供配电参考计算书.doc

目 录摘要IAbstractII第一章 系统概述11.1 工程概况11.2 设计概述1第二章供配电系统初步方案设计2第三章低压配电系统施工图设计3.1 1AP-1照明配电箱33.29 一层照明总配电箱33.45生活水泵控制箱.第四章变压器负荷计算电容补偿及设备选型44.1 一号变压器负荷计算、电容补偿计算44.2 二号变压器负荷计算、电容补偿计算54.3高低压侧短路电流计算第五章 低压一次设备选型、保护整定及各种校验95.1对109 出线柜125.2 对104电容补偿柜135.3对101进线柜135.4 对107联络柜14第六章 高压一次设备选型、保护整定及各种校验6.1 对AH01 进线柜96.2 对AH02 进线柜9第七章 电压损失校验334.1 电气设备的基本阻抗参数334.1.1 变压器的阻抗334.1.2 自动开关过电流线圈的阻抗334.1.3 空气断路器的阻抗344.1.4 电流互感器的阻抗344.1.5 其它有些电气设备阻抗344.2 各回路校验34第八章 建筑物防雷设计586.1 防雷接地设计586.2 建筑物防雷措施586.3 确定防雷等级586.3.1 建筑物年预计雷击次数计算586.3.2 本建筑防雷等级59参考文献61致 谢62南京工业大学本科生毕业（设计）论文第一章 系统概述1.1 工程概况本工程建筑面积20726.86m2，大楼共计19层，总高度约为82.5m，地下一层，地上十九层，其中地下一层为地下停车场，首层到三层为商场，四到十九层为办公楼，顶层为电梯机房、冷却塔、排烟风机等。1.2 设计概述无论是民用建筑设计还是工业建筑设计，主要包括三个内容：建筑设计，建筑结构（包括地基）设计和建筑设备设计，建筑电气设计是建筑设备设计中的一个子项。其中建筑设计是主导，结构和地基设计的作用是保证建筑设计的实现，而建筑设备设计的作用则是完备建筑设计，扩充建筑的内涵。建筑电气设计在工程中一般分为强电设计与弱电设计两部分。强电设计包括供配电（变电）系统设计、照明系统设计、动力系统设计及避雷和接地系统设计；弱电设计包括电视、电话、网络、消防自动报警及联动控制、楼宇自控、视频监控、停车场管理、门禁、公共广播及紧急广播分系统、可视对讲等等。近年来兴起的建筑物智能化控制系统设计也属于弱电设计。电气设计的内容虽然繁多，每个内容都自成独立的系统，但它们之间又常有紧密的联系。设计内容：1.保证消防负荷等的双电源供电。2.两路10KV高压进线，两台变压器互为热备用。3.动力和照明设备分别计量。4.供电系统采用TN-S工作制。5.防雷接地系统要求防直击接雷和侧击雷，联合接地电阻1欧姆。6.功率因素补偿到0.9以上。7.用户端电压应保证在额定电压的5以内。8.正常工作时变压器应处于最佳经济运行状态，火灾等故障状态时单台变压器应负担全部一级负荷和部分二级负荷。9.设备应技术先进，如便于实现远程监控等。其余要求参见国家有关规范，做到安全、可靠、先进实用，具有较高的性能价格比。1南京工业大学本科生毕业（设计）论文第2章 供配电系统初步方案设计 变配电系统设计先用负荷密度法进行变配电系统初步方案设计，确定变压器数量、高低压主接线方式。专业条件齐全后用需要系数法进行准确的负荷计算，同时进行变配电系统施工图设计、变配电室设计。2.1供配电系统初步方案设计本综合楼采用室内变配电室，变配电室设置在地下一层。2.1.1估算总计算负荷初步设计负荷计算采用负荷密度法，根据建筑的类型、特点查建筑电气设计手册该楼取用负荷密度为Kp=100W/m2。总计算有功功率Pjs=KpA/1000=20726.86100/1000=2072.686KW高压进线计算电流2.1.2高低压主接线方案设计由于本建筑计算负荷较大，一二级负荷较多，所以初步确定采用供电部门提供的两路独立的10KV电源供电，两路电源同时工作互为备用，每路电源均能承担全部负荷。高压高压进线计算电流为120A，故高压电源由YJV10390电缆各自从就近的电网单路引进。