(毕业设计)供配电系统的设计

第一章第一章 概论概论 第一节 小区设计说明 小区位于 天津 建筑类型 普通民用住宅小区 平均层数为 6 层 占地面积 50000 平方米 住户共 1200 户 1 小区总体设计 我所设计的小区为普通民用住宅小区 小区的北半部分为 90 平方米户型 南半部分为 80 平方米户型 现在城市居民要求比较高 所以为了丰富居民的业余生活 适应居民多元 化的兴趣爱好 我特意在小区的中央地带专门设置了大面积的户外活动中心 本小区设置了共有两个出入口 东北角为入口 西南角为出口 小区采用了人车混合布局 的形式 车流通过入口进入小区 然后再通过主干道行驶到专门设置的停车区域 同时 地块内部道路由主干道和组团级路两个大的分支系统组成 世外桃源小区主干道平均的宽 度为 8 米 组团级道路平均的宽度为 5 米 入户道路平均的宽度为 7 米 完美的道路系统 是安全的必须 小区的灵魂 世外桃源内布置了鲜明的人性化方向 标志建筑等指示牌 消防 紧急机动车在小区内可 以快速便捷地到达每幢住宅的入口 把钱财人员损失降低到达最小 世外桃源明显通过主干道绿化设计把组团绿化和户间绿化串联了起来 然后再加上居民户 外活动中心所设计的集中绿化 引入的大量的遮阴树 行道树 防护树 独赏树 彻底把 小区塑造成一个绿色 环保 生机勃勃的独特住所 在小区整体建筑上 遵循以下几个设计原则 必须符合城市建设的总体规划 必须节约居民小区昂贵的土地资源 必须使居民小区的形象整体而美观 必须具有极高的供电质量和可靠性 2 建筑单体设计 世外桃源建筑单体设计中 优先考虑到居民建筑住宅本身的特点及世外桃源周围的建 筑元素 建筑师特将艺术感和时代感完美的结合在一起 既默契的融入到整个大环境中 又充分体现了此单体建筑的独一无二 世外桃源设计共五种主要户型 分别为 1A 型 2A 型 3A 型 1B 型 2B 型 设计师从始至终 贯彻 以人为本 的设计思想 严格按照国家有关规定 顺应以下几个设计原则 优先保证房间尺寸符合大众人民的习惯 严格从功能上划分有限空间 保证空间分配特别合理 避免户与户之间的视线交叉 保证住宅各户拥有绝对隐私 必须使所有的各个房间有良好的采光 不许有黑暗房间 个性鲜明客厅与主卧的地位 大主 大客的分割 尽量给予最好的朝向和风景 我们根据 21 世纪市面上的厨卫面积分割厨卫空间 高效与审美无处不在 三 小区平面图见附图 第二节 住宅小区负荷计算 一 负荷计算概述 1 确定计算负荷 是作为根据发热要求选择系统各级电压供电准备变压器的容量 研制 建筑物报装容量和世外桃源电气设备的依据 2 确定计算负荷 是用来计算电压损耗和小区设备功率损耗的依据 3 确定计算电流 是选择电缆容量 规格的依据 4 求总的有功计算负荷和总的无功计算负荷 也是确定静电电容器的依据 二 住宅小区负荷计算的内容 1 什么是计算负荷 通过负荷的统计计算求出的 用以根据发热条件筛选供电系统中各元件分别的负荷值 这就是所说的计算负荷 根据这么多年来 奋斗在住宅小区电气设备计算 电气线路计算中的工作人员的实际经 验 我们知道计算实际负荷其实也可以认为它就是半小时最大负荷 P30 小区需要的计算负荷它是供电设计的最基本依据 计算负荷确定得正确合理与否 直接 影响电气系统电气设备 导线电缆的确定是不是经济合理 可以分成两种情况 第一 如 果计算负荷大了 将会使电气设备和导线电缆确定过大 直接导致浪费 第二 如果计算 负荷小了 直接后果是电气设备 电缆在过负荷的情况下运行 不仅仅增加了电能损耗 更甚的是会产生过热现象 导致绝缘皮肤提早老化 导致火灾灾难 我们可见 准确计算 计算负荷是非常重要的 2 平均负荷 顾名思义 即电力负荷在一定的时间内平均所消耗的功率 t W P t av Wt 是时间 t 内消耗的所有电能量 平均负荷可用来计算电能消耗量 Wt 和最大负荷 Pmax 年平均负荷为 h W P a av 8760 负荷系数 KL 就是 Pav 与最大负荷 Pmax 的比值 这个物理量十分重要 三 住宅小区负荷计算的方法 1 概述 目前 我国采用最普遍的确定小区 建筑物所有用电设备组计算负荷 就是二项式法则 和需要系数法则 两种法则各有其优缺点 我们分别介绍一下 其中 二项式法的局限性 是比较大的 但是 我们在确定设备台数较少但是容量差别悬殊的分支的计算负荷时 二 项式法较需要系数法更加合理 目前 需要系数法则是目前社会各界通用的确定计算负荷 的方法 我们应该牢牢掌握 下面简单介绍一下需要系数法 2 需要系数法 一 基本公式 用电设备组的计算负荷 就是指从供电系统中取用的年最大负荷 半小时最大负荷 P30 下图为用电设备的计算负荷说明图 计入 WL 用电设备组的设备容量 就是指所有设备的额定容量之和 用公式表示为 Pe PN 现实生活中 所有设备实际上都不一定同时运行 而且运行的设备实际上也不太可能都满 负荷 再加上功率损耗的存在 得出 用电设备组的有功计算负荷可以表示为 e WLe L P KK P 30 各个符号的含义 K 是设备组同时系数 KL是设备组负荷系数 e是设备组平均效率 WL是配电线路平均效率 我们可以命名上面式子中的 K KL e WL Kd 这个 Kd就是需要系数 由前式可得到需要 系数公式表示为 e d P P K 30 