供配电课程设计

小高层建筑供配电设计郑州轻工业学院课程设计说明书题目：“欧洲风情住宅小区”10#住宅楼电气设计姓 名：李战全 院 （系）：电气信息工程学院 专业班级：建筑电气10-1 学 号：9 指导教师：曹祥红 成 绩： 时间：2012年12月14日至 2013年01月10日1. 工程概况本楼为“欧洲风情住宅小区”10#住宅楼，共十一层，地下一层为储藏区；一致十一层为普通住宅，地上层高均为2.9米，总建筑高度为33.4米，总建筑面积为8609.33平米；结构形式为框架剪力墙结构，属二类高层居住建筑。2. 负荷分级、负荷计算和无功补偿2.1 负荷分级本工程为11层住宅楼，无一级负荷，负荷分级如下：二级负荷：所有消防负荷其中包括屋顶稳压泵、消火栓泵、喷淋泵、潜水排污泵，各层公共照明，普通乘客电梯，地下室照明及泵房。三级负荷：各层照明及插座，电井、水井、暖井照明及插座，电梯机房照明及插座，太阳能光伏发电系统。2.2 负荷数据本工程负荷包括照明、电力和消防负荷。该住宅楼各房间内用电部分需要二次设计，故按单位面积功率法预留负荷，其余用电负荷功率有照明设计计算而得或其它专业提供。该工程负荷数据见下表：表2.1 本工程照明负荷数据用电设备名称设备数量及功率（kW）功率因数负荷等级一至十一层、地下室公共设备每单元1kW，共三单元，共3kW0.9三级地下室照明及插座每单元6.5kW，共三单元，共19.5kW0.85三级一层照明及插座每户6kW，共6户，共36kW0.85三级二至十一层照明及插座每户6kW，每层9户，共10层，共540kW0.85三级电井照明每单元0.5kW，共三单元，共1.5kW1三级水井照明每单元0.5kW，共三单元，共1.5kW1三级暖井照明每单元0.5kW，共三单元，共1.5kW1三级电梯机房照明及插座每间机房4kW，共3间，共12kW0.85三级太阳能光伏发电系统每套系统1kW，共3kW0.8三级表2.2 本工程电力负荷数据用电设备名称设备数量级功率（kW）功率因数负荷等级普通乘客电梯共3部，每部15kW，共45kW0.8二级生活泵每台4kW，共2台，共8kW0.8二级表2.3 本工程消防负荷数据用电设备名称设备数量及功率（kW）功率因数负荷等级屋顶稳压泵4kW0.8二级消火栓泵一用一备，11kW0.8二级喷淋泵一用一备，45kW0.8二级潜水排污泵一用一备，2.2kW0.8二级2.3 负荷计算2.3.1 平时运行的负荷计算采用需要系数法进行计算，不计备用设备功率。其中照明负荷三相负荷分配并不平衡，故按负载最大的L1相计算。表2.4 平时运行的负荷计算书用电设备名称设备功率（kW）需要系数Kd功率因数cos负荷等级Pc（kW）Qc（kVar）Sc（kVA）Ic（A）普通乘客电梯4510.8二级4533.7556.2585.47生活泵810.8二级861015.19地下室照明及插座19.50.40.85三级7.84.8369.17813.95一至十一层、地下室公共设备30.80.9三级2.41.834.558一至十一层照明及插座5760.50.85三级288178.56338.86514.86电井、水井、暖井照明及插座4.501三级0000电梯机房照明及插座120.650.85三级7.89.12612.018.24太阳能光伏发电系统310.8三级31.863.5305.363其中照明负荷6180.570.87349.92196.57401.35609.81其中电力 负荷5310.85339.7566.25100.662.3.2 火灾时运行的消防负荷计算采用需要系数法进行计算，不计备用设备功率。表2.5 火灾时运行的消防负荷计算书用电设备名称设备功率（kW）需要系数Kd功率因数cos负荷等级Pc（kW）Qc（kVar）Sc（kVA）Ic（A）屋顶稳压泵410.8二级4357.597消火栓泵1110.8二级118.2513.7520.89喷淋泵4510.8二级4533.7556.2185.40潜水排污泵2.210.8二级2.21.652.754.18合计62.210.862.246.6577.75118.13计入同时系数Kp=0.9Kq=0.9555.9844.3271.40108.482.4 无功功率补偿计算火灾时运行的消防负荷小于火灾时切除的正常的照明与电力负荷，因此消防负荷不计入总的计算负荷。