供电课程设计计算书-新兴大厦变电所设计.doc

吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 1 第第 1 章章 绪论绪论 建筑工程的电气设计中，需要讲究设计的可操作性、延续性、系统性和整 体协调性。本次变配电系统设计。通过理论和实践相结合，提高分析问题和解 决问题的能力;学会使用规范及有关的设计资料，掌握设计的基本方法。 1.11.1 设计题目及工程概况设计题目及工程概况 1.1.11.1.1 设计题目设计题目 新兴大厦变电所设计新兴大厦变电所设计 1.1.21.1.2 工程概况工程概况 本工程名称为新兴大厦，楼高 50.2 米，总建筑面积 1.2 万平方米，属二类 建筑，地上十二层为办公楼，地下一层设变配电室、停车位、柴油发电机房， 主体每层设一个强电间 1.21.2 设计依据及绘图工具设计依据及绘图工具 1.2.11.2.1 设计依据设计依据 1国家先行有关设计规程、规范及标准。 2国家先行有关的标准图。 3有关厂家提供的产品样本及手册。 4学校提供的有关样图。 5有关专业提供的原始资料。 6. 业主所提供的资料 1.2.21.2.2 绘图工具绘图工具 本设计所有图纸均用 auto cad2004 及天正电气 6.0 绘制 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 2 1.31.3 设计范围设计范围 1.3.11.3.1 供配电部分供配电部分 （1）高压配电系统图 （2）低压配电系统图 （3）变配电室布置平剖面图 （4）变配电室接地平面图 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 3 第第 2 2 章章 方案论证方案论证 2.12.1 设备清单设备清单 设备 设备容 量 （kw） 系数 kx 计算功 率 （kw） 备注 回路 代号 消防电梯 18.5118.5 一级负荷双电源 wepm1 客梯 21.5121.5 二级负荷双电源 wepm2 地下室送风排烟排污 40.4140.4 一级负荷双电源 wepm3 四层排风机 44144 一级负荷双电源 wepm4 六层机房 usp 电源 80180 一级负荷双电源 wepm5 防火卷帘 23123 一级负荷双电源 wepm6 屋顶送风消防稳压 20.1120.1 一级负荷双电源 wepm7 屋顶送风 7.517.5 一级负荷双电源 wepm8 消防控制室 10110 一级负荷双电源 wepm9 地下消防喷淋泵 74174 一级负荷双电源 wepm10 主体应急照明 23123 一级负荷双电源 welm1 地下室污水泵 280.822.4 三级负荷双电源 wpm1 地下室污水泵 20.50.816.4 三级负荷双电源 wpm2 地下室热风幕 960.876.8 三级负荷双电源 wpm3 空调 460.732.2 三级负荷双电源 wpm4 地下一层照明 200.816 三级负荷双电源 wlm1 一至三层照明 900.872 三级负荷双电源 wlm2 四至六层照明 900.872 三级负荷双电源 wlm3 七至十九层照明 900.872 三级负荷双电源 wlm4 十至十二层照明 900.872 三级负荷双电源 wlm5 主体立面照明（预留） 10110 三级负荷双电源 wlm6 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 4 2.2 负荷等级 根据负荷性质和对供电可靠性要求的程度，该用电设备负荷可分一级负荷， 二级负荷，三级负荷。机房用计算机系统电源、消防电梯、防排烟风机、应急 照明等消防负荷为一级负荷;客梯、楼梯照明为二级负荷。正常照明、空调为三 级负荷。 2.3 方案主结线图 电源由一路来自附近的发电厂，另一路来自自备的柴油发电机。其中高压 侧有两台变压器，低压侧采用单母线分两段联络且发电机单母线不联络。其中 的一、二级负荷采用双电源供电，在末端切换。 2.42.4 负荷容量负荷容量 取商业用房用电指标为 70w/m2,使用面积为 6300，则其总设备容量为 2 m 441kw；,，总设备容量为 632kw。地下室设备机房总设备的用电指标为 7.5w/ ，面积为 1078，容量 7.5kw。 2 m 2 m 其中一级负荷设备容量分别为：应急照明 70kw，消防中心 25kw， ，地 下喷淋 165kw，排烟机 40kw，地下消防泵 135kw，共 435kw。二级负荷设 备容量分别为：卷帘 13.5，电话及计算机房 25kw，共 38.5kw。三级负荷设 备容量分别为普通照明 405.5kw，新风机 69kw，排新风机 69kw， ，电梯 98kw，污水泵 2.2 kw，生活给水泵 63 kw，共 706.7kw，总设备容量 1010.05kw。考虑到余量因此初选两台容量分别为 630kva、800kva 的变压 器。根据柴油发电机要作为一级负荷的备用电源，于是初选柴油发电机 500kw,采 用 fcm1600a 的插接母线吊棚敷设。 2.52.5 电源电源 市电由区域变电站引来一路 10kv 电源,采用电缆埋地敷设至本建筑物电缆 分界室,由电缆分界室提供 10kv 电源至地下一层变 配电室进户线仅预留穿墙套 管. 