1、.装装 订 线线.毕 业 设 计红星花园小区电气设计院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化 05 班 届 次 2015 届 学生姓名 学 号 指导教师 二 一五年六月一日i目 录摘要： .IAbstract II1 绪论 .11.1 毕业设计的性质和任务 11.2 设计概况 11.2.1 小区概况 .11.2.2 设计依据 .11.2.3 设计要求 .21.3 本次小区供配电设计的主要内容 22 住宅小区的负荷计算 .22.1 负荷的分类及供电要求 22.1.1 电力负荷的含义 .22.1.2 按对供电可靠性要求的负荷分类 .32.1.3 本小区的负荷 .33 变电所位置和形
2、式的选择 .43.1 概述 .43.2 小区变配电所的布置及结构方案 43.2.1 配电室的结构 .53.3 变电所位置的确定 64 主变压器台数和容量的确定 .74.1 变压器主变台数的选择 74.2 变电所主变压器容量的选择 75 变电所主接线方案的选择 .85.1 变电所主接线方案的评价 85.2 变电所主接线方案的确定 86. 短路电流计算 96.1 短路计算的目的及步骤 96.1.1 短路电流的原因与危害 .96.1.2 短路电流计算的目的 .106.1.3 短路电流计算的一般规定 .116.2 短路电流计算 116.2.1 短路计算主接线图 .116.2.2 短路计算等效阻抗图 .
3、126.2.3 电抗标幺值计算 .12ii6.2.4 高低压短路电流计算书 .157 电气设备的选择 .247.1 电气设备选择的一般条件 247.1.1 按正常工作条件选择 .247.1.2 按短路情况校验 .257.1.3 短路电流计算表 .267.1.4 短路热效应 .277.2 各电气设备选择的原则 277.2.1 断路器的选择原则 .277.2.2 电流互感器的选择 .287.2.3 电压互感器的选择 .307.3 其它辅助设备选型 317.3.1 熔断器的选择 .317.3.2 隔离开关的选择 .317.3.3 电容补偿装置的选择 .328 变电所继电保护设计 .338.1 概述
4、338.1.1 电力变压器瓦斯保护 .338.1.2 电力变压器过电流保护 .338.1.3 电力变压器电流速断保护 .348.2 变电所 10KV 母线保护 349 高 低压侧线路的选择 .349.1 主线路线型选择 .349.1.1 导体材料的选择 3410 防雷与接地 .3710.1 防雷电过电压的保护 .3710.2 避雷器的选择 3710.2.1 避雷器的分类及配置原则 3710.2.2 避雷器的要求 .3810.2.3 避雷器的选择 3810.3 接地装置 .3910.3.1 接地开关的选择 39参考文献 .40致谢 .41iiiContentsAbstractIAbstract
5、II1 Introduction11.1 Small zone general situation .11.2 Design overview .11.2.1 The design gist11.2.2 Design basis11.2.3 Design requirements .21.3 Quarters distribution design of the main content22 Load calculation residential area22.1 Classification and load power requirements .22.1.1 Power load me
6、aning .22.1.2 Classification according to the load on the power supply reliability requirements32.1.3 Residential area load.33 Substation location and form of choice43.1 Outline.43.2 Variable layout and structure of cell distribution by program43.2.1 Structure and distribution chamber.53.3 Determine
7、 the location of the substation 64 Main transformer station to determine the number and capacity.74.1 Select the number of transformer main transformer station .74.2 Capacity of transformer substation .75 Select the substation main wiring scheme .85.1 Evaluation of Substation main line scheme 85.2 O
8、K substation main wiring scheme 86 Short circuit calculation .96.1 The purpose and procedures of short circuit calculation 96.1.1 Causes and negative short-circuit current.96.1.2 The purpose of the short-circuit current calculation.106.1.3 General provisions short-circuit current calculation 116.2 S
