小區(qū)住宅供電系統(tǒng)設計

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0 緒論課題背景隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所的建設迅猛發(fā)展。在城市人口集中、高樓大廈林立、用地十分緊張的情況下，城市的高低壓線路走廊受到限制，給城市高低壓網(wǎng)絡的發(fā)展和變電所建設帶來一定困難。農(nóng)村自身的特點也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設帶來一定困難。如何設計城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所，是城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設、改造中需要研究和解決的一個重要課題。變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所，是電力系統(tǒng)中電能傳輸必不可少的環(huán)節(jié)，起著橋梁的作用。變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設的關鍵環(huán)節(jié)。變電所設計質(zhì)量的好壞，直接關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。為滿足城鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，就需要做到變電所整體的穩(wěn)定、可靠并采取相應的措施提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量 。變電所結構的改進、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進、代管理的運用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術及施工組織水平也相應地隨之不斷提高。變電站是電網(wǎng)建設和電網(wǎng)絡改造中非常重要技術環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設計是我國電網(wǎng)建設的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)在根據(jù)電力系統(tǒng)和城市住宅小區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，擬在某地區(qū)新建10kV 的變電所。設計的目的和基本要求隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常工作中。因為電能可以方便的轉(zhuǎn)化為其他形式的能源，例如：機械能、熱能、光能、磁能等等；并且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的任何工作場所和生活場所；電能的應用規(guī)模也很靈活。以電作為動力，可以促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大幅提高勞動生產(chǎn)率。同時提高電氣化程度，以電能代替其他形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑。在電力系統(tǒng)設計中，應貫徹國家各個項方針政策，遵照有關的設計技術規(guī)定。從整體出發(fā)，深入論證電源布置的合理性，論證其安全可靠性和經(jīng)濟性，并對此進行必要的計算。尚需注意近期與遠期的關系，發(fā)電、輸電、變電工程的協(xié)調(diào)，并為電力系統(tǒng)繼電保護、安全自動裝置及以下一級電壓的系統(tǒng)設計創(chuàng)造條件。 1 小區(qū)供電系統(tǒng)的設計小區(qū)供電系統(tǒng)設計的重要性小區(qū)供電系統(tǒng)的設計是非常重要的，如果系統(tǒng)出故障了，將影響整個住宅小區(qū)的供電，所以可靠性要求很高。所以在設計時必須要考慮到供電系統(tǒng)的安全性、可靠性及經(jīng)濟性。通過對變電站的主接線設計，短路電流計算，主要電氣設備型號和參數(shù)的確定，電氣設備的動熱穩(wěn)定校驗，備用電源的自動投入設計，無功補償設計，防雷和過電壓保護裝置的設計較為詳細地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設計。1、電氣主接線設計的重要性發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。2、電氣主接線設計的步驟（1）根據(jù)下達的設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，并依據(jù)主接線的設計原則從技術上論證各方案的優(yōu)、缺點，選出 2－3 個各較佳的方案。（2）對擬訂的 2－3 個方案進行技術、經(jīng)濟比較，選出最好的方案。各主接線方案都應該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過經(jīng)濟比較，選年運行費用最小的作為最終方案，當然，還要兼顧到今后的擴容和發(fā)展。（3）對電氣主接線設計的基本要求主接線應滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等要求。①可靠性：為了向用戶供應持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標準是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進行可靠的定量計算分析的基礎數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運行可靠性高的設備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟性兩方面，作出切合實際的決定。②靈活性：電氣主接線的設計，應當在運行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運行要求。在調(diào)度時，可以靈活地投入或切除發(fā)電機、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負荷。在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及二次設備，并方便設備的安全措施，不影響電網(wǎng)正常運行和對其他用戶的供電。 2 ③經(jīng)濟性：方案的經(jīng)濟性體現(xiàn)在以下三個方面。采用簡單的接線方式，少用設備，節(jié)省設備上的投資。在投資初期回路數(shù)較少時，更有條件采用設備用量較少的簡化接線。