学生毕业设计（论文）原创性声明
本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
毕业设计（论文）作者（签字）：
年 月 日
重庆科技学院
毕业设计（论文）
题 目 重庆科技学院学城科苑小区供配电设计
学 院 电气与信息工程学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名指导教师 官正强 职称 教授 评阅教师 职称
2014 年 6 月 8 日
摘要
小区供电系统首先要能满足小区内人们的基本生活用电需要，其次还要确保用电的安全，供电的可靠，技术的先进和经济合理，并且能做好节能的的要求。本设计说明书介绍了重庆科技学院科苑小区的高低压电力供配电系统的初步设计情况。围绕方案设计和初步设计阶段的有关要求，着重进行了小区的10kv高压供电及变配电所设计、小区内各个楼层的供配电系统设计、地下车库照明设计，计算了短路，电流选择了变压器。选择了各线路的导线截面和变电所的高低压设备；配置了继电保护装置。给出了供配电系统原理图。 关键词：住宅区 供配电系统 初步设计 设计说明
Abstract
Cell power supply system must first be able to meet people's basic living within the district electricity needs, followed by electricity but also ensure the safety of power supply reliability, advanced technology and economic rationality, and can do the required energy. The design specification describes the preliminary design district in Chongqing Institute of Technology Keyuan high and low voltage power supply and distribution system. Programs designed around the requirements and preliminary design phase, focusing on the district's conduct 10kv high voltage power supply and power distribution design, supply and distribution system design within the district each floor, underground garage lighting design, calculation of the short-circuit current transformer is selected . Select the wire cross-section of each line and substation high voltage equipment; configured protection devices. Given the supply and distribution system schematic.
Keywords: Residential areas；Supply and distribution system；Preliminary Design； Design Description
目录
摘要 ................................................................ Ⅰ ABSTRACT ............................................................ Ⅱ 引 言
1科苑小区供电设计相关资料及要求 ..................................... 1
1.1科苑小区建筑物及相关情况 ...................................... 1
1.2目的设计范围及要求 ............................................ 3 1.3设计依据 ...................................................... 3 2 方案确定 ........................................................... 4
2.1负荷确定 ...................................................... 4 2.2主接线方案的选择 .............................................. 4 3 负荷计算 ........................................................... 8
3.1 负荷计算概述 ................................................. 8 3.2负荷计算 ...................................................... 8 3.3无功补偿 ..................................................... 13 4变压器的选择 ...................................................... 15
4.1变压器概述 ................................................... 15 4.2 变压器类型的选择 ............................................ 15 4.3 变压器台数的选择 ............................................ 15 4.4 变压器容量的选择 ............................................ 15 5 短路电流计算 ...................................................... 17
