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。 5.1.2第二类防雷建筑物的防雷措施

第3.3.1条 第二类防雷建筑物防直击雷的措施，宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网（带）应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，井应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。所有避雷针应采用避雷带相互连接。

第3.3.2条 突出屋面的放散管、风管、烟囱等物体，应按下列方式保护： （1）排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合《建筑物防雷设计规范》第3.2.1条二款的要求。

（2）排放无爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、烟囱，1区、11区和2区爆炸危险环境的自然通风管，装有阻火器的排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管，本规范第3.2.1条三款所规定的管、阀及煤气放散管等，其防雷保护应符合下列要求：

1.金属物体可不装接闪器，但应和屋面防雷装置相连；

2.在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装置相连。

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第3.3.3条 引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。

第3.3.4条 每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连；当不共用、不相连时，两者间在地中的距离应符合要求，但不应小于2m。

在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。

第3.3.5条 利用建筑物的钢筋作为防雷装置时应符合下列规定： （1）建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。《建筑物防雷设计规范》第2.0.3条二、三、八、九款所规定的建筑物尚宜利用其作为接闪器。

（2）当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置。

（3）敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢，当仅有一根时，其直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件内有箍筋连接的钢筋，其截面积总和不应小于一根直径为10mm钢筋的截面积。

（4）利用基础内钢筋网作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合要求。

（5）当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时，接地体的规格尺寸不应小于表5-1的规定。

表5-1 接地体规格尺寸

闭合条形基础的周长(m) ≥60 ≥40或<60 <40

注：1.当长度相同、截面相同时，宜优先选用扁钢；

2.采用多根圆钢时，其敷设净距不小于直径的2倍；

3.利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验。除主筋外，可计入箍筋的表面积。

扁钢 4*25 4*50 圆钢,根数*直径(mm) 2*Φ10 4*Φ10或3*Φ12 钢材表面积总和≥4.24m 226

（6）构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋，其箍筋与钢筋的连接，钢筋与钢筋的连接应采用土建施工的绑扎法连接或焊接。单根钢筋或圆钢或外引预埋连接板、线与上述钢筋的连接应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接。构件之间必须连接成电气通路。

第3.3.6条 当土壤电阻率ρ小于或等于3000Ω·m时，在防雷的接地装置同其它接地装置和进出建筑物的管道相连的情况下，防雷的接地装置可不计及接地电阻值，但其接地体应符合规定。

第3.3.7条建筑物防雷电感应的措施应符合下列要求：

（1）建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，可不另设接地装置；

（2）平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物应符合文献[5]第3.2.2条二款的要求，但长金属物连接处可不跨接。

（3）建筑物内防雷电磁感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。 第3.3.8条 防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气线路的反击，当利用建筑物的钢筋或钢结构作为引下线，同时建筑物的大部分钢筋、钢结构等金属物与被利用的部分连成整体时，金属物或线路与引下线之间的距离可不受限制。

在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下，当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引入时，宜在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器；当Y，yn0型或D，yn11 型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，宜在变压器高、低压侧各相上装设避雷器；在高压侧采用架空进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，尚宜在低压侧各相上装设避雷器。

第3.3.9条 防雷电波侵入的措施，应符合下列要求：

（1）当低压线路全长采用埋地电缆或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆金属外皮、金属线糟接地；对文献第2.0.3条四、五、 六款所规定的建筑物，上述金属物尚应与防雷的接地装置相连。

（2）架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷的接地装置相连；当不相连时，架空管道应接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。文献第2.0.3条四、五、六款所规定的建筑物，引入、引出该建筑物的金属管道在进出

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处应与防雷的接地装置相连；对架空金属管道尚应在距建筑物约25m处接地一次，其冲击接地电阻不应大于10Ω。

第3.3.10条 高度超过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，尚应采取以下防侧击和等电位的保护措施：

