供配电工程课程设计报告---10kv_变电所设计 精品

能源与动力工程学院
本科生课程设计
题目：东方广场1号楼10kV变电所电气设计
课程：供配电工程
专业：电气工程及其自动化
班级：电气1002
学号：
姓名：
指导教师：
完成日期： 2013年6月23日
扬州大学能源与动力工程学院
供配电工程课程设计任务书
1．题目
东方广场1号楼10kV变电所电气设计
2．原始资料
2.1 课题原始资料
各课题的工程概况及负荷详见工程图纸资料（另附）。

2.2 供电条件
（1）供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5km处，10kV母线短路电流为20kA，根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线供电。

（2）采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。

不同电价负荷，计量分开。

如学校用电统一执行居民电价，公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价，工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。

（3）供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。

2.3 其他资料
当地最热月的日最高气温平均值为38℃，年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25℃。

当地年雷暴日数为35天。

当地地质平坦，海拔高度为100m，土壤为普通粘土。

3．具体任务及技术要求
本次课程设计共1.5周时间，具体任务与日程安排如下：
第1周周一：熟悉资料及设计任务，负荷计算与无功补偿、变压器选择。

周二：供配电系统一次接线设计，设计绘制变电所高压侧主接线图。

周三：设计绘制变电所低压侧主接线图。

周四：设计绘制变电所低压侧主接线图。

周五：设计绘制变电所电气平面布置图。

第2周周一：短路电流计算，高低压电器及电线电缆选择计算。

周二：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版。

周三：整理打印设计报告，交设计成果。

要求根据设计任务及工程实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，独立完成10kV变电所的电气设计（变电所出线部分设计分工合作完成）。

设计深度应达到初步设计要求，制图应符合国家规范要求。

4．实物内容及要求
课程设计报告文本内容包括：1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.致谢；
6.参考文献；
7.附录（课程设计有关图纸）。

4.1 设计报告正文内容
（1）工程概况与设计依据
（2）负荷计算与无功补偿设计
（3）供配电系统一次接线设计
（4）变电所设计
（5）短路计算与高低压电器选择
（6）电线电缆选择
（7）低压配电线路保护设计
设计报告正文编写的一般要求是：必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。

（变电所出线部分内容各有侧重）设计报告正文采用A4纸打印。

4.2 设计图纸
（1）变电所高压侧电气主接线图（1张A3）
（2）变电所低压侧电气主接线图（2～4张A3）
（3）变电所电气平面布置图（1张A3）
设计图纸绘制的一般要求是：满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。

（变电所出线部分内容各有侧重）设计图纸采用A3图纸CAD出图。

与报告正文一起装订成册。

5．参考文献
[1]翁双安主编．供配电工程设计指导[M]．北京：机械工业出版社，2008
[2]翁双安主编．供电工程[M]．北京：机械工业出版社，2004
[3]任元会主编．工业与民用配电设计手册[M]．3版．北京：中国电力出版社，2005
6．完成期限
任务书写于2013年6月8日，完成期限为2013年6月22日
7、指导教师：于照
目录
1 工程概况与设计依据 (1)
1.1 工程概况 (1)
1.2 设计依据 (1)
2 负荷计算及无功补偿设计 (2)
2.1 负荷数据 (2)
2.2 负荷计算 (2)
2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算 (2)
2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算 (3)
2.2.3火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算 (3)
2.2.4变电所负荷计算 (4)
3 供配电系统一次接线设计 (4)
3.1 负荷分级及供电电源 (4)
3.2 电压选择与电能质量 (6)
3.3 电力变压器选择 (6)
3.4 变电所电气主接线设计 (8)
3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计 (8)
3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计 (9)
4.变电所布置设计 (9)
4.1 总体布置 (9)
4.2配电装置通道与安全净距 (10)
5 短路电流计算与高低压电器选择 (10)
5.1变电所高压侧短路电流计算 (10)
5.2低压电网短路电流计算 (11)
5.2.1 变压器低压侧短路电流计算 (11)
5.2.2 低压配电线路短路电流计算 (12)
5.3高压电器选择 (12)
5.4 高压互感器选择 (13)
5.5低压断路器的初步选择 (14)
5.5.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择 (14)
5.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择 (15)
6.电线电缆选择 (16)
6.1 高压进线电缆选择 (16)
6.2 变电所硬母线选择 (17)
6.3 低压配电干线电缆选择 (19)
7低压配电线路保护设计 (19)
7.1 低压配电线路的保护设置 (19)
7.2 低压断路器过电流脱扣器的整定 (20)
7.2.1 配电干线保护断路器过电流脱扣器的整定 (20)
7.2.2 变电所低压电源进线断路器的整定 (23)
致谢 (24)
参考文献 (25)
附录设计图纸 (26)
1 工程概况与设计依据
1.1 工程概况
本建筑一~三层为超市商业，地下一层为汽车库和自行车库，上部建筑1#楼、3#楼为住宅和2#楼为公寓。