5.1短路电流概述 ................................................. 17 5.2短路电流计算的目的 ........................................... 17 5.3短路电流的计算 ............................................... 18 6 一次设备选择 ...................................................... 21
6.1高压一次设备 ................................................. 21 6.2低压一次设备 ................................................. 23 6.3电线、电缆的选择 ............................................. 23 7 继电保护与二次回路 ................................................ 27
7.1继电保护设计 ................................................. 27 7.2二次回路的设计 ............................................... 28 8 照明设计 .......................................................... 29
8.1照明系统概述 ................................................. 29
8.2灯具的选择 ................................................... 29 8.3照度计算与灯具布置 ........................................... 30 结束语 .............................................................. 32 参考文献 ............................................................ 33 致谢 ................................................................ 34 附录1 原始资料
附录2 科苑小区各主要CAD图
引 言
本次设计是为重庆科技学科苑小区供配电系统做模拟初步设计，主要目的为大学阶段所学知识有一次综合性应用。这是我的导师为我设计的一个真实的本科毕业设计课题。全部内容主要由我一个人历时约15周完成的，由于时间紧，工程设计实际经验和专业水平所限，设计中缺点和错误在所难免，敬请老师们批评指教。
大学阶段所学知识重点在理论，涉及工程实践方面很少，这次设计主要偏向于工程实践。通过这次综合的设计会让自己在理论知识与实践结合有一个全新的认识，但也暴露了自己诸多方面的不足，如实践经验欠缺、相关规范不够了解、综合考虑问题不周。这次设计主要依据为官正强老师所提供的任务书，经过三个月认真的准备，在官老师细心指导下，初步完成了任务书所要求的设计任务。
1科苑小区供电设计相关资料及要求
1.1科苑小区建筑物及相关情况
1.1.1建筑物基本情况
根据重庆科技学院新校区总体规划，重庆科技学院学城科苑小区坐落在学校北角。本次供配电设计的主要任务是完成小区低层（别墅区）和多层（花园洋房）区的供配电设计任务。具体包括：A型低层住宅14栋（其中As南入口6栋，总建筑面积为6256.2㎡，An北入口8栋，总建筑面积为6981.89㎡）；B型多层住宅17栋（其中Bs南入口7栋，总建筑面积为16831.49㎡，Bn北入口10栋，总建筑面积为39984.73㎡）。A型有2层，每层1户。B型有5层，每层有2户。每户面积在90平方米至120平方米之间。本设计为普通民用高层住宅，按三级负荷供电。防火等级为二级，安全等级为二级，按二类防雷建筑物设计防雷。建筑设计资料见图1.1
1.1科苑小区建筑面积明细表
多层住宅地下车库建筑面积明细表
1.1.2实验楼电源供应情况
电源供应情况：电源由学校第一教学楼内的开闭所沿学校公用网沟接入小区所建的独立变配电所内。变电所距学校开闭所1200m，学校开闭所出口短路容量
为250MVA。
1.1.3气象条件
新校区位于重庆近郊，与重庆主城区气象一致，基本特征为：冬暖春早、夏热秋凉、四季分明、无霜期长，空气湿润、降水丰润，多云雾、少霜雪，光温水同季，按照供配电相关规范进行设计。具体如表1.2所示：
表1.2气象条件
1.1.4地质条件
以页岩、泥岩、黏土为主，海拔高程300M，祥见勘察报告。
1.2目的设计范围及要求
（1)作该该小区域内的变电所设计，完成高低压变配电系统的设计；初步达到设备订货及土建施工对电专业的要求，变配电室的平面布置图设计；
（2)根据各楼栋和住户对供电的要求完成各院各户的配电系统设计；各户的供电设计只到入户配电箱。
1.3设计依据
重庆建委关于重庆科技学院小区的初步设计的批复（文件号：xxx）。 学校提供的小区建筑设计任务书及用电设计要求。 中华人民共和国现行主要标准及法规： 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92 《建筑设计防火规范》GB16-87（2001年版） 《供配电系统设计规范》GB50052-95 《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 2000年版 《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