另一路来自自备的柴油发电机 220/380v. 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 5 2.62.6 供配电方式供配电方式 本工程采用高压集中计量，在 10kv 进线设置总计量装置。进线柜与计量柜， 进线隔离柜；联络柜与联络隔离柜加电气与机械联锁。高压断路器采用真空断 路器，直流操作系统。本工程采用低压集中自动补偿方式，每台变压器低压母 线上装设不燃型干式补偿电容器，对系统进行无功功率自动补偿，使补偿后的 功率因数不小于 0.9。 本工程低压系统采用独立配电系统，其中动力、照明自成配电系统：动力 采用放射式供电方式，照明系统采用树干式与放射式相结合的供电方式；垂直 干线系统采用电缆干线式系统；在各层分别设照明配电箱、动力配电箱。本工 程进线出线采用电缆桥架敷设方式，高压柜通过桥架进线，由桥架出线至变压 器，变压器又通过桥架至低压柜，低压柜由桥架出去对其它用电场所供电。即 高压上进上出，低压上进上出方式。 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 6 第第 3 章章 负荷计算负荷计算 3.13.1 负荷计算负荷计算 3.13.11 1 计算方法计算方法 因为民用建筑系统是长期工作，各用电设备的容量相差不大，所以负荷计 算采用的是需要系数法。 根据给出的原始资料，一般采用下述公式计算 电气设备组的负荷计算 (kw) c p de kp (kvar) cc qptg (kva) 22 1/2 c () cc spq (a) c c p i = 3cos n u -该用电设备组的有功、无功、视在计算负荷 , ccc p q s -该用电设备组的设备容量总和，不包括备用设备容量（kw） pe -额定电压（kv） un -与运行功率因数角对应的正切值 tg -该用电设备组计算电流 c i -该用电设备组的需用系数 d k 312 电力负荷计算电力负荷计算 地下室热风幕的负荷计算： 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 7 估算地下室热风幕的设备容量为 96kw，查表知需要系数为 0.8，功率因数 为 0.8，则， =76.8kw c p de kp =57.6kvar cc qptg =96kva 22 1/2 c () cc spq =146a c c p i = 3cos n u 其他负荷计算同上。 1变压器所承受用电负荷参数表 表 51 设备名称设备名称pn /kw kdcos tg pc /kw qc /kva r sc /kva ic /a 导线导线回路回路 编号编号 地下室 污水泵 280.80.80.7522.416.82842.6 zryjv- 3x25+2x16 -ct wpm1 地下室 污水泵20.50.80.80.7516.412.320.531.2 zryjv- 3x25+2x16 -ct wpm2 地下室 热风幕960.80.80.7576. 8 57. 6 96146 zryjv- 3x95+2x50 -ct wpm3 空调460.70.80.7532.824.440.961.2 zryjv- 3x35+2x16 -ct wpm4 消防电梯18.510.80.7518.513.921.535.2 zryjv- 3x25+2x16 -ct wepm1 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 8 客梯21.510.61.3321.528.735.954.5 zryjv- 3x35+2x16 -ct wepm2 地下室送风 排烟排污40.410.80.7540.430.350.576.7 zryjv- 3x35+2x16 -ct wepm3 四层排风机4410.80.7544335583.6 zryjv- 3x70+2x35 -ct wepm4 六层机房 ups 电源8010.80.758060100.0152 zryjv- 3x95+2x50 -ct wepm5 防火卷帘2310.80.752317.328.851.3 zryjv- 3x25+2x16 -ct wepm6 屋顶送风 消防稳压 20.110.80.7520.115.125.138.2 zryjv- 3x25+2x16 -ct wepm7 2变压器所承受用电负荷参数表 表 52 设备名称设备名称pn /kw kdcos tg pc /kw qc /kvar sc /kv a ic /a 导线导线回路回路 编号编号 屋顶送风7.510.80.757.55.69.414.2 zryjv- 3x25+2x16- ct wepm8 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 9 消防控制室1010.80.75107.512.519.5 zryjv- 3x25+2x16- ct wepm9 地下室消防 喷淋泵 7410.80.757455.692.6105. 