高压主接线采用单母线分段方式，两段母线各带一台变压器，两段母线之间设置联络开关，正常时两个高压电源同时供电。当任意一路高压出现故障，可切断故障高压电源，闭合联络开关，由正常的一个高压电源对两台变压器供电，以提高供电可靠性。低压主接线也采用单母线分段方式。正常时两台变压器同时工作，各带50%的负荷。当任意一台变压器出现故障时，可切断故障变压器以及部分三级负荷，闭合低压母线之间的联络开关，由正常的一台变压器来带所有的一二级负荷以及部分三级负荷，考虑变压器负荷率一般取7080以及变压器可以短时间过负荷工作，因此故障时单台变压器可短时间承担总负荷的80以上，使供电可靠性进一步提高。供配电系统方案及高低压主接线图如图1所示。图1供配电方案图2.1.3变压器初步选择初步选择变压器的总安装容量为：=2072.686/(0.80.9) (2-1)=2878.7KVA 变压器的最佳负荷率，查得SCB系列的最佳负荷率为0.70.8cos功率补偿后的平均功率因素，一般为0.9以上，取0.9根据主接线方案、变压器需要容量及安装环境，选用2台1600KVA的干式变压器，型号为SCB101600/10，外型尺寸（长宽高）180012551980，阻抗电压为Uk=6% 。2.1.4高低压柜的初步选择变电所内安置5台高压柜开关柜，柜子编号为AH01AH05。变电所选用低压开关柜13台，一号变压器连接低压柜编号101106；二号变压器连接低压柜编号201207。低压柜采用MNS型抽出式低压成套开关柜，装置适用于交流50Hz，额定工作电压为400V，额定工作电流为4000A及以下的低压电网，用于发电、输电、配电系统中作为动力照明、电能转换、保护控制等场合。主要断路器选用智能型低压真空断路器。变压器供电段的功率因数采用低压侧电容集中自动补偿，补偿后满足cos0.9。电容补偿柜约台。2.1.5接地方式及低压配电方案的初步设计变压器采用Dyn11接法，可以减小系统的高次谐波。接地方式采用TNS制，中性点接地，并且从变配电室引出专用保护接地线。这样可同时对三相和单相负荷供电，同时方便用电设备接地，系统安全线更高。低压配电按消防设备和大功率设备采用放射式配电，照明设备采用树干式配电，整个建筑为既有放射式配电又有树干式配电的混合的配电方式；变配电室出来的电缆、母线经电缆沟、强电井、墙连接到各用电设备。第三章低压配电系统施工图设计 设计原则：普通设备采用单电源一条线路配电，确定配电箱或者控制箱的安装位置并进行配电箱、控制箱和配电线路的编号。 消防负荷采用双电源配电，来自不同变压器的两条线路配电到消防设备安装地的双电源切换箱，切换箱再带配电箱、控制箱或者负荷。确定切换箱、配电箱或者控制箱的安装位置并进行切换箱、配电箱或者控制箱及两条线路的编号。所有箱子用电线、电缆或者母线连接至强电井，再汇集到变配电室低压母线。 从平面图中的端终端箱开始，对每个箱子、每条干线进行负荷计算，设备选型。绘制配电箱系统图。确定线路和箱子的安装、敷设方式等。绘制出照明、动力施工平面图。3.1低压配电箱设计、选型及校验箱、柜及开关等电气设备的选择一般原则：额定电流计算电流；额定电压最大工作电压；低压断路器的最大分断电流安装点的最大短路电流。配电箱采用三相五线制进线，箱内设置进线隔离器断路器等。照明配电箱出线安装照明用微型断路器，瞬动电流倍数为4倍。插座支线安装带漏电保护的微型断路器。动力配电箱出线安装电机用断路器，瞬动电流倍数为10倍。干线断路器应具有长延时、短路短延时、短路瞬时过电流保护功能，并且进行动作电流整定。过流脱扣器的额定电流IN.OR长延时过流脱扣器动作电流Ir11.1倍线路计算电流IC。短延时过流脱扣器动作电流Ir21.2(22.5)(KstIN)m+Ic(n-1)。一般按（25）Ir1整定。动作延时取0.2s、0.4s、0.6和0.8s。前一级动作时间比后一级动作时间长一个时间级差0.2s。瞬时过流脱扣器动作电流Ir31.2(KstIN)m+Ic(n-1)。一般按（310）Ir1整定。