海信電子科技大廈地下車庫人防工程電氣設計
海信電子科技大廈地下車庫人防工程電氣設計,海信,電子科技,大廈,地下,車庫,人防工程,電氣設計
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山東農業(yè)大學
畢 業(yè) 設 計
海信電子科技大廈地下車庫人防工程電氣設計
院 部 機械與電子工程學院
專業(yè)班級 電氣工程及其自動化
屆 次 2015屆
學生姓名 李玲玲
學 號 20110715
指導教師 劉興華
二О一五年六月六日
裝
訂
線
……………….……. …………. …………. ………
II
目 錄
摘要 I
Abstract II
引言 1
1 設計概況 1
1.1 所在小區(qū)概況 1
1.2 設計依據(jù) 1
1.3 設計要求 2
1.4 設計成果 2
2 設計計算書 2
2.1 負荷分析 2
2.2 負荷統(tǒng)計計算 2
2.3 無功功率計算及補償 4
2.3.1 電力電容接線方式 4
2.3.2 無功補償方式 4
2.3.3 無功補償容量 4
2.3.4 并聯(lián)電容器的選擇 5
3 變電所位置和形式的選擇 6
3.1概述 6
3.2 小區(qū)變配電所的布置及結構方案 6
3.2.1 配電室的結構 6
3.2.2 值班室的結構 8
3.3 變電所位置的確定 8
4 主變壓器臺數(shù)和容量的確定 8
4.1 變壓器主變臺數(shù)的選擇 9
4.2 變電所主變壓器容量的選擇 9
5 變電所主接線方案的選擇 9
5.1 變電所主接線方案的評價 9
5.2 變電所主接線方案的確定 10
6 短路電流計算 10
6.1 短路計算的意義和內容 10
6.2 短路電流計算方法 10
6.3 短路計算點的選取 11
7 變壓器一次設備的選擇與校驗 14
7.1 概述 14
7.2 高壓一次設備的選擇和校驗 14
7.3 低壓一次設備的選擇和校驗 16
8 變電所高、低壓線路的選擇 19
8.1 高壓側線路的選擇與校驗 20
8.2低壓側線路的選擇與校驗 21
9 照明系統(tǒng) 23
9.1 光源照度計算 23
9.2 電源進線設計 25
9.3 照明線路的控制與保護 25
10 設備安裝 25
11 通信設計 26
12 防護轉換 26
13 防雷和接地裝置的確定 26
13.1 概述 26
13.2 變電所防雷接地系統(tǒng)設計 26
13.3 地下車庫人防工程的防雷接地系統(tǒng)設計 27
參考文獻 29
致謝 30
附錄 31
Contents
Introduction Ⅰ
Abstract Ⅱ
Preface 1
1 Design general situation 1
1.1 Small zone general situation 1
1.2 The design gist 1
1.3 The design require 2
1.4 Design result 2
2 Design statement of account 2
2.1 Load Analysis 2
2.2 Carry the statistics reckoning 2
2.3 Reckon and commute without the rate of work 4
2.3.1 The electric power electric capacity connects line method 4
2.3.2 Without the work offset method 4
2.3.3 Without the work offset capacity measure 4
2.3.4 Merge the select of the capacitor 5
3 Change an electricity the position with the modal select 6
3.1 Sum 6
3.2 The small zone changes to go together with an electricity of the layout and the structure scheme 6
3.2.1 Change an electricity the certainty of the position 6
3.2.2 Change an electricity the type scheme select 8
3.3 Determine position of substation 8
4 The main transformer pedestal number and the certainty of the capacity measure 8
4.1 The transformer lord changes the select of the pedestal number 9
4.2 Change an electricity the select of the main transformer capacity measure 9
5 Change the select that the electricity connects the line scheme the lord 9
5.1 Change the appraisal that the electricity connects the line scheme the lord 9
5.2 Change the certainty that the electricity connects the line scheme the lord 10
6 The short-circuit electric current calculation 10
6.1 The senses and the contents of the short-circuit reckoning 10
6.2 Short-circuit electric current computational method 10
6.3 The short circuit reckons the selection of the point 11
7 Change an electricity to check a select of facility and the schoo 14
7.1 Sum 14
7.2 The high pressure a select of facility and school check 14
7.3 Low-pressure select of facility and school check 16
8 Change an electricity the select of the high and low-pressure circuit 19
8.1 The select and school of the high pressure side circuit check 20
8.2 The select and school of the low-pressure side circuit check 21
9 The electricity light, heat and water expense design 23
10.1 The light source luminance check 23
10.2 The power supply enters the line design 25
10.3 Illuminate the regulate and the safeguard of the circuit 25
10 The Equipment installation 25
11 The Communication design 26
12 The transformation from peacetime to wartime 26
13 Defend thunder and connect the certainty of the solemn installation 26
13.1 Sum 26
13.2 Change the thunder that electricity defend connects the solemn system design 26
13.3Civil air defence underground garage project defends thunder to connect the solemn system design 27
Reference 29
Acknowledgement 30
Appendix 31
海信電子科研大廈地下車庫人防工程電氣設計
李玲玲
（山東農業(yè)大學 電氣工程及其自動化 泰安 271018）
