某小区7层住宅楼低压配电系统设计.doc

分类号 分类号 tu976 1tu976 1 u d c d10621 408 2015 1446 0 密密 级 公级 公 开开编编 号 号 2011072017 成成 都都 信信 息息 工工 程程 学学 院院 学学 位位 论论 文文 某小区某小区 7 7 层住宅楼低压配电系统设计层住宅楼低压配电系统设计 论文作者姓名 申请学位专业 电气工程及其自动化 申请学位类别 工学学士 指导教师姓名 职称 论文提交日期 2014 年 06 月 10 日 某小区某小区 7 层住宅低压配电系统设计层住宅低压配电系统设计 摘摘 要要 这次毕业课程设计的题目是对某小区 7 层住宅的低压配电系统的设计 不 考虑电梯设计 每层有 4 户住户 每栋楼有三个单元 不考虑地下层的设计 不考虑屋顶装饰照明的设计 这次毕业课程的设计主要是对于住宅的弱电系统 来进行考虑和设计的 设计的主要内容分为四点 1 依据相关规定和条例对负 荷等级的划分来确定本次设计的供电方式以及整个系统的规划方案 2 先把设 计的负荷计算出来 然后根据计算的负荷结果来选择出相应的导线的截面积和 型号 还有穿线保护管的型号 断路器的型号 以及相关的电线电缆的选型 3 选 择照明灯具 插座系统选择 以及其对应的安装高度还有导线的敷设方式 4 对住宅安全中防雷和接地安全方面的设计 最终得出本次设计的结果和结论 关于这次的课程设计 我们主要是偏重于所学的电气相关的基本的知识和基本 的电气理论 本次设计还需按照相关的民用建筑设计规范来规划整体的设计思 路 最终完成对负荷的计算 照度的计算 设备的选型 以及绘制相关的作业 图 小区住宅的配电设计方案 关键词关键词 低压配电系统 负荷计算 照度 防雷接地设计 设备选择 the design of residential 7 story residential low voltage distribution system abstract the topic of this graduation design is of a district 7 story residential low voltage distribution system design does not consider the elevator design each layer 4 households each floor has three units without considering the underground layer design regardless of the roof decorative lighting design this graduation design course is mainly for residential electricity system to consider and design the main content of the design is divided into four points 1 according to the relevant rules and regulations on the load grade to determine the planning scheme of the design of the power supply and the whole system 2 first calculated the design load and then according to the calculation results of load to select the corresponding sectional area of wire and type and wear line protection tube type circuit breaker type and the selection of wire and cable related 3 choice of lighting socket system selection and the corresponding installation height and wire laying method 4 the lightning protection residential security and grounding safety aspects of the design finally the design results and conclusions regarding this curriculum design we are mainly focused on the basic knowledge and basic electrical theory which is related to the electrical this design also need to plan according to the code for design of civil building related to the overall design the final completion of the calculation of load illuminance