过流脱扣器动作电流保护的选择性由前级断路器脱扣电流后级断路器脱扣电流12级或者前级断路器动作延时时间后级断路器动作延时时间12级来保证，在低压配电线路中无需查断路器安秒特性曲线来校验。动力控制箱尽可能选择定型产品，选择控制方式，断路器、交流接触器的额定电流。导线截面发热条件选择，按机械条件、经济性进行及电压损失进行校验。 开关保护应与被保护的导线配合，做到断路器脱扣电流导线的允许载流量。3.2. 1AP-1配电箱表2-11AP-1配电箱设备及容量表回路容量（KW）KdPjs(KW)Sjs(KVA)Ijs（A）IN.OR(A)断路器导线选型1WP1150.60.591827.3536CM1-63L/32BV-510-SC32-CT/WS1WP2200.90.851821.1832.1749CM1-63L/63BV-516-SC40-CT/WS1WP3200.90.851821.1832.1749CM1-63L/63BV-516-SC40-CT/WS1WP430.511.51.52.2810CM1-63L/10BV-51.5-SC20-CT/WS1WP5100.650.86.58.12512.3420CM1-63L/32BV-54-SC25-CT/WS进线685369.985106.31160HH15(QA)-125/3BV-520-SC40-CT/WS总计算负荷：Pe=68KW， cos=0.8Pjs=53KWSjs=69.985KVAIjs=106.31A进线导线选用BV-516-SC40-CT/WS，允许载流量200AIjs=106.31A满足要求。熔体额定电流IN.FE选择160A导线允许载流量200A，可有效保护导线。刀熔开关选用HH15(QA)-200/3型，IN=200AIN.FE160AIjs=106.31A满足要求。熔断器分断能力：50KA低压短路电流20KA，能可靠分断短路电流。配电箱出线设备选择见表。.其它箱子依此类推第四章负荷、电容补偿、短路电流计算及设备选型4高低压主接线方式与初步设计一样，即两路10KV高压供电，高低压均采用单母线分段，并且设联络开关的的主接线方式。变配电室主要设备型号、规格等的计算、选择及校验根据各专业提供的实际用电设备进行准确的设计。4.1 一号变压器负荷根据各专业提供的用电负得到的一号变压器计算负荷如表1-1所示。表1-1 一号变压器负荷表设备名称回路设备容量Ps（KW）KdcosPjs(KW)Qjs(Kvar)Sjs(KVA)Ijs(A)整定电流In照明母线11WL1149.870.80.9119.8958.08133.21202.4225照明母线21WL2156.830.80.9125.4660.78139.4211.825012-16层中央空调1WL33000.90.85270167.4317.7482.6630消防泵1WL4150.750.811.258.4414.0621.3740稳压泵1WL5100.750.87.55.6259.37514.242517-19层中央空调1WL61800.90.85162100.44190.6300.2350排烟风机1WL7150.70.810.57.87513.12519.9432喷淋泵1WL8150.750.811.258.4414.0621.3732应急照明1WL92.010.80.91.610.781.782.716扶梯1WL10150.60.5915.591827.3532消防电梯1WL11150.50.87.55.6259.37514.2432排污泵1WL12100.75 0.87.55.6259.37514.2432新风机1WL131900.650.8123.592.625154.375234.55315正压风机1WL14150.70.810.57.87513.12519.9432热水器2WL15600.516006091.263总计K937.46545.21037.561586.95注：火灾时投入的消防负荷小于切除三级负荷，故消防负荷不计入总负荷。