【自动化】小区供配电造价预算及成本控制研究(1)

武汉理工大学毕业设计（论文）小区供配电造价预算及成本控制研究学院（系）自动化学院专业班级电气及自动化1007班学生姓名曹怡指导教师黄亮学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密。（请在以上相应方框内打“”）（宋体小四号）作者签名年月日导师签名年月日注此页内容装订在论文扉页摘要本文开展小区供配电系统的设计与研究。首先对配电网的发展现状进行了分析，并列出了国家及地方颁布的民用建筑小区电气设计规范及供配电行业相关标准。论文以实际的某小区为实例，结合小区规划和建筑平面布置，设计小区供配电系统的线路规划。根据各栋各层建筑使用功能要求，合理而精确计算各箱变所须提供电能的用电负荷。论文对小区的接地与防雷系统进行设计。最后对所有供配电设备根据前面的设计，进行设备的参数计算与选型研究。关键词供配电；负荷计算；接地；防雷；成本控制ABSTRACTTHISPAPERCONDUCTSCOMMUNITYPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTIONSYSTEMDESIGNANDRESEARCHTHEFIRST,ANALYSESTHEDEVELOPMENTSTATUSQUOOFDISTRIBUTIONNETWORK，ANDLISTSCIVILCONSTRUCTIONRESIDENTIALELECTRICALDESIGNSPECIFICATIONSANDTHERELATEDSTANDARDSOFPOWERSUPPLYINDUSTRIESISSUEDBYTHENATIONALANDLOCALTHETHESISTAKEARESIDENTIALDISTRICTASASOLIDEXAMPLE,COMBINEDWITHCOMMUNITYPLANNINGANDARCHITECTURALLAYOUT,DESIGNCOMMUNITYFORTHEROUTEPLANNINGOFDISTRIBUTIONSYSTEMACCORDINGTOALLTHELAYERSOFBUILDINGFUNCTIONREQUIREMENTS,REASONABLEANDPRECISECALCULATIONOFEACHBOXTYPESUBSTATIONREQUIREDTOPROVIDEELECTRICITYLOADTHEPAPERDISCUSSESTHEDESIGNOFTHEGROUNDINGANDLIGHTNINGPROTECTIONSYSTEMINTHERESIDENTIALDISTRICTATLAST,ACCORDINGTOTHEPREVIOUSDESIGN,CALCULATEPARAMETERANDSELECTIONOFPOWERSUPPLYEQUIPMENTKEYWORDSPOWERSUPPLYANDDISTRIBUTION；LOADCALCULATION；LIGHTNINGSTRIKEWIDTH；LANDING；COSTCONTROL目录第章绪论111国内外发展现状112小区电气设计规范及相关标准213本文主要研究内容3第2章小区配电系统规划421电力系统概述422电网电压等级分类723配电网接线方式10231放射式接线10232树干式接线10233环形接线1124某小区配电规划及成本控制13第3章小区用电负荷分析与计算1531负荷分级及供电要求1532设备容量及负荷计算方法16321估算法17322需要系数法17323其它计算方法1833小区实际负荷计算18331箱变1所供电区域负荷计算18332箱变2所供电区域负荷计算19333箱变3所供电区域负荷计算21334箱变4所供电区域负荷计算22335其它用电负荷计算22第4章接地与防雷设计2441接地设计24411中性点、线电压、相电压24412中性点接地方式的选择264121中性点不接地系统264122中性点经消弧线圈接地电力系统284123中性点直接接地电力系统304124中性点经大电阻接地电力系统314125中性点经低电阻接地电力系统31413380V/220V低压系统保护接地形式324131保护接零TN系统324132IT系统354133TT系统364134总结3642防雷保护37421外部防雷保护374211接闪器374212引下线404213均压环404214接地装置41422内部防雷保护42第5章设备选型与成本控制4451变压器选型4452断路器的选型4753隔离开关的选型5154高压负荷开关的选型5255高压熔断器的选型5356电流互感器CT的选型5457电压互感器PT的选型5558箱式变电站5659电缆选型60510电梯设备选型62第6章全文总结66参考文献67致谢68附录一小区配电线路图1附录二800KVA箱式变电站实际图纸1附录三630KVA箱式变电站设计图纸70附录四800KVA箱式变电站设计图纸71第章绪论11国内外发展现状电力工程是由“发输电工程”与“供配电工程”两部分组成，其中，“发输电工程”通常被称作“输电工程”。