2 方案确定
2.1负荷确定
在确定供电电源时，应结合负荷级别、用电容量、用电单位的电源和电力系统的供电电源等因素，保证供电系统可靠性和经济合理性的要求。根据有关文范规定，电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失及影响的程度分为一级、二级、三级负荷。
①一级负荷
一级负荷为中断供电将造成人身伤亡；或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备的损坏等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。
②二级负荷
二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备的损坏等。
③三级负荷
三级负荷为一般电力负荷，指所有不属于上述一、二级的负，对供电无特殊要求。
本工程为科苑小区，根据其工程概况和国家先关文范规定，其别墅区和高层住宅中。其应急照明、消防用电、为二级负荷，其余用电则为三级负荷，按照供电原则，考虑到二级负荷极为稀少，在供电时则对供电系统按三级负荷供电。
本着尽量接近负荷中心，降低电能损耗，操作方便的原则，在小区中心18栋对面小山上所建的独立变配电所。电源由第一教学楼内的开闭所沿学校公用网沟接入小区直接供电给小区用户，便于学校用电的统一调配,方便各个高压出线的调配与事故处理。本工程的高压侧主要为从开闭所到配电所10KV电压，低压侧则为380/220V电压。主要是供电对象为小区各个楼层的三级负荷用电，包含消防、应急照明等少量二级负荷用电。
2.2主接线方案的选择
2.2.1 高压电气主接线
高压主接线方案承担着系统的电能传输和分配路线，基本要求为安全可靠、灵活、经济。高压配电所担负着从电力系统受电并向各个用电场所和用电设备的任务。包括高压电源进线、母线、高压配电出线三部分。通过分析列出了两套高
压主接线方案，如下图2.1所示：
负荷开关-熔断器组合电器接线
图2.1 高压侧两方案图
断路器接线
方案一为高供高计、负荷开关熔断器组合电器接线方式。这种方式的接线要求负荷不算太大的情况下使用，可靠性也稍低一点。但接线，所用开关、计量等设备和接线都较为简单，经济性较好。对于本工程几乎为三级负荷的民用小区来说，完全可以满足条件。
方案二为高供高计、断路器接线方式。这种接线方式对负荷要求较大，可靠性比较高，对于所用的开关、计量等设备和接线较为复杂，成本稍微偏高，但是在以后的维护工作中比方案一方便，故选择方案二的接线方式。
经分析后决定，本工程的高压接线方案为方案二的高供高计、断路器组合电器接线方式。
2.2.2 低压电气主接线
10KV配变电所的低压电气接线一般采用单母线和分段单母线两种方式。对于分段单母线，两端单母线互为备用，母联开关手动手动或自动切换。本工程为两台变压器供电，对于此工程有两种适合的低压接线形式：
方案一为电力和照明负荷共用变压器供电，对于这种接线方式，对电力和照明分别计量，对电力负荷和照明电价负荷分别集中，设分计量表。它适合与本工程的低压侧接线方式。
方案二为电力和照明负荷共用变压器供电，不用分别计量，少了分别计量的设备从而达到经济运行的目的。如下图2.2所示
方案一 有分计量的电气主接线
方案二 没有分计量的主接线
图2.2低压侧两方案图
2.2.3选择合适的高低压电气主接线方案
对于一次侧高压电气主接线方式，通过对比得出在本小区的供电工程中由于没有电梯等常用二级负荷，而其他的二级负荷极为稀少，再加上总的小区负荷不算太大的情况下，和方案二都可以用于本次工程，但考虑到经济成本问题，综合
考虑后我决定还是选择方案一。
对于二次侧低压电气接线方式，方案一和方案二都适用于本小区的供电方式，但是考虑到方案一计量太复杂，小区几乎用不上，。同时也为了节约成本，我决定选择方案二。
总的接线方案为，高压电气主接线为高供高计、断路器组合电器接线方式。低压电气接线方式为电力和照明负荷共用变压器供电的低压电气主接线[12]。
如图2.3所示：
防雷
计量柜
图2.3一次主接线方案
3 负荷计算
3.1 负荷计算概述
计算负荷是根据已知的用电设备安装容量确定的假想负荷，是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。同时也是选择元件的重要依据。合理选择设导线、电缆、变压器、开关等电气元件。负荷计算过小,会出现过热危险,使得设备的使用寿命降低,甚至会影响系统的安全运行.负荷计算偏大,则造成性价比不高，设备的浪费。因此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。
负荷计算的方法一般分为需要系数法、面积法和二项式法。而二项式法应用局限性较大，而需要系数法和面积法计算方便所以常被采纳。而我所用计算负荷的方法为面积法
[13]
。
面积法，对于本工程的系统，通过分析和相关资料的查阅，一般住宅按40W—50W/㎡（按建筑面积，以下同），别墅及部分高级公寓住宅可按60W—80W/㎡计算，且面积越大索取值越小，故取60W/㎡，水泵、地下室照明等公用负荷平均以10W/㎡计算，消防负荷不统计在最大负荷内。cos=0.75,对应tan=0.88
3.2负荷计算
A型低层住宅最大负荷如下：
An-1最大负荷为P30=1195.54×60=71.73KW+公用负荷11.95KW=83.68KW。 无功负荷错误！未找到引用源。=73.6Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=111.57KVA计算电流错误！未找到引用源。=127A
An-2最大负荷为P30=800.62×60=48KW+公用负荷8KW=56KW 无功负荷错误！未找到引用源。=49.28Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=74.67KVA计算电流错误！未找到引用源。=85A
An-3最大负荷为P30=800.62×60=48KW+公用负荷8KW=56KW