9、hort circuit calculation 116.2.1 Short circuit calculation main wiring diagram .116.2.2 Calculate the equivalent short-circuit impedance.126.2.3 Reactance per unit calculation12iv6.2.4 High and low short-circuit current calculations .157 Choose electrical equipment 247.1 General Conditions of electr
10、ical equipment selection 247.1.1 Select normal operating conditions 247.1.2 Check by a short circuit 257.1.3 Short-circuit current calculation table 267.1.4 Short circuit thermal effects .277.2 Electrical equipment selection principle.277.2.1 Select principle breaker 277.2.2 Current transformer sele
11、ction .287.2.3 Voltage transformer selection.307.3 Auxiliary Equipment Selection.317.3.1 Fuse Selection.317.3.2 Disconnector selection317.3.3 Select Capacitor Compensator328 Design of substation protection338.1 Outline.338.1.1 Power Transformer Gas protection.338.1.2 Power transformer overcurrent pr
12、otection338.1.3 Power transformer current protection.348.2 10KV substation busbar protection.349 High and low voltage side of the line of choice.349.1 Main route type selection349.1.1 Select conductive material3410 Lightning protection and grounding 3710.1 Lightning overvoltage protection3710.2 Arre
13、ster selection 3710.2.1 Classification and configuration guidelines arrester 3710.2.2 Arrester requirements .3810.2.3 Arrester selection3810.3 Grounding .3910.3.1 Selection of Grounding Switch.39References.40Acknowledgements.41I红星花园小区电气设计摘要：本次设计是红星花园小区供配电设计，设计内容包括：室内照明设计；室内插座设计；室内弱电布置；强弱电系统图、干线配线图以及
14、小区 10kv 变电站的设计。在本次设计中的重点是小区变电站的设计。在本次设计中，本着“安全性、可靠性、经济性以及易维护性”的原则，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。供电系统采用的是户内变电站，具有 10kv 和 380v 两个电压等级，10kv 一侧为双电源进线，引自周边的两条 10kv 高压线，380v 主要用于小区用户及小区公共场所的用电，小区低压配电采用的是 TN-C-S。关键
15、词：小区配电；配电室；短路计算；无功补偿；备用电源投入全套图纸加 153893706IIRed Garden District Electric DesignAbstract This design is the Shandong Agricultural University South Campus Staff quarters distribution design, the design includes: interior lighting design; interior socket design; interior layout weak; the strength of el
