【正文】 學(xué) 院： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽理工學(xué)院 Nanyang Institute of Technology某小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。因此研究小區(qū)供配電系統(tǒng)如何更好的實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)的意義。［關(guān)鍵詞］計(jì)算負(fù)荷；短路電流；變壓器；供配電設(shè)計(jì)；防雷接地 Design for the Power Supply and Distribution Systemof a Residence CommunityElectrical Engineering and Automation Specialty MA JunyaoAbstract: Residence munity for safe and reliable operation of the distribution system directly affects people39。 Power supply and distribution design。同時(shí)，我國(guó)整體的用電結(jié)構(gòu)也在逐漸的發(fā)生著變化，居民用電量逐漸增多，非工業(yè)用電比重逐漸升高。此外節(jié)能減耗是我國(guó)基本的國(guó)策之一，在滿足供電需求的前提下，還應(yīng)提高能源利用率，降低能源消耗，這也是今后探索研究的一大方向。小區(qū)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，小區(qū)的未來發(fā)展和規(guī)模進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，不僅要做到滿足近期內(nèi)的要求，還要為將來的發(fā)展留有一定的空間，將遠(yuǎn)期和近期結(jié)合起來，統(tǒng)籌規(guī)劃。使設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和管理，盡量減少電能消耗，提高電能利用率。對(duì)小區(qū)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，無功補(bǔ)償。根據(jù)建筑的特點(diǎn)，確定各類建筑物的防雷等級(jí)，進(jìn)行相關(guān)的防雷及接地設(shè)計(jì)和等電位聯(lián)結(jié)，并選擇低壓配電系統(tǒng)的接地形式。該多層建筑2層為臨街商鋪，3至6層為公寓式辦公寫字樓。（2）具體數(shù)據(jù)：高層建筑331層為住宅樓，每層15戶，共三種戶型。（3）設(shè)計(jì)范圍：高壓側(cè)從市政開閉所10kV配電線路起，在接引10kV電源處設(shè)置明顯斷開點(diǎn)，低壓側(cè)至小區(qū)內(nèi)各建筑低壓用電計(jì)量裝置上表位。 負(fù)荷分級(jí)和供電電源要求（1）負(fù)荷分級(jí)[2]根據(jù)JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用電負(fù)荷應(yīng)根據(jù)供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響的程度，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷。l 符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成較大影響或損失；中斷供電將影響重要用電單位的正常工作或造成公共場(chǎng)所秩序混亂。其中，常用的應(yīng)急電源有：蓄電池；干電池；供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專門供電線路；獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。 本工程建筑的負(fù)荷類型本工程為綜合性住宅小區(qū)，有高層住宅樓、多層辦公樓、商鋪、泵房、熱力交換站、地下車庫等公共用電設(shè)施。其余的如居民、商業(yè)、辦公等用電為三級(jí)負(fù)荷。本次設(shè)計(jì)的小區(qū)內(nèi)就包含高層住宅樓、多層住宅樓、寫字樓、商鋪、泵房、熱力交換站和地下停車庫等設(shè)施，不同的建筑用電負(fù)荷也大不相同，對(duì)整個(gè)小區(qū)的電氣設(shè)計(jì)要求也有所提高。只有這樣，才能滿足小區(qū)居民現(xiàn)在以及將來的用電需求，并且合理降低了工程造價(jià)，節(jié)省材料。計(jì)算負(fù)荷需要采用的方法主要有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、單位面積法。（1）單位面積法建筑的用電負(fù)荷常與建筑面積直接相關(guān)。)，并查表2得到同類建筑的負(fù)荷密度指標(biāo)r （W/m178。）公寓30～50醫(yī)院40～70旅館40～70高等學(xué)校20～40辦公30～70中小學(xué)12～20商業(yè)一般：40～80展覽館50～80大中型60～120體育40～70演播室250～500劇場(chǎng)50～80汽車庫8～15（2） 需要系數(shù)法需要系數(shù)標(biāo)志著用電設(shè)備組投入運(yùn)行時(shí)，從供電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際取用的功率與用電設(shè)備組設(shè)備功率之比。 l 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)計(jì)算配電干線（例如，第j條）上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，首先將用電設(shè)備分組，則： （6） （7） （8）l 建筑物總計(jì)算負(fù)荷建筑物總的負(fù)荷計(jì)算以建筑內(nèi)用電設(shè)備組或配電干線的計(jì)算負(fù)荷為基礎(chǔ)，從負(fù)荷端逐級(jí)向電源端計(jì)算，而且需要在各級(jí)配電點(diǎn)乘以同時(shí)系數(shù)KΣp，即： （9） （10） （11）需要系數(shù)和功率因數(shù)可根據(jù)表表4來進(jìn)行選擇，但并不能局限于此表。