6 zryjv- 3x95+2x50- ct wepm1 0 主体应急照 明 2310.80.752317.323.457.2 zryjv- 4x25+1x16- ct welm1 主楼照明干 线 1，地下 一层 200.80.90.48167.7524.627 zryjv- 4x25+1x16- ct wlm1 主楼照明干 线 1，一 三 层 900.80.90.487234.980122 zryjv- 4x70+1x35- ct wlm2 主楼照明干 线 2，四 六层 900.90.90.487234.980122 zryjv- 4x70+1x35- ct wlm3 主楼照明干 线 3，七 九层 900.90.90.487234.980122 zryjv- 4x70+1x35- ct wlm4 主楼照明干 线 4 十十 二层 900.90.90.487234.980122 zryjv- 4x70+1x35- ct wlm5 主楼立面照 明（预留） 200.80.90.48167.7517.827 zryjv- 4x25+1x16- wlm6 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 10 ct 3.23.2 配电干线或变电所的有功、无功和视在计算负荷配电干线或变电所的有功、无功和视在计算负荷 (kw) ce pkp (kvar) cc qtgp (kva) 22 1/2 () ccc spq (a) c 3 c n s i u 1#1#变压器回路的有功、无功计算负荷变压器回路的有功、无功计算负荷 =436.8kw e p 有功同时系数 0.9 无功同时系数 0.95 pc=404.1 x 0.9=363.7kw =308.3x0.95=292.9 kvar c q 2#2#变压器回路的有功、无功计算负荷变压器回路的有功、无功计算负荷 =514.5kw e p 有功同时系数 0.95 无功同时系数 0.95 pc=434.5 x0.95 =412.7kw =241x0.95=229 kvar c q 3.33.3 自动补偿时补偿容量计算自动补偿时补偿容量计算 求电容器补偿容量 ccccc qptgtgpq)( 21 式中 -无功功率补偿率 -有功计算负荷 pc 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 11 -补偿前计算负荷的功率因数角的正切值 1 tg -补偿后计算负荷的功率因数角的正切值 2 tg 无功功率补偿率，其值查表 c q 电容器数量的选择 cc/c 式中 电容器台数，台。 cc-需补偿的无功功率，var. c单台电容器容量，var. 实际补偿量 ccc qnq 补偿后的实际平均功率因数 av av av s p cos 根据上述公式进行补偿计算： 3.4.3.4. 1#1#变压器补偿计算：变压器补偿计算： 计算负荷为 404.1kw,补偿前功率因数 cos 的计算，81 . 0 c c p q tg 经计算，补偿前的功率因数为 0.77，要求补偿到 0.93 以上，则需要型号为 bw0.4-12-1（=12kvar）的个数为： r q =tg(arccos)=0.83 1av tg 1 =tg(arccos)=0.395 2av tg 2 =165.5kvar 12 qcc=pc(-) avav tgtg 选择电容器数量：n=qcc/qc=165.5/12=13.8 考虑三相均衡分配，应装设 15 组，每相 5 个，此时并联电容器的实际值 为 15x12kvar=180kvar，补偿后的实际平均功率因数为： 96. 0cos av av av s p 此值满足要求。 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 12 3.53.5 2#2#变压器补偿计算：变压器补偿计算： 计算负荷为 514.5kw,补偿前功率因数 cos 的计算，56 . 0 c c p q tg 经计算，补偿前的功率因数为 0.87，要求补偿到 0.93 以上，则需要 型号为 bw0.4-12-1（=12kvar）的个数为： r q =tg(arccos)=0.56 1av tg 1 =tg(arccos)=0.3952 2av tg 2 =68kvar 12 qcc=pc(-) avav tgtg 选择电容器数量：n=qcc/qc=68/12=5.7 考虑三相均衡分配，应装设 6 组，每相 2 个，此时并联电容器的实 际值为 6x12kvar=72kvar，补偿后的实际平均功率因数为： 94.0cos av av av s p 此值满足要求。 第 4 章 设备选择 4.1 低压设备选择依据 4.1.1 低压断路器选择依据 1满足工作电压要求 即： ur= umuw n u 式中 um 开关电器最高工作电压； uw 开关电器装设处的最高工作电压； ur 开关电器额定电压； 系统的标称电压。 n u 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 13 2满足工作电流要求 即： iric 式中 ir 开关电器额定电流； ic 开关电器装设处的计算电流 3满足开关电器分断能力的要求 断路器应能分断最大短路电流 ibr (3) .max i k 低压侧取断路器为断能力 30ka 根据 hsm1 系列塑料外壳式断路器样本选择断路器 考虑 23 级配电，根据规范，取 ir 比末端 ir 大 23 级 4.1.2 低压电流互感器选择依据 1满足工作电压要求 即： ur= umuw n u 式中 um 开关电器最高工作电压； uw 开关电器装设处的最高工作电压； ur 开关电器额定电压； 系统的标称电压。 