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畢 業(yè) 設 計
花園小區(qū)電氣設計說明書
院 部 機械與電子工程學院
專業(yè)班級
屆 次
學生姓名
學 號
指導教師
二Оxx年六月六日
目 錄
摘要 I
?Abstract Ⅱ
1 前言 1
2 工程概述 1
3 小區(qū)變電站的電氣設計 3
3.1電氣主接線的設計 2
3.1.1電氣主接線設計的重要性 2
3.1.2電氣主接線設計的步驟 2
3.2配電室位置和數(shù)量的設計 3
3.2.1變電站主變壓器的選擇 3
3.2.2主變壓器容量的確定 3
3.2.3主變臺數(shù)的確定 4
3.2.4主變壓器型號的確定 4
3.2.5 電氣主接線方案的設計 6
3.2.6 供電系統(tǒng)主接線方案的設計 6
3.3短路電流計算 7
3.3.1 短路計算的目的及步驟 7
3.3.2短路電流的計算 8
3.4電氣設備的選擇 9
3.4.1 電氣設備選擇的一般條件 9
3.4.2各電氣設備選擇的原則 12
3.5 10kV側設備的選擇 13
3.6 380V側設備的選擇 15
3.6.1 熱穩(wěn)定校驗 15
3.6.2 動穩(wěn)定校驗 15
3.7無功補償方案設計 16
3.7.1 提高功率因數(shù)的意義 16
3.7.2 補償裝置的確定 16
3.7.3無功補償容量計算 17
3.7.4無功補償?shù)慕泳€圖 17
3.8 備用電源自動投入 17
3.8.1備用電源自動投入裝置 17
3.8.2 自動投入裝置的運行 18
4 照明和插座系統(tǒng)設計 19
4.1照明系統(tǒng)的概述 19
4.1.1照明系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 19
4.1.2照明計量單位 20
4.2照度方式和種類 20
4.2.1照明方式 20
4.2.2照明種類 20
4.3光源和燈具 21
4.3.1光源種類 21
4.3.2燈具選擇和布置 21
4.4照度計算 22
4.4.1利用系數(shù)法 22
4.4.2單位容量法 23
4.5本工程的電氣照明設計 25
4.5.1電氣照明設計的基本原則 25
4.6 插座系統(tǒng) 29
4.6.1插座系統(tǒng)的概述 29
4.6.2一般規(guī)定（規(guī)范） 29
4.6.3 插座的安裝 29
4.6.4本工程的插座系統(tǒng)設計 31
5 單體樓低壓配電系統(tǒng)設計 31
5.1配電的設計概述 31
5.1.1設計要求 32
5.1.2設計原則 32
5.1.3 設計一般規(guī)定 32
5.1.4負荷分級及供電要求 34
5.1.5各負荷等級的供電措施 34
5.2低壓配電系統(tǒng)線路的選擇 35
5.2.1 低壓線路接線方式 35
5.2.2導線和電纜的選擇 36
5.3低壓配電系統(tǒng)電氣設備的選擇 37
5.3.1 基本要求 37
5.3.2漏電保護 37
5.4單體樓負荷計算的方法 37
5.5本工程1#樓的負荷計算和導線選擇 38
6 防雷接地系統(tǒng)設計 42
6.1防雷與接地系統(tǒng)概述 42
6.1.1 防雷系統(tǒng)概述 42
6.1.2 建筑物的防雷等級 42
6.1.3第三級防雷建筑物的防雷措施 42
6.1.4一般的防雷措施 43
6.2建筑物的防雷裝置 43
6.2.1引下線 43
6.2.2 接地裝置 43
6.2.3 接地系統(tǒng)概述 44
6.3防雷設計 45
6.4接地設計 45
7 弱電系統(tǒng)設計 46
7.1有線電視系統(tǒng) 46
7.1.1系統(tǒng)概述 46
7.1.2有線電視系統(tǒng)設計 47
7.1.3有線電視系統(tǒng)的計算 48
7.2電話通信系統(tǒng) 51
7.2.1系統(tǒng)概述 51
7.2.2本工程電話通信系統(tǒng)的設計 51
7.3寬帶網絡系統(tǒng) 51
7.3.1系統(tǒng)概述 51
7.3.2系統(tǒng)設計方案 51
7.3.3本工程寬帶網絡系統(tǒng)設計 52
8 消防及火災報警系統(tǒng)說明 52
8.1設計依據(jù) 52
8.2供電設計 52
8.3消防報警及聯(lián)動系統(tǒng) 52
8.4.消防線路 53
9 技術經濟分析 53
10 結論 54
參考文獻 55
致謝 56
Contents
?Abstract Ⅱ
1 Introduction 1
2 Project overview 1
3 The substation electrical design 3
3.1The main electrical wiring design 2
3.1.1The importance of the main electrical wiring design 2
3.1.2The main electrical wiring design steps 2
3.2Substation location and quantity of design 3
3.2.1The choice of main transformer substation 3
3.2.2The determination of the main transformer capacity 3
3.2.3The determination of main transformer stations 4
3.2.4The determination of the main transformer model 4
3.2.5 The main electrical wiring scheme design 6
3.2.6 The main power supply system wiring scheme design 6
3.3Short circuit current calculation 7
3.3.1 Short circuit calculation of purpose and steps 7
3.3.2The calculation of short-circuit current 8
3.4The choice of electrical equipment 9
3.4.1 Electrical equipment selection of general conditions 9
3.4.2The principle of the electrical equipment selection 12
3.5 The choice of 10 kV side equipment 13
3.6 The choice of 380 v side equipment 15
