1、 武汉理工大学毕业设计（论文） 小区供配电造价预算及成本控制研究 学院（系）： 自动化 学院 专业班级： 电气及自动化 学生姓名： 指导教师： I 摘 要 本文开展小区供配电系统的设计与研究。首先对配电网的发展现状进行了分析，并列出了国家及地方颁布的民用建筑小区电气设计规范及供配电行业相关标准。论文以实际的某小区为实例，结合小区规划和建筑平面布置，设计小区供配电系统的线路规划。根据各栋各层建筑使用功能要求，合理而精确计算各箱变所须提供电能的用电负荷。论文对小区的接地与防雷系统进行设计。最后对所有供配电设备根据前面的设计，进行设备的参数计算与选型研究。 关键词： 供配电 ； 负荷计算 ； 接地
2、； 防雷；成本控制 II Abstract This paper conducts community power supply and distribution system design and research. The first, analyses the development status quo of distribution network， and lists civil construction residential electrical design specifications and the related standards of power supply in
3、dustries issued by the national and local. The thesis take a residential district as a solid example, combined with community planning and architectural layout, design community for the route planning of distribution system. According to all the layers of building function requirements, Reasonable a
4、nd precise calculation of each box-type substation required to provide electricity load. The paper discusses the design of the grounding and lightning protection system in the residential district. At last, according to the previous design, calculate parameter and selection of power supply equipment
5、. Key Words： power supply and distribution； load Calculation； Lightning strike width；Landing； cost control III 目 录 第章 绪 论 . 1 1.1 国内外发展现状 . 1 1.2 小区电气设计规范及相关标准 . 2 1.3 本文主要研究内容 . 3 第 2 章 小区配电系统规划 . 4 2.1 电力系统概述 . 4 2.2 电网电压等级分类 . 7 2.3 配电网接线方式 . 10 2.3.1 放射式接线 . 10 2.3.2 树干式接线 . 10 2.3.3 环形接线 . 11 2
6、.4 某小区配电规划及成本控制 . 13 第 3 章 小区用电负荷分析与计算 . 15 3.1 负荷分级及供电要求 . 15 3.2 设备容量及负荷计算方法 . 16 3.2.1 估算法 . 17 3.2.2 需要系数法 . 17 3.2.3 其它计算方法 . 18 3.3 小区实际负荷计算 . 18 3.3.1 箱变 1#所供电区域负荷计算 . 18 3.3.2 箱变 2#所供电区域负荷计算 . 19 3.3.3 箱变 3#所供电区域负荷计算 . 21 3.3.4 箱变 4#所供电区域负荷计算 . 22 3.3.5 其它 用电负荷计算 . 22 第 4 章 接地与防雷设计 . 24 IV 4
7、.1 接地设计 . 24 4.1.1 中性点、线电压、相电压 . 24 4.1.2 中性点接地方式的选择 . 26 4.1.2.1 中性点不接地系统 . 26 4.1.2.2 中性点经消弧线圈接地电力系统 . 28 4.1.2.3 中性点直接接地电力系统 . 30 4.1.2.4 中性点经大电阻接地电力系统 . 31 4.1.2.5 中性点经低电阻接地电力系统 . 31 4.1.3 380V/220V 低压系统保护接地形式 . 32 4.1.3.1 保护接零 TN 系统 . 32 4.1.3.2 IT 系统 . 35 4.1.3.3 TT 系统 . 36 4.1.3.4 总结 . 36 4.2
8、 防雷保护 . 37 4.2.1 外部防雷保护 . 37 4.2.1.1 接闪器 . 37 4.2.1.2 引下线 . 40 4.2.1.3 均压环 . 40 4.2.1.4 接地装置 . 41 4.2.2 内部防雷保护 . 42 第 5 章 设备选型与成本控制 . 44 5.1 变压器选型 . 44 5.2 断路器的选型 . 47 5.3 隔离开关的选型 . 50 5.4 高压负荷开关的选型 . 52 5.5 高压熔断器的选型 . 52 5.6 电流互感器 CT 的选型 . 54 5.7 电压互感器 PT 的选型 . 55 5.8 箱式变电站 . 56 V 5.9 电缆选型 . 59 5.1