摘要：人民防空工程是指為保障戰(zhàn)時人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫(yī)療救護而單獨修建的地下防護建筑，以及結合地面建筑修建的戰(zhàn)時可用于防空的地下室。?隨著社會的發(fā)展與進步, 現(xiàn)在，新建的人防工程在建設前都經過了可行性論證，既考慮到戰(zhàn)時防空的需要，又考慮到平時經濟建設、城市建設和人民生活的需要，具有平戰(zhàn)雙重功能，許多大中型人防工程成為城市的重點工程 。本次電氣工程設計以地下車庫人防工程為背景，涉及小區(qū)的供配電設計，地下車庫的消防系統(tǒng)設計，電氣照明設計等幾部分內容。小區(qū)供配電設計是根據(jù)小區(qū)規(guī)模及建筑分布情況規(guī)劃變電所的位置、類型，主要包括負荷計算和相關設備的選擇；根據(jù)國家有關規(guī)范完成地下車庫人防工程電氣施工圖設計，主要包括平時以及戰(zhàn)時照明系統(tǒng)，戰(zhàn)時低壓配電動力配電系統(tǒng)，戰(zhàn)時三防系統(tǒng)，戰(zhàn)時通信系統(tǒng)，防雷與接地，人防工程電氣平戰(zhàn)功能轉換系統(tǒng)等內容。
關鍵詞：負荷計算 電氣照明設計 消防系統(tǒng) 供配電設計 地下車庫人防工程
Hisense electronics research building underground garage civil air defense project electrical design
Lingling Li
(Electric Engineering and Automation College of Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018)
Abstract Civil air defense works is to point to to protect personnel and supplies in wartime masking, civil air defense command and medical aid and separate building underground protective structures, and combining with the ground construction building basements that can be used for air defense in time of war. Along with the social shape and the advancement, now, the newly built before the construction of civil air defense project after the feasibility, both considering the wartime air defense in time of need, and considering the peacetime economic construction, urban construction and the need of people's life, has a dual function discussed, many large and medium-sized civil air defense project to become the key project of the city. The electrical engineering design for civil air defence underground garage project as the background, involving the community power supply design, fire fighting system design of underground garage, electric lighting design and so on several parts content. Small zone's providing to go together with the electricity design is the position, type that distributes the condition scheme to change to give or get an electric shock surd the small zone scale and the structure, the main including burden reckon and the select of the related facility; According to the national relevant specification complete civil air defence underground garage electrical engineering construction drawing design, mainly includes the peacetime and wartime lighting systems, low-voltage distribution power distribution system in wartime, wartime is three system, communication system in wartime, lightning protection and grounding, civil air defense project electrical discussed conversion system, etc.
Keywords: load calculation; electricity light to design; weak electricity system; power supply design;Civil air defence underground garage project
引言
本設計為小區(qū)供配電的設計，設計以“電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計任務書與指導書”所提供的設計要求，設計任務為依據(jù)，結合國家近年來頒布的建筑標準規(guī)范和供電技術的最新發(fā)展，依托《工廠供電》《電氣照明》《繼電保護》的授課內容，并查閱有關的圖書資料進行的。
本設計的主要內容包括：負荷計算,功率因數(shù)計算及無功功率因數(shù)補償,變配電所的位置和型式選擇,短路電流計算,變壓器的選擇及連接方案,主接線的方案的選擇,高低壓一次設備的選擇,各線路的計算電流及設備的選擇,電氣照明設計,地下車庫人防工程戰(zhàn)時照明系統(tǒng)，戰(zhàn)時低壓配電動力配電系統(tǒng)，戰(zhàn)時三防系統(tǒng)，戰(zhàn)時通信系統(tǒng)，防雷與接地，人防工程電氣平戰(zhàn)功能轉換系統(tǒng)防雷接地保護等。
本設計是在專業(yè)老師的指導和同學的幫助下完成的，由于時間倉促和限于本人的水平，設計中難免出現(xiàn)疏漏，敬請各位老師和同學批評指正，本人不勝感激。
1 設計概況
1.1 所在小區(qū)概況
此變電所給一小區(qū)以及本大廈供電，小區(qū)包括單體建筑20棟，建筑類型為住宅樓，住戶共720戶。以及一棟商業(yè)樓小區(qū)年最大負荷利用小時為2500h,日最大負荷持續(xù)時間為8h, 小區(qū)住宅樓屬于三級負荷。低壓動力設備均為三相供電，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。
本大廈一層為科研展覽館，屬于二級負荷；地下一層為小型加工廠，屬于二級負荷；地下二層為車庫，屬平戰(zhàn)結合甲類附建式工程，總建筑面積4767.36平方米，平時為汽車庫，戰(zhàn)時為二等人員掩蔽所。共設三個防護單元,抗力等級分別為核5常5級、核6常6級。其中應急照明、通信設備、音響警報接收設備為一級負荷；正常照明、風機、水泵、防化電源箱、三防系統(tǒng)為二級負荷。各防護單元戰(zhàn)時采用380/220V兩路電源供電,電源箱內手動開關切換。戰(zhàn)時用電力系統(tǒng)電源由平時變配電室穿越人防圍護結構經橋架引入；戰(zhàn)時區(qū)域電源由人防區(qū)域電站經防爆波電纜井引入。
1.2 設計依據(jù)
供電電源：按照甲方與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，此小區(qū)可由附近一條10KV的公用電源線引來。該干線的導線型號為YJV-10KV-3×120.
