低压配电系统设计实例（昆明理工大学津桥学院低压供配电设计）

摘要 昆明理工大学津桥学院（空港校区）成立于2001年，是昆明理工大学申办、云南省城市建设投资集团全额投资，经云南省教育厅审核、国家教育部批准的、面向全国招生的一所全日制本科（国有）独立学院经过十四年的发展津桥学院以工为主，经、管、文、法、理协调发展的多科性学院现设有建筑工程系、工学系、计算机与电子电气工程系、经济管理系、法学系等多学科共29个本科专业，在校学生近8200人形成了中英双语教学特色，以市场驱动的"一专多能，一专多路"新型人才培养模式特色通过对课程工厂供电及相关知识的学习完成这次低压供配电设计，我来为大家讲解一下关于低压配电系统设计实例?跟着小编一起来看一看吧!

低压配电系统设计实例

摘要

昆明理工大学津桥学院（空港校区）成立于2001年，是昆明理工大学申办、云南省城市建设投资集团全额投资，经云南省教育厅审核、国家教育部批准的、面向全国招生的一所全日制本科（国有）独立学院。经过十四年的发展。津桥学院以工为主，经、管、文、法、理协调发展的多科性学院。现设有建筑工程系、工学系、计算机与电子电气工程系、经济管理系、法学系等多学科共29个本科专业，在校学生近8200人。形成了中英双语教学特色，以市场驱动的"一专多能，一专多路"新型人才培养模式特色。通过对课程工厂供电及相关知识的学习完成这次低压供配电设计。

这次低压供配电设计高压按就近线路15公里到20公里的传输距离，10KV高压经过变电所降为一般低压用电设备所需的电压220V/380V，供给学校使用。同时附近工厂引入一条备用母线，当主线路停电时，备用母线投入使用。

目录

摘要 2

1·绪论 4

2.低压供配电设计规范 5

2.1负荷分类 5

2.1.1一类负荷 6

2.1.2二类负荷 6

2.1.3 三类负荷 6

2.2供电要求 6

2.3无功补偿 7

2.4低压线路的接线设计 8

2.4.1 低压放射式接线 8

2.4.2 低压树干式接线 9

2.4.3低压环形接线 9

3．学院低压供配电设计分析 11

3.1学院供配电系统图 11

3.2学院负荷计算 12

3.2.1负荷及电流计算公式 12

3.2.2文泽楼、理泽楼、综合楼功率计算 12

3.2.3宿舍功率计算 13

3.2.4行政楼、教堂、图片馆、食堂、体育馆和校医院功率计算 13

3.2.5总负荷计算 13

3.2.6视载负荷及总电流 14

3.3无功功率补偿 15

3.3.1功率因数 15

3.3.2电容器容量计算 15

4.变压器容量的选择 16

5.变电所接线 17

6.短路电流的计算 18

6.1绘制电路图 18

6.2确定基准值 18

6.3电抗标幺值的计算 19

6.3.1系统标幺值 19

6.3.2 架空线路标幺值： 19

6.4电力变压器的电抗 19

6.5K-1短路电流计算 20

6.5.1总电抗标幺值： 20

6.5.2三相短路电流周期分量有效值： 20

6.5.3其他三相短路电流 21

6.5.4三相短路容量： 21

6.6K2点短路电流计算 21

6.6.1总电抗标幺值： 22

6.6.2三相短路周期分量有效值： 22

6.6.3其他三相短路电流： 22

7·配电装置的选择 23

7.1电流互感器的选择 23

7.2断路器的选择 23

7.3刀开关的选择 23

8·防雷保护 24

8.1防雷设备 24

8.1.1避雷针防雷电 24

8.1.2避雷线防雷电 24

8.1.3避雷带防雷电 24

8.1.4避雷网防雷电 25

8.2分配电箱防雷保护 25

8.3设备保护 25

参考文献: 25

1·绪论

供配电技术是研究电力的供应及分配的问题。国民经济的现代化、现代社会地信息化、网络化，都是建立在电力的基础之上。其中低压供配电的设计也尤为重要。作好低压供配电设计方案对于保证学校教学有十分重要地意义。

这次低压配电设计主要表现在有条主线路，还有一条备用母线，当主线路停电时，备用母线可以投入使用，避免停电给学校带来不便。以发展地眼光来设计此课题低压供配电设计，设计贯彻执行国家的经济技术指标，做到保障人身安全、供电可靠、经济合理。从全局出发统筹兼顾按负荷大小、用电容量、地区供电特点,合理确定设计方案。

设计的一般原则，按照《低压配电设计规范》GB50054-2011、《20kV及以下变电所设计规范》GB 50053-2013等的规定，低压供配电方案的实施，必须达到以下几个基本要求：

安全—在电力的供应、分配及使用中不发生人身事

故和设备事故；

(2) 可靠—应满足电力用户对供电可靠性和连续性地要求；

(3)优质—应满足电力用户对电压质量和频率质量地要求；

(4)经济—应使供配电系统投资少,运行费用低,并尽可能的

节约电能和减少有色金属消耗量 ；

(5)近期为主、考虑发展 应根据工作特点、規模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远 近结合,适当考虑扩建的可能性；