4.2 二号变压器负荷根据各专业提供的用电负得到的二号变压器计算负荷如表1-2所示。表1-2 二号变压器负荷表设备名称回路设备容量Ps（KW）KdcosPjs(KW)Qjs(Kvar)Sjs(KVA)Ijs(A)整定电流In照明母线32WL1157.390.80.9125.9161.0139.9212.6250压缩机组2WL22000.90.918087.2200303.9350正压风机2WL3150.70.810.57.87513.12519.9432喷淋泵2WL4150.750.811.258.4414.0621.3732应急照明2WL52.010.80.91.610.781.782.7110消防电梯2WL6150.50.87.55.6259.37514.2432消防泵2WL7150.750.811.258.4414.0621.37321-6层中央空调2WL93000.90.85270167.4317.7482.66307-11层中央空调2WL103000.90.85270167.4317.7482.6630冷却塔2WL11200.850.81712.7521.2532.2940生活泵2WL12200.650.87137.3714.9422.732电梯2WL13200.350.5712.121421.2732冷却水泵2WL14150.750.811.258.4414.0621.3732冷冻水泵2WL15150.750.811.258.4414.0621.3732排烟风机2WL16150.70.810.57.87513.12519.9432总计计算值0.82958.02510.161149.141745.87注：火灾时投入的消防负荷小于切除三级负荷，故消防负荷不计入总负荷。以上数据表明施工图计算负荷和初步设计时的估算负荷很接近，说明负荷计算没有重大错误。变压器实际额定容量SN=(937.46+958.02)/0.75/0.9=2800KVA。根据主接线方案、变压器需要的总容量及安装环境，最终选用2台1600KVA的干式变压器，型号为SCB1012500/10，外型尺寸（长宽高）180012551980，阻抗电压为Uk=6% 。变压器实际负荷率为：(937.46+958.02)/0.9/3200=66%。变压器运行效率稍低，但单台变压器可短时间负担90的负荷，选择可行。4.3 一号变压器电容补偿计算补偿容量补偿前cos1=0.82补偿后cos2=0.9查无功功率补偿表得 （2-2） 选用CLMD4330KVA电容补偿柜1台，即取补偿后低压侧的功率因素和计算负荷：Qjs=545.2-184.27=360.93kvarPjs=877.46KWcos= Pjs / Sjs =0.92满足规范要求。 （2-3） 变压器损耗 变压器损耗计算公式（）有功损耗：（）无功损耗： 式中：有功损耗 无功损耗补偿后高压侧计算负荷：Qjs=360.93+57=417.93kvarPjs=877.46+7.73=885.19kWcos= Pjs/ Sjs=885.19/978.890.9040.9(供电部门的要求)变压器容量预留20% Se=978.891.2=1174.70.9(供电部门的要求)变压器容量预留20% Se=1030.01.2=1236Ijs= 202.4A长延时过载反时限脱扣器整定值IZ11.1Ijs=222.64A选定IZ1=225A瞬动电流倍数整定为10IZ1。分断能力120KA最大三相短路电流90KA，能可靠跳闸。电流互感器选用BH-0.66 40 I 300/5A型1个选用ZR-VV 0.6/1kv-595.0型电缆引至强电井所以，所选设备合格。