摘 要 隨著人們的居住條件的不斷改善，人們對小區電力供應的要求越來越高，特別是供電的可靠性和持續性。這就要求在進行供配電系統設計時要結合該小區的規模和規模標準來設計，要既能滿足小區的用電負荷，又能保證小區的供電安全及供電可靠性。 本次設計課題內容為某小區10KV供配電系統設計。論文的主體結構為：首先論述了課題的意義和設計概況，主要包含此小區供配電系統的設計理論。設計前期根據民用住宅建筑物的負荷計算準則來進行負荷計算，運用了三種負荷計算方法對各類別的用電負荷進行計算和統計，經過分析選擇低壓集中無功補償方式，采用并聯電容器，使功率因數由0.85提高到0.932，大大降低了設備運行的損耗；再采用標幺值法對短路電流進行運算，選擇主要電氣設備的型號和參數，靈活將電器設備的原理進行理解及運用，根據數據表，選擇了合適的電纜型號和截面。后期則從防直擊雷和接地系統的角度，對建筑物進行防雷保護的設計，及圖紙的繪制。關鍵詞：供配電系統；短路計算；無功補償ABSTRACT With the continuous improvement of peoples living conditions, peoples demand for residential power supply is increasingly high, especially the reliability and continuity of power supply. This requires the design of power supply and distribution system to combine the size and scale of the district standards to design, to both meet the districts electricity load, but also to ensure that the districts power supply security and reliability. This design topic for the residential area 10KV power supply and distribution design. The main structure of the thesis is as follows: firstly, the significance and the design of the project are discussed, including the design theory of the power supply and distribution system. Preliminary design according to the load of residential buildings calculation criterion for load calculation, using three kinds of calculation methods of all kinds of used electricity load calculation and statistics, and selection of shunt capacitor of low voltage reactive power compensation, the power factor increased from 0.85 to 0.932, greatly reduces the loss of equipment operation; by p.u. method of short-circuit current calculation, for power transformer selection and electrical equipment models and the parameters identified, flexible understanding and application of the principle of electrical equipment, according