检察院供配电毕业设计-张俊起.doc

毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 题目 某人民检察院供配电设 计 系 别 电气与电子工程系 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 张俊起 学 号 1214040515 指导教师 张晓杰 平顶山工学院 2008 年 5 月 29 日 II I 成绩评定 毕业设计 论文 成绩评定 成绩评定说明 一 答辩前每个学生都要将自己的毕业设计 论文 在指定的时间内交给指导 教师 由指导教师审阅 写出评语并预评分 二 答辩工作结束后 答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办 法 在参考指导教师预评结果的基础上 评定每个学生的成绩 系对专业答 辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计 论文 要组织系级答辩 最终确定 成绩 并向学生公布 三 各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律 四 具体评分标准和办法见 平顶山工学院毕业设计 论文 工作条例 中附录 2 五 答辩小组评分包括两部分 1 学生答辩情况的得分和评阅教师评分 2 指导 教师对学生毕业设计 论文 的评分 班级班级 姓名姓名 学号学号 综合成绩 综合成绩 分 折合等级分 折合等级 答辩小组组长签字 年 月 日 II 答辩小组评定意见 一 评语 根据学生答辩情况及其论文质量综合评定 二 评分 按下表要求评定 答 辩 小 组 评 分评 阅 教 师 评 分 评分项目 完成任务 情 况 5 分 毕业设计 论文 质 量 5 分 表达情况 5 分 回答问题 情 况 5 分 质 量 正确性 条理性 创造性 实用性 10 分 成果的技术 水平 科学 性 系统性 10 分 合计 40 分 答辩小组成员签字 年 月 日 毕业答辩说明 1 答辩前 答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计 论文 为答辩做好准备 并根据毕业设计 论文 质量标准给出实际得分 2 严肃认真组织答辩 公平 公正地给出答辩成绩 3 指导教师应参加所指导学生的答辩 但在评定其成绩时宜回避 4 答辩中要有专人作好答辩记录 III 指导教师评定意见 一 对毕业设计 论文 的学术评语 应具体 准确 实事求是 一 对毕业设计 论文 的学术评语 应具体 准确 实事求是 签字 年 月 日 二 对毕业设计 论文 评分二 对毕业设计 论文 评分 按下表要求综合评定按下表要求综合评定 1 理工科评分表 评分项目评分项目 分值 分值 工作态度工作态度 与与 纪纪 律律 1010 分 分 毕业设计 论文 毕业设计 论文 完成任务情况与水完成任务情况与水 平平 工作量与质量 工作量与质量 2020 分 分 独独 立立 工作能力工作能力 1010 分 分 基础理论和基础理论和 基本技能基本技能 1010 分 分 创创 新新 能能 力力 1010 分 分 合合 计计 6060 分 分 得分得分 2 文科评分表 评分项目评分项目 分值 分值 文献阅读与文献阅读与 文献综述文献综述 1010 分 分 外文翻译外文翻译 1010 分 分 论文撰写质量论文撰写质量 1010 分 分 学习态度学习态度 1010 分 分 学术学术 水平水平 2020 论证能力论证能力 与创新与创新 4040 分 分 合合 计计 100100 分 分 得分得分 指导教师签字 年 月 日 IV 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 I I 目录目录 摘摘 要要 II ABSTRACT III 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 课题来源和工程概况 1 1 2 设计目的和意义 1 1 3 设计主要完成的工作和依据 1 第二章第二章 供配电设计供配电设计 2 2 1 建筑物分类 2 2 2 负荷分级及供电要求 2 2 3 变配电系统主结线方式 4 2 4 办公楼供配电网络的确定 7 2 5 负荷计算 9 2 6 无功功率补偿 12 2 7 变压器选择 13 2 8 EPS 应急电源的选择 14 2 9 低压配电系统接地型式的确定 15 2 10 变压器高低压侧短路电流计算 16 2 11 高低压侧电气设备的选型 19 2 12 电力变压器继电保护 24 2 13 高低压侧电气设备校验 27 2 14 高低压供配电系统图 见附图 6 7 29 第三章第三章 防雷系统防雷系统 30 3 1 防雷 30 3 2 防雷平面布置图 见附图 13 33 第四章第四章 智能配电系统设计智能配电系统设计 34 4 1 智能配电系统原理 34 4 2 本设计智能配电系统方案 36 结论结论 38 致谢致谢 39 参考文献参考文献 40 附图附图 40 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 II 摘摘 要要 在人们生活水平日益提高的今天 对生活的追求也有个了更高的要求 在 加上当今电器设备的大量应用 人们对与自己相关的住宅 办公场所等提出了 更高的要求 希望有个舒适 安全 绿色的环境 所以对电的设计也提出了更 高的要求 本工程为某人民检察院九层综合办公楼 建筑高度为 49 4m 属二 类高层建筑 底层地下部分为车库 配电室及其他动力机组室 二到八层地上 部分为综合办公楼 