某小区供配电系统课程设计1.doc

1 建筑供配电与照明课程设计报 告 题题 目目： 系系 部部： 专专 业业： 学学 号号： 姓姓 名名: : 指导老师指导老师： 2012 年 6 月 15 日 2 目目 录录 1. 任务设计目地任务设计目地.3 2设计务的项目设计务的项目 3 2.1 设计任务题目.3 2.2 要求在一周时间内独立完成下列工作量：.3 2.3 设计要求.3 2.4 设计依据.3 3. 设计依据设计依据.4 4. 小区的负荷计算小区的负荷计算.4 41 负荷等级.5 4. 2 负荷计算.4 4.3 照明灯的计算负荷确定如下.5 4.4 大楼变电所变压器低压侧的计算负荷.5 5. 变电所位置和形式的选择变电所位置和形式的选择.6 5.1 变电所主变压器台数/容量及主线方案的选择.5 6. 短路电流计算短路电流计算.7 7.一次设备的选择与校验一次设备的选择与校验. .11 8. 大楼内外照明设计大楼内外照明设计.12 9. 配电系统设计配电系统设计.12 10. 防雷和接地装置的确定防雷和接地装置的确定.12 11. 变压器接线图变压器接线图.14 12. 小区建筑平面小区建筑平面.14 13. 大楼照明设计图大楼照明设计图.15 14. 课程设计（论文）进程安排课程设计（论文）进程安排.16 3 1 1、任务设计目地、任务设计目地 通过某小区大楼的电气设计，熟悉高层住宅电气设计的方法及步骤。掌握 根据建筑物用途的不同，合理选择电源、变压器、各种用电设备，能读懂各种 电气图，了解防雷与接地。 2 2、设计任务的项目、设计任务的项目 2.1 设计任务题目 某小区大楼供配电与照明设计。 设计任务 2.2 要求在一周时间内独立完成下列工作量： 1）、设计说明书需包括： 封面与目录。 1 前言及确定了赋值参数的设计任务书。 2 负荷计算和无功率补偿。 3 变电所位置和型式的选择。 4 变电所主变压器台数、容量及主接线方案的选择。 5 短路电流计算。 6 变电所一次设备的选择与校验。 7 大楼内外照明设计。 8 防雷和接地装置的确定。 9 2）.设计图与表样 变配电所主接线图。 1 主要设备及材料表。 2 2.3、设计要求 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。 2.4、设计依据 1）、小区平面图与房屋建筑平面图如图 2 和图 3 所示。 2）、大楼负荷情况。 该楼高 18 层，设为 2 个单元，属于 1 梯 2 户型，户型为 90 平米两室两厅 一厨一卫，单独设立水泵站。低压动力设备均为三相，额定电压为 380v。照明 及家用电器均为单相，额定电压为 220v。该楼的负荷统计资料如表 1 所示，楼 内住户每户需要系数取 0.6、功率因素为 0.5。 3）、供电电源情况。 按照小区与当地供电部门签订的供电协议规定，该小区可由附近一条 10kv 的公用电源干线和另一个小区变电所取得工作电源。该干线的走向和变电所位 4 置参看小区总平面图。该干线首端所装高压断路器的断流容量为 500mva，此 断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的 动作时间为 1.5s。 3 3、设计依据设计依据 1）、小区平面图与房屋建筑平面图如图 2 和图 3 所示。 2）、大楼负荷情况。 该楼高 18 层，设为 2 个单元，属于 1 梯 2 户型，户型为 90 平米两室两厅 一厨一卫，单独设立水泵站。低压动力设备均为三相，额定电压为 380v。照明 及家用电器均为单相，额定电压为 220v。该楼的负荷统计资料如表 1 所示，楼 内住户每户需要系数取 0.6、功率因素为 0.5。 3）、供电电源情况。 按照小区与当地供电部门签订的供电协议规定，该小区可由附近一条 10kv 的公用电源干线和另一个小区变电所取得工作电源。该干线的走向和变电所位 置参看小区总平面图。该干线首端所装高压断路器的断流容量为 500mva，此 断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的 动作时间为 1.5s。 4 4、小区的负荷计算、小区的负荷计算 41 负荷等级负荷等级 根据0 民用建筑电气设计规范及火灾报警与消防联动控制的规定， 普通高层住宅按二级负荷供电，19 层及以上的住宅按一级负荷供电。高层住宅 言主要消防设备有消防水泵、消防控制室、消防电梯、防排烟设施、火灾自动 报警及消防联动装置、火灾应急照明和电动防火门窗、卷帘、阀门等。 4.2 负荷计算负荷计算 某小区大楼负荷计算 表 数 量 单一设 备容量 单类设 备容量 需要 系数 功率 因数 计算负荷 负荷名称 npe(kw)pe(kw)k cos 30 p 30 q 30 s 照明灯 3600.0414.400.500.480.907.203.468.00 照 明插座 7242280.300.8040.5030.3850.63 电梯 422.00440.50 0.75 0.8044.0033.0055.00 消防用扬水泵 422.0044180.00180.00257.14 管道加压泵 24.008.008.008.0011.43 高水箱加水泵 24.008.008.008.0011.43 泵 房 消防水排水泵 21.002.00 1.001.000.70 2.002.002.86 公用照明 360.041.440.500.480.900.720.350.80 合计 408.84201.2151.24261.2 合计(k=0.9) 180136.6235.2 补偿低压电容器容量 0.92-133 补偿后合计 180.9136.1281.93 5 变压器损耗 6.416.92 合计（高压侧） 0.91187.3457198.3 4.3 照明灯的计算负荷确定如下：照明灯的计算负荷确定如下： )(12 38 . 