to the data table, select the appropriate cable type, and the cross section. From the late direct lightning protection and grounding system point of view, design of lightning protection of buildings, drawing and drawing. Key words ：power supply and distribution system；short circuit calculation；reactive power compensation 目 錄1 前言1 1.1 課題意義1 1.2 設計概況1 1.3 設計范圍1 1.4 設計原則及標準1 1.5 設計思路22 住宅小區的負荷計算3 2.1 負荷的分類3 2.3 負荷計算準則3 2.3 電氣負荷計算4 2.3.1 計算的主要方法4 2.3.2 其它負荷計算方法5 2.3.3 詳細負荷計算6 2.4 系統負荷計算的統計結果103 無功功率補償及其計算13 3.1 無功補償的必要13 3.2 無功補償裝置的選擇13 3.3 并聯電容器無功功率補償的計算方法134 短路電流計算16 4.1 短路電流計算的目的16 4.2 實用計算時的基本假設16 4.3 標么值法計算短路電流16 4.3.1 按標么值法進行短路計算16 4.3.2 短路計算過程及結果185 系統變壓器的選擇21 5.1 小區供配電系統布局21 5.2 變壓器的類型選擇21 5.3 箱式變壓器21 5.4 高壓環網柜23 5.5 高、低壓分線設備選擇23 5.5.1 高壓電纜分支箱的選擇23 5.5.2 低壓電纜分支箱的選擇23 5.6 高、低壓電纜類型及截面選擇23 5.6.1 高壓電纜的選擇23 5.6.2 低壓電纜的選擇246 防雷接地系統設計25 6.1 防雷設計的必要25 6.2 建筑物的防雷措施25 6.3 雷電波的危害25 6.4 本建筑防雷接地系統設計結果25 6.4.1 防直擊雷26 6.4.2 接地系統26結束語27參考文獻28致謝291 前 言1.1 課題意義 住宅小區是城市居住區公共空間的重心，小區供配電規劃是小區電力網配置的依據和基礎。小區的電力配套設施常因配置標準不統一，供電方案不規范等原因，使其出現供電可靠性不高、設備運行損耗大、后續維護不便的問題，而困擾著萬千用戶。因此要在保證供電系統安全可靠運行的同時兼顧社會、經濟效益，提高設備的運行效果。近幾年來,國內外電力行業開始使用新型的箱式變電站與配電室,設計時可根據需要來選擇適合的變電站，其容量在100kVA1600kVA的范圍。箱式變電站的優點主要為占地面積小,可靈活選擇站址且適應性強,投資小,社會、經濟效益明顯。1.2 設計概況本小區，總面積105000平方米（其中住宅面積85000平方米，商業面積20000平方米）由1棟17層高層住宅、4棟18層高層住宅、3棟23層高層住宅組成。分兩期建設，小區配電系統一次設計。本工程一期安裝四臺630kVA室外箱式變壓器。變壓器容量為2520kVA。小區消防設備及電梯、生活汞為一級負荷，備用電源由開發商自設柴油發電機組。本設計，總體上依據民用建筑設計規范來確立設計思路，并且根據實際情況完成配電系統的負荷計算、無功補償、短路計算、設備選型、圖紙繪制。1.3 設計范圍 按照城區供電局10kV及以下配電網的規范，對于本小區配電系統，設計的范圍如下： 從10KV配電線路起至一戶一表表箱（含分戶表計）止范圍內的10/0.4KV高低壓配電系統的電氣設計。1.4 設計原則及標準本設計主要參考了如下國家規范及電氣行業標準： 3110KV高壓配電裝置設計規范GB50060-2008 20KV及以下變電所設計規范GB50053-2013 民用建筑電氣設計規范JGJ 16-2008 供配電系統設計規范GB50052-2011 電力工程電纜設計規范GB50217-2007 電測量及電能計量裝置設計技術規范DL/T5137-2001 GB3804-2004：340.5KV交流高壓負荷開關 DL401-91：高壓電纜選用原則 GB11032-2010：交流無間隙金屬氧化物避雷器 一般10KV電網須按不同用電負荷的可靠性要求,選擇最適當的接線方式。