供配电毕业设计稿.docx
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供配电毕业设计稿
目录
Ⅰ、设计说明书
Ⅱ、长沙电力职业技术学院毕业设计评阅表
一、前言……………………………………………………………………………3
二、设计摘要………………………………………………………………………4
三、关键词…………………………………………………………………………4
第一章电力负荷计算及无功功率补偿…………………………………………5
第一节负荷计算…………………………………………………………5
第二节无功功率补偿……………………………………………………6
第二章变配电所的位置和型式…………………………………………………8
第一节变、配电所的位置选择要求……………………………………8
第二节商场变配电所位置选择…………………………………………9
第三章变电所主变压器确定……………………………………………………9
第一节变压器室要求……………………………………………………9
第二节变压器的选择……………………………………………………10
第四章变电所主接线设计………………………………………………………10
第一节主接线要求………………………………………………………10
第二节主接线方案………………………………………………………11
第五章一次设备的选择…………………………………………………………14
第一节高压一次设备……………………………………………………14
第二节断路器的选择……………………………………………………16
第三节隔离开关的选择…………………………………………………16
第四节电流互感器的选择………………………………………………17
第五节电压互感器的选择………………………………………………18
第六节低压一次设备……………………………………………………18
第六章变电所进出线的选择……………………………………………………20
第一节常用电线、电缆的型号和规格…………………………………20
第二节变电所出线低压配电方案………………………………………20
第三节变电所进线方案及电缆选择……………………………………………21
第七章防雷保护与接地装置的设计……………………………………………22
第一节总体要求…………………………………………………………22
第二节防雷系统…………………………………………………………22
第三节接地保护…………………………………………………………22
第八章商场照明配电设计………………………………………………………………23
第一节低压配电系统的配电要求………………………………………………23
第二节照明配电设计……………………………………………………………22
第九章应急电源…………………………………………………………………………26
第一节应急电源………………………………………………………………26
第二节应急设备………………………………………………………………26
第十章变电站主接线图………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………29
致谢…………………………………………………………………………30
前言
为期三年的大专学习即将结束,三年来在学院老师的精心教育下,我各方面的知识都有了很大的提高。
为检验三年来的学习效果,我选择某大型商场供配电设计作为毕业设计内容。
随着我国经济的不断发展,人们生活水平的不断提高,大型商场发展很快,因此商场的配电设计也得到较大发展,同时为电力企业实现可持续发展营造了一个大好的发展机遇。
目前,各地正在进行或即将进行城市电网建设改造,认真研究商场的供配电设计工程,对于提高商场的供电可靠性、提高电能质量有很大的好处。
在设计过程中,我根据所学知识再联系现场实际进行设计。
没想到看起来简单的设计,设计起来却有很多疑问。
有时为了弄懂一个数据来源,除了一遍遍的查找资料,还得屡屡向专业老师请教;有时还抱着原来所学过的课本再进行学习。
经过两个月的努力,终于有了以下这份毕业设计。
虽然设计的内容中还存在许多的缺陷,但确是几个月来辛勤劳动的结果。
通过这次设计,使我学到了许多新的知识,更深深地了解到自己所学的知识太少,还需进一步努力。
这次的毕业设计完成是与各位老师的悉心指导分不开的,在此表示衷心的感谢。
设计摘要
本设计叙述了城市大型商场的现状,经认真分析,其设计的要点如下:
本设计计算出的用电负荷4342KVA,是考虑该商场的未来发展。
通过容量计算,知变压器选择两台SC8-3500/10型10kV级环氧树脂浇注干式电力变压器。