calculation equipment selection and chart work related residential distribution design key words low voltage distribution system load calculation illumination lightning protection grounding design equipment selection 目目 录录 论文总页数 27 页 1 引言 1 1 1 设计背景 1 1 2 设计目的与内容 1 1 3 设计资料 1 2 负荷估算与分配 2 2 1 负荷等级的确定 2 2 1 1 负荷分级的相关规范 2 2 1 2 本工程的负荷情况 3 2 2 总负荷估算 3 2 3 负荷分配 4 2 3 1 用户室内负荷计算 需要系数法 4 2 3 2 用户室外负荷计算 需要系数法 4 2 3 3 用户电能表的选择 5 2 4 功率补偿计算 5 3 电气照明设计 6 3 1 照明设计的目的与要求 6 3 2 照明方式 6 3 3 光源和灯具 6 3 3 1 光源种类 7 3 3 2 灯具的负荷计算 7 4 插座系统设计 9 4 1 插座的安装选择和高度 9 4 2 插座的安装型式 9 4 3 本工程的插座系统设计 9 4 4 房间布线设计 10 5 低压配电系统设计 10 5 1 低压线路接线配电设计 10 5 2 导线和电缆的选择 14 5 2 1 导线和电缆选择原则 14 5 2 2 本工程导线的选择 14 5 2 3 本工程电缆的选择 16 5 3 断路器的选择 17 5 4 配电变压器的选择 19 6 防雷系统与接地系统设计 20 6 1 建筑物的防雷等级 20 6 2 防雷措施 21 6 3 接地系统设计 22 结 论 22 参考文献 24 致 谢 25 声 明 26 附 录 27 第 1 页 共 27 页 1 引言引言 1 1 设计背景设计背景 目前在我国的城镇建设的发展局势下 小区住宅建筑物的向着高层化 多 样化 集群化的趋势去发展改变 所以一个完整的小区住宅的低压配电系统的 设计是从用户开始 最终到达小区建筑群 这中间所包括设计的相关的电气设 计就是小区住宅电气的设计 在设计中 现在的住宅电气设计 在技术 产品 的选择 设计的思想等很多方面都是与以往传统的设计大相径庭 而且 伴随 着我国房地产开发产业的蓬勃发展和国民生活水平的提高 全国各个地区的中 高档的住宅小区是越来越多 品质也是越来越高 因此 我们对用户负荷的准 确的计算 对配电设施合理的选择 这样才能让小区的居民现在以及将来的用 电需求才能得以满足 而且这样还能有效的使得工程造价降低到最少 用户舒 适了 资源也得到了节约 在我国的城乡电网建筑的改造与建设中 供配电设 计主要向着节电 节地 小型化 紧凑化 并且没有人值守的方向发展 现在 住宅小区也取代了过去的住房 随着科技的发展 很多新的科学技术也应用到 了住宅建筑中 给人们提供了更好更舒适的居住环境 这些在有关的照明 防 雷接地系统的设计 供配电方式的设计中居民的要求更高 低压配电也就走向 了高品质 同时也向着综合的多功能的方向发展 本次的课程设计是在相关的 规范和标准下进行的小区住宅低压配电系统的设计 满足人身 建筑以及设备 的安全条件 乌鲁木齐论坛 1 2 设计目的与内容设计目的与内容 本次课程设计的题目是某小区 7 层住宅楼的低压配电系统设计 设计中我 们通过查找相关的规范资料以及具体的一些工程实例 还有自己在专业课中学 习到的电气相关的基础知识理论 已经初步的对建筑电气设计的基本方法有所 掌握 并将理论和实践更好的结合起来 把所学的东西用到实践当中去 这样 对以后要从事电气相关专业的工作奠定了良好的实践基础 同时也是对自己独 立完成课程设计的独立学习研究的能力和实践动手能力是一个很好的锻炼 本次设计是普通的高层建筑 是依照三级负荷和三级防雷建筑的配电方式 来进行的设计 设计中主要涉及低压配电系统 照明系统 防雷接地系统 负 荷的计算 相关图纸的绘制 侧重基本的理论知识为指导 完成负荷计算 低 压配电 设备选型 本设计满足 住宅设计规范 gb50096 2011 建筑照明 设计标准 gb50034 2013 民用建筑电气设计规范 jgj 16 2008 等的规定 第 2 页 共 27 页 1 3 设计资料设计资料 某 7 层住宅楼 无电梯 每层 4 户 一栋楼三单元 具体户型图如图 1 1 所示 没有地下层 不考虑屋顶装饰照明 图 1 1 户型图 2 负荷估算与分配负荷估算与分配 2 12 1 负荷等级的确定负荷等级的确定 第 3 页 共 27 页 2 1 1 负荷分级的相关规范负荷分级的相关规范 根据相关规范 电力负荷的等级的划分主要是根据建筑物对供电可靠性的 要求以及在供电中断时对经济和政治等方面带来的损失和影响的大小 同时要 满足下列要求 1 在供电电源的中断可以引起人员伤亡的应为一级负荷 在供电中断时 会对经济或者政治上造成重大损失的应为一级负荷 在供电中断时会使得有重 大经济或者政治意义的用电单位的正常的工作产生重大影响的应为一级负荷 2 在供电中断时会在经济或者政治上产生较大的损失时应为二级负荷 在供电中断时会对一些重要的用电单位产生影响时应为二级负荷 3 