九层为多功能厅 总建筑面积 7200m2 泵房及冷冻机房设 在底层 本论文对某人民检察院办公楼的供配电系统进行了设计 阐述了智能建筑 供配电设计的目的 意义 设计任务和设计依据 并依据国家相关规范 对系 统的供配电网络结构的选择 负荷计算 短路电流计算 电力变压器的继电保 护 防雷系统 以及电气设备的选择及校验等内容进行了合理的设计 设计中 还兼顾了供配电的可靠性 经济性等因素 最后本文阐述了变配电所计算机监 控系统的重要意义 主要功能 网络结构 组网形式 以及网络仪表及其配置 情况等 为适应供配电系统管理的需要 本文采用了 ESD3000 变配电所计算机 监控系统 文中根据实际工程设备监控要求 做出相应的配置方案 关键词 关键词 供配电系统 负荷 短路电流 继电保护 防雷 变电所 监控 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 IIIIII AbstractAbstract In people s living standards increasing today the pursuit of life there is also a higher demand coupled with today s electrical equipment in the large number of applications people and their associated housing office space such as a higher demand that There is a comfortable safe and green environment therefore the design of a higher demand This works for a comprehensive 9 storey office building People s Procurator the building height of 49 4 m a second class high rise building the bottom part of the underground garage power distribution rooms and other crew room the floor to the eighth floor of the building for integrated For the 9 storey multi function hall A total construction area of 7200 m2 pumping stations and chilled room in the bottom The present paper has carried on the design of the office building of some People s Procurator for the electrical power distribution system introduces the intelligent building for the power distribution goal the significance the design duty and the design basis and based on the national correlation standard to the system load computation the short circuit current computation the power transformer relay protection the anti radar system as well as contents and so on electrical equipment shaping and verification has carried on the reasonable solution In the design also gave dual attention to has supplied factors and so on power distribution reliability efficiency In the end the paper introduces the significance main performance network form network structure and instruments an its configuration of computer monitoring system for transforming and distribution stations A system of ESD3000 substation computer supervision and control is developed to meet the need of power transforming and distribution system management The relevant configuration is made on the actual project equipment s supervision and control requirement Key words For electrical power distribution system burden short cut circuit 