校園10KV高壓供配電系統的設計與優化

專業：電氣工程及其自動化班級：電氣專升本1201答辯人：袁贊指導老師：田輝選題目的電能已經廣泛應用于工業生產和日常生活當中。而校園作為教師和學生主要活動中心,如果供配電系統出現故障,將會嚴重影響校園教學工作和師生安全。所以設計一套安全、可靠、經濟、優質的供配電系統,有著非常重要意義。另外一方面一套完整的校園供配電系統設計理論同樣可以運用到其他領域中。選擇這個題目同時也是希望通過自己努力，獨立完成設計題目，最終加強專業理論知識學習。本設計包括以下7部分內容1、電氣主接線設計2、負荷計算:是選擇開關、導線、變壓器等元件依據3、短路計算:是選擇電氣設備和繼電保護整定的依據4、變壓器設計5、電氣設備的選擇與校驗6、校園配電線路設計7、二次回路及繼電保護裝置8、接地和防雷

校園平面圖電氣主接線圖設計方案對于要求負荷不太大的企業和單位，通常采用單電源進線。一種是一次側單母線不分段，二次側單母線分段主接線；適用于10KV變電所裝兩臺變壓器的三級負荷，但是此種接線可靠性太差。雙電源進線10KV變電所的主接線采用一、二側單母線分段接線，這種接線適用于有一、二級負荷的企業，變電所有兩臺或兩臺以上變壓器。采用雙回路電源進線高壓側采用單母線分段后，供電性高，操作靈活方便。根據校園平面圖,選擇電源點,繪制主接線圖。電氣主接線圖

整理校園負荷編號名稱負荷名稱設備容量(KW)需要系數功率因數1教學樓動力600.30.7照明7000.70.92男生宿舍動力1000.60.8照明8000.80.953女生宿舍動力600.70.7照明7000.80.954食堂動力6000.60.65照明600.80.955辦公樓動力600.30.7照明8000.70.9

整理校園負荷編號名稱負荷名稱設備容量(KW)需要系數功率因數6物理實驗室動力3600.60.8照明3000.80.957化學實驗室動力1000.60.8照明3000.80.958鍋爐房動力1400.70.7照明20.80.959路燈系統動力000照明1200.50.95負荷結算結果名稱有功功率（KW）無功功率（Kvar）視在功率（KVA）辦公樓228187.36295.10教學樓508187.36541.45男生宿舍538179.6567.19女生宿舍473158.20498.75化學實驗樓300123.96324.60物理420223.96471.36鍋爐91.60100.84135.96路燈系統6019.7463.03食堂408436.59614.06無功功率補償

進行無功補償目的就是：因為電力系統內的發電機和變壓器等設備，在正常情況下，不允許長期超過額定電壓和額定電流運行。所以當電壓和電流都已達到額定值時，功率因數低便造成設備有功功率的輸出較少。同樣容量的設備，功率因數越低，其輸出的有功功率就越少。當功率因數降低，線路電流增大時，勢必造成線路中電壓降增大，這將導致線路末端的電壓降低。若要滿足末端用戶電壓要求，則線路始端的電壓就要升高，從而會使整個線路的供電質量降低。

無功功率補償名稱COSΦ計算負荷

P30∕kwQ30/kvar

S30/kva

未補償總負荷0.882413.291286.182724.35無功補償容量360補償后總負荷0.932413.29932.222587.08短路電流計算1）短路形成的原因：是由于人為操作不當、絕緣材料老化、鳥獸的破壞等造成相與相、相與地之間連接或者經小阻抗的連接。2）短路的后果：產生熱效應燒壞電氣設備；產生強大的電動力效應使設備變形；產生磁效應干擾其他設備運行；影響電力系統穩定性。3）短路形式：三相短路，兩相短路，單相短路，兩相接地短路。短路計算目的：短路計算為選擇電氣設備，繼電保護整定提供理論依據。繪制等效電路圖短路計算結果短路計算點三相短路電流/KA短路電流周期分量I(kA)短路沖擊電流ish(kA)短路沖擊電流有效值Ish(kA)K-1點3.268.134.92K-2點50.5392.9750.07容量和型號選擇容量一臺SNT≥S30選擇兩臺S9-2000

