供配电工程课程设计报告---10kv 变电所设计

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

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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。

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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。

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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

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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

IV

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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；

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2 负荷计算及无功补偿设计

2.1 负荷数据

线路 B1-WMP1 B1-WMP3 B1-WMP5 B1-WMP7 B1-WMP9 B1-WMP11 B1-WMP13 B1-WMP15 B1-WMP17 B1-WMP19 B1-WMP21 B1-WMP23 B1-WMP25 表格2.1负荷数据

用电设备名称 负荷 功率 地下室一区含上面主体3#143.5 楼消防动力 3#楼客用电梯 40 地下一区排污泵动力 地下一区照明 15 15 线路 B1-WMP27 B1-WMP29 B1-WMP31 B1-WMP33 B1-WMP35 B1-WMP37 B1-WMP39 B1-WMP41 B1-WMP43 B1-WMP45 B1-WMP47 B1-WMP49 用电设备名称 负荷功率 地下四区排污泵动力 25 地下四区照明 消防泵动力 喷淋泵动力 生活泵动力 电信机房双电源 电视机房双电源 报警控制室 一～三层商业部分消防动力 2#楼(25层公寓)走道公共用电 四楼景观平台无机房电梯 四楼景观平台照明柜 15 90 75 30 15 15 15 210 88 40 80 地下室二区含上面主体1#149.5 楼消防动力 1#楼客用电梯 60 地下二区排污泵动力 地下二区照明 15 15 地下室三区含上面主体2#115.5 楼消防动力 2#楼客用电梯 40 地下三区排污泵动力 地下三区照明 地下室四区消防动力 25 15 115.5 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。

照明回额定容需要系功率因有路名称 B1-WMP7 功 无 率 功 11.3 7.3 11.3 11.3 功 视 率 功 18.8 16.7 18.8 18.8 在 计 算电率 流 A 28.5 25.3 28.5 28.5 量 /kW 15 数Kd 1 1 1 1 数cosφ 功0.8 0.9 0.8 0.8 2

15.0 15.0 15.0 15.0 B1-WMP15 15 B1-WMP23 15 B1-WMP29 15

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B1-WMP49 80 合计 140 乘同时系数140 (0.75/0.80) 1 1.00 0.75 0.9 0.87 0.85 80.0 140.0 105.0 38.7 79.8 63.8 88.9 161.1 122.9 135.1 244.9 186.8 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。 电力及平时消防 回路名称 额定 需要 功率 因数 有功 功率 无功功率 视在 计算 /kvar 功率 电流 /kVA 53.3 11.3 80.0 11.3 53.3 18.8 18.8 22.5 11.3 11.3 29.8 66.7 18.8 18.8 66.7 31.3 31.3 37.5 18.8 18.8 68.4 容量 系数 /kW Kd 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.7 1 0.94 0.70 cosφ /kW 0.6 0.8 0.6 0.8 0.6 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.6 0.71 0.69 40.0 15.0 60.0 15.0 40.0 25.0 25.0 30.0 15.0 15.0 61.6 A 101.3 28.5 28.5 101.3 47.5 47.5 57.0 28.5 28.5 104.0 B1-WMP3 B1-WMP5 B1-WMP11 B1-WMP13 B1-WMP19 B1-WMP21 B1-WMP27 B1-WMP35 B1-WMP37 B1-WMP39 B1-WMP45 B1-WMP47 合计 乘同时系（0.75/0.80) 40 15 60 15 40 25 25 30 15 15 88 40 408 数408 100.0 152.0 40.0 53.3 381.6 374.8 286.2 299.9 66.7 101.3 534.9 813.0 414.5 630.1

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

火灾时消防 回路名称 B1-WMP1 额定 需要 容量 系数 /kW Kd 143.5 1 功率 有功 无功功率 视在 计算 因数 功率 /kvar 功率 电流 cosφ /kW /kVA A 0.75 3

143.5 126.6 191.3 290.8

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B1-WMP9 B1-WMP17 B1-WMP25 B1-WMP31 B1-WMP33 B1-WMP41 B1-WMP43 合计 149.5 1 115.5 1 115.5 1 90 75 15 210 914 1 1 1 1 1.00 0.95 0.75 0.75 0.75 0.8 0.8 0.8 0.8 0.77 0.76 149.5 131.8 115.5 101.9 115.5 101.9 90.0 75.0 15.0 67.5 56.3 11.3 199.3 303.0 154.0 234.1 154.0 234.1 112.5 171.0 93.8 18.8 142.5 28.5 210.0 157.5 914.0 754.6 868.3 739.5 262.5 399.0 1185.3 1801.6 1140.5 1733.6 乘同时系数(0.95/0.98) 914 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