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 IV current relay protection anti radar substation supervision and control 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 1 1 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 课题来源和课题来源和工程概况工程概况 随着社会的进步和改革开放的不断深入 我国的建筑工业突飞猛进 绿色 建筑 智能建筑的兴起 标志着现代建筑朝多元化方向发展 向新的高度推进 改革开放以来 随着综合国力的增强 人民生活质量有了很大提高 建筑行业 也得到很大改善 这就给建筑电气的设计带来了新的机遇和挑战 本工程为某人民检察院九层综合办公楼 建筑高度为 49 4m 属二类高层 建筑 底层地下部分为车库 配电室及其他动力机组室 二到八层地上部分为 综合办公楼 九层为多功能厅 总建筑面积 7200m2 泵房及冷冻机房设在底层 1 21 2 设计目的和意义设计目的和意义 通过设计 可更好的熟悉有关高层建筑国家的有关规范 标准和规定 熟 悉高层建筑电气设计的内容 树立科学技术与工程经济相统一的辨证观点 培 养综合应用所学的理论知识分析解决工程实际问题的能力 了解建筑电气的特 点 掌握建筑电气设计计算的方法和步骤 并在进行工程计算 工程制图 文 字处理等方面得到初步训练 为以后从事高层建筑电气工程设计 运行及管理 工作打下必要的基础 1 31 3 设计主要完成的工作和依据设计主要完成的工作和依据 1 主要工作 水泵房 冷冻机房 电梯机房的配电系统 各层照明与动力 配电系统 防雷接地设计及智能配电监控系统设计 其中供配电设计作为本设 计的重点内容 2 依据 本工程根据有关规范规定和各专业提出的用电要求及甲方提出的 设计要求 进行电气设计 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 2 第二章第二章 供配电供配电设计设计 2 12 1 建筑物分类建筑物分类 2 1 12 1 1 按建筑物基本功能分按建筑物基本功能分类类 按建筑物基本功能分为民用建筑和工业建筑 民用建筑包括 住宅建筑 商业建筑 商业网点 商场 办公建筑 宾馆 建筑 学校建筑 图书馆 教学楼 办公楼 宿舍等 医院建筑 体育场馆 展览馆 影剧院等 工业建筑包括 车间 厂房等 根据 1 1 中所述 本工程为综合办公楼故属于民用建筑 2 1 22 1 2 按建筑物高度分按建筑物高度分类类 高层建筑 一类高层 二类高层 非高层建筑 一类高层建筑包括 高级住宅 19 层及其以上的普通住宅 高度 24m 及其以上的医院 高级旅 馆 高度大于 50m 的商业楼或每层面积超过 1000 m2的商业楼 单层面积超过 1500m2或高度超过 50m 的商住楼 藏书超过 100 万册的图书馆 二类高层建筑包括 不属于一类高层的高层民用建筑 根据 1 1 中所述 本工程建筑高度为 49 4m 属于二类高层建筑 2 22 2 负荷分级及供电要求负荷分级及供电要求 2 2 12 2 1 负荷分级负荷分级 电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治 经济上所造成的损失或影响 的程度 分为一级负荷 二级负荷及三级负荷 1 一级负荷 1 中断供电将造成人身伤亡者 2 中断供电将造成重大政治影响者 3 中断供电将造成重大经济损失者 4 中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 3 3 对于某些特等建筑 如重要的交通枢纽 重要的通信枢纽 国宾馆 国家 级及承担重大国事活动的会堂 国家级大型体育中心 以及经常用于重要国际 活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷 为特别重要负荷 中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发 生爆炸 火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷 2 二级负荷 1 中断供电将造成较大政治影响者 2 中断供电将造成较大经济损失者 3 中断供电将造成公共场所秩序混乱者 3 三级负荷 不属于一级和二级的电力负荷 民用建筑中常用重要电力负荷可参照中华人民共和国行业标准 民用建 筑设计规范 JGJ T 16 92 本工程消防控制中心 火灾自动报警 事故照明 疏散指示灯等消防用电 及一层泵房的消防泵 喷淋泵 污水泵属一级负荷 同时也为特别重要的负荷 在市电停电是由 EPS 供电 客梯 生活水泵等为二级负荷 一般照明 空调 厨房设备等其它电力负荷为三级负荷 2 2 22 2 2 各级负荷对供电电源的要求各级负荷对供电电源的要求 一级负荷对电源供电的要求 1 一级负荷中普通一级负荷应由两个电源供电 且当其中一个电源发生故 障时 另一个电源不应同时受到损坏 2 一级负荷中特别重要负荷 除上述两个电源外 还必须增设备用电源 为保证对特别重要负荷的供电 严禁将其他负荷接入应急供电系统 1 常用的应急电源可有下列几种 a 独立于正常电源的发电机组 b 供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路 c 蓄电池 2 根据允许的中断供电时间可分别选择下列应急电源 a 静态交流不间断电源装置适用于允许中断供电时间为毫秒级的供电 b 