高 峰

（安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽銅陵244000）

瑞景花園小區(qū)10/0.4KV變電所設(shè)計(jì)

高 峰

（安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽銅陵244000）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化步伐的加快，城鎮(zhèn)居民住宅小區(qū)的建設(shè)猶如雨后春筍般發(fā)展起來(lái)。小區(qū)的出現(xiàn)說(shuō)明人們的生活水平得到了較大的提高，也為電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?fàn)I造出一個(gè)大好的機(jī)遇。抓住這一機(jī)遇搞好小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)，滿足人們不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)文化生活的需要無(wú)疑是擺在我們面前并具有很大意義的新課題。文章以安全、合理、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能為原則，對(duì)銅陵瑞景花園小區(qū)10/0.4KV變電所進(jìn)行設(shè)計(jì)。

居民小區(qū)；負(fù)荷；供配電系統(tǒng)；供電方案；無(wú)功補(bǔ)償；短路電流；防雷；接地

一、概述

瑞景花園住宅小區(qū)位于銅陵市建設(shè)南路中段，占地面積約29畝。整個(gè)小區(qū)地勢(shì)平坦,建筑布置活潑舒展，共有三棟商住樓及一座占地約1400平方米的菜市場(chǎng)。

主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型：框架結(jié)構(gòu)。

（一）建筑布局及功能

1#樓：1－2層為商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，每層面積為700平方米；3－15層為居民住宅，每層3戶，地下一層為地下車(chē)庫(kù)。

2#樓：1－15層全部為民用住宅，每層3戶；地下一層為自行車(chē)庫(kù)，面積為360平方米。

3#樓：共14層，2個(gè)單元，每層6戶。

菜市場(chǎng)共三層，每層1400平方米。

消防：各棟住宅樓均設(shè)有消防控制室、消防水泵、消防電梯等。

（二）任務(wù)與要求

（1）計(jì)算小區(qū)總負(fù)荷，確定變壓器的容量及臺(tái)數(shù)；

（2）擬訂小區(qū)變電所的電氣主接線圖；

（3）確定小區(qū)供電方案；

（4）計(jì)算選擇電氣設(shè)備及繼電保護(hù)所需的短路參數(shù)；

（5）主要電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)；

（6）變電所防雷接地設(shè)計(jì)。

（三）負(fù)荷性質(zhì)

本次設(shè)計(jì)的負(fù)荷性質(zhì)主要為民用照明、電梯、泵房、消防設(shè)施、應(yīng)急照明等，可歸納為二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷。

二、負(fù)荷計(jì)算

1.負(fù)荷分級(jí)及供電要求

本小區(qū)內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)分為：

二級(jí)負(fù)荷：小區(qū)建筑的電梯、泵房、消防設(shè)施、應(yīng)急照明用電等；

三級(jí)負(fù)荷：居民用電負(fù)荷。

2.電源及高壓供配電系統(tǒng)

本小區(qū)的二級(jí)負(fù)荷容量不大，故設(shè)計(jì)由110KV銅陵開(kāi)發(fā)區(qū)變電站一路10KV專(zhuān)線供電。電源點(diǎn)距本次設(shè)計(jì)配電所約3公里。當(dāng)此線路出現(xiàn)故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷由用戶自備柴油發(fā)電機(jī)組低壓供電。

小區(qū)高壓供配電系統(tǒng)圖如圖1所示：

3.負(fù)荷計(jì)算

負(fù)荷計(jì)算采用需要系數(shù)法，不計(jì)備用回路負(fù)荷及備用設(shè)備負(fù)荷。

根據(jù)《安徽省電力公司新建居民小區(qū)供配電設(shè)施建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》，小區(qū)每戶民用電按8KW計(jì)算；商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)按負(fù)荷密度以100W/M2估算。