本工程总建筑面积81700M2, 建筑基底面积8354M2, 地上建筑面积70740M2, 其中商店及超市建筑面积（1-3F）24997M2，1#楼建筑面积16022M2, 2#楼建筑面积：16271M2, 3#楼建筑面积：13000M2, 地下车库面积10960M2, 建筑层数、高度：地下1层，地上15,16,19,25，建筑高度51.3,54.2,62.9,82.8m 本工程结构型式为混凝土框架结构，基础型式为桩基。

1.2 设计依据
1)甲方设计任务书及土建、给排水、暖通等专业所提资料。

2)民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92；
3)供配电系统设计规范GB50052-95；
4)低压配电设计规范GB50054-95；
5)建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）；
6)高层民用建筑设计防火规范（2005年版）GB50045-95；
7)汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB50067-97；
8)智能建筑设计标准GB/T50314-2000；
9)建筑照明设计标准GB/50034-2004；
10)建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004；
11)《江苏省住宅设计标准》DGJ32/J26-2006
12)其它有关国家及地方的现行规程,规范；
2 负荷计算及无功补偿设计
2.1 负荷数据
表格2.1负荷数据
2.2 负荷计算
2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算
负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算。

负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。

表格2.2照明负荷低压配电干线负荷计
2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算
电力负荷和平时消防负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算。

负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。

表格2.3电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算
2.2.3火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算
表格2.4火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算
2.2.4变电所负荷计算
先计算变电所总负荷，以便选择变压器台数及容量。

表格2.5变电所负荷计算
3 供配电系统一次接线设计
3.1 负荷分级及供电电源
应急照明、消火栓泵、喷淋泵、消防电梯、排烟风机、等消防负荷等为一级消防负荷,地下室照明、潜水泵、客梯均为一级负荷，其余为三级负荷。

本工程在一楼东区设置高压开闭所，在二楼设置1#、2#公用变电站和3#超市专用变电站其中地下室用电及所有消防用电、1#楼住宅用电均引自1#变电站，2#、3#住宅
楼用电引自2#变电站超市用电引自超市3#变电站。

变电房的两路10KV电源取自不同的区域变电所（应保证两路不同时断电）；一层设置10/0.4kV变电所一座，变电所内设置10kV配电柜、变压器2台和若干低压配电柜，由相应部门设计。

两路10kV电源同时工作，互为备用，当一路电源发生故障时，另一路承担全部二级以上负荷。

低压配电系统采用放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式由变电所直供电；对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式；一级负荷采用双电源供电，最末一级配电箱切换（自投自复）。

详细分级见下表：
表格3.1平时一级负荷计算
表格3.2三级负荷计算
3.2 电压选择与电能质量
1）本工程总计算容量391.2KW，功率因数0.95.
2）本工程供电电源采用两路独立的10KV高压电源经室外变配电室送至本工程地下一层低压配电室。

低压配电系统采用放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式由变电所直供电；对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式；一级负荷采用双电源供电，最末一级配电箱切换（自投自复）。