3.6.1 The thermal stability of check 15
3.6.2 Dynamic stability check 15
3.7Reactive power compensation scheme design 16
3.7.1 The meaning o\f raising power factor 16
3.7.2 The determination of compensation device 16
3.7.3Reactive power compensation capacity calculation 17
3.7.4The wiring diagram of reactive poWer compensation 17
3.8 Standby power supply automatically 17
3.8.1Standby poWer automatic input device 17
3.8.2 The operation of the automatic input device 18
4 Sockets and lighting system design 19
4.1An overview of the lighting system 19
4.1.1The development status of lighting system 19
4.1.2Lighting unit of measurement 20
4.2Illumination way and species 20
4.2.1Lighting system 20
4.2.2Types of lighting 20
4.3The light source and lamps and lanterns 21
4.3.1Light source type 21
4.3.2Lamps and lanterns choice and layout 21
4.4Intensity of illumination computation 22
4.4.1Using the method of coefficient of 22
4.4.2The unit capacity method 23
4.5This project's electric lighting 25
4.5.1The basic principles of electric lighting design 25
4.6 The socket system 29
4.6.1An overview of the socket system 29
4.6.2General provisions (specification) 29
4.6.3 The installation of the socket 29
4.6.4The socket system design of this project 31
5 Monomer building low-voltage distribution system design 31
5.1Design overview of the distribution 31
5.1.1The design requirements 32
5.1.2Design principles 32
5.1.3 Design of general provisions 32
5.1.4Load rating and poWer requirements 34
5.1.5The load level of poWer supply 34
5.2The choice of low voltage poWer distribution system line 35
5.2.1 LoW voltage line connection mode 35
5.2.2The choice of Wires and cables 36
5.3The choice of electrical equipment of loW voltage power distribution system 37
5.3.1 The basic requirements 37
5.3.2Electric leakage protection 37
5.4Monomer building load calculation method 37
5.5 1 # building project, load calculation and selection conductor 38
6 Lightningproof grounding system design 42
6.1Summary of lightning protection and grounding system 42
6.1.1 Lightning protection system overview 42
6.1.2 The structure of the lightning protection level 42
6.1.3The third level of lightning protection of buildings lightning protection measures 42
6.1.4Common lightning protection measures 43
6.2The structure of the lightning protection device 43
6.2.1Down lead 43
6.2.2 Grounding device 43
6.2.3 Grounding system overview 44
6.3Lightning protection design 45
6.4Grounding design 45
7 Weak current system design 46
7.1Cable TV system 46
7.1.1System overview 46
7.1.2Cable TV system design 47
7.1.3The calculation of cable TV system 48
7.2Telephone communication system 51
7.2.1System overview 51
7.2.2Telephone communication system design of this project 51
7.3Broadband network system 51
7.3.1System overview Fire control and fire alarm system 51
7.3.2System design scheme 51
7.3.3The broadband network system engineering design 52
8 Fire control and fire alarm system 52