圖1

本小區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算見(jiàn)下表。

經(jīng)計(jì)算：小區(qū)總視在負(fù)荷為1669.6KVA。

4.無(wú)功功率補(bǔ)償

因本小區(qū)負(fù)荷大都為民用電，功率因素為0.9-0.95，故考慮在0.4KV側(cè)采用并聯(lián)電容器裝置進(jìn)行無(wú)功功率集中補(bǔ)償。一般變電站的無(wú)功補(bǔ)償容量與變壓器容量配套，按經(jīng)驗(yàn)估算數(shù)據(jù)，無(wú)功補(bǔ)償容量按變壓器容量的30%計(jì)算。

單臺(tái)變壓器無(wú)功補(bǔ)償容量如下：

500KVA變壓器：補(bǔ)償容量為500*30%= 150Kvar；

160KVA變壓器：補(bǔ)償容量為160*30%= 48Kvar。

三、小區(qū)供電措施

1.變壓器選擇

（1）變壓器臺(tái)數(shù)選擇

變壓器的臺(tái)數(shù)一般根據(jù)負(fù)荷等級(jí)、用電容量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等條件綜合考慮。

本小區(qū)負(fù)荷分為動(dòng)力負(fù)荷和照明負(fù)荷，且動(dòng)力負(fù)荷所占比例不大，故根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，考慮設(shè)置4臺(tái)變壓器，分別供1#樓、2#樓、3#樓及菜市場(chǎng)用電。

（2）變壓器容量選擇

根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果：1#樓、2#樓、3#樓分別選用3臺(tái)500KVA變壓器，菜市場(chǎng)選用160KVA，按小區(qū)現(xiàn)場(chǎng)布局情況并考慮整體美化，將1#變壓器和2#變壓器合裝一座配電室。

（3）變壓器類(lèi)型的選擇

依據(jù)產(chǎn)品樣本，本設(shè)計(jì)選用低損耗三相雙繞組密封式配電變壓器，其技術(shù)參數(shù)如下：

型號(hào)：S11－M－500kVA(160kVA)/10kV

額定電壓：10±5%/0.4kV

接線組別：D,yn11

阻抗電壓：Ud=4%

2.主接線方案設(shè)計(jì)

根據(jù)安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)主接線做出如下設(shè)計(jì)：

（1）電氣主接線形式

本小區(qū)采用單母線接線方式，其特點(diǎn)是只設(shè)一條匯流母線，電源線和負(fù)荷線均通過(guò)一臺(tái)斷路器接到母線上。

（2）變電所運(yùn)行方式

1）正常運(yùn)行時(shí)：

1#箱變101#變與102#變同時(shí)運(yùn)行，低壓側(cè)采用單母線分段接線方式，母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，101#變承擔(dān)2#樓及3#樓一單元負(fù)荷，102#變承擔(dān)3#樓二單元及2#樓、3#樓的動(dòng)力負(fù)荷。當(dāng)任一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，切除部分三級(jí)負(fù)荷后，閉合母聯(lián)開(kāi)關(guān)，由另一臺(tái)變壓器承擔(dān)二級(jí)負(fù)荷及部分三級(jí)負(fù)荷。

2#箱變、3#箱變低壓側(cè)均采用單母線接線方式，分別承擔(dān)1#樓及菜市場(chǎng)的用電負(fù)荷。

2）供電線路出現(xiàn)故障時(shí)：

由柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)所有二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行供電，并在低壓部分進(jìn)行自動(dòng)切換。

3.供電方案選擇

本著安全、合理、經(jīng)濟(jì)的原則，小區(qū)的供電系統(tǒng)由110KV開(kāi)發(fā)區(qū)變電站10KV翠湖252專(zhuān)用電力線路，經(jīng)過(guò)歐式箱變的高低壓變換，引出380V/220V的三相四線制電源，再引至各樓專(zhuān)用配電房。接地為T(mén)N系統(tǒng)方式，進(jìn)戶外采用PEN重復(fù)接地保護(hù)，接地電阻不得大于4歐姆。

在正常電源發(fā)生故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷由柴油發(fā)電機(jī)供電。

4.小區(qū)電能的輸送及配電系統(tǒng)

小區(qū)主要負(fù)荷為住宅照明及動(dòng)力負(fù)荷，負(fù)荷性質(zhì)多屬二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷，故采用樹(shù)干式配電系統(tǒng)，接地制式采用TN-C-S方式。