氣象資料：年最高氣溫為35℃，年平均氣溫為20℃，年最低氣溫為-18.5℃，最熱月平均最高氣溫31.5℃，年最熱月地下0.8~1米處平均溫度20℃，土壤凍結深度為0.75米。夏季主導風向為南風，年雷暴日31天。
地質水文資料：所在地區(qū)平均海拔130m，地層以沙粘土為主，地質條件較好，地下水位為2.8~5.3m，抵制壓力為20噸/平方米。
電費制度：小區(qū)與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電費制交納電費。一部分為基本電費，按所裝用的主變壓器容量來計費。另一部分為電度電費，按每月實際耗用的電能計費。小區(qū)最大負荷時的高壓側功率因數(shù)不低于0.9。
1.3 設計要求
根據(jù)小區(qū)和大廈所取得的電源以及其用電負荷情況，并考慮小區(qū)以后的發(fā)展，應采用安全可靠，技術先進，經濟合理的原則，統(tǒng)計負荷計算、功率因數(shù)計算及無功功率因數(shù)補償；確定變配電所的位置和型式選擇,確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量；計算短路電流；選擇變電所主接線方案,選擇并校驗高低壓側一次回路設備,選擇地下車庫人防工程線路及設備；確定防雷和接地裝置，最后按要求提交設計計算書及說明書，繪出設計圖紙。
1.4 設計成果
設計計算書一份,設計圖紙26張。
2 設計計算書
2.1 負荷分析
負荷分類及定義
一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經濟損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。
二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產品報廢，重要產品大量減產，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。
三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。
按照GB500-1995《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定，電力負荷據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷電造成的損失或影響分為三級，本工程設計按三級負荷進行供電設計。
2.2 負荷統(tǒng)計計算
根據(jù)小區(qū)的負荷情況，年最大負荷利用小時為2500 h,日最大負荷持續(xù)時間為8h，按照我國普遍采用的需要系數(shù)法確定小區(qū)計算負荷。
本小區(qū)共20棟樓，一棟六層，三單元共720戶。
具體負荷計算如下所示：
（1）、根據(jù)《GB50096-1999住宅設計規(guī)范》和《小康住宅設計導則》的有關規(guī)定，每戶用電指標按6計算，需要系數(shù)參照《民用建筑電氣設計規(guī)范》的規(guī)定，取，則
有功計算負荷：
（2）、依據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)范》相關規(guī)定，取功率因數(shù)，，則
無功計算負荷：
大廈
一層科研展覽館，需要系數(shù)參照《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》的規(guī)定，取，則
有功計算負荷：
無功計算負荷：
地下一層小型加工廠，需要系數(shù)參照《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》的規(guī)定，取，則
有功計算負荷：
無功計算負荷：
地下二層車庫人防工程，，則
有功計算負荷：
無功計算負荷：
表2－1 計算負荷統(tǒng)計表
統(tǒng)計序號
小區(qū)
科研展覽館
小型加工廠
地下車庫
有功計算負荷(kW)
1296
120
175
62.1
無功計算負荷(kvar)
803.52
74.4
108.5
55.89
需要系數(shù)
0.30
0.5
0.5
0.9
功率因數(shù)
0.85
0.85
0.85
0.85
額定電壓（V）
220
220
220
220
綜上所述，總計算負荷為：
總的有功計算負荷：
=0.4（4320+240+350+69）=1991.6kW
總的無功計算負荷：
=0.621991.6=1234.97kvar
總的視在計算負荷：
總的計算電流：
功率因數(shù)：
2.3 無功功率計算及補償
在確定小區(qū)和大廈的低壓側的計算負荷后，要進一步確定其高壓總計算負荷，這需要逐級計入有關線路和變壓器的功率損耗。本工程設計采用逐級計算法確定工廠高壓計算負荷，但因小區(qū)的配電線路不長，故該部分功率損耗不計，在此只考慮變壓器的損耗。
2.3.1 電力電容接線方式
采用三角形連接，該接線方式提供的補償容量，所用器件為靜電電容器補償器件。具體接線如下圖：
圖2－1電容接線方式
2.3.2 無功補償方式
本工程設計采用低壓集中補償方式，其有管理方便，電容器充分利用等優(yōu)點，但補償范圍較分散補償小。
2.3.3 無功補償容量