8.1Design basis 52
8.2Power supply design 52
8.3Fire alarm and linkage system 52
8.4.Fire line 53
9 Technical and economic analysis 53
10 conclusion 54
reference 55
To thank 56
花園小區(qū)電氣設計
摘要：本次電氣工程設計以最新智能小區(qū)的發(fā)展為背景，涉及小區(qū)的供配電設計，弱電系統(tǒng)設計，單體樓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；單體建筑電氣設計是根據(jù)國家有關規(guī)范完成一棟多層住宅樓的電氣施工圖設計，主要包括照明配電，防雷與接地，綜合系統(tǒng)布線等內容。此單體樓為二類高層建筑，共11層住宅。每層有一個單元，每個單元二戶。本次設計采用了康居住宅的AAA設計標準，以最新的設計規(guī)范為依據(jù)，對照明、插座系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、通信網絡系統(tǒng)和防雷及安全接地系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的設計。住宅照明系統(tǒng)采用了合理的照明方式，保證照明質量的前提下，還考慮到節(jié)能、方便以及實用性；通信網絡系統(tǒng)中的有線電視系統(tǒng)、計算機網絡系統(tǒng)、電話系統(tǒng)采用智能化系統(tǒng)配線箱的配線方式。在配電系統(tǒng)設計中，對住宅采用了單獨進線集中計量的供電方式，對公共用電負荷中的二級負荷采用雙電源末端互投供電方式，保證供電的可靠性。低壓配電系統(tǒng)的接地方式為TN—C—S。防雷設計采用了避雷帶方式。
關鍵詞：電氣設計 供配電系統(tǒng) 照度 消防 防雷 接地系統(tǒng)
I
The garden residential electrical design
The electrical engineering design With the latest development of intelligent residential area as the background, involving the community power supply design, weak current system design, parts of monomer building electric lighting design content.District power supply is designed according to the area size and distribution of construction planning and the location of the substation, types, mainly including the selection of load calculation and related equipment; Monomer building electrical design is done according to the national relevant specification of a multi-storey buildings electrical construction drawing design, mainly including lighting distribution, lightning protection and grounding, integrated wiring system, etc.The monomer building for 2 kinds of high-rise buildings, a total of 11 layers of residential. Each layer has a unit, each unit 2.This design adopts the comfortable housing residential AAA design standards, based on the latest design specification, lighting, socket system, power supply and distribution system, communication network system and lightning protection and grounding safety system for the design of the system.Residential lighting system USES a reasonable illumination way, under the premise of guarantee the quality of lighting, also considering the energy saving, convenient and practical; Communication network system of cable TV system, computer network system, telephone system adopts intelligent systems With box wiring way.Of residential adopted in the design of power distribution system, separate into line concentration measurement of power supply mode, the secondary load With double power in public power load at the end of each power supply mode, to ensure the reliability of power supply.Low voltage power distribution system grounding method for TN - C - S. Lightning protection design USES the way lightning protection zone.
Keywords: electrical design; Power supply and distribution system; Intensity of illumination. Lightning protection; Grounding system.