n u 2满足工作电流要求 应对一、二次侧分别考虑 （1）一次侧额定电流 ir1： ir1=（1.251.5）ic （2）二次侧额定电流 ir2： ir2=5a 4.1.3 线缆选择依据 根据规范，一般取 ialir 4.2 低压断路器及电缆型号的选择 序号回路编号计算电流ic/a断路器型号电缆型号 1welm151.2ns-160/3300- 64a zryjv-3*25+2*16 2wlm127ns-160/3300- 40a zr yjv-4*25+1*16 3wepm135.2ns-160/3300- 44a zr yjv-3*25+2*16 4wepm 254.5ns-160/3300- 70a zr yjv-3*35+2*16 5wepm374.5ns-160/3300-zr yjv-3*35+2*16 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 14 100a 6wepm483.6ns-160/3300- 105a zr yjv-3*70+2*35 7wepm5152ns-250/3300- 200a zr yjv-3*95+2*50 8wpm142.6ns-160/3300- 54a zr yjv-3*25+2*16 9wpm231.2ns-160/3300- 40a zr yjv-3*25+2*16 10wpm3146ns-250/3300- 200a zr yjv-3*95+2*50 11wpm461.2ns-160/3300- 80a zr yjv-3*35+2*16 12wlm2122ns-160/3300- 153a zr yjv-4*70+1*35 13wepm651.2ns-160/3300- 64a zr yjv-3*25+2*16 14wepm738.2ns-160/3300- 50a zr yjv-3*25+2*16 15wepm814.2ns-160/3300- 20a zr yjv-3*25+2*16 16wepm919.5ns-160/3300- 25a zr yjv-3*25+2*16 17wepm10105.6ns-160/3300- 1133a zr yjv-3*95+2*50 18wlm3122ns-250/3300- 160a zr yjv-4*70+1*35 19wlm4122ns-250/3300- 160a zr yjv-4*70+1*35 20wlm5122ns-250/3300- 160a zr yjv-4*70+1*35 21wlm627ns-160/3300- 40a zr yjv-4*25+1*16 4.34.3 短路电流计算：短路电流计算： 1.画出计算电路图，如下图所示： 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 15 2.各元件阻抗计算 选基值。先选定容量基值 =100mva；=10.5kv；=0.4kv，再按使标幺值变比严格等于 b s bi u b u 1 来确定电压等级 1 的基值。 画出短路回路的阻抗图，如下图所示： g x l x cc x r 2t x 各元件阻抗标幺值分别为： 系统阻抗： b g* k* 100 s 1 x0.5 ss 200 架空线 l： 98 . 0 100 5 . 10 7 . 24 . 0 22 1 0 b b l s u lx x 电缆 c： 2 . 0 100 5 . 10 7 . 208 . 0 22 1 0 b b c s u lx x 22 . 0 100 5 . 10 7 . 209 . 0 22 1 0 b b c s u lr r 变压器： 1 t 5 . 9 63 . 0 100 06 . 0 100 % 1 1 tr bk t s su x 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 16 变压器： 2 t 5 . 9 63 . 0 100 06 . 0 100 % 2 2 tr bk t s su x 3.短路回路总阻抗为： 43 . 6 75. 42 . 098 . 0 5 . 0 tclg xxxxx 22 . 0 c rr 因为所以忽略电阻部分，则短路回路的总阻抗为。 , 3/xr * * x 电源电压标幺值为： s s* b1 u u1 u 于是有： a x u i s 156 . 0 43 . 6 1 )3( 4.各电压等级短路电流有名值为： ka u s ii b b kk 86 . 0 5 .103 100 156. 0 3 1 )3( *1 ka u s ii b b kk 54.22 4 . 03 100 156 . 0 3 )3( * )3( * 5.短路点 k 的短路容量为： mvaius kbk 62.1554.224 . 0732 . 1 3 )3( 6.电压等级 1 处的冲击电流：取 84 . 