（1）钢构架和混凝土的钢筋应互相连接。钢筋的连接应符合文献第3.3.5条的要求；

（2）应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线；

（3）应将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接； （4）竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。

5.2 本建筑防雷接地系统设计结果

5.2.1防直击雷

（1）本建筑利用建筑物金属构件作防雷装置，屋面用?10镀锌圆钢沿女儿墙顶通圈明敷避雷带，支架间距为1米，并暗敷避雷网，网格不大于20m×20m或24m×16m。

（2）利用建筑物结构内两根?12钢筋通长彼此焊接作引下线，共20处，在建筑物的四周均匀对称的布置，间距小于18米，并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。 5.2.2接地系统

本建筑采用三相五线制接零接线保护系统(TN-S)，用混凝土基础钢筋作自然接地体。防雷接地、电气设备安全接地以及其它需要接地的设备，弱电设备采用共用接地，共用接地体的接地电阻应小于1Ω。这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。为了保证人身设备的用电安全，设计要求建筑物内作总等电位联结，在地下室配电室安装一总等电位联结端子箱，把总水管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。为了保证建筑物美观，所有防雷装置除避雷带外均采用暗敷。

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L1.L2.L3NPE1RCD411401(1QF)1TMDyn11TA02TA01NTA04TA03PETA054号母线2RCD421NTA04PETA05

d445（3QF)5号母线402(2QF)TA02422EE2TMDyn11TA01TA03

图5-1 三相五线制接零接线保护系统图

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第六章 功率因数的改善和无功功率补偿

6.1 功率因数的改善

1、提高功率因数的方法

（1）提高用电设备的自然功率因数。

①正确选择与合理的使用电动机，使其经常在满载或接近满载的情况下运行，因为在这种情况下电动机的功率因数相对较高。

②合理的调节负荷，避免变压器空载及轻载运行。

③使同步电动机在过励磁条件下运行，利用其容性电流来补偿电网中的感性电流。

④尽量选用鼠笼型电动机，因为它比绕线型电动机的功率因数高。 ⑤使绕线型电动机同步化。

（2）采用人工补偿的方法使总功率因数得以提高。 2、人工补偿提高功率的方法 （1）采用同步电动机补偿。 （2）采用并联电容补偿。

6.2 无功功率补偿及电容器的选型

6.2.1无功功率补偿

功率因数低是无功功率大的表现，无功功率大会对系统造成如下影响：使变配电的容量增加；使供配电系统的损耗增加；使电压损失增加，线路电流越大，电压损失也就越大；使发电机的效率降低。这就需要进行无功补偿。

通常采用并联电容器的方法来进行无功补偿。 补偿原理：

如果在补偿有功计算功率为P∑，无功计算功率为Q∑。由于补偿后的有功计算功率不变，因此功率因数得到了提高，总的视在功率Sa?c得到显著降低，即：

S?Sa?c?P2?(Q?Qc)2???????????????公式（6-1） ???式中：Qc为电容器的总无功容量，kvar；Q∑为补偿前无功功率，kvar；P∑

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为系统的有功计算负荷，kW；Sa.c为补偿后总的视在功率，kVA；S∑为补偿前总的视在功率，kVA。 6.2.2电容器的选型

1、电容器无功容量的计算 计算公式

S?Sa?c?P2?(Q?Qc)2?????????????公式（6-2） ???电容器的无功容量为：Qc?P(tan?NAT?tan?a?c)（式中：tan?NAT为补偿前

?功率因数角的正切值；tan?a?c为补偿后功率因数角的正切值）。

2、电容器台数的确定

在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压与其接入电网的工作电压相适应。由于电容器的实际补偿容量与其端电压的平方成正比，所以电容器的台数N应按下式计算：

N?Qc……………………………………………………公式（6-3） Uw2qN?C()UN?CN 3n?式中：qN?C为单台电容器的额定容量，单位kvar；Uw为电容器的实际工作电压，单位kV；UN.C为电容器的额定电压，kV。