带有自动投入装置的独立于正常电源的专门馈电线路 适用于允许中断 时间为 1 5s 以上的供电 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 4 c 快速自动起动的 EPS 应急电源组 适用于允许中断供电时间为 15s 以上 的供电 二级负荷对电源供电的要求 对于二级负荷一般应由两回线路供电 当电 源来自于同一区域变电站的不同变压器时 即可认为满足要求 三级负荷对电源要求 无特殊要求 一般单电源供电即可 2 32 3 变配电系统主结线方式变配电系统主结线方式 2 3 12 3 1 主结线定义和基本要求主结线定义和基本要求 主结线是指由各种开关电器 母线 电力电缆或导线 移相电容器 避雷 器等电气设备依一定次序相连接的接受和分配电能的电路 对主结线的基本要求是 1 安全性 必须在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员即设备的安全 2 可靠性 断路器检修时 不宜影响对系统的供电 断路器或引线检修及引线故障时 尽量减少停远回路和停长时间 并保证对一级负荷及全部及大部分二级负荷的 供电 3 灵活性 主结线应满足在调度 检修及扩建时的灵活性 1 调度时 应可以灵活地投入和切除变压器和线路 调配电源和负荷 满足系统在事故运行方式 检修运行方式及特殊运行方式下的系调度要求 2 检修时 可以方便地停运断路器 母线及其继电保护设备进行安检 修而不致影响电力网和对用户的供电 3 扩建时 可以容易地从初期接线过渡到最终接线 并且对一次和二 次部分的改建工作量最少 4 经济性 主结线在满足可靠性 灵活性要求的前提下做到经济合理 1 投资省 A 主结线要求简单 以节省断路器 隔离开关 电流互感器和电压互感 器 避雷器等一次设备 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 5 5 B 要使继电保护和二次回路不过于复杂 以节省二次设备和控制电缆 C 要能限制短路电流 以便选择价廉的电器设备和轻型电器 D 如能满足系统安全运行及继电保护要求 110KV 及以下终端和分支变电 所可用简单接线方式 2 占地面积小 主结线设计要为配电装置创造条件 尽量使占地面积 减少 3 电能损失小 经济合理地选择各种电气 减少电能损失 4 具有未来发展和扩建的可能性 2 3 22 3 2 主结线分类及选型主结线分类及选型 主结线 可分为有母线结线和无母线结线两大类 有母线结线又可分为单 母线结线和双母线结线 无母线结线可分为单元式结线 桥式结线和多角式结 线 中低压供配电系统中主要采用单母线结线 单元式结线和桥式结线 母线 实质上是主结线电路中接受和分配电能的一个电气结点 形式上它 将一个电气联接点延伸成了一条线 以便于多个进线回路的联接 在中低压供 配电系统中通常采用矩形截面的铜排作为母线 单母线结线 是有母线主结线的一种 是中 低压供配电系统中最常用的 一种主结线形式 它分为单母线不分段结线 单母线分段结线 单母线带旁路 结线等 其中单母线不分段结线 单母线分段结线最为常用 1 单母线不分段结线 单母线不分段结线 具有简单清晰 设备小 投资小 运行操作方便 且 有利于扩建等优点 但可靠性和灵活性较差 当母线或母线隔离开关故障或检 修时 必须断开它所接的电源 与之相接的所有电力装置 在整个检修期间均 需停止工作 此外在出线断路器检修期间 必须停止该回路的工作 因此 这 种接线只适用于 6 220KV 系统中只有一台发电机或一台主变压器 且出线回路 又不多的中 小型发电厂和变电所 它不能满足 类用户的要求 但若采 用成套配电装置 由于可靠性高 也可用于较重要用户的供电 2 单母线分段结线 单母线分段接线具有简单清晰 设备较少 投资较小 运行操作方便 且 有利于扩建等优点 并可提高供电可靠性和灵活性 对重要用户可以从不同段 引出两回馈电线路 由两个电源供电 当一段母线发生故障 分段断路器自动 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 6 将故障段隔离 保证正常段母线不间断供电 不致使重要用户停电 两段母线 同时故障的可能甚小 可以不予考虑 分段的数目 取决于电源数量和容量 段数分得越多 故障时停电范围越小 但使用断路器数量也越多 且配电装配 和运行也越复杂 通常以 2 3 段为宜 这种接线广泛用于中 小容量发电厂的 6 10KV 接线和 6 220KV 变电所中 单元式结线 单元式结线用于只有一回路进线和一回路出线的场合 只有 一种运行方式 桥式结线 桥式结线用于有 n 回路进线和 n 回路出线的情况 通常式二进 二出 桥式结线实际是单母线结线中进出线回路相同 且取消了进线或出线的 断路器时的特殊情况 根据以上所诉本工程属于双电源进线多回路出线的供电形式 故应选择单 母线形式的主结线 2 3 32 3 3 办公楼主结线的确定办公楼主结线的确定 由上可知 不同的主结线有不同的特点 不同的可靠性 为本建筑选一个 合适的主结线是很重要的 下面首先比较比较常用的两种主结线 表 2 1 单母线不分段结线与单母线分段结线比较 单母线不分段单母线分段 占地面积占地面积较大占地面积较小些 优点接线简单 清晰 设备小 操 作方便 便于扩建 投资较小 接线简单 操作方便 便于扩建 供电可靠性 灵活性较好 缺点供电的可靠性 灵活性较差 不能满足 类用户需要 投资较大些 适用范围用于 6 220KV 系统中只有一 台发电机或一台主变 且出线 不多的中 小型变电所 适用于 6 10KV 电压等级引出线 在 6 回以上的中 小型变电所中 根据以上主结线的比较和电力系统的发展 