专业综合设计说明书
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综合设计任务书
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目录
摘要................................................................................................................................ 5
1 供配电概述.............................................................................................................. 6
1.1供配电意义...................................................................................................... 6
1.2设计内容.......................................................................................................... 7
1.3供电系统主接线的设计.................................................................................. 8
2 负荷和短路电流的计算.......................................................................................... 9
2.1供电负荷的计算.............................................................................................. 9
2.2短路电流的计算............................................................................................ 11
3 变压器和变电硬母线的选择................................................................................ 14
3.1变压器的选择原则........................................................................................ 14
3.2变压器容量的选择........................................................................................ 14
3.3变电所高压开关柜母线选择........................................................................ 15
3.4变电所低压开关柜主母线选择.................................................................... 16
4 电线电缆选择计算................................................................................................ 17
4.1选择原则........................................................................................................ 17
4.2按发热条件（负荷电流）选择.................................................................... 17
4.3按允许电压损失选择.................................................................................... 18
5 进出线电缆选择及敷设........................................................................................ 20
5.1高压电源进线电缆选择及敷设.................................................................... 20
5.2高压电源出线电缆选择及敷设.................................................................... 21
5.3低压出线电缆选择级敷设............................................................................ 21
6 电气竖井设计........................................................................................................ 22
心得体会...................................................................................................................... 23
参考文献...................................................................................................................... 23
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摘要
本次专业综合设计的课题是供配电系统中电线电缆的选择及敷设设计，根据设计的基本要求，运用所学的相关知识，查阅相关的资料，进行供电系统的初步设计。本次设计的基本流程是：进行负荷计算，根据负荷计算结果进行变压器的选择并确定供电方案，之后依次进行短路电流的计算，高、低压电器设备的选择和校验等，结合小区实际情况完成设计。本次设计考虑到了供电系统的安全、可靠、灵活、经济四项基本要求，在选择供电方案和电器设备时，优先选择低能耗并且满足设计要求的方案和设备，除此以外，还考虑到了小区未来的负荷发展情况，留有扩建的可能性。
关键词：负荷计算；变压器选择；短路电流计算；电线电缆选择
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1 供配电概述
1.1供配电意义
步入21世纪后，我国城市化正处于又一新的发展阶段，城市地区的住宅建筑林立，建筑标准越来越现代化，不同种类的小区对用电负荷的要求也不尽相同，但总体的趋势是用电负荷有较大增高，在夏冬季节或用电高峰时段时，用电负荷有较大的波动，造成供电的不稳定或是停电时有发生，为居民用电带来了诸多不便，因此要求小区供电系统要具备更高的可靠性与安全性。随着城市化进程的逐年加快，城市用地更加紧张、用电负荷更加集中，城市的电力电网也逐步由架空向电缆过渡，老旧的配电方案以及变压器、配电室等电力设备在安全性、经济性、环保性等方面都难以满足时下的住宅用电负荷要求，由此对于小区的供电方案也有了新的要求。
小区供电设计要考虑下列基本要求：
安全性 需要达到相关技术规范与国家标准，且能够保证人身和设备的安全。 可靠性 需要满足小区正常用电的电力负荷。
灵活性 需要适用于多种运行方式，以便于电气设备的维修及切换，并适当考虑未来的负荷发展情况。
经济性 在符合上述要求的前提下，尽可能简化设计方案，降低投资及设备运行、维修的费用，并减少线路有色金属的消耗和电能的节约。
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1.2设计内容
一般而言高层的计算负荷可参考每户6~8kW标准，小高层及多层可参考每户4~6kW，除上述方法外还可参考50W/m的建筑面积标准，本次设计是针对普通住宅小区的设计，根据以上标准，计算负荷取值6kW每户。
本次设计的小区有16栋楼，每栋高12层，则每单元为24户，每栋3个单元，每栋72户，每栋设置一个户外配电箱，共计16个配电箱。
由两个变压器供配电，然后由变电所引出线路通向配电箱，再由配电箱引出线路通向楼栋单元，之后各单元在引出线路到各户。
每单元有一部电梯，还有公用照明，应急照明，水泵，消防设施等。 小区变电所配电箱划分如表1-1所示
表1-1 供配电系统配电箱划分表
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1.3供电系统主接线的设计
在设计小区供电主接线方案时，要符合国家规范，合理布局，经济节约等，为适应日益变化的新形势还要有一定的超前意识，从而避免造成重复建设，资金浪费，维护不便，还影响居民的正常用电。
本次设计小区采用两路电源供电，由0.5KM处城市10kV电网供电，由两个变压器供配电，然后由变电所引出线路通向配电箱，再由配电箱引出线路通向楼栋单元，之后各单元在引出线路到各户
设计主接线方案如图1-1所示
图1-1主接线设计图
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2 负荷和短路电流的计算
2.1供电负荷的计算
负荷计算公式：
有功计算负荷 P30?KdPe （2-1）
n （2-2）无功计算负荷 Q30?P30ta?
