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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(shè)計(jì) 3
3.1電氣主接線的設(shè)計(jì) 2
3.1.1電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性 2
3.1.2電氣主接線設(shè)計(jì)的步驟 2
3.2配電室位置和數(shù)量的設(shè)計(jì) 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(tái)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(shè)計(jì) 6
3.2.6 供電系統(tǒng)主接線方案的設(shè)計(jì) 6
3.3短路電流計(jì)算 7
3.3.1 短路計(jì)算的目的及步驟 7
3.3.2短路電流的計(jì)算 8
3.4電氣設(shè)備的選擇 9
3.4.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件 9
3.4.2各電氣設(shè)備選擇的原則 12
3.5 10kV側(cè)設(shè)備的選擇 13
3.6 380V側(cè)設(shè)備的選擇 15
3.6.1 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 15
3.6.2 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 15
3.7無功補(bǔ)償方案設(shè)計(jì) 16
3.7.1 提高功率因數(shù)的意義 16
3.7.2 補(bǔ)償裝置的確定 16
3.7.3無功補(bǔ)償容量計(jì)算 17
3.7.4無功補(bǔ)償?shù)慕泳€圖 17
3.8 備用電源自動(dòng)投入 17
3.8.1備用電源自動(dòng)投入裝置 17
3.8.2 自動(dòng)投入裝置的運(yùn)行 18
4 照明和插座系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì)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(shè)計(jì) 25
4.5.1電氣照明設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 31
5 單體樓低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31
5.1配電的設(shè)計(jì)概述 31
5.1.1設(shè)計(jì)要求 32
5.1.2設(shè)計(jì)原則 32
5.1.3 設(shè)計(jì)一般規(guī)定 32
5.1.4負(fù)荷分級及供電要求 34
5.1.5各負(fù)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(dǎo)線和電纜的選擇 36
5.3低壓配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇 37
5.3.1 基本要求 37
5.3.2漏電保護(hù) 37
5.4單體樓負(fù)荷計(jì)算的方法 37
5.5本工程1#樓的負(fù)荷計(jì)算和導(dǎo)線選擇 38
6 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 45
6.4接地設(shè)計(jì) 45
7 弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 47
7.1.3有線電視系統(tǒng)的計(jì)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(shè)計(jì) 51
7.3寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 51
7.3.1系統(tǒng)概述 51
7.3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 51
7.3.3本工程寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 52
8 消防及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)說明 52
8.1設(shè)計(jì)依據(jù) 52
8.2供電設(shè)計(jì) 52
8.3消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) 52
8.4.消防線路 53
9 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 53
10 結(jié)論 54
參考文獻(xiàn) 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(shè)計(jì)
摘要：本次電氣工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，單體樓電氣照明設(shè)計(jì)等幾部分內(nèi)容。小區(qū)供配電設(shè)計(jì)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(fù)荷計(jì)算和相關(guān)設(shè)備的選擇；單體建筑電氣設(shè)計(jì)是根據(jù)國家有關(guān)規(guī)范完成一棟多層住宅樓的電氣施工圖設(shè)計(jì)，主要包括照明配電，防雷與接地，綜合系統(tǒng)布線等內(nèi)容。此單體樓為二類高層建筑，共11層住宅。每層有一個(gè)單元，每個(gè)單元二戶。本次設(shè)計(jì)采用了康居住宅的AAA設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以最新的設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)，對照明、插座系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和防雷及安全接地系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。住宅照明系統(tǒng)采用了合理的照明方式，保證照明質(zhì)量的前提下，還考慮到節(jié)能、方便以及實(shí)用性；通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的有線電視系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)中，對住宅采用了單獨(dú)進(jìn)線集中計(jì)量的供電方式，對公共用電負(fù)荷中的二級負(fù)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(shè)計(jì)采用了避雷帶方式。
關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)的題目是花園住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過具體的實(shí)例工程設(shè)計(jì)，初步掌握高層建筑強(qiáng)、弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法,更好的將理論和實(shí)踐相結(jié)合,將大學(xué)四年來所學(xué)的課程及知識(shí)應(yīng)用到自己的專業(yè)中去,也為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)也可以更加詳細(xì)地學(xué)習(xí)建筑規(guī)范，提高自己獨(dú)立完成工程設(shè)計(jì)的實(shí)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(fù)荷供電，三類防雷建筑物、二級防火進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，要求完成對某住宅10#樓強(qiáng)、弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)，其中以強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主。論文針對民用高層建筑電氣的設(shè)計(jì)和使用需要，在重點(diǎn)表述強(qiáng)、弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算的同時(shí)，側(cè)重于電氣基本理論和基本知識(shí)。設(shè)計(jì)中，總體按照民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范來建立設(shè)計(jì)的整體思路，并完成強(qiáng)、弱電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備選型、系統(tǒng)構(gòu)成、照度計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)；第4章為照明，照明和插座系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第5章為單體樓低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第6章為防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第7章為弱電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第8章為消防及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第9章為技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，第10章為結(jié)論。