无功负荷错误！未找到引用源。=49.28Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=74.67KVA计算电流错误！未找到引用源。=85A
An-4最大负荷为P30=1195.54×60=71.73KW+公用负荷11.95KW=83.68KW 无功负荷错误！未找到引用源。=73.6Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=111.57KVA计算电流错误！未找到引用源。=127A
An-5最大负荷为P30=798.90×60=47.9KW+公用负荷8KW=55.9KW
无功负荷错误！未找到引用源。=49.19Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=74.5KVA计算电流错误！未找到引用源。=84.9A
An-6最大负荷为P30=798.90×60=47.9KW+公用负荷8KW=55.9
无功负荷错误！未找到引用源。=49.19Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=74.5KVA计算电流错误！未找到引用源。=84.9A
An-7最大负荷为P30=1197.26×60=71.84KW+公用负荷11.97KW=83.81KW 无功负荷错误！未找到引用源。=73.75Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=111.75KVA计算电流错误！未找到引用源。=127A
An-8最大负荷为P30=994.13×60=59.65KW+公用负荷9.94KW=69.59KW
无功负荷错误！未找到引用源。=61.24Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=92.79KVA计算电流错误！未找到引用源。=106A
As-1最大负荷为P30=1172.66×60=70.36KW+公用负荷11.72KW=82.08KW 无功负荷错误！未找到引用源。=72.23Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=109KVA计算电流错误！未找到引用源。=124A
As-2最大负荷为P30=1172.66×60=70.36KW+公用负荷11.72KW=82.08KW 无功负荷错误！未找到引用源。=72.23Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=109KVA计算电流错误！未找到引用源。=124A
As-3最大负荷为P30=1172.66×60=70.36KW+公用负荷11.72KW=82.08KW 无功负荷错误！未找到引用源。=72.23Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=109KVA计算电流错误！未找到引用源。=124A
As-4最大负荷为P30=783.64×60=47.02KW+公用负荷7.83KW=54.84KW
无功负荷错误！未找到引用源。=48.26Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=73.12KVA计算电流错误！未找到引用源。=83A
As-5最大负荷为P30=1170.94×60=70.25KW+公用负荷11.7KW=81.95KW 无功负荷错误！未找到引用源。=72.12Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=109KVA计算电流错误！未找到引用源。=124A
As-6最大负荷为P30=783.64×60=47.02KW+公用负荷7.83KW=54.84KW
无功负荷错误！未找到引用源。=48.26Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=73.12KVA计算电流错误！未找到引用源。=83A B型多层住宅负荷如下：
Bn-1=Bn-3=最大负荷P30=2582.88×60=154.97KW+公用负荷25.82KW=180.79KW。 无功负荷错误！未找到引用源。=159Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=241KVA计算电流错误！未找到引用源。=274A
Bn-2= Bn-4=Bn-5= Bn-7= Bn-9= Bn-10最大负荷P30=2568.88×60=154.11KW+公用负荷25.68KW=179.79。无功负荷错误！未找到引用源。=158.22Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=239.72KVA计算电流错误！未找到引用源。=273A
Bn-6=Bn-8最大负荷P30=1287.10×60=77.23KW+公用负荷12.87KW=90.1KW无功负荷错误！未找到引用源。=79.29Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=120.13KVA计算电流错误！未找到引用源。=173A
Bs-1= Bs-3= Bs-6最大负荷P30=2588.96×60=155.37KW+公用负荷25.88KW=181.25KW.无功负荷错误！未找到引用源。=159.5Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=241.67KVA计算电流错误！未找到引用源。=275A
Bs-2= Bs-4= Bs-7最大负荷P30=1297.73×60=77.86KW+公用负荷12.9KW=90.76KW.无功负荷错误！未找到引用源。=79.87Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=121KVA计算电流错误！未找到引用源。=138A