由此我们可以得到根据需要系数法则计算三相用电设备的有功计算负荷的式子为 edP KP 30 在求出有功计算负荷之后 我们可以根据下面所列举的公式求其余的计算负荷 其中 视在计算负荷计算公式为 cos 30 30 P S 无功计算负荷计算公式为 tan 3030 PQ 计算电流计算公式为 N U S I 3 30 30 三 需要系数 需要系数在负荷计算的过程中是一个十分重要的数据 直接影响到最后的计算结果 关系到变压器容量的选择 尤其是对于一些大面积的住宅小区 需要系数的选择不同 变 压器的容量选择甚至会相差一个等级 而需要系数的选择又是极为需要经验 繁琐的事 虽然 在现行的各种手册上都有直接数据可查 但大都表述比较模糊 有一些不尽合理的 地方 计算任意户数的需要系数表格如下 住宅户数需要系数值住宅户数需要系数值住宅户数需要系数值 6152 570 50169 1860 34 7 90 8958 600 49187 2040 33 13 150 7664 690 47223 2460 31 16 180 7270 720 46247 2730 30 19 210 6873 780 45274 3030 29 22 240 6679 840 44304 3360 28 28 300 6191 960 42376 4230 26 31 330 5997 1050 41424 4770 25 34 360 58106 1110 40478 5400 24 37 390 56112 1200 39541 6150 23 40 420 55121 1320 38616 7080 22 49 510 51157 1680 35949 10000 19 第四节 本住宅小区的负荷计算 1 本小区住宅的用电负荷按照最大负荷计算 即 50W m2 水泵等公用负荷以 10W m2计 算 消防负荷在此不统计入最大负荷 住宅户内的导线用铜芯绝缘导线 截面满足最大负 荷长期长时间工作的要求 所以 为了保证线路的安全可靠运行 住宅户内总进线选用的 是 10mm2的铜芯绝缘导线 2 商业用户的用电负荷按照 60W 100W m2计算 在此综合考虑商业用户的特点 一般用 户我以 100W m2计算 当然 有一些商业用户的用电比较明确 我根据实际用电量确定其 用电负荷 3 住宅电表后总线采用穿管方式敷设 小区住户电表的配置 见下表 面积 平方米 最大负荷 千瓦 户 电表的容量进线方式说明 10065 30 单相即可 100 130810 40 单相即可 4 小区住宅总进线入户后 设置了户内配电箱 配电箱内设置了总进线开关以及分路出线 开关 我为了保证用户的安全 一并设置了漏电保护 过载保护 短路保护 并能同时断 开零线的功能 第二章 小区的电力负荷及其计算第二章 小区的电力负荷及其计算 第一节 概述 一 照明系统概述 照明方式按照它的光源来源方式可以分为人工照明和自然采光两大类 两种照明方式 都有其优缺点 其中 电气照明因为其灯光质量稳定 控制调节方便 色彩丰富和安全经 济的优点 使其成为现代技术中使用最为广泛的一种方式 人民的生活质量高低与灯光照明的质量有着极其密切的关系 优质的照明是保证高质 量生活 高质量娱乐 高质量身体的必要措施 因此 电气照明的质量对社会生活具有十 分重要的作用 最后 我必须再次指出 优质的电气照明系统应该达到 绿色照明 的高度 绿色 照明 是美国国家环保局在上个世纪九十年代提出的观念 完美的绿色照明内涵包含四项 指标 即高效节能 环保 舒适 安全 高效节能就是指消耗较少的电能获得足够的照明 明显较少电厂大气污染物的排放 从而达到环保的目的 安全舒适就是指光照柔和清晰 不产生紫外线等有害光照 不产生光污染 二 标准照明计量单位 国际单位制 SIE 单位制 的光度单位 名称符号单位英文名 光强度l坎德拉Candela cd 光照度E勒克斯Lux lx 光亮度L尼特Nit 光通量 流明Lumen lm 第二节 小区常用电气照明 一 常用照明方式 照明方式是指灯光设备按照它的安装部位或者光照的分布而构成的基本制式 根据灯 光设备安装部位 我们可以具体分成一般照明 局部照明以及混合照明 再次 根据光的 分布和照明效果可以分为直接照明 间接照明 选择合理的照明方式 对于改善照明质量 提高经济效益等等有着重要重要 而且很可能还关系到建筑的整体效果 1 一般照明 可以不考虑局部的特殊需要 目的照明整个室内而采用的最普遍的照明方式 这种照 明方式 室内可以获得较好的照明均匀度 住宅小区所采用的光源功率较大 具有较高的 照明效率 适用 在无固定工作区或工作区分布密度较大的房间 比如卧室 学校 2 分区一般照明 顾名思义 分区一般照明就是根据实际需要提高特定区域的一般照明 根据工作面布 置的情况 将照明灯具集中或分区地布置在工作区的上方 使室内不同的被照面产生不同 照度 可以有效节约能源 3 局部照明 目的满足室内某些地方的特殊需要 在特定小范围内设置照明灯具的照明方式 通产情况下我们会将局部的照明灯安装在靠近工作面的上方 这种局部照明方式在局部 范围内用较小光源功率可以获得较高照度 而且还可以同时改变调整光的方向 适用场 合 特定局部需要较高照度的地方 由于一些遮挡原因直接导致一般照明方式照射不到 的范围 但是 局部照明也有缺点 就是如果在长时间持续的工作面上只有局部照明极 