电力配电系统采用~380/220V,50HZ,TN-C-S系统。

3）减少电压偏差的措施：①合理选择变压器的电压比和分接头。

必要时采用有载调压变压器。

②合理地减少变压器及线路的阻抗。

例如，减少系统的变压级数；合理增大导线或电缆的截面积；采用多回路并联供电；尽量使高压线路深入负荷中心，减少低压配电距离。

③采取无功补充措施。

④宜使三相负荷平衡。

4）减少电压波动和闪变的措施：①大容量的冲击性负荷宜与对电压波动和闪变敏感的负荷由不同变压器供电。

②较大容量的冲击性负荷宜由变电所低压柜处采用专用回路供电。

③较小容量的冲击性负荷与其他负荷共用回路时，宜采用加大导线截面或降低共用线路阻抗的措施。

④采用静止无功功率补偿装置减少无功功率冲击引起的电压波动。

5）抑制谐波的措施：①各类大功率非线性用电设备变压器由短路容量较大的电网供电。

②对大功率静止变流器应提高整流变压器二次侧的相数和增加变流器的波形脉动数，多台相数相同的整流装置，使整流变压器的二次侧有适当的相角差。

③按谐波次数装设滤波器。

④选用Dyn11联结组标号的三相配电变压器。

3.3 电力变压器选择
电力变压器是供电系统的关键设备，并影响电气主接线的基本形式和变电所总体布置形式。

供配电系统设计时，应经济合理地选择变压器的形式、台数及容量，并使
所选择变压器的总费用最小。

变压器型式选择是指确定变压器的相数、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组标号、调压方式等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。

对干式变压器，通常还根据其布置形式相应选择其外壳防护等级。

变压器的台数和容量一般根据负荷等级、用电设备和经济运行等条件综合考虑确定。

本工程为一般民用建筑，变压器位于变电所内，故采用SCB10型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11,无励磁调压，电压比10（1±5%）/0.4kV。

考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X。

SCB10型干式变压器符合GB20052-2006《三相配电变压器能效限定及节能评价》的要求。

因工程中具有一、二级负荷，故采用两台变压器。

本工程总计算负荷为391.2KV A，（cosφ=0.95），其中一级负荷为192kV A（cosφ=0.95）。

选择两台等容量的变压器，互为备用。

每台变压器的容量为1250KV A。

正常运行时照明负荷与电力负荷共用变压器，通过合理分配负荷，可使两台变压器正常运行时功率相当。

查光盘附录三或者厂家样本得SCB10—500/10型变压器。

变压器负荷分配计算及补偿装置选择详见表。

表格3.3 10/0.38kV变电所变压器T1负荷分配计算及无功功率补偿装置选择
表格3.4 10/0.38kV变电所变压器T2负荷分配计算及无功功率补偿装置选择
3.4 变电所电气主接线设计
3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计
1）电气主接线形式及运行方式
本工程变电所的两路10kv外供电源可同时供电，并设有两台变压器。

因此，高压侧电气主接线采用分段单母线形式。

正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，
母线联络断路器断开，两个电源各承担一般负荷。

当电源B故障或检修时，闭合母联断路器，由电源A承担全部负荷；当电源A故障或检修时，母联断路器仍断开，由电源B承担一半负荷。

此方案的供电可靠性高、灵活性好，但经济性稍差。

2）所用电设计：
考虑到经济性，变电所不设所用变压器。

3）电气主接线图绘制：
本工程变电所高压侧电气主接线图见附录图纸。

3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计
1）电气主接线形式及运行方式
变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线也采用分段单母线形式。

运行方式如下：正常运行时，母联断路器断开，两台变压器分列运行，各承担一半负荷。

当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联断路器，由另一台变压器承担全部一、二级负荷和部分三级负荷。

2）电气主接线图绘制：本工程变电所低压侧电气主接线图见附录图纸详见附录图纸。

4.变电所布置设计
4.1 总体布置
本工程变电所为单层布置，虽含有两个变电所，但超市变电所不再所考虑范围内。

由于变压器为干式并带有IP2x防护外壳，所以可将高低压开关柜设置与一个房间内，即地下变配电室。

由于低压开关柜数量较多，故采用双列面对面布置方式。

本工程变电所电气设备布置平面图如图纸目录电03所示，途中按比例绘制变压器、开关柜、直流及交流信号屏等平面布置尺寸。

高压开关柜、低压开关柜及变压器的相对位置是基
于电缆进出线方便的考虑，满足规定的尺寸大小。

由于干式变压器防护外壳只有IP2x，未与低压开关柜贴邻安装，两者低压母线之间采用架空封闭母线连接。

双列布置的低压开关柜母线之间也采用架空封闭母线连接。

4.2配电装置通道与安全净距
本工程高压开关柜的柜后维护通道最小处为800mm、柜前操作通道为2000mm、低压开关柜的柜后维护通道最小为1200mm、柜前操作通道为2400mm、干式变压器外廊与门的净距为1000mm、与侧墙的净距为800mm、干式变压器正面之间的距离为2400mm。