Bs-5最大负荷P30=3880.19×60=232.81KW+公用负荷38.8KW=271.61KW.无功负荷错误！未找到引用源。=239Kvar视在计算负荷 错误！未找到引用源。=362.15KVA计算电流错误！未找到引用源。=413A
KpK
因此总的计算负荷为（取=0.45，Q=0.5） P30总错误！未找到引用源。0.45*3726=1677KW
错误！未找到引用源。 总错误！未找到引用源。0.5*3285.97=1643Kvar 错误！未找到引用源。总错误！未找到引用源。2347KVA 错误！未找到引用源。3566A
图3.2负荷统计列表
以上统计为本小区用电负荷，因为为两台变压器单独供电，负荷最好达到平衡，故将以上用电负荷尽量平均分配给两台变压器。变压器1负责供应别墅区和多层住宅中除Bs-5外的其余Bs楼，变压器二负责供应Bn楼和Bs-5楼的负荷各
图3.3变压器负荷表
3.3无功补偿
3.3.1无功功率简述
现实生活用电中，存在大量的感应电动机、及气体放电灯等感性负荷，使得功率因数降低。若已经充分发挥了设备的最大性能用来提高其自然功率因数，却还不能达到规定功率因素的情况下，就必须人工进行无功功率补偿。
无功补偿容量应按照无功补偿计算或无功功率曲线来确定。无功补偿装置有手动投切的无功补偿装置和无功自动补偿装置。为满足要求，设计时在变压器的低压母线侧统一装设无功补偿装置，就可以选择相对较小容量的变压器，节约了初期的经济投入。而单独集中补偿是被容量较大，并且功率因数很低的用电负荷所采纳[2] [13]。
3.3.2无功补偿计算
本工程采取在380/220V 低压侧并联电容集中无补偿，以变压器1为例 ①变压器1补偿前功率因数值
功率因数计算公式: cos
P30(总)S30（总）
（3.6）
所以 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=0.71
②无功补偿容量
按规定，变压器高压侧的cos0.90，考虑到变压器的无功功率损耗△QT 远大于有功功率损耗△PT，故在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于高压侧补偿后的功率因数，这里取cos0.92。
要使低压侧的功率因数由0.71提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器的容量应为：
补偿容量的计算公式为：
QCQ30Q30P30(tantan) （3.7） 所以，需要补偿的容量为
838×(0.992-0.426)=474.17Kvar 取 480Kva
③补偿后的变压器容量和功率因数
补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为： 错误！未找到引用源。
因此补偿后变压器可选一台容量为1250 KVA的SC系列变压器 变压器的功率损耗为
=0.015904=13.56 KW △pT≈0.015S30(2)
=0.06×904=54.24Kvar △QT≈0.06S30(2)
变电所高压侧的计算负荷为
838+13.56=851.56KW P30(1)
(821.5-480)Kvar+54.24=395.24Kvar Q30(1)
错误！未找到引用源。
无功补偿后，工厂的功率因数（最大负荷时）为 错误！未找到引用源。
这一功率因数满足规定（0.90）要求。
变压器2补偿功率因数计算方法同上，补偿后功率因数为0.907，同样满足要求。
4变压器的选择
4.1变压器概述
变电所的主要任务是将所受电压经过变压然后分配给各个用电设备，而变压器则是变电所中最为关键的一次设备。合理选择变压器的台数和容量，有利于提高经济成本，对用电的经济运行，节能起到的至关重要的因素。如果周围环境因素恶劣，则应该选用防尘，防腐全封闭的变压器；对于要求高的场所，宜选用干式电力变压器。对于有大量一、二级用电负荷或用电负荷季节性（或昼夜）变化较大，或集中用电负荷较大的单位，应设置两台及以上的电力变压器。变压器的选择必须遵照有关国家标准，结合实际情况，合理选择，并且尽量选择技术先进，节能和维护轻松方便的产品[2] [12]。
4.2 变压器类型的选择
电力变压器类型的选择是指确定变压器的调压方式、绝缘及冷却方式、相数、联结组别等。
对于小区的10kV配电变压器一般采用无载调压方式。至于变压器的相数，用户变电所一般采用三相变压器。
10kV配电变压器有Dyn11和Yyn0两种常见联结组。而Dyn11联结组变压器有低压侧单相接地短路电流大，承受单相不平衡负荷的负载能力强等优点，从而在低压电网中得到广泛应用。
由上面分析得出选择变压器的类型为干式、无载调压、双绕组、Dyn11联结组。
4.3 变压器台数的选择
变压器的台数的确定一般要综合考虑根据负荷等级、负荷容量和经济性等条件。《10kV及以下变电所设计规范GB50053－94》中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器：
(1) 有大量一级或二级负荷； (2) 季节性负荷变化较大； (3) 集中负荷容量较大。
结合本小区的情况，考虑到供电安全可靠和集中负荷容量较大，所以选择两台变压器。
4.4 变压器容量的选择
对有两台变压器的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件：
① 满足总计算负荷60%的需要，即
SN.T≈0.6S30； 式（3.1）
②满足全部一、二级负荷
S30()
的需要，即
SN.T≥S30() 式（3.2）
条件1是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%，负载率约为0.6，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。条件2是考虑在事故情况下，一台变压器能保证一、二级负荷的供电需要。
根据无功补偿后的计算负荷：S30=2038·A，代入数据可得：SN.T≥0.6*2038=1222.8kVA，同时又考虑到未来5-10年得负荷发展，初步取
