摘要本次课程设计的课题是住宅小区供电系统的设计，根据设计的基本要求，运用所学的相关知识，查阅相关的资料，进行供电系统的初步设计。
本次设计的基本流程是：进行负荷计算，根据负荷计算结果进行变压器的选择并确定供电方案，之后依次进行短路电流的计算，高、低压电器设备的选择和校验，继电保护，防雷与接地保护，电测量仪表设计等，在这一框架下，按照国家的标准，结合小区实际情况完成设计。
本次设计考虑到了供电系统的安全、可靠、灵活、经济四项基本要求，在选择供电方案和电器设备时，优先选择低能耗并且满足设计要求的方案和设备，除此以外，还考虑到了小区未来的负荷发展情况，做到了远、近期结合，留有扩建的可能性。
关键词：负荷统计；变压器选择；短路计算；继电保护；备用电源目录1 引言 (1)2 负荷计算 (2)2.1 供电负荷的分析 (2)2.2 供电负荷的计算 (3)3 供电方案的确定 (5)3.1 主接线方案原则 (5)3.2 主接线方案设计 (5)3.3 低压部分配电系统 (6)4.1 变压器台数的选择 (8)4.2 变压器容量的选择 (8)4.3 变压器型号的选择 (8)4.4 线路的选择 (9)5 短路计算 (11)5.1 短路故障的形式 (11)5.2 短路电流的计算 (11)6 高、低压设备的选择 (14)6.1 设备选择的基本原则 (14)6.2 高压设备的选择 (15)6.3 低压设备的选择 (16)7 继电保护 (19)7.1 继电保护的意义及设置原则 (19)7.2 变压器的继电保护 (19)8 变电所防雷与接地 (22)8.1变电所防雷保护的设计： (22)8.2 变电所接地保护的设计： (22)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)1 引言研究意义：近几年来我国社会发展迅速，人民的生活水平有了很大提高，对居住环境的方便、安全、环保、舒适等方面提出了更高的要求。
这使得住宅小区的供电系统要适应小区的用电负荷及小区的规划，从多方面考虑，设计出最合理的供电方案，以使供电系统的运行更加经济、灵活、安全、可靠。
发展现状：步入21世纪后，我国城市化正处于又一新的发展阶段，城市地区的住宅建筑林立，建筑标准越来越现代化，不同种类的小区对用电负荷的要求也不尽相同，但总体的趋势是用电负荷有较大增高，在夏冬季节或用电高峰时段时，用电负荷有较大的波动，造成供电的不稳定或是停电时有发生，为居民用电带来了诸多不便，因此要求小区供电系统要具备更高的可靠性与安全性。
随着城市化进程的逐年加快，城市用地更加紧张、用电负荷更加集中，城市的电力电网也逐步由架空向电缆过渡，老旧的配电方案以及变压器、配电室等电力设备在安全性、经济性、环保性等方面都难以满足时下的住宅用电负荷要求，由此对于小区的供电方案也有了新的要求。
发展趋势：将来的供配电系统主要发展方向为小型化、节能化及更加自动化。
目前对于供电系统的供电可靠性尚感不足，对于某些重要设备如消防设施、生活水泵、生活电梯的供电可靠性还有待提高。
另外，低压配电部分的安全性也需要更多的重视。
小区供电设计要考虑下列基本要求：(1）安全性需要达到相关技术规范与国家标准，且能够保证人身和设备的安全。
(2)可靠性需要满足小区正常用电的电力负荷。
(3)灵活性需要适用于多种运行方式，以便于电气设备的维修及切换，并适当考虑未来的负荷发展情况。
(4)经济性在符合上述要求的前提下，尽可能简化设计方案，降低投资及设备运行、维修的费用，并减少线路有色金属的消耗和电能的节约。
2 负荷计算2.1 供电负荷的分析近年来我国的经济建设步入快车道，居民的生活水品不断提高，越来越多的高能耗电器走进我们的生活，普通家庭的用电需求不断上涨，例如：空调、电炊具、电热水器等，很多家庭装有多个空调、彩电、冰箱，而且呈现出强劲的增长态势，根据以上现状《湖南省住宅设计标准》做出如下规定，一般而言高层的计算负荷可参考每户6~8kW标准，小高层及多层可参考每户4~6kW，除上述方法外还可参考502W的建筑面积标准，本次设计是针对普通住宅小区的设计，/m根据以上标准，计算负荷取值6kW每户。
本次设计共有两个院，每栋高6层，则每单元为12户，一号院为1~14栋，每两栋设置一个户外配电箱，共计7个配电箱；二号院为15~26栋，每两栋设置一个户外配电箱，共计6个配电箱。
每两个配电箱设置一个配电屏，共计7个配电屏。
由配电屏引出线路通向配电箱，再由配电箱引出线路通向楼栋单元，之后各单元在引出线路到各户。
表1 负荷的初步划分2.2 供电负荷的计算负荷计算公式： 有功计算负荷e d P K P =30无功计算负荷ϕtan 3030P Q =视在计算负荷ϕcos 3030P S =计算电流nU S I 33030=查阅资料得知：住宅用电负荷需要系数12户时d K 取值0.6；d K 在25~100户时d K 取值0.45；100~200户时d K 取值0.35；大于260户时d K 取值0.3；生活用电功率因数取值85.0cos =ϕ，则62.0tan =ϕ （1）小区总的负荷计算kW P e 66246)540564(=⨯+= kW P K P e d 2.198766273.030=⨯==kVA P S 8.233785.02.1987cos 3030===ϕ （2）单元的负荷计算kW P e 726112=⨯⨯=kW P K P e d 2.43726.030=⨯==kVA P S 8.5085.02.43cos 3030===ϕ A U S I n3.734.038.5033030=⨯==（3）配电箱的负荷计算：① 