既不是一级负荷也不是二级负荷的则应为三级负荷 2 1 2 本工程的负荷情况本工程的负荷情况 本次课程设计是一个普通的住宅小区 既不属于一级负荷 也不属于二级 负荷 则此次设计为三级负荷 在三级负荷的情况下 他对供电的可靠性没有严格特殊的要求 因此我们 采用单回路供电即可满足供电要求 在设计中我们应该尽可能的把配电系统做 的更加可靠简洁 尽可能少的设计供配电的级数 一般的情况下 小区的低压 配电系统都在四级以下 同时 为了确保小区居民用电的可靠性和安全性 我 们应该在各方面合理的情况下 使得电压偏差和电压的波动尽可能的减少 提 高用户的用电质量 2 22 2 总负荷估算总负荷估算 根据 建筑照明设计标准 gb50034 2013 中规定 我们在估算小区住宅用 户用电负荷时具体有以下两种方法 1 单位指标法 其计算公式为 mc npp 其中代表每户用电指标 代表用电用户的数量 代表同时系数 其 m pn 中 的取值是根据用电用户的数量来取决的 的取值在通常情况下 用电用户 的数量在 25 100 户时 的取值取为 0 6 用电用户的数量在 101 200 户时 的取值为 0 5 用电用户的数量在 200 户以上时 的取值为 0 35 2 单位面积法 其计算公式为 sp m 其中代表每户用户的用电负荷 代表单位面积用电指标 代表用户 m p s 住宅面积 其计算的负荷在不同的面积区域也有不同的标准 通常情况下 面 积区域越大的 相应的负荷的密度越小 由材料得知每户面积 2 39 101m s 第 4 页 共 27 页 表 2 1 成都市新建住宅电力户表工程技术标准 2009 年修订版 建筑面积每户用电负荷配置 kw 2 60m 4kw 户 续表 2 1 2 90 60m 4 6kw 户 2 144 90m6 8kw 户 以上 2 144m10kw 户 根据 jgj16 2008 民用建筑设计规范中对小区住宅低压配电电气设计的相关 规定 一般普通居民小区住宅的用电负荷的标准为 基本型 1a 4kw 户 提高型 2a 6kw 户 先进型 3a 8kw 户 按照以上规定每户用电负荷取 8kw 估算总负荷为kw 2 40387436 0 c p 2 32 3 负荷分配负荷分配 2 3 12 3 1 用户室内负荷计算用户室内负荷计算 需要系数法需要系数法 1 照明回路 由 475w 取 0 6 得到 475 0 6 285w 再根据 总 p d k c p 公式 取 cos 0 9 得到i 0 831a cos3uip c 2 厨房回路 由 3900w 取 0 6 得到 3900 0 6 2340w 再根 总 p d k c p 据公式 取 cos 0 7 得到i 8 772a cos3uip c 3 卫生间 由 2000w 取 0 6 得到 2000 0 6 1200w 再根据 总 p d k c p 公式 取 cos 1 得到i 3 149a cos3uip c 4 一般回路插座 由 3200w 取 0 6 得到 3200 0 6 1920w 总 p d k c p 再根据公式 取 cos 0 8 得到i 6 29836a cos3uip c 5 空调插座 由 9000w 取 0 6 得到 9000 0 6 5400w 再根 总 p d k c p 据公式 取 cos 0 8 得到i 10 23a cos3uip c 2 3 2 用户室外负荷计算用户室外负荷计算 需要系数法需要系数法 每户进户线 由 18575w 取 0 6 得到 18575 0 6 11145w 再 总 p d k c p 根据公式 取 cos 0 9 得到i 32 497a cos3uip c 公共用电 楼梯间 由 取 0 6 得到w280 总 p d k ww c 1686 0280 p 再根据公式 取 cos 0 9 得到i 0 49a cos3uip c 第 5 页 共 27 页 表 2 2 负荷分配情况 总 p w w c p v v cos d k i a 照明4752852200 90 60 831室内 厨房390023402200 70 68 772 续表 2 2 卫生间2000120022010 63 149 一般插座回路320019202200 80 66 29836 空调插座900054002200 80 610 23 公共楼梯间2801682200 90 60 49 室外每户进线18575111452200 90 632 497 2 3 3 用户电能表的选择用户电能表的选择 在之前确定用电负荷等级时已经确定本次课程设计是属于用电三级负荷 每户用户住宅面积约为 101 39 应用单位指标法 根据民用建筑电气设计手册 2 小康住宅设计导则推荐的每套住宅用电负荷及电能表规格 属于二级普及目 标用电负荷 再根据 jgj242 2011 住宅建筑电气设计规范中的相关电气规范 即表 2 3 综合考虑选用每户进线负荷 6kw 每户采用 10 40 型电能表 统一 装设在每一层住宅电表箱内 表 2 3 电能表的选择 套型建筑面积用电负荷 kw 电能表 单相 a as 6035 20 b60 s 90410 40 c90 s 150610 40 2 42 4 功率补偿计算功率补偿计算 由负荷分配情况表格可以的出各个回路的无功功率 1 每户进线的有功功率 cos 0 9 