其容易引起人员的视觉疲劳 损坏人的视力 4 混合照明 一般照明和局部照明混合组成的照明方式 为保证应有的视觉工作条件 优点 增加 工作区照度 减小工作面上阴影和光斑 减小照明设施总的功率 节约能源 缺点 视野 内亮度分布不均匀 适用于 有固定的工作区 照度要求较高并且需要有一定可变方向照 明的房间 例如牙科诊疗室 缝纫车间等等 二 常用照明种类 照明的种类按用途可以分为 正常照明 应急照明 值班照明 警卫照明 景观照 明 障碍照明 1 正常照明 所有的室内外小区 居住房间 人行车道 工作场所 运输场地等 都应该装设正常 照明 一般可以单独使用 亦可以和应急照明以及值班照明共同使用 但是控制线路必须 要分开 2 应急照明 正常照明因为特殊原因例如天气原因不能正常工作后 供事故情况下人员安全疏散的 照明种类为应急照明 应急照明包括 备用照明 疏散照明 安全照明 若是从安全角度 考虑 应该在更多的建筑物内设置应急照明措施 若是从经济角度考虑 则我们只能在一 些最需要的建筑物内设置该措施 必须注意 所有的应急照明灯必须要完全采用能够瞬时 间可靠点燃的照明光源 住宅小区一般情况下采用白炽灯 应急照明又可以分为三种 3 值班照明 在非工作时间为值班工作所专门设置的照明措施 现实中 值班照明大多都是利用正 常照明设备中能够单独控制的一部分或者全部作为值班照明 4 警卫照明 工厂 小区等处加强对人员财产 建筑物 材料等的保护而专门设置的照明 例如 摄像头 录像机旁边的照明灯 5 障碍照明 高耸的建筑物上装设的明显亮度的易于辨认的用于作为障碍标志的照明统称障碍照明 注意 障碍标志照明的电源必须按照该主体建筑中用电的最高负荷等级的要求给予供电 例如 保证飞机安全锁设置的障碍标志灯 6 景观照明 顾名思义 景观照明就是用于室内外特定景观 标致建筑物而设置的带有艺术装饰色 彩的照明方式 例如 花卉照明 广告照明 室内景观照明 第三节 照度计算 在灯具的型式 悬挂的高度 布置的方案初步确定之后 电气设计人员就应该根据初 步所拟定的照明设计方案精确计算工作面上的照度 检验照明设备是不是符合照度标准的 规定 照度的计算方法有多种 普遍利用的有两大类 单位容量法 利用系数法 概率曲线 法和逐点计算法 第一类 单位容量法 利用系数法 概率曲线法只适用于水平工作面上 的照度计算 第二类 逐点计算法可用于任一倾斜面上的照度计算 下面我一一介绍这几 种计算方法 一 单位容量法 参考工厂供电 照明光源的单位容量 是指单位水平面上照明光源的安装功率 公式表示即为 A nP A P P N 0 式子中 P 为受照房间里总的光源安装容量 PN 为每一个光源的安装容量 n 是总的光源 数 A 是受照房间的水平面积 根据单位容量法大约估算照明灯具的安装容量和灯数 如果已知单位容量 P0和车间平 面面积 A 那么车间一般照明的总安装容量 APP 0 每盏灯的光源容量为 n AP n P PN 0 根据已知的平面面积和所选择的灯具形式 高度 最小照度 然后从附表 1 3 查到每单位面积的安装容量 P0 再根据 P P0A 计算出全部的总安装功率 P 再除以灯具的安装容量 PN 最后考虑室形以及对灯具的布置要求可得到灯具数量 n 二 利用系数法 1 概念 利用系数 u 表征照明光源所发射的光通量被有效的利用程度的参数 通常利用投射到 工作面上的光通量 e与全部光源的光通量表示 公式表示 n u e 通常利用系数与许多因素有关 例如 1 利用系数 u 与灯具的形状 光效性有关系 制约关系 灯具光效越高 并且光通量 越集中 那么利用系数就会越高 2 利用系数 u 与悬挂高度有关系 制约关系 灯具悬挂的高度越高 反射光通量越多 那么利用系数就会越高 3 利用系数 u 与房间的总体面积 形状均有关系 制约关系 房间平均面积越大 形 状越接近正方形 则因为直射的光通量越多 导致利用系数就会越高 第四节 照明供电系统及其选择 一 概述 第二节叙述了电气照明的种类 在此重点说明一下应急照明 应急照明的电源不同于 正常照明的电源 根据国家有关规则规定 应急照明的电源从下列方式中选择 1 蓄电池组 2 供电系统中完全与正常供电电源独立的发电机组 3 应急照明灯应该自带逆变器 4 仅仅装有一台变压器的时候 应急照明的电源应该与正常照明供电干线的自变电 所的母线上分开来 如下图 5 同时装两台及以上的变压器时 正常照明与应急照明应该接自不同变压器 如下图 二 照明系统导线截面选取 1 均一照明线路的供电系统导线截面选取 均一照明线路按照允许电压损耗选取导线截面公式为 al UC M A 其中 C 是计算系数 M 是线路中负荷的功率矩的和 单位为 kW m 根据上式计算得出 的结果 实际中应该取其相近并且偏大的截面 并要校验机械强度和发热条件 三 照明系统的保护装置的选取 照明供电系统可以采用熔断器或者断路器来进行短路保护 过负荷保护 具体事项可 见附表 参考刘介才 工厂供电 第二版 四 本住宅小区电气照明详细设计计算 一 A 户型的电气照明计算 1 主卧 房间面积为 A 15 59 平方米 取其照度为 E 50lx 选用荧光灯 2 36W 查表 3 2 得 P0 4 5W 平方米 根据 APP0 得 主卧内的总安装功率 P P0A 4 5 15 59 71W 所以 在主卧室的中央位置设置双管荧光灯一支 2 