瑞景花园小区10/0.4KV变电所设计

高 峰

（安徽工业职业技术学院，安徽铜陵244000）

瑞景花园小区10/0.4KV变电所设计

高 峰

（安徽工业职业技术学院，安徽铜陵244000）

随着经济的快速发展和城市化步伐的加快，城镇居民住宅小区的建设犹如雨后春笋般发展起来。小区的出现说明人们的生活水平得到了较大的提高，也为电力行业实现可持续发展营造出一个大好的机遇。抓住这一机遇搞好小区的供配电设计，满足人们不断增长的物质文化生活的需要无疑是摆在我们面前并具有很大意义的新课题。文章以安全、合理、经济、节能为原则，对铜陵瑞景花园小区10/0.4KV变电所进行设计。

居民小区；负荷；供配电系统；供电方案；无功补偿；短路电流；防雷；接地

一、概述

瑞景花园住宅小区位于铜陵市建设南路中段，占地面积约29亩。整个小区地势平坦,建筑布置活泼舒展，共有三栋商住楼及一座占地约1400平方米的菜市场。

主要结构类型：框架结构。

（一）建筑布局及功能

1#楼：1－2层为商业网点，每层面积为700平方米；3－15层为居民住宅，每层3户，地下一层为地下车库。

2#楼：1－15层全部为民用住宅，每层3户；地下一层为自行车库，面积为360平方米。

3#楼：共14层，2个单元，每层6户。

菜市场共三层，每层1400平方米。

消防：各栋住宅楼均设有消防控制室、消防水泵、消防电梯等。

（二）任务与要求

（1）计算小区总负荷，确定变压器的容量及台数；

（2）拟订小区变电所的电气主接线图；

（3）确定小区供电方案；

（4）计算选择电气设备及继电保护所需的短路参数；

（5）主要电气设备的选择及校验；

（6）变电所防雷接地设计。

（三）负荷性质

本次设计的负荷性质主要为民用照明、电梯、泵房、消防设施、应急照明等，可归纳为二级和三级负荷。

二、负荷计算

1.负荷分级及供电要求

本小区内负荷性质分为：

二级负荷：小区建筑的电梯、泵房、消防设施、应急照明用电等；

三级负荷：居民用电负荷。

2.电源及高压供配电系统

本小区的二级负荷容量不大，故设计由110KV铜陵开发区变电站一路10KV专线供电。电源点距本次设计配电所约3公里。当此线路出现故障时，二级负荷由用户自备柴油发电机组低压供电。

小区高压供配电系统图如图1所示：

3.负荷计算

负荷计算采用需要系数法，不计备用回路负荷及备用设备负荷。

根据《安徽省电力公司新建居民小区供配电设施建设指导意见》，小区每户民用电按8KW计算；商业网点按负荷密度以100W/M2估算。

图1

本小区负荷统计计算见下表。

经计算：小区总视在负荷为1669.6KVA。

4.无功功率补偿

因本小区负荷大都为民用电，功率因素为0.9-0.95，故考虑在0.4KV侧采用并联电容器装置进行无功功率集中补偿。一般变电站的无功补偿容量与变压器容量配套，按经验估算数据，无功补偿容量按变压器容量的30%计算。

单台变压器无功补偿容量如下：

500KVA变压器：补偿容量为500*30%= 150Kvar；

160KVA变压器：补偿容量为160*30%= 48Kvar。

三、小区供电措施

1.变压器选择

（1）变压器台数选择

变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑。

本小区负荷分为动力负荷和照明负荷，且动力负荷所占比例不大，故根据负荷计算结果，考虑设置4台变压器，分别供1#楼、2#楼、3#楼及菜市场用电。

（2）变压器容量选择

根据负荷计算结果：1#楼、2#楼、3#楼分别选用3台500KVA变压器，菜市场选用160KVA，按小区现场布局情况并考虑整体美化，将1#变压器和2#变压器合装一座配电室。

（3）变压器类型的选择

依据产品样本，本设计选用低损耗三相双绕组密封式配电变压器，其技术参数如下：

型号：S11－M－500kVA(160kVA)/10kV

额定电压：10±5%/0.4kV

接线组别：D,yn11

阻抗电压：Ud=4%

2.主接线方案设计

根据安全性、可靠性、灵活性和经济性要求，对主接线做出如下设计：

（1）电气主接线形式

本小区采用单母线接线方式，其特点是只设一条汇流母线，电源线和负荷线均通过一台断路器接到母线上。

（2）变电所运行方式

1）正常运行时：

1#箱变101#变与102#变同时运行，低压侧采用单母线分段接线方式，母联开关断开，101#变承担2#楼及3#楼一单元负荷，102#变承担3#楼二单元及2#楼、3#楼的动力负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联开关，由另一台变压器承担二级负荷及部分三级负荷。

2#箱变、3#箱变低压侧均采用单母线接线方式，分别承担1#楼及菜市场的用电负荷。

2）供电线路出现故障时：

由柴油发电机组对所有二级负荷进行供电，并在低压部分进行自动切换。

3.供电方案选择

本着安全、合理、经济的原则，小区的供电系统由110KV开发区变电站10KV翠湖252专用电力线路，经过欧式箱变的高低压变换，引出380V/220V的三相四线制电源，再引至各楼专用配电房。接地为TN系统方式，进户外采用PEN重复接地保护，接地电阻不得大于4欧姆。

在正常电源发生故障时，二级负荷由柴油发电机供电。

4.小区电能的输送及配电系统

小区主要负荷为住宅照明及动力负荷，负荷性质多属二级和三级负荷，故采用树干式配电系统，接地制式采用TN-C-S方式。

5.变电所配电装置设计

（1）高压开关柜选型

高压开关柜选用XGN15-12型交流高压六氟化硫开关设备，该柜型采用FLN36型六氟化硫负荷开关，断路器配装VA型真空断路器。

（2）低压开关柜型式

本设计采用GGD型低压固定式开关柜。该柜型的柜体采用通用柜形式，其框架为自然通风形式，使柜内电器元件在运行中能够充分散热。

6.短路电流计算

（1）短路点选择

1）系统等值阻抗图

2）短路点的选择及目的（见下表）

?