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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

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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

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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391.2KVA，（cosφ=0.95），其中一级负荷为192kVA（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1250KVA。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

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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，

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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

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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

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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。

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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

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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

序选择项目 号 1 额定电压 2 3 4 5 6 7 装置地点技术数据 Un=10kV 互感器技术数据 Ur=10kV 结论 8 9 Ur=Um 合格 额定频率 50Hz 50Hz 合格 AH2(计量)：Imax=236.8A AH2：I1r=300A Ir>Imax 额定一次电流 合格 Ir>Imax AH3(测量/保护)Imax=118.4A AH3：I1r=200A 合格 额定二次电流 I2r=5A 合格 准确级及容量 AH2/AH11 (计量) 0.2s（10VA） 合格 AH3/AH5/AH8/AH10 (测量/保护) 0.5/10P（30VA/20VA） 合格 额定动稳定电流 ip3=28.6kA（最大运行方式） Imax=112.5kA(最小) Imax>Ip3 合格 额定短路时（1s）Qt=11.52×(0.1+0.5+0.05)= It2×t=452×1 It2×t> Qt 2热稳定电流 80.6A·s =2025A2·s 合格 (后备保护延时时间取0.5s) 环境条件 华东地区建筑物地下室高压开关正常使用环境 满足条件 柜内 其他条件 电能计量接线 两相不完全星型联接 满足条件 继电保护接线 三相星型联接 （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

序号 1 2 选择项目 装置地点技术数据 互感器技术数据 结论 额定一次Un=10KV 电压 额定频率 50HZ Ur=10KV 50HZ Ur=Un,合格 合格 13

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3 4 5 6 额定二次电压 准确级及容量 环境条件 其他条件 AH2 /AH11(计量） AH1/AH12（测量） 华东地区建筑物地下室高压开关柜内 100V 0.2（30VA） 0.5（80VA) 正常使用环境 合格 合格 合格 满足条件 两只单相电压互感满足条件 器接成Vv 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

表格5.6配电干线保护断路器过电流脱扣器的整定 序号 1 整定项目 过电流脱扣器额定电流选择 整定计算公式 已知Ic=563.8A,Iu=1250A; 要求Iu≥In>Ic 整定值/结论 In=1000A 长延时过电流脱扣Ir1≥Ic=563.8A 2 器整定电流 3 短延时过电流脱扣躲过短时尖峰电流 器整定电流及时间 Ir2≥（1.5-3）Ic（照明线路估算值） 与分支线保护电气选择性配合 Ir2≥1.2Ir3.2=1.2×10×100=1200A 整定时间为0.2s 瞬时过电流脱扣器1）躲过瞬时尖峰电流 整定电流 Ir3≥1.2[I`st.M+Ic（n-1）]=（3-5）Ic 与分支线保护电气选择性配合 Ik1max.2=18.41kA 33Ir3≥Ik1max.2=1.2×18.41×10A=22.09×10A （超出断路器整定范围） 保护灵敏度的检验 已知Ik1.min=19.08Ka 3 Ik1.min/Ir2=19.08X10A/2X1000A=9.54 Ir1=0.95In Ir2=3In t2=0.2s 4 Ir3=15In （取断路器最大整定值） 5 Ik1.min/Ir2 >1.3 合格 与被保过负荷保已知母线槽Ir=1250A 6 护线路护配合 的配合 短路保护满足短路热稳定条件 配合 Ir1电气1002供配电课程设计

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5.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择

表格 1变电所低压电源进线、母线联络保护用断路器的初步选择 序号 1 2 3 4 选择项目 装置地点技术数据 断路器技术数据 抽出式空气断路器，选择型三段保护，E3N，32，PR122/P—LSI 3P Iu=1000A，In=1000A Ics=Icu=65kA 电操、电分、电合均为AC220，带合分辅助触点信号及过电流脱扣器动作信号 结论 类别选择 极数选择 额定电流选择 分段能力选择 附件选择 电源进线、母线联络保护用 TN-S系统 Ic=721.69A Ib3<=20kA 合格 合格 Iu>=In>Ic,合格 Ics>Ib3, 合格 满足要求 5 标准附件配置 表格 5.8变电所低压大容量出线（以WLM1为例）保护用断路器的初步选择 序选择项号 目 1 类别选择 极数选择 额定电流选择 分段能力选择 附件选择 装置地点技术数据 断路器技术数据 抽出式空气断路器，选择型三段保护，E3N，32，PR122/P—LSI 3P Iu=1200A，In=1000A Ics=Icu=50kA 电操、电分、电合均为AC220，带合分辅助触点信号及过电流脱扣器动作信号 结论 低压大容量出线WLM1保护用 合格 2 3 4 5 TN-S系统 Ic=351.2A Ib3<=14kA 标准附件配置 合格 Iu>In>Ic, 合格 Ics>Ib3, 合格 满足要求 表格 2变电所低压中小容量出线（以WLM6为例）保护用断路器的初步选择 序选择项号 目 1 2 3 4 5 类别选择 极数选择 额定电流选择 分段能力选择 附件选择 装置地点技术数据 低压小容量出线WLM6保护用 TN-S系统 Ic=40.51A Ib3<=14kA 标准附件配置 断路器技术数据 塑壳式断路器，选择型两段保护，T2S，160，PR221DS—LS 3P Iu=160A，In=160A Ics=Icu=50kA 电操、电分、电合均为AC220，带合分辅助触点信号及过电流脱扣器动作信号 15