根據(jù)《供電企業(yè)規(guī)則》規(guī)定：用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)應達到以下規(guī)定：10KV及高壓供電用戶功率因數(shù)為0.90以上，考慮到變壓器無功功率損耗遠大于有功功率損耗，因此在變壓器低壓側進行無功補償時，低壓側補償后的功率因數(shù)應略高于高壓側補償后的功率因數(shù)，這里取低壓側功率因數(shù)=0.92，則低壓側需裝設的并聯(lián)電容器容量應為:
補償后的變電所低壓側的視在計算負荷為：
變壓器有功功率損耗：
變壓器無功功率損耗：
變電所高壓側計算負荷為：
=
無功補償后，小區(qū)功率因數(shù)為:
，滿足規(guī)定要求。
2.3.4 并聯(lián)電容器的選擇
根據(jù)供電設計要求，低壓集中補償所采用的電容器電壓為400V，為滿足補償需要，電容器具體型號：BKMJ0.4—15—3,電容器所需數(shù)量為:N==385.78/15=25.72（實際數(shù)量為26個）。
則實際補償無功功率為：
補償后變電所低壓側的實際視在計算負荷為：
變壓器實際有功功率損耗：
變壓器實際無功功率損耗：
變電所實際高壓側計算負荷為：
=
無功補償后，小區(qū)的實際功率因數(shù)為:
，滿足規(guī)定要求。
3 變電所位置和形式的選擇
3.1概述
變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經過變壓，再分配電能的任務。它是供電系統(tǒng)的樞紐，在供電系統(tǒng)中占有特殊重要的地位。本工程設計結合供電技術的最新發(fā)展，從合理規(guī)劃，考慮發(fā)展角度出發(fā)，對該小區(qū)設置一座降壓變電所，采用獨立式結構。
3.2 小區(qū)變配電所的布置及結構方案
本小區(qū)的變配電所總體的布置方案采用獨立式，變壓器在室內。應因地制宜，合理設計，布置方案示例見圖紙。設計變壓器室的結構布置時，應根據(jù)GB50053—1994《10 kV及以下變電所設計規(guī)范》和《全國通用建筑標準設計·電氣裝置標準圖集》中的88D264《電力變壓器室布置》（6—10 KV，200—1600 kV）進行布置。
3.2.1 配電室的結構
（1） 高壓配電室
表3－1 高壓配電室內各種通道的最小寬度
開關柜布置方式
柜后維護通道/ mm
柜前操作通道/ mm
固定式柜
手車式
單列布置
800
1500
單車長度+1200
雙列面對面布置
800
2000
雙車長度+900
雙列背對背布置
1000
1500
單車長度+1200
按GB50053-1994規(guī)定，高壓配電室的開關柜成列布置時，其屏前后的通道的最小寬度如上表所示。
參考表中數(shù)據(jù)，本高壓配電室的開關柜采用單列布置。
1）高壓開關柜為距墻布置時，柜后與墻凈距大于800 mm，側面與墻凈距應大于200 mm。
2）通道寬度在建筑物的墻面遇有柱類局部凸出時，凸出部位的通道寬度可以減少200 mm。
3）當電源從柜后正背后墻上另設隔離開關及其手動操作機構時，柜后通道凈寬不小于1.5米；當柜背面防護等級為IP2X時，可減為1.3米。
4）高壓配電室的防火等級不應低于二級。
（2）低壓配電室
表3—2 低壓配電室內屏前后通道最小寬度
配電屏形式
配電屏的形式
屏前通道/mm
屏后通道/mm
抽屜式
單列布置
1800
1000
雙列面對面布置
2500
1000
雙列背對背布置
1800
1000
低壓配電室內成列布置的低壓配電屏，其屏前后的通道的最小寬度，按GB50053-1994規(guī)定，如上表。
本低壓配電室的配電柜采用雙列面對面布置，參考表中數(shù)據(jù)。
1）低壓配電室與抬高地坪的變壓器室相鄰時，配電室高度不應小于4m；與不抬高地坪的變壓器室相鄰時，配電室高度不應小于3.5m。
2）低壓配電室的防火等級不應低于三級。
3）電源從柜后正背后墻上另設隔離開關及其手動操作機構時，柜后通道凈寬不應小于1.5米；當柜背面防護等級為IP2X時，可減為1.3米。
3.2.2 值班室的結構
值班室的結構型式，要結合變配電所的總體布置和值班制度全盤考慮，以利于運行維護。
3.3 變電所位置的確定
根據(jù)變配電所位置選擇一般原則：
（1）盡量靠近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬損耗。
（2）進出線方便，特別是要便于架空進出線。
（3）靠近電源側。
（4）設備運輸方便，特別考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸。
（5）不應設在有劇烈震動或高溫的場所，無法避開時，應有防振和隔熱的措施。
（6）不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠離時，不應設在污染源的下風側。
（7）不宜設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。
（8）不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方。
（9）不應設在地勢較洼和可能積水的場所。
變電所型式方案選擇：
變配電所的布置方案，應因地制宜，合理設計。本工程設計裝設的變電所為10/0.4kV的獨立變電所，其設備平面布置圖詳見配電室設備平面布置圖，其設備布置特點：
（1）獨立式變配電所的變壓器采用油浸式，變壓器通風以自然通風為主，變壓器室地坪抬高，北面下設進風口，南面上設出風口。
（2）高壓配電室南北兩端開兩大門，不設采光窗，高壓柜下設電纜溝，高壓開關柜雙面維護，前面設操作通道，后設置維護通道。