(6)全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、地区供电条件等，合理确定设计方案。

2.低压供配电设计规范

低压供配电设计应贯彻执行国家规定要求，做到保障人身安全供电可靠、经济合理。

2.1负荷分类

负荷分类分为一类负荷、二类负荷、三类负荷。

2.1.1一类负荷

中断供电将造成人身伤亡或政治、军事、经济上的重大损失的负荷。

2.1.2二类负荷

中断供电将造成严重停产、停工，局部地区交通阻塞，大部分城市居民的正常生活秩 序被打乱等；企业工厂、大城镇、农村排灌站等属于二类负荷；对这类负荷在可能的情况下也要保证不间断供电。

2.1.3 三类负荷

除一类负荷、二类负荷之外的一般负荷，这类负荷短时停电造成的损失不大，称为三类负荷。

2.2供电要求

在这次低压供配电设计:昆明理工大学津桥学院（空港校区）没有一类负荷。二类负荷有:消防水泵、学校应急照明、医院急诊室用电设备、保卫处用电设备、学校大门照明与门禁系统、教学楼照明、食堂用电、路灯照明。除前面列出的二类负荷外，全为三类负荷。

2.3无功补偿

低压供配电设计中正确选择变压器的容量,降低线路的感抗。当工艺条件适当时，可以采用将带空载的 设备间歇式切除的工作方式，提高用电单位自然功率因数。仍达不到电网合理运行要求，可以采用并联电力电容器作为无功补偿装置。用电力电容器作为无功补偿装置时,应就地平衡补偿。低压部分的无功功率应由低压电容器补偿。

补偿低压无功功率的电容器组，经常投切次数较少，应采用手动投切无功补偿装置。避免过补偿时、经济合理、电压偏差允许时、装设无功自动补偿装置才能满足在各种运行负荷的时候，应装设无功自动补偿装置。高低压自动补偿装置效果相同时, 采用低压自动补偿装置。 为满足低压供配电要求，无功补偿装置统一装设在变压器的低压母线侧。

因学校没有一类负荷，二类和负荷较多，采用将带空载的设备间歇式切除的工作方式，有时无法满足运行要求。为避免出现过补偿，采用低压自动补偿装置。

2.4低压线路的接线设计

2.4.1 低压放射式接线

低压放射式接线的特点是其引出线发生故障时互不影响，因此供电可靠性较高。但在一般情况下，其有色金属消耗较多，采用的开关设备较多。低压放射式接线多用于设备容量较大或对供电可靠性要求较高的设备配电。

低压放射式接线

2.4.2 低压树干式接线

低压树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树干式接线采用的开关设备较少,有色金 属消耗也较少,但当干线发生故障时,影响范围大,因此其供电可靠性较低。

低压树干式接线

2.4.3低压环形接线

低压环形接线的供电可靠性较高。任一段线路发生故障或检修时,都不至造成供电中断,或者只短时停电,一旦切换电源的操作完成,就能恢复供电。环形接线可使电能损耗和电压损耗减少,但是环形线路的保护装置及其整定配合比较复杂,如果配合不当,容易发生误动作,反而扩大故障停电范围。实际上,低压环形线路也多采用“开口” 运行方式。

低压环形接线

我们学校大部分用电设备不很大，无特殊要求，为保证供电可靠性。采用树干式环形式为主，放射式接线为辅的配电方式。经济可靠的为学校供电。同时也满足了电力线路接线应力求简单，节约投资,维护方便,减少停电时间的接线要求。

3．学院低压供配电设计分析

3.1学院供配电系统图

3.2学院负荷计算

我们学校属理工类学校，按最大10000平方米来计算负荷。 教室按每100平方米，最大使用负荷2.5KW计算，宿舍按每间1.5Kw计算，其余按每100平方米，使用负荷2KW计算。