表3 住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)選擇表按單相配電計(jì)算時(shí)所連接的基本戶數(shù)按三相配電計(jì)算時(shí)所連接的基本戶數(shù)需要系數(shù)391412618824103012361442164818542163247225～10075～300125～200375～600260～300780～900表4 需要系數(shù)及自然功率因數(shù)表負(fù)荷名稱規(guī)模（臺(tái)數(shù)）需要系數(shù)（Kd）功率因數(shù)（cosj）照明面積500m178?！虉?chǎng)照明～冷凍機(jī)房鍋爐房1～3臺(tái)～～＞3臺(tái)～熱力站、水泵房、通風(fēng)機(jī)1～5臺(tái)～～＞5臺(tái)～電梯～～（交流電）（直流電）洗衣機(jī)房、廚房≤100KW～～＞100KW～窗式空調(diào)4～10臺(tái)～10～50臺(tái)～50臺(tái)以上～舞臺(tái)照明＜200KW1～～1＞200KW～ 本工程負(fù)荷計(jì)算本工程采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程如下。用6條配電干線從地下室二層變電所引來,每條配電干線連接5個(gè)樓層電表箱，其中一條干線連接4個(gè)樓層。同時(shí)系數(shù)主要用在計(jì)算小區(qū)總負(fù)荷或計(jì)算變電所容量，由于用電設(shè)備組的全部設(shè)備并不同時(shí)運(yùn)行，存在同時(shí)運(yùn)行系數(shù)，所以需要乘以同時(shí)系數(shù)來折算負(fù)荷。由所給資料可知商業(yè)區(qū)和寫字樓的安裝容量分別為261KW和208KW，根據(jù)需要系數(shù)法計(jì)算出其計(jì)算負(fù)荷。 無功補(bǔ)償 無功補(bǔ)償?shù)哪康挠捎诂F(xiàn)在的用電設(shè)備大都屬于阻性負(fù)載和阻感性負(fù)載，所以整個(gè)供電系統(tǒng)通常是阻感性的，因此供電系統(tǒng)中會(huì)消耗大量的無功功率，從而導(dǎo)致功率因數(shù)的降低。但是，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，以滿足供電要求[4]。 無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ话銇碚f，要想補(bǔ)償無功功率的方法有：改變發(fā)電機(jī)的端電壓，就地補(bǔ)償無功功率等。并聯(lián)電容器裝設(shè)位置共有高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和單獨(dú)就地補(bǔ)償是三種方法。這種方法補(bǔ)償與其他方法比較，使用電容器設(shè)備較為便宜，投資較小。電容器在低壓母線進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)均為自動(dòng)補(bǔ)償方式，即實(shí)際補(bǔ)償電容器容量隨自然功率因數(shù)的變化而調(diào)整?！?，Qc∑=，由公式11可得出視在功率為：由公式12可算出自然功率因數(shù)，即：cosj=Pc∑/Sc∑=，則由公式13可得：根據(jù)計(jì)算出來的結(jié)果，可選用4組額定容量為15Kvar的電容器和3組額定容量為30Kvar的電容器。如斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、互感器、母線、瓷瓶、電纜、架空線等等。（3）在選擇與設(shè)計(jì)系統(tǒng)電氣之接成時(shí)，短路計(jì)算可為不同方案進(jìn)行技術(shù)性比較以及確定是否采取限制短路電流措施等提供依據(jù)。 短路電流計(jì)算基本步驟本工程采用標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流，其基本步驟為：（1） 確定基準(zhǔn)值基準(zhǔn)容量：Sd=100MV電力線路電抗： （16）Xo——電力線路單位長(zhǎng)度的電抗（Ω/km）；l——電力線路的長(zhǎng)度（km）。若短路回路的總電阻值大于總電抗值的1/3，需計(jì)入電阻值。A；基準(zhǔn)電壓：Ud==。表6 高壓側(cè)短路電流計(jì)算結(jié)果表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（KA）三相短路容量（MV它是由發(fā)、輸、變、配用幾個(gè)部分組成起來的。供配電系統(tǒng)中應(yīng)使接線保證安全性的同時(shí)，盡量滿足靈活性并且維修簡(jiǎn)便。因此，住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)一定要將設(shè)計(jì)的眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)一些，從實(shí)際出發(fā)，為以后增長(zhǎng)的負(fù)荷預(yù)留一定的空間與容量。同時(shí)，應(yīng)盡可能設(shè)置在環(huán)境干燥，遠(yuǎn)離有腐蝕性、塵埃多的環(huán)境中，最好能留有發(fā)展空間的場(chǎng)所。樓內(nèi)變電所常有以下幾種設(shè)置方式：地下室、中間的某層和高層。變壓器容量的選擇除必須滿足上述基本要求外，還應(yīng)考慮：為適用發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量應(yīng)留有15％～25％的裕量，滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件。對(duì)供電可靠性要求高，又無條件采用低壓聯(lián)絡(luò)線或采用低壓聯(lián)絡(luò)線不經(jīng)濟(jì)時(shí)，也應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)電力變壓器。