“供配电工程”被称作“配电工程”。传统上电力系统又划分为发电、输电和配电三大组成系统。发电系统发出的电能经由输电系统的输送，最后由配电系统分配给各个用户。由于配电系统作为电力系统的最后一个环节直接面向终端用户，它的完善与否直接关系着广大用户的用电可靠性和用电质量，因而配电系统在电力系统中具有重要的地位。目前亚洲60和欧洲近80的国家及地区采用20KV作为中压配电电压等级，采用L0KV最为中压配电电压等级的国家己不多。现阶段我国大都采用10KV中压配电网作为联系高、低压配电网的中间环节。欧洲从20世纪50年代起就有17个国家和地区占欧洲80开始采用20KV作为配电电压1。苏联于20世纪50年代以后，除少数大城市外，配电网几乎都由L0KV电压等级改成了20KV电压等级，并将20KV纳入了国家标准。法国电力公司自1962年开始便将城市标准配电电压定为20KV同时限制和取消10KV和15KV电压等级，以适应城市电网发展需求。1960年前，德国曾将56KV配电网升压改造为10KV电压等级，但这种做法很快便被停止，而是决定将6KV、10KV、15KV众多城市和农村电网改为20KV。其他欧洲国家如保加利亚、意大利、奥地利等大部分也都使用了20KV配电2。现有统计资料表明，亚洲己有14个国家和地区采用20KV做一次配电电压。亚洲四小龙己有3个，即新加坡、韩国和我国台湾于20世纪70年代开始在城市电网中陆续把20KV电压选作中压配电电压，其中新加坡和韩国始于20世纪70年代初，我国台湾则开始于70年代中后期。早在20世纪60年代初韩国即开始了大规模的电网改造和建设，提高输电电压，扩建输配电网络，线损率很快从29下降到59的低水平，全国大中城市已于1995年底将一次配电电压升压至229KV营运。新加坡原始沿用英制66KV配电，20世纪60年代经济起飞阶段电力负荷迅速增长，70年代初决定将一次配电电压升为229KV2。我国电网升压改造工程于20世纪50年代中期开始，将22KV、33KV、66KV和132KV等多种繁复的配电电压逐步改造，到70年代末统一到当时标准配电电压10KV。但随着中压配电电压统一到10KV，1976年颁发的有关规程和标准删掉了20KV的相关部分。随着我国经济快速发展，负荷密度和用电量增加迅速，某些城市的10KV配电网己显不足。2007年颁布的GB1562007标准电压，20KV与其他标准电压等级同等使用3。部分地区已将中压配电电压升压为20KV。实践证明，在输送的电量相同时，就线路或电缆的生产单价而言，20KV要比10KV的低。配电电压的提高和配电网技术改造的直接效果是扩大了对用户的配电能力，改善了电压质量，大大降低了供配电系统的线路损失。随着新能源发电技术的发展，家庭用、小区用太阳能发电、风力发电、风光互补发电、燃料电池发电将会有很大发展。目前国家大力倡导分布式发电和大型可再生能源电站并网，分布式电源接入对现有配电网的潮流、短路电流产生实质性影响。另外电动汽车及其配套充电设备也进入了推广阶段，充电设备普遍功率较大且可能产生谐波污染，目前的小区配电系统已经无法满足家庭用电动车的充电需求，这些新需求（供电可靠性和电能质量）给配电网的提出了新的要求。12小区电气设计规范及相关标准以2013年度全国注册电气工程师（供配电）专业考试所使用的规程、规范为例，供配电系统的主要设计规范及相关标准有1建筑设计防火规范GB50016；2建筑照明设计标准GB50034；3人民防空地下室设计规范GB50038；4高层民用建筑设计防火规范GB50045；5供配电系统设计规范；GB50052；610KV及以下变电所设计规范GB50053；7低压配电设计规范GB50054；8通用用电设备配电设计规范GB50055；9建筑物防雷设计规范GB50057；10爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