那么每户进线的无功功率 w11145 c p kvar76 5397484 011145 9 0 arccos pq cc 2 楼梯间的有功功率 cos 0 9 那么楼梯间的无功功率 w c 168 p kvar312 81484 0 168 9 0 arccos pq cc 那么相当于每户需要无功功率q 5397 76 81 312 5479 07kvar 有功功率 p 11145 280 11425w 第 6 页 共 27 页 根据 全国民用建筑工程设计技术措施技能专篇 中相关的电气设计规范 介绍按照三相配电计算时 小区住宅中所连接的用电用户户数在 75 300 户时 同时系数取 0 45 而本设计的总户数n 7 4 3 84 户 满足所在范围 所以同 时系数取 0 45 则本小区总的有功功率p 84 0 45 11425 531865kw 无功功率 q 84 0 45 5479 07 207108 846kvar 本小区总的视在功率 570766 55kvaq p s 22 846 207108531865 22 补偿前的功率因数 cos 0 9318 55 570766 531865 s p 根据 住宅设计规范 gb50096 1999 说明住宅功率因数达到 0 9 即可 本设计 0 9318 0 9 故不需要无功补偿 3 电气照明设计电气照明设计 3 1 照明设计的目的与要求照明设计的目的与要求 在电气设计中照明系统的设计是一个必不可少的组成部分 在设计中 通 常根据用户住宅对照明的视觉要求的高低 还有环境条件等约束来设计 最终 使得设计空间有良好的视觉效果 合理的照度还有合适的照明分布 在设计时 不同的建筑类型就对照明的要求也不同 我们应该合理的采用节能高效的灯具 又能满足用户的需求 又能达到经济节约的效果 设计要求 协调人与环境的关系 应保障人身的安全和舒适 正确认识所处 环境的情况 将外界紫外线辐射控制在对人身伤害很小的范围内 提高设计空 间的清晰明亮度 调节亮度 光度以及色调 使人处于一个平静舒适的环境中 达到心理的平衡和谐 最大限度的利于天然光线 恰当的选择照明区域和用具 降低耗电指标 寻求高效能设计理念 照明灯具应根据空间位置恰当的选择 主要选择白炽灯和荧光灯 卫生间 由于处在潮湿的状态下 所以灯的固定位置应该远离潮湿多水的地方 特别是 要避开便器和浴缸的上方及背面 开关最好安装在门外 照明和插座应该分开 配置线路 同时做好安全保护措施 在分支回路上安装过载 短路 漏电 过 欠电安装相应的保护装置 3 23 2 照明方式照明方式 一般情况下照明的方式有以下四种 1 一般照明 是指只考虑整体空间能 够均匀受光 不考虑特殊空间位置 这种方式适用于对某些位置空间无特殊要 求或者不适于安装其他照明方式的 2 分区一般照明 是指将整个空间分成一 些区域 对光照无特殊要求的采用一般照明 而对光照要求高的特殊地方采用 集中均匀灯具布置 提高光照度和清晰度 3 局部照明 是指在一般照明的情 第 7 页 共 27 页 况下为满足某些局部范围内的特殊光照要求而采用的方式 例如台灯 射灯 反射灯 床头灯等 突出的优点就是方便高效的突出重点强调的区域 4 混合 照明 是指由一般照明和混合照明组合而成的方式 突出实质就是在一般照明 的情况下突出重点 在需求范围内采用局部照明 3 33 3 光源和灯具光源和灯具 3 3 1 光源种类光源种类 被经常运用在高层建筑照明设计中的光源按照发光原理通常分为以下俩类 热辐射光源和气体放电光源 由于结构操作简单 价格合理 性价比高 所以 在一般无特殊要求场所下白炽灯仍被普遍运用 3 3 2 灯具灯具的负荷计算的负荷计算 照度计算方法有三种 利用系数法 逐点计算法 单位容量法 本课程设计是采用单位容量法计算照明用电负荷 计算出每单位被照面积 所需灯具的功率 其计算的公式为 3 1 s p w p代表所有的灯具的安装功率 s 代表灯具所要照射的面积 w表示在最低 照度的情况下每单位面积的安装功率 根据 建筑照明设计标准 gb50034 2013 规范标准中一下的标准 表 3 1 小区住宅住户照明功率密度表 具体计算方法如下 照明功率密度均取 6 2 mw 1 主卧室 房间面积s 15 12 取照度 e 75lx 2 m 根据w p s得 房间内的总安装功率p w s 6 15 12 90 724w 因此在 主卧室中央位置设置荧光灯三盏 3 30w 9w 2 wc 照明功率密度限值 2 mw 房间或场所照度标准值 lx 现行值目标值 起居室 100 卧室 75 餐厅 150 厨房 100 卫生间 100 0 6 0 5 职工宿舍 1000 4 5 3 车库 300 2 8 1 第 8 页 共 27 页 房间面积s 6 取照度 e 100lx 2 m 根据w p s得 房间内的总安装功率p w s 6 6 36w 因此在主卫生间 中央设置一盏 40w 的防水防潮吸顶灯 3 次卧 房间面s 10 80 取照度 e 75lx 2 m 根据w p s得 房间内的总安装功率p w s 6 10 80 64 8w 因此在次 卧室中央位置设置荧光灯三盏 3 30w 90w 4 餐厅 房间面积s 12 取照度 e 150lx 2 m 根据w p s得 房间内的总安装功率p w s 6 12 72w 因此在餐厅中央 位置设置花灯 3 