本工程的无功补偿计算如下:2.4.1 照明负荷的无功补偿计算本工程的照明计算负荷为Pc=349.92kW Qc=196.57kVar计入同时系数的计算负荷与功率因数，取有功负荷与无功负荷同时系数为Kp=Kq=0.8Pc=KpPc=279.936kW Qc=KqQc=157.256kVarSc=Pc2+Qc2=321.08kVAcos=PcSc=0.87根据民用建筑电气设计规范JGJ16-2008要求，民用建筑无功补偿后要达到0.9以上，这里取0.92计算Q=279.936kWtan(arccos0.87)-tan(arccos0.92)=39.39kVar取Q=40kVar，补偿后有功计算功率保持不变，无功计算负荷为Qc=Qc-Q=117.256kVarSc=Pc2+Qc2=303.50kVAcos=PcSc=0.922无功补偿满足要求。2.4.2 电力负荷的无功补偿计算平时运行的电力总计算负荷计算功率为53kW，火灾时运行的消防电力总计算负荷计算功率为62.2kW，故只需对消防负荷进行无功补偿的计算。本工程的消防计算负荷为Pcp=62.2kW Qcp=46.65kVar计入同时系数Kp=0.9 Kq=0.95Pcp=KpPcp=55.98kW Qcp=KqQcp=44.32kVarScp=Pcp2+Qcp2=71.40kVAcos=PcpScp=0.784无功补偿容量Qp=55.98kWtan(arccos0.784)-tan(arccos0.92)=20.48kVar取Qp=25kVar，补偿后有功计算负荷保持不变，无功计算负荷为Qcp=Qcp-Qp=19.32kVarScp=Pcp2+Qcp2=59.22kVAcos=PcpScp=0.945无功补偿满足要求。3. 低压配电干线系统设计3.1 供电电源 本工程照明电源由室外小区变电所直埋引入，动力负荷为双电源供电，正常电源由室外小区变电所直埋引入，备用电源从小区柴油发动机房引入，小区变电所引入进线电压为230/400V。3.2 电能质量 （1）进户线采用YJV型铠装铜芯交联聚氯乙烯绝缘电力电缆，将电压损失限制在5%以内。（2）气体放电灯采用电子镇流器（已由甲方选型）。（3）在地下室低压配电箱AW-H、AP-Z处集中无功补偿，自动投切，使功率因数不小于0.9.（4）将单相设备均匀分配与三相配电系统中。（5）照明与电力配电回路分开，对容量较大的电力设备如电梯、水泵等采用专线供电。3.3 低压配电干线连线方式设计3.3.1 低压系统接地形式 本工程低压配电系统的接地形式为TN-C-S制，进户线的PEN线在总电表箱处重复接地。所有设备的外露可导电部分用PE线或PEN线与系统接地点相连接。对于三相用电设备组采用三相三线制系统，对于单相用电设备，采用单相两线制系统。3.3.2 照明负荷配电干线系统 （1）一至十一层及地下室照明为三级负荷，总容量很大，且分布范围广，是本工程主要负荷，故采用分单元单回路树干式配电，即三个单元各设置一个配电箱（1AW-H、2AW-H、3AW-H）。为使三相负荷尽量平衡，二至十一层每层的三户分别接一相回路，一层的两户分别接L1、L2相，本单元的其余用电设备均接L1相。（2）一至十一层、地下室公共设备为三级负荷，容量小但分布范围广，采用单回路链式配电（WL39），回路由单元照明电表箱L1相引出。（3）电井、水井、暖井照明均为三级负荷，容量很小，且平时不常用，亦采用单回路链式配电（WL36、WL37、WL38），回路也是由单元照明电表箱L1相引出。（4）电梯机房照明为三级负荷，由单元照明电表箱L1相引出回路（WL34），并在顶层机房内设置单独的配电箱（AL-DT）。（5）太阳能光伏发电系统为三级负荷，由单元照明电表箱L1相引出回路（WL35）至逆变器。（6）楼梯间照明采用太阳能光伏发电系统供电，采用单回路链式配电。本设计只预留管线，具体由专业公司施工。3.3.3 电力与消防负荷配电干线系统电力与消防负荷均为二级负荷，采用双电源双回路放射式供电。由动力总配电柜（AP-Z、AX-Z）配电。（1）泵房内有消防泵、喷淋泵、潜水排污泵，在泵房进线侧设置双电源切换箱（AT-BF）。每种泵均设置有各自独立的配电箱（AC-PL、AC-XF、AC-PW）以保证供电可靠性。（2）电梯、生活泵、屋顶稳压泵也均设置有双电源切换箱（13AT-DT、AT-SH、AT-WY）。3.4 户内漏电保护箱 本工程为小区住宅楼，每户均有户内漏电保护箱（AL-H）故该箱为本工程最主要的配电箱。户内漏电保护箱共有7个回路，分别为照明（WL1）、普通插座（WL2）、厨房插座（WL3）、卫生间才插座（WL4）、卧室空调插座（WL5）、卧室空调插座（WL6）、客厅空调插座（WL7）。4. 短路电流计算及设备导线的选择4.1 短路电流的计算本工程照明电源由小区变电所直接引入。作短路电流计算时，一般小区变电所的短路容量为20-30MVA。