16、ectrical system diagram, mains wiring diagram and a cell 10kv substation design. Key in this design is the design of the cell substationIn this design, the spirit of “safety, reliability, economy and ease of maintenance“ principle, with the current regulations of the relevant specifications and othe
17、r technical criteria, and then provide the raw data according to the mission statement, referring to the relevant information and books, and obtain the most appropriate solution for a variety of programs for comparison. The main contents of this design include the design calculations to determine th
18、e cell load, short circuit current calculation, main electrical device model and parameters, reactive power compensation design, lightning protection devices.Power supply system is indoor substation with two voltage levels 10kv and 380v, 10kv power line on one side of the double, cited two neighbori
19、ng 10kv high voltage, 380v electricity is mainly used for residential users and community public places cell uses a low-voltage distribution TN-CS.Keywords: Community Distribution; Distribution room; Short circuit calculation; Reactive power compensation; Backup Power Input.11 绪论1.1 毕业设计的性质和任务毕业设计是电
20、气工程及自动化专业学生完成专业培养目标所必须的实践性教学环节，是学生毕业前最后学习和综合训练的重要一环，是知识深化、拓宽教学内容的重要过程，是学生学习、研究和实践的全面总结，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面检验，是实现工科本科培养目标无可替代的重要阶段。通过毕业设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力、组织管理和社交能力，培养学生独立工作的能力以及严谨、扎实的工作作风和事业心、责任感。为学生将来走上工作岗位，顺利完成所承担的建设任务奠定基础。毕业设计的任务是，通过进一步的学习和设计训练，使学生熟悉电气工程设计的基本原理和方法，具备一般电气（电力）工程及工业控制工程设计的基本技能；能够根
21、据不同情况，合理地选择实施方案；能熟练地进行有关电气工程诸方面的计算，并设计出符合国家相关设计规范和施工要求的电气工程施工图纸。1.2 设计概况1.2.1 小区概况世纪花园小区包括单体建筑 21 栋，建筑类型为住宅楼，住户共 576 户。小区年最大负荷利用小时为 2500h,日最大负荷持续时间为 8h, 本小区均属于三级负荷。低压动力设备均为三相供电，额定电压为 380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为 220V。1.2.2 设计依据供电电源：按照甲方与当地供电部门签订的供用电协议规定，本小区可由附近一条10KV 的公用电源线引来。该干线是电力电缆线，为通用的 YJV 电力电缆，其截面为
22、95 平方毫米；电力系统馈电变电站距本小区 6km，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定动作时间为 1.5s。气象资料：年最高气温为 35，年平均气温为 20，年最低气温为-18.5，最热月平均最高气温 31.5，年最热月地下 0.81 米处平均温度 20，土壤冻结深度为 0.75米。夏季主导风向为南风，年雷暴日 31 天。地质水文资料：所在地区平均海拔 130m，地层以沙粘土为主，地质条件较好，地下水位为 2.85.3m，抵制压力为 20 吨/平方米。电费制度：小区与当地供电部门达成协议，在变电所高压侧计量电能，
23、设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。一部分为基本电费，按所装用的主变压器容量来计费。另一部分为电度电费，按每月实际耗用的电能计费。小区最大负荷时的高压侧功率因数不2低于 0.9。1.2.3 设计要求根据小区所取得的电源及小区用电负荷情况，并考虑小区以后的发展，应采用安全可靠，技术先进，经济合理的原则，统计负荷计算、功率因数计算及无功功率因数补偿；确定变配电所的位置和型式选择,确定变电所主变压器的台数与容量；计算短路电流；选择变电所主接线方案,选择并校验高低压侧一次回路设备,选择各单体楼线路及设备,选择整定继电保护装置；确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。1.3