视在计算负荷 S30?P30
co?s （2-3）
I30?
计算电流S303Un（2-4） 查阅资料得知：住宅用电负荷需要系数12户时Kd取值0.6；Kd在25~100户时Kd取值0.45；100~200户时Kd取值0.35；大于260户时Kd取值0.3；生活用电功率因数取值cos??0.85，则tan??0.62。
（1）每个单元的负荷计算
小区每单元24户，计算负荷取值6kW每户，Kd取值0.6，功率因数取值cos??0.85，则tan??0.62。
Pe?24?6?144?kW?
P30?KdPe?0.6?144?86.4?kW?
Q30?P30tan??86.4?0.62?53.6?kW?
S30?P3086.4??101.6?kVA? cos?0.85
I30?S30
3Un?101.63?0.4?146.6?A?
小区每单元有一部电梯，计算负荷取值 10kW，公用照明计算负荷取值2KW，Kd取值0.8，功率因数取值cos??0.85，则tan??0.62。
Pe?(10?2)?12?kW?
P30?KdPe?0.8?12?9.6?kW?
Q30?P30tan??9.6?0.62?6.0?kvar?
S30?P309.6??11.3?kVA? cos?0.85
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I30?S30
3Un?11.3?0.4?16.3?A?
每单元的负荷
总负荷Pe?114?12?126?kW?
有功负荷P30?86.4?9.6?96?kW?
无功负荷Q30?53.6?6.0?59.6?kvar?
视在负荷S30?101.6?11.3?112.9?kVA?
计算电流I30?146.6?16.3?162.9?A?
（2）每栋的配电箱负荷计算
由于每栋单元数相同，配电箱负荷相同。每栋24户，计算负荷取值6kW每户，Kd取值0.45，功率因数取值cos??0.85，则tan??0.62
Pe?24?3?6?432?kW?
P30?KdPe?0.45?432?194.4?kW?
Q30?P30tan??194.4?0.62?120.5?kvar?
S30?P30194.4??228.7?kVA? cos?0.85
I30?S30
3Un?228.73?0.4?330.5?A?
小区每栋有3部电梯，计算负荷取值 10kW，公用照明计算负荷取值2KW，Kd取值0.8，功率因数取值cos??0.85，则tan??0.62。
Pe?3?(10?2)?36?kW?
P30?KdPe?0.8?36?28.8?kW?
Q30?P30tan??28.8?0.62?17.9?kvar?
S30?P3028.8??33.9?kVA? cos?0.85
I30?S30
3Un?33.9?0.4?49?A?
配电箱的负荷
总负荷Pe?432?36?468?kW?
有功负荷P30?194.4?28.8?223.2?kW?
无功负荷Q30?120.5?17.9?138.4?kvar?
视在负荷S30?228.7?33.9?262.6?kVA?
计算电流I30?330.5?49?379.5?A?
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（3）小区总的负荷计算
小区有16栋，每栋72户，计算负荷取值6kW每户，Kd取值0.6，功率因数取值cos??0.85，则tan??0.62。
?kW? Pe?(16?72)?6?6912
P30?KdPe?0.3?6912?2073.6?kW?
Q30?P30tan??2073.6?0.62?1285.6?kvar?
S30?P302073.6??2439.5?kVA? cos?0.85
I30?S30
3Un?2439.5?0.4?1688.2?A?
小区有16栋，每栋3个单元，每单元有一部电梯，计算负荷取值 10kW，公用照明计算负荷取值2KW，Kd取值0.8，功率因数取值cos??0.85，则tan??0.62。 Pe?16?3?(10?2)?576?kW?
P30?KdPe?0.8?576?460.8?kW?
Q30?P30tan??460.8?0.62?283.7?kvar?
S30?P30460.8??542.1?kVA? cos?0.85
I30?S30
3Un?542.13?0.4?783.4?A?
小区总的负荷
总负荷Pe?6912?576?47484?kW?
有功负荷P30?2073.6?460.8?2534.4?kW?
无功负荷Q30?1285.6?283.7?1569.3?kvar?
视在负荷S30?2439.5?542.1?2981.6?kVA?
计算电流I30?1688.2?783.4?2471.6?A?