结论 合格 合格 Iu>In>Ic, 合格 Ics>Ib3, 合格 满足要求

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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

序号 1 选择校验项目 允许温升 具 体 内 容 线路计算电流 初选电缆截面 Ic=145.7A S=120 mm 2结 论 满足条件 Ic2

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（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

序号 1 选择校验项目 短路热稳定 三相短路电流 短路持续时间 热稳定系数 热稳定最小允许截面 选取电缆截面 2 允许温升 线路计算电流 初选电缆截面 按敷设方式与环境条件确定的电缆载流量

S=70 mm Ic= IlrT=92.38A S=70 mm Ial=167.1A 22具 体 内 容 Ik3”=20kA tk =tp +tb=0.6s 2K=137A﹒s/ mm 结 论 满足条件 Smin（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

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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

序号 1 选择校验项目 允许温升 初选母线截面 母线计算电流 具 体 内 容 Ic=92.38A 高压断路器的额定电流Ir=630A 结 论 S=80 mm × 80 mm或载流量相当的 异型母线 满足条件 Icip3 流 imax=70kA Ik3”=20kA 合格 满足条件 三相短路电流热tk =tp +tb=0.65s 效应 Qt =2500 kA2·s 2额定短时（4s）KYN44A—12型高压开关柜设计值：Itt≥Qt 耐受电流 It=20kA, t=4s 合格

（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。

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表6.4 变压器低压母线桥及低压开关柜主母线截面选择

序号 选择校验项目 具 体 内 容 Ic= I2rT=1053.6A 母线计算电流 允许变压器1.2倍过载时Imax= 1.2I2rT=1264.3A 相母线S=2（100 mm×10 mm）,N及PE满足条件 1 允许温升 初选主母线截面 母线截面为100 mm×10 mm或载流量相当的其他规格母线 按敷设方式与环Ial=2924A 境条件确定的母（已知环境温度40℃） 线载流量 Ik3”=18.57kA 三相短路电流热tk =tp +tb=0.65s 效应 2 短路热稳定 Qt =260 kA·s 额定短时（1s）MNS(BWL3)—04型低压开关柜设计值：耐受电流 三相短路电流峰ip3=39.69kA 3 短路动稳定 值 imax>ip3 额定峰值耐受电流

MNS(BWL3)—04型低压开关柜设计值：合格 imax=200kA 满足条件 It=100kA, t=-1s 2结 论 Ic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

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（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。

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表7.1 2层商店照明（W9）保护断路器过电流脱扣器的整定

序号 整定项目 过电流脱扣器额定电流选择 长延时过电流脱扣器整定电流 短延时过电流脱扣器整定电流及时间 已知IC整定计算公式 整定值/结论 108.1A,Iu160A；要求IuInIc IrlIC108.1A 躲过短时尖峰电流 1 In160A Irl0.85In 2 3 Ir2(1.5~3)Ic 整定时间为0.25s 已知IK.minIr25.5Int20.25s 5.79kA, IK.min/Ir21.3合格 4 保护灵敏度的检验 IK.min5.79103A6.58 Ir25.5160A已知电缆截面为70mm2与被保5 护线路的配合 过负荷保护配合 短路保护配合 ，Ir1Ial 合格 合格 Ial171A0.9153.9A 满足短路热稳定条件

