1、郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） 内容提要 本次设计的课题是住宅小区供电系统的分析与设计，根据设计的基本要求，运用所学的相关知识，查阅相关的资料，进行供电系统的初步设计。本次设计的基本流程是：进行负荷计算，根据负荷计算结果进行变压器的选择并确定供电方案，之后依次进行短路电流的计算，高、低压电器设备的选择和校验，继电保护，防雷与接地保护 等。在这一框架下，按照国家的标准，结合小区实际情况完成设计。本次设计考虑到了供电系统的安全、可靠、灵活、经济四项基本要求，在选择供电方案和电器设备时，优先选择低能耗并且满足设计要求的方案和设备，除此以外，还 考虑到了小区未来的负荷发展情况，做到了远近期的结合
2、，留有扩建的可能性。 关键词 :负荷统计；变压器选择；短路计算；继电保护 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） Abstract The subject of this graduation project is the design of the residence area power supply system. According to the basic requirements of the design, using of the relevant knowledge, searching relevant information. Begin the design of the
3、 power supply system. The basic process of design is load statistics, according to the load calculation results to select the transformer, then begin the Short-circuit calculation, selection and calibration of high and low voltage electrical equipment, relay protection, lightning arrest and groundin
4、g protection, In this framework, according to the national standards, combined with the actual situation of residential to complete the graduation project. This design considerations to the power supply system of safe, reliable, flexible and economic four basic requirements, in the choice of power s
5、upply plan and electrical equipment, preferred select low energy consume and meet the design requirements of the plan and equipment. Besides, consider to the residential future of the loads, combination of recent and forward, it support the possibility of the expansion. Keywords:Load statistics; Tra
6、nsformer selection; Short-circuit calculation; Relay protection 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） 目 录 1 引言 . - 1 - 2 负荷计算 . - 2 - 2.1 供电负荷的分 析 . - 2 - 2.2 供电负荷的计算 . - 3 - 3 供电方案的确定 . - 5 - 3.1 主接线方案原则 . - 5 - 3.2 主接线方案设计 . - 5 - 4 变压器及线路的选择 . - 6 - 4.1 变压器台数的选择 . - 6 - 4.2 变压器容量的选择 . - 6 - 4.3 变压器型号的选择 . - 6 - 4.4
7、 线路的选择 . - 7 - 5.变配电所的总体布置 . - 8 - 5.1 变配电所总体布置要求 . - 8 - 5.2 变配电所结构规范 . - 9 - 5.3 变配电所平面结构图 . - 10 - 6 短路计算 . - 12 - 6.1 短路故障的形式 . - 12 - 6.2 短路电流的计算 . - 12 - 7 高、低压设备的选择 . - 14 - 7.1 设备选择的基本原则 . - 14 - 7.2 高压 设备的选择 . - 16 - 7.3 低压设备的选择 . - 17 - 8 继电保护 . - 20 - 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） 8.1 继电保护的意义及设置原则 .