II
1 前言
本次設計的題目是花園住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)設計。通過具體的實例工程設計，初步掌握高層建筑強、弱電系統(tǒng)設計的基本方法,更好的將理論和實踐相結合,將大學四年來所學的課程及知識應用到自己的專業(yè)中去,也為將來的工作打下良好的基礎。同時也可以更加詳細地學習建筑規(guī)范，提高自己獨立完成工程設計的實際操作和研究能力。
本工程為11層的民用普通高層建筑，為二類高層建筑，按三級負荷供電，三類防雷建筑物、二級防火進行電氣系統(tǒng)設計。在本設計中，要求完成對某住宅10#樓強、弱電系統(tǒng)設計，主要包括低壓供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、防雷與接地系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)等設計，其中以強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)設計為主。論文針對民用高層建筑電氣的設計和使用需要，在重點表述強、弱電系統(tǒng)設計與計算的同時，側重于電氣基本理論和基本知識。設計中，總體按照民用建筑設計規(guī)范來建立設計的整體思路，并完成強、弱電系統(tǒng)的負荷計算、設備選型、系統(tǒng)構成、照度計算以及施工圖的繪制，包括系統(tǒng)圖和平面圖等。
本畢業(yè)設計論文共分十章。其中第1章是前言；第2章為工程概述；第3章介紹小區(qū)變電站設計；第4章為照明，照明和插座系統(tǒng)設計；第5章為單體樓低壓配電系統(tǒng)設計；第6章為防雷接地系統(tǒng)的設計；第7章為弱電系統(tǒng)的設計；第8章為消防及報警系統(tǒng)的設計，第9章為技術經濟分析，第10章為結論。
2 工程概述
本次設計具體項目為花園小區(qū)住宅1#樓項目。本設計為普通民用高層住宅，為二類高層建筑，按三級負荷供電,住宅樓梯間應急照明供電負荷等級為二級，采用集中蓄電池作為備用電源。防火等級為二級，按三類防雷建筑物設計防雷。本設計配電系統(tǒng)采用三相五線制電壓為，380/220伏 接地形式采用TN-C-S系統(tǒng)進戶處設重復接地，采用綜合接地方式，接地利用建筑物基礎作接地極，接地電阻不大于1歐。電源進線采用VV22 0.6/1kV鎧裝電纜通過電纜溝引入，埋地深度0.8米。本次電氣系統(tǒng)設計主要包括：低壓供配電系統(tǒng)設計，照明、插座，防雷與接地系統(tǒng)，有線電視系統(tǒng)，電話系統(tǒng)，寬帶網系統(tǒng)。
照明設計，主要針對一般照明進行設計。設計的內容主要是選擇合適的燈具使房間能夠達到所要求的照度要求，設計中采用單位容量法進行照度計算。插座設計，據(jù)其功能選擇合適的插座，然后進行插座的容量計算，并放在其最方便使用的位置上。防雷接地設計，根據(jù)防雷等級進行設計，對主要建筑物和電氣設備采取防雷和接地措施，以保護國家財產免遭損失和保障人身安全，接地系統(tǒng)采用TN-S方式。有電視系統(tǒng)設計：根據(jù)使用戶端得到清晰的圖像所需電平，采用倒推法，計算出進戶端電平，計算之前要先設計好系統(tǒng)采用的分配方式，選擇合適的分配器、分支器，并查表得出其分配器、分支器的各種技術參數(shù)。并繪制每棟樓內的無源部件至用戶使用端的管路。
3 小區(qū)變電站的電氣設計
3.1電氣主接線的設計
3.1.1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、靈活和經濟運行。
3.1.2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各較佳的方案。
（２）對擬訂的2－3個方案進行技術、經濟比較，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、經濟性等要求。
①可靠性：為了向用戶供應持續(xù)、優(yōu)質的電力，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，合理調配電源和負荷。在檢修時，可以方便地停運路器、母線及二次設備，并方便設備的安全措施，不影響電網正常運行和對其他用戶的供電。
③經濟性：方案的經濟性體現(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。
3.2配電室位置和數(shù)量的設計
根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設計一個配電站位于小區(qū)西側。
3.2.1變電站主變壓器的選擇
主變壓器的選擇原則
（１）主變容量一般按變電所建成后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和電網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，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負荷，對于一般變電所，當一臺主變停運時，其他變壓器容量應能保證全部負荷的60%-80%。
（３）為了保證供電可靠性，變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。
