【正文】 ，并盡可能地節(jié)約有色金屬的消耗量 ，通過(guò)合理規(guī)劃和調(diào)度，減少電能損耗，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 。 此外，在供 配 電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展 。 供配電設(shè)計(jì)必須遵循的一般原則 1）必須遵循國(guó)家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針、政策。包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 皖西學(xué)院 第 2 頁(yè) 2）應(yīng)做到保障人 身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)中應(yīng)采用符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、耗能低、性能先進(jìn)的電氣。 3）必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案。 4）應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 關(guān)于負(fù)荷性質(zhì)，按 GB5005295《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響程度，電力負(fù)荷分為以下三級(jí)： 一級(jí)負(fù)荷 中斷供電將造成人身傷亡者；中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者 。 二級(jí)負(fù)荷 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，例如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等；中斷供電將影響重要用電單位的正常工作者。 三級(jí)負(fù)荷 不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷電力負(fù)荷 。 對(duì)一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)電源供電。當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除應(yīng)由兩個(gè)電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接 應(yīng)急供電系統(tǒng)。 對(duì)二級(jí)負(fù)荷，宜由兩回線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一回 6kV 及以上專用的架空線路或電纜供電。當(dāng)采用架空線時(shí)，可為一回架空線供電。當(dāng)采用電纜線路時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應(yīng)能承受 100%的二級(jí)負(fù)荷。 設(shè)計(jì)步驟 供配電設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括變配電設(shè)計(jì)、高壓配電線路設(shè)計(jì)、低壓配電線路設(shè)計(jì)和電氣照明設(shè)計(jì)等。其設(shè)計(jì)步驟一般如下： 1． 收集原始資料 皖西學(xué)院 第 3 頁(yè) （ 1）學(xué)校生活區(qū)負(fù)荷表 編號(hào) 名稱 30P /kw 30Q /kw 1 學(xué)校食堂 308 210 2 鍋爐 100 100 3 教 學(xué) 樓 270 120 4 校醫(yī)室 130 98 5 戶外照明 25 20 6 本所用電 10 0 7 學(xué)生宿舍 （ 2） 氣象資料 本學(xué)校所在地區(qū)的年最高氣溫為 ，年平均氣溫為 25 oC，年最低氣溫 － 8 oC，年最熱月平均最高氣溫為 oC，年最熱月地下 處平均溫度為 25 oC。 （ 3）地質(zhì)水文資料 本校所在地區(qū)平均海拔 500m, 地層一砂粘土為主 , 地下水位為 2m。 （ 4） 供用電協(xié)議 1）從電力系統(tǒng)的某 66/10KV 變電站，用 10KV 架空線路向?qū)W校饋電。該變電站在工廠南側(cè) 1km。 2）系統(tǒng)變電站饋電線的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定時(shí)間 stop ? 。 （ 5） 學(xué)校負(fù)荷性質(zhì) 學(xué)校屬二級(jí)負(fù)荷。 2．電力負(fù)荷的分析計(jì)算 根據(jù)提供的各用電單位的電力負(fù)荷清單，分析那些電力設(shè)備屬一級(jí)負(fù)荷，那些屬二級(jí)負(fù)荷，那些屬三級(jí)負(fù)荷，然后按需要系數(shù)法分別計(jì)算出各用電單位及全部的計(jì)算負(fù)荷，在中學(xué)平面圖上畫(huà)出各用電單位的負(fù)荷圖 。 