用户的需求等几方面考虑 从 近期及远景的发展规划 确定本办公楼主结线方式选择为单母线分段结线 采 用两路市网供电 正常情况下所有用电设备均采用市网供电 当市网停电后不 重要的三级负荷 如普通照明 厨房设备 空调等 停电 重要的一 二级负 荷 消防控制中心 火灾自动报警 事故照明 疏散指示灯等消防用电及一层 泵房的消防泵 喷淋泵 污水泵 切换至 EPS 应急段线路继续供电 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 7 7 2 3 42 3 4 本工程主结线详见主结线图 附图本工程主结线详见主结线图 附图 4 4 2 42 4 办公楼供配电网络的确定办公楼供配电网络的确定 2 4 12 4 1 供配电网络的定义供配电网络的定义 供配电网络是指由电源端 变配电站 向负荷端 电能用户或用电设备 输送电能时采用的网络形式 供配电网络由电力线路将变 配电站与各电能用 户或用电设备连接起来 2 4 22 4 2 供配电网络分类供配电网络分类 主要的类别有放射式 树干式和环式以及由上述三种形式派生出来的其它 形式 1 放射式网络结构 1 单回路放射式 由电源端采取一对一的方式直接向用户供电 每条线 路只向一个用户点供电 供电可靠性较高 适用于中压和低压系统 2 双回路放射式 每个用户均由两回放射式回路供电 可向一 二级负 荷供电 此种网络在中压和低压系统中均常见 3 带公共备用线的放射式 任何一条配电线路发生故障或停电检修时 都可以切换至公共备用线上 以保证继续供电提高可靠性 此种网络一般在中 压系统中应用 2 树干式网络结构 1 单回路树干式 它是电源端向负荷端配出干线 在干线的沿线引出数 条分支向用户供电 可靠性比较低 所以只能向三级负荷供电 2 双回路树干式 每个用户都由两条树干同时供电 这种结构适用于中 低压系统 3 环式网络结构 一般用于中压系统或高压系统 尤其在城市供配电网络中得到广泛应用 1 单环式网络结构 电源可为两个或一个 网络结构清晰 可靠性也较 高 网络中任何一段线路检修时均不会造成用户停电 可向一 二级负荷供电 2 双环式网络结构 每个用户都可以从任意一个环网中取得电源 可靠 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 8 非常高 当然一次投资也相应增高 三种网路结构见下图 2 4 32 4 3 各种网络结构的供电可靠性及适用对象各种网络结构的供电可靠性及适用对象 中压系统 常见网络结构形式有环式结构 放射式结构和树干式结构 低压系统 常见的网络结构有放射式结构和树干式结构 2 4 42 4 4 本工程配电系统网络方案的技术 经济分析本工程配电系统网络方案的技术 经济分析 供配电设计方案不仅应满足安全可靠提供电能的要求 还应力求经济合理 即投资少 运行费用低 根据经济性和运行稳定性分析 本设计采用放射式与 树干式相结合的供电网路 从变压器出来的低压配电系统采用放射式 所有主要出线都从母线引出 对于泵房 消防控制中心 计算机中心 采用双回路放射式供电 对于中央空调 电梯等动力系统采用单回路放射式供电 图 2 1 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 9 9 对于应急照明采用双回路树干式 对于普通照明 采用单回路树干式 2 4 52 4 5 供配电网络结构详见配电干线图 附图供配电网络结构详见配电干线图 附图 5 5 2 52 5 负荷计算负荷计算 2 5 12 5 1 负荷计算及负荷计算的目的负荷计算及负荷计算的目的 计算负荷 作为按发热条件选择配电变压器 导体及电器的依据 并用来 计算电压损失和功率损耗 在工程上为方便计 也作为电能消耗量及无功功率 补偿的计算依据 2 5 22 5 2 负荷计算方法负荷计算方法 1 需要系数法 用设备功率乘以需要系数 直接求出计算负荷 这种方 法比较简便 应用广泛 尤其适用于配变电所的负荷计算 2 利用系数法 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷 再考虑设备 台属和功率差异的影响 乘以与有效台数有关的最大系数的出的计算负荷 这 种方法的理论根据是概率论和数理统计 因而计算结果比较接近实际 但因利 用系数的实测与统计较困难 在民用建筑电气设计中一般不用 3 二项式法 在设备组容量之和的基础上 考虑若干容量最大设备的影 响 采用经验系数进行加权求和法计算负荷 4 单位面积功率法 单位指标法 2 5 32 5 3 负荷计算方法负荷计算方法的选择的选择 1 在方案设计阶段可采用单位指标法 在初步设计及施工图设计阶段 宜 采用需要系数法 2 对于住宅 在设计的各个阶段均可采用单位指标法 3 用电设备台数较多 各台设备容量相差不悬殊时 宜采用需要系数法 一般用于干线 配变电所的负荷计算 4 用电设备台数较少 各台设备容量相差悬殊时宜采用二项式法 一般用 于支干线和配电屏 箱 的负荷计算 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 10 本建筑为方案设计 用电设备较多 并且用于配电室的负荷计算 故采用 需要系数法计算负荷 2 5 42 5 4 需要系数法需要系数法 1 单组设备计算负荷 Pc KdPNi n i 1 Sc 22 cc PQ Qc Pctg IC Sc Ur 3 式中PN 总设备功率 单位为 kW n i 1 Kd 需要系数 Pc 计算有功功率 单位为 kW Qc 计算无功功率 单位为kvar Sc 计算视在功率 单位为 kVA tg 电气设备功率因数角的正切值 Ur 