工程中，正確的選用線路導線的截面和長度，可以降低有色金屬的用量,既減少了線路的損耗,也保證供電質量。1.5 設計思路 本住宅小區共有建筑樓8座，包括周邊綠化空地，占地面積約105000平方米，其中住宅樓6#，8#樓23層屬一類高層，二類高層住宅樓6座(1#、3#、5#、7#樓18層，2#樓17層)，商業面積2571平方米，地下車庫14628平方米。 對于小區住宅建筑來說，通常從10KV的高壓電力網進線，經由小區新增環網柜采用電纜接入，再經箱式變的高低壓變換箱，將電壓引至各樓棟單元的總配電箱。接地系統為TN-C-S系統，保護采用戶外式重復接地保護，接地電阻小于等于4。高壓從10KV的高壓電力網進線，經高壓環網柜引入，低壓配電干線則采用母線絕緣電力電纜（YJV）穿管埋地下或是沿內墻敷設，頂板暗敷設。2 小區負荷計算本小區建筑平面總面積105000平方米（其中住宅面積85000平方米，商業面積20000平方米）包含1棟17層高層住宅、4棟18層高層住宅、3棟23層高層住宅。小區的供配電系統隨現代人們生活的提高、生產的需要而規劃的，作為本小區民用建筑供配電系統設計的前提，負荷計算的合理性是選擇主要電力設備容量、型號、電纜截面的主要依據。小區的電壓質量與居民的日常生活與工作息息相關，其用電負荷按國家住宅小區用電標準估算得來。2.1 負荷分類與電源 為了使小區建成、設備投入使用后，小區居民能擁有穩定的供電電壓，為其日常生活提供電力保障，同時又考慮到長期生活，實際供電時的經濟性，按設備負荷在運行中的重要性和如若意外中斷供電而可能形成損失的程度來將負荷進行分類： 一級負荷，即在設備運行中意外中斷供電，將可能致使人員傷亡、威脅人身安全或對自然環境造成不可恢復的破壞，對公民人身和經濟方面產生巨大影響。 二級負荷，是在一級負荷之下，不會造成公民安全的威脅但有可能使社會經濟產生較大的損失。 三級負荷，此類負荷是指除開一級、二級負荷規定之外的其他用電負荷，其產生的可能損失程度的影響較小，或者說不會給人們生活和工作帶來直接或明顯的影響。 根據上述描述，本次設計的小區消防設備及電梯、生活泵為一級負荷，備用電源由開發商自設柴油發電機組。 小區供電系統電源，由城市10KV的電力網經由本小區新增環網柜采用電纜接入新增分支箱，經過箱式變壓器的高低壓變換箱引入，采用電纜接入客戶新增箱變。接地系統采用TN-C-S系統。2.2 負荷計算準則 本設計遵照國網公司電力安全工程規范中之規定，城市居民小區的每戶供電容量規格一般在410kW。 本小區的小戶型房屋面積約為每戶80m2，大戶型則為150m2，小戶型每戶容量按46kW設定，大戶型則設定為每戶810kW的負荷容量。其設定均按照國家民用建筑供電標準來進行估算。 其具體規格如下表1：表1 小區負荷規格規格100m2及以下100m2以上每戶容量46kW810kW2.3 電氣負荷計算 住宅小區的負荷計算是住宅小區電源設計的一個重要組成部分，直接影響住戶的供電能力。設計時選用了三種計算方法對住宅小區負荷進行計算，以此合理配置小區配電變壓器及選擇電纜型號與截面，滿足居民生活需求。其計算結果的正確與否，將直接影響到設備效率的利用和能否安全運行。2.3.1 計算的主要方法 1.單位指標法 （1）式中 計算負荷,單位為kW。(僅用于計算居民日常照明用電，不含客梯、水壓力等負荷)。 參考住宅設計規范（GB500961999）和各地住宅負荷標準，住宅負荷的單位用電指標一般確定在48kW。 樓棟住戶數。 同時系數，值按每樓棟住戶數目的不同選取相應不同的數值來計算：本小區住戶數在100戶以下的取0.6；住戶數在100戶以上的則取0.55計算。 2.單位面積法 按單位面積法來處理負荷時，單位負荷的密度隨居住面積的增大而減小，本小區按資料給定區域面積進行公式計算，即： （2） 式中計算負荷，單位為kW。 單位面積的計算負荷，單位為W/m2。 單位居住面積，單位為m2。 同時系數，可按總的住戶數進行折算，其取值范圍同單位指標法。 3.