058；1135110KV变电所设计规范GB50059；123KV110KV高压配电装置GB50060；13电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062；14电力装置的电气测量仪表装置设计规范GB/T50063；15住宅设计规范GB50096；16火灾自动报警系统设计规范GB50116；17石油化工企业设计防火规范GB50160；18电子计算机机房设计规范GB50174；19有线电视系统工程技术规范GB50200；20电力工程电缆设计规范GB50217；21并联电容器装置设计规范GB50227；22火力发电厂与变电所设计防火规范GB50229；23电力设施抗震设计规范GB50260；24城市电力规划规范GB50293；25建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T50311；26智能建筑设计标准GB/T50314；27民用建筑电气设计规范JGJ16；28高压输变电设备的绝缘配合GB3111；29交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T620；30交流电气装置的接地设计规范GB/T500652011；31导体和电器选择设计技术规定DL5222；32户外严酷条件下的电气设施第1部分范围和定义GB90891、户外严酷条件下的电气设施第2部分一般防护要求GB90892；33电能质量供电电压偏差GB12325；34电能质量电压波动和闪变GB12326；35电能质量公用电网谐波GB/T14549；36电能质量三相电压不平衡GB/T15543；37电击防护装置和设备的通用部分GB/T17045；38用电安全导则GB/T13869；39电流通过人体的效应GB/T138701第一部分常用部分；40电流通过人体的效应GB/T138702第二部分特殊情况；41系统接地的型式及安全技术要求GB14050；42防止静电事故通用导则GB12158；43建筑物电气装置GB1689521（第441部分安全防护电击防护）；44建筑物电气装置GB168952（第442部分安全防护热效应保护）；45建筑物电气装置GB168953第554部分电气设备的选择和安装接地配置、保护导体和保护联结导体；46建筑物电气装置GB168954第5部分电气设备的选择和安装第53章开关设备和控制设备；47建筑物的电气装置GB168955（第4部分安全防护第43章过电流保护）；48建筑物电气装置GB168956（第5部分电气设备的选择和安装第52章布线系统）；49建筑物电气装置GB168958第7部分特殊装置或场所的要求第706节活动受限制的可导电场所；50建筑物电气装置GB/T168959第7部分特殊装置或场所的要求第707节数据处理设备用电气装置的接地要求；51低压电气装置第444部分安全防护电压骚扰和电磁骚扰防护GB/T1689510；52建筑物电气装置的电压区段GB/T18379；53安全防范工程设计规范GB50348；54电力工程直流系统设计技术规定DL/T5044；5566KV及以下架空电力线路设计规范GB50061；56工业电视系统工程设计规范GB50115；57厅堂扩声系统设计规范GB50371；58入侵报警系统工程设计规范GB5034；59视频安防监控系统工程设计GB50395；60出入口控制系统工程设计规范GB50396；61工业企业电气设备抗震设计规范GB505562010。13本文主要研究内容本文主要开展小区供配电系统的设计与研究，熟悉并掌握国家及地方颁布的民用建筑小区电气设计规范及供配电行业相关标准。并以小区为实例，结合小区规划和建筑平面布置，设计小区供配电系统。根据各栋各层建筑使用功能要求，合理而精确计算用电负荷。本文对小区的接地与防雷系统进行设计。最后根据用电负荷对变压器数量、容量以及其它设备进行了选型。第2章小区配电系统规划21电力系统概述电力系统是由发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。如图21所示。图中变压器竖线表示不同电压等级，箭头表示下一级负载。图21电力系统示意图发电厂将一次能源转换成电能。（一次能源指各种以原始形态存在于自然界而没有经过加工转换的能源，包括原煤、石油、天然气，以及水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能。