电气设备额定电压 单位为 kV IC 计算电流 单位为 A 2 多组设备计算负荷 Pc K PKdPNi n i 1 Qc K qPctg Sc 22 cc PQ IC Sc Ur 3 式中 K P 有功功率同时系数 取 0 8 0 9 K q 无功功率同时系数 取 0 93 0 97 2 5 52 5 5 办公楼负荷办公楼负荷计算计算 用需要系数法进行负荷计算 详细计算过程如下所示 以 2 号设备组 泵房 为例 其它设备组计算过程类同 Pc KdPNi 0 7 14 22 37 10 5 58 45 n i 1 Qc Pctg 58 45 0 57 33 3165 Sc 77 278 22 cc PQ 22 33 316545 58 IC Sc Ur 67 278 380 14633 办公楼负荷统计 分组 计算结果如下表所示 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 1111 表 2 2 负荷统计及计算表 负荷统计表负荷统计表 设备组别设备名称 PN 需要系 数 kd cos tg Pc kwQc kvarSc KVAIc A 编号 客梯 17 客梯机房 客梯 17 0 910 71 0230 9431 644 1741 生活泵 14 消防泵 22 喷林泵 37 泵房 污水泵 10 5 0 70 870 57 58 4533 377 3146 2 冷冻水泵 95 冷冻机 22 新风机 10 冷冻机房 冷却塔 19 0 680 80 7599 374 5124 12773 二层照明等 60 四层照明等 60 六层照明等 60 1 段干线 八层照明等 60 0 80 780 8192149 8246 23744 三层照明等 60 五层照明等 60 七层照明等 60 2 段干线 九层照明等 20 0 80 780 8160128205 13125 消控中心 13 610 760 8613 611 717 9276 计算机机房 2510 80 752518 831 3487 车库照明等 50 80 780 843 25 18 8 应急照明 80 80 780 86 45 1 812 9 值班室 9 410 80 759 412 5 11 718 10 配电室 6 910 760 866 98 0 9 114 11 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 12 总计 771 4680 8528 9 861 51310 有功同时系数 0 9 无功同时系数 0 95 总计算负荷 612 8 502 5 792 41204 根据以上负荷统计表 暂定采用两台 400KVA 干式变压器相互热备用的供 电方式 1 变压器所带负载为 3 5 8 9 正常情况下所带负载有功功率为 316 4KW 其余负载由 2 变压器供电 正常情况下所带负载有功功率为 305 4KW 2 62 6 无功功率补偿无功功率补偿 2 6 12 6 1 功率因数低对供配电系统的影响功率因数低对供配电系统的影响 在工民用电设备中 有大量设备工作需要通过向系统吸收感性的无功功率 来建立交变磁场 这使系统输送的电能容量中无功率的成分增加 功率因数降 低 对系统会造成如下影响 1 使变配电设备的容量增加 2 使供配电系统的损耗增加 3 使电压损失增加 4 使发电机的效率降低 2 6 22 6 2 提高功率因数的措施提高功率因数的措施 要使供配电系统的功率因数提高 一般从两个方面采取措施 1 提高用电设备的自然功率因数 自然功率因数是指不采用任何补偿装 置式的功率因数 这种方法只能通过选择功率因数高的电气设备来做到 但不 能达到完全补偿 2 采取人工补偿的方法使总功率因数得以提高 有两种方法 一是采用 同步电动机替代异步电动机工作 由于投资和损耗较大 又不便于维护 检修 供配电系统中很少采用 二是采用并联电容器补偿 采用并联电容器补偿是目前供配电系统中普遍采用的一种补偿方法 也叫 移相电容器静止无功补偿 它具有有功损耗小 运行维护方便 补偿容量增减 方便 个别电容器损坏不影响整体使用等特点 但不能实现无级调节 2 6 32 6 3 变压器低压侧无功功率补偿计算变压器低压侧无功功率补偿计算 在变压器低压侧母线上集中补偿 本设计变压器低压侧补偿后目标值 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 1313 cos 取值为 0 95 这样补偿后变压器高压侧功率因数满足 0 9 的要求 补偿前 1 变压器 2 变压器低压侧平均功率因数为 cos T1 2 2 2 22 Ccc QPP 0 73 316 4 0 76 22 8 245 8 0 4 316 73 0 cos T2 2 2 2 22 Ccc QPP 0 73 305 4 0 75 22 4 249 8 0 4 305 73 0 其中为有功负荷系数 取值为 0 7 0 75 为无功负荷系数 取值为 0 76 0 82 由 cos T1 0 76 得 tg T1 0 86 由 cos T2 0 75 得 tg T2 0 88 补偿后变压器低压侧无功率因数要达到 cos 0 95 tg 0 33 无功补偿量 Qcc T1 Pc T1 tg T1 tg 316 4 x 0 86 0 33 167 69 kvar Qcc T2 Pc T2 tg T2 tg 305 4 x 0 88 0 33 167 97 kvar 考虑到三相均衡分配 每相应装设电容器容量 56 kvar 本设计中 由于低压侧采用的是 BWL1 Z 智能型低压成套配电装置 故电容器采用其配 套的 