36W P 2 36W 72W 2 次卧 房间面积为 A 9 74 平方米 取其照度为 E 50lx 选用荧光灯 2 36W 查表 3 2 得 P0 5 2W 平方米 根据 APP0 得 次卧 I 的总安装功率 P P0A 5 2 9 74 51W 所以 在次卧 I 的中央位置设置一支双管荧光灯 2 36W P 2 36W 72W 3 厨房 房间面积为 A 5 63 平方米 取其照度为 E 20lx 应该选用防水防潮灯 60W 查表 3 2 得 P0 15 2W 平方米 根据 APP0 得 厨房的总安装功率 P P0A 15 2 5 63 80 56W 所 以在厨房的中央位置设置一支 100W 防水防潮灯 4 客厅 房间的面积 A 16 87m2 取其照度为 E 50lx 应该选用荧光灯 2 40W 查表 3 2 得 P0 4 5W m2 根据 APP0 得 客厅的总安装功率为 P P0A 4 5 16 87 76W 所以客厅的 中央位置安装一支双管荧光灯 规格为 2 40W 5 卫生间 房间面积为 A 4 13m2 取其照度为 E 15lx 应该选用防水防潮灯 40W 查表 3 2 得 P0 11 6W m2 根据 APP0 得 卫生间的总安装功率为 P P0A 11 6 4 1 47 56W 所以 在卫生间的中央位置安装一支 40W 的防水防潮灯 并安装一支 20W 的镜前放水灯 总安装 功率为 60W 6 餐厅 房间的面积为 A 4m2 取其照度为 E 15lx 应该选用花灯 4 15W 查表 3 2 得 P0 11 6 W m2 根据 APP0 得 餐厅的总安装功率为 P P0A 11 6 4 46 4W 所以餐厅内的中 央位置安装一支 4 15W 的花灯 总安装功率为 60W 7 走廊 房间的面积 A 4 56m2 取其照度为 E 15lx 应该选用圆球吸顶灯 60W 查表 3 2 得 P0 11 6W m2 根据 APP0 得 走廊的总安装功率为 P P0A 11 6 4 56 53W 所以在 走廊内的中央位置安装一支 60W 的圆球吸顶灯 总安装功率为 60W 总结 A 类户型的电气照明总安装功率为 P 72 72 100 80 60 60 60 504W 二 B 户型的电气照明计算 1 主卧 房间面积为 A 15 31m2 取其照度为 E 50lx 应该选用荧光灯 2 36W 查表 3 2 得 P0 4 5W 平方米 根据 APP0 得 主卧内的总安装功率 P P0A 4 5 15 31 68 895W 所以 在主卧室的中央位置设置双管荧光灯一支 2 36W P 2 36W 72W 2 次卧 I 房间面积为 A 12 30m2 取其照度为 E 50lx 应该选用荧光灯 2 36W 查表 3 2 得 P0 4 5W 平方米 根据 APP0 得 主卧内的总安装功率 P P0A 4 5 12 30 55 35W 所以 在主卧室的中央位置设置双管荧光灯一支 2 36W P 2 36W 72W 3 次卧 II 房间面积为 A 10 53m2 取其照度为 E 50lx 应该选用荧光灯 2 36W 查表 3 2 得 P0 4 5W 平方米 根据 APP0 得 主卧内的总安装功率 P P0A 4 5 10 53 47 385W 所以 在主卧室的中央位置设置双管荧光灯一支 2 36W P 2 36W 72W 4 客厅 房间的面积 A 19 98m2 取其照度为 E 30lx 应该选用荧光灯 2 40W 查表 3 2 得 P0 17 7W m2 根据 APP0 得 客厅的总安装功率为 P P0A 17 7 19 98 353 646W 所 以客厅的中央位置安装一支 6 60W 花灯 以及一支 60W 的圆球吸顶灯辅助照明 总安装功 率 420W 5 厨房 房间的面积 A 6 1m2 取其照度为 E 20lx 应该选用防水防潮灯 60W 查表 3 3 得 P0 15 2W m2 根据 APP0 得 厨房的总安装功率为 P P0A 6 1 15 2 92 72W 所以我 在客厅的中央位置安装一支 100W 的放水防潮灯 6 卫生间 房间面积为 A 4 74m2 取其照度为 E 15lx 应该选用防水防潮灯 40W 查表 3 2 得 P0 11 6W m2 根据 APP0 得 卫生间的总安装功率为 P P0A 11 6 4 74 54 984W 所 以在卫生间的中央位置安装一支 40W 的防水防潮灯 并安装一支 20W 的镜前放水灯 总安 装功率为 60W 总结 B 类户型的电气照明总安装功率为 P 72 72 72 420 100 60 796W 五 本住宅小区的插座系统 本住宅小区的插座系统具体说明 1 主卧 五孔插座三个 高度为 0 3 米 2 次卧 五孔插座三个 高度为 0 3 米 3 客厅 五孔插座四个 高度为 0 3 米 4 厨房 带防溅水的盒的油烟机用插座一个 高度为 2 米 电热插座二个 高度为 1 5 米 5 卫生间 带带防溅水的盒的插座两个 高度为 2 米的热水器用 高度为 0 4 米的洗衣机 用 6 餐厅 五孔插座一个 高度为 0 4 米 第五节 本小区标准层照明示意图 第三章 小区变配电所设计 第一节 变配电所的任务与类型 一 变配电所的任务与类型 变电所 对电力系统中电压电流进行变换 分配的设施 