8、 - 20 - 8.2 变压器的继电保护 . - 20 - 9 变电所防雷与接地 . - 23 - 9.1 变电所防雷保护的设计： . - 23 - 9.2 变电所接地保护的设计： . - 23 - 结 论 . - 26 - 致 谢 . - 27 - 参 考 文 献 . - 28 - 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） - 1 - 1 引言 研究意义：近几年来随着我国社会经济迅速发展，人民的生活水平有了大幅提高，对居住环境的方便、安全、环保、舒适程度等方面提出了更高的要求。这使得住宅小区的供电系统要能够适应小区的用电负荷要求及小区的长远规划，从多方面考虑，进而设计出最合理的供电方案，以使供电
9、系统的运行更加经济、灵活、安全、可靠。 发展 现状：近年来，我国城市化正处于又一新的发展阶段，城市地区的住宅建筑林立，建筑标准越来越现代化，不同种类的小区对用电负荷的要求也不尽相同，但总体的趋势是用电负荷有较大增高，在夏冬季节或用电高峰时段时，用电负荷有较大的波动，造成供电的不稳定或是停电时有发生，为居民用电带来了诸多不便，因此要求小区供电系统要具备更高的可靠性与安全性。随着城市化进程的逐年加快，城市用地更加紧张、用电负荷更加集中，城市的电力电网也逐步由架空向电缆过渡，老旧的配电方案以及变压器、配电室等电力设备在安全性、经济性、环保性等方面都难以满足时 下的住宅用电负荷要求，由此对于小区的供电
10、方案也有了新的要求。 发展趋势： 将来的供配电系统主要发展方向为小型化、节能化及更加自动化。目前对于供电系统的供电可靠性尚 感不足，对于某些重要设备如消防设施、生活水泵、生活电梯的供电可靠性还有待提 高。另外，低压配电部分的安全性也需要更多的重视。 小区供电设计要考虑下列基本要求： （ 1）安全性 需要达到相关技术规范与国家标准，且能够保证人身和设备的安全。 （ 2）可靠性 需要满足小区正常用电的电力负荷。 （ 3）灵活性 需要适用于多种运行方式，以便于电气设备的维修及切换，并适当考虑未来的负荷发展情况。 （ 4）经济性 在符合上述要求的前提下，尽可能简化设计方案，降低投资及设备运行、维修的费
11、用，并减少线路有色金属的消耗和电能的节约。 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） - 2 - 2 负荷计算 2.1 供电 负荷的分析 近年来我国的经济建设步入快车道，居民的生活水品不断提高，越来越多的高能耗电器走进我们的生活，普通家庭的用电需求不断上涨，很多家庭装有 多 个空调、彩电、冰箱，而且呈现出强劲的增长态势，根据以上现状住宅设计标准做出如下规定，一般而言高层的计算负荷可参考每户 68kW 标准，小高层及多层可参考每户 46kW，除上述方法外还可参考 50 2/mW 的建筑面积标准， 本次设计是针对普通住宅小区的设计，根据以上标准，计算负荷取值 6kW 每户。 本次设计 小区有 10 栋
12、楼，每栋 33 层，每 层 4 户，每户 100 平米 ，每栋设置一个户外配电箱，共计 10 个配电箱，每两个配电箱设置一个配电屏，共计 5 个配电屏。由配电屏引出线路通向配电箱，再由配电箱引出线路通向楼栋单元到各户。 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） - 3 - 2.2 供电负荷的计算 目前，我国设计部门在进行企业供电设计时 , 经常采用的电力负荷计算方法有 :需要系数法、二项式系数法、利用系数法、单位电耗法和单位面积功率法等 .需要系数法计算简便 , 对于任何性质的企业负荷均适用 , 且计算结果 基本 上符合实际 , 因此 , 这种计算方法采用最广泛 . 尤其对各用电设备容量相差较小
13、, 且用电设备数 量较多的用电设备组 , 这种计算最适宜 . 二项式系数法则主要适用于各种设备容量相差大的场所 , 如机械加工企业、煤矿综合采工作面等。利用系数法是平均负荷作为计算依据 ,利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。这种计算方法虽理论依据较充分 , 但由于目前积累的实用数据不多 , 且计算步骤较繁琐 , 精确度也并不比前两种方法强多少 , 所以 , 目前以逐渐不被采用 . 最后两种方法常用于方案估算。 这里用需要系数法计算。 负荷计算公式： 有功计算负荷 : 30 deP K P 无功计算负荷 : 3030 tanQ P 视在计算负荷： 3030 cosPS 计算电流： 3030