因此，在供電可靠性保證的條件下，電力變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)盡量減少。同時(shí)系數(shù)的參考值，～，由于愈趨向電源端，負(fù)荷愈平穩(wěn)，所以對(duì)應(yīng)的值也愈大，本次設(shè)計(jì)同時(shí)系數(shù)取K∑p=。由公式27可計(jì)算出：因此住宅部分供電可選用一臺(tái)800KVA的變壓器，計(jì)算數(shù)據(jù)如表8所示。供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、臺(tái)數(shù)及容量，并使所選變壓器的總費(fèi)用最小。2%)KV/。當(dāng)小區(qū)的變電所位于地面的時(shí)候，就可以選用全密封油浸式變壓器，這樣就可以處在獨(dú)立的變電所內(nèi)。 本工程變電所的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)需要和實(shí)際情況特點(diǎn)，本工程需設(shè)置2座變電所，設(shè)于本樓地下二層。1變電所內(nèi)設(shè)置800kVA的干式變壓器1臺(tái)，供住宅用電部分使用；2變電所內(nèi)設(shè)置400kVA的干式變壓器2臺(tái)，供公共用電部分使用。 高壓電氣主接線高壓側(cè)電氣主接線共有以下幾種方式：（1）一路電源進(jìn)線的單母線接線這種結(jié)線方式適用于高層建筑負(fù)荷不大、可靠性要求稍低的場(chǎng)合。（4）母線聯(lián)絡(luò)的分段單母線結(jié)線這是高層建筑中最常用的高壓主接線形式，兩路電源同時(shí)供電、互為備用，通常母聯(lián)開關(guān)為斷路器，可以手動(dòng)切換、也可以自動(dòng)切換。本工程由于住宅負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，所以800kVA住宅變壓器低壓側(cè)使用單母線接線方式。住宅小區(qū)供配電線路中多采用電纜供電，既美化了小區(qū)環(huán)境，電纜線路運(yùn)行可靠性高，不易受外界影響，也減少了安全事故[10]。 配電線路的接線方式電力線路的接線方式指的是電能由電源端向負(fù)荷端輸送所時(shí)使用的連接形式。所以這種方法一般適用于要求供電可靠性高或設(shè)備容量大的配電中。但是對(duì)于有色金屬的消耗和開關(guān)設(shè)備的消耗都比較少，可使變電所的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，減低投資。此方法可使電能損耗和電壓損耗減少，但是環(huán)形系統(tǒng)的保護(hù)裝置及其整定配合比較復(fù)雜，容易誤動(dòng)作，擴(kuò)大停電范圍。消防用電設(shè)備采用雙電源末端切換。高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本都采用放射式，樓層配電則采用混合式系統(tǒng)，除重要負(fù)荷外，樓層配電可采用分區(qū)樹干式配電。直埋電纜宜選用能承受機(jī)械張力的鋼絲或鋼帶鎧裝電纜。并敷設(shè)于100mm的焊接鋼管內(nèi)；120+170 SC100即：無鹵低煙阻燃耐火型銅芯導(dǎo)體交聯(lián)聚乙烯護(hù)套電力電纜，耐壓1KV，4根120 mm178。本次設(shè)計(jì)工程的敷設(shè)方式是：10KV進(jìn)線電源電纜入戶前穿管埋地敷設(shè)，入戶后采用梯架/電纜溝相結(jié)合的敷設(shè)方式。這種方式的建設(shè)投資較高，但節(jié)省土地、便于電纜的檢修和再敷設(shè)。（1）按允許載流量選擇負(fù)荷電流經(jīng)過導(dǎo)線或者電纜的電阻和電抗時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的功率損耗，并且使之溫度升高。為了保證供電質(zhì)量，產(chǎn)生的損失則不應(yīng)超過允許的損失范圍。（5）按短路熱穩(wěn)定條件選擇一般電纜需要考慮此原則，進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。（1）電纜選型及敷設(shè)方式，在變電所內(nèi)采用電纜溝敷設(shè)。（3）按允許溫升校驗(yàn)截面變壓器的額定電流為： （30）根據(jù)公式30求得：根據(jù)干式變壓器的工作特點(diǎn)。（5）結(jié)論95即：銅芯導(dǎo)體交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜；；3芯每芯導(dǎo)體截面積95mm178。一級(jí)負(fù)荷供電雙電源，最末一級(jí)自動(dòng)切換。高壓采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。公共變壓器低壓側(cè)配電采用單母線分段供電方式，正常時(shí)母聯(lián)開關(guān)為分閘狀態(tài)，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器故障時(shí)，該變壓器退出運(yùn)行，斷開其回路高壓開關(guān)，視負(fù)荷情況切除部分三級(jí)負(fù)荷后再合母聯(lián)開關(guān)，保證重要負(fù)荷用電。電氣主接線大致如下圖7所示：圖7 電氣主接線圖供配電示意圖如圖8所示：圖8 供配電示意圖5 防雷接地保護(hù)供配電系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)行，首先必須要保證其安全性，防雷設(shè)計(jì)和接地設(shè)計(jì)是否合適可靠，是保證電氣安全的主要原因。建筑物應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果確定防雷分類。第三類防雷建筑物應(yīng)有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。 （1）防直擊雷措施：直擊雷保護(hù)應(yīng)在建筑物的屋頂上設(shè)置避雷針或避雷線或避雷帶，或由其混合組成的接閃器。室外高度60m及