24、本次小区供配电设计的主要内容本次住宅小区供配电系统的设计是根据红星花园小区的规划而设计的。本小区总共有 21 栋楼。 该小区住宅设计共计 4 种户型，分为 A、B、C、D 类，其中 A 类户型设定为10kw，B 类户型设定为 8kw，CX2-负序阻抗标幺值。（2）线路电抗标幺值计算：1）铜芯电力电缆：线路型号：通用 150；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压： ： 0.06531Uj 0.5kV（ ） =LUSXj2*X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。j2）铜芯电力电缆：线路型号：通用 1
25、50；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压： ； 0.06531Uj 0.5kV（ ） =LUSXj2*X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。j3）铜芯电力电缆：线路型号：通用 150；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压： ； 0.06531Uj 0.5kV（ ） =LUSXj2*X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。j4）铜芯电力电缆：线路型号：通用 120；单位长度电抗：0.072；线路长度
26、：1（km）14基准电压： ； 0.06531Uj 10.5kV（ ） =LUSXj2*X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。j5）铜芯电力电缆：线路型号：通用 150；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压： ； 0.06531Uj 0.5kV（ ） =LUSXj2*X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。j6）铜芯电力电缆：线路型号：通用 95；单位长度电抗：0.076；线路长度：6（km）。基准电压： ； 0.3
27、7515Uj 10.5kV（ ） =LUSXj2*X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。j（3）双绕组变压器电抗标幺值计算：1）主变#1：变压器容量：Se = 0.8（MVA）阻抗电压百分值： ； 7.5Ud% 6=ejdSUX10%21X1 - 变压器正序电抗标幺值；X2 - 变压器负序电抗标幺值；- 基准容量值(MVA)；Se - 变压器额定容量值(MVA)。Sj2）主变#2：变压器容量：Se = 0.8（MVA）阻抗电压百分值： ； 7.5Ud% 6=ejdSUX10%21X1 - 变压器正序电抗标幺值；X
28、2 - 变压器负序电抗标幺值；- 基准容量值(MVA)；Se - 变压器额定容量值(MVA)。Sj156.2.4 高低压短路电流计算书（1）最大运行方式1）短路点#1对称短路计算(三相短路)；短路点平均电压 Uj 10.5 kV短路点基准电流 Ij S/3j 10./3.49 A#1 短路点系统 C2 分支分支名称：系统 C2；支电抗标幺值：正序 X1 = 0.5751短路电流周期分量起始值：I“ Sj/3UjX1 0./310.5.7 9.560KA短路冲击电流值： ich 2KchI“ 2.89.6 24.3短路电流全电流最大有效值： 2 2Ic “1*1 9.5601.01 .6起始短路
29、容量： S 3UjI“ 3 73.9MVA非周期等效时间:T = 0.20s短路电流非周期分量热效应: 22 2fQ I“T 9.560 . 18.0KST1 = 0.5s:短路电流在 T1/2 秒时的周期分量有效值： zt/2t/2IgI.9.56.kA短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: tt 1.0 . .0短路电流周期分量热效应： 22zt/t2 2Qz I“10I/1 9.56.9.560./45.69kAS热效应: tf Q 4 80 37K电流有效值: tI / 3.7 /. 1.2T2 = 1.2s:短路电流在 T2/2 秒时的周期分量有效值: zt/2t/2IgI.09.
30、56.0kA短路电流在 T2 秒时的周期分量有效值: tt 1. . .16短路电流周期分量热效应: 22zt/t2 2QzI“10I/1 9.56.9.560./109.678kAS热效应: tfQ z78 78kAS电流有效值: tI / 12. /. 1.32#1 短路点小计:#1 短路点总电抗标幺值：正序 X1 = 0.5751短路电流周期分量起始值： I“ 9.560 .k短路电流全电流最大有效值： ch 14.3 .6A短路冲击电流值： ic 2.36 .k起始短路容量： S“ 17.9 .MV非周期等效时间:T = 0.20s短路电流非周期分量热效应: 22 2fQ I“T 9.
