1、 摘 要随着人们的居住条件的不断改善，人们对小区电力供应的要求越来越高，特别是供电的可靠性和持续性。这就要求在进行供配电系统设计时要结合该小区的规模和规模标准来设计，要既能满足小区的用电负荷，又能保证小区的供电安全及供电可靠性。本次设计课题内容为某小区 10KV 供配电系统设计。论文的主体结构为：首先论述了课题的意义和设计概况，主要包含此小区供配电系统的设计理论。设计前期根据民用住宅建筑物的负荷计算准则来进行负荷计算，运用了三种负荷计算方法对各类别的用电负荷进行计算和统计，经过分析选择低压集中无功补偿方式，采用并联电容器，使功率因数由 0.85 提高到 0.932，大大降低了设备运行的损耗；再
2、采用标幺值法对短路电流进行运算，选择主要电气设备的型号和参数，灵活将电器设备的原理进行理解及运用，根据数据表，选择了合适的电缆型号和截面。后期则从防直击雷和接地系统的角度，对建筑物进行防雷保护的设计，及图纸的绘制。关键词：供配电系统；短路计算；无功补偿IABSTRACTWith the continuous improvement of peoples living conditions, peoples demand for residential power supply is increasingly high, especially the reliability and contin
3、uity of power supply. This requires the design of power supply and distribution system to combine the size and scale of the district standards to design, to both meet the districts electricity load, but also to ensure that the districts power supply security and reliability.This design topic for the
4、 residential area 10KV power supply and distribution design. The main structure of the thesis is as follows: firstly, the significance and the design of the project are discussed, including the design theory of the power supply and distribution system. Preliminary design according to the load of res
5、idential buildings calculation criterion for load calculation, using three kinds of calculation methods of all kinds of used electricity load calculation and statistics, and selection of shunt capacitor of low voltage reactive power compensation, the power factor increased from 0.85 to 0.932, greatl
6、y reduces the loss of equipment operation; by p.u. method of short-circuit current calculation, for power transformer selection and electrical equipment models and the parameters identified, flexible understanding and application of the principle of electrical equipment, according to the data table,
7、 select the appropriate cable type, and the cross section. From the late direct lightning protection and grounding system point of view, design of lightning protection of buildings, drawing and drawing.Key words ：power supply and distribution system；short circuit calculation；reactive power compensat