为适应城网建设,应选低噪音、自冷式干式变压器。
为了降低无功消耗,采用移相电容器(即静电电容器)来无功补偿。
参照《商场设计规范》(GB50096——1999),和商场的地理位置、经济、安全等方面考虑,现代大型商场一般将变配电所设置在地下负一层。
设置在地下负一层既提高了建筑面积的利用率,又降低消防等级要求和设计建筑成本。
变电所主接线采用单母分段接线,出线采用双干线式网络接线。
由短路电流计算值,来确定高压电气设备的容量。
本设计断路器选用真空断路器,开关柜主要选择抽屉式开关柜,接地主要采用TN-C系统。
由对继电保护的计算整定,可用来确定变电所的差动保护、过电流保护等主要二次设备的保护调试值。
商场配电为做到形美观,宜采用电缆作为配电线路。
设计思想是:
用低廉的价格来完成高性能的供电设计,并且能够灵活运用硬件来实现设计要求的功能。
[关键词]用电负荷;商场;变电所;变压器;主接线;防雷接地
第一章电力负荷计算及无功功率补偿
第一节负荷计算
一、负荷特征
一个大型商场正常工作的条件包括合适的照明系统,动力系统如排气排烟电机、自动扶梯与电梯系统,空调系统,自动监控系统,自动消防灭火报警系统等。
动力负荷主要指电梯、水泵、排烟风机、正压风机等设备。
一般商场的动力负荷都比较小,随着商场的增大,电梯负荷和水泵容量的随之增大,动力负荷将会明显的增加。
随着我国国民经济发展和人民生活水平的提高,大型商场内部装饰水平日益提高,照明用电大量增加。
二、负荷计算方法
商场的负荷也受商铺对象、地理气候条件等因素的影响,造成用电负荷不定的因素较多,负荷计算很难具有非常高的准确性。
进行负荷计算时,对用电设备容量应考虑以下原则:
(1)反复短时工作制用电设备应择算到负载持续率为25%以下的有功功率。
(2)备用生活水泵、备用电热水器、备用空调制冷设备及其它备用设备不列入设备容量之内。
(3)消防水泵、专用消防电梯,以及在消防状态下才使用的送风机,排烟机等,及在非正常状态下投入使用的用电设备都不应列入总设备容量之内。
1)用电设备组的计算负荷有:
有功功率
(KW)(1-1)
(Kvar)
(1-2)
视在功率
(KVA)(1-3)
式中Pe----用电设备组的设备额定功率(KW)
Kd----需要系数
Cosφ----用电设备的功率因数
2)大型商场的负荷计算(面积法)
大型商场的用电负荷除照明部分外,还有电梯、空调、水泵等。
商场的假定符合计算
(1-4)
式中Sca----假定视在负荷(VA);
Kcs----假定负荷密度(除去大型用电设备)(VA/m2);
A----建筑面积(m2);
M----大型用电设备。
式(1-4)中的Kcs值主要取决于各种家用电器普及率的推测以及在20年内对用电递增率的考虑。
根据长沙地区的用电情况调查统计表明,取Kcs=30VA/m2比较适合。
式(1-4)中M值的选取,应视各地实际情况而定,与当地消费水平有关,在我国考虑商场采用中央空调,取Mmax=4000KVA。
此商场的总建筑面积为11377.75m2。
由以上可得商场的假定负荷:
Sca=30×11377.75+4000000=4341332.5(VA)
由Sca可得出此商场住户的总负荷为:
W=4341332.5(VA)=4342(KVA)
第二节无功功率补偿
除白炽灯、电阻电热器设备负荷外,商场的其它电器需消耗无功,为了使无功功率平衡,故需采用专门的补偿设备来提高功率因数。
且此商场要求在最大负荷时的功率因数不得低于0.90。
大型商场通常是采用移相电容器(即静电电容器)来补偿。
无功功率计算
(1)瞬时功率因数
在某一瞬间,用功率因数表测得功率因数值,或用电压表,电流表和功率因数表在同一时刻读到的数值,通过计算得到的功率因数值。
计算公式为:
(1-5)
式中P----功率表的三相功率读数,KW;
U----电压表的线电压读数,KV;
I----电流表的线电流读数,KA。
(2)平均功率因数
指某一规定时间内,功率因数的平均值。
公式为:
(1-6)
式中
———有功电能表读数,kW·h;
———无功电能表读数,kvar·h。
我国电业部门每月向工业用户收取的电费,就规定电费要按月平均功率因数来调整。
(3)最大负荷的功率因数
最大负荷时的功率因数指在年最大负荷
(即计算负荷)时的功率因数,用
表示,即
(1-7)
我国有关电力设计规定的“功率因数不能低于0.90”就是指的最大负荷时的功率因数。
因此,供电设计考虑无功功率补偿时,应按最大负荷时的功率因数来计算。
在达不到上述标准时,应安装电容器进行无功补偿,其补偿容量可按如下公式进行计算:
式中:
p—最大负荷月的平均有功功率,kW。
、