（3）低壓配電室與變壓器室相鄰，便于低壓母線連接。低壓配電柜雙面維護，前面設操作通道，后設置維護通道。柜下和柜后設電纜溝，低壓進出線由西側和高壓室東側引進和引出，低壓配電室西側開一扇大門，對外出口，東側開一扇大門與高壓室相通，門向低壓室開啟。
（4）變壓器室為一級防火建筑，設鋼門，向外開。高低壓配電室設鋼門外開，電纜溝作防水處理。
4 主變壓器臺數(shù)和容量的確定
電力變壓器是變電所中最關鍵的一次設備，其功能是將電力系統(tǒng)中的電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和利用。
本工程設計變電所裝設SCB9干式變壓器，相數(shù)為三相，調壓方式為無載調壓，繞組形式為雙繞組,聯(lián)結組別為Dyn11方式。
4.1 變壓器主變臺數(shù)的選擇
選擇變壓器時應考慮以下幾條原則：
（1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所應裝設兩臺變壓器。
（2）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大宜采用經濟運行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。
（3）負荷集中而容量相當大的變電所，即使為三級負荷，也應采用兩臺或多臺變壓器。
（4）在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地。
本次工程設計綜合考慮以上原則，確定裝設兩臺變壓器。
4.2 變電所主變壓器容量的選擇
裝設兩臺主變的變電所，每臺主變容量同時滿足以下兩個條件：
（1）任一臺變壓器單獨運行時能滿足總計算負荷60%～70%的需要，即：
=(0.6～0.7)×2165.09=(1099.05～1215.56) kV?A。
（2）任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部一、二負荷的需要。
（3）變壓器采用Dyn11聯(lián)結，與Yyn0聯(lián)結相比，有利于抑制高次諧波，便于低壓單相接地短路故障的保護和切除，且承受單相不平衡負荷的能力要強的多。
最后，綜合考慮以上幾個因素影響以及經濟因素，本變電所采用兩臺SCB9系列1250KVA的變壓器。型號為SCB9-1250/10，聯(lián)結組標號Dyn11。
5 變電所主接線方案的選擇
本工程設計根據(jù)原始資料計算結果，綜合考慮各方面的因素，選擇合適的主接線方案。并進行技術、經濟分析論證，最后對所選擇方案繪出變電所主接線裝置圖和系統(tǒng)圖。
小區(qū)變電所的主接線方案基本要求：
（1）保證供電的可靠性，滿足負荷用電的要求。
（2）在保證可靠供電的前提下，主接線應簡單，運行方便。
（3）主接線應有一定的靈活性。
（4）結合小區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，應留有擴建的余地。
（5）在保證可靠運行的基礎上，力求投資少，年運行費用低。
5.1 變電所主接線方案的評價
根據(jù)甲方的需求及工程的設計要求，選擇高低壓側均為單母線分段的變電所主接線方案。對該方案的評價可從以下幾方面著手：
首先，從技術指標方面考慮，該方案的供電可靠性和運行靈活性都比較高，在高低壓母線側發(fā)生短路時，僅故障母線段停止工作，非故障段仍可繼續(xù)運行，可縮小母線故障時停電范圍，同時對重要用戶可從不同母線分段引出雙回路供電，供電可靠性及運行靈活性相當高。
其次，從經濟指標方面考慮，雖然該方案的初投資比較高，但從年運行費用包括設備折舊費，設備維護費和年電能損耗費考慮，該方案又有許多優(yōu)越之處。
故本工程設計變電所采主接線方案用該方案。
5.2 變電所主接線方案的確定
（1）電源進線
為滿足負荷的要求，本變電所采用兩路10kV電源進線，一路為正常工作電源；另一路為聯(lián)絡線，從鄰近的用電單位的聯(lián)絡線取得，為負荷取得備用電源。通常高壓母線隔離開關打開，由一路電源供電。
（2）母線
高低壓母線采用斷路器分段的單母線制，母線分段開關通常閉合，并采用備用電源自動投入裝置，以提高供電的可靠性。
為測量、監(jiān)視、保護和控制主電路設備的需要，每段母線上接電壓互感器，進出線上均串有電流互感器，為了防止雷電過電壓侵入配電所時擊毀其中的電氣設備，每段母線上裝設避雷器，與電壓互感器同設在進線隔離柜中，共用一組高壓隔離開關。
（3）高壓配電出線
該變電所有兩路高壓出線。這兩路出線分別由兩路母線經斷路器配電給兩臺變壓器。所有出線斷路器的母線側采用抽屜式開關柜，由于這里的高壓配電線路是由高壓母線來電，因此其出線斷路器需在其母線側裝隔離開關，以保證斷路器和出線的安全檢修。
（4）低壓配電出線
該變電所的26路低壓出線均裝設刀開關+斷路器供電給20棟樓，一路出線供給大廈一樓科研展覽館，一路出線供給大廈地下一層小型加工廠，一路出線供給大廈地下二層地下車庫人防工程，一路出線供給低壓配電室照明供電,還有兩路路出線為備用。低壓配電采用TN-C-S三相五線制供電系統(tǒng)。并在入樓時統(tǒng)一接地。
6 短路電流計算
6.1 短路計算的意義和內容
（1）短路計算的目的
1）對所選的電氣設備進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗；
2）進行變壓器和線路保護的整定值和靈敏度計算。
（2）短路計算的內容