25w 75w 5 客厅 房间面积s 21 6 取照度 e 100lx 2 m 根据w p s得 房间内的总安装功率p w s 6 21 6w 129 6w 因此在客 厅中央位置设置花灯 4 30 120w 6 厨房 房间面积s 8 64 取照度 e 100lx 2 m 根据w p s得 房间内的总安装功率p w s 6 8 64 51 84w 因此在厨 房中央设置两盏防水防潮吸顶灯 2 25w 50w 7 阳台 阳台面积s 1 74 取照度 e 30lx 2 m 根据w p s得 房间内的总安装功率p w s 6 1 74 10 44w 因此在生 活阳台中央设置一盏 10w 的荧光灯 需要的总负荷 p 90 40 90 75 120 50 10 475w 下表为各个房间照明负荷功率 照度的汇总以及整个住宅的照明负荷功率 的汇总 表 3 2 照明功率汇总表 第 9 页 共 27 页 公共照明用电 楼梯间 在每层住宅楼的楼梯中间的位置装设一盏 40w 的荧光灯 其总的负荷为 ww8404037 0 p 到此每个房间的照明功率以及楼梯间的照明功率都已经计算出来 根据这 些功率也选择出了合适的灯具和灯具的数量 接下来的需要给房间布置一下插 座来方便用户用电 4 插座系统设计插座系统设计 4 14 1 插座的安装选择和高度插座的安装选择和高度 在小区住宅设计中 对于卧室 厨房 卫生间 客厅等地方的单相两孔 三孔的电源插座应该选择使用 10a 的电源插座 在对于电冰箱 洗衣机 空调 热水器 油烟机等电器应该根据其额定功率的大小来确定选择 10a 或者 16a 的 电源插座 并且像热水器 洗衣机以及厨房的电源最好选择有开关控制的电源 插座 现在一般的住宅建筑装设的套内电源插座一般都是暗装的 并且卧室 厨房 客厅这些地方的插座也应该设置在不同的墙面上 对于油烟机 空调 电热水器这些电器的插座应该装设在离地面高度 1 8m 以上 冰箱和柜式空调等 的电源一般都装设在离地面 0 3m 到 0 5m 之间 而对于装有淋浴的卫生间里的 电热水器的插座还应在 2 3m 以上 厨房的电磁炉 电饭锅这些电器 以及洗衣 机的电源插座的底边的高度不应低于 1 0m 到 1 3m 之间 并且像洗衣机插座 空调插座 电热水器的插座等需要有开关控制 而像卫生间还有厨房里面有很 多潮湿 易于遇到水的地方 还应采用防溅水型插座 4 24 2 插座的安装型式插座的安装型式 依据 通用用电设备配电设计规范 gb50055 93 2 中相关的插座安装条例 对于插座的型式应根据其所在的环境和条件决定 1 在不同的电压等级下 我 们应采用不同电压等级的插座 2 有些电器还需要接有接地线 那就需要有接 面积 2 m 照度 lx 功率 w 灯具及数量实际功率 w 主卧 15 127590 724 荧光灯 330w 90 次卧 10 807564 8 荧光灯 330w 90 客厅 21 6100129 6 花灯 430w 120 餐厅 1215072 花灯 3 25w 75 厨房 8 6410051 84 防水防潮吸顶灯 225w 50 wc610036 防水防潮吸顶灯 40w 40 阳台 1 743010 44 荧光灯 1 盏 10w 10 总计 475 第 10 页 共 27 页 地孔 3 在一些比较潮湿的场所 应该采用保护式或者密封型式的插座 4 儿 童娱乐的场所 需安设安全型插座 4 34 3 本工程的插座系统设计本工程的插座系统设计 1 主卧室 根据相关电气规范 一般主卧室中都要带有空调插座 因此我们在主卧室 内装设一个壁挂式空调的插座 其装设的高度根据相关规范设置为 1 8m 除此 之外 还设置了 3 个五孔插座 其装设的高度根据相关规范设置为 0 3m 2 次卧室 根据相关电气规范 一般次卧室中都要带有空调插座 因此我们在次卧室 内装设一个壁挂式空调的插座 其装设的高度根据相关规范设置为 1 8m 除此 之外 还设置了 3 个五孔插座 其装设的高度根据相关规范设置为 0 3m 3 客厅 根据相关电气规范 一般客厅中都要带有空调插座 因此我们在客厅内装 设一个壁挂式空调的插座 其装设的高度根据相关规范设置为 1 8m 除此之外 还设置了 4 个五孔插座 其装设的高度根据相关规范设置为 0 3m 4 餐厅 根据相关电气规范 在餐厅装设 1 个五孔插座 其装设的高度根据相关规 范设置为 0 3m 5 卫生间 根据相关电气规范 卫生间一般都要设置一个给电热水器用的插座 因此 我们在卫生间内装设一个带防溅盒的插座 其装设的高度根据相关规范设置为 2m 还要给洗衣机用的插座 再装设 1 个五孔插座 其装设的高度根据相关规 范设置为 0 3m 6 厨房 根据相关电气规范 厨房中有一些电炊具 因此我们在厨房内装设 2 个电热 插座 其装设的高度根据相关规范设置为 1 4m 还应在厨房内安装一个给油烟 机用的插座 因此还应装设一个带防溅盒的插座 其装设的高度根据相关规范 设置为 2m 4 44 4 房间布线设计房间布线设计 综合以上照明系统射插座系统的设计和选择 做出了房间的布线图 如图 附件所示 是对房间的每个回路的分布 将房间的用电器件都连接起来 黄色 的线路代表一般插座回路 深蓝色的线路代表空调回路 浅蓝色的线路代表厨 房回路 紫色的线路代表厕所回路 红色的线路代表照明回路 其中条形中标 