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

序号 整定项目 过电流脱扣器额定电流选择 长延时过电流脱扣器整定电流 短延时过电流脱扣器整定电流及时间 已知IC整定计算公式 整定值/结论 1001.4A,Iu1600A;；要求IuInIc 1 In1250A 2 Ir1IC1001.4A 1)躲过短时尖峰电流 Ir10.9In Ir23Int20.2s3 Ir2(1.5~3)Ic 整定时间为0.2S 1)躲过瞬时尖峰电流 4 瞬时过电流脱扣器整定电流 Ir31.2[Ist.mIc(n1)](3~5)Ic 2) 与分支线保护电器选择性配合 21

Ir212In

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IK1max29.67A 3Ir21.2IK1max211.6010A 已知IK.min5 保护灵敏度的检验 21.89kA, IK.min/Ir21.3合格 IK.min21.89103A5.84 Ir231250A已知母线槽Ir与被保6 护线路的配合 过负荷保护配合 短路保护配合 1250A Ir1Ial 合格 满足短路热稳定条件 合格 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

序号 整定项目 过电流脱扣器额定电流选择 长延时过电流脱扣器整定电流 已知IC整定计算公式 整定值/结论 14.3A,Iu160A;；要求IuInIc 1 In63A 2 Ir1IC14.3A 躲过短时尖峰电流 Ir10.7In Ir31.2[I'st.MIC(n1)]3 短延时过电流脱扣器整定电流及时间 1.2[277.96(14.37.96)]A117.78AI5I r2n （已经单台排烟风机电动机功率为3.75kW，额定电流为7.96A,起动电流倍数7） 已知IK.min0.59kA, 34 保护灵敏度的检验 IK.min0.5910A3.12 Ir2363A已知电缆截面为70mm，2IK.min/Ir21.3合格 与被保5 护线路的配合 过负荷保护配合 短路保护配合 Ir1Ial 合格 合格 Ial171A0.9153.9A 满足短路热稳定条件

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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

序号 整定项目 过电流脱扣器额定电流选择 长延时过电流脱扣器整定电流 已知IC整定计算公式 整定值/结论 209.0A,Iu250A；要求IuInIc IrlIC209.0A 躲过短时尖峰电流 1 In250A Irl0.9In 2 3 短延时过电流脱扣器整定电流及时间 Ir31.2[I'st.MIC(n1)]I.r21.2[27116.75(125116.75)]A164275A8In（已经单台喷淋泵电动机功率为55kW，额定电流为116.75A,起动电流倍数7） 已知IK.min 9.80kA, 34 保护灵敏度的检验 IK.min9.8010A7.13 Ir25.5250A已知电缆截面为150mm， 2IK.min/Ir21.3合格 与被保5 护线路的配合 过负荷保护配合 短路保护配合 Ir1Ial 合格 合格 Ial260A0.9234A 满足短路热稳定条件 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

序号 整定项目 整定计算公式 已知1 过电流脱扣器额定电流选择 要求Iu整定值/结论 IC1162.5A,I2r.T1804.2A,Iu2500A, InIc In2500A 23

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1）满足正常负荷要求 Ir1I2r.T1804.2A,同时2 长延时过电流脱扣器整定电流 Ir11.2Ir1.21.20.8100A96A 2）与低压配电出线保护电器选择性配合Ir10.85In Ir11.2Ir1.21.20.91250A1350A 1）躲过短时尖峰电流 Ir21.2[Ist.MIC(n1)]3 短延时过电流脱扣器整定电流及时间 2979.83A Ir22Int20.4s 2)与低压出线现保护电器选择性配合 Ir21.2Ir2.23000A,整定时间为0.4s 1)躲过短时尖峰电流 Ir31.2[I'st.MIC(n1)]4842.70A4 瞬时过电流脱扣器整定电流 2)与低压出线现保护电器选择性配合 Ir36In IK1max.29.67kAIr31.2IK1max211.60103A 已知IK1.min5 保护灵敏度的检验 18.84kA, IK.min/Ir21.3合格 IK1.min18.84103A3.77 Ir222500A已知母线 与被保6 护线路的配合 过负荷保护配合 短路保护配合 Ir1Ial 合格 合格 Ial2694A 满足短路热稳定条件

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

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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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附录 设计图纸

图 纸 目 录

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 图 纸 名 称 变电所高压侧电气主接线图 变电所低压侧电气主接线图（一） 变电所低压侧电气主接线图（二） 变电所低压侧电气主接线图（三） 变电所低压侧电气主接线图（四） 变电所低压侧电气主接线图（五） 变电所低压侧电气主接线图（六） 配电干线竖向系统图（一） 配电干线竖向系统图（二） 配电干线竖向系统图（三） 变电所平面布置图 图幅 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 图纸编号 电01 电02 电03 电04 电05 电06 电07 电08 电09 电10 电11 备 注 26

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