变电所根据用途分类可以分为电 力变电所和牵引变电所 配电所 不能对电压进行变压 可以对电能进行分配 配电所是变电所的延伸 以满足某 些地区配电的需要 变电所的分类 1 根据电压阶级分类 一次变电所 二次变电所 三次变电所 2 根据用途分类 配电用 送电用变电所 直流送电用 电气管道用等 3 根据形式上分类 屋内 屋外 半屋外 地下式 移动式变电所等 二 小区变配电所所址的选择 住宅小区的变配电所起着十分重要的作用 所以其所址选择也显得十分重要 国家有 关标准 10kV 及以下变电所设计规范 GB 50053 94 对小区变配电所的所址选择进行了详 细的规定 见附录的参考文献 三 负荷中心的确定 一 负荷指示图 负荷指示图 将电力负荷按照一定的比例 比如 a 平方米代表 bkW 然后再用负荷圆 的形式标示在小区或者工厂的平面图上即可 各建筑 住宅 的负荷圆的圆心应该与建筑 住宅 的负荷中心点大致相符 在负荷均匀分布的建筑 住宅 内 负荷圆的圆心就在建 筑 住宅 的中心 而在负荷分布不均匀的建筑 住宅 内 圆心就应该偏向多数负荷集 中的一侧 我们定义负荷圆半径为 r 由建筑 住宅 计算负荷 P30 K r2可以得出 K P r 30 其中 K 是人为规定的负荷圆的比例 其单位为 kW 平方毫米 通过负荷指示图我们可以直观的确定建筑 住宅 的负荷中心 然后结合上述规范选 择变配电所的条件综合全面考虑 分析比较数种方案 最后选择最优的方案确定变配电所 的所址 第二节 电气设备中的电弧问题 一 概述 电弧是电气设备运行中时常发生的一种现象 它的特点是温度很高且光亮很强 电弧 对供电系统安全运行有很大的威胁 第一 电弧延长电路开断时间长短 第二 高温极可 能会烧毁开关的触头 电气设备 导线电缆 严重时甚至引起火灾 第三 强烈弧光极可 能损坏人得视力 严重时可能造成失明 二 电弧的产生原因 一 根本原因 开关触头在分断电流时产生电弧的根本原因 触头本身及周围的介质中含大量可以被 游离的电子 当分断触头之间有足够大外电压时 这些电子就很可能强烈电离从而造成电 弧的产生 二 电弧产生的游离类型 1 高电场发射 2 热电发射 3 高温游离 4 碰撞游离 三 电弧的熄灭条件 一 熄灭电弧的条件 必须使其中离子消失的速率大于产生的速率 即电弧中去游离率必须大于游离率 二 去游离方式 正负带电质点的扩散和复合都会去游离 三 开关电器中常用灭弧方法 1 冷却灭弧法 2 吹弧灭弧法 3 速拉灭弧法 4 狭沟灭弧法 5 真 空灭弧法 6 粗弧分细灭弧法 7 六氟化硫灭弧法 四 对电气设备电气触头基本要求 1 需要具有足够热稳定度 2 需要具有足够机械强度 3 需要满足负荷的正常发热要求 4 需要具有足够断流能力 第三节 电力变压器 一 概述 电力变压器 文字符号为 T 变电所中可以说最关键的一次设备 功能 将电力系统 中的电压升高或者降低 使有利于电能的分配 输送及使用 电力变压器按照功能分类 有升压变压器和降压变压器 小区变电所采用的一般都是降压变压器 直接供电给予用电 设备的最终端降压变压器 通常称为配电变压器 电力变压器的分类 按照相数分 分为单相和三相 按照电压调节方式分 分为无载调压和有载调压 按照绕组导体材质分 分为铜绕组变压器和铝绕组变压器 按照绕组形式分 分为自耦变压器 双绕组以及三绕组变压器 按照绕组绝缘和冷却方式分 分为干式 油浸式 充气式 按照用途分 分为普通电力变压器 全封闭 防雷变压器 二 变电所主变压器的选择 一 台数的选择 变压器台数及容纳量的选择都是变压器投入使用时必须要进行的工作 变压器台数如 果选择过多 就会造成设备资源及财产的浪费 台数如果选择过少 就会容易出现事故 有时也会造成财产及设备的损失 所以 必须要谨慎选择 我国有关标准 10kV 及以下变 电所设计规范 GB 50053 94 对小区变配电所变压器台数的选择进行了详细的规定 见附 录的参考文献 二 主变压器容量的选择 1 只装有一台变压器 主变压器容量 一般当做其额定容量 SN T 应该满足所有用电设备总的计算负荷 S30的需要 30 SSS TNT 2 装有两台主变压器 每一台容量 ST应该同时满足两个条件 即 1 任意一台变压器单独工作时 应该满足总的计算负荷 S30的 0 6 0 7 的要求 30 7 0 6 0 SSS TNT 2 任意一台变压器单独工作时 应该满足全部的一 二级负荷的要求 21 30 SSS TNT 第四节 变压器的选取 1 住宅小区负荷计算统计 用电设备的用电负荷统计 计算负荷编 号 用电设 备组 计算负荷 需要系数 Kd 功率因数 cos tan PQS 变压器 容量 用电负荷0 820 80 75 132 84 99 63 166 05 公用电力0 80 80 758060100 1 1 8 每栋 裕量负荷0 80 80 75403050 T1 500 kV A 用电负荷0 820 80 75 118 08 88 56 147 6 公用电力0 80 80 7512090150 2 9 13 每栋 裕量负荷0 80 80 75403050 T2 500 kV A 用电负荷0 680 80 75 244 8 183 6 306 公用电力0 80 80 75160120200 3 14 15 共同 裕量负荷0 80 80 75403050 