0 3 8 3 )(8 var)(46 . 3 48 . 0 2 . 7tan )(2 . 740.145 . 0 2 )1(30 )1(30 2 )1(30 2 )1(30)1(30 )1(30)1(30 )1(30 a u s i akvqps kpq kwkpp n e 其余负荷计算过程相同（从此处略） 4.4 大楼变电所变压器低压侧的计算负荷为（考虑到总的负荷的同时系数大楼变电所变压器低压侧的计算负荷为（考虑到总的负荷的同时系数 （k=0.9k=0.9）：）： 73 . 0 55.357 38.261 cos )(55.35766.23838.261 var)(66.23818.2659 . 0 )(38.26142.2909 . 0 )2(30 )2(30 )2( 222 )2(30 2 )2(30)2(30 )1(30)2(30 )1(30)2(30 s p akvqps kqkq kwpkp 欲将功率因数从 0.73 提高到 0.92，则低压侧所需的补偿容量为： )2( cos var)(133)92 . 0 costan73 . 0 cos(tan38.261)tan(tan 11 )2(30 kpqc 补偿后的计算负荷为： )(93.28166.10538.261 var)(66.10513366.268 )(38.261 22 )2(30)2(30)2(30 230230 )2(30 akvqps kqqq kwp c（ 与补偿前相同 变压器损耗为： var)(92.1693.28106 . 0 06 . 0 )(23 . 4 93.281015 . 0 015 . 0 )2(30 )2(30 ksq kwsp t t 大楼高压侧的计算负荷为： )(89.16 103 53.292 3 )(53.292 )92.1666.105()23 . 4 38.261()()( 1 )1(30 )1(30 222 )2(30 2 )2(30)1(30 a u s i akv qqpps n tt 大楼的补偿后的功率因数为： 6 满足（大于 0.90）的要求。91 . 0 53.292 23 . 4 38.261 cos )1(30 )1(30 )1( s pp t 5 5、变电所位置和形式的选择、变电所位置和形式的选择 由于大楼有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线， 一路经 10kv 公共电源电缆接入变电所，另一路引自邻近高压环网箱。 变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据变电所位置 和形式的选择规定及 gb500531994 的规定，结合本大楼的实际情况，这里 变电所采用单独设立方式。 5.1 变电所主变压器台数、容量及主接线方案的选择变电所主变压器台数、容量及主接线方案的选择 1)、变电所主变压器台数的选择 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时， 宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集 中负荷较大。结合本大楼的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选 择两台主变压器。 2)、变电所主变压器容量选择 每台变压器的容量应同时满足以下两个条件： n t s 任一台变压器单独运行时，宜满足： 1 30 (0.6 0.7) n t ss 任一台变压器单独运行时，应满足：。 2 30(1 10)n t ss 额定电压损耗变压 器型 号 额定 容量高低 联结组 别空载负载 空载电 流 io% 短路 阻抗 uk% s931510.50.4 yyn0 yyn11 670、72 0 3650、3 450 1.1、34、4 s9140010.50.4 yyn0 yyn11 800、87 0 4300、4 200 1.0、34、4 s9250010.50.4 yyn0 yyn11 960、10 30 5100、4 950 1.0、34、4 7 考虑到本大楼的实际情况，同时又考虑到未来 510 年的负荷发展，初步取 =500 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为 sc3 系列箱型 n t s kv a 干式变压器。