（2）各短路点短路电流计算

本短路电流计算以1＃箱变为例。确定基准值如下：

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）各元件等值电抗设：Sj＝100MVA Uj＝Uav则：

4）短路电流计算结果表（见下表）

?

7.一次设备的选择与校验

（1）设备选择原则

1）按正常工作条件选择，按短路条件检验其稳当性。

2）本设计中，主要设备的校验均选择在10KV部分进行。

（2）10KV设备的选择与校验

1）基本条件：

额定电压：UN≥Uωn＝10KV

额定电流：IN进≥Iωn＝1660/（1.732*10）＝95.84A

IN出≥Iωn＝500/（1.732*10）＝28.9A

装设地点：户内

短路电流计算结果：IK-1″(3)＝I∞(3)＝IK-1(3)＝8.6KA ish（3）＝21.9KA

2）10KV断路器选型及校验

根据基本条件，参考产品样本，选择VA-12型真空断路器。其技术参数如下表：

短时耐受电流（4S）进/出线12KV 630A 25KA 40KA 25KA使用回路额定电压额定电流额定开断电流短路关合电流峰值

Ⅰ.动稳定校验：

∵ip＝40KA＞ish（3）＝21.9KA

∴动稳定满足要求

故所选10KV断路器合格。

3）10KV负荷开关选型及校验

根据基本条件，参考产品样本，选择FL(R)N36-12D型六氟化硫负荷开关。其技术参数如下表：

使用回路额定电压短时耐受电流（3S）进/出线12KV 630A 630A 50KA 20KA变压器回路12KV 125A 630A 80KA 20KA额定电流额定有功负荷开断电流短路关合电流峰值

Ⅰ.动稳定校验：

故所选10KV负荷开关合格。

4）10KV电流互感器选择与校验

根据基本条件及产品样本,选择为LZZB6-10型户内干式电流互感器。其进线回路电流比为300/5，出线回路电流比为50/5，准确度均为0.5/10P。

额定电流比准确等级动稳定电流峰值（iP）0.5级10P级额定输出（VA）1S热稳定电流（It）300/5A 0.5/10P10 15 20 20KA 50KA 50/5A 0.5/ 10P10 15 20 15KA 37.5KA

Ⅰ.动稳定校验：

∴热稳定性满足要求.

故所选10KV电流互感器合格。

（3）0.4KV设备的选择与校验

1）低压配电系统的保护要求

Ⅰ.过载保护：要求合理确定开关设备的整定值，既要防止整定值过小频繁跳闸影响供电质量，又要防止整定值过大使线路和设备得不到有效保护。

Ⅱ.短路保护：要求开关设备能够瞬时动作或短延时动作。

Ⅲ.接地故障保护：要求接地故障电流不小于断路器瞬时或短延时过流脱扣器整定电流的1.3倍。

2）0.4KV断路器选择

根据电气设备的选择原则和上述保护要求，选择0.4KV断路器型号如下：

低压总开关：HSW1-2000A

低压馈线开关：HSM1-800A(400A、250A)

四、防雷接地

1.电力设备防雷

（1）防雷主要措施

1）直击雷保护

本小区主要为小高层建筑，在建筑物屋顶以设置避雷带保护。电气设计的箱变在小区建筑物周围，处于防雷保护范围内，故无需考虑直击雷保护。

2）侵入波保护

采用在箱变进线端安装氧化锌避雷器方式保护。

（2）避雷器配置

1）10kV进出线端均安装一组氧化锌避雷器。

2）为防止电容器操作过电压，在低压并联电容器首端装设避雷器。

2.接地装置

为了将各种不同用途和不同电压等级的电气设备接地，应使用一个总的接地装置。接地装置的接地电阻应满足其中接地电阻最小的电气设备的要求。配电变压器的接地装置宜敷设成闭合环形，以防止因接地网流过中心线的不平衡电流在雨后地面积水或泥泞时接地装置附近的跨步电压引起触电事故。

本工程中，各箱变设独立接地网，且接地网以水平接地体为主，埋设深度为0.7米。水平接地体采用－50*6的扁钢，垂直接地体采用φ50的钢管，要求接地网实测接地电阻不大于4Ω。

五、结论

瑞景花园小区负荷性质主要为二级和三级负荷，小区总视在负荷为1669.6KVA，配电系统采用树干式，其高压电源取自由本市电力公司10KV专线，低压采用了TN-C-S接地制式。小区设有自备柴油发电机，可在电力线路故障或检修时投入，以保证对重要负荷的供电要求。

本着安全、节能、污染少、噪音小的原则，本小区配电设计共设置了三台箱式变电站，箱变内高压开关柜选用XGN15-12型，低压开关柜选用GGD型。箱变外壳颜色与小区绿化配套，且整个小区的高、低压供配电线路均采用电缆敷设，以达到既安全又美观的效果。

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[9][10]能源部西北电力设计院.电力工程电力设计手册[Z].北京：水利电力出版社，1989.

（责任编辑：焦俊生）

TU 85

A

1671-752X（2013）03-0071-04

2013-05-14

高峰（1970-），女，安徽庐江人，安徽工业职业技术学院讲师，工程师，中南大学电气专业硕士在读。