計算總降壓變電所相關節(jié)點的三相短路電流和兩相短路電流。
6.2 短路電流計算方法
視系統(tǒng)為無限大容量系統(tǒng)，采用標幺值法進行短路點的短路電流計算。
6.3 短路計算點的選取
變電所相關節(jié)點的短路計算：
根據(jù)小區(qū)原始資料可知，供電部門采用YJV-10KV-3×120的電纜線為該小區(qū)供電，距小區(qū)為6Km，電力系統(tǒng)饋電變電站首端所裝高壓斷路器的斷流容量，查表知10KV電纜線路每相單位長度電抗平均值為。
確定基準值，取=100 MVA，==，
系統(tǒng)最大運行方式：
（1）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值
1）電力系統(tǒng)電抗標幺值：
2）架空線路電抗標幺值：，
3）電力變壓器的電抗標幺值：查表得，
根據(jù)以上計算結果繪制等效電路圖如圖所示：
圖6-1 等效電路圖
（2）求K-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量
1）總電抗標幺值：
2）三相短路電流周期分量有效值：
3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：
4）三相短路沖擊電流及其有效值：
5）三相短路容量：
6）兩相短路電流的有效值：
（3）求K-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量
1）總電抗標幺值：
2）三相短路電流周期分量有效值：
3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：
4）三相短路沖擊電流及其有效值：
5）三相短路容量：
6）兩相短路電流的有效值：
系統(tǒng)最小運行方式：
根據(jù)要求繪制短路的單相等效電路圖如圖所示：
圖6-2 等效電路圖
（1）求K-3點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量
1）總電抗標幺值：
2）三相短路電流周期分量有效值：
3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：
4）三相短路沖擊電流及其有效值：
5）三相短路容量：
6）兩相短路電流的有效值：
（2）求K-4點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量
1）總電抗標么值：
2）三相短路電流周期分量有效值：
3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：
4）三相短路沖擊電流及其有效值：
5）三相短路容量：
6）兩相短路電流的有效值：
根據(jù)以上計算結果，繪制短路計算表如下：
表6－1 短路計算表
系統(tǒng)運行狀況情況
短路點的選取
三相短路容量
三相短路容量
兩相短路電流
/KA
/KA
/KA
/KA
/KA
最大運行狀況
K-1
2.61
2.61
2.61
6.7
3.9
47.5
2.26
K-2
35.08
35.08
35.08
64.55
38.24
24.36
30.38
最小運行狀況
K-3
2.61
2.61
2.61
6.7
3.9
47.5
2.26
K-4
23.59
23.59
23.59
43.41
25.71
16.64
20.43
7 變壓器一次設備的選擇與校驗
7.1 概述
變電所中的一次設備承擔著輸送和分配電能的任務，它是工廠供配電的主電路。一次設備是電力系統(tǒng)正常運行及工廠正常供電的基礎，一次設備的選擇與校驗特別重要。
7.2 高壓一次設備的選擇和校驗
（1）高壓斷路器的選擇與校驗
根據(jù)和，試選ZN28-200-31.5KA型高壓真空斷路器。按，，，則其選擇校驗表如下：
表7－1 真空斷路器選擇校驗表
序號
裝設地點的電氣條件
ZN28-200-31.5KA
項目
數(shù)據(jù)
項目
數(shù)據(jù)
結論
1
10 kV
10kV
合格
2
137.46
200A
合格
3
2.61 kA
8 kA
合格
4
6.7 kA
20 kA
合格
5
10.2
256
合格
由上表可知該斷路器滿足要求。
（2）高壓避雷器的選擇
因為本設計中高壓避雷器使用場合為配電用，且配電電壓為10 kV，根據(jù)高壓配電柜配置要求，對每段母線都設置一避雷器，因此選用型號為HY5WS2-17/50避雷器。
（3）高壓電流互感器的選擇與校驗
表7－2 高壓電流互感器選擇與校驗
序號
裝設地點的電氣條件
LZZBJ10-10
項目
數(shù)據(jù)
項目
數(shù)據(jù)
結論
1
10k V
10 kV
合格
2
137.46A
150 A
合格
3
2.61 kA
50 kA
合格
5
6.7 kA
110 kA
合格
6
10.2
2500
合格
高壓電流互感器選用LZZBJ10-10型澆注絕緣加強、保護支柱式電流
互感器，計量用電流互感器選用0.2級，其余選用0.5級。其選擇校驗表如上表，由上表可知該電流互感器滿足要求。
（4）高壓電壓互感器的選擇
根據(jù)裝設地點的的條件及一次電壓、二次電壓要求，電壓互感器所選擇的是JDZ10-10型單相樹脂澆注式，計量用準確度等級選為0.2級，其余為0.5級。
（5）高壓熔斷器的選擇
高壓側熔斷器用做高壓電壓互感器一次側的短路保護,熔斷器選擇RN2-10/0.5型戶內式高壓管式限流熔斷器。
（6）高壓開關柜的選擇