SN.T=1200kV.A。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC系列干式变压
器。型号：SC11-1250KVA/10KV，其主要技术指标见表4.1
表4.1 SC11-1250/10干式电力变压器主要参数
使用条件：1.环境温度-50℃～+50℃ 2.海拔高度≤1000m
5 短路电流计算
5.1短路电流概述
5.1.1短路的原因
对供电系统的要求是必须正常地不间断地对用电负荷供电。但是由于各种原因，故障的出现时难免的，这样就破坏的系统的正常运行。系统中最常见的故障就为短路故障。
造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏是因为设备本身质量问题，或是绝缘设备老化等原因造成的。当然也可能是工作人员自身的误操作和违规操作造成的短路故障[12]。
5.1.2短路的后果
短路后，短路电流会远远大于正常工作电流。在大电力系统中，短路电流甚至可以达到几十万安。面对如此大的电流肯定会对系统、人员、设备造成相当大的危害：
（1）短路时会产生很大的电动力和很高的温度，这样会损坏故障原件和短路电路中的其他原件损坏。
（2）短路时短路电路电压要骤降，电气设备的正常运行也会受到严重影响。 （3）短路时保护装置会动作，造成停电，越靠近电源，停电范围也就越大，损失也会越大。
（4）严重短路时电力系统运行的稳定性也会受影响，可造成系统解列。 由此可见，短路有着十分严重的后果，进行短路电流计算，可以正确地选择电气设备，使其达到足够的稳定性，以保证在发生可能的最大短路电流时不导致设备的损坏，以此来消除一定的短路因素。
5.1.3短路的形式
在三相系统中，可能发生单相短路、两相接地短路、两相短路和三相短路、。 电力系统中，发生单相短路的概率最大，而发生三相短路的概率最小。但是从用户方面来说，一般是三相短路的电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统的电气设备在最要中的短路状态下也能可靠的工作，在选择和校验电气设备用的短路计算种，常以三相短路计算为主。
5.2短路电流计算的目的
短路电流计算目的主要有以下几点：在设计电气主接线时，为了比较各种方
案，确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施，需要进行短路电流计算；在进行电气设备和载流导体的选择时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行时和故障情况下都能安全、可靠的工作，同时又要力求节约成本，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定度的校验；在选择继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作为依据；设计接地装置；电力系统运行及故障分析等[3] [15]。
5.3短路电流的计算
5.3.1 短路电流的计算
短路电流的计算有欧姆法和标幺值法，本次设计采用标幺值法。标幺值是在计算短路电流时所用的各阻抗、电压、电流量全采用标幺值，也就是用实际值与基准值的比值来计算。这是为了在多电压等级的系统中计算时能显得比较方便。在高压电路中电力系统中各原件的电阻略去不计，短路电流计算一般只计各原件的电抗[12]。
5.3.2本工程短路电流计算
按系统最大运行方式时短路电流计算 ① 绘制计算电路图
K-1
K-2
G
电源10KV
1200m
0.38KV
图5.1短路计算电路图
求10kV母线上K-1点短路和380V低压母线上K-2点短路电流和短路容量。电源侧短路容量定为Sk=250MV.A
① 确定基准值：设Sd=100MVA,Ud=Uc,
高压侧U
d1=10.5kV,低压侧Ud2=0.4kV,则
② 计算短路电路中各原件的电抗标幺值 1）电力系统 已知Soc=250MVA,故
2）电缆 查表得在基准容量Sd=100MVA，Ud=Uc时，10KV电缆长1.2km，而X0=0.8/km
3）电力变压器 查表得UZ%6.0,故
等效电路图如图5.2所示：
k-1
123k-2
4图5.2等效电路图
首先计算k-1点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 a. 总电抗标幺值
错误！未找到引用源。
b. 三相短路电流周期分量有效值
错误！未找到引用源。 c. 其它短路电流
错误！未找到引用源。KA
错误！未找到引用源。4.04=10.3KA
d. 三相短路容量
错误！未找到引用源。
其次计算k-2点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
a. 总电抗标幺值
错误！未找到引用源。3.76
b. 三相短路电流周期分量有效值
错误！未找到引用源。=38.3KA c. 其它短路电流
错误！未找到引用源。38.3KA
错误！未找到引用源。
38.3=70.47KA
d. 三相短路容量
综上所知：短路计算结果如下表5.1所示
表5.1 最大运行方式下短路计算结果
6 一次设备选择
6.1高压一次设备
6.1.1高压一侧设备概述
高压一次设备选择的条件是，须满足一次电路在正常运行、短路故障条件下工作要求，同时设备用工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。 按故障条件下的工作下选择合理的电气设备，就是按最大可能的短路故障时的动、热稳定度进行校验。对装有熔断保护的电压互感器则不必进行以上校验，电缆则不必进行动稳定度校验，其他设备均要进行以上校验[12]。
6.1.2高压开关柜的选择和高压一次主接线图的确定
高压开关柜是按一定的线路方案将高压开关设备、保护电器、检测仪表和母线、绝缘子等一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。用于控制和保护变电所中的变压器和高压线路，也用于大型高压交流电动机的起动和保护。