4消防控制室0 8 8 T3 630 kV A 1 8 楼住宅设备容量 六层 4 5kW 12 户 3 单元 8 栋 1296kW 9 13 楼住宅设备容量 六层 4kW 12 户 3 单元 5 栋 720kW 14 楼商铺设备容量 两层 18kW 6 户 108kW 15 楼商铺设备容量 两层 18kW 14 户 252kW 1 8 楼住宅公用电力 每栋 100kW 9 13 楼住宅公用电力 每栋 150kW 14 15 商住楼公用电力 共同 200kW 1 8 楼住宅裕量负荷 每栋 50kW 9 13 楼住宅裕量负荷 每栋 50kW 14 15 商住楼裕量负荷 共同 50kW 消防控制室10kW 注释 1 A 户型住宅用电为 80m2 50W 4kW B 户型住宅用电为 90m2 50W 4 5kW 2 商住楼负荷密度为 40 65W m2 本商住楼采用 60W m2计算 所以每户用电为 300m2 60W 18kW 3 需要系数选择见第一章第二节需要系数法 4 对于处于备用状态的喷淋泵 消防泵等设备 我不作为一部分来选择变压器容量 所以 为了保证火灾时消防设施可以正常启动与运行 可以采取自动切去非消防用电设施的方法 来缓解用电紧张 5 有关公式 1 根据需要系数定义式 Kd P30 Pe可以得到 P30 KdPe 所以 Q30 P30 tan S30 P30 cos 6 公共辅助设施给排水的用电负荷 每一天每个人的供水量大约在 0 3 吨 一般居民住宅 的每吨水耗电为 0 1kW 所以按照负荷年利用小时 4500 小时计算相当于每人用电负荷大约 是 0 028kW 也可以按 0 2 0 25W m2 排水在平常自然排水时 用电可以忽略不计 第四章 小区的电力线路 第一节 供配电系统概述 供配电系统是将发电厂 变电所 电力用户连接起来的一个整体 包括发电 输电 变电 配电 用电几个组成部分 对于小区供配电系统来说 供配电方式为 采用 10kV 的 高压进线 然后经过住宅小区的箱式变电站降压到小区单元配电箱 最后到达住户配电箱 变成用户可以直接使用的 220V 或者 380V 的低压电 电力系统示意图如下 第二节 电力线路敷设 一 架空线路 现实生活中 架空线路的应用相当普遍 是因为架空有许多优点 比如 成本低 安装比 较容易 维护以及检修十分方便等等 但是架空线路也有缺点 比如 受天气影响比较严 重 占用空间 有时还会影响交通等等 所以架空线路的敷设需要注意一些事项 由于本 课题为住宅小区的供配电设计 所以在此处只介绍一些与住宅小区有关的架空线路 我国 有关标准 GB 50061 1997 对架空线路的敷设进行了详细的规定 见附录的参考文献 二 电缆线路 电缆线路得到了越来越多的应用 只因为它有很多架空线路所不具备的优点 比如 不容易受外界的影响 不占空间 运行安全可靠等等 但是也有许多缺点 比如 成本比较 高 维修不太方便等等 下面简单介绍一下 电缆其实是一种结构比较特殊的导线 最里面是几根或者单根绞绕的绝缘导电芯线 外面包有绝缘层和保护层 内保护层的作用是直接保护芯线 外保护层的作用是防止内保 护层受到腐蚀和机械损坏 电缆种类 根据材料分为铜芯和铝芯 根据绝缘介质分为塑料绝缘电缆和油浸纸绝缘电 缆 由于油浸纸绝缘电缆具有耐热好 寿命长 耐压高等优点 所以实际中应用比较广泛 电缆的敷设方式有 沿墙敷设 直接埋地敷设 利用电缆沟敷设几种 电缆敷设路径 要符合以下要求 1 首先要使其运行安全 避免遭受腐蚀 机械性外力的威胁 2 电缆在足够安全的前提下尽量要短 3 电缆要避开施工时受影响的地段 4 电缆的敷设要便于运行维护 第三节 本小区供配电系统说明 一 用电负荷的划分 用电负荷的划分是选择变压器的第一步 是保证用电安全 供配电安全的前提 所以 必须谨慎对待 国家有关标准 供配电系统设计规范 编号为 GB50052 2009 对其进行了 详细的规定 见附录的参考文献 2 低压配电线路的形式 现实中 低压配电线路主要有四种接法 即树干式接法 放射式接法 环式接法 链 式接法 1 树干式接法 优点 配电系统的总长度比较短 即有色金属可以有效节约 经济 供电系统的回路 数量比较少 配电设备和配电线路的安装经费也随之减少 缺点 一旦干线发生故障 将 影响比较大 供电可靠性比较低 与其他方式相比 导线的截面积比较大 此方法经常与 放射式一起使用 其接线示意图如下 2 放射式接法 优点 配电线路互相不影响 而且供电可靠性高 配电设备也较集中 检修方便 比 较适用于一级负荷的供电 缺点 导线消耗大 系统灵活性差 此方式一般用在设备容量 较大 负荷比较集中 或者用电设备比较重要 有爆炸危险和腐蚀性物质的场所 该场所 不宜配电和放置保护启动设备 其接线示意图如下 3 环式接法 利用环式接法时 线路都是开环的放射式线路 使供电可靠性大大提高 这样 当一 处线路发生故障或者需要检修时 可以将此线路与电源断开 此时该处的负荷仍然可以得 到供电 其接线示意图如下 4 链式接法 该供电方式适用于距离配电柜比较远 同时彼此之间距离比较近的容量比较小的不太 重要的用电设备 此方式的用电设备一般控制在 5 台以下 而且总功率在 10kW 以下 其 接线示意图如下 由于本设计为住宅小区 住宅小区的范围比较有限 而且注意节约 绿色 供电系统 的回路数比较少 