供配电系统中电线电缆的选择及敷设设计.docx
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供配电系统中电线电缆的选择及敷设设计.docx
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供配电系统中电线电缆的选择及敷设设计
专业综合设计说明书
设计题目:
供配电系统中电线电缆的选择及敷设设计
综合设计任务书
系(部):
专业:
学生姓名
指导教师
课题名称
供配电系统中电线电缆的选择及敷设设计
内容及任务
一、设计内容:
1、课题内容简介:
该课题是以电气控制、工厂供配电技术、电力系统为题的综合设计,来源于实际生产部门。
主要是在生活中找一具体实例,针对供配电系统中电线电缆的选择及敷设进行设计。
2、主要技术与思路:
高压进出线电缆的选择及敷设;变电所硬母线的选择;低压出线电缆的选择及敷设;电气竖井设计;最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。
二、设计任务:
1、熟悉设计的基本流程和方法;
2、完成高压进出线电缆的选择及敷设方案的设计;
3、完成变电所硬母线选择的各项计算;
4、完成低压出线电缆的选择及敷设方案的设计;
5、根据实际设计内容按要求写出设计说明书,画出设计图纸,提交一篇合乎规范的设计说明书。
拟达到的要求或技术指标
一、技术要求
1) 高压进出线电缆的选择及敷设方案设计。
2) 变电所硬母线的配置方案设计。
3) 低压出线电缆的选择及敷设的配置方案设计。
4) 电气竖井设计。
二、应提交的材料
1、长沙学院综合设计成绩鉴定表(夹入综合设计说明书内,与其一起装订);
2、综合设计任务书1份(夹入综合设计说明书内,与其一起装订);
3、综合设计说明书1份;
进度安排
起止日期
工作内容
备注
---
---
2015.12.1
2015.1.3
2015.12.4
资料、信息收集
方案论证、总体设计。
各环节电线电缆的选择计算、论证
各环节电线电缆的敷设设计
撰写说明书,设计答辩
文档整理、提交(电子文档、纸质文稿)说明书、评阅成绩
主要参考资料
[1]刘介才.工厂供电.[M].4版.机械工业出版社,2004
[2]刘介才.工厂供电设计指导.[M].机械工业出版社,1998
[3]刘介才.工厂供电简明设计手册.[M].机械工业出版社,1993
[4]苏文成.工厂供电.[M].机械工业出版社,1990
[5]苏文成.工厂供电.[M].机械工业出版社,1990
[6]翁双安.供配电工程设计指导.[M].机械工业出版社,2004年
[7]任元会.工业与民用配电设计手册[M].北京中国电力出版社,2005
[8]电气标准规范汇编[S].北京:
中国计划出版社,2006.
[9]翁双安.供电工程.[M].北京:
机械工业出版社,2004年
教研室
意见
年 月 日
系(部)主管领导意见
年 月 日
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
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。
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50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
变压器
配电箱
楼栋
1#
变压器
1#配电箱
1栋
2#配电箱
2栋
3配电箱
3栋
4#配电箱
4栋
5#配电箱
5栋
6#配电箱
6栋
7#配电箱
7栋
8#配电箱
8栋
2#
变压器
9#配电箱
9栋
10#配电箱
10栋
11#配电箱
11栋
12#配电箱
12栋
13#配电箱
13栋
14#配电箱
14栋
15#配电箱
15栋
16#配电箱
16栋
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
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(2-1)
无功计算负荷(2-2)
视在计算负荷(2-3)
计算电流(2-4)
查阅资料得知:
住宅用电负荷需要系数12户时取值0.6;在25~100户时取值0.45;100~200户时取值0.35;大于260户时取值0.3;生活用电功率因数取值,则。
(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,取值0.6,功率因数取值,则。
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,取值0.8,功率因数取值,则。
每单元的负荷
总负荷
有功负荷
无功负荷
视在负荷
计算电流
(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,取值0.45,功率因数取值,则
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,取值0.8,功率因数取值,则。
配电箱的负荷
总负荷
有功负荷
无功负荷
视在负荷
计算电流
(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,取值0.6,功率因数取值,则。
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,取值0.8,功率因数取值,则。
小区总的负荷
总负荷
有功负荷
无功负荷
视在负荷
计算电流
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,一般基准容量数值为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,基准电压,则:
(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
查资料得知,因此
架空线路的电抗标幺值
查表得知电缆的,因此
变压器的电抗标幺值
查表可知,因此
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
(3)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
三相短路电流周期分量有效值
其他三相短路电流
三相短路容量
(4)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
三相短路电流周期分量有效值
其他三相短路电流
三相短路容量
各计算结果如表2-1所示
表2-1短路计算结果表
点
14.8
37.7
22.3
268.8
点
35
64.4
38.2
24.3
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,主变压器的容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要,即
(2)装有两台主变压器时每台变压器的容量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
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
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=2439.5+542.1=2981.6kVA,选用两个主变压器的容量,经计算得,取。
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3-1SC9-2000/10变压器参数表
型号
额定电压(kV)
阻抗电压(%)
空载损耗(kW)
负载损耗(kW)
空载电流(%)
联结组型号
SC9-2000/10
10.5/0.4
6
2.7
13.3
0.8
Dyn11
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
3.
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