5.變電所配電裝置設(shè)計(jì)

（1）高壓開(kāi)關(guān)柜選型

高壓開(kāi)關(guān)柜選用XGN15-12型交流高壓六氟化硫開(kāi)關(guān)設(shè)備，該柜型采用FLN36型六氟化硫負(fù)荷開(kāi)關(guān)，斷路器配裝VA型真空斷路器。

（2）低壓開(kāi)關(guān)柜型式

本設(shè)計(jì)采用GGD型低壓固定式開(kāi)關(guān)柜。該柜型的柜體采用通用柜形式，其框架為自然通風(fēng)形式，使柜內(nèi)電器元件在運(yùn)行中能夠充分散熱。

6.短路電流計(jì)算

（1）短路點(diǎn)選擇

1）系統(tǒng)等值阻抗圖

2）短路點(diǎn)的選擇及目的（見(jiàn)下表）

?

（2）各短路點(diǎn)短路電流計(jì)算

本短路電流計(jì)算以1＃箱變?yōu)槔４_定基準(zhǔn)值如下：

Sj=100MVA，Uav1=10.5kV，Uav2=0.4kV Id1=Sj/1.732Uav1=100/1.732*10.5=5.5KA Id2=Sj/1.732Uav2=100/1.732*0.4=144KA

1）各元件等值電抗設(shè)：Sj＝100MVA Uj＝Uav則：

4）短路電流計(jì)算結(jié)果表（見(jiàn)下表）

?

7.一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

（1）設(shè)備選擇原則

1）按正常工作條件選擇，按短路條件檢驗(yàn)其穩(wěn)當(dāng)性。

2）本設(shè)計(jì)中，主要設(shè)備的校驗(yàn)均選擇在10KV部分進(jìn)行。

（2）10KV設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

1）基本條件：

額定電壓：UN≥Uωn＝10KV

額定電流：IN進(jìn)≥Iωn＝1660/（1.732*10）＝95.84A

IN出≥Iωn＝500/（1.732*10）＝28.9A

裝設(shè)地點(diǎn)：戶內(nèi)

短路電流計(jì)算結(jié)果：IK-1″(3)＝I∞(3)＝IK-1(3)＝8.6KA ish（3）＝21.9KA

2）10KV斷路器選型及校驗(yàn)

根據(jù)基本條件，參考產(chǎn)品樣本，選擇VA-12型真空斷路器。其技術(shù)參數(shù)如下表：

短時(shí)耐受電流（4S）進(jìn)/出線12KV 630A 25KA 40KA 25KA使用回路額定電壓額定電流額定開(kāi)斷電流短路關(guān)合電流峰值

Ⅰ.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：

∵ip＝40KA＞ish（3）＝21.9KA

∴動(dòng)穩(wěn)定滿足要求

故所選10KV斷路器合格。

3）10KV負(fù)荷開(kāi)關(guān)選型及校驗(yàn)

根據(jù)基本條件，參考產(chǎn)品樣本，選擇FL(R)N36-12D型六氟化硫負(fù)荷開(kāi)關(guān)。其技術(shù)參數(shù)如下表：

使用回路額定電壓短時(shí)耐受電流（3S）進(jìn)/出線12KV 630A 630A 50KA 20KA變壓器回路12KV 125A 630A 80KA 20KA額定電流額定有功負(fù)荷開(kāi)斷電流短路關(guān)合電流峰值

Ⅰ.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：

故所選10KV負(fù)荷開(kāi)關(guān)合格。

4）10KV電流互感器選擇與校驗(yàn)

根據(jù)基本條件及產(chǎn)品樣本,選擇為L(zhǎng)ZZB6-10型戶內(nèi)干式電流互感器。其進(jìn)線回路電流比為300/5，出線回路電流比為50/5，準(zhǔn)確度均為0.5/10P。

額定電流比準(zhǔn)確等級(jí)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（iP）0.5級(jí)10P級(jí)額定輸出（VA）1S熱穩(wěn)定電流（It）300/5A 0.5/10P10 15 20 20KA 50KA 50/5A 0.5/ 10P10 15 20 15KA 37.5KA

Ⅰ.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：

∴熱穩(wěn)定性滿足要求.