3.2.2主變壓器容量的確定
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8 h，按照我國普遍采用的需要系數(shù)法確定小區(qū)計算負荷。
本住宅小區(qū)共15棟樓，414戶，根據(jù)《住宅設計規(guī)范》GB50096-1999的有關規(guī)定，每戶用電指標按6kW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，功率因數(shù) 則
有功計算負荷;=750.6kW
無功計算負荷：kvar
另外，整個小區(qū)的道路照明負荷按10kW計算。
綜上所述，本小區(qū)總計算負荷為：（取,）
kW
kvar
總視在計算負荷： =908kVA
計算電流： =1379.6A
功率因數(shù)： =0.79
首先對某住宅小區(qū)總電量進行計算：因小區(qū)共有15座住宅樓，其中1#至9#樓均為11+1層住宅樓，10#至15#樓均為18層住宅樓，因此，計算容量時取1#樓和10#樓作為標準。每住戶額定容量為6kW，帶躍層頂樓住戶為8kW，11層住宅樓電梯及公共照明容量為18kW，18層住宅樓為20kW,兩種住宅樓均為一梯兩戶設置。
1#樓 6×20+8×2+18=154kW
10#樓 6×36+20=236kW
考慮到住宅小區(qū)的地理位置問題及其經濟效益，于是變電站設計為兩側出線。所以接下來要計算兩低壓測總容量。
1#，3#，5#，7#，9#，11#，13#樓以及小區(qū)照明總容量為
=154×5+236×2+12=1254kW
2#,4#,6#,8#,10#,12#,14#,15#樓的總容量為
kW
根據(jù)原始資料得知小區(qū)的同期系數(shù)為0.5
AA側變壓器的總容量：
kW
AB側變壓器總容量
kW
對裝有兩臺變壓器的變電站中，當一臺變壓器斷開時，另一臺變壓器的容量一般保證70%全部負荷供電，但應滿足一類及二類負荷的供電。主變壓器容量選擇還應考慮周圍境的影響，每臺變壓器容量一般按下式選擇：
（3-1）
式中：——變壓器額定容量;
P——全部負荷；
n——變壓器的臺數(shù)。
10KV最大負荷之和為 kW
則由公式（3-1），得 kW
3.2.3主變臺數(shù)的確定
根據(jù)原始資料，本變電室為住宅小區(qū)專用變電室，出線多，負荷輕，所以考慮配電所配置兩臺主變壓器。可保證斷供電的可靠性，避免一處配電室或一臺變壓器故障或檢修時影響對用戶的供電。
3.2.4主變壓器型號的確定
（１）相數(shù)的確定
變壓器的相數(shù)形式有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。規(guī)程上規(guī)定，當不受運輸條件限制時，容量為300MW及以下機組單元連接主變壓器和330kV及以下的發(fā)電廠用變電站，一般選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，而不作考慮。
（２）繞組數(shù)的確定
繞組的形式主要有雙繞組、三繞組或更多繞組等型式。根據(jù)本變電所的條件，主要是把10kV電壓變?yōu)?80V。所以選擇雙繞組變壓器。
（３）繞組接線組別的確定
變壓器的三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行。對于10kV變電所，主變壓器一般采用 常規(guī)接線。
（４）調壓方式的確定
為了保證變電站的供電質量，電壓必須維持在允許范圍內。通過變壓器的分接頭開關切換，改變變壓器高壓部分繞組匝數(shù)，從而改變變壓器高壓部分繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱無勵磁調壓，調整范圍通常在% 以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調整范圍可達30%。其結構復雜，價格較貴，主要適用接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器和接于時而為送端，時而為受端，要求母線電壓恒定時。本變電站選用有載調壓。
（５）冷卻方式
電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻。自然風冷卻及強迫風冷卻適用于中、小型變壓器；大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻。在水源充足的條件下，為壓縮占地面積，也可采用強迫油循環(huán)水冷卻方式。
根據(jù)上述對變壓器選擇的分析，在每個配電室中裝設兩臺主變壓器，采用常規(guī)接線。由于此配電室為住宅小區(qū)的配電室，故當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的70%，查閱《電力工程電氣設備手冊》，選擇變壓器為：S9-1250/10，參數(shù)如下：
表3-1 變壓器參數(shù)
型號
額定電壓
阻抗電壓（%）
空載損耗（W）
短路損耗（W）
空載電流（%）
連接組別
S9-1250/10
10kV
5
2000
11000
2.5
Y，d11
3.2.5 電氣主接線方案的設計
電氣主接線的基本形式
有匯流母線的主接線形式包括單母線和雙母線接線。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。
各接線的適用范圍