—补偿前后功率数值
1、本变电所的最大有功负荷功率为:
P=
=4342KVA×0.8=3.47×103kW,又因所补偿的电容是用来提高变电所的功率,补偿后的功率因数应在0.8—0.95范围内。
所以:
取
=0.8
=0.95
则
=1457.4kvar
因此,本变电所的补偿电容为1457.4kvar
第二章变配电所的位置和型式
第一节变、配电所的位置选择要求
大型商场店面多、负荷大,为保证配电干线最大电压损失不超过允许值,减少电能损耗,所以变配电室的位置十分重要。
10kV变电所的位置,一般考虑尽量靠近负荷中心,设备运输方便,尽量避免多尘、高温、有剧烈震动、有爆炸和火灾危险、环境潮湿等场所。
据此,变电所的位置有以下几种方式:
(1)将变压器设在地下室或辅助建筑物内。
(2)在地下主变压器。
(3)分别在地下室、中间层设置主变压器。
(4)仅在中间层设置主变压器。
(5)主变压器分设在底层与上部各层。
第二节商场变、配电所位置的选择
从经济、设备搬运、施工、经营与管理因素方面考虑,在我国大型建筑的变压器多设在地下室或辅助建筑物内,并参照GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》,高层或大型建筑内,宜设室内变电所或组合式成套变电站。
电源引进变电站,应考虑施工方便、进线简单、消防要求性低。
参照《商场设计规范》(GB50096——1999),现代城市房地面积价格高考虑,应把该商场的变电站设置在地下,因为现代大型商场为了提高商场建筑面积的利用率,一般把变电站设置在地下负一层,这样既可提高商场建筑面积的使用率,又对消防的要求性有所降低,又从不占用主要的建筑面积和从商场的建筑布置来看,选择把变电站设置在地下负一层停车场旁的250M2的空间处,因为此位置接近商场负一层的出入口。
第三章变电所主变压器确定
第一节变压器室要求
(1)变压器外廓与变压器室墙壁和门的净距不应小于规定值。
(2)变压器室内可安装与变压器有关的负荷开关,隔离开关和熔断器,在考虑变压室内布置及高低压进出线位置时,应尽量使其操作机构装设在进门处。
(3)确定变压器室尺寸,要考虑发展余地,一般按能装设在大一级容量的变压器考虑。
第二节变压器的选择
在商场或高层主体建筑内的变电所,宜选用不燃式或难燃型变压器。
在供配电系统中使用最多的是三相油浸电力变压器和环氧树脂浇注干式变压器两大类。
环氧树脂浇注干式变压器使用安全,安装方便,无污染、维护量小,节能低耗,体积小,重量轻,绝缘性能好,耐雷电冲击性能好,机械强度高等优点,因而得到广泛应用。
本商场选择10kV级树脂浇注干式电力变压器。
变压器容量及台数的确定
商场的计算负荷P确定后,供电变压器的总装机容量S(kVA)为:
式中
----变压器的负荷率;
----补偿后的功率因数,此商场的要求不小于0.90;
P----建筑物的计算负荷
为了保证最佳负荷率,用损耗的功率比来表示为
参照国家标准GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》和此商场的总用电负荷,可知应选择两台SC8-3500/10型10kV级树脂浇注干式电力变压器。
第四章变电所主接线设计
第一节主接线要求
(1)满足系统及用户对供电可靠性和电能质量要求
(2)具有一定的灵活性
(3)操作力求简单方便
(4)经济上应合理
并参照国家标准GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》主接线要求。
第二节主接线方案
目前我国商场的配电网最常用的主接线方案是采用双回路两个10kV独立电源供电,变压器低压侧采用单母线分段接线。
主接线的基本形式,就是主要电气设备常用的几种连接方式。
概括起来可分为三类:
单母不分段接线、单母分段接线、双母线接线、双母线带旁路接线。
(Ⅰ)单母线接线
1、优点:
接线简单、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电。
2、缺点:
不够灵活、任一元件故障或检修,均需使整个配电装置停电。
3、适用范围:
一般只适用于一台发电机或一台主变以下二种情况:
1)10kV配电装置回路数不超过5回;
2)35-63kV配电装置回路数不超过3回;
(Ⅱ)单母线分段接线
1、优点:
(1)用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同母线段引出两个回路,用两个电源供电;
(2)当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段不间断供电,不至使重要负荷停电。