2 工程概述
本次設(shè)計(jì)具體項(xiàng)目為花園小區(qū)住宅1#樓項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)為普通民用高層住宅，為二類高層建筑，按三級負(fù)荷供電,住宅樓梯間應(yīng)急照明供電負(fù)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(shè)計(jì)防雷。本設(shè)計(jì)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(jìn)戶處設(shè)重復(fù)接地，采用綜合接地方式，接地利用建筑物基礎(chǔ)作接地極，接地電阻不大于1歐。電源進(jìn)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(shè)計(jì)主要包括：低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(wǎng)系統(tǒng)。
照明設(shè)計(jì)，主要針對一般照明進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是選擇合適的燈具使房間能夠達(dá)到所要求的照度要求，設(shè)計(jì)中采用單位容量法進(jìn)行照度計(jì)算。插座設(shè)計(jì)，據(jù)其功能選擇合適的插座，然后進(jìn)行插座的容量計(jì)算，并放在其最方便使用的位置上。防雷接地設(shè)計(jì)，根據(jù)防雷等級進(jìn)行設(shè)計(jì)，對主要建筑物和電氣設(shè)備采取防雷和接地措施，以保護(hù)國家財(cái)產(chǎn)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(shè)計(jì)：根據(jù)使用戶端得到清晰的圖像所需電平，采用倒推法，計(jì)算出進(jìn)戶端電平，計(jì)算之前要先設(shè)計(jì)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(shù)參數(shù)。并繪制每棟樓內(nèi)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(shè)計(jì)
3.1電氣主接線的設(shè)計(jì)
3.1.1電氣主接線設(shè)計(jì)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(jī)、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
3.1.2電氣主接線設(shè)計(jì)的步驟
（１）根據(jù)下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，并依據(jù)主接線的設(shè)計(jì)原則從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，選出2－3各較佳的方案。
（２）對擬訂的2－3個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出最好的方案。各主接線方案都應(yīng)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(jīng)濟(jì)比較，選年運(yùn)行費(fèi)用最小的作為最終方案，當(dāng)然，還要兼顧到今后的擴(kuò)容和發(fā)展。
（３）對電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求
主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等要求。
①可靠性：為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計(jì)算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)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(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，作出切合實(shí)際的決定。
②靈活性：電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運(yùn)行要求。在調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入或切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)路器、母線及二次設(shè)備，并方便設(shè)備的安全措施，不影響電網(wǎng)正常運(yùn)行和對其他用戶的供電。
③經(jīng)濟(jì)性：方案的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。
采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。在投資初期回路數(shù)較少時(shí)，更有條件采用設(shè)備用量較少的簡化接線。能緩裝的設(shè)備，不提前采購裝設(shè)；在設(shè)備型式和額定參數(shù)的選擇上，要結(jié)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(shí)，要考慮到設(shè)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(fèi)用。
3.2配電室位置和數(shù)量的設(shè)計(jì)
根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設(shè)計(jì)一個(gè)配電站位于小區(qū)西側(cè)。
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?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?—10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10—20年的負(fù)荷發(fā)展。
（２）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負(fù)荷，對于一般變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60%-80%。
（３）為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺(tái)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(fù)荷情況，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為2500 h,日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)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(jì)算負(fù)荷。
本住宅小區(qū)共15棟樓，414戶，根據(jù)《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096-1999的有關(guān)規(guī)定，每戶用電指標(biāo)按6kW計(jì)算，需要系數(shù)參照《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，取，功率因數(shù) 則
有功計(jì)算負(fù)荷;=750.6kW
無功計(jì)算負(fù)荷：kvar
另外，整個(gè)小區(qū)的道路照明負(fù)荷按10kW計(jì)算。
綜上所述，本小區(qū)總計(jì)算負(fù)荷為：（取,）
kW
kvar
總視在計(jì)算負(fù)荷： =908kVA
計(jì)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(jìn)行計(jì)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(jì)算容量時(shí)取1#樓和10#樓作為標(biāo)準(zhǔn)。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(shè)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(jīng)濟(jì)效益，于是變電站設(shè)計(jì)為兩側(cè)出線。所以接下來要計(jì)算兩低壓測總?cè)萘俊?