本次設計考慮供電技術的應用發(fā)展需要，故采用KYN28—12型高壓戶內開關柜。
7.3 低壓一次設備的選擇和校驗
（1) 低壓斷路器的選擇與校驗
1）受電柜和母聯(lián)柜的低壓斷路器電流脫扣器的選擇與校驗
低壓斷路器CW1-2000過電流脫扣器動作電流的整定
a）瞬時過電流脫扣器動作電流的整定
整定過電流線路脫扣器的額定電流=≥，線路的尖峰電流取，瞬時過電流脫扣器的動作電流應躲過線路的尖峰電流，即，設瞬時脫扣電流整定為，即，滿足躲過尖峰電流的要求。
b）短延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
短延時過電流脫扣器動作電流應躲過線路負荷尖峰電流，即，故整定為=
短延時過電流脫扣器的動作時間應滿足保護選擇性要求，整定為0.6s
c）長延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
長延時過電流脫扣器動作電流應躲過線路最大負荷電流，即，故整定為
長延時過電流脫扣器的動作時間應躲過允許過負荷的持續(xù)時間，整定為2s。
d）熱脫扣器額定電流應不小于線路的計算電流，即≥，選擇2000 A，其動作電流按下式整定：
，熱脫扣器動作電流整定為2000A。
故根據(jù)計算，低壓斷路器選擇CW1-2000。
2) 低壓出線柜斷路器的選擇與校驗
現(xiàn)在以小區(qū)為例來計算低壓側的負荷。
查表知需要系數(shù)， =6×36=216
==0.5×216=108
功率因數(shù)取為=0.85，
=×=108×0.62=
=/ =108/0.85=127.06
=/ =108/(0.38×0.85)=193.05.同樣其他的住宅樓的計算負荷、計算電流，
一層科研展覽館：
地下一層小型加工廠：
地下二層地下車庫人防工程：
根據(jù)各棟樓的設備容量及電流計算結果，初步選擇斷路器為CM1系列塑料外殼式智能斷路器。
(2)低壓出線斷路器的選擇與校驗
小區(qū)住宅樓：
過電流脫扣器的額定電流應不小于線路的計算電流，因此選擇CM1-225HZ/3300-225斷路器，其額定電流為225A。
1）瞬時過電流脫扣器動作電流的整定
此處取
瞬時過電流脫扣器的動作電流應躲過線路的尖峰電流，設瞬時脫扣電流整定為6倍，即
<
2）短延時過電流脫扣器動作電流的整定
短延時過電流脫扣器的動作電流應躲過線路短時間出現(xiàn)的負荷尖峰電流，即
3）長延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定
長延時過電流脫扣器動作電流應躲過線路最大負荷電流，即
長延時過電流脫扣器的動作時間應躲過允許過負荷的持續(xù)時間，其動作特性為反時限，即過負荷電流越大，其動作時間越短，一般動作時間整定為2h。
4）斷流能力校驗
塑殼式斷路器其極限分斷電流應不小于通過它的最大三相短路沖擊電流，即，所以選擇CM1-225HZ/3300-225斷路器滿足要求。
同理,其它斷路器的選擇如下:
一層科研展覽館：電流為103.32 A，選擇DW15-400型
地下一層小型加工廠：電流為120.33 A，選擇DW15-400型
地下二層地下車庫人防工程：電流為190.34 A，選擇DW15-200型。
(3）低壓電流互感器的選擇與校驗
根據(jù)額定電壓與一次側電流的大小,低壓電流互感器選用LMZJ2-0.5母線式樹脂澆注絕緣電流互感器，計量用電流互感器選用0.2級，其余選用0.5級。具體選擇型號見低壓側電氣主接線圖。
(4）刀開關的選擇與校驗
根據(jù)補償柜安裝處的電壓和電流以及斷路容量，受電柜中刀開關型號為HD13B-2000/31，母聯(lián)柜刀開關型號選用HD13B-2000/31其他的為HD-400。
(5）低壓配電柜的選擇
考慮供電的先進性與可靠性，低壓配電柜采用GGD2-39型開關柜。
綜上所述高壓側和低壓側一次設備的選擇如下圖：
表7－3 高壓側和低壓側設備一覽表
類別
型號
廠家
高壓一次設備
高壓真空斷路器
ZN28-100-31.5
ZN28-200-31.5
上海約瑟
高壓避雷器
HY5WS2-17/50
衢州日新電氣公司
高壓電流互感器
LZZBJ10-10
上海約瑟
高壓電壓互感器
RZL-10-10/0.1
上海約瑟
高壓熔斷器
RN2-10/0.5
上海約瑟
高壓開關柜
KYN28—12
常熟開關制造公司
低壓一次設備
低壓斷路器
CM1-225HZ/3300
CW1-1000(抽屜式)
低壓電流互感器
LMZ2
母聯(lián)及受電柜刀開關
HD13-20B00/31
其他開關柜刀開關
HD11S-1000/31
HD-400
低壓配電柜
GGD2-39
8 變電所高、低壓線路的選擇
表8-1 導線和電纜的經濟電流密度
線路類型
導線材質
年最大有功負荷利用小時
3000h以下
3000～5000h
5000h以上
架空線路
銅
3.00
2.25
1.75
鋁
1.65
1.15
0.90
電纜線路
銅
2.50
2.25
2.00
鋁
1.92
1.73
1.54
8.1 高壓側線路的選擇與校驗
高壓電纜的選擇與校驗：
高壓側的計算電流：。
(1)首先按發(fā)熱條件選擇導線截面。高壓側的計算電流（按變壓器的容算）137.46，本小區(qū)所在地最熱月地下0.8~1米處平均溫度為20℃，查《工廠供電》附錄表知，導線載流量的校正系數(shù)為1.04。查表知，120的交聯(lián)聚乙烯電纜載流量為>137.46,符合載流量要求。故所選導線型號為YJV-10KV-3×120.