1#、2#、3#、5#、6#、8#配电箱单元数相同，负荷相同kW P e 5046)43(12=⨯+⨯=kW P K P e d 8.22650445.030=⨯== var 3.14062.08.226tan 3030k P Q =⨯==ϕkVA P S 8.26685.08.226cos 3030===ϕA U S I n1.3854.038.26633030=⨯==② 4#、11#配电箱单元数相同，负荷相同kW P e 4326)33(12=⨯+⨯= kW P K P e d 4.19443245.030=⨯== var 5.12062.04.194tan 3030k P Q =⨯==ϕkVA P S 7.22885.04.194cos 3030===ϕ A U S I n1.3304.037.22833030=⨯==③ 9#、10#、12#、13#配电箱单元数相同，负荷相同kW P e 5766)44(12=⨯+⨯= kW P K P e d 2.25957645.030=⨯== var 7.16062.02.259tan 3030k P Q =⨯==ϕkVA P S 9.30485.02.259cos 3030===ϕ A U S I n1.4404.039.30433030=⨯==经以上计算结果列出下表：表2 负荷计算的结果3 供电方案的确定3.1 主接线方案原则在设计小区供电主接线方案时，要符合国家规范，合理布局，经济节约等，为适应日益变化的新形势还要有一定的超前意识，从而避免造成重复建设，资金浪费，维护不便，还影响居民的正常用电。
设计主接线方案时要符合下列要求：（1）安全性需要达到相关技术规范与国家标准，且能够保证人身和设备的安全。
（2）可靠性需要满足小区正常用电的电力负荷。
（3）灵活性需要适用于多种运行方式，以便于电气设备的维修及切换，并适当考虑未来的负荷发展情况。
（4）经济性在符合上述要求的前提下，尽可能简化主接线方案，降低投资及设备运行、维修的费用，并减少线路有色金属的消耗和电能的节约。
3.2 主接线方案设计图1 主接线方案3.3 低压部分配电系统（1）配电屏至配电箱部分本次设计是每两栋楼设一个配电箱，小区的低压配电箱共有13个，分别标号为1#~13#配电箱，低压配电屏设七个，1号配电屏为1#、2#配电箱配电，2号配电屏为3#~4#配电箱配电，3号配电屏为5#~6#配电箱配电，4号配电屏为7#~8#配电箱配电，5号配电屏为9#~10#配电箱配电，6号配电屏为11#~12#配电箱配电，7号配电屏为13#配电箱配电。
图2 配电屏至配电箱部分（2）配电箱至单元部分每两栋楼设一个配电箱，共计13个，配电箱为其下属的单元配电。
图3 配电箱至单元部分4 变压器及线路的选择4.1 变压器台数的选择在变电所中最关键的一次设备是电力变压器，它的主要任务是提升或降低电力系统的电压，以便于合理分配、使用和输送电能。
选择主变压器台数时应考虑以下原则： (1)供电系统对正常的用电负荷要有足够的可靠性。
(2)当变电所的负荷因昼夜、季节而幅度较大时，且适宜以经济方式运行时，可考虑接入两台变压器。
(3)一般情况下，变电所适宜选用一台变压器，但对于负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或更多的变压器。
(4）在选择变电所主变压器台数时，还应考虑负荷未来的发展情况，预留出一定的容量。
就本次设计而言：适宜选用两台主变压器，分别为两个院供电，若某台变压器停止运行时，另一台则须承担其负荷。
4.2 变压器容量的选择(1)对于只装有一台主变压器的供电系统，主变压器的容量T N S .应满足全部用电设备总计算负荷30S 的需要，即30.S S T N ≥(1)装有两台主变压器时每台变压器的容量T N S .应同时满足下列两个条件： ①当任意一台变压器单独承担负荷时，须满足约60%~70%的总计算负荷，即30.)7.0~6.0(S S T N =②当任意一台变压器单独承担负荷时，须满足所有的Ⅰ、Ⅱ级负荷，即)(30.∏+I ≥S S T N就本次设计而言，小区负荷等级为三级，只要考虑条件①：则两个院的30S 为2337.8kV A ，选用两个主变压器的容量30.)7.0~6.0(S S T N =，经计算得kVA S T N 1637~1403.=，取kVA S T N 1600.=4.3 变压器型号的选择根据以上对变压器的分析，查询资料可知，变压器型号选择为SC9-1600/10，参数如下：表3 SC9-1600/10变压器参数型号 额定电压 阻抗电压（%）空载损耗（W ） 负载损耗（W ） 空载电流（%） 连接组别 SC9-1600/1010kV61980108500.7Dyn114.4 线路的选择电源进线由10kV 城市电网引出两路架空线路进入变电站，在两路电路进线的主开关柜之前各装设一台高压计量柜，计费电能表通过电压互感器及电流互感器接入电路中。
在选择三相系统中导线的相线截面时可依照导线发热条件来选，须使其允许载流量a I 不小于相线上的计算电流30I ，即30I I al ≥在计算导线的允许载流量时，还要考虑温度条件的影响，计算时要乘以温度校正系数，其公式如下：'0θθθθθ--=al al K(1)变电所进线电缆的选择经算得温度校正系数为45.1406018600'0=--=--=θθθθθal al K3045.1I I al ≥，即A I I al 7.6345.13.9245.130==≥查表9得知：可选用标称截面为352mm 的油浸纸绝缘电缆。