课程设计报告
设计题目：
学 校： 重庆邮电大学移通学院 学 生 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师：
设计时间： 2016 年 6 月
重庆邮电大学移通学院
摘要
本设计为8栋级的小区设计小区变电所，根据本小区的电源需求及本小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区负荷的扩展可能性，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式、主变压器的台数与容量，变电所主接线方案及高低压设备与进出线、确定二次回路方案，选择整定继电保护装置。
关键词：小区变电所；变压器的选择；线路的选择；保护继电器
目录
一、 任务设计目的与要求………………………………（4）
二、 设计任务书…………………………………………（4）
三、 设计内容……………………………………………（6）
三、一 负荷计算和无功补偿 …………………………(6) 三、二 确定变压器容量、台数、形式…………………(6) 三、三 确定变电所高、低压系统的接线方案 ……………(7) 三、四 确定自备电源及其设备选择 ……………………(8) 三、五 短路电流计算 ………………………………(8) 三、六 开关、导线、电缆等设备的选择 …………………(11) 三、七 确定二次回路方案及继电保护的选择与整定………(13) 三、八 绘制变电所高低压系统图………………………(14) 三、九 绘制变电所设备布置图…………………………(16)
总结………………………………………………………（17）
一、 设计的目的与要求：
通过建筑电气与供配电综合设计，使我们初步熟悉建筑变电所设计方案的确定，掌握设计相关计算以及设备选择的方法，提高我们查阅和运用设计资料、手册。产品样本的能力。初步具备变电所设计和设备选择的能力，提高施工图的绘图能力及编写设计说明书能力。通过本次综合设计，进一步巩固对应理论课程知识点。
二、 设计任务书：
根据本小区所能取得的电源及本小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区负荷的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，建筑的内外照明设计、确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 原始资料：
1.某小区具有居民楼8栋，平面简图如下：
图1总平面图（1：200）
2．小区负荷情况：
该小区的负荷统计资料如下：
3.供电电源情况：
按照小区与当地供电部门协议，本小区可由东边20公里处的地区变电所110/38.5/11KV、50MVA双绕组变压器供电。
35KV供电时母线的出线端断路器容量为900MVA；10KV供电时母线的出线端断路器断流容量为350MVA。 4.供电局提出的技术要求：
（1）小区最大负荷时的功率因数不能低于0.92。
（2）地区变电站35KV馈电线路定时限过电流保护装置整定时间为2s，小区变电所保护的动作时间不得大于1.5s。 5.气象资料：
本地区年最高气温为40℃，年平均气温为20℃，年最低气温为5℃，年最热月平均气温为32℃，年最热月地下0.8m平均温度为25℃，主导风向为西南风，年暴雨日数为30天。 6.地质水文资料：
本地区海拔350m，地层以多石土壤为主，地下水位为3m。
（一）负荷计算和无功补偿
[1]
Pc总=K∑P∙∑PC=1⨯∑PC=1480.70(Kw)
Qc总=K∑Q∙∑QC=0.95⨯∑QC=1544.24(Kvar) Sc总=
[2]
Pc总+Qc总
22
=2068.81(KV∙A)
cosϕ=
Pc总
=0.71Sc总
tanϕ=0.95
[3]无功补偿容量
Qrc=Pc总(tanϕ-tanϕ')=767.56(Kvar)
Qrc
=767.56/30≈27qrc
∴由可靠性选择得：n=27
查表附录Ⅱ，选择产品型号为：
BSMT0.4—30—3型自愈式并联电容器，每组容量为qrc=30Kvar [4]补偿后 视在计算负荷：
Sc'=
Pc2+(Qc-Qrc)2=1640.17(KV∙A)
Pc1480.70cosϕ'==≈0.925
Sc'1640.17
满足要求
（二）确定变压器容量，台数，形式