需要系數法 其計算方法簡便、結果也較符合實際，常用于施工負荷計算，是目前世界普遍采用的一種方法。 有功計算負荷（計算負荷或稱有功功率）為: (3)式中 計算負荷（不含備用容量，單位為kW）。 需要系數。 設備容量。 無功計算負荷為: （4)式中 無功功率（單位為kVAr）。 有功功率。 功率因數角的正切值。 視在計算負荷為: (5)式中 視在計算負荷(視在功率，單位為kVA）。 功率因數。 計算電流為: (6) 式中 計算電流（單位為A）。 視在容量(視在功率，單位為kVA）。 額定電壓（單位為V）。2.3.2 其它負荷計算方法根據設計的實際需要，在選取小區主體居民照明用電負荷的方法后，繼續計算其它用電所需負荷。如電梯、小區物業與門衛亮化、綠化照明、地下車庫、泵房、消防用電、動力與熱力交換站及小區綠化等周邊配套設施用電負荷。諸如此類負荷的計算，其所用方法如下： 1.電梯負荷 （7）式中電梯運行總負荷，單位為kW。 每部電梯運行負荷，單位為kW。 電梯臺數。 2.二次加壓水泵 （8）式中實際負荷，單位為kW。 各類水泵的單臺負荷，單位為kW。 水泵臺數。 3.物業負荷 （9）式中物業在居民家庭用電最大負荷時段的實際負荷。 總負荷，單位為kW。 物業在居民家庭用電最大負荷時段的同時系數。 4.小區亮化 按照小區亮化及景觀照明布局，統計路燈和綠化燈飾的數量，按每種燈泡功率的累計，用表示，其單位為kW。 5.本小區的其他類負荷的總計： （10）2.3.3 詳細負荷計算 1.居民用電負荷計算： 本設計居民用電負荷采用單位指標法。其原則重點參照供配電系統設計規范GB50052-2011中的相關規定。其中主要參數：單位用電指標根據住宅設計規范（GB500961999）并參考各地住宅負荷標準，住宅區通常確定在4kW-8kW的范圍。功率因數取0.85，同時系數值，須按實際每樓棟住戶數目的不同來選取相應不同的數值：本小區住戶數在100戶以下的取0.6；住戶數在100戶以上的則按0.55計算。 其具體計算過程如下： 1#住宅樓的戶數為60戶，根據規定戶數低于100戶，取0.6，單位用電指標依據住宅設計規范（GB500961999）取6kW。功率因數取0.85。計算負荷:無功功率:視在計算負荷:計算電流為：本小區共8#棟主體住宅建筑，2#8#號住宅區可依次按照上述計算公式和方法，得出住宅區總的計算負荷為2120kW。其具體數據總結如下表2。 表2 住宅區8座樓負荷計算表序號樓號戶數單位指標（kW）負荷同時率計算負荷（kW）11#6060.60.85216133.7254.138622#12060.550.85296183.2348.252933#7450.60.85222137.4261.139744#13840.550.85303.6187.9357.154355#10840.550.85237.6147.1279.542566#13840.550.85303.6187.9357.154377#10840.550.85237.6147.1279.542588#13840.550.85303.6187.9357.1543合計82421201312.22494.13791 2.商業用電負荷計算：因為已知商業區面積，故采用單位面積法求取每棟樓底商負荷，即： （11）式中實際最大負荷（單位為kW） 單位面積計算負荷（單位為W/m2） 單戶住宅面積（單位為m2） 同時系數，可按基本住戶數折算同時系數，同時系數取值范圍同上。 根據實際情況，商業用戶的單位面積計算負荷取100W/m2，地下室取5W/m2。同時系數，商業用戶取0.8，地下室負荷取0.9。按單位面積法求解，其具體計算如下：1#底商面積為600m 2，商業用戶用電指標取100W/m2，取0.8，功率因數取0.85。計算容量為無功功率為視在功率為計算電流為2#底商面積為600m2，商業用電指標取100W/m2，取0.8，功率因數取0.85。計算負荷為無功功率為視在功率為計算電流為地下室的面積為14628m2，用電指標取5W/m2，取0.9，功率因數取0.85。計算負荷為無功功率為視在功率為計算電流為綜上，商業負荷及地下室的設備總容量為。 本小區商業區及地下室負荷計算表如表3。