9、0 电梯设备选型 . 61 第 6 章 全文总结 . 65 参考文献 . 66 致 谢 . 67 附录一 小区配电线路图 . 1 附录 二 800KVA 箱式变电站实际图纸 . 1 附录 三 630KVA 箱式变电站设计图纸 . 70 附录 四 800KVA 箱式变电站设计图纸 . 71 武汉理工大学学士学位论文 1 第章 绪 论 1.1 国内外发展现状 电力工程是由“发输电工程”与“供配电工程”两部分组成，其中，“发输电工程”通常被称作“输电工程”。“供配电工程”被称作“配电工程”。传统上 电力系统 又 划分为发电、输电和配电三大组成系统。发电系统发出的电能经由输电系统的输送，最后由配电系统
10、分配给各个用户。由于配电系统作为电力系统的最后一个环节直接面向终端用户，它的完善与否直接关系着广大用户的用电可靠性和用电质量，因 而 配电系统 在电力系统中具有重要的地位。 目前亚洲 60%和欧洲近 80%的国家及地区采用 20kV 作为中压配电电压等级，采用 l0kV 最为中压配电电压等级的国家己不多。现阶段我国大都采用 10kV 中压配电网作为联系高、低压配电网的中间环节。 欧洲从 20 世纪 50年代起就有 17 个国家和地区 (占欧洲 80%)开始采用 20kV作为配电电压 1。苏联于 20 世纪 50 年代以后，除少数大城市外，配电网几乎都由 l0kV电压等级改成了 20kV 电压等
11、级，并将 20kV 纳入了国家标准。法国电力公司自 1962年开始便将城市标准配电电压定为 20kV 同时限制和取消 10kV 和 15kV 电压等级，以适应城市电网发展需求。 1960 年前，德国曾将 5-6kV 配电网升压改造为 10kV 电压等级，但这种做法很快便被停止，而是决定将 6kV、 10kV、 15kV 众多城市和农村电网改为 20kV。其他欧洲国家如保加利亚、意大利、奥地利等大部分也都使用了 20kV 配电 2。 现有统计资料表明，亚洲己有 14 个国家和地区采用 20kV 做一次配电电压。亚洲四小龙己有 3 个，即新加坡、韩国和我国台湾于 20 世纪 70 年代开始在城市电
12、网中陆续把 20kV 电压选作中压配电电压，其中新加坡和韩国始 于 20 世纪 70 年代初，我国台湾则开始于 70 年代中后期。早在 20 世纪 60 年代初韩国即开始了大规模的电网改造和建设，提高输电电压，扩建输配电网络，线损率很快从 29%下降到5.9%的低水平，全国大中城市已于 1995 年底将一次配电电压升压至 22.9kV 营运。新加坡原始沿用英制 6.6kV 配电， 20 世纪 60 年代经济起飞阶段电力负荷迅速增长， 70 年代初决定将一次配电电压升为 22.9kV2。 我国电网升压改造工程于 20 世纪 50 年代中期开始，将 2.2kV、 3.3kV、 6.6kV和 13.
13、2kV 等多种繁复的配电电压逐步改造 ，到 70 年代末统一到当时标准配电电压10kV。但随着中压配电电压统一到 10kV， 1976 年颁发的有关规程和标准删掉了20kV 的相关部分。随着我国经济快速发展，负荷密度和用电量增加迅速，某些城市的 10kV 配电网己显不足。 2007 年颁布的 GB156-2007标准电压， 20kV 与其武汉理工大学学士学位论文 2 他标准电压等级同等使用 3。部分地区已将中压配电电压升压为 20kV。实践证明，在输送的电量相同时，就线路或电缆的生产单价而言， 20kV 要比 10kV 的低。配电电压的提高和配电网技术改造的直接效果是扩大了对用户的配电能力，改
14、善了电压质 量，大大降低了供配电系统的线路损失。 随着新能源发电技术的发展，家庭用、小区用太阳能发电、风力发电、风光互补发电、燃料电池发电将会有很大发展。目前国家大力倡导分布式 发电 和大型 可再生能源 电站 并网， 分布式电源 接入对现有配电网的潮流、短路电流产生实质性影响。另外 电动汽车 及其配套充电设备也进入了推广阶段，充电设备普遍功率较大且可能产生谐波污染，目前的小区配电系统已经无法满足家庭用电动车的充电需求，这些新需求（供电可靠性和电能质量）给配电网的提出了新的要求。 1.2 小区电气设计规范及相关标准 以 2013 年度全国注册电气工程师（供配电）专业考试所使用的规程、规范为例，供
15、配电系统的主要设计规范及相关标准有： (1)建筑设计防火规范 GB50016； (2)建筑照明设计标准 GB50034； (3)人民防空地下室设计规范 GB50038； (4)高层民用建筑设计防火规范GB50045； (5)供配电系统设计规范； GB50052； (6) 10kV 及以下变电所设计规范 GB50053； (7)低压配电设计规范 GB50054； (8)通用用电设备配电设计规范 GB50055； (9) 建筑物防雷设计规范 GB50057； (10)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058； (11) 35 110kV 变电所设计规范 GB50059；(12) 3kV
16、110kV 高压配电装置 GB50060； (13)电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062； (14)电力装置的电气测量仪表装置设计规范GB/T50063； (15)住宅设计规范 GB50096； (16)火灾自动报警系统设计规范GB50116； (17)石油化工企业设计防火规范 GB50160； (18)电子计算机机房设计规范 GB50174； (19)有线电视系统工程技术规范 GB50200； (20)电力工程电缆设计规范 GB50217； (21)并联电容器装置设计规范 GB50227； (22)火力发电厂与变电所设计防火规范 GB50229； (23)电力设施抗震设计规范