（１）單母線接線：
適用范圍：
一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器，出線回路數(shù)少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。
（２）單母線分段接線：
適用范圍：
a）6～10kV 配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上；
b）35～63kV 配電裝置出線回路數(shù)為4～8回；
c）110～220kV 配電裝置出線回路為3～4回。
（３）雙母線接線
適用范圍：
6～10kV配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時;35～63kV配電裝置，當出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多，負荷較大時;110～220kV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，或當110～220kV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上。
（４）雙母線分段接線：
分段原則：當進出線回路數(shù)為10～14回時，在一組母線上用斷路器分段;當進出線回路數(shù)為15回及以上時，兩組母線均用斷路器分段。
（５）增設旁路母線或旁路隔離開關的接線
為了保證采用單母線分段或雙母線的配電裝置在進出線斷路器檢修時，不中斷對用戶的供電時采用。
3.2.6 供電系統(tǒng)主接線方案的設計
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110kV變電站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)：10條，2#變壓器的回路數(shù)：10條。
3.3短路電流計算
3.3.1 短路計算的目的及步驟
（１） 短路電流計算的目的
在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面：
①校驗電氣設備和載流導體時需要計算三相短路電流；
②整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置需要計算三相短路電流；
③在校驗繼電保護裝置的靈敏度時計算不對稱短路的短路電流值；
④校驗電氣設備及載流導體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定就要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量；
⑤接地裝置的設計，也需用短路電流。
?。ǎ玻┒搪冯娏饔嬎愕囊话阋?guī)定
①計算的基本情況
a）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；
b）所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）；
c）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；
d）所有電源的電動勢相位角相同；應考慮對短路電流值有影響的所有的元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大安全電流有效值時才予以考慮。
②接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。
?、塾嬎闳萘浚喊幢竟こ淘O計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建設后5～10年）
④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。
⑤短路計算點：在正常接線方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。
（１）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。
②畫等值網絡（次暫態(tài)網絡）圖；
a）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；
b）選取基準容量和基準電壓（一般取各級的平均電壓）；
c）將各元件電抗換算為同一基準值的標幺電抗；
d）繪出等值網絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。
③化簡等值網絡：為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗。
④求計算電抗。(將各轉移阻抗按各發(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計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。
3.3.2短路電流的計算
（１）短路計算過程
系統(tǒng)電抗:
變壓器電抗:
折算到10kV等級電抗
110kV變電站到短路點d1的電抗
短路點d1的短路電流
kA
kA
kA
MVA
110kV變電站到短路點d2的電抗
短路點d2的短路電流
kA
kA
kA
MVA
?。ǎ玻┒搪冯娏鞅?