表3 商業區及地下室負荷計算表序號樓號戶數面積（m2）單位面積負荷（W/m2）負荷同時率計算負荷（kW）11#底商16001000.80.854829.756.58622#底商49711000.80.8577.748.191.41393地下室1462850.90.8565.840.777.4118合計191.5118.5225.3343 3.其余主要設備用電負荷計算： （1）電梯的負荷分級電梯的負荷分級應符合電力系統負荷分級規范的要求。客梯的供電要求如下：一級負荷的客梯，應由引自兩路獨立電源的專用回路供電。 二級負荷的客梯，可由兩回路供電，其中一回路應為專用回路。另一路為備用回路。 三級負荷的客梯，宜由建筑物低壓配電柜以一路專用回路供電，當有困難時，電源可由同層配電箱接引。本小區規模為某市城區住宅小區，由1棟17層高層住宅、4棟18層高層住宅、3棟23層高層住宅組成，其均為高層建筑，且地下設有商業區，電梯采用一級負荷。本設計雙電源引入。 （2）電梯負荷 根據各樓中電梯配備臺數來計算： （12）式中電梯總負荷，單位為kW。 單部電梯負荷，單位為kW。 電梯臺數。 1#樓電梯負荷： 2#樓電梯負荷： 3#樓電梯負荷：4#樓電梯負荷： 5#樓電梯負荷：6#樓電梯負荷：7#樓電梯負荷：8#樓電梯負荷：由此可得小區電梯總負荷為： （3）物業公司及小區內其他用電 物業公司的用電負荷主要用于照明、辦公使用，其負荷一般按居民家庭用電最大負荷時段的實際負荷來統計，用單位面積法求： 根據小區實際情況估算其他設備所需負荷：地下室通風負荷約為110kW加上所需動力258kW,水泵房按資料可設定負荷128kW，小區地下車庫用電約為220kW，小區消防及壓力共投入約200kW,小區為高層建筑，故需要考慮高層水壓及熱力交換約200kW,設備房、配電室、弱電機房、監控室共弱100kW，此類設備房在運行時按滿負荷運行考慮。另小區室外亮化、門衛用電及建筑物亮化用電共約80kW。2.4 系統負荷計算的統計結果 本系統負荷計算主要采用需要系數法。其計算比較方便，且結果較符合實際，目前，在國內外配電設計計算中運用的最為普遍。根據上面計算的細節性負荷歸納總結、整理得出結果。 本小區負荷分配的具體計算方法如下：序號1：計算負荷為， 計算電流為，負荷同時率取0.75，則： 實際負荷為， 實際電流為。序號28，按上述依次計算。功率因數取0.85,負荷同時率取0.75。 按照需要系數法，因此進行數據統計計算，負荷的分配狀況及變壓器容量選擇如表4、表5所示。 表4 負荷的分配狀況表序號樓號計算負荷（kW)計算電流（A)負荷同時率實際負荷（kW)實際電流（A)補償后功率因數11#樓住宅1#2#樓商鋪物業地下室及通風1#電梯風機561.51003.50.850.75421.1752.60.9522#樓住宅2#電梯風機水泵房512915.20.850.75384549.1 0.9533#樓住宅3#電梯風機地下室動力5681015.3 0.850.75426761.5 0.9544#樓住宅4#電梯風機地下室通風門衛及亮化553.6841.10.850.75415.2630.80.9555#樓住宅5#電梯風機地下車庫545.68290.850.75409.2621.75 0.9566#樓住宅6#電梯風機高層水壓及熱力交換563.6856.30.850.75422.7643.2 0.9577#樓住宅7#電梯風機高層水壓及熱力交換525.6798.60.850.75394.2598.90.958 8#樓住宅8#電梯風機設備房513.6780.40.850.75385.2585.30.95總計4343.565993257.64949.3 表5 變壓器容量選擇序號#1#8箱變的選擇方案#11、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：421.1kW，負荷電流為752.6A；2、630kVA變壓器運行負荷率為66.8%。#21、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：384kW，負荷電流為：549.1A；2、630kVA變壓器運行負荷率為61%。