校驗：查《工廠供電》附錄表知,該導線的熱穩(wěn)定系數(shù)為=140.=1.5+0.05=1.55.校驗其短路熱穩(wěn)定性：〈120,符合要求，故應選120的電纜。
(2)再按經濟電流密度選擇，查表知=2.5A/ (年最大負荷利用小時數(shù)為2500).經濟截面為，接近50，綜合以上各因素，最后選擇的電纜是YJV-10KV-3×120。
高壓母線的選擇與校驗：
按載流量初步選擇TMY-3×（40×4）矩形硬銅母線，母線水平放置，檔距400mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩母線軸線距離160mm，平放載流量。
1）母線短路時動穩(wěn)定度校驗
TMY母線材料的最大允許應力。
三相短路時所受的最大電動力：
母線在作用時的彎曲力矩：
母線的截面系數(shù)：
母線在三相短路時的計算應力:
而硬銅母線TMY的允許應力：
由此可見該母線滿足動穩(wěn)定度要求。
2）母線短路時熱穩(wěn)定度校驗
查表得該電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)，，得：
由于母線實際截面為﹥
由此可見母線符合熱穩(wěn)定度要求。
8.2低壓側線路的選擇與校驗
低壓電纜的選擇與校驗：
現(xiàn)在以住宅區(qū)為例來計算低壓側的負荷。
查表知需要系數(shù)=0.5， =6×36=216
==0.5×216=108
功率因數(shù)取為=0.85， =0.62
=×=108×0.85=91.8
=/ =108/0.85=127.06
=/ =108/(0.38×0.85)=193.05.同樣能計算其他的樓型的計算負荷、計算電流，可得如下：
一層科研展覽館：
地下一層小型加工廠：
地下二層地下車庫人防工程：
=193.05 A，首先按載流量選擇電纜，查《工廠供電設計指導》[1]選擇銅芯主芯線截面是150的交聯(lián)聚氯乙烯電纜，其載流量為=359 A>193.05 A.初步選定的電纜型號為VV-1KV-1×(4×150)。
導線的熱穩(wěn)定性校驗：要進行此校驗必須進低壓的短路電流計算。
20棟樓中，與變電所的最近距離和最遠距離分別為17 和145,選擇最近的一棟進行短路電流計算,最遠的一棟計算電壓損失。
=0.14×0.017=2.38Ω/，=0.093×0.017=15.81。
電力變壓器的電阻和電抗，查《工廠供電》[1]附錄表8得：
Δ=8960 ,‰=6，得＝Δ/=8.96×4002/12502=1.47 ,=‰/100=6×4002/100×1250=7.68,
電流互感器、低壓斷路器以及各開關的接觸電阻用和表示，其中=2,=1.5, =2.38+1.47+2=5.527,
=15.81+7.68+1.5=24.99, 所以= =51.94 <70 ,符合要求。
計算電壓損失方法同上,Δ%=0.35%，符合損失要求。綜上所述，并考慮到以后負荷發(fā)展的需要。所選電纜為VV-1KV-1×(4×150)。
同理,其各電纜的選擇如下:
一層科研展覽館：
選用：YJV-1KV-1×(4×95)
地下一層小型加工廠：
選用：YJV-1KV-1×(4×240)
地下二層地下車庫人防工程：
選用：YJV22-1KV-1×(4×70)
所用電：
選用: VV-1KV-1×(4×10)
低壓母線的選擇與校驗：
（1）短路熱穩(wěn)定度校驗
初步選擇低壓母線為硬鋁母線TMY-3(12510)+1（1008），母線放置方式為水平放置，檔距500mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩母線軸線距離160mm，三相短路時，短路保護動作時間為0.
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