表3-2 短路電流表
短路點
短路容量
17.57kA
44.8 kA
23.6 kA
318MVA
38.49 kA
98.1 kA
58.5kA
26.6MVA
?。ǎ常├L制系統(tǒng)等值阻抗網絡圖
圖3-1 短路等值電路
3.4電氣設備的選擇
3.4.1 電氣設備選擇的一般條件
盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。
按正常工作條件選擇
（１）額定電壓
電氣設備所在電網的運行電壓因調壓或負荷的變化，有時會高于電網的額定電壓，故所選的電氣設備允許的最高工作電壓不得低于所接電網的最高運行電壓。規(guī)定一般電氣設備允許的最高工作電壓為設備額定電壓的1.1-1.15倍，一般不超過電網額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設備時，可按照電氣設備的額定電壓U不低于裝置地點電網額定電壓U的條件選擇，即
U U （3-2）
（２）額定電流
電氣設備的額定電流I是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。 應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流I，即
I I （3-3）
由于發(fā)電機、調相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的I應為發(fā)電機、調相機和變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有可能過負荷運行時，I應按過負荷確定（1.3-2倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的I；母線分段電抗器I應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%-80%；出線回路的I除考慮正常負荷電流外，還應考慮事故時由其他回路轉移過來的負荷。
（３）按當?shù)丨h(huán)境校驗
當電氣設備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度超過一般電氣設備使用條件時，應采取措施。本設計著重考慮溫度對電氣設備的影響。
我國目前生產的電氣設備的額定環(huán)境溫度Q=+ 40℃，裸導體的額定環(huán)境溫度為+25℃。
（４）按短路情況校驗
①短路熱穩(wěn)定校驗
短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。即，
（3-4）
式中，——t秒內通過的短時熱電流；
——短路電流產生的熱效應。
②電動力穩(wěn)定校驗
電動力穩(wěn)定是電氣承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為
（3-5）
或 （3-6）
式中，——電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值；
——電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流有效值；
——短路沖擊電流幅值；
——短路沖擊電流有效值。
下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：
a） 用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷器時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定；
b）采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定；
c）裝設在電壓互感器回路的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。
③短路計算時間
驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間 為繼電保護動作時間 和相應斷路器的全開斷之和，即
=+ （3-7）
式中：——一般取保護裝置的后備保護動作時間，這是考慮到主保護有死區(qū)或拒動；
——是指對斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機構的跳閘線圈時起，到各相觸頭分離后的電弧完全熄滅為止的時間段。顯然，包括兩個部分，即
= （3-8）
式中，——斷路器固有分閘時間；
——斷路器開斷電弧持續(xù)時間，對少油斷路器為0.04-0.06s,對SF和壓縮空氣斷路器為0.02-0.04s，真空斷路器為0.015s。
3.4.2各電氣設備選擇的原則
斷路器的選擇原則
高壓斷路器是重要的電氣設備之一，它的主要功能是：正常運行倒換運行方式，把設備或線路接入電網或退出運行，起著控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運行，起保護作用。
高壓斷路器應根據(jù)斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35～220kV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應于10kV電壓等級，10kV采用真空斷路器。
?。ǎ保╊~定電壓和電流選擇
U U （3-9）
I I （3-10）