#31、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：426kW，負荷電流為：761.5A；2、630kVA變壓器運行負荷率為67.6%。#41、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：428.4kW，負荷電流為：630.8A；2、630kVA變壓器運行負荷率為68%。#51、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：409.2kW，負荷電流為：660A；2、630kVA變壓器運行負荷率為65%。#61、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：422.7kW，負荷電流為：643.2A；2、630kVA變壓器運行負荷率為67%。#71、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：394.2kW，負荷電流為：598.9A；2、630kVA變壓器運行負荷率為62.6%。#81、依照計算數據，實際運行后的負荷功率為：428.4kW，負荷電流為：685.4A；2、630kVA變壓器運行負荷率為61.1%。據有關變壓器運行規程及要求中的規定，為確保變壓器安全、經濟、可靠運行，應選擇630kVA電力變壓器做為#1#8箱式變的供電電源。3 無功功率補償及其計算3.1 無功補償的必要 電力系統功率因數的高低屬于一項經濟性指標。依照我國1996年實行的供電營業規則的規定，電力用戶要在自然功率因數的基準上，按有關標準安裝無功補償設備。其意義不僅可降低輸電線路上的損耗、減少了電能消耗，更使得電氣設備容量得以充分利用，從而提高居民們的用電質量。所以說，在小區的功率因數指標無法達到標準的時候，就必須增添補償裝置，否則會造成許多不良的影響。3.2 無功功率補償裝置的選擇 本設計屬工程設計，工程中常并聯電容器來補償供電系統的無功功率。 并聯電容器的補償，可以歸納為兩類：高、低壓集中型補償和低壓分散型補償。其優點主要在于安裝方便、后期運維便利、設備損耗小在配電應用中較為普遍。 在民用建筑供電時有它的特殊性，照明負荷占比較大的比重，屬分散性負荷；一般都是采用低壓配電裝置處集中補償。而采用低壓集中補償時不需要從電力系統中吸收無功，既減少了電力系統的無功功率發生裝置的使用，也降低了對用戶的線路上的無功傳輸，最終可使輸電線路電壓的損失及電能損耗降到最低。 綜合來看，本設計選擇低壓集中型補償方式。3.3 并聯電容器無功功率補償的計算方法 無功功率補償容量（單位為kVAr）的計算: （13） 由負荷計算表可知，本小區380V側最大負荷時的功率因數為0.85。而民用建筑各地供電局規定低壓功率因數補償到0.95,高壓供電用戶功率因數補償到0.9以上。 無功補償計算的詳細過程如下： 補償前的功率因數為： 380V側補償前負荷： 380V側補償后負荷： 380V側無功補償容量： 10KV側負荷總計： 補償后功率因數為：經過低壓集中補償后，不但有效地提高了系統的功率因數，使高壓側的功率因數達到了0.932，根據供電局的要求，已達標，而且減少了線路壓降，提高了供電質量，還提高了系統供電的裕量。無功補償后，380V側和10kV側的負荷計算如表6。項目計算負荷380V側補償前負荷0.854343.52688.651107764380V側無功補償容量1259.6380V側補償后負荷0.954343.514294572.16946.8主變壓器功率損耗0.015=62.60.06=250.310KV側負荷總計0.9324026.11554.3表6 無功補償后的計算負荷 4 短路電流計算4.1 短路電流計算的目的 短路，是指電源通向用電設備的導線不經過負載而直接連通的狀態。經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路和三相短路的可能性依次減小。三相短路發生的幾率雖然不高，但其造成的危害較大，須引起重視。