能緩裝的設備，不提前采購裝設；在設備型式和額定參數(shù)的選擇上，要結合工程情況恰到好處，避免以大代小，以高代低；在選擇接線方式時，要考慮到設備布置的占地面積大小，要力求減少占地，節(jié)省配電裝置的征地費用。配電所主變壓器的選擇1、主變壓器的選擇原則（1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?5~10 年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期 10~20 年的負荷發(fā)展。（2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結構來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負荷，對于有一類負荷的變電所，當一臺主變停運時，其他變壓器容量應能保證全部負荷的 70%~80%。（3）由于本小區(qū)有電梯，為了保證供電可靠性，配電所一般裝設兩臺主變，有條件的應考慮設三臺主變的可能性。2、主變臺數(shù)的確定根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設計兩個配電室分布在小區(qū)的東西兩側?？紤]到電纜的長短會對經(jīng)濟利益造成影響，決定設計一處開閉所并且和一號配電室建立在一起。這樣可以保證供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟性。 3、主變壓器的選擇首先對住宅小區(qū)總電量進行計算： 1#樓 總電量：192+192+80+72=536（kW ）2#樓 總電量：338+282+127+143=890（kW ）3#樓 總電量：492+524+248+255=1519（kW ）4#樓 總電量：492+521+248+255=1519（kW ）5#樓 總電量：523+520+248+255=1546（kW ）6#樓 總電量：578+578+246+253=1655（kW ）7#樓 總電量：515+505+79+79=1178（kW ）8#樓 總電量：408+390+95+95=988（kW ）9#樓 總電量：408+390+95+95=988（kW ）10#樓 總電量：416+441+121+137=1115（kW ） 3 11#樓 總電量：452+527+118+134=1231（kW ）12#樓 總電量：515+505+79+79=1178（kW ）考慮到住宅小區(qū)的地理位置問題及其經(jīng)濟效益，于是設計為 1#配電室控制 1#樓至6#樓，2#配電室控制 7#樓至 12#樓。所以接下來要計算兩處配電室所承擔的總負荷為多少。1#樓至 6#樓的總電量：S2=1178+988+1115+1231+1178=6678（kW ）7#樓至 12#樓的總電量：S2=536+890+1519+1546+1655=7665（kW ）根據(jù)原始資料得知小區(qū)的同期系數(shù)為 0.351#配電室兩臺變壓器的總容量：ST1+ST2=6678×0.35=2337（kW）ST3+ST4=7665×0.35=2683（kW）供電系統(tǒng)主接線的設計有匯流母線的主接線形式包括單母線分段和雙母線接線。單母線又分為單母線接線、單母線分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線接線、雙母線分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線的形式。無匯流母線主要有單元接線、擴大單元接線、橋形接線、角形接線。1#配電室主接線的設計根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設計兩個配電室分布在小區(qū)的東西兩側?？紤]到電纜的長短會對經(jīng)濟利益造成影響，這樣可保證供電的可靠性，安全性，經(jīng)濟性。方案：10kV 側母線采用單母線分段接線形式。10kV 母線 I 段接 10kV 母線 I 段，10kV 母線 II 段接 110kV 變電站 10kV 母線 II 段。380V 側母線采用單母線分段接線形式?；芈罚?變壓器的回路數(shù)：22 條，2#變壓器的回路數(shù)：22 條。2#配電室主接線的設計方案：10kV 側母線采用單母線分段接線形式。10kV 母線 I 段接開閉所 10kV 母線段，10kV 母線 II 段接開閉所 10kV 母線 II 段。380V 側母線采用單母線分段接線形式?；芈罚?# 變壓器的回路數(shù)：12 條 2#變壓器的回路數(shù)：12 條。開閉所的設計 4 1#樓8#樓7#樓5#樓6#樓12#樓11#樓10#樓9#樓4#樓3#樓2#樓花壇噴泉1#配2#配電室考慮到住宅小區(qū)的地理分布和工程經(jīng)濟問題，把 1#配電室和 2#配電室設計在兩邊。短路電流計算短路計算的目的及步驟短路電流計算的目的短路種類 ：一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況進行校驗。電氣中的短路電流與電源的內(nèi)電阻有關。短路電流越大。說明電源內(nèi)阻越小。電源所提供的功率越大。短路電流在實際生活中的應用很多。如兩變壓器并聯(lián)要求短路電流要一樣。如有誤差也要很小。不然的話短路電流大的變壓器就會出現(xiàn)過載。短路電流的計算步驟在工程設計中，短路電流的計算通常采用使用曲線法。步驟如下：（1）選擇計算短路點①首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗。 5 ②選取基準容量和基準電壓（一般取各級的平均電壓）。③將各元件電抗換算為同一基準值的標幺電抗。（3）化簡等值網(wǎng)絡：為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。（4）求計算電抗。(將各轉(zhuǎn)移阻抗按各發(fā)電機額定功率歸算)（5）查運算曲線查出各供給的短路電流周期分量標幺值。（6）算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量。（7）計算短路電流周期分量有名值。短路電流的計算系統(tǒng)電抗: ??22156.30avskUXS???變壓器電抗: ??????22%/./1043.76tknn???折算到 10kV 等級電抗 ??2 21123.76.5.180.185avdtUX????????????????????????10kV 變電站到短路點 d1 的電抗 ??21120.85.160.345avdtX????????????短路點 d1 的短路電流kA11/(3)./(34)7.davdIU??kA2.5.75.8shiI???kA1.26sIMVA(3)101.3davdSI?10kV 變電站到短路點 d2 的電抗X2=（Xd1+Xt/2 ） =(0.345+1.72) ×(0.4*0.4/10.5*10.5)21Uav（ ）=2.065 ×0.029=0.006(Ω) 6 短路點 d2 的短路電流kA21/(3)0.4/(63)8.49davdIUX????kA.5.89.1shiI??kA22.sIMVA(3)043.26.davdSI?? 0 附錄 11#配電室的主接線附錄 2 配電室的主接線 0 2#配電室的主接線