目前，10kv及以下变电所中常用的高压开关柜有中置式空气绝缘金属封闭铠装式开关柜和SF6气体绝缘金属封闭式开关柜两大类。本次设计主要为10kv侧，选择柜型为KYN10-27系列。
对于KYN10-27系列
优点： PT加避雷首先解决了二次电路和继电保护的用电，节省引入二次电源的投资；更换电压、电流互感器等设备时，拉出即可断电操作，方便安全。
缺点：本方案为上进线，与电缆下进线冲突，要求将电缆引至配电室上方进线，增大了工程量且影响了美观。
柜子的连接方式见附录CAD图
6.1.3高压一次设备的选择
因为高压柜已经确定为KYN10-27，其自身附带了各种主要电器设备类型，结合高压侧短路电流计算表格和负荷计算表格，为开关柜选择大小匹配的电器设备[13] 。具体的设备型号如下表6.1所示：
母线的选择：母线一般有铜、铝、钢三种，现在大部分采用铜制母线，本工程也采用铜制。这里我们按经济电流密度选择母线截面 按经济电流密度选截面计算公式：
Aec=I30/Jec （6.1）
I30为所选变压器的额定电流，因为两个变压器均选择的SCB10-1250KVA/10KV干式铜线变压器，故错误！未找到引用源。, Jec取1.2，故Aec=72.2/1.2=60.2mm2
母线选择：TMY-60×6
6.1.4校验高压一次主要设备
母线的校验: ①校验发热条件
40℃时铜排载流量=排宽厚度系数
排宽(mm);厚度系数为:母排12厚时为20;10厚时为18;依次为: [12-20，10-18，8-16，6-14，5-13，4-12]
该母线在40℃室内的允许载流量Ial=6014=840A＞I30=72.2A 可见，满足发热条件。
②校验热稳定度
热稳定度系数为C=171AS最小面积Amin=I足。
③校验动稳定度
母线的弯曲力矩M=F(3)l10，截面系数W=b26，轴线间距a≥300mm,取a=500mm，支持点间距l=600mm,则母线的最大应力
(3)
2
mm2短路发热假想时间tima=1.2s的母线，其
imac
=38.3103错误！未找到引用源。mm2360mm2，故满
F(3)l10
=错误！未找到引用源。1.9MPa c=M/W=2
bh6而硬铜母线的允许应力为
al=140MPa＞c=1.9MPa,满足。
表6.2 高压一侧设备一览表
通过以上表格6.2中的校验，其选择的设备类型均符合。
6.2低压一次设备
380/220V低压侧选择GCS系列开关柜，低压侧母线选择TMY-80×6 其校验过程和上面的高压母线过程一样，均符合要求。
6.3电线、电缆的选择
6.3.1电线、电缆截面选择的原则
选择的原则：配电系统的导线和电缆的选择，一般按照以下原则进行： （1）使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型。 （2）机械强度选择导线的最小允许截面。 （3）允许载流量选择导线和电缆的截面。 （4）按电压损失校验导线和电缆的截面。
按上述条件选择的导线和电缆具有几种截面时，应取其中较大的一种类型的选择，且一般10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。
随着我国快速发展，现在在大部分场合采用铜芯电缆，本工程选择铜芯电力电缆[12]。
6.3.2高压侧电缆的选择与校验
因为本工程选择10KV进线电缆，按发热条件选择截面：因为I30=IN.T=错误！未找到引用源。A,资料显示重庆年最高温度月平均值为40°C.因为此电缆为从电缆沟引入，根据环境温度的定义（室内包括电缆沟或隧道内，环境温度为当地最热月平均气温加5°C），基于以上原则在选择选择YJV-6/10KV-3×95
6.3.3低压侧电缆、电线的选择
由图3.3变压器的负荷表可知，变压器一与变压器二平均分配了整个小区的用电负荷，其走线方式（见附录CAD图）由图3.2的负荷统计表可知，每一栋楼的用电负荷，电流情况。用以选择低压侧电线和继电器。查相关表格，选择断路
表6.3断路器和电缆选择
7 继电保护与二次回路
7.1继电保护设计
7.1.1保护选择概述
为了保证工厂供电系统的安全运行，在各主要电力线路和设备设置了保护装置，系继电保护。主要为高压线路、高压电动机的继电保护，这里论述电力变压器继电保护。
电力变压器的继电保护包括低压侧的单向保护和变压器本身的电流速动保护、定时限过电流保护、过负荷保护、零序保护。由于变压器靠近供电电源，而带时限的过电流保护特点为越靠近电源动作时间越长，这样导致的危害和损失将会更大。故本工程变压器采用电流速断作主保护，并以反时限过电流保护作为后备保护[12] [13]。
7.1.2保护的整定计算
①过电流保护整定 1）动作电流计算
采用两相两继电器接线，其中电流继电器采用的是GL-15/10型，按保护装置的动作电流及返回电流按躲过线路的最大负荷电流来整定，Krel=1.3，Kw=1，
Kre=0.8，Ki=75/5=15，即
IOP
KrelKw
ILmax （7.1） Kre.Ki
=错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。A所以动作电流整定为
12A
2）过电流保护动作时间整定
由于本变电所为终端变电所，故过电流保护时间整定为t1.2s 3）过电流保护灵敏度系数的校验： 利用过电流保护灵敏系数的检验公式 Sp
Ikmin
≥1.5 （7.2） Iop1
(2)
其中：IkminIk38.3/(10kV/0.4kV)=1.3kA 2/KT=0.866×
Iop1=IopKi/Kw=11.73A×15/1=175A，因此其保护灵敏系数为：
满足灵敏系数大于1.5的要求，满足灵敏度的要求。 ②变压器电流速断保护 1）速断电流的整定
由电流速断保护动作电流整定公式： Iqb
KreKlw
Ikma x KiKT
(3)
式中：IkmaxIk2=38.3KA,Krel=1.4，Kw=1，Ki=75/5=15，KT=25,可得速断电
流为：
Iqb=错误！未找到引用源。A 速断电流倍数整定为：nqb=错误！未找到引用源。 2）速断电流保护灵敏系数的检验 利用速断电流保护灵敏系数的检验公式：
Sp
Ikmin
≥1.5~2 Iqb1
(2)
其中：IkminIk4.04=3.5kA 1=0.866×