该变电所为小区供电，本地区年最高气温为40℃，年均气温为20℃，年最低气温为5℃，点最热月平均气温为32℃，年最热月地下0.8m平均温度为25℃，主导风向为西南风，年暴雨日数为30天。本地区海拔为350m，地层以多土石壤为主，地下水位3m。所以初选两台等容量的干式变压器互为备用。
(KV∙A) 每台变压器容量：Sr∙T≈(0.6~0.7)⨯2068.81≈1241.3~1448.16
所以每台容量为1250（KV.A）即SCB10型10/0.4KV三相干式双绕组电力变压器，由于小区内几乎没有二级负荷（消防水泵、应急灯），所以每台1000（KV.A）足以供紧急情况，变压器采用无励磁调压方式，分接头+5%，联结组标号Dyn 11。考虑环境因素，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP2X防护外壳。 （三）确定变电所高低压系统接线方案
因为选择两台变压器，考虑到供电可靠性，所以主接线方案为：两路电源进线的单母线接线
（四）确定自备电源及设备选择 两台变压器互为备用 （五）短路电流计算
高压电网电力系统地区变电所（小区变电所）
确定基准值
mvA
4KV
计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值： （1）电力系统
=
（2）架空线路
=0.28
X2=xl
（3）电力变压器
*
Sd100MV⋅A
=0.1(Ω/km)⨯20km⨯=1.8122
(cUn)(10.5kV)
**
X3=X4=
Uk%Sd
∙=3.6 100SKT
等效电路：
3.6
1 1.81
1 0.28
4 3.6
3．求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流的短路容量 总电抗标幺值
三相对称短路电流初始值
其他三相短路电流
IP3=1.51⨯2.16=3.94kA
ip3=2.55⨯2.16=6.66kA
三相短路电容
4.求k-2点的短路总阻抗、总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 两台变压器并联运行情况下： 总电抗标幺值：
X*∑(K-2)=X1*+X2*+X3*=0.3+1.81+3=5.11
三相短路电流周期分量有效值：
IK3''=Id2/X*∑(k-2)=144.34/5.11=28.25
其他三相短路电流：10/0.4kv变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般
R∑
1X∑3，可取Kp=1.6∴iP3=2.26Ik3，Ip3=1.31Ik3''则：
① Ik3=Ib3=Ik3''=28.25kA ② iP3=2.26⨯28.25=63.845kA ③ IP3=1.31⨯28.25=37.01kA
三相短路容量：
Sk2''=Sd/X*∑(k-2)=100MV A/5.11=19.57MV A
两台变压器分列运行情况下： 总电抗标幺值：
X∑*(k-2)=X1*+X2*+X3*=0.3+1.81+6=8.11
三相短路电流周期分量有效值：
Ik3''=Id2/X∑*(k-2)=144.34KA/8.11=17.80KA
其他三相短路电流：
① ② ③
Ik3=Ib3=IK2''=17.80KA
ip3=2.26⨯17.80KA=40.23KA Ip3=1.71⨯17.80KA=23.32KA
三相短路容量：
Sk3''=Sd/X*∑(K-2)=100MV A/5.85=12.33MV A
高压短路电流计算表
（六）开关，导线和电缆的选择 按电压损失条件选择导线横面积 选择电力线缆：初取x=0.10Ω/KM
∆Uy1%=
rpl+xQl28642.8r+26900.6x
=≤5 2
10un10(10KV)
2
2.86r≤5-26.9⨯0.1
r≤0.808Ω/KM
S≥
选取YJV22
p18.8Ω∙mx=r0.8Ω/KM
10-9
=23.5mm2
-8.7/10-3⨯50型电缆
电缆 直埋/穿管理地0.8m ，环境温度25℃。 按发热条件校验，线路计算电流为：
查附录表40得电缆载流量为147A。设同一路径有2根电缆有间距并列敷设，根据附录表48校正。电缆实际载流量Ial=142⨯0.9=132.3A>Ic 所选电缆截面积满足发热条件。 选择高压断路器并校验：
本工程选用户内中置式高压开关柜： 变压器为SCB10-1000 额定电流 Ic=
1000KV∙A
≈57.74A
3⨯10KV
查附录表18，选用CVI-12KV-630A/25KA型户内高压真空断路器，配用弹簧操作机构，二次设备电压为DC110V为高压断路器选择校正。