有 lb 的为配电箱 条状的代表荧光灯 圈中交叉型的为花灯 圈中黑点的为防 第 11 页 共 27 页 水防潮吸顶灯 其他的插座可以根据之前所提到的插座的安装来找到相应的插 座 插座还有灯具的样式都是根据之前的选择来配选的 图中都有画出来 图 中还有一些标注 都是各个灯的型号 5 低压配电系统设计低压配电系统设计 5 1 低压线路接线配电设计低压线路接线配电设计 5 1 1 低压线路接线系统低压线路接线系统 本次课程设计中采用 tn s 系统来供电 即三相五线制系统 从相关电气规 范中我们可以找到 tn s 系统的 pe 线和 n 线是相互分开的 而 pe 线上面一般 的情况下是没有电流经过的 因此就不会对连接在 pe 线上的电气设备产生电磁 干扰 相对而言对住户的安全性也有所提高 而且因为 pe 线和 n 线是分开的 中性线 n 的断开对保护线 pe 的保护作用就没有影响 该系统的缺点在于其需要 的导电材质相对较多 相对也较复杂 需要的投资也较多 根据相关规范我们也能得知 tn s 系统适用于用电设备对于电磁干扰的要求 较为严格 且对于安全性 可靠性都较高 或者用电环境比较差的地方 特别 是在住宅小区 大型民用建筑方面是比较好的选择 图 5 1 即为 tn s 系统的示意图 图 5 1 tn s 系统 而在低压配电线路中还有四种接线方式 分别为树干式 放射式 链式和 环式 而本课程设计中选择树干式配电方式 由于树干式配电系统的总长度较 小 所用到的金属就比较少 相对就比较节约资源经济 而且该配电方式的回 第 12 页 共 27 页 路数量也比较少 因此所需要的配电设备也相对较少 线路安装时所需要的花 费较少 但该方式也有缺点 就是主接线发生故障时对配电系统的影响较大 安全可靠性比较差 图 5 2 户内配电箱设计图 综上所述 本次课程设计选用 tn s 三相五线制 系统供电 树干式配电 方式 下图为户内配电箱设计图 根据之前的工作分为 5 个回路 还有断路器 以及导线的型号都已经标注在进户配电箱图上 如图 5 3 所示为进楼的低压配电图 总共有 15 个线路 分别送电给三个单 元 而每个单元是四户 在加一个公共用电 最后的两个线路是备用的线路 这两个线路主要是来维持三相平衡以及在特殊的紧急情况下使用的线路 线路 是进过进楼线缆分配给给个单元用户使用的 在用户之前加了万用表 可以用 来方便用户查电表 第 13 页 共 27 页 图 5 3 进楼电压配电图 5 1 2 低压系统的配电接线设计低压系统的配电接线设计 第 14 页 共 27 页 图 5 4 低压配电电气图 如图 5 4 是本次课程设计的配电电气图 由 10kv 的电源进线进来 经过电 压互感器 再经过母线和电压互感器还有短路起 和一个变压器 将电压降到 220 380v 的小区用电的母线上 再分两个线路 一个是户内用电的线路 一个 是公共用电的线路 还有左边是一个无功补偿的设计 保证小区住宅用户的用 电安全可靠 也是为后面的工作的一个宏观体现 图中电流互感器的主要作用是将一次回路中的高电流转换为二次回路的小 电流 与此同时使二次设备与高电流部分分离 并且在二次侧互感器都需要接 地从而保证了设备与人员的安全 按照装置类别和结构 准确度级 额定电流 额定电压来选择电流互感器 本次课程设计中我们选用型号为 lqz 10 型的电流 互感器 其电流互感器变比为 500 5 而电压互感器是将一次回路的高压转换 为二次回路的低压 同时使二次设备与高压部分分离 使得二次侧互感器均接 地可以保证设备还有人员的安全 按照电压互感器类别 额定电压和结构 以 及准确度来选择 本设计采用的是 jdj 10 型电压互感器 准确度选择为 3 级 第 15 页 共 27 页 5 25 2 导线和电缆的选择导线和电缆的选择 5 2 1 导线和电缆选择原则导线和电缆选择原则 在选择导线和电缆是应该遵循以下几个原则 1 按照敷设导线电缆的方式 和周围的环境来选择 2 在选择导线截面积时应考虑导线机械强度 3 在选择 导线截面积时按照其允许载流量来选择 4 在选择导线截面时应按照电压损失 校验 当满足上述条件时 应选择较大的 1 导线的几种类型 裸导线 铜绞线代号 tj 钢心铝绞线代号 lgj 铝绞线代号 lj 矩形硬铝 母线代号 lmy 矩形硬铜母线代号 tmy 绝缘电线 铜芯代号 b 塑料绝缘代号 v 橡皮绝缘代号 x 软电线代号 r 铝芯代号 l 电力电缆 按照主绝缘材料的不同分为塑料绝缘电缆代号 v 橡皮绝缘电缆 代号 x 纸绝缘电缆代号 z 2 截面的选取 在小区住宅的低压配电系统中选择低电压 380 220v 的的电线和电缆的截面 时 主要是先按照其允许的载流量来确定的 每相电线的横截面积在选择时还 应该满足的条件为 其中代表每相电线中流过的计算电流 al i 30 i c i 30 i 即其大小要和计算的负荷电流一样大 5 2 2 本工程导线的选择本工程导线的选择 根据 现代住宅用电负荷与配电设计 中的相关电气条例可知 在住宅小 区中导线一般都选用铜芯绝缘导线 进户线的截面积一般都选用 16mm 室内 2 厨房回路 卫生间回路以及空调回路的截面积一般都选用 4mm 照明回路的导 2 线和一般插座回路的导线一般都选用 2 5mm 2 表 5 1 导线和电缆允许载流量和截面 铜芯聚氯乙烯绝缘电缆 环境温度 