17、GB50260； (24)城市电力规划规范 GB50293； (25)建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 GB/T50311； (26)智能建筑设计标准 GB/T50314； (27)民用建筑电气设计规范 JGJ16； (28)高压输变电设备的绝缘配合 GB311.1； (29)交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL/T620； (30)交流电气装置的接地设计规范 GB/T50065-2011； (31)导体和电器选择设计技术规定 DL5222； (32)户外严酷条件下的电气设施 第 1 部分 : 范围和定义 GB9089.1、户外严酷条件下的电气设施 第 2 部分 : 一般防护要求 GB
18、9089.2； (33)电能质量供电电压偏差武汉理工大学学士学位论文 3 GB12325； (34)电能质量电压波动和闪变 GB12326； (35)电能质量公用电网谐波 GB/T14549； (36)电能质量三相电压不平衡 GB/T15543； (37)电击防护装置和设备的通用部分 GB/T17045； (38) 用电安全导则 GB/T13869； (39)电流通过人体的效应 GB/T13870.1 (第一部分：常用部分 ) ； (40)电流通过人体的效应 GB/T13870.2 (第二部分：特殊情况 ) ； (41)系统接地的型式及安全技术要求 GB14050； (42)防止静电事故通用导
19、则 GB12158； (43)建筑物电气装置 GB16895.21（第 4-41 部分：安全防护 -电击防护）； (44)建筑物电气装置 GB16895.2（第 4-42 部分：安全防护热效应保护）； (45)建筑物电气装置GB16895.3(第 5-54 部分：电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体 )； (46)建筑物电气装置 GB16895.4 (第 5 部分：电气设备的选择和安装 第53 章 :开关设备和控制设备 )； (47)建筑物的电气装置 GB16895.5（第 4 部分：安全防护第 43 章：过电流保护）； (48)建筑物电气装置 GB16895.6（第 5 部
20、分：电气设备的选择和安装 第 52 章：布线系统）； (49)建筑物电气装置 GB16895.8(第7 部分：特殊装置或场所的要求 第 706 节：活动受限制的可导电场 所 )； (50)建筑物电气装置 GB/T16895.9(第 7 部分：特殊装置或场所的要求 第 707 节：数据处理设备用电气装置的接地要求 )； (51)低压电气装置第 4-44 部分 :安全防护电压骚扰和电磁骚扰防护 GB/T16895.10； (52)建筑物电气装置的电压区段GB/T18379； (53)安全防范工程设计规范 GB50348； (54)电力工程直流系统设计技术规定 DL/T5044； (55) 66kV
21、 及以下架空电力线路设计规范 GB50061；(56)工业电视系统工程设计规范 GB50115； (57)厅堂扩声系统设计规范GB50371； (58)入侵报警系统工程设计规范 GB5034； (59)视频安防监控系统工程设计 GB50395； (60)出入口控制系统工程设计规范 GB50396； (61)工业企业电气设备抗震设计规范 GB50556-2010。 1.3 本文主要研究内容 本文主要开展小区供配电系统的设计与研究，熟悉并掌握国家及地方颁布的民用建筑小区电气设计规范及供配电行业相关标准。并以小区为实例，结合小区规划和建筑平面布置，设计小区供配电系统。根据各栋各层建筑使用功能要求，合
22、理而精确计算用电负荷。本文对小区的接地与防雷系统进行设计。最后根据用电负荷对变压器数量、容量以及其它设备进行了选型。 武汉理工大学学士学位论文 4 第 2 章 小区配电系统规划 2.1 电力系统概述 电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。如图2.1 所示。图中变压器竖线表示不同电压等级，箭头表示下一级负载。 图 2.1 电力系统示意图 发电厂将一次能源转换成电能。（ 一次能源指各种以原始形态存在于自然界而没有经过加工转换的能源，包括原煤、石油、天然气，以及水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能。二次能源指直接或间接由一次能源转换转化加工而生产的其他形式的能源，如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、酒精、沼气等。除少数情况下一次能源能够以原始形态直接使用外，更多情况是根据不同目的对一次能源进行加工，转换成便于使用的二次能源。）根据一次能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂和核能发电厂，此外，还有风力、太阳能、地热和海 洋发电厂等。 我国发电厂的发电机组输出额定电压为 3.15 20KV（如葛洲坝水力发电机额定电压 13.8kV）。随着大型发电厂的建成投产及输电距离的增加，为了减少线路能耗、压降，以及节约有色金属和降低线路工程造价，必须经发电厂中的升压变电所升压至 35 500KV（如 110kV），再由高压输电线传送到总降压变电所，将高压电