為使設備能具有足夠的動穩定性和熱穩定性，只有正確選擇和校驗電氣設備，才能保證其在發生短路時不會被損壞。短路故障時系統中將出現比正常運行時的額定電流大許多倍的短路電流，其數值可達幾萬甚至幾十萬安。因此，在供配電設計中必須考慮短路故障產生的各種影響。短路電流的計算還可以用于防雷接地工程設計中。4.2 實用計算時的基本假設考慮到現代電力系統的實際情況，要進行準確的短路計算是相當復雜的，同時對解決大部分實際問題，并不要求十分精確的計算結果。例如，選擇效驗電氣設備時，一般只需近似計算可能通過該設備的最大的三相短路電流值。為簡化計算，實用中常近似計算。這種近似計算法在電力工程中又被稱為短路電流實用計算。它是建立在一系列的假設基礎上的，其計算結果稍偏大。短路電流實用計算的基本假設如下： 1.短路發生前，電力系統是三相對稱的。 2.電力系統中，系統頻率、相位均保持不變。 3.變壓器的勵磁電阻、架空線的電阻和對地電容均略去不計。 4.電力系統中各元件的磁路不飽和。 5.對負荷只作近似估算，由于負荷電流一般比短路電流要小得多，故近似計算時，不計電容的影響。4.3 標么值法計算短路電流短路故障對電力系統的危害極大。常用計算方法有歐姆法（有名單位制法）和標么值法。工程中常采用標幺值法進行短路計算。本設計也采用的是標么值法。4.3.1 按標么值法進行短路計算 該工程中的短路電流計算采用的是標么值法，其表達式為： (14) 具體計算步驟是：選出基準電壓和基準容量，并進行短路基準電流的計算，然后計算出電路中各主要元件的阻抗標幺值，同時按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖。對于工程供電系統來說，可以將電力系統當作無限大容量電源，最后計算短路電流和短路容量。計算步驟如下： （1）根據工程實況繪制短路電路簡化圖，確定短路點。 （2）設定基準值。基準值可隨意設定，一般建筑供配電中基準容量一般取 ,設定基準容量和基準電壓，基準電壓，并計算基準電流。短路基準電流計算公式： （15）式中，為基準容量，單位為A； 為基準容量，單位為MVA。 （3）依次計算各元件的電抗標幺值。計算短路回路中各主要元件的阻抗標么值，一般只計算電抗。 電力系統： (16)式中，為基準容量，單位為MVA； 為系統高壓母線出口斷路器遮斷容量，單位為MVA。 電力變壓器： (17)式中，為變壓器額定容量,單位為kVA； 基準容量，單位為MVA； 為變壓器短路電壓百分值。 （4）繪制短路回路等效電路，并計算總電抗標幺值。用標么值法進行短路計算時，無論有幾個短路計算點，其短路等值電路只有一個。 （5）計算三相短路電流。分別對短路計算點計算其各種短路電流：三相短路電流周期分量、短路次暫態短路電流，短路穩態電流、短路沖擊電流。 (18)式中，為三相短路電流周期分量，單位為A； 為系統總電抗標幺值。 在一個無限大容量系統中，存在下列關系： （19） 高壓側的短路沖擊電流及其有效值可以根據下列公式近似計算： （20） （21） 低壓側的短路沖擊電流及其有效值可以根據下列公式近似計算： （22） （23） (6)三相短路容量。 (24)式中，Sd為基準容量，單位為MVA； 為系統總電抗標幺值。4.3.2 短路計算過程及結果選取短路計算點并繪制等效電路圖一般選取各線路始、末端作為短路計算點，線路始端的最大三相短路電流常用來校驗電氣設備的動、熱穩定性，并作為上一級繼電保護的整定參數之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗相關繼電保護的靈敏度。在本次設計中，可選用10KV母線、0.4KV母線出現末端為短路點。由于本次設計10/0.4KV變電站正常運行為全分列方式，故任意點的短路電流由系統電源通過本回路提供，畫出圖1所示的等效電路計算圖。 