型号：sg ，其主要技术指如下表所示： 3)、变电所主接线方案的选择 方案：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后， 对 6 6、短短 路路电电 流流计计 算算 6.1、短路电流计算的目的及方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装 置的整定计算。本大楼住宅采用欧姆法计算。 6.2、短路电流计算 本大楼的供电系统简图如下图所示。 1 短路计算电路图 2 求 k-1 点的三相短路电流和短路容量（） nc uu%105 1 电力系统电抗为：)(22 . 0 500 5 . 10 22 1 1 oc c s u x 电缆线路电抗为：)(047 . 0 59 . 0 08 . 0 02 lxx 总电抗为： )(267. 0047 . 0 22. 0 211 xxx 额定 电压 /kv 损耗/kw 变压器 型号 额定 容量 /kv a 高压低压 联结 组型号 空载负载 空载 电流 % 0 i 短路 阻抗 % k u s931510.50.4dyn112.457.451.14 8 三相短路电流周期分量的有效值为： )(73.22 267 . 0 3 5 . 10 3 1 1)3( 1 ka x u i c k 三相次暂态短路电流及短路稳态电流为： )(73.22 )3( 1 )3()3( kaiii k 三相短路冲击电流为： )(96.5773.2255 . 2 55 . 2 )3()3( kaiish 三相短路容量为： )(37.41373.22 5 . 1033 )3( 11 )3( 1 amvius kck 求 k-2 点的三相短路电流和短路容量 3 电力系统的电抗：)(1032 . 0 500 4 . 0 3 22 2 1 oc c s u x 电缆线路电抗为： )(10948 . 0 ) 5 . 10 4 . 0 ()47 . 0 59 . 0 (66 . 0 322 1 2 02 ）（ c c u u lxx 电力变压器电抗为：）（amvakvsn5 . 0500 )(10 3 . 20 315 . 0 4 . 0 100 4 3 2 3 x 总电抗为： )(10568.2110 3 . 20948 . 0 32 . 0 33 3212 ）（xxxx 三相短路电流周期分量的有效值为： )(81.10 10568.213 4 . 0 3 3 2 2)3( 2 ka x u i c k 三相次暂态短路电流及短路稳态电流为： )(81.10 )3( 2 )3()3( kaiii k 三相短路冲击电流为： )(8904.1981.1084 . 1 84 . 1 )3()3( kaiish 9 三相短路容量为： )(43728 . 7 81.104 . 033 )3( 22 )3( 2 amvius kck 重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线 故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重 要用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电； 当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩 建。 方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断 路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。 方案：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或 发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高 压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。 以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其 可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们 的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用 方案。如下图: 高压主接线图 7 7、变电所一次设备的选择与校验：、变电所一次设备的选择与校验： 高压一次设备的选择必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的 要求，同时设备应安全可靠的运行，运行维护方便，投资经济合理。 