回路1，1WL2选用MNS型 外型尺寸（mm）：22008001000Pe=156.83KW， Kd=0.8，cos=0.9Pjs= 125.46KW Qjs= 60.78KWSjs=139.4KVAIjs= 211.8A选用CM1400L/250型开关，InQ=400Ijs= 211.8A长延时过载反时限脱扣器整定值IZ11.1Ijs=232.98A选定IZ1=250A电流互感器选用BH-0.66 40 I 300/5A型1个选用ZR-VV 0.6/1kv-595.0电缆引至强电井所以，所选设备合格。5.2进线101柜计算容量877.46KW选用CW12000/3000型低压断路器额定冲击电压为12KV壳架电流 InQ=3000AIjs=1481.3A额定电流 Int=3000AIjs=1481.3A分断能力120KA最大三相短路电流90KA，能可靠跳闸。长延时过载反时限脱扣器额定电流Ir11.1Ijs=1629.4A选定Ir1=1600A短路短延时脱扣器额定电流Ir2=4Ir1=41600=6400A；动作延迟时间0.4。灵敏度系数Ks=Ic0.86/IZ2=38.520.86/12=2.81.5断路器热稳定校验母断路器动稳定校验母线选择TMY3*2（12010）母排，允许载流量等于3610A3000A安全。母排热稳定校验母排动稳定校验开关柜选用MNS型外型尺寸（mm）：220010001000电流互感器选用BH0.66-3000/5A型3个电流表电压表操动机构：手合电跳避雷器避雷器保护断路器15南京工业大学本科生毕业（设计）论文3.2.2 对102电容补偿柜选用MNS型 外型尺寸（mm）：22008002400电容补偿90KVarPjs=90KVar刀熔开关选用HH15(QA)-200/3型，InQ=200Ijs=151.9A长延时过载反时限脱扣器整定值IZ1=1.1Ijs=1.1 151.9=167.1A 选定IZ1=250A电流互感器选用BH-0.66 40 I 200/5A型3个避雷器选用FYS-0.22接触器选用CJ39-63继电器选用T105电容选用BCMJ3-30自动补偿控制器选用JKGF（B）及圆筒形帽熔断器RT19-100/80所以，所选设备合格。3.2.3联络109柜选用MNS型 外型尺寸（mm）：220010001000电容补偿60KVarPjs=60KVar刀熔开关选用HH15(QA)-200/3型，InQ=200Ijs=101.3A长延时过载反时限脱扣器整定值IZ11.1Ijs=1.1 101.3=111.4A 选定IZ1=250A电流互感器选用BH-0.66 40 I 200/5A型3个避雷器选用FYS-0.22接触器选用CJ39-63继电器选用T105电容选用BCMJ3-30自动补偿控制器选用JKGF（B）及圆筒形帽熔断器RT19-100/80所以，所选设备合格第六章 高压一次设备选型、保护整定及各种校验本工程高压柜型号选择XXXXXXX。高压所有断路器均需要进行保护整定、稳定性校验。高压母线需要进行稳定性校验。6.1高压出线AN3柜，供给1号变压器高压短路器额定电流的确定按公式：INI30 I30= 1250/(10)=72.17A （3-1）IN=630AI30=72.17A额定电压UN=10KV短路电流热效应计算短路发热假想时间tima=tk(短路延续时间包括top保护作用时间toc断路器作用时间)+0.05=0.03+0.1+0.05=0.18S短路电流热效应Qt= Ic2tima=26.320.18=124.5KA2S校验： 动稳定： Ic=26.3KAImax=31.5KAic=44.14KAimax=80KA Imax电气设备允许通过的最大动稳定电流有效值 imax电气设备允许通过的最大动稳定电流峰值热稳定：Qf=124.5KA2SIt2t=2524=2500 KA2S It电器的热稳定试验电流 t电器的热稳定试验时间，该断路器取4s由上可得变压器高压侧选用VS112/630-31.5KA型真空断路器符合要求高压熔断器（保护电压互感器）装设点电压 U=10KV I30 IN Sd=250MVA南京工业大学本科生毕业（设计）论文选用RN110/150A型高压熔断器 UN=10KV， IN=150AI30=72.17A， SN=300MVA由上可得进线处选用RN110/150A型电流互感器符合要求。 