以上配电装置通道与安全净距均满足规范要求。

5 短路电流计算与高低压电器选择
5.1变电所高压侧短路电流计算
根据所设计的供配电系统一次接线，本工程变电所高压侧短路电流计算电路如图
5.1所示。

短路点k-1点选在变电所一段10kV母线上。

图5.1 变压器高压侧短路电流计算电路采用标幺值法计算，详见表。

表格5.2变电所高压侧短路电流计算5.2低压电网短路电流计算
5.2.1 变压器低压侧短路电流计算
采用欧姆法计算，见表。

5.2.2 低压配电线路短路电流计算
5.3高压电器选择
本工程高压断路器作为变压器回路、电源进线回路的控制和保护电器及分段联络用电器。

查光盘，选用KYN44A-12-630A/20kA型户内高压真空断路器，配用弹簧操动机构，二次设备电压为DC110V。

高压断路器的选择校验见表，由表5.3可知，所选断路器合格。

表格5.3高压断路器的选择校验
5.4 高压互感器选择
（一）高压电流互感器的选择
本工程高压电流互感器有的安装于电能计量柜AH2/AH11内作计量专用，有的安装与电源进线柜AH3/AH10、变压器保护柜AH5/AH8。

选用LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器。

高压电流互感器一般项目的选择校验如表5.4。

表5.4 高压电流互感器一般项目的选择校验
（二）高压电压互感器的选择
本工程高压电压互感器有的安装于电能计量柜AH2/AH11内作计量专用，有的安装于进线隔离测量柜AH1/AH12内作电压测量用。

选用JDZ12—10型户内高压电压互感器.
高压电压互感器一般项目的选择校验见表5.5。

表5.5 高压电压互感器一般的选择校验
5.5低压断路器的初步选择
5.5.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择
5.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择
6.电线电缆选择
6.1 高压进线电缆选择
（一）高压电源进线电缆选择
1.类型选择及敷设
10 kV专线电源A引入电缆选用YJV22-8.7/15-3×120型3芯电缆，在变电所外采用直埋/穿管埋地、在变电所内采用梯架/电缆沟相结合的敷设方式。

2．电缆截面选择
高压电源进线电缆截面先按允许温升条件选择，然后校验其电压损失和短路热稳定。

表6.1 高压电源进线电缆截面选择
（二）高压出线电缆选择
以高压柜至电压器T1一次侧的电缆为例。

1.类型选择及敷设
高压柜至变压器T1一次侧的电缆选用ZBYJV-8.7/10型3芯电缆，在变电所内采用电缆沟敷设，考虑防火要求，选用B级阻燃电缆（本工程为一级火灾自动报警保护对象）。

2.电缆截面选择
高压出线电缆截面先按短路热稳定选择，然后校验其允许温升条件。

由于该电缆长度较短，电压损失极小，不需校验，见表6.2。

表6.2 高压出线电缆截面选择
6.2 变电所硬母线选择
（一）高压开关柜母线选择
本工程采用KYN44A-12型高压开关柜，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，不需校验。

开关柜有主母线和分支母线，以主母线截面选择为例，见表6.3。

表6.3 高压出线电缆截面选择
（二）低压开关柜母线选择
本工程采用MNS（BWL3）—04型低压开关柜，柜内主母线选用每相2片硬裸铜母线。

截面选择先按允许温升条件选择，然后校验短路热稳定和动稳定。

由于主母线长度较短，电压损失较小，不需校验。

开关柜有主母线和分支母线，以主母线截面选择为例，见表6.4。

表6.4 变压器低压母线桥及低压开关柜主母线截面选择
6.3 低压配电干线电缆选择
由于干线负荷容量较大且为树干式照明配电线路，故采用CCX6型普通插接式密集绝缘母线槽，交流380V三相五线等截面，IP2X铝合金外壳。