8、ionII目 录1 前言 .11.1 课题意义 .11.2 设计概况 .11.3 设计范围 .11.4 设计原则及标准 .11.5 设计思路 .22 住宅小区的负荷计算 .32.1 负荷的分类 .32.3 负荷计算准则 .32.3 电气负荷计算 .42.3.1 计算的主要方法 .42.3.2 其它负荷计算方法 .52.3.3 详细负荷计算 .62.4 系统负荷计算的统计结果 .103 无功功率补偿及其计算 .133.1 无功补偿的必要 .133.2 无功补偿装置的选择 .133.3 并联电容器无功功率补偿的计算方法 .134 短路电流计算 .164.1 短路电流计算的目的 .164.2 实用计
9、算时的基本假设 .16 4.3 标么值法计算短路电流 .164.3.1 按标么值法进行短路计算 .164.3.2 短路计算过程及结果 .185 系统变压器的选择 .215.1 小区供配电系统布局 .215.2 变压器的类型选择 .215.3 箱式变压器 .215.4 高压环网柜 .23III5.5 高、低压分线设备选择 .235.5.1 高压电缆分支箱的选择 .235.5.2 低压电缆分支箱的选择 .235.6 高、低压电缆类型及截面选择 .235.6.1 高压电缆的选择 .235.6.2 低压电缆的选择 .246 防雷接地系统设计 .256.1 防雷设计的必要 .256.2 建筑物的防雷措施
10、 .256.3 雷电波的危害 .256.4 本建筑防雷接地系统设计结果 .256.4.1 防直击雷 .266.4.2 接地系统 .26结束语 .27参考文献 .28致谢 .2901 前 言1.1 课题意义住宅小区是城市居住区公共空间的重心，小区供配电规划是小区电力网配置的依据和基础。小区的电力配套设施常因配置标准不统一，供电方案不规范等原因，使其出现供电可靠性不高、设备运行损耗大、后续维护不便的问题，而困扰着万千用户。因此要在保证供电系统安全可靠运行的同时兼顾社会、经济效益，提高设备的运行效果。近几年来,国内外电力行业开始使用新型的箱式变电站与配电室,设计时可根据需要来选择适合的变电站，其容量
11、在100kVA1600kVA的范围。箱式变电站的优点主要为占地面积小,可灵活选择站址且适应性强,投资小,社会、经济效益明显。1.2 设计概况本小区，总面积105000平方米（其中住宅面积85000平方米，商业面积20000平方米）由1栋17层高层住宅、4栋18层高层住宅、3栋23层高层住宅组成。分两期建设，小区配电系统一次设计。本工程一期安装四台630kVA室外箱式变压器。变压器容量为2520kVA。小区消防设备及电梯、生活汞为一级负荷，备用电源由开发商自设柴油发电机组。本设计，总体上依据民用建筑设计规范来确立设计思路，并且根据实际情况完成配电系统的负荷计算、无功补偿、短路计算、设备选型、图纸
12、绘制。1.3 设计范围按照城区供电局 10kV 及以下配电网的规范，对于本小区配电系统，设计的范围如下：从 10KV 配电线路起至“一户一表“表箱（含分户表计）止范围内的10/0.4KV 高低压配电系统的电气设计。1.4 设计原则及标准本设计主要参考了如下国家规范及电气行业标准：3110KV 高压配电装置设计规范GB50060-200820KV 及以下变电所设计规范GB50053-2013民用建筑电气设计规范JGJ 16-20081供配电系统设计规范GB50052-2011电力工程电缆设计规范GB50217-2007电测量及电能计量装置设计技术规范DL/T5137-2001GB3804-200
13、4：340.5KV 交流高压负荷开关DL401-91：高压电缆选用原则GB11032-2010：交流无间隙金属氧化物避雷器一般 10KV 电网须按不同用电负荷的可靠性要求,选择最适当的接线方式。工程中，正确的选用线路导线的截面和长度，可以降低有色金属的用量,既减少了线路的损耗,也保证供电质量。1.5 设计思路本住宅小区共有建筑楼 8 座，包括周边绿化空地，占地面积约 105000 平方米，其中住宅楼 6#，8#楼 23 层属一类高层，二类高层住宅楼 6 座(1#、3#、5#、7#楼 18 层，2#楼 17 层)，商业面积 2571 平方米，地下车库14628 平方米。对于小区住宅建筑来说，通常
14、从 10KV 的高压电力网进线，经由小区新增环网柜采用电缆接入，再经箱式变的高低压变换箱，将电压引至各楼栋单元的总配电箱。接地系统为 TN-C-S 系统，保护采用户外式重复接地保护，接地电阻小于等于 4。高压从 10KV 的高压电力网进线，经高压环网柜引入，低压配电干线则采用母线绝缘电力电缆（YJV）穿管埋地下或是沿内墙敷设，顶板暗敷设。22 小区负荷计算本小区建筑平面总面积 105000 平方米（其中住宅面积 85000 平方米，商业面积 20000 平方米）包含 1 栋 17 层高层住宅、4 栋 18 层高层住宅、3 栋 23 层高层住宅。小区的供配电系统随现代人们生活的提高、生产的需要而
15、规划的，作为本小区民用建筑供配电系统设计的前提，负荷计算的合理性是选择主要电力设备容量、型号、电缆截面的主要依据。小区的电压质量与居民的日常生活与工作息息相关，其用电负荷按国家住宅小区用电标准估算得来。2.1 负荷分类与电源为了使小区建成、设备投入使用后，小区居民能拥有稳定的供电电压，为其日常生活提供电力保障，同时又考虑到长期生活，实际供电时的经济性，按设备负荷在运行中的重要性和如若意外中断供电而可能形成损失的程度来将负荷进行分类：一级负荷，即在设备运行中意外中断供电，将可能致使人员伤亡、威胁人身安全或对自然环境造成不可恢复的破坏，对公民人身和经济方面产生巨大影响。二级负荷，是在一级负荷之下，