根據(jù)各用電單位的負(fù)荷性質(zhì)及平面布局，確定在那些地方設(shè)變電所及各變電所中的變壓器臺(tái)數(shù)。然后根據(jù)確定的變電所布局，擬出各用電單位變電所供電范圍，并計(jì)算各變電所的計(jì)算負(fù)荷。 3． 生活區(qū) 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 皖西學(xué)院 第 4 頁(yè) 生活區(qū) 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計(jì)所提供的設(shè)備平面布置圖、擬出兩種可行的中學(xué)配電系統(tǒng)方案進(jìn)行比較后，確定一種方案。 4．低壓配電屏的選擇 5．選擇高壓電器 6．變配電所平面布置設(shè)計(jì)： 根據(jù)變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心及進(jìn)出線方便的原則，確定變電所的位置，然后根據(jù)環(huán)境條件確定變壓器是放在戶外還是室內(nèi)。 7．測(cè)量保護(hù) 8．防雷 凡是與架空線路相連的進(jìn)出線，在入戶處、變電所母線上都要裝一組 YW 型避雷器。 9．接地 按規(guī)定 10KV 配電裝置的構(gòu)架，變壓器 380V 的中性點(diǎn)及外殼，以及 380V 電氣設(shè)備的金屬外殼等都需要接地，其接地電阻要求小于 4Ω。 （ 1）接地電阻的計(jì)算 （ 2）接地體的布置 （ 3）列出人工接地所需的材料的規(guī)格和數(shù)量。 10．繪變電所系統(tǒng)圖。 本次設(shè)計(jì)的主要工作 本次設(shè)計(jì)是對(duì) 某高校生活區(qū) 供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)中學(xué)的負(fù)荷進(jìn)行確定計(jì)算﹑變電所位置的選擇﹑變壓器和主結(jié)線方案的確定﹑短路電流的計(jì)算﹑一 次設(shè)備的選擇校驗(yàn)﹑變電所進(jìn)出線的選則﹑二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定基防雷與接地的設(shè)計(jì)。在防雷設(shè)計(jì)時(shí)采用建筑本身結(jié)構(gòu)鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)等自然金屬體作為防雷裝置的一部分。針對(duì)本次設(shè)計(jì)力求做到積極采用先進(jìn)﹑可靠﹑適用的裝備，實(shí)現(xiàn)無(wú)油化﹑絕緣化﹑組合化﹑自動(dòng)化﹑少污染﹑免維護(hù)等一系列高科技裝備技術(shù)。供配電系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，消防系統(tǒng)，防雷系統(tǒng)是建筑電氣的重要組成部分。本設(shè)計(jì)本著對(duì)安全性，可靠性，先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性的追求，著重對(duì) 某高校生活區(qū) 供配電系統(tǒng)的部分展開(kāi)了設(shè)計(jì)。 皖西學(xué)院 第 5 頁(yè) 第 2 章 系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷及無(wú)功功率補(bǔ)償 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 （ 1）負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容包括設(shè)備功率計(jì)算，計(jì)算負(fù)荷，尖峰電流，一、二級(jí)負(fù)荷和平均負(fù)荷等內(nèi)容。 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用 30 分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 （ 2）負(fù)荷計(jì)算的目的是為了合理的選擇供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)電器、變壓器等元件、 整定繼電保護(hù) ，使電氣設(shè)備和材料得以充分利用和安全運(yùn)行。 計(jì)負(fù)荷的確定 計(jì)算負(fù)荷的方法主要有需要系 數(shù)法和二項(xiàng)式法。前一種方法比較簡(jiǎn)便，在設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍。當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、各臺(tái)設(shè)備容量相差不甚懸殊時(shí)，通常都采用需要系數(shù)法計(jì)算。