扬州大学供配电工程课程设计报告

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： 建电1102 学 号:

姓 名：

指导教师： 李世博 完成日期： 2014年6月5日

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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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

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2

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2

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