3.2.1负荷及电流计算公式

有功计算负荷为：P30=Kd×Pe

无功计算负荷为：Q30=P30×tan∂

视载计算负荷为：S30=√P30×P30 Q30×Q30

计算电流为：I30=S30÷√3Un

3.2.2文泽楼、理泽楼、综合楼功率计算

文泽楼、理泽楼、 综合楼:3600平方米 ，Kd: 0.60 、cos∂=0.5、tan∂=1.5

总功率 ：3400÷100×2.5=85Kw

有功功率:85×0.6=51Kw

无功功率51×1.5=77Kw

3.2.3宿舍功率计算

宿舍:4500平方米， Kd: 0.60 、cos∂=0.5、tan∂=1.5

总功率 ：4500÷100×1.5=68Kw

有功功率：68×0.6=41Kw

无功功率: :41×1.5=62Kw

3.2.4行政楼、教堂、图片馆、食堂、体育馆和校医院功率计算

行政楼、教堂、图片馆、食堂、体育馆和校医院:1900

平方米，Kd: 0.60 、cos∂=0.75、tan∂=0.85

1900÷100×2=38Kw

有功功率：38×0.6=23Kw

无功功率：23×0.85=20Kw

3.2.5总负荷计算

学校低压设备组计算负荷直接相加来计算时，

取K∑p=0.8，K∑q=0.9（取值范围）

总有功计算负荷为：P30=0.8×（51 41 23）

=92Kw

总无功计算负荷为：Q30=0.9×（77 62 20）

=143Kw

3.2.6视载负荷及总电流

视载计算负荷为：

S30=√92×92 143×143

=√28913

=170KV·A

总电流计算：I30=170÷（√3×0.38）

=258A

3.3无功功率补偿

3.3.1功率因数

功率因数=有功功率÷视载功率

= 92÷170

=0.54

3.3.2电容器容量计算

功率补偿到0.95，P30总有功功率为92。计算低压

电容器补偿容量:

Qc=P30［tan（arccos0.54）-tan（arccos0.95）］

=92×（1-0.32）

=92×0.68

=63Kvar

通过计算选用的电容器是：CLMD83—100Kvar —380V—50Hz，

容量为100Kvar。

4.变压器容量的选择

经过对学校负荷的计算，以及理工学院10000平方米的最大负荷在600KV·A，本次选择的降压变压器为S9-800/10，油浸式、Dyn11联结。 虽然这次计算负荷不到600KV.A，但为为后期扩建选择较大容量的变压器。

5.变电所接线

6.短路电流的计算

6.1绘制电路图

6Km

6.2确定基准值

取Sd=100MV·A，Uc1=10.5Kv，Uc2=0.4kV。

则：

Id1 = Sd÷√3Uc1

=100MV·A÷（√3×10.5Kv）

=5.50kA

Id2 = Sd÷√3Uc2

=100MV·A÷（√3×0.4Kv）

=144kA

6.3电抗标幺值的计算

6.3.1系统标幺值

由附表5查的断路器断流容量Soc=750MV.A

X1*=100MV·A÷750MV·A=0.13

6.3.2 架空线路标幺值：

X2*=0.35×6×[100MV·A÷（10.5kV×10.5kV）]

=2.1×0.907

=1.90

6.4电力变压器的电抗

由附录表查的Uk%=5，因此

X3*=X4*=Uk%÷（100Sn）

=5×100×1000kV÷（100×800KV.A）

=6·25

绘制短路等效电路图如下7.1

6.5K-1短路电流计算

6.5.1总电抗标幺值：

X*∑(k-1)=X*1 X*2=0.13 1.90=2.03

6.5.2三相短路电流周期分量有效值：

Ik-1= Id1 ÷X*∑（k-1）

=5.50kA÷2.03

=2.71kA

6.5.3其他三相短路电流

I∞=Ik-1=2.71kA

ish=2.55×2.71=6.91kA

ish=1.51×2.71=4.09kA

6.5.4三相短路容量：

Sk-1= Sd÷X*∑（k-1）

=100MV·A÷2.03

=49.26MV·A

6.6K2点短路电流计算

6.6.1总电抗标幺值：

X*∑(k-2)=X*1 X*2 X*3=0.13 1.90 6.25=8.28

6.6.2三相短路周期分量有效值：

Ik-2= Id2 ÷X*∑（k-2）

=144kA÷8.28

=17.39kA

6.6.3其他三相短路电流：

I∞=Ik-2=17.39kA

ish=1.84×17.39=31.99kA

ish=1.09×17.39=18.95kA

7·配电装置的选择

学校没有特别大的负载所以cos∂选择0.75，需要系数Kd0.6，额定功率按照92KW来计算。

计算负荷为：92×0.6=55Kw

ljc=pjs÷（0.38×√3×cos∂）

=55÷（0.38×√3×0.75）

=55÷0.49

=112A

7.1电流互感器的选择

LMZJ1-0.5-150/5

7.2断路器的选择

通过计算选择三菱塑壳断路器NF250-CW 3P 150A

7.3刀开关的选择

HD13BX-200/31

8·防雷保护

8.1防雷设备

8.1.1避雷针防雷电

避雷针作为接闪器地防雷电避雷针通过导线接入地下,与地面形成等电位差利用自身的高度,使电场强度增加到极限值地雷电云电场发生畸变,开始电离并下行，先导放电。

8.1.2避雷线防雷电

通过防护对象地制高点向另外制高点或地面接引金属线的防雷保护。

8.1.3避雷带防雷电

在屋顶四周地屋脊、屋檐上安装金属带做接闪器的防雷防护。

8.1.4避雷网防雷电

将金属线制成地网,架在建筑物顶部,用截面积足够大地金属物与大地连接的防雷保护。

8.2分配电箱防雷保护

在分配电箱处并联安装防雷器，可以对已经经过初级防雷器限制电压地直击雷、高强度感应雷和变压器和设备间感应雷泻放。

8.3设备保护

采用就近保护，在被保护设备的前端安装防雷器。

参考文献:

［1］刘介才.工厂供电 .数学与机械工业出版社.

［2］低压配电设计规范GB50054-2011.

［3］20kV及以下变电所设计规范GB 50053-2013.

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