（七）继电保护的整定与计算
图 3 继电保护原理图
1.过电流保护
（1）整定动作电流 整定定时限过电流保护的动作电流：
IL.max=2Ic=2⨯
取Krel
Sr1000kV⋅A
=2⨯=115.61A 3U1n3⨯10kV
=1.2，Kre=0.85，Ki=100/5=20
KrelKW1.2⨯1IL.max=⨯115.61A=8.16AKreKi0.85⨯20
故过电流保护的动作电流为
Iop=
查附录表60，选用JL-83静态电流继电器，动作电流整定为8.16A。
（2）整定保护动作时间 对10/0.4kV配电变压器，其过电流保护动作时间整定为0.5s。
（3）校验灵敏性 保护装置k-1点末端在系统最小运行方式下的两相短路电流：
I2k2.min=0.866I''2k3.min=0.866⨯2610A=2260.26A
定时限过电流保护的灵敏度为
KwI''1k2.min1⨯2260.26A
Ks===13.8>2
KiIop20⨯8.16A
满足保护灵敏性要求。
继电保护：限流熔断器可在10ms内切除故障，断路器全开断时间有三部分：继电保护动作时间、断路器固有时间、燃弧时间，一般需要三周波（60ms）。 ∴整定时间=限流熔断器动作时间+断路器全开断时间+定时限时过电流保护动作时间
0.1+0.6+0.5=1.2s
（八）绘制变电所高低压系统图
图 4 10kV变电所 变压器一次侧电气主接线
图 5 10kV变电所 变压器二次侧电气主接线
（九）变电所设备布置图
图 6 10kV变电所设备布置图
总结
通过这次设计实践。我学会了初步熟悉建筑变电所设计方案，对变电所的降压变电的原理和设计也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们所掌握的专业知识都是理论上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的公式计算的时候，问题出现了，有时计算的结果和要求的结果不相符合。通过解决计算过程中出现的问题，我们对供电工程的理解得到加强，看到了自身知识掌握与要求的差距。
通最后在此感谢老师的悉心指导和同学的支持！
课程设计报告
设计题目：
学 校： 重庆邮电大学移通学院 学 生 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师：
设计时间： 2016 年 6 月
重庆邮电大学移通学院
摘要
本设计为8栋级的小区设计小区变电所，根据本小区的电源需求及本小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区负荷的扩展可能性，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式、主变压器的台数与容量，变电所主接线方案及高低压设备与进出线、确定二次回路方案，选择整定继电保护装置。
关键词：小区变电所；变压器的选择；线路的选择；保护继电器
目录
一、 任务设计目的与要求………………………………（4）
二、 设计任务书…………………………………………（4）
三、 设计内容……………………………………………（6）
三、一 负荷计算和无功补偿 …………………………(6) 三、二 确定变压器容量、台数、形式…………………(6) 三、三 确定变电所高、低压系统的接线方案 ……………(7) 三、四 确定自备电源及其设备选择 ……………………(8) 三、五 短路电流计算 ………………………………(8) 三、六 开关、导线、电缆等设备的选择 …………………(11) 三、七 确定二次回路方案及继电保护的选择与整定………(13) 三、八 绘制变电所高低压系统图………………………(14) 三、九 绘制变电所设备布置图…………………………(16)
总结………………………………………………………（17）
一、 设计的目的与要求：
通过建筑电气与供配电综合设计，使我们初步熟悉建筑变电所设计方案的确定，掌握设计相关计算以及设备选择的方法，提高我们查阅和运用设计资料、手册。产品样本的能力。初步具备变电所设计和设备选择的能力，提高施工图的绘图能力及编写设计说明书能力。通过本次综合设计，进一步巩固对应理论课程知识点。
二、 设计任务书：