31、560 . 18.0kAST1 = 0.5s:短路电流在 T1/2 秒时的周期分量有效值: zt/2I . .短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: t 9.560 .k短路电流周期分量热效应: 222zt/ztQz I“1II/1 = 9.5602+109.5602+9.56020.5/12=45.699 2kAS热效应: tf z 45.69 18.0 63.97kAS电流有效值: t IQ/ 3.7 /.5 1.2T2 = 1.2s:短路电流在 T2/2 秒时的周期分量有效值: zt/2I 9.60 .5k短路电流在 T2 秒时的周期分量有效值: t .5 .A短路电流周期分量热效应:
32、 222zt/zt2 QzI“1II/19.609.60.5. 178kS 17热效应: 2tfQ z 109.678 .20 17.958kAS电流有效值: tI / .5 /. .36不对称短路电流计算各序阻抗参数：正序 X1 = 0.5751；负序 X2 = 0.3751#1 两相短路电流计算两相短路电流： I“3Ij/X1235.49/0.71.3510.2kA两相短路冲击电流： ich KchI“ .8.2 .两相短路电流全电流： 2 2Ich “11 0.12.01 5.3k两相短路容量： S 3UjI“ 3.5. 8.MVA2）短路点#2对称短路计算(三相短路)；短路点平均电压
33、j 0.4 k短路点基准电流 Ij S/3j 10./31.38 #2 短路点系统 C2 分支分支名称：系统 C2分支电抗标幺值： 正序 X1 =4.3252短路电流周期分量起始值：I“ Sj/3UjX1 0./30.4.25 3.7KA短路冲击电流值： ich 2KchI“ 21.8.7 8.90短路电流全电流最大有效值：2 2Ich“1*ch1 3.712.801 50.39KA起始短路容量： S“UjI“ .43.7 .MV非周期等效时间: T = 0.20s短路电流非周期分量热效应: 22 2fQ I“T . 0. .734kST1 = 0.5s:18短路电流在 T1/2 秒时的周期分
34、量有效值: zt/2t/2IgI1.03.72.kA短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: tt . . .短路电流周期分量热效应: 22zt/t22 2QzI“10I/1 3.73.7.0.5/1 6.835kAS热效应: tf Q 683 749电流有效值: tI / 9. /. .T2 = 1.2s:短路电流在 T2/2 秒时的周期分量有效值: zt/2t/2IgI1.03.72.kA短路电流在 T2 秒时的周期分量有效值: tt . . .短路电流周期分量热效应: 22zt/t2 2QzI“10I/13.73.7/136.40kAS热效应: tf 640 7 598电流有效值: tI
35、 / 159.8 /.2 .#2 短路点小计:#2 短路点总电抗标幺值：正序 X1 = 4.3251短路电流周期分量起始值： I“ 3.7 .3kA短路电流全电流最大有效值： ch 50.9 .0短路冲击电流值： ic84.9 .k起始短路容量： S“ 23.1 .MVA非周期等效时间: T = 0.20s短路电流非周期分量热效应: 22 2fQ I“T 3.70. .734kAST1 = 0.5s:短路电流在 T1/2 秒时的周期分量有效值: zt/2I . .19短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: ztI 3.72 .3kA短路电流周期分量热效应: 2 2zt/zt Qz“10II/
36、1 = 33.3722+1033.3722+33.37220.5/12= 556.835 2kS热效应: 2tfQ z 56.83 .74 9.56kAS电流有效值: tI / 9. /0. 3.8T2 = 1.2s:短路电流在 T2/2 秒时的周期分量有效值: zt/2I .7 .2k短路电流在 T2 秒时的周期分量有效值: t 3. .3A短路电流周期分量热效应: 222zt/ztQz I“10II/1 2 23.7103.7 36.40kS热效应: 2tfQ z 6.4 2.4 159.8A电流有效值: t I/ 159.38 /. 36.0k#2 不对称短路电流计算各序阻抗参数：正序
37、；负序X 4.2X2 4.15#2 两相短路电流计算两相短路电流： I“3Ij/13.8/.324.1529.8kA两相短路冲击电流： ich 2KchI“ 1.09. 7.30两相短路电流全电流：2 2Ic “11 9.582.81 4.6k两相短路容量： S 3UjI“ 30.4. 0.5MVA（2）最小运行方式1）短路点#3对称短路计算(三相短路)；短路点平均电压 j 10.5 k短路点基准电流 Ij S/3Uj 10./3.49 A20#3 短路点系统 C2 分支分支名称：系统 C2；分支电抗标幺值：X1=0.5751短路电流周期分量起始值： I“Sj/3UjX10./310.5.79