圖1 等效電路計算圖 系統電抗： 變壓器電抗： 折算到10KV側時，電抗為： 110KV變壓站到短路點d1的電抗為： 繪制短路點d1等值電路圖: 圖2 d1短路點處等值電路圖 短路點d1的短路容量為： 三相短路電流： 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 繪制短路點d2等值電路圖: 圖3 d2短路點處等值電路圖 110KV 變電站到短路點d2的電抗： 短路點d2的短路容量為： 三相短路電流： 短路沖擊電流峰值： 短路沖擊電流有效值： 綜上計算結果如表7：表7 短路電流表短路點三相短路電流/kA三相短路容量/MVA17.5717.5717.5744.823.631838.4938.4938.4998.158.526.65 系統主變壓器的選擇 電源采用現場一級變壓，該小區配電設計共選擇8臺630kVA變壓器，均采用10KV變為0.4KV的戶外箱式。小區內負荷點散而多，變壓器安裝在小區中心較方便，既可降低投入，減少設備運行的成本，又便于后期維護和擴建。每個變壓器的容量根據各棟樓建筑的區域劃分的負荷確定。5.1 小區供配電系統布局 小區綠化空地較空曠，樓與樓之間間隔較大，供電的遠近程度較大，而每臺箱式變的供電范圍是有限的，如需滿足小區負荷分散分布的要求，則須設立多臺箱式變壓器。 根據該小區整體建筑的布局和負荷容量大小進行劃分，形成一個以箱變為中心，低壓變壓器為輔助的配電系統結構（如圖1）。這里采用電纜放射式配電（一般為36回路）將線路引至各單元內總配電箱，再由總配電箱分區樹干式引至各樓層電纜井的低壓電表計量箱。圖4 小區供電系統關系圖5.2 變壓器的選擇 1.變壓器的類型 國內10KV及以下的配電網常采用的類型有：非晶合金鐵心變壓器、油浸式配電變壓器S11系列配電變壓器、卷鐵心配電變壓器等。 對于非晶合金鐵心變壓器，此類變壓器最大的優勢在于其空載時，損耗大大降低，相對同容量的新型S9型降了70%，降幅明顯。但其材料基本上依賴國外進口，故進價較高，在建筑電力電網配套設施建設中，多選用S11型。變壓器的容量在800kVA以上時，箱式變的設計就變得非常復雜且不易操作，也增加了設備運行的安全隱患，故一般須將容量控制在800kVA以下。 2.選擇原則 (1)當只選取一臺主變壓器時，總容量應要不小于全部用電設備計算負荷,即： (25) (2)裝設兩臺時，任意一臺變壓器容量應不小于總的計算負荷的60%70%,即： （26） 對于多臺主變壓器并列運行，需滿足一、二級負荷的所有要求： (27) 3.各變壓器容量確定 正常狀態下，變壓器應該是并列運行，分列運行是非正常狀態，屬短時工作狀態。因此確定變壓器容量時，保證每臺變壓器能夠供所承載的負荷獨立、正常、按照變壓器并列運行狀態進行統計，安全地工作。 經過無功補償后，全部設備用電負荷為： 負荷率按70%來進行計算，則實際容量為： 本小區共8#棟主體住宅建筑，選擇8臺同型號的630kVA變壓器來給小區供電。根據計算結果決定選用額定容量為630 kVA的變壓器。 S11-630/10變壓器選型參數如下表8： 表8 變壓器選型參數型號額定容量(kVA)一次額定電流（A）二次額定電流（A）空載損耗(W)負載損耗(W)阻抗電壓(%)空載電流(%)S11-630/1063037.8907.2120062004.50.95.3 箱式變壓器 國內配電網箱式變的選擇主要有：美式和歐式箱變。 二者相比，歐式的外形漂亮，安裝便利，易于以后的運維，其缺點是體積較大，不利放置。美式箱變布局采用模塊式，是將高壓開關設備、低壓配電裝置、配電變壓器分別隔在三個不同的空間，其所使用的電力設備均為常規型，易購得與后期維護，占地面積小且節約土地資源，故本次設計采用美式箱變。 本設計所選用的箱式變型號為：ZGS11型。5.4 高壓環網柜 本小區高壓環網柜在進線側安裝負荷開關，以方便對所有高壓分支箱電源的調控，可以在不影響系統正常運行，來對設備進行檢修，從而有效地避免線路短路故障范圍擴大。 高壓環網柜型號為：HXGW-12型 KDF電纜分支箱 1K負荷開關柜 2/22回進線、2回出線5.5 高、低壓分線設備選擇5.5.1 高壓電纜分支箱的選擇 DF系列電纜分支箱近幾年來廣泛被用于電力配網系統中。其特點是：可用穿墻套管作為母排連接，電纜長度短、排列整齊、不需跨度交叉，適合用于住宅小區中，結構緊湊、占地面積小，美觀整潔。 高壓電纜分支箱選用DFW-10KV型。其主要功能特點：全密封、絕緣、耐腐蝕、操作方便且安全可靠，采用1進5出。5.5.2 低壓電纜分支箱的選擇 低壓電纜分支箱仍用D