25c 架空敷设 o 227 iec 01 bv 铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆 环境温度 25c 直埋敷设 o vv22 0 6 1 3 1 铜芯铝绞线 环境温度 30c 架空敷设 lgj o 导线面积 2 mm 允许载流量 a 容量 kw允许载流量 a 容量 kw允许载流量 a 容量 kw 第 16 页 共 27 页 续表 5 1 1 01710 1 52112 2 52816 437213821 648274727 1065366536 16915984479754 25120671106112469 35147821307515084 5018710615585195109 70230129195109242135 95282185230125295165 120324181260143335187 150371208300161393220 185423237335187450252 240390220540302 1 照明回路 0 831a 选择标准截面 2 5mm 即型号为 bv 450 750 3 2 5 tc wc 的 c i 2 导线 校验发热条件 查表 4 3 可知 铜芯聚氯乙烯绝缘导线在环境温度为 25 时的允许载流量为 28a 0 831a 所以满足发热条件 校验机械强度 al i c i 由 低压配电设计规范 第 2 2 2 条规定可知绝缘导体穿管敷设铜芯最小截面 积为s 1 0mm 8 772a 所以满足发热条件 校验机械强度 由 低 al i c i 压配电设计规范 第 2 2 2 条规定可知绝缘导体穿管敷设铜芯最小截面积为s 1 0mm 3 149a 所以满足发热条件 校验机械强度 由 低 al i c i 压配电设计规范 第 2 2 2 条规定可知绝缘导体穿管敷设铜芯最小截面积为s 1 0mm 6 29836a 所以满足发热条件 校验机械强 al i c i 度 由 低压配电设计规范 第 2 2 2 条规定可知绝缘导体穿管敷设铜芯最小 截面积为s 1 0mm 10 23a 所以满足发热条件 校验机械强度 由 低 al i c i 压配电设计规范 第 2 2 2 条规定可知绝缘导体穿管敷设铜芯最小截面积为s 1 0mm 32 497a 所以满足发热条件 校验机械强 al i c i 度 由 低压配电设计规范 第 2 2 2 条规定可知绝缘导体穿管敷设铜芯最小 截面积为s 1 0mm 0 49a 所以满足发热条件 校验机械强度 由 al i c i 低压配电设计规范 第 2 2 2 条规定可知绝缘导体穿管敷设铜芯最小截面积 为s 1 0mm s 2 5mm 因此选择的导线的截面能够满足机械强度的校验 min 22 5 2 3 本工程电缆的选择本工程电缆的选择 本住宅楼的用电负荷之前估算为总负荷 kwkw c 2 40387436 0 p 再根据公式p uicos 取 cos 0 9 得到 403200 380 0 9 c 3 c i3 第 18 页 共 27 页 580 66a 表 5 2 交联聚氯乙烯绝缘护套电缆 电缆额定电压1kv 3 5芯10kv3芯 最高允许温度 90 敷设方式15 地中直埋25 空气中敷设15 地中直埋25 空气中敷设 芯数 截面积 mm2 铝芯铜芯铝芯铜芯铝芯铜芯铝芯铜芯 5 16991287710510213194121 5 25128167105140130168123158 5 35150200125170155200147190 5 50183239155205188241180231 5 70222299195260224289218280 5 95266350235320266341261335 5 120305400280370302386303388 5 150344450320430342437347445 5 185389511370490382490394504 5 240455588440580440559461587 进住宅楼电缆的选择 根据总的计算电流 i 580 66a 可以查上表 5 2 c 符合要求的敷设方式为 25 空气中敷设 其选择的芯数 截面积为 5 240 表 5 3 进线电缆的选择 5 35 3 断路器的选择断路器的选择 在低压配电系统中电压断路器是最主要的保护电器 对住户的人身财产安 p kw c u v cos kdi a c 电缆型号 403 23800 90 6580 66yjv22 0 6 1k 5 240 第 19 页 共 27 页 全起到了很大的作用 因此对于断路器的选择必须要掌握选择的两个原则 1 低压断路器的短路分断能力i 线路的预期短电流i 2 低压断路器的额 cs 3 k 定电流i 负荷的计算电流 i nc 查阅相关电气资料得知 dz47 系列小型断路器适用于小区住宅建筑中 这 种断路器多适用于交流频率为 50 60hz 额定工作电压为 240 415v 和以下 额 定电流在 60a 左右的电路当中 该断路器现在主要作用是体现在现代建筑物的 电气线路及设备的短路保护和过载 以及线路的不频繁的隔离和操作 表 5 4 低压短路器型号 系列 最大工 作电压 v 额定频率 hz 机械 寿命 万 次 冲击耐受 电压 kv 额定电流范 