1#，3#，5#，7#，9#，11#，13#樓以及小區(qū)照明總?cè)萘繛?
=154×5+236×2+12=1254kW
2#,4#,6#,8#,10#,12#,14#,15#樓的總?cè)萘繛?
kW
根據(jù)原始資料得知小區(qū)的同期系數(shù)為0.5
AA側(cè)變壓器的總?cè)萘浚?
kW
AB側(cè)變壓器總?cè)萘?
kW
對裝有兩臺(tái)變壓器的變電站中，當(dāng)一臺(tái)變壓器斷開時(shí)，另一臺(tái)變壓器的容量一般保證70%全部負(fù)荷供電，但應(yīng)滿足一類及二類負(fù)荷的供電。主變壓器容量選擇還應(yīng)考慮周圍境的影響，每臺(tái)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(fù)荷；
n——變壓器的臺(tái)數(shù)。
10KV最大負(fù)荷之和為 kW
則由公式（3-1），得 kW
3.2.3主變臺(tái)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(fù)荷輕，所以考慮配電所配置兩臺(tái)主變壓器?？杀ＷC斷供電的可靠性，避免一處配電室或一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)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(yùn)輸條件等因素。規(guī)程上規(guī)定，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，容量為300MW及以下機(jī)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?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對來講投資大、占地多、運(yùn)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(yùn)行。對于10kV變電所，主變壓器一般采用 常規(guī)接線。
（４）調(diào)壓方式的確定
為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。通過變壓器的分接頭開關(guān)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(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱無勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在% 以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)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(shí)而為送端，時(shí)而為受端，要求母線電壓恒定時(shí)。本變電站選用有載調(diào)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(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。自然風(fēng)冷卻及強(qiáng)迫風(fēng)冷卻適用于中、小型變壓器；大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。在水源充足的條件下，為壓縮占地面積，也可采用強(qiáng)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(gè)配電室中裝設(shè)兩臺(tái)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(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%，查閱《電力工程電氣設(shè)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(shè)計(jì)
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(kuò)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(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器，出線回路數(shù)少，并且沒有重要負(fù)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(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí);35～63kV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時(shí)，或連接的電源較多，負(fù)荷較大時(shí);110～220kV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)，或當(dāng)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(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為10～14回時(shí)，在一組母線上用斷路器分段;當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為15回及以上時(shí)，兩組母線均用斷路器分段。
（５）增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)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(jìn)出線斷路器檢修時(shí)，不中斷對用戶的供電時(shí)采用。
3.2.6 供電系統(tǒng)主接線方案的設(shè)計(jì)
配電室主接線的設(shè)計(jì)
方案：10kV側(cè)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(cè)母線采用單母線分段接線形式。回路：1#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(jì)算
3.3.1 短路計(jì)算的目的及步驟
?。ǎ保?短路電流計(jì)算的目的
在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)方面：
①校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)需要計(jì)算三相短路電流；
②整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置需要計(jì)算三相短路電流；
③在校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度時(shí)計(jì)算不對稱短路的短路電流值；
④校驗(yàn)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)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(shè)計(jì)，也需用短路電流。
?。ǎ玻┒搪冯娏饔?jì)算的一般規(guī)定
①計(jì)算的基本情況
a）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；
b）所有同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)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(dòng)勢相位角相同；應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有的元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。對異步電動(dòng)機(jī)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(shí)才予以考慮。
②接線方式：計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式），而不能僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。
?、塾?jì)算容量：按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建設(shè)后5～10年）
④短路種類 ：一般按三相短路計(jì)算。若發(fā)電機(jī)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(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗(yàn)。
⑤短路計(jì)算點(diǎn)：在正常接線方式時(shí)，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。
（１）短路電流的計(jì)算步驟
在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算通常采用使用曲線法。步驟如下：
①選擇計(jì)算短路點(diǎn)。
②畫等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖；
a）首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗；
b）選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)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(zhǔn)值的標(biāo)幺電抗；
d）繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。
③化簡等值網(wǎng)絡(luò)：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。
④求計(jì)算電抗。(將各轉(zhuǎn)移阻抗按各發(fā)電機(jī)額定功率歸算)。
⑤查運(yùn)算曲線查出各供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值。
⑥計(jì)算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量。
⑦計(jì)算短路電流周期分量有名值。
3.3.2短路電流的計(jì)算
（１）短路計(jì)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(diǎn)d1的電抗
短路點(diǎn)d1的短路電流
kA
kA
kA
MVA
110kV變電站到短路點(diǎn)d2的電抗
短路點(diǎn)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(diǎn)
短路容量
17.57kA
44.8 kA
23.6 kA
318MVA
38.49 kA
98.1 kA
58.5kA
26.6MVA
（３）繪制系統(tǒng)等值阻抗網(wǎng)絡(luò)圖
圖3-1 短路等值電路
3.4電氣設(shè)備的選擇
3.4.1 電氣設(shè)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(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。
按正常工作條件選擇
（１）額定電壓