/10變壓器兩臺SNT=（0.6～0.7）S30SNT≥S30（Ι+Π）型式S9-2000/10變壓器變壓器設計

電氣設備選擇

1）按工作要求和環境條件選擇電氣設備型號。2）按正常工作條件選擇電氣設備的額定電壓和額定電流。即在10KV系統中，應該選擇額定電壓為12KV的電氣設備，在380V系統中，應選擇額定電壓500V電氣設備。3）按短路條件校驗電氣設備的動穩定和熱穩定。為了保證電氣設備在短路時不致損壞，就必須按最大短路電流校驗電氣設備的動穩定和熱穩定。4）開關電器斷流能力校驗。開關電器由于擔負切斷短路電流任務，所以必須校驗其斷流能力，其額定短路開斷電流不小于安裝點最大三相短路電流。電氣設備選擇

電氣設備名稱電氣設備型號備注高壓斷路器Z28-12/630電氣設備安裝在高壓母線以上處高壓隔離開關GN19-12/400電流互感器LZZBJ9-12(400/5A)電壓互感器JDZJ-10(10/0.1V)高壓斷路器Z28-12/630電氣設備安裝在變壓器高壓側到高壓母線處高壓隔離開關GN19-12/400電流互感器LZZBJ9-12(400/5A)電壓互感器JDZJ-10(10/0.1V)

電氣設備選擇

電氣設備名稱電氣設備型號備注電流互感器YDBH0.66-120II低壓斷路器DW2-4000安裝在變壓器低壓側到低壓母線處低壓斷路器DW2-6300安裝在低壓母線以下處低壓刀開關HD13-1500/30

校園供配電線路設計供配電線路在電源和用電負荷之間擔負著電能輸送與分配任務，同時也是電力系統重要組成部分。導體和電纜截面選擇原則:導體和電纜截面選擇必須滿足安全、可靠、經濟條件。導體和電纜選擇依據：1）按發熱條件（允許載流量）選擇導體和電纜截面；.2）按照允許電壓損失選擇導體和電纜截面；3）按機械強度選擇導線和電纜的截面；4）按經濟密度選擇導體和電纜截面。

二次回路保護要求可靠性:一段母線發生故障，自動裝置可以保證正常母線不間斷供電。重要用戶可以從不同分段上引接。出線回路數較多，斷路器故障或檢修較多，母聯斷路器長期被占用，對變電站不利。靈活性:母線由分段斷路器進行分段。當一段母線發生故障時，由自動裝置將分段斷路器跳開，不會發生誤操作。經濟性:當進出線回路數相同的情況下，單母線分段接線所用的斷路器和隔離開關少于雙母線接線。總結：對比兩種接線方式，從可靠性、靈活性、經濟性以及可擴建性等幾方面考慮，我認為單母線分段接線方式較適合本設計要求，故高、中、低壓三側均采用單母線分段接線方式。變電站綜合自動化設計自動化裝置：校園10KV高壓供配電系統自動化裝置主要由10KV變電所終端設備、通信設備、不間斷電源等組成，一般能實現遙測、遙信、遙控、遙調“四遙”功能。繼電保護任務和要求供配電線路的電力線路其一般為6～35KV的供配電線路,按照GB50062-1992-《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》規定，由于校園線路比較短，容量不是很大，因此繼電保護裝置通常比較簡單,只設置電力變壓器的保護和低壓400V線路的絕緣監視裝置。按照GB50062-2008規定,油浸式變壓器應裝設瓦斯保護,用于保護變壓器內部故障產生的大量的瓦斯;并列運行變壓器，應裝設縱聯差動保護;10000KVA以下的變壓器，可裝設過電流保護和電流速斷保護;400KVA及以上變壓器，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護;降壓變壓器宜采用過電流保護,作為變壓器外部短路的后備保護;為了防止變壓器過負荷和溫度升高要裝設過負荷和溫度保護。

防雷和接地

接地種類:工作接地，保護接地，重復接地，保護接中性線。變電所的防雷保護:直擊