供电裕量设计大 用电比较稳定 不宜出现故障 所以该小区采用的供 电方式为 树干式低压配电线路 第四节 本小区供配电线路说明 一 用电示意图 二 本小区配电设计 1 小区总体低压配电设计 1 由小区平面图 小区总变配电室位于本小区中央位置 共由 15 栋楼组成 在每栋楼靠 近总变配电室处分别设置一处低压配电箱 然后 每栋楼的每个单元的一楼都设置有单元 配电箱 经过入墙敷设电缆到达每户居民门口处的用户配电箱 最后经过电表进入居民房 间里的总开关盒 设置了漏电保护和短路保护等 2 从小区总变配电室的高压配电柜引出 YJV22 10kV 3 35 铜芯电缆沿着室内电缆沟到 5 楼变压器室 SCR 500kV A 变压器 从高压配电柜引出 YJV22 10kV 3 35 铜芯电缆沿着室 内电缆沟到 12 楼变压器室 SCR 500kV A 变压器 从高压配电柜引出 YJV22 10kV 3 35 铜芯电缆沿着室内电缆沟到 15 号楼变压器室 SCR 630kV A 变压器 3 总共安装 3 台变压器 分别为 5 号楼 SCR 500kV A 干式变压器一台 12 号楼 SCR 500kV A 干式变压器一台 15 号楼 SCR 630kV A 干式变压器一台 4 5 号楼 SCR 500kV A 干式变压器为 1 8 住宅提供电源 12 号楼 SCR 500kV A 干式 变压器为 9 13 住宅提供电源 15 号楼 SCR 630kV A 干式变压器为商住楼 消防等提供 电源 5 安装 14 楼发电机一台与 SCR 630kV A 干式变压器联络 组成一个自备的应急电源 2 小区住宅楼低压配电设计 1 A 户型以 13 为例说明 从住宅小区 12 号楼 SCR 500kV A 干式变压器的低压配电柜出线 施放电缆沿着室内底层 电缆沟 室外地下电缆沟铺设至 13 号楼的低压配电箱的电缆分支箱为止 电缆型号选定 为 VV22 1kV 4 240 1 120 铜芯电缆 出线回路数为 1 然后 从 13 号楼的低压配电箱的 电缆分支箱分别出线 施放电缆沿着室内外地下电缆沟至 13 号楼的各单元的 1 楼的单元 配电箱 电缆型号选定为 VV22 1kV 4 70 1 35 铜芯电缆 出线回路数为 3 2 B 户型以 3 为例说明 从住宅小区 5 号楼 SCR 500kV A 干式变压器的低压配电柜出线 施放电缆沿着室内底层 电缆沟 室外地下电缆沟铺设至 3 号楼的低压配电箱的电缆分支箱为止 电缆型号选定为 VV22 1kV 4 240 1 120 铜芯电缆 出线回路数为 1 然后 从 3 号楼的低压配电箱的电 缆分支箱分别出线 施放电缆沿着室内外地下电缆沟至 3 号楼的各单元的 1 楼的单元配电 箱 电缆型号选定为 VV22 1kV 4 70 1 35 铜芯电缆 出线回路数为 3 3 商住楼等低压配电设计 15 号楼 SCR 630kV A 干式变压器一台为该住宅小区的商业 消防等提供用电电源 采用 分表计量方式 计量表安装在低压配电柜里 1 商业用电 以 14 为例说明 14 号楼的商业用电 从 15 号楼 SCR 630kV A 干式变压器的低压配电柜出线 施放电缆 沿着室内底层电缆沟 室外电缆沟铺设至 14 号楼的低压配电箱的电缆分支箱为止 电缆 型号选定为 VV 1kV 4 50 1 25 铜芯电缆 出线回路数为 1 然后 从 14 号楼的低压配电 箱的电缆分支箱分别出线 施放电缆沿着室内外地下电缆沟至 14 号楼的各单元的 1 楼的 单元配电箱 电缆型号选定 VV 1kV 4 50 1 25 为铜芯电缆 出线回路数为 3 2 公用照明和屋顶风机等用电 5 号楼公用照明和屋顶风机等用电 从 5 号楼 SCR 500kV A 干式变压器低压配电柜出线 沿着室内底层电缆沟至各个双电源切换箱为止 3 消防用电 3 号楼消防用电 从 5 号楼 SCR 500kV A 干式变压器低压配电柜出线 施放电缆沿着室 内底层电缆沟 室外地下电缆沟至 3 号楼的消防双电源切换箱为止 5 号楼消防用电 从 5 号楼 SCR 500kV A 干式变压器低压配电柜出线 沿着电缆沟铺设 电缆至 5 号楼的消防双电源分线箱为止 三 设备清单三 设备清单 住宅小区供配电设 住宅小区供配电设 计 计 第五章 小区的节约用电 第一节 概述 一 意义 能源是国民经济发展的重要物质基础 当然也是制约经济发展的重要因素 不容忽视 的是 能源紧张是我国乃至于全世界所面临的一个特棘手问题 当然包括电力供应紧张问 题 因为电力供应严重不足 导致我国的工业生产能力总是得不到应有的发挥 所以我国 把能源建设作为国家建设的重点之一 提出在加大力度开发能源时 必须最大限度提高能 源利用的效率 大力降低能源能源无谓的损耗 现实生活中 电能是很重要的二次能源 由于其与其他形式能量相互转换比较容易 而且输送 分配都比较简单 因此 电能的应用十分广泛 可以说电能已经渗入到人民生 活的方方面面 从我国能源消耗分布情况来看 大约 50 消耗在人民生活 住宅用电方面 所以 住宅小区的节约用电显得特别有意义 而我的这个课题也显得富有时代色彩 二 住宅小区节约用电一般措施 一 加快住宅小区供电系统的技术改造 1 加快速度更新淘汰现有的低效高耗能供电用电设备 以高效节能的设备取而代 之 2 