式中：U、U——分別為電氣設備和電網的額定電壓，kV；
I、I——分別為電氣設備的額定電流和電網的最大負荷電流，A
?。ǎ玻╅_斷電流選擇
高壓斷路器的額定開斷電流，不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量，即 。
?。ǎ常嗦菲麝P合電流的選擇
為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流不應小于短路電流最大沖擊值，即
短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗 ；。
（４）隔離開關的選擇原則
隔離開關也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關電器。它需要與斷路器配套使用。它的主要功用為：
①隔離電壓；
②倒閘操作；
③分、合小電流。
隔離開關型式的選擇，應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經濟比較然后確定。
隔離開關與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定效驗的項目相同。但是由于隔離開關不用來接通和切除短路電流，故無需進行開斷電流和短路關合電流的效驗。
①額定電壓和電流選擇，由公式（3-9）和公式（3-10），得
UU II
式中：U、U——分別為電氣設備和電網的額定電壓，kV；
I、I——分別為電氣設備的額定電流和電網的最大負荷電流，A
②短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗，由公式（3-5）和公式（3-6），得
效驗式為：；
?。ǎ担┍芾灼鞯呐渲迷瓌t
常用的防近形波過電壓的裝置是避雷器。避雷器與被保護設備并聯(lián)，其作用是釋放過電壓的能量，將過電壓限制在一定水平，從而保護設備的絕緣。
①配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。
②220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。
③三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。
?。ǎ叮┗ジ衅鞯倪x擇原則
互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器。它的作用是將高電壓、大電流按比例變成低電壓和小電流?；ジ衅髟谥鹘泳€中的配置與測量儀表、同步點的選擇、保護和自動裝置的要求以及主接線的形式有關。
電壓互感器一般裝置在母線、線路、發(fā)電機和變壓器中，保證在運行方式改變時，保護裝置不失壓、同級點兩側都能方便地取壓。
電流互感器設置在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中，為了滿足測量和保護的需要。
3.5 10kV側設備的選擇
表3-3 真空斷路器
類別
型號
額定電壓kV
額定電流A
穩(wěn)定電流峰值kA
開斷電流kA
動穩(wěn)定電流峰值kV
真空
ZN23-10
10
630
25（4S）
25
63
（１）熱穩(wěn)定校驗：
Qd（4'）=1839(kA)·S, =31.52×4 =3969(kA)·S，
有 ≥ Qd（4'） （滿足要求）
（２） 動穩(wěn)定校驗：
I= 100（kA）> i= 44.8（kA） （滿足要求）
表3-4 隔離開關
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
極限通過電流峰值（kA）
熱穩(wěn)電流
GNR10/200
10
200
100
31.5
?。ǎ保﹦臃€(wěn)定校驗：
i = 50（kA）， i =44.8(kA），
有 i > i （滿足要求）
?。ǎ玻岱€(wěn)定校驗：
Qd（4'）=1839(kA)·S，= 252×4=2500(kA)·S，
有 > Qd（4'）? （滿足要求）
表3-5 電壓互感器
型號
額定電壓（kV）
副繞組/額定容量（UA）
最大容量（UA）
原繞組
副繞組
輔助繞組
0.2
0.5
1
3
1200
JDZ-10
10/
0.03/
0.03/
150
250
620
表3-6 電流互感器
型號
額定電流比
級次組合
1s熱穩(wěn)定倍數(shù)
動穩(wěn)定倍數(shù)
LZZBJ9-10A
200/5
0.2/3，1/3
75
135
型號
系統(tǒng)標稱電壓kV
避雷器額定電壓kV
波前沖擊放電的坡前陡度（kV/us）
波前沖擊放電電壓kV
HY5WZ-17/45
10
12.7
106
50
表3-7 避雷器
3.6 380V側設備的選擇
在本小區(qū)中，對于22戶的一個單元。來計算低壓側的負荷。
查表知需要系數(shù)=0.7，kW，
功率因數(shù)為cosφ=0.9
kvar
=171.1kva
=260A
對于36戶的單元。
236kW 114.22kvar 262.2kva 398.3A
3.6.1 熱穩(wěn)定校驗
表3-8斷路器
型號
額定電壓kV
額定電流A
穩(wěn)定電流峰值kA
開斷電流kA
動穩(wěn)定電流峰值kV
DW17-2000
0.4
200
30（4S）
20
20
Q（4'）=1839(kA)·S,=302×4 =3600(kA)·S，
有 ≥ Qd（4'） （滿足要求）
3.6.2 動穩(wěn)定校驗
i= 200kA> i = 4