2、缺点:
(1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修时停电;
(2)当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越;
(3)扩建时需两个方向均衡扩建。
3、适用范围:
(1)10kV配电装置出线回路数为6回及以上;
(2)35-63kV配电装置出线回路数为4-8回;
(Ⅲ)双母线接线
1、优点:
供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验。
2、缺点:
(1)增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关;
(2)当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电源容易误操作。
为了避免误操作需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
3、适用范围:
当输电回路数或母线上电源较多,输送和穿越功率较大,母线故障或要求迅速供电。
母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电,系统运行调度对接线灵活性有一定要求时采用,各级电压采用具体条件如下:
(1)10kV配电装置,当短路电流较大,出线需带电抗器;
(2)35-63kV配电装置,当出线回路数超过8回或电源较多或负荷较大;
(3)110-220kV配电装置出线回路为5回及以上,在系统中居重要地位,出线回路为4回及以上。
(Ⅳ)增设旁路母线或旁路隔离开关的接线
为了保证采用单母线分段或双母线配电装置,在进出线路断路器检修时(包括其保护装置的检修和调试),不中断对用户的供电,可增设旁路母线和旁路隔离开关。
由于此商场是大型建筑,所以用电负荷按电力负荷的分级为二级负荷,经上述四种接线方案从供电可靠性和经济性来考虑,比较合适的方案为:
单母分段接线。
第五章一次设备的选择
现代高层建筑的变配电室对防火要求严格,不宜采用油开关,通常选用真空断路器开关柜和SF6断路器开关柜。
不论采用何种类型的断路器,开关柜均以手车式为宜。
当断路器故障时,可把故障断路器手车抽出,推进备用手车,从而是缩短了故障停电的时间,提高了供电的可靠性。
第一节高压一次设备(开关柜)
在高压一次设备选择时,应考虑电气设备的环境条件和电器要求。
GCK1、GCL1系列高级型抽屉式开关柜(技术参数见表6-1)
表6-1GCK1、GCL1系列高级型抽屉式开关柜技术参数
型号
GCK1
GCL1
分断能力(KA)
80
50
额定电流(A)
3150
1600
柜高(mm)
1000
800
抽屉单元高度(mm)
1840
1840
主电路电器元件型号规格
ME3205或AH-40C
1
ME2000或AH-20C
1
一次方案
从技术参数比较考虑,高压一次设备开关柜可选择GCK1高级型抽屉式开关柜。
第二节高压断路器的选择
1.断路器的选择条件如下表:
电压等级
项目
10kv
要求
额定电压
(kv)
12
≥
正常工作电压
(kv)
10
额定电流
(KA)
3.3
≥Imax
正常工作电流Imax(KA)
2.8868
额定开断电流
(KA)
50
≥I″
短路电流初始值I″(KA)
22.88
(KA)2·S
1099.34
t≥
(KA)2·S
7.5
动稳定电流Idw(KA)
125
Idw≥ich
短路电流冲击值ich(KA)
61.5
2.10KV电压级的断路器选择如下:
10KVZN40----12/5010KV室内真空断路器
第三节高压隔离开关的选择
1.隔离开关的选择条件如下表:
电压等级
项目
10kv
要求
额定电压Ue(kv)
20
Ue≥Up
正常工作电压Up(kv)
10
正常工作电流Ip(KA)
2.8868
Ie≥Ip
额定电流Ie(KA)
3.2
Qdt(KA2·S)
1099.34
Qdt≤
t
(KA2·S)
30000
动稳定电流Idw(KA)
250
Idw≥ich
短路电流冲击值ich(KA)
61.5
GN---10/4010KV室内隔离开关
第四节电流互感器的选择
1.一次侧额定电流选择
10kv电压:
Ide≥(1.2—1.3)Iep=4.33KA
2.短路热稳定校验
Qdt≤I2t
10kv电压:
由于热稳定电流无穷大,所以无需检验
3.短路动稳定校验
Idw≥ich
10kv电压:
由于动稳定电流为无穷大所以无需检验。
4.10KV电压等级的电流互感器的选择
10KVLMCB2----1010KV自耦电流互感器