10 型号额定电流比次级组合 za-10200/50.5/3/ 0.3 二级负荷 0.5 级1 级3 级 高压电流互感器 0.81.21 额定电压型号 原绕组副绕组电压互感器 jdjj-1010kv0.03kv 型号额定电流额定电压 gw1420010 极限通过电流峰值热稳定电流 隔离开关 4031.5ka 低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须考虑安装地点，并 满足在正常条件下和故障条件下工作的要求，同时设备工作安全可靠，运行维 护方便，投资经济合理 型号额定电压额定电流 zn28-040.4200 动稳定峰值热稳定电流开断电流 低压断路器 202020ka 型号额定一次电流一次安匝 lmzj1-0.5400400 额定二次负荷 0.5 级1 级 低压电流互感器 0.40.6 型号额定电压额定电流动稳定电流峰 值 热稳定电流 zn23-1010kv630a63ka25ka 固有分闸时间合闸时间陪用操作机构开端电流 高压断路器 0.06s0.075sct1225ka 型号额定电压熔丝额定电流 rw5-10/2510kv25a 断路容量额定开断电流 上限下限 高压熔断器 6.3ka200mva15mva 11 型号额定电压额定电流 gn19-0.4c/200.4ka200a 极限通过电流热稳电流 低压隔离开关 50ka12.5 从配电所引出的 10kv 的工芯电缆采用交联聚录乙烯绝缘电力电缆 型号：yjv-3（504） yjv-3（8010）+1（606） 8 8、大楼内外照明设计、大楼内外照明设计 电气照明设计是由照明供电设计和灯具设计两部分组成。设计要解决照度 计算、导线截面的计算、各种灯具及材料的选型，并绘制照明设计平面图。 光源按其工作原理可分为热辐射光源、气体放电光源、半导体发光源三种。 常用的光源有：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯和半导体 灯等。照明光源的选择遵循以下的一般原则： 8.1、发光效率好；2）、显色性好，既显色指数高；3）、使用寿命长； 4）、可靠、方便、快捷；5）、性价比高。 9、配电系统设计、配电系统设计: 高层住宅分板式和塔式两种。配电系统及计量方式应满足下列要求： 照明系统采用树干式配电。根据每层户数的多少，每一层或二层取一相交 流 200v 电源供电。 1） 、 照明计量设在每层用户表箱内。 2） 、 在动力总配电柜内设动力总计量表。 3） 、 消防用电要求双路电源时，应以动力电源为主电源，照明电源为备 用电源。 4） 、 电梯前室照明及公共楼梯灯用电按动力计量（不装子表） ，人防层、 居委会应单独计量。 5） 、 设备层及地下室用电按照明计量，电度表装在照明配电柜内。 6） 、 住户配电箱可参照多层住宅的户箱。如下图： 12 1010、防雷和接地装置的确定、防雷和接地装置的确定 1）、变配电所的防雷措施 装设避雷针。室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电 1 所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型 时，不必再考虑直击雷的保护。 高压侧装设避雷器。这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压 2 线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量 靠近主变压器安装。 避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每 路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆 的架空线路，则在架空线路终端的 电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。 低压侧装设避雷器。这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入 3 而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如 it 系统），其 中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。 2）、防雷装置的确定 13 直击雷的防治 1 根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护 装置。在进线段的 1km 长度内进行直击雷保护。防直击雷的常用设备为避雷针。 所选用的避雷器：接闪器采用直径的圆钢；引下线采用直径的圆钢；10mm6mm 接地体采用三根 2.5m 长的的角钢打入地中再并联后与引下50505mmmmmm 线可靠连接。 雷电侵入波保护 2 由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。对变电所 来说，雷电侵入波保护利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段； 为了其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。 接地基本理论 3 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并 直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装 设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构