对现有不合理的供配电系统进行改造 降低线路损耗 节约电能 3 人工提高功率因数 采用无功补偿设施 二 加强住宅小区供电系统的科学管理 1 可以实行计划供电用电 提高能源的利用率 2 实行经济工作方式 全面降低系统耗能 3 建立科学用电管理机构和制度 第二节 并联补偿电容器 一 并联补偿电容器 并联电容器 其符号为 C 它的工作目的就是提高用电效率 提高功率因数 cos 节 约用电 节约能源 并联补偿电容器有许多种接线方式 就我所知道的跟大家列举几种 三角形 接线的并联补偿电容器 星型 Y 接线的并联补偿电容器 串联有电抗器的并联补 偿电容器等等各种形式 各种接线形式都有各自的优点 例如采用星形接线方式时 可以 形成三相电流不平衡保护 零序电压的保护等等众多优点 在此就不一一叙述 下面介绍 一些电容器使用时必须要注意的事项 国家有关标准 10kV 及以下变电所设计规范 GB 50053 94 对其进行了详细的规定 见附录的参考文献 二 并联补偿电容器的接线 并联补偿电容器的正确接线是保证电容器起到需要的作用 必须谨慎仔细 国家有关 标准 10kV 及以下变电所设计规范 GB 50053 94 对其进行了详细的规定 见附录的参考 文献 三 并联补偿电容器的布置 并联补偿电容器的正确布置是保证电容器起到需要的作用 同正确接线同等重要 所 以也必须谨慎仔细布置 国家有关标准 10kV 及以下变电所设计规范 GB 50053 94 对其 进行了详细的规定 见附录的参考文献 第三节 变压器的运行与维护 一 日常巡视要检查的地方 1 检查并联电容器是不是在额定电流和额定电压下工作 电流指示值是不是平衡 2 检查并联电容器的外壳是不是变形 漏油 3 检查并联电容器的各个接线端子是不是有松动和发热现象 4 检查并联电容器内部有没有异声 5 检查并联电容器外壳接地是不是完好 6 检查并联电容器的互感器 断路器 电抗器是不是没有异常现象 二 当有下面的情况 应该增加巡视的次数 1 并联电容器经过大幅度改造 检修或者长期停运后重新投入工作的情况 2 当遇到有重要供电的任务时 3 当遇到恶劣天气时 三 当并联电容器组发生下列情况时 必须立即退出 1 并联电容器发生爆炸时 2 并联电容器发生严重喷油或起火时 3 并联电容器的外壳发现膨胀 有油质流出或者三相电流不平衡时 四 并联电容器的维护 1 外壳必须定期进行油漆维护 2 并联电容器每个季节必须停用进行清洁检查工作一次 项目有 I 测量放电的线圈是不是通电 II 每个电容器外壳温度是不是正常 III 必须进行全面的清洁维护工作 瓷瓶 套管 外壳 线圈等 第六章 小区的防雷 接地与电气安全 第一节 过电压与雷电的有关概念 一 过电压 定义 指电气线路或者电气设备上出现并且超过正常电压对绝缘有怒号影响的异常电压 分类 内部过电压 外部过电压 1 内部过电压 由于电力系统本身的负荷巨变 故障等原因 使得系统的工作状态突然间发生改变 导致在系统的内部出现震荡 电磁能量转换而引起的过电压 由于内部过压不会超过系统 正常工作时相对于地 单相 额定电压的三至四倍 所以我们可以说内部过电压对电气设 备的绝缘和电力系统的正常运行的危险不是特别大 2 外部过电压 亦称雷电过电压 由于电力系统中的线路 设备等遭受雷电感应或者来自于大气的雷 击而导致的过压 雷电过电压会产生雷电冲击波 电流幅值可高达几十万安培 电压幅值 也可能高至一亿伏特 因此 雷电过电压对供电系统的威胁极大 必须对此加以防护 雷 电过电压的形式 直接雷击 间接雷击 由于金属管道或者架空线路遭受雷击引起的过电 压波 沿金属管道或者架空线路进入变配电所等建筑 这种形式叫做高电位侵入 根据我 国的几个大城市近几年的详细统计知道 供配电系统因为高电位侵入造成的伤害损失事故 占总共雷电事故的 50 70 因此 我们对于高电位侵入的防护应该特别的重视 住宅小 区这种人员密集的场所 我们更应该给予重视 必须施以防雷措施 二 防雷措施 一 接闪器 接闪器定义 专门设计用来对付直接雷击的金属物体 接闪器分类 避雷针 接闪的金属杆 避雷线 接闪的避雷线 避雷带 接闪的金属带 避雷网 接闪 的避雷网 在此处我只讲述现实生活中应用最普遍的其中两种 避雷针 避雷针的实质功能其实是 引雷 避雷针对电场产生一个附加的电场 使雷电场发生 畸变 导致雷云放电通道由原来被雷击伤害的方向转移到避雷针身上 然后经过避雷针引 线和接地装置把雷电流引入大地 从而使可能被雷击物体受到保护 所以避雷针又叫引雷 阵 二 避雷器 避雷器定义 防止雷电过电压波沿着线路侵入建筑物或者变配电所 以保护被保护设 备的绝缘皮 或者防止雷电电磁脉冲威胁电子信息系统 产生电磁干扰 避雷器的连接 避雷器应该与被保护的设备并联 而且要安在被保护设备电源侧 避雷器的类型 排气式避雷器 阀式避雷器 保护间隙和金属氧化物避雷器 电涌保 护器等 三 变配电所的防雷措施 1 安装避雷针 对于室外避雷装置应该装设避雷针来防护直接雷击 当然 若变配电所位于附近更高的 建筑物上装设的避雷针等保护措施的保护范围之内 或者若变配电所为室内型 则可以不 必考虑直接雷击的防护 独立的避雷针适宜设立独立接地装置 非高土壤电阻率的地域 工频接地 RE 10 可是 设置独立的接地装置有困难时 可以将变配电所的主接线网与 接地装置连接起来 为防止雷电过电压对变