當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量又相差懸殊時(shí)，則宜采用二項(xiàng)式法計(jì)算， 凡是民用建筑中的負(fù)荷，一般都是用需要系數(shù) Kd 進(jìn)行計(jì)算的。它既簡(jiǎn)便又實(shí)用，因?yàn)槊裼媒ㄖ袉螜C(jī)負(fù)荷較大的各類設(shè)備都是采用單機(jī)組或同類機(jī)群放射式供電，在計(jì)及供電線路、開(kāi)關(guān)時(shí)，都是用單機(jī)的額定電流或起動(dòng)電流進(jìn)行選型或校驗(yàn)的，所以普遍采用需要系數(shù)法。 本設(shè)計(jì)則采用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。 按需要系數(shù)法確 定計(jì)算負(fù)荷的公式 （ 1） 有功計(jì)算負(fù)荷（單位為 kw ） 30 deP K P? 式中 Pe—— 用電設(shè)備組總的設(shè)備容量（不含備用設(shè)備容量，單位為 kw）。 Kd—— 用電設(shè)備組的需要系數(shù)。 （ 2） 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為 kvar） 3030 tanQ P ?? （ 3） 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為 KVA） 皖西學(xué)院 第 6 頁(yè) 3030 cosPS ?? （ 4） 計(jì)算電流（單位為 A） 3030 3NSI U? （ 5） 多組用電設(shè)備 有功計(jì)算負(fù)荷基本公式： 同時(shí)系數(shù) : ~ ?? ~ ?? 本次設(shè)計(jì)取 ?? ?? 30 30P K P P??? 30 30Q K q Q??? 30 30 3 NI S U? 30 30cos PS? ? 負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果 根據(jù) 某高校生活區(qū) 計(jì)資料，按照需要系數(shù)法，負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如表 21所示。 表 21 負(fù)荷計(jì)算表 編號(hào) 名稱 計(jì) 算 負(fù) 荷 30P /kw 30Q /kw 1 學(xué)校食堂 308 210 2 鍋爐 100 100 3 教 學(xué) 樓 270 120 4 校醫(yī)室 130 98 5 戶外照明 25 20 6 本所用電 10 0 7 學(xué)生宿舍 皖西學(xué)院 第 7 頁(yè) 無(wú)功功率補(bǔ)償及其計(jì)算 無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康? 按供電局的規(guī)定，低壓功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?，高壓功率因數(shù)要求 。采用無(wú)功補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，既可以節(jié)能、減少線路壓降，又能提高供電質(zhì)量，還可以提高系統(tǒng)供電的裕量。因此，供配電系統(tǒng)中的無(wú)功功率補(bǔ)償是必不可少的。 無(wú)功功率的人工補(bǔ)償裝置 工程中普遍采用并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償供電系統(tǒng)的無(wú)功功率。 并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式，有以下三種： （ 1） 高壓集中補(bǔ)償 電容器裝設(shè)在變配電所的高壓電 容器室內(nèi)，與高壓母線相聯(lián)（如圖 21）。 （ 2） 低壓集中補(bǔ)償 電容器裝設(shè)在變配電所的低壓配電室或單獨(dú)的低壓電容器室內(nèi)，與低壓母線相聯(lián)。它利用指示燈或放電電阻放電。按 GB50227— 95規(guī)定：低壓電容器組可采用三角形結(jié)線或中性點(diǎn)不接地的星形結(jié)線方式（如圖 22）。 （ 3） 低壓分散補(bǔ)償 電容器裝設(shè)在低壓配電箱旁或與用電設(shè)備并聯(lián)。它就利用用電設(shè)備本身的繞組放電。電容器組多采用三角形結(jié)線（如圖 23）。 民用建筑供電有它的特殊性：一是照明 負(fù)荷占的比重比較大，屬于分散負(fù)荷；二是電機(jī)大部分是空調(diào)風(fēng)機(jī)、防排煙風(fēng)機(jī)，其容量也是小而分散。由于上訴原因，皖西學(xué)院 第 8 頁(yè) 在民用建筑的供電系統(tǒng)中，一般都是采用低壓配電裝置處集中補(bǔ)償。