BSMJ0 4 15 型电容器 12 个 实现每步 15kva 共 12 步的动态补偿 每 相 4 个 此时并联电容器的实际值为 12 x 15 180 kvar 补偿后实际平 均功率因数计算为 cos T1 0 98 cos T2 0 97 满足要求 所以 补偿后 QcT1 245 8 180 65 8kvar QcT2 249 4 180 69 4kvar Sc T1 323kVA 22 4 316 8 65 Sc T2 313kVA 22 4 305 4 69 根据补偿后计算视在功率可对变压器进行选择 可见选择变压器容 量为 400kVA 合理 详见下一节 2 72 7 变压器选择变压器选择 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 14 2 7 12 7 1 确定变压器型号确定变压器型号 安装在高层建筑 地下等其它安全防火要求较高的场所的变压器 需要使 用无油型设备 干式变压器 本设计采用环氧树脂浇注式干式变压器 2 7 22 7 2 确定变压器容量确定变压器容量 根据无功补偿后的视在功率确定变压器的容量为 400kVA 采用两台 10kV 级 SCB9 型环氧树脂浇注式干式变压器 SCB9 400 10 0 4 参数 额定容量 400KVA 额定电压 一次侧 10 5 kV 二次侧 0 4kV 绕组连接组别 Dyn11 空载损耗 Po 1KW 负载损耗 Pk 4 3KW 阻抗电压 Uk 4 空载电流 Io 1 4 变压器负荷功率为 T1 Sc Srt 323 400 81 T2 Sc Srt 313 400 78 介于 75 85 之间 满 足变压器经济运行的要求 2 82 8 EPSEPS 应急电源的选择应急电源的选择 2 8 1EPS2 8 1EPS 应急电源负载的计算应急电源负载的计算 事故照明计算负荷 8kW 总消防控制中心计算负荷 13 6 kW 泵房 生活水泵 消防水泵 喷淋水泵 污水泵 设备计算负荷 83 5 kW 计算机中心计算负荷 25 kW 总计 130 1kW 因此 EPS 应急电源的负载为 130 kW 2 8 22 8 2 选型选型 本设计选用 EPS 应急电源为一台上海胜武电气公司生产的 Y SYJD 系列 EPS 三相动力型应急电源 Y SYJD 250 连续放电时间为 180 分钟 产品概述 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 1515 a 产品用途 为消防设施 一级负荷或非常重要的负荷及其它需要应急 供电的负荷 如 电梯 水泵 风机 喷淋泵 防火卷帘门 应急照明 事故 照明 标志灯等各种 380V 220V 用电电器与设备 b 规格范围 2 2 900KVA c 具体规格有 2 2 3 4 5 5 7 5 11 15 18 5 22 30 37 45 55 75 90 110 1 32 160 200 250 315 400 500 630 710 900KVA 等 d 安装形式 落地式 标准配电柜 e 备用时间 90 分钟 亦可根据用户要求配置备用时间 Y SYJD 系列 EPS 产品主要技术参数如下 型 号 Y SYJD 250 输 电 压 380V 20 相 数 三相四线 PE 入 频 率 50HZ 5 输 容 量 250KVA 电 压 380VAC 三相四线 PE 电压稳定度 5 应急供电 频 率 50HZ 0 5 出 过载能力 120 正常运行 转换时间 0 1 0 25 秒或零切换 电 池 免维护密封电池 备用时间 标准型为 120 分钟或 180 分钟 可按设计要求配置备用时间 保 护 短路保护 过流保护 缺相可运行 电池欠压保护 显 示 LED 或 LCD 效 率 应急供电时 90 以上 电网供电时 趋近于 100 运行环境 温度 24 40 相对湿度 0 90 海拔高度 2000 米以下 适应负载 本电源特别适应电感性和电感电容性混合负载 开门方式和进线方式 前门单开 后门双开 底部进出线 标准型 在 EPS 应急电源供电的负荷中 喷淋泵 37KW 为最大容量的电动机 本设 计中选用的 EPS 应急电源的容量为 400KVA 能够满足电动机直接起动及其他冲 击负荷的用电要求 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 16 2 92 9 低压配电系统接地型式的确定低压配电系统接地型式的确定 2 9 12 9 1 低压配电系统接地型式分类低压配电系统接地型式分类 1 TN 系统 电力系统有一点直接接地 用电设备的外露可导电部分通过 保护线与接地点连接 按照中性线与保护线组合情况 又可分为三种形式 1 TN S 系统 整个系统的中性线 N 与保护线 PE 是分开的 2 TN C 系统 整个系统的中性线 N 与保护线 PE 是合一的 3 TN C S 系统 系统中一部分线路的中性线与保护线是合一的 在 TN 系统的接地形式中 所有受电设备的外露可导电部分必须用保护线 或共用中性线即 PEN 线 与电力系统的接地点相连接 且必须将能同时触及的 外露可导电部分接至同一接地装置上 2 TT 系统电力系统有一点直接接地 受电设备的外露可导电部分通过保 护线接至与电力系统接地点无直接关联的接地极 3 IT 系统电力系统的带电部分与大地间无直接连接 或有一点经足够大的 阻抗接地 受电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极 2 9 22 9 2 办公楼接地型式设计办公楼接地型式设计 本建筑采用 TN S 系统 三相五线制配电系统 