故所選10KV電流互感器合格。

（3）0.4KV設(shè)備的選擇與校驗(yàn)

1）低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)要求

Ⅰ.過(guò)載保護(hù)：要求合理確定開(kāi)關(guān)設(shè)備的整定值，既要防止整定值過(guò)小頻繁跳閘影響供電質(zhì)量，又要防止整定值過(guò)大使線路和設(shè)備得不到有效保護(hù)。

Ⅱ.短路保護(hù)：要求開(kāi)關(guān)設(shè)備能夠瞬時(shí)動(dòng)作或短延時(shí)動(dòng)作。

Ⅲ.接地故障保護(hù)：要求接地故障電流不小于斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)流脫扣器整定電流的1.3倍。

2）0.4KV斷路器選擇

根據(jù)電氣設(shè)備的選擇原則和上述保護(hù)要求，選擇0.4KV斷路器型號(hào)如下：

低壓總開(kāi)關(guān)：HSW1-2000A

低壓饋線開(kāi)關(guān)：HSM1-800A(400A、250A)

四、防雷接地

1.電力設(shè)備防雷

（1）防雷主要措施

1）直擊雷保護(hù)

本小區(qū)主要為小高層建筑，在建筑物屋頂以設(shè)置避雷帶保護(hù)。電氣設(shè)計(jì)的箱變?cè)谛^(qū)建筑物周?chē)幱诜览妆Ｗo(hù)范圍內(nèi)，故無(wú)需考慮直擊雷保護(hù)。

2）侵入波保護(hù)

采用在箱變進(jìn)線端安裝氧化鋅避雷器方式保護(hù)。

（2）避雷器配置

1）10kV進(jìn)出線端均安裝一組氧化鋅避雷器。

2）為防止電容器操作過(guò)電壓，在低壓并聯(lián)電容器首端裝設(shè)避雷器。

2.接地裝置

為了將各種不同用途和不同電壓等級(jí)的電氣設(shè)備接地，應(yīng)使用一個(gè)總的接地裝置。接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足其中接地電阻最小的電氣設(shè)備的要求。配電變壓器的接地裝置宜敷設(shè)成閉合環(huán)形，以防止因接地網(wǎng)流過(guò)中心線的不平衡電流在雨后地面積水或泥濘時(shí)接地裝置附近的跨步電壓引起觸電事故。

本工程中，各箱變?cè)O(shè)獨(dú)立接地網(wǎng)，且接地網(wǎng)以水平接地體為主，埋設(shè)深度為0.7米。水平接地體采用－50*6的扁鋼，垂直接地體采用φ50的鋼管，要求接地網(wǎng)實(shí)測(cè)接地電阻不大于4Ω。

五、結(jié)論

瑞景花園小區(qū)負(fù)荷性質(zhì)主要為二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷，小區(qū)總視在負(fù)荷為1669.6KVA，配電系統(tǒng)采用樹(shù)干式，其高壓電源取自由本市電力公司10KV專(zhuān)線，低壓采用了TN-C-S接地制式。小區(qū)設(shè)有自備柴油發(fā)電機(jī)，可在電力線路故障或檢修時(shí)投入，以保證對(duì)重要負(fù)荷的供電要求。

本著安全、節(jié)能、污染少、噪音小的原則，本小區(qū)配電設(shè)計(jì)共設(shè)置了三臺(tái)箱式變電站，箱變內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)柜選用XGN15-12型，低壓開(kāi)關(guān)柜選用GGD型。箱變外殼顏色與小區(qū)綠化配套，且整個(gè)小區(qū)的高、低壓供配電線路均采用電纜敷設(shè)，以達(dá)到既安全又美觀的效果。

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（責(zé)任編輯：焦俊生）

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1671-752X（2013）03-0071-04

2013-05-14

高峰（1970-），女，安徽廬江人，安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工程師，中南大學(xué)電氣專(zhuān)業(yè)碩士在讀。