15/1=2145A qb1=IqbKi/Kw=143×
因此其保护灵敏系数为：Sp=3500/2145=1.63>1.5 故灵敏系数基本满足要求
7.2二次回路的设计
供电系统或便配电所的二次回路是用来控制、指示、检测、和保护一次电路的电路，按其电源分为交流、直流两种，按用途分为断路器控制回路、信号回路、测量和监视回路、继电保护和自动装置。
本工程经过高压一次侧的PT变压来充当二次回路交流操作电源，为断路器的操作、继电保护等提供用电，使得二次回路大大简化，工作可靠，维护方便。
通过二次回路接线图（参考附录2二次回路图），首先经过PT变压，即两组电压互感器变压，为控制小母线提供操作电源，且PT的变压为测量和转换开关的转换，可以方便的测量去高压电路各相电压。进线柜中的两个电流互感器一分别用来测量高压电路的电压和继电保护（过电流保护），电路中设有温度、短路事故报警信号，及时发生信号并能迅速检测切除事故[12] [13]。
8 照明设计
8.1照明系统概述
照明设计是电气设计中一个重要组成部分，为现代建筑电气设计中不可缺少重要组成部分。本次工程，照明设计尤为重要。
在同一栋建筑物中，照明的种类很多，有工作照明、备用照明、安全照明、疏散指示照明、值班照明、障碍照明等。不同照明类别，所需要的供电要求也不相同，控制方式也各有差异。如备用照明应有二路电源；安全照明、疏散指示照明、障碍照明不仅应有二路电源，而且还应在末级配电设备上设置备电自投装置。为节约电能，外围有自然采光部分的灯具，还应设置按照明度标准自动调光的装置；疏散指示照明在火警时消防控制室可按需要进行控制。由此可见，在同一建筑中不同区域的照明都有不同程度的的要求[13]。
8.2灯具的选择
按照《建筑照明设计标准》GB50034-2004、《照明设计手册》和厂商提供的资料，结合本工程的性质，选择合适的照明灯具（吸顶灯、壁灯、普通照明、荧光灯、应急荧光灯等）。
地下车库照明的设计根据地下停车场照明照度标准表8.1来选择相应的灯具和布置方式。目前车库照明用智能LED灯代替老式的T5、T8荧光灯管是未来的一种发展趋势。因为LED光源有很强的可控性，功率可变性，性价比很高，光效已经略高于直管荧光灯，采用智能控制不但有显著的节能效果，而且使用寿命也比普通荧光灯长，虽然初次投入的安装费用会稍微高一些，但是，使用一年左右的时间就可以回收成本。表8.2是LED智能车库灯光源与常用荧光灯光源基本技术参数比较。
通过上表的分析，我决定车库选择LED地下车库灯管，型号:T8-60CM-22W90SMD，其对应的光通量为18000LM，规格尺寸：26*600mm，色温：
2700K-6000K ，显色指数：Ra>75 ；楼梯通道选择
60W吸顶灯，采用节能式T9系列
60W双管带乳白玻璃半圆球罩“真亮彩环形荧光灯管”，其对应的光通量为4000，型号为PAK-TLP36W-830。
8.3照度计算与灯具布置
根据照度标注和本工程实际意义，结合现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004，为本工程设计合适的灯具布置。
本工程以地下车库8为例，利用系数法计算工作面上的平均照度，照度表如（8.1）。安装净高为3.5m。车库长为24m，宽为19.9m。
室空间比计算为
错误！未找到引用源。 1.6 假设车库的发射系数（顶棚取0.7、墙壁取0.5、地面取0.2），经查相关表格可以确定利用系数为μ=0.6，
首先计算灯数N：
在负荷计算的时候，统计得到该车库面积A=19.9×24=477.6m2，故
N=
EavAB
=错误！未找到引用源。
FUK
其次按距高比布置灯位高：
根据带反光罩荧光灯的配光曲线接近半直接照射型配光，其允许最大的距高比去可取1.4。按房间的高度及房间梁的特点，进行吊灯安装，灯距房顶0.8m。
灯间距离L为：
L错误！未找到引用源。m
故本类地下室布置九盏T8系列LED灯22W双管荧光灯，布置图如下图8.3所示：
19.9m
24m
4m4m
2m
地下车库8
图8.3地下车库8号的照明布局
其他地下车库也用此方法计算。
对于小区路灯，灯高应该安装在3~4米，选择单个光源功率较小的灯，灯具应稍微远离居民楼一层窗户，避免影响居民休息。在光源的选择上，平均照度一般控制在1-5LX，可选择高压钠灯、金属卤化物灯。为了可使整个小区富有层次感，同时可为低层住房提供一个柔和的户外环境一般道路及支路上选用节能灯，平均照度应比主干道低，一般控制在0.5-3LX，。在绿化景点处可以采用庭院灯与适量的草坪灯相结合的方式布置灯具。我选择选择3.5米的LED庭院灯，功率20W的LED 20米一套由。于后半夜人流量、车流量较少，亮度不需要太高的情况下，在午夜12.00点以后由计算机智能控制系统控制一部分路灯熄灭，以达到节约电能的目的，这也是其发展趋势。
楼道内的电灯节约用电，按每盏灯采取声光控开关和一个总开关控制，每层楼梯1盏灯，分别由楼层的配电箱提供电源。
结束语
本设计主要完成了10kv高压供电及变配电所的设计，科苑小区供配电系统设计、线路设计、设备选型、实验室照明设计，给出了供配电系统原理图，最终基本完成了设计任务书规定的设计要求，并绘制了CAD图纸，达到了工程预算和初步设计的要求，设计的全部图纸符合国家相关标准与规范，有一定的实际工程价值。
这次设计让我学到了许多关于供配电设计的技巧与方法，特别是提高了自己在图纸绘制、设备选型、继电保护设计等方面的技能，收获很大。同时也提高了自己独立自主的学习能力，为以后工作打下了一个良好的基础。
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致谢
经过三个多月的努力，顺利地完成了此次毕业设计任务。能够完成此次设计，得感谢科技学院各科授课老师的认真负责，让自己在大学四年里系统掌握了各类专业知识，培养了独立自主的学习能力；感谢电气与信息工程学院的全体老师，在四年里是你们培养了我在专业方面的技能以及科学严谨的工作作风；感谢毕业设计指导教师官正强老师，是你无私的指导，培养了我科学创新、严谨踏实的工作精神。正是你们太多人的帮教，才让本次毕业设计顺利完成，在此表示衷心的感谢！