根据本小区所能取得的电源及本小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区负荷的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，建筑的内外照明设计、确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 原始资料：
1.某小区具有居民楼8栋，平面简图如下：
图1总平面图（1：200）
2．小区负荷情况：
该小区的负荷统计资料如下：
3.供电电源情况：
按照小区与当地供电部门协议，本小区可由东边20公里处的地区变电所110/38.5/11KV、50MVA双绕组变压器供电。
35KV供电时母线的出线端断路器容量为900MVA；10KV供电时母线的出线端断路器断流容量为350MVA。 4.供电局提出的技术要求：
（1）小区最大负荷时的功率因数不能低于0.92。
（2）地区变电站35KV馈电线路定时限过电流保护装置整定时间为2s，小区变电所保护的动作时间不得大于1.5s。 5.气象资料：
本地区年最高气温为40℃，年平均气温为20℃，年最低气温为5℃，年最热月平均气温为32℃，年最热月地下0.8m平均温度为25℃，主导风向为西南风，年暴雨日数为30天。 6.地质水文资料：
本地区海拔350m，地层以多石土壤为主，地下水位为3m。
（一）负荷计算和无功补偿
[1]
Pc总=K∑P∙∑PC=1⨯∑PC=1480.70(Kw)
Qc总=K∑Q∙∑QC=0.95⨯∑QC=1544.24(Kvar) Sc总=
[2]
Pc总+Qc总
22
=2068.81(KV∙A)
cosϕ=
Pc总
=0.71Sc总
tanϕ=0.95
[3]无功补偿容量
Qrc=Pc总(tanϕ-tanϕ')=767.56(Kvar)
Qrc
=767.56/30≈27qrc
∴由可靠性选择得：n=27
查表附录Ⅱ，选择产品型号为：
BSMT0.4—30—3型自愈式并联电容器，每组容量为qrc=30Kvar [4]补偿后 视在计算负荷：
Sc'=
Pc2+(Qc-Qrc)2=1640.17(KV∙A)
Pc1480.70cosϕ'==≈0.925
Sc'1640.17
满足要求
（二）确定变压器容量，台数，形式
该变电所为小区供电，本地区年最高气温为40℃，年均气温为20℃，年最低气温为5℃，点最热月平均气温为32℃，年最热月地下0.8m平均温度为25℃，主导风向为西南风，年暴雨日数为30天。本地区海拔为350m，地层以多土石壤为主，地下水位3m。所以初选两台等容量的干式变压器互为备用。
(KV∙A) 每台变压器容量：Sr∙T≈(0.6~0.7)⨯2068.81≈1241.3~1448.16
所以每台容量为1250（KV.A）即SCB10型10/0.4KV三相干式双绕组电力变压器，由于小区内几乎没有二级负荷（消防水泵、应急灯），所以每台1000（KV.A）足以供紧急情况，变压器采用无励磁调压方式，分接头+5%，联结组标号Dyn 11。考虑环境因素，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP2X防护外壳。 （三）确定变电所高低压系统接线方案
因为选择两台变压器，考虑到供电可靠性，所以主接线方案为：两路电源进线的单母线接线
（四）确定自备电源及设备选择 两台变压器互为备用 （五）短路电流计算
高压电网电力系统地区变电所（小区变电所）
确定基准值
mvA
4KV
计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值： （1）电力系统
=
（2）架空线路
=0.28
X2=xl
（3）电力变压器
*
Sd100MV⋅A
=0.1(Ω/km)⨯20km⨯=1.8122
(cUn)(10.5kV)
**
X3=X4=
Uk%Sd
∙=3.6 100SKT
等效电路：
3.6
1 1.81
1 0.28
4 3.6
3．求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流的短路容量 总电抗标幺值
三相对称短路电流初始值
其他三相短路电流
IP3=1.51⨯2.16=3.94kA
ip3=2.55⨯2.16=6.66kA
三相短路电容
4.求k-2点的短路总阻抗、总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 两台变压器并联运行情况下： 总电抗标幺值：
X*∑(K-2)=X1*+X2*+X3*=0.3+1.81+3=5.11
三相短路电流周期分量有效值：