而且，采用低壓集中補(bǔ)償不需要從電力系統(tǒng)中獲取無(wú)功，可以減少電力系統(tǒng)的無(wú)功功率發(fā)生裝置，也減少了電力系統(tǒng)到用戶的線路上的無(wú)功傳輸，從而減少了這部分線路的電壓損失及電能損耗。因此，本設(shè)計(jì)采用低壓集中補(bǔ)償。 并聯(lián)電容器的選擇計(jì)算方法 （ 1） 無(wú)功功率補(bǔ)償容量（單位為 kvar）的計(jì)算 3 0 3 012( t a n t a n )ccQqPP??? ? ? ? （ 2）并聯(lián)電容器個(gè)數(shù) ccQn q? 式中 qc—— 單個(gè)電容器的容量（單位為 kvar） 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 由負(fù)荷計(jì)算表知，該 生活區(qū) 380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)為 。 而民用建筑各地供電局規(guī)定低壓功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?,高壓功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)? 以上。 （ 1） 低壓電容器柜（屏）的選擇方法 PGJ1 型低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償屏有 4 等 4種方案。其中 2 屏為主屏， 4屏為輔屏。 3 屏各有六條支路，電容器為 ，每屏共84kvar，采用六步控制，每步投入 14kvar。 4屏各有八條支路，電容器亦為，每屏共 112kvar，采用 8步控制，每步投入 14kvar。 選擇步驟： ① 根據(jù)控制步數(shù)要求，選擇一臺(tái) 1號(hào)或 2 號(hào)主屏。 ② 根據(jù)所需無(wú)功補(bǔ)償容量再補(bǔ)充一臺(tái)或數(shù)臺(tái) 3 號(hào)或 4號(hào)輔屏 （ 2） 低壓電容器柜（屏）的選擇 3 0 1 2(ta n ta n )cQP? ? ? ? ? ?1 2 3 6 . 6 t a n ( a r c c o s 0 . 8 1 ) t a n ( a r c c o s 0 . 9 5 )? ? ? vark? 選 PGJ1 型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏 ,并聯(lián)電容器為 .其方案 1(主屏 )1 臺(tái)與方案 3(輔屏 )5 臺(tái)相結(jié)合 ,總共容量 84kvar 6=504kvar。無(wú)功補(bǔ)償后， 380v 側(cè)和10kv 側(cè)負(fù)荷計(jì)算如表 22 皖西學(xué)院 第 9 頁(yè) 表 22 無(wú)功補(bǔ)償后賓館的計(jì)算負(fù)荷 項(xiàng) 目 COS? 計(jì) 算 負(fù) 荷 30P /Kw 30Q /Kvar 30S /KVA 30I /A 380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷 2312 380V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量 380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷 1977 主變壓器功率損耗 ? ? 10KV側(cè)負(fù)荷總計(jì) 經(jīng)過(guò)低壓集中補(bǔ)償后，不但提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，使高壓側(cè)的功率因數(shù)達(dá)到了 達(dá)到了供電局的要求，而且減少了線路壓降，提高了供電質(zhì)量，還提高了系統(tǒng)供電的裕量。 皖西學(xué)院 第 10 頁(yè) 第 3章 變配電所位置和主變壓器及主接線方案的選擇 變配電所位置的選擇 變配電所型式的概述 變配電所有屋內(nèi)式和屋外式。 屋內(nèi)式的特點(diǎn)由于允許安全凈距小，可以分層布置；故占地面積少；維修、操作、巡視在室內(nèi)進(jìn)行，比較方便，不受氣候的影響；外界污穢空氣不會(huì)影響電氣設(shè) 備，維護(hù)工作可以減輕；房屋建筑投資較大。 屋外式的特點(diǎn)土建工程量和費(fèi)用較少，建設(shè)周期短；擴(kuò)建方便；相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；占地面積大；設(shè)備露天運(yùn)行條件差，需加強(qiáng)絕緣；天氣變化對(duì)維修和操作有較大影響。 在選擇工廠總變配電所型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的地理環(huán)境，因地制宜；技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用屋內(nèi)式。 負(fù)荷較大的車間，宜設(shè)附設(shè)式或半露天式變電所。 負(fù)荷較大的多跨廠房宜設(shè)車間