第五节电压互感器的选择
1.电压互感器的选择原则
1)装置种类和形式:
6-35KV商场内配电装置中,一般采用浇注式
2)按一次回路电压:
1.1KV>1.09U
3)准确等级:
要求所选互感器准确等级比所用仪表准确等级高
4)二次负荷:
S2≤Sn
2.10KV电压等级:
选浇注式
1):
一次电压:
1.1Ug>U1>0.9Ug
即:
11KV>U1>9KV
2):
二次电压:
由于一次侧接于相电压上,U2取100
查表得:
JDZ—1010KV自耦电压互感器
第六节低压一次设备
低压一次设备选择应按安装地点、运行环境和使用要求选择用电设备的规格型号,所选用的电器应符合设计要求,并符合有关规程和国家现行的有关标准。
根据系统最大运行方式,安装地点的最大短路电流校验设备的动稳定度和热稳定度。
动稳定度校验,要求:
或
热稳定度校验,要求:
或
以上两式中,
、
----设备允许通过最大电流的有效值、峰值。
、
----短路冲击电流的有效值、峰值。
----t秒内的允许电流最大值。
----假想短路时间。
----最大的稳定短路电流。
GCS低压抽出式开关柜的一次设备(基本电气参数见表6-2)
GCS低压抽出式开关柜适用于低压配电系统的动力、配电和电动机控制中心,电容补偿等的电能转换、分配与控制。
表6-2GCS低压抽出式开关柜基本电气参数
额定绝缘电压
交流660(1000)V
额定工作电压
主电路
交流380(600)V
辅助电路
交流380、220V
直流220、110V
额定频率
50(60)Hz
水平母线额定电流
≤4000A
垂直母线额定电流
1000A
额定峰值耐受电流(0.1s)
105、176KA
额定短时耐受电流(1s)
50、80KA
第六章变电所进出线的选择
第一节常用电线、电缆的型号和规格
在商业建筑中,室内常用的导线主要为绝缘电线和绝缘电缆线;室外常用的是裸导线或绝缘电缆线。
绝缘电线按所用绝缘材料的不同,分为塑料绝缘电线和橡皮绝缘电线。
按线芯材料的不同分为铜芯电线和铝芯电线。
按线芯的构造不同分为单芯和多芯电线。
常用的有聚氯乙烯绝缘电线,是在线芯外包上聚氯乙烯绝缘层。
铜芯电线的型号为BV,铝芯电线的型号为BLV。
聚氯乙烯绝缘软线主要用作交流额定电压250V以下的室内电器及照明灯具的连接导线,都是双芯的,其型号为RVB(平型塑料绝缘软线)和RVS(双绞塑料绝缘软线)。
除此之外,在商业建筑中还常用一种塑料绝缘线,叫做聚氯乙烯绝缘和护套电线,它是在聚氯乙烯绝缘外层上再加上一层聚氯乙烯护套构成的,线芯分为单芯、双芯和三芯。
电线的型号为BVV(铜芯)和BLVV(铝芯)。
为了美化商场环境,供、配电线路适宜采用聚氯乙烯绝缘电力电缆线路。
第二节变电所出线低压配电方案
城市低压配电网是指额定电压为380/220V的配电网。
其配电网网络接线有:
放射式网络、干线式网络、链式网络、两端供电网络、环形接线网络等。
放射式网络。
对于分布在变电所四周的第三类用户,采用该法可节省投资。
干线式网络。
各用户变电所沿线路的前进方向分布时,采用干线式网络可节省许多投资,这种网络的缺点是当任一段线路故障时,都会导致所有变电所停电,因此只能对三级负荷供电。
当要求干线式网络提高供电的可靠性以满足二类负荷要求时,可采用双干线式网络。
链式网络。
“一进一出”的单链式网络,变电所后面的线路段发生故障时,由断路器自动断开,不影响前段线路的供电,比单干线式网络的可靠性高;“双进双出”双链式网络,适用于供给一、二级重要负荷,但断路器数量多、投资大。
经上所述和商场的供电要求来考虑,选择双干线式网络就能满足要求,且投资较链式网络少,操作简单,保护简单。
商场供电干线式接线网络如下图所示:
第三节变电所进线方案及电缆选择
本变电站采用双回进线,双回进线能够保证供电可靠性,相对于单回进线投资大,造价高。
商场10KV配电变电站,为了保证供电可靠性,一般都采用双回路进线。
根据变电站消防及负荷的要求,选用ZR-VV22ZR-VLVV铜(铝)芯聚氯乙烯绝缘内钢带铠装阻燃聚氯乙烯护套电力电缆。
此电缆的优点是:
阻燃,载流量大,铠装能防止电缆受损,使用寿命长。
第七章防雷保护与接地装置设计
长沙地区的年最高气温为390C,年平均气温为17.80C,年最低气温为-10C,年最热月平均最高气温为400C,年最热月平均气温为320C,年最热月地下0.8米处平均温度为250C。
当地主导风向为东北风,年雷暴日数为45。
第一节总体要求
现代高层建筑的防雷设计采用避雷针和避雷器的传统做法,
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