母线槽从变电所采用吊装引致电气竖井后，采用垂直支架安装固定。

7低压配电线路保护设计
7.1 低压配电线路的保护设置
（一）过电流保护设置
（1）本工程低压配电线路装设有短路保护，过负荷保护，保护作用于切断供电电源。

保护电气安装于线路首端。

由于本工程预分支电缆的分支线长度在2.5米以内，并按要求将其分支线进行保护，故其保护电器安装于分支线末端。

(2) 变电所低压电源进线及母联开关，低压配电干线开关均采用配置微处理器脱扣器的三段保护（LSI）或两段保护（LS）选择型断路器，以实现过电流保护的选择性。

低压配电支线保护开关选用配置热磁脱扣器的两段保护（LI）非选择型断路器。

楼层配电箱进线开关采用隔离开关，出线开关采用具有C脱口特性的高分段微型断路器或GG类熔断器。

末端配电箱出线开关采用一般微型断路器。

所有低压配电干线与配电支线的保护电气上下级之间均按选择性配合要求设置。

（二）接地故障电气火灾防护设置
（1）本工程为火灾危险场所，故在每个楼层电源进线处设置用于防火的剩余电流保护电器。

正常照明线路的剩余电流保护电器直接动作与切断电源，公共通道照明及应急照明线路的剩余电流保护电器动作于信号，由火灾自动报警及消防联动控制系统接收，反馈给消防控制中心。

（2）对配置有两级剩余电流保护的配电线路，设置在楼层电源进线处的剩余电流保护电器的动作电流为300mA,动作时间为0.3s，以便与末端线路的剩余电流保护电器具有选择性配合。

7.2 低压断路器过电流脱扣器的整定
7.2.1 配电干线保护断路器过电流脱扣器的整定
配电干线W9保护用断路器的初选型号为T2S,160,PR221DS-LS,R160,3P。

其过电流脱扣整定见表7.1。

表7.1 2层商店照明（W9）保护断路器过电流脱扣器的整定
配电干线W13保护用断路器的初选型号为E2N,16,PR121/P-LSI,R1250,3P。

其过电流脱扣整定见表7-2。

表7.2 4~7层照明（W13）保护断路器过电流脱扣器的整定
配电干线W25保护用断路器的初选型号为T2S,160,PR221DS-LS,R63,3P。

其过电流脱扣整定见表7-3。

表7.3 五层排烟风机（W25）保护断路器过电流脱扣器的整定
配电干线W88保护用断路器的初选型号为T3S,250,PR221DS-LS,R250,3P。

其过电流脱扣整定见表7.4。

表7.4 喷淋泵（W88）保护断路器过电流脱扣器的整定
7.2.2 变电所低压电源进线断路器的整定
变电所低压电源进线断路器的初选型号为E2N,16,PR121/P-LSI,R2500,3P。

其过电流脱扣整定见表7.5
表7.5 变电所低压电源进线断路器过电流脱扣器的整定
致谢
在小组成员的不懈努力和老师的指导下，为期一周的课程设计终于在我们对自己工作的不断完善中接近尾声，在这忙碌而又充实的一周里，我们大家都从中收获了很
多。

本次我们做的供配电工程10KV配变电所的课程设计，我们小组的课题“东方广场”，这是我们供配电工程课程的最后一个重要的实践教学环节，是我们电气专业应该掌握的技能。

在课程设计过程中，也得到了好多人的帮助。

首先，我要感谢于老师在有关课程设计的专业知识上给予我的指导与帮助，让我一步步了解，一步步实践，从刚开始的无从下手到顺利完成课程设计。

其次，我还要感谢我的小组和同学，在完成任务时，小组成员各自分工，团结协作，互相指导，共同讨论，避免了走弯路，同时还有许多其他帮助过我的同学们，也要感谢他们，他们为我解决了不少我不太清楚的设计上的疑难问题。

当然，还要感谢学院为我们提供的良好环境。

在这次课程设计中，我不仅将许多课上学到的东西用于课程设计中，还学到了许多新的知识，这些锻炼了我的动手实践能力和设计能力，开阔了我的视野，让我在以后的职场中更加熟练地运用这些知识。

最后，再一次感谢在课程设计中帮助过我的老师和同学们。

参考文献
[1] 翁双安主编．供配电工程设计指导[M]．北京：机械工业出版社，2008
[2] 莫岳平、翁双安主编．供电工程[M]．北京：机械工业出版社，2011
[3] 任元会主编．工业与民用配电设计手册[M]．3版．北京：中国电力出版社，2005
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扬州大学能动学院
电气1002供配电课程设计
26
附录 设计图纸
图 纸 目 录。