电压互感器装设点电压为10KV选用JDZ10/0.1KV型电压互感器UN=10KV，最大工作电压12KV由上可得进线处选用JDZ10/0.1KV型电流互感器符合要求。电流互感器进线处选用BH0.66-400/5A型电流互感器电流互感器额定电流的确定按公式：I1=400AI30=72.17A 技术参数：动稳定电流130KA，1s热稳定电流63KA校验： 动稳定：ich= 44.141.414KdI 110-3 =1.41415040010-3=84.85KA Kd电流互感器的动稳定倍数热稳定：Qt= 124.5KA2SI12t =（600.4）21=576A2S由上可得进线处选用BH0.66-400/5A型电流互感器符合要求。避雷器装设点电压10KV选用HY5WS12.7/50KV型避雷器系统电压UN=10KV,避雷器电压12.7KV，标称放电电流下贱压50KV由上可知：选用HY5WS12.7/50KV型避雷器符合要求。南京工业大学本科生毕业（设计）论文计量设备由供电部门定接地开关 选用JN410/31.5 电压UN=10KV，动稳定80KA，4s热稳定31.5KA 由上可知：选用JN410/31.5型接地开关是合格的高压母线 高压侧负荷电流92.38A，选用TMY3608型铜母线 额定电流为1600A，大于高压侧额定电流92.38A 校验：动稳定：母线计算应力cy（母线最大允许应力，硬铜为137MPa）：c=1.73Icic210-2/(aw) （3-2） =1.7326.344.14210-2/(0.31.06910-6)=80.2MPac58.9mm2第七章 电缆的电压损失及保护选择性校验选择两条功率大，线路长的配电线路进行电压损失校验。高低压主接线中所有熔断器要进行保护选择性校验，保证变配电室断路器不发生越级跳闸。7.1 变压器至顶层照明配电箱进行电压损失校验。变压器的阻抗：由SCB101250/10型产品技术参数得：Uk%=6%，。 变压器绕组电阻()： =2.1153802/12502 =0.195m 变压器阻抗()： 变压器电抗() 自动开关过电流线圈的阻抗：由产品手册查得自动开关过电流线圈的电抗为： XG=0.86 m则自动开关过电流线圈的电抗为： RG=1.3 m空气断路器的阻抗：空气断路器的型号为CM1630L/3340，由其产品技术参数得开关触头的接触电抗：Rc=0.6 m。过电流线圈的阻抗：Rq=0.36 m，Xq=0.28 m。电流互感器的阻抗：电流互感器的型号为LQC-3-100/5A 1级，查产品手册得：电抗=0.7 m，阻抗=0.75 m其它有些电气设备阻抗：其它有些电气设备（如母线、高压电气设备等）的阻抗很小，可忽略不计。电压损失计算公式：u%=ua%IcLua%1KV聚氯乙烯电力电缆用于三相380V系统的单位长度电压损失%/（Akm）Ic 该段线路中的计算电流（A）L 该段线路中的长度（km）7.2 中央空调配电线路电压损失校验取负一层最长的一条回路进行校验： 一.电压损失校验：Ic =26.82A， L=0.062kmCos=0.85, ua% =0.349u%=ua%IcL =0.349x26.82x0.068 =0.232.5满足线路电压损失标准。 二.三相短路计算： 经查得电缆单位长度阻抗为：r=0.839 m/m x=0.075 m/m电缆阻抗： R=rL=15.12 m X=xL=1.35m Rk= R0 + R=1.51+15.12=16.63m Xk= X0 + X=11.96+1.35=13.02 m Zk=23.93 m Ik=400/(3Zk)=9.65KA三.电缆热稳定校验 Smin= /C =0.19mm21.5 能满足动作灵敏度要求。 CM1225L/160型断路器的分断能力为35KA，大于短路电流值Ik=5.25KA，能可靠分断短路电流。取一层最长的一条回路进行校验：