1 ksh kaiki kshsh 24 . 2 86 . 0 84 . 1 22 )3( 1 其有效值： kakii shksh 34 . 1 ) 184. 1 (2186 . 0 ) 1(21 22)3( 1 7.电压等级处的冲击电流：取 09 . 1 ksh kaiki kshsh 75.3454.2209 . 1 22 )3( 其有效值： 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 17 4.4 变压器选择 4.4.1 t1 变压器的选择 根据补偿后的计算视在功率，因为有（为变压器的负荷率一般取 rt sc s 75%85%）取=12500kva，所以选择变压器 scb91250kva/10/0.4kv，联 rt s 结组标号d,yn11 ，变压器短路电压百分数u k6，则其负荷率为80。 lwh 选择低压母线空开断路器, ic=473.28a 选取dz20-630/3p-630 变压器出线电缆 wdz-yjn-1kv-3x185+2x95 变压器母线的选择 tmy-3(40x4)+(40x4) 选择保护线 pe-tmy-20x2 选择变压器电流互感器：as12-1000/5 4.4.2 t2 变压器的选择 根据补偿后的计算视在功率，因为有（为变压器的负荷率一般 rt sc s 取75%85%）取=800kva，所以选择变压器 scb9800kva/10/0.4kv， rt s 联结组标号d,yn11 ，变压器短路电压百分数u k6，则其负荷率为73。 lwh 选择低压母线空开断路器, ic=1227a 选取 ns1500/3p-1 变压器出线电缆 wdz-yjn-1kv-2(3x150+2x70) 变压器母线的选择 tmy-3(40x4)+(40x4) 选择保护线 pe-tmy-20x2 选择变压器电流互感器: as12-1000/5 4.5 柴油发电机的选择 根据一级负荷求得 pc=246kw，选择柴油发电机=500kw 型号为：t500pvs n p 规格：长宽高（mmmmmm）=363512701950 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 18 选择低压母线空开断路器, ic=519a 选取 bmw800/3p-800 发电机出线电缆 wdz-yjn-1kv-2(3x150+2x70) 发电机母线的选择 tmy-3(40x4)+(40x4) 选择保护线 pe-tmy-20x2 选择变压器电流互感器： as12-1000/5 4.6 高压柜的选择 10kv 高压开关柜选用金属铠装中置移开式开关柜。型号：kyn28n-12，本 柜具有分断能力大、体积小、重量轻、操作安全方便、质量稳定、不会发生火 灾爆炸危险的特点。 ah1ah5 其规格均为：lwh =80015002300(mm)。柜内配有性能优 良的真空断路器，可靠性高、使用寿命长、几乎不需要维修，而且开关柜具有 “五防”功能，即：防误合、误分断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止 带电接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。 4.6.1 高压设备的选择 根据一次侧短路电流及其高压开关设备选用真空断路器 vd4-10/630,25ka ，且选用电磁操作机构。 熔断器熔体的额定电流应大于变压器低压出口处三相短路电流值或等于变 压器额定电流的 1.42 倍，故选择 rn1-10 型高压熔断器。 电流互感器选择 as12-0.5/10p 100 50/5 型号 电压互感器选择 rel-10 型号 接地开关选择 jn15 型号 避雷器选择 hy5ws2-17/50 型号 4.7 低压柜的选择 选用 gcs 型低压抽出式开关柜，低压柜中 aa1 aa2 aa6 aa12 aa13 aa14 规 格为 lwh =8008002200(mm)，aa3aa5 aa7aa10 aa15aa17 规格为 lwh =8006002200(mm), aa11 规格为 lwh =10008002200(mm)。 柜体被分成三个室，即水平母线室，功能单元室，电缆室。室与室之间用镀锌 钢板或高强度阻燃塑料功能板是相互隔离，各室作用相对独立，上下抽屉功能 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 19 单元之间有通风口的金属板隔离，有效防止电器元件因故障引起的飞弧与母线 或其它线路短路造成的事故。根据低压侧短路电流计算及一次侧计算电流选择 低压出口断路器为 ns 系列塑料外壳断路器。 熔断器熔体的额定电流，不应大于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的 2.5 倍， 长延时过电流脱扣器和瞬时或短延时过电流脱扣器的自动开关，其长延时过电 流脱扣器的整电流应根据返回电流而定，一般不大于绝缘导线、电缆允许载流 量的 1.1 倍 吉林建筑工程学院城建学院电气工程及其自动化 20 第第 5 章章 变配电室设计变配电室设计 5.5. 1 1 变电室位置选择变电室位置选择