电容器一般分成两组，分别接在变电所4(10)kV的两段母线上，所以，N应取与计算值相等或稍大的偶数。

3、电容器的补偿方式和联接方式 （1）电容器的补偿方式

电容器的补偿方式有三种，即单独接地补偿方式、分散补偿方式和集中补偿方式。

因为集中补偿方式优点是电容器的利用率较高，管理方便，能够减少电源线路和变电所主变压器的无功负荷，所以多数情况下都采用集中补偿方式。

本设计中就采用集中补偿方式。 （2）电容器的接线方式

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电容器的接线方式分为：三角形接线、中性点不接地的星形接线和双星形接线。一般相间短路容量不超过50MVA，容量不大于300kvar的电容器组，可采用三角形接线。

本设计采用三角形接线。 6.2.3无功补偿的接线图

图6-1无功补偿接线图

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结论

在本次10kV住宅小区供电系统的设计之中，我主要完成了一下几方面的工作：箱式变电站的选择、电气设备的选侧和无功补偿的设计，根据小区的地理位置和经济效益确定主接线；通过短路电流计算和一系列的校验从而选出10KV侧和380V侧的各设备并列出清单，为了使系统能够为小区提供高质量的电能，对功率因数进行了改善，同时设计了一个防雷接地系统，并且做出了一次设计图。

经过计算和相关测量，电压偏差小于5%；系统频率偏差符合国标（±0.2Hz）；三相电压允许不平衡度小于2%。所以设计的指标符合国家标准。

在设计的过程当中，遇到了很多与实际相关的问题，查阅了很多相关的设计手册，自己解决不了的就去请教指导老师，在老师的指导和自己的努力下，每天都在发现新的问题，同时每天都在解决新的问题，每天都在收获新的知识。随着设计进程的一步步前进，自己也在一点点的进步，所以每天睡觉之前都会觉得这样过得很充实。

通过本次设计，使得自己对大学所学的知识从另一个层面有了新的认识，更加系统的把课本的理论知识运用到实际当中，体会到了学以致用的乐趣。掌握了电力系统初步设计的原则和问题解决的能力，加深了对以前所学知识的印象，真正把这些知识消化吸收了，变成了自己的东西，为以后走上工作岗位打下了扎实的基础。

所以从一定意义上说，我圆满完成了我的毕业设计。

但是由于自己对住宅小区的供电系统的实际经验欠缺，所以在设备选择和其它的设计环节可能存在着缺点和不足，希望老师给与指正！

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致谢

在我的论文完成之时，我心中充满了感谢之情，感谢所有关心和支持我的老

师，朋友和我的家人，感谢他们对我的帮助和支持。

首先我要感谢我的指导老师XXX老师。由于此次设计是针对整个小区的供配电系统设计，设计范围比较广，而且需要考虑到设计深度和突出重要方面的设计，因此，这个设计对我来说有一定的难度，在设计过程中X老师为我提供了许多十分重要的资料和提出了许多宝贵意见，并严格要求我们，学习设计中拓宽了自己的知识面，加深了对供配电系统和建筑电气设计的了解，形成了系统的概念。在这个过程中所学到的东西是我的宝贵财富，无疑将会对将来的工作学习产生重大影响。非常感谢X老师对我的学习不断指导和教诲，使自己的水平得到了显著的提高。在此向X老师表示诚挚的谢意。

感谢我的家人，是他们的支持和鼓励使我完成了学业。

感谢我的室友们，他们对我学习和生活上的支持和鼓励，和我一起探讨问题。

感谢我所热爱的XX大学，向所有的帮助过我的老师，朋友表示衷心的感谢。

如果有需要设计图纸的请联系qq766494266

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参考文献

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[8] 水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社，1996 [9] 靳龙章.电网无功补偿实用技术[M].北京：中国电力出版社，1997

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[15] GB／T15945—2008．电能质量电力系统频率偏差[S]．北京：中国标准出版礼，2008

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mp1.html