16、不会造成公民安全的威胁但有可能使社会经济产生较大的损失。 三级负荷，此类负荷是指除开一级、二级负荷规定之外的其他用电负荷，其产生的可能损失程度的影响较小，或者说不会给人们生活和工作带来直接或明显的影响。根据上述描述，本次设计的小区消防设备及电梯、生活泵为一级负荷，备用电源由开发商自设柴油发电机组。小区供电系统电源，由城市 10KV 的电力网经由本小区新增环网柜采用电缆接入新增分支箱，经过箱式变压器的高低压变换箱引入，采用电缆接入客户新增箱变。接地系统采用 TN-C-S 系统。2.2 负荷计算准则本设计遵照国网公司电力安全工程规范中之规定，城市居民小区的每户供电容量规格一般在 410kW。本小区
17、的小户型房屋面积约为每户 80m2，大户型则为 150m2，小户型每户容量按 46kW 设定，大户型则设定为每户 810kW 的负荷容量。其设定均按照国家民用建筑供电标准来进行估算。3其具体规格如下表 1：表 1 小区负荷规格2.3 电气 负荷计算住宅小区的负荷计算是住宅小区电源设计的一个重要组成部分，直接影响住户的供电能力。设计时选用了三种计算方法对住宅小区负荷进行计算，以此合理配置小区配电变压器及选择电缆型号与截面，满足居民生活需求。其计算结果的正确与否，将直接影响到设备效率的利用和能否安全运行。2.3.1 计算的主要方法1.单位指标法 NiPMn（1）式中 计算负荷,单位为 kW。(仅用
18、于计算居民日常照明用电，不含客梯、水压力等负荷)。参考住宅设计规范（GB500961999 ）和各地住宅负荷标准，Pn住宅负荷的单位用电指标 一般确定在 48kW。 Pn楼栋住户数。 Ni同时系数， 值按每楼栋住户数目的不同选取相应不同的数值来计算：本小区住户数在 100 户以下的取 0.6；住户数在 100 户以上的则取 0.55 计算。2.单位面积法 按单位面积法来处理负荷时，单位负荷的密度随居住面积的增大而减小，本小区按资料给定区域面积进行公式计算，即： （2）deSPM式中 计算负荷，单位为 kW。单位面积的计算负荷，单位为 W/m2。ed单位居住面积，单位为 m2。 同时系数，可按总
19、的住户数进行折算，其取值范围同单位指标法。3.需要系数法规格 100m2及以下 100m2以上每户容量 46kW 810kW4其计算方法简便、结果也较符合实际，常用于施工负荷计算，是目前世界普遍采用的一种方法。有功计算负荷 （计算负荷或称有功功率）为:jsP(3)exjsPK式中 计算负荷（不含备用容量，单位为 kW）。js需要系数。xK设备容量。 eP无功计算负荷 为:jsQ（4)tanjsjP式中 无功功率（单位为 kVAr）。js有功功率。P功率因数角的正切值。tan视在计算负荷 为:jsS(5)cosjjPS式中 视在计算负荷(视在功率，单位为 kVA）。jsS功率因数。co计算电流
20、为:jsI(6) cos3NjjsjsUPSI式中 计算电流（单位为 A）。jsI视在容量(视在功率，单位为 kVA）。 S额定电压（单位为 V）。NU2.3.2 其它负荷计算方法根据设计的实际需要，在选取小区主体居民照明用电负荷的方法后，继续计算其它用电所需负荷。如电梯、小区物业与门卫亮化、绿化照明、地下车库、泵房、消防用电、动力与热力交换站及小区绿化等周边配套设施用电负荷。诸如此类负荷的计算，其所用方法如下：1.电梯负荷NPiD（7）式中 电梯运行总负荷，单位为 kW。每部电梯运行负荷，单位为 kW。i5电梯台数。N2.二次加压水泵（8）式中 实际负荷，单位为 kW。PM各类水泵的单台负荷
21、，单位为 kW。i水泵台数。N3.物业负荷（9）PWi式中 物业在居民家庭用电最大负荷时段的实际负荷。总负荷，单位为 kW。i物业在居民家庭用电最大负荷时段的同时系数。4.小区亮化按照小区亮化及景观照明布局，统计路灯和绿化灯饰的数量，按每种灯泡功率的累计，用 表示，其单位为 kW。PL5.本小区的其他类负荷的总计：（10）2.3.3 详细负荷计算1.居民用电负荷计算：本设计居民用电负荷采用单位指标法。其原则重点参照供配电系统设计规范GB50052-2011 中的相关规定。其中主要参数：单位用电指标 根据住宅设计规范（GB500961999）并参考各地住nP宅负荷标准，住宅区通常确定在 4kW-8kW 的范围。功率因数取 0.85，同时系数值，须按实际每楼栋住户数目的不同来选取相应不同的数值：本小区住户数在 100 户以下的取 0.6；住户数在 100 户以上的则按 0.55 计算。其具体计算过程如下： 1#住宅楼的户数为 60 户，根据规定户数低于 100 户， 取 0.6，单位用电指标依据住宅设计规范（GB500961999）取 6kW。功率因数取 0.85。计算负荷: KWNiPMn 216.06无功功率: kvar7.139.0)tan(rcos21t jsjQiWMD