从而达到将工作零线 N 与 保护零线 PE 线严格分开 办公楼内所有电气装置的外漏导电部分均与 PE 线相连 由于 PE 线在电源 端接地 正常情况下 PE 线上无电流通过 电气装置的外漏导电部分不会带电 是安全的 这样也可避免对接在 PE 线上的电气设备的电磁干扰 当电气设备 发生漏电或接地故障时 PE 线上有电流通过 使保护装置迅速动作 切断故障 从而保证操作人员的人身安全 办公楼内电机 变压器 配电屏 电缆的金属保护管 各种金属接线盒 金属配电箱的外壳等用电设备带电的金属构件应与接地系统可靠连接 接地干 线由变配电室至各层的竖井向上用 40mm 4mm 热镀锌扁钢 办公楼内计算机的 接地主要采用支流地 交流工作地安全保护地 这几种接地与防雷接地系统共 用 其接地电阻值不小于 1 等电位接地 在变配电室内安装一个总等电位连接端子箱 将所有进出的 管道和接地干线 金属构件等与总等电位端子箱有效连接 连接线采用 40mm 4mm 的扁钢 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 1717 2 102 10 变压器高低压侧短路电流计算变压器高低压侧短路电流计算 2 10 12 10 1 短路定义及短路计算的作用短路定义及短路计算的作用 短路 是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连 接 短路电流是系统重要的技术参数 它与多方面的技术措施有关 归纳起来 主要有以下用途 1 校验系统设备能否承受可能发生的最严重短路 2 作为设置短路保护的依据 3 可通过短路电流大小判断系统电气联系的紧密程度 作为评价各种方案 的依据之一 变压器是供电系统中最重要的 最昂贵的元件 它的故障将对供电系统可 靠性和系统正常运行带来影响 因此必须对它加以保护 短路电流计算为变压 器的保护整定计算 开关电器的选择校验提供依据 2 10 22 10 2 短路电流的计算方法短路电流的计算方法 短路电流计算方法有标幺值法和有名值法 本设计采用有名值法 在无限大容量系统中发生三相短路时 三相短路电流周期分量有效值可以 按下式进行计算 I Uc k 3 3 X 22 R 式中 Uc 短路点的短路计算电压 也称为额定平均电压 用 Up 表示 实 际应用中用 1 05 倍额定线电压进行计算 因为线路首端短路时最为严重 所以 要按首端的电压考虑 即短路计算电压取为比线路额定电压 Un 高 5 Z R X 分别为短路电路的总阻抗 总电阻和总电抗值 在高 压电路的短路计算中 正常总电抗要远比总电阻大 因此一般只计算电抗 在 计算低压侧的短路时 也只有当短路电路的 R大于 X的 1 3 时 才需要考 虑电阻 如果不计电阻 则三相短路电流的周期分量有效值为 I Uc k 3 3 X 2 10 32 10 3 短路电流计算短路电流计算 已知本办公楼变压器为 SCB9 400 10 0 4 型 10 5 kV 0 4kV 额定容量 某人民检查院供配电系统设计 张俊起 18 400KVA 绕组连接组别 Dyn11 空载损耗 Po 1 kW 负载损耗 Pk 4 3kW 阻抗电压 Uk 4 空载电流 Io 1 4 设变压器高压侧短路 容量 Sk 500MVA 系统如图 2 1 所示 求 1 变压器高压侧 K1 处的短路电流 2 变压器低压侧 k2 处的短路电流 该系统的短路等效电路如下图 注 短路电流计算中需要用到的公式及符号含义 Ip sh i2 P I sh K sh I 3 K I 2 12 1 sh K 3 k I 式中 i 为三相短路电流冲击值sh 为三相短路电流冲击电流有效值得 sh I Ip 为三相短路电流周期分量有效值 为三相短路电流有效值 3 k I 为冲击系数 工程上对的取值通常为 对 L 较大的中 高压系统 取 sh K sh K 1 8 对 R 较大的低压系统 取 1 3 sh K sh K 下面用有名值法计算短路电流 首先确定电力系统出口断路器的断流容量 根据电力变压器容量 400KVA 可知其二次侧额定电流 I 400 0 4 577A 该变压器的短路容量为 2 3 500MVA 1 求高压处 K1 处 短路电流 该点计算电压 U 1 05 10 10 5KV 1c 电力系统 平顶山工学院 2008 毕业设计 论文 1919 1 电力系统的电抗 X U Sk 10 5 500 0 2205 1 1c 22 2 架空线路的电抗 10KV 架空线路的单位电抗 X0 0 38 Km 架空线路的电抗 X2 X0 L 0 38 2 5 0 95 1 总电抗 X 1 X X2 0 2205 0 95 1 1705 1 3 三相短路电流的周期分量有效值 U X 1 10 5 1 1705 5 18 KA 忽略电阻 R 3 k I 1c 33 2 求低压侧 380V K2 处 短路电流 根据断路器的短路容量 Sk 500 MVA 以及低压侧 Uk2 0 4KV 则有电力 系统的电抗 X U Sk 0 4 500 0 00032 3 2 10 12c 224 架空线路的电抗 这个电抗在变压器的一次侧需要变换阻抗 X2 X L Uc2 Uc1 0 38 2 5 0 4 10 5 1 4 10 01 223 高压电缆电抗 X0 0 08 Km L 0 4Km 2 X3 0 08 0 4 0 4 10 5 4 6 10 23 变压器的电抗 U 4 K X4 U 100 Uc2 Sn 4 100 400 400 1000 K 22 0 06 0 4 2 4 10 2 总阻抗 X1 X2 X3 X4 3 2 10 1 4 10 4 6 10 2 4 4 3 3 10