2.2短路电流的计算
三相系统的短路主要分为单相、两相及三相短路三大类。一般情况下，三相短路电流要大于单相与两相短路电流，尤其对于电源距离供电系统较远时，三相
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短路电流最大，此时因系统短路而产生的危害也最为严重。为了保证电力系统中电气设备在处于最严重的短路情况下能够可靠的工作，在选择和校验电气设备时，也都按照三相短路时的数值来校验。
本次设计小区采用两路电源供电，由0.5KM处城市电网供电，断流容量Soc?300MVA，一般基准容量Sd数值为100MVA，下面是采用标幺制法对供电系统进行短路电流的计算过程：
（1）确定供电系统的基本值
取基准容量Sd?100MVA ，基准电压Uc1?10.5kV，Uc2?0.4kV 则： ISd
d1?3U?100
c1?10.5?5.5?kA?
ISd100
d2?U?
c2?0.4?144?kA?
（2）相关元件在短路电路中的电抗标幺值
*
电力系统的电抗标幺值Xs
查资料得知Soc?300MVA，因此
X*XS
X?Sd
s??100?0.33
dSoc300
X*
架空线路的电抗标幺值WL
查表得知电缆的X0?0.092?/km，因此
X*XWL
WL?X?XSd0.5?100
0l2?0.092?2?0.042
dUc10.5
*
变压器的电抗标幺值Xt
查表可知Uk%?6，因此
3
X*?XTUk%Sd6?100?10
tX??100?1600?3.75
d100SN
由此可绘制出短路等效电路图，如图2-1所示
图2-1 短路等效电路图
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（3）k?1点的短路电路总电抗标幺值以及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值
***X?(k?1)?Xs?XWL?0.33?0.042?0.372
三相短路电流周期分量有效值
)Ik(3?1?Id1
*X?(k?1)?5.5?14.8?kA? 0.372
其他三相短路电流
(3)(3)I''(3)?I??Ik?1?14.8?kA?
(3)ish?2.55?14.8?37.7?kA?
(3)Ish?1.51?14.8?22.3?kA?
)三相短路容量 Sk(3?1?Sd
*X?(k?1)?100?268.8?MVA? 0.372
（4）k?2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值
****X?(k?2)?Xs?XWL?Xt?0.33?0.042?3.75?4.12
三相短路电流周期分量有效值
)Ik(3?2?Id2
*X?(k?2)?144?35?kA? 4.12
其他三相短路电流
(3))?kA? I''(3)?I??Ik(3?2?35
(3)ish?1.84?35?64.4?kA?
(3)Ish?1.09?35?38.2?kA?
)三相短路容量 Sk(3?2?Sd
*X?(k?2)?100?24.3?MVA? 4.12
各计算结果如表2-1所示
表2-1 短路计算结果表
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3 变压器和变电硬母线的选择
3.1变压器的选择原则
在变电所中最关键的一次设备是电力变压器，它的主要任务是提升或降低电力系统的电压，以便于合理分配、使用和输送电能。
选择主变压器台数时应考虑以下原则：
（1）供电系统对正常的用电负荷要有足够的可靠性。
（2）当变电所的负荷因昼夜、季节而幅度较大时，且适宜以经济方式运行时，可考虑接入两台变压器。
（3）一般情况下，变电所适宜选用一台变压器，但对于负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或更多的变压器。
（4）在选择变电所主变压器台数时，还应考虑负荷未来的发展情况，预留出一定的容量。
就本次设计而言：适宜选用两台主变压器，分别供电，若某台变压器停止运行时，另一台则须承担其负荷。
3.2变压器容量的选择
（1）对于只装有一台主变压器的供电系统，主变压器的容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即SN.T?S30
（2）装有两台主变压器时每台变压器的容量SN.T应同时满足下列两个条件： ①当任意一台变压器单独承担负荷时，须满足约60%~70%的总计算负荷，即SN.T?(0.6~0.7)S30
②当任意一台变压器单独承担负荷时，须满足所有的Ⅰ、Ⅱ级负荷，即SN.T?S30(???)
就本次设计而言，小区负荷等级为三级，只要考虑条件①：小区的
S30=2439.5+542.1=2981.6kVA，选用两个主变压器的容量SN.T?(0.6~0.7)S30，经计算得SN.T?1789~2087kVA，取SN.T?2000kVA 。
根据以上对变压器的分析，查询资料可知，变压器型号选择为SC9-2000/10，参数如表3-1所示
表3-1 SC9-2000/10变压器参数表
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3.3变电所高压开关柜母线选择
本次采用KYN44A-12型号高压开关柜，选用硬裸铜母线，每相1片。母线截面先按允许温升条件选择，然后校验其短路热稳定和动稳定。由于母线长度较短，电压损失较小，不需要校验。开关柜有主母线和分支母线，以主母线截面选择为例，如表3-2所示，主母线型号规格 TMY-3(80x8)。
表3-2 高压开关柜母线选择表
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