IK3''=Id2/X*∑(k-2)=144.34/5.11=28.25
其他三相短路电流：10/0.4kv变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般
R∑
1X∑3，可取Kp=1.6∴iP3=2.26Ik3，Ip3=1.31Ik3''则：
① Ik3=Ib3=Ik3''=28.25kA ② iP3=2.26⨯28.25=63.845kA ③ IP3=1.31⨯28.25=37.01kA
三相短路容量：
Sk2''=Sd/X*∑(k-2)=100MV A/5.11=19.57MV A
两台变压器分列运行情况下： 总电抗标幺值：
X∑*(k-2)=X1*+X2*+X3*=0.3+1.81+6=8.11
三相短路电流周期分量有效值：
Ik3''=Id2/X∑*(k-2)=144.34KA/8.11=17.80KA
其他三相短路电流：
① ② ③
Ik3=Ib3=IK2''=17.80KA
ip3=2.26⨯17.80KA=40.23KA Ip3=1.71⨯17.80KA=23.32KA
三相短路容量：
Sk3''=Sd/X*∑(K-2)=100MV A/5.85=12.33MV A
高压短路电流计算表
（六）开关，导线和电缆的选择 按电压损失条件选择导线横面积 选择电力线缆：初取x=0.10Ω/KM
∆Uy1%=
rpl+xQl28642.8r+26900.6x
=≤5 2
10un10(10KV)
2
2.86r≤5-26.9⨯0.1
r≤0.808Ω/KM
S≥
选取YJV22
p18.8Ω∙mx=r0.8Ω/KM
10-9
=23.5mm2
-8.7/10-3⨯50型电缆
电缆 直埋/穿管理地0.8m ，环境温度25℃。 按发热条件校验，线路计算电流为：
查附录表40得电缆载流量为147A。设同一路径有2根电缆有间距并列敷设，根据附录表48校正。电缆实际载流量Ial=142⨯0.9=132.3A>Ic 所选电缆截面积满足发热条件。 选择高压断路器并校验：
本工程选用户内中置式高压开关柜： 变压器为SCB10-1000 额定电流 Ic=
1000KV∙A
≈57.74A
3⨯10KV
查附录表18，选用CVI-12KV-630A/25KA型户内高压真空断路器，配用弹簧操作机构，二次设备电压为DC110V为高压断路器选择校正。
（七）继电保护的整定与计算
图 3 继电保护原理图
1.过电流保护
（1）整定动作电流 整定定时限过电流保护的动作电流：
IL.max=2Ic=2⨯
取Krel
Sr1000kV⋅A
=2⨯=115.61A 3U1n3⨯10kV
=1.2，Kre=0.85，Ki=100/5=20
KrelKW1.2⨯1IL.max=⨯115.61A=8.16AKreKi0.85⨯20
故过电流保护的动作电流为
Iop=
查附录表60，选用JL-83静态电流继电器，动作电流整定为8.16A。
（2）整定保护动作时间 对10/0.4kV配电变压器，其过电流保护动作时间整定为0.5s。
（3）校验灵敏性 保护装置k-1点末端在系统最小运行方式下的两相短路电流：
I2k2.min=0.866I''2k3.min=0.866⨯2610A=2260.26A
定时限过电流保护的灵敏度为
KwI''1k2.min1⨯2260.26A
Ks===13.8>2
KiIop20⨯8.16A
满足保护灵敏性要求。
继电保护：限流熔断器可在10ms内切除故障，断路器全开断时间有三部分：继电保护动作时间、断路器固有时间、燃弧时间，一般需要三周波（60ms）。 ∴整定时间=限流熔断器动作时间+断路器全开断时间+定时限时过电流保护动作时间
0.1+0.6+0.5=1.2s
（八）绘制变电所高低压系统图
图 4 10kV变电所 变压器一次侧电气主接线
图 5 10kV变电所 变压器二次侧电气主接线
（九）变电所设备布置图
图 6 10kV变电所设备布置图
总结
通过这次设计实践。我学会了初步熟悉建筑变电所设计方案，对变电所的降压变电的原理和设计也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们所掌握的专业知识都是理论上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的公式计算的时候，问题出现了，有时计算的结果和要求的结果不相符合。通过解决计算过程中出现的问题，我们对供电工程的理解得到加强，看到了自身知识掌握与要求的差距。
通最后在此感谢老师的悉心指导和同学的支持！