14、 3 NSI U查阅资料得知：住宅用电负荷需要系数 12 户时 dK 取 值 0.6； dK 在 25100 户时dK 取值 0.45； 100200 户时 dK 取值 0.35；大于 260 户时 dK 取值 0.3；生活用电功率因数取值 cos =0.85，则 tan 0.62 （ 1）小区总的负荷计算 7 9 2 1 0 7 9 2 0e KWp 30 0 . 3 7 9 2 0 2 3 7 6d e kwppK 3030 2376 2 7 9 5 . 3c o s 0 . 8 5 K V APS （ 2）每栋楼的负荷计算如下 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） - 4 - 3 3 4
15、 6 7 9 2e kwp 30 0 . 3 5 7 9 2 2 7 7 . 2d e kppK 3030 2 7 7 . 2 3 6 2 . 1c o s 0 . 8 5 K V APS 30303 6 2 . 1 4 7 0 . 23 3 0 . 4NASI U （ 3）配电箱的负荷计算： 1#-10#配电箱负荷相同 ,计算与每栋楼负荷计算一样： （ 4）配电屏的负荷计算： 1#-5#配电屏负荷相同，计算如下 7 9 2 2 1 5 8 4e KWp 30 0 . 3 1 5 8 4 4 7 5 . 2d e kwppK 3030 t a n 4 7 5 . 2 0 . 6 2 2 9 4
16、 . 6 v a rkQ P 3030 4 7 5 . 2 5 5 9 . 1c o s 0 . 8 5 K V APS 30305 5 9 . 1 8073 3 0 . 4NASI U 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） - 5 - 3 供电方案的确定 3.1 主接线方案原则 在设计小区供电主接线方案时，要符合国家相关规范，布局合理，经济节约等，为适应日益变化的新形势还要有一定的超前意识，从而避 免造成重复建设，资金浪费，维护不便，还影响居民的正常用电。 主接线应满足可靠性、灵活性、经济性等要求。 （ 1）可靠性：为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的
17、可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴 于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要 。 为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，作出切合实际的决定。 （ 2）灵活性：电气主接线的设计，应当在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便地停运断路器、母线及二次设备，并方便设备的安全措施，不影响电网正常运行和对其他用户的供电。 （ 3）经济性：方案的经济性体现在以下三个 方面。
18、采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。在投资初期回路数较少时，更有条件采用设备用量较少的简化接线 。 能缓装的设备，不提前采购装设；在设备型式和额定参数的选择上，要结合工程情况恰到好处，避免以大代小，以高代低；在选择接线方式时，要考虑到设备布置的占地面积大小，要力求减少占地，节省配电装置的征地费用。 3.2 主接线方案设计 见后附录 郑州航空工业管理学院毕业设计（论文） - 6 - 4 变压器及线路的选择 4.1 变压器台数的选择 在变电所中最关键的一次设备是电力变压器，它的主要任务是提升或降低电力系统的电压，以便于合理分 配、使用和输送电能。 选择主变压器台数时应考虑以下原则 ：
19、（ 1）供电系统对正常的用电负荷要有足够的可靠性。 （ 2）当变电所的负荷因昼夜、季节而幅度较大时，且适宜以经济方式运行时，可考虑接入两台变压器。 （ 3）一般情况下，变电所适宜选用一台变压器，但对于负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或更多的变压器。 （ 4）在选择变电所主变压器台数时，还应考虑负荷未来的发展情况，预留出一定的容量。 就本次设计而言：适宜选用两台主变压器，若某台变压器停止运行时，另一台则须承担其负荷。 4.2 变压器容 量的选择 （ 1）对于只装有一台主变压器的供电系统，主变压器的容量 TNS. 应满足全部用电设备总计算负荷 30S 的需要，即 30. SS TN （ 2）装有两台主变压器时每台变压器的容量 TNS. 应同时满足下列两个条件： 当任意一台变压器单独运行时，须满足约 60%70%总计算负荷的需要，即30. )7.06.0( SS TN 当任意一台变压器单独运行时，须满足所 有的、级负荷的需要，即)(30. SS TN 就本次设计而言，小区负荷等级为三级，只要考虑条件：这里小区总计算负荷 30S 为 2795.3kVA，选用两个主变压器的容量 30. )7.06.0( SS TN ，经计算得. 1 6 7 7 1 9 5 7NT K V AS ，取 . 2000NT KVAS 4.3 变压器型号的选择