故本工程取Soc=25MVA作为电力系统的极限短路容量，短路点的短路计算电压Uav=0.4kV。短路电流计算电路如下图：图4.1 短路电流计算电路电力系统的电抗为Xs=（Uav）2Soc=6.410-3三相短路电流周期分量的有效值Ik(3)=Uav3Xs=36.09kA三相次暂态短路电流及短路稳态电流Ik(3)=Ik(3)=Ik(3)=36.09kA三相短路冲击电流ish k=1.84Ik(3)=66.40KAIsh k=1.09Ik(3)=39.33kA此时两相短路电流为Ik(2)=0.866Ik(3)=31.25kA 本工程是低压配电系统，其发生单相接地故障的概率要远高于三相与两相短路，故还需计算单相接地故障电流。短路点k处相线保护线电抗XL-PEs=23Xs=4.2710-3单相接地故障电流Ik(1)=Uav3XL-PEs=53.86kA 若短路点取在动力配电箱处，其短路计算与上述计算相同，这里不再赘述。4.2 设备选择4.2.1 低压断路器的选择（1）本工程单元照明电表箱（AW-H）的进线断路器选择DW15-1000/4P型低压断路器。额定电流IN=1000AIc=203.27A满足要求。分断能力校验Ioc=40kAIk(3)=36.09kA满足要求。过电流脱扣器额定电压校验INOR=1000AIc=203.27A满足要求。长延时脱扣器的整定电流Iop(l)=420AKelIc=223.60A满足要求。过电流保护灵敏度Ks=Ik(2)Iop(o)=2.61.5 满足要求。（2）本工程动力总配电箱（AP-H、AX-H）的进线断路器选择DW15-1000/3P型低压断路器。额定电流IN=1000AIc=108.48A满足要求。分断能力校验Ioc=40kAIk(3)=36.09kA满足要求。过电流脱扣器额定电压校验INOR=1000AIc=108.48A满足要求。长延时脱扣器的整定电流Iop(l)=420AKelIc=119.33A满足要求。过电流保护灵敏度Ks=Ik(2)Iop(o)=2.61.5 满足要求。4.2.2 电流互感器的选择在单元照明电表箱（AW-H）、动力总配电箱（AP-H、AX-H）的进线侧各设置一个电流互感器，用以计量电能。电流互感器的型号可统一选择LMZ1-0.5。（1）一次侧额定电压和额定电流UN=0.5kVUNs=0.38kVI1N=300AIc1=203.27AI1N=300AIc2=108.48A满足要求。 （2）二次侧额定电流I2N=5A满足要求。 （3）由于电流互感器需要与计费电能表连接，准确级应选择0.5级。 （4）二次容量校验SN2=IN22ZN2=5VAS2=0.5VA满足要求。4.3 导线与电缆的选择已知当地最热月份的日最高平均温度为35，-0.7m处的最热月份的平均温度为25。本工程照明与电力的电源进线均采用YJV22-3120+170/SC100型电缆埋深0.7m引入。（1）在当地温度条件下K=0.92，查产品手册得，此型号的电缆允许载流量Ial=230AIal=KIal=211.57A203.27AIal=KIal=211.57AIc2=108.48A满足要求。（2）电压损失校验根据负荷计算，照明部分Pc=116.64kW、Qc=65.52kVar。查产品手册可知S=120mm2的YJV电缆单位长度电阻与电抗分别为r0=0.18/km、x0=0.07/km，这里假设线路长度为l=0.15kmU%=110UN2(Pr0+Qx0)l=2.66而允许的电压损失Ual%=5U%=2.66满足要求。 （3）短路热稳定性校验 三相短路电流Ik(3)=Uav3Xs=36.09kA，设短路假想时间tima=tK=0.05=0.2s，热稳定系数K=135As/mm2，则热稳定最小允许截面Smin=Ik(3)Ktmin103=109.56mm2120mm2满足要求。5. 防雷与接地系统设计5.1 建筑物防雷系统设计本工程为第三类防雷建筑物，根据GB50057-1994(2000)建筑物防雷设计规范，应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。（1）屋面采用D10的热镀锌圆钢作为避雷带，沿屋面女儿墙明设，支持卡子间距为1m , 转角处悬空段不大于0.3m，避雷带高出女儿墙0.1m。 （2）突出屋面的所有金属构件应与避雷带可靠焊接。 （3）竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。 （4）利用结构柱内的两根对角主筋作为引下线，当钢筋直径为16mm及以上时，利用两根钢筋（焊接）