38、.560KA短路冲击电流值： ich2KchI“ 2.8. 24.3短路电流全电流最大有效值：2 2I “11 9.5601.01 .6起始短路容量： S 3UjI“ 3 73.9MVA非周期等效时间: T0.2s短路电流非周期分量热效应: 222fQ I“T 9.560. 18.0kST1 = 0.5s:短路电流在 T1/2 秒时的周期分量有效值: zt/2t/2IgI.9.56.A短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: tt 1.0 . .0k短路电流周期分量热效应:22zt/t2 2Qz I“10I/1 9.56.9.560. 45.69kAS热效应: tf Q 4 837电流有效值:
39、 tI / 3.7 /. 1.2T2 = 1.2s:短路电流在 T2/2 秒时的周期分量有效值: zt/2t/2I gI .0 9.56 .0kA短路电流在 T2 秒时的周期分量有效值: tt 1. . .短路电流周期分量热效应:22zt/t2 2Qz I“10I/ 9.56.9.5601. 09.678kAS热效应: 2tf 78 521电流有效值: tI Q/ 127.958 /. 10.326kA#3 短路点小计:#3 短路点总电抗标幺值：正序 X 57短路电流周期分量起始值： I“.60 .短路电流全电流最大有效值： ch 14.3 .6k短路冲击电流值： ic2.36 .A起始短路容
40、量： S“17.9 .MV非周期等效时间： T0s短路电流非周期分量热效应: 222f QI“T 9.560. 18.0kAST1 = 0.5s:短路电流在 T1/2 秒时的周期分量有效值: zt/2 I. .短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: t 9.560 .k短路电流周期分量热效应: 222zt/ztQz I“1II/1 29.560.9.560. 45.69kAS热效应: 2tfQ z 4. 18.2 3.7kAS电流有效值: tI / 63.97 /0.5 1.T2 = 1.2s:短路电流在 T2/2 秒时的周期分量有效值: zt/2 I9.6 .50k短路电流在 T2 秒时的
41、周期分量有效值: t .50 .A短路电流周期分量热效应: 222zt/ztQz I“1II/1 29.560.9.560. 09.678kAS热效应: 2tfQ z 1.78 .2 17.8kAS电流有效值: tI / .95 /. 0.36#3 不对称短路电流计算22各序阻抗参数：正序 ：负序X1 0.57X2 0.37511.2.1 #3 两相短路电流计算两相短路电流： I“3Ij/.49/.0.3751.2kA两相短路冲击电流： ich2KcI“21.8.2.两相短路电流全电流： 2 2Ich “11 00 15.3k两相短路容量： S3UjI“31.5.8.MVA2）短路点#4对称短
42、路计算(三相短路)短路点平均电压 j 0.4 kV短路点基准电流 IS/3Uj 10./30.4 1.38 kA#4 短路点系统 C2 分支分支名称：系统 C2；分支电抗标幺值：正序 X1 = 8.0751短路电流周期分量起始值：I“ Sj/3UjX1 0./30.48.75 1.84KA短路冲击电流值： ich2KcI“2.817短路电流全电流最大有效值：2 2I “11 .42.801 6.90起始短路容量： S3UjI“30.7MVA非周期等效时间:T = 0.20s短路电流非周期分量热效应: 222fQ I“T 1.840. 63.89kST1 = 0.5s:短路电流在 T1/2 秒时
43、的周期分量有效值: zt/2t/2I gI1.7.41.A短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: tt.0 .8.k短路电流周期分量热效应: 22zt/tQz I“10I/123222 217.84017.84.0.5/1 9.745kAS热效应: tfQ z 59. 63.9 .63kAS电流有效值: tI/2.4 /0.521.4T2 = 1.2s:短路电流在 T2/2 秒时的周期分量有效值: zt/2t/2IgI.0 17.84.kA短路电流在 T2 秒时的周期分量有效值: tt. 短路电流周期分量热效应: 22zt/tQz I“10I/1 2 217.847.84 38.kAS热效应
44、: 2tfQ z 3. 6.9 7.6kS电流有效值: tI / 47.28 /1. .30#4 短路点小计: #4 短路点总电抗标幺值：正序 X1 = 8.0751短路电流周期分量起始值： I“ . .74kA短路电流全电流最大有效值： 1.8 .短路冲击电流值： ich 45.0 .k起始短路容量： S“ 12. .MVA非周期等效时间: Ts短路电流非周期分量热效应: 222f QI“T17.840.63.89kAST1 = 0.5s:短路电流在 T1/2 秒时的周期分量有效值: zt/2I . 17.4短路电流在 T1 秒时的周期分量有效值: t 17.84 .k短路电流周期分量热效应: 222zt/ztQz I“0II/1 2 217.8417.845 9.745kAS