電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選的電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1-1.15倍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，可按照電氣設(shè)備的額定電壓U不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓U的條件選擇，即
U U （3-2）
（２）額定電流
電氣設(shè)備的額定電流I是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)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(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的I應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有可能過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，I應(yīng)按過負(fù)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(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的I；母線分段電抗器I應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%-80%；出線回路的I除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。
（３）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境校驗(yàn)
當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)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(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。本設(shè)計(jì)著重考慮溫度對電氣設(shè)備的影響。
我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度Q=+ 40℃，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25℃。
（４）按短路情況校驗(yàn)
①短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)
短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。即，
（3-4）
式中，——t秒內(nèi)通過的短時(shí)熱電流；
——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)。
②電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)
電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為
（3-5）
或 （3-6）
式中，——電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值；
——電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)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(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：
a） 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷器時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定；
b）采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；
c）裝設(shè)在電壓互感器回路的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。
③短路計(jì)算時(shí)間
驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間 為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 和相應(yīng)斷路器的全開斷之和，即
=+ （3-7）
式中：——一般取保護(hù)裝置的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，這是考慮到主保護(hù)有死區(qū)或拒動(dòng)；
——是指對斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各相觸頭分離后的電弧完全熄滅為止的時(shí)間段。顯然，包括兩個(gè)部分，即
= （3-8）
式中，——斷路器固有分閘時(shí)間；
——斷路器開斷電弧持續(xù)時(shí)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(shè)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(shè)備之一，它的主要功能是：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。
高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)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(hù)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(yīng)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(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，kV；
I、I——分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)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(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量，即 。
（３）斷路器關(guān)合電流的選擇
為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即
短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ；。
（４）隔離開關(guān)的選擇原則
隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)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(guān)型式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定。
隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動(dòng)、熱穩(wěn)定效驗(yàn)的項(xiàng)目相同。但是由于隔離開關(guān)不用來接通和切除短路電流，故無需進(jìn)行開斷電流和短路關(guān)合電流的效驗(yàn)。
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(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，kV；
I、I——分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流，A
②短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，由公式（3-5）和公式（3-6），得
效驗(yàn)式為：；
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常用的防近形波過電壓的裝置是避雷器。避雷器與被保護(hù)設(shè)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(hù)設(shè)備的絕緣。
①配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線都裝設(shè)避雷器時(shí)除外。
②220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。
③三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺(tái)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(hù)等二次設(shè)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。互感器在主接線中的配置與測量儀表、同步點(diǎn)的選擇、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求以及主接線的形式有關(guān)。
電壓互感器一般裝置在母線、線路、發(fā)電機(jī)和變壓器中，保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不失壓、同級點(diǎn)兩側(cè)都能方便地取壓。
電流互感器設(shè)置在發(fā)電機(jī)、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(hù)的需要。
3.5 10kV側(cè)設(shè)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(dòng)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(yàn)：
Qd（4'）=1839(kA)·S, =31.52×4 =3969(kA)·S，
有 ≥ Qd（4'） （滿足要求）
（２） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：
I= 100（kA）> i= 44.8（kA） （滿足要求）
表3-4 隔離開關(guān)
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
（１）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：
i = 50（kA）， i =44.8(kA），
有 i > i （滿足要求）
?。ǎ玻岱€(wěn)定校驗(yàn)：
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(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)
LZZBJ9-10A
200/5
0.2/3，1/3
75
135
型號
系統(tǒng)標(biāo)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(cè)設(shè)備的選擇
在本小區(qū)中，對于22戶的一個(gè)單元。來計(jì)算低壓側(cè)的負(fù)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(yàn)
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(dòng)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)
i= 200kA> i = 4