围in a 分断能力 ka rms 极数 脱扣曲 线类型 41550 6026 1 3 5 10 15 20 25 32 61 4pb c d dz47 41550 602640 50 604 51 4pb c d 由表 2 2 计算出的计算电流i 再配合 5 4 表中的型号 我们可以选择出 c 每个回路适合的断路器 1 照明回路 负荷的计算电流i 0 831a 由原则知低压断路器的额定电流i 1a 负 cn 荷的计算电流i 0 831a 需满足要求 因此我们选择 dz47 1 型断路器 c 2 厨房回路 负荷的计算电流i 8 772a 由原则知低压断路器的额定电流i 10a 负 cn 荷的计算电流i 8 772a 需满足要求 因此我们选择 dz47 10 c 3 卫生间 负荷的计算电流i 3 149a 由原则知低压断路器的额定电流i 5a 负 cn 荷的计算电流i 3 149a 需满足要求 因此我们选择 dz47 5 c 4 一般回路插座 负荷的计算电流i 6 29836a 由原则知低压断路器的额定电流i 10a cn 负荷的计算电流i 6 29836a 需满足要求 因此我们选择 dz47 10 c 5 空调插座 负荷的计算电流i 10 23a 由原则知低压断路器的额定电流i 15a 负 cn 荷的计算电流i 10 23a 需满足要求 因此我们选择 dz47 15 c 6 每户进户线 负荷的计算电流i 32 497a 由原则知低压断路器的额定电流i 40a cn 负荷的计算电流i 32 497a 需满足要求 因此我们选择 dz47 40 c 第 20 页 共 27 页 7 公共照明 负荷的计算电流i 0 49a 由原则知低压断路器的额定电流i 1a 负荷 cn 的计算电流i 0 49a 需满足要求 因此我们选择 dz47 1 c 再经过检验 满足原则中 dz47 系列的分断能力i 6ka 线路的预期短电 cs 流i的要求 因此我们选择的断路器能够满足要求 3 k 下面是导线和断路器选择结果表 表 5 5 导线和断路器选择结果 5 45 4 配电变压器的选择配电变压器的选择 根据图 2 1 所示 应该在进入住宅楼之前有一个变压器 经过这个变压器 将电压降低 降低到适合小区住户用电电压 选择配电变压器的原则 首先要 满足对住户供电的安全性 可靠性 在对于有很多一级和二级负荷的场所 我 们一般都选用两台变压器 当其中一台变压器出现了故障或者检修的时候 另 外一台变压器还可以继续对用户负荷持续供电 保证负荷不断电 还有一些特 殊情况 在一些对昼夜负荷和一些季节性负荷 因为其环境不同时变动较大 这种情况下我们也应该采用两台变压器 起到一个经济运行的作用 在对于三 级负荷的场所供电时我们一般采用一台变压器 但如果其集中负荷较大 我们 也可以采用两台变压器 选择配电变压器容量的原则 在装设一台配电变压器的情况下 变压器的 额定容量必须要满足所有用电负荷的计算负荷的需要 即 tn s c s 1 15 1 4 在装设两台配电变压器时每台变压器的额定容量 sn t tn s c s 都应该满足两个条件 1 其中任何一台变压器独立运行时 它的额定容量必须 达到总计算负荷的 70 左右的需要 即 0 6 0 7 2 其中任何一 c s tn s c s 台变压器独立运行时 它的额定容量必须所有一级和二级负荷的用电的需求 即 tn s c s 本工程三级负荷并且集中负荷较小 因此我们只采用一台变压器即可 i a c 导线型号断路器 照明 0 831bv 450 750 3 2 5 tc wcdz47 1 厨房 8 772bv 450 750 3 4 tc wcdz47 10 卫生间 3 149bv 450 750 3 4 tc wcdz47 5 一般回路插座 6 298bv 450 750 3 2 5 tc wcdz47 10 普 通 用 户 空调插座 10 23bv 450 750 3 4 tc wcdz47 15 每户进户线 32 497bv 450 750 3 16 tc wcdz47 40户 外 公共照明 0 49bv 450 750 3 2 5 tc wcdz47 1 第 21 页 共 27 页 本小区总的视在功率 570766 55kvaq p 2 2 s 846 207108531865 22 配电变压器的容量为 1 15 1 4 s 656 38 799 07 kva 因此我们 tn s 选择一台容量为 1000kva 的变压器 根据所需变压器的容量我们选择了一台具 体型号为 s11 m1000 的变压器 其变压器的铭牌如表 5 6 所示 表 5 6 变压器的铭牌 产品名称三相油浸式变压器产品型号s11 m 1000kva 10 0 4kv 品牌恒安源铁芯形状b 型 冷却形式液 油浸式绕组数目三绕组 防潮方式全密封式冷却方式油浸自冷 j 电压比10kv 0 4kv额定容量1000kva 额定功率50hz短路阻抗4 5 空载损耗1 15kw负载损耗10 3kw 尺寸大小1600mm 980mm 1570mm总重2790kg 6 防雷系统与接地系统设计防雷系统与接地系统设计 6 16 1 建筑物的防雷等级建筑物的防雷等级 住宅防雷设计要从地质 气象 环境等各个方面来确定 本工程是假设是 位于成都市的一个小区住宅 建筑物高 19 6m 宽 8 8