二次能源指直接或间接由一次能源转换转化加工而生产的其他形式的能源，如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、酒精、沼气等。除少数情况下一次能源能够以原始形态直接使用外，更多情况是根据不同目的对一次能源进行加工，转换成便于使用的二次能源。）根据一次能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂和核能发电厂，此外，还有风力、太阳能、地热和海洋发电厂等。我国发电厂的发电机组输出额定电压为31520KV（如葛洲坝水力发电机额定电压138KV）。随着大型发电厂的建成投产及输电距离的增加，为了减少线路能耗、压降，以及节约有色金属和降低线路工程造价，必须经发电厂中的升压变电所升压至35500KV（如110KV），再由高压输电线传送到总降压变电所，将高压电转换降压至10KV或6KV中压，经高压配电线送到用户配电变电所（10/04KV变电所）。10/04KV变电所（如车间变电所或建筑物变电所）再将610KV电压降为220/380V电压，供低压用电设备用。变电所/站的功能是接收电能、变换电压和分配电能。按变电所/站的性质和任务不同，可分为升压变电所/站和降压变电所/站，除与发电机相连的变电所为升压变电所/站外，其余均为降压变电所/站。图23110KV总降压变电所电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。电能用户又称电力负荷，所有消耗电能的用电设备或用电单位。供配电系统是电力系统的电能用户，也是电力系统的重要组成部分。它由总降压变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所或建筑物变电所和用电设备组成，如图22所示4。MMM总降变电所供电电源35110KV610KV高压配电线路车间变电所低压配电线路038/022KV高压配电所高压用电设备低压用电设备HSSSTSSTSHDS图22供配电系统结构框图供配电系统具体组成部分如下总降压变电所是用户电能供应的枢纽。它将35KV110KV的外部供电电源电压降为610KV高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所或建筑物变电所和高压用电设备，如图23所示。有些参考文献将电力系统中从总降压变电所出口到用户端的这一段系统称为配电系统。参考文献4指出高压配电所集中接受610KV电压，再分配到附近各车间变电所或建筑物变电所和高压用电设备。一般负荷分散、厂区大的大型企业设置高压配电所。但是目前的小区高压配电所（站）已不仅仅是电力线路收集分配的功能，已经集成了电力变压器（配电变压器），即HDS高压进线和STS变压器一体化。车间变电所或建筑物变电所（又叫10KV/04KV变电所）将610KV电压降为220/380V电压，供低压用电设备用。高层住宅宜在底层或地下一层设置10/04KV户内变电所或预装式变电站；多层住宅、别墅群，宜分区设置10/04KV预装式变电站。高档高层建筑居民住宅小区、中档高层建筑及多层建筑居民住宅小区、小型商住楼均可能设置户内变电所；中档高层建筑及多层建筑居民住宅小区、小型商住楼、的职工居住小区、农民新村均可能设置10/04KV预装式变电站（户外箱变）；厂矿的职工居住小区、农民新村、农村居民区还可能设置杆上安装油浸式变压器。室内变电所、杆上油浸式变压器及预装式变电站（户外箱变）如图2426所示。表21各居民住宅小区采用变电所形式住宅小区分类变配电所形式高档高层建筑居民小区室内变电所中档高层建筑及多层建筑居民住宅小区室内变电所或箱变小型商住楼室内变电所或箱变厂矿职工居住小区箱变或杆上油浸式变压器农民新村箱变或杆上油浸式变压器农村居民区杆上油浸式变压器图24预装式变电站（户外箱变）图25室内变电所图26杆上变压器配电线路分为610KV高压配电线路和220/380V低压配电线路。高压配电线路将总降压变电所与高压配电所、车间变电所或建筑物变电所和高压用电设备连接起来。低压配电线路将车间变电所的220/380V电压送各低压用电设备。由10/04KV变电所出线的低压主缆敷设至各用电建筑，有单元进线的则需在建筑物的外墙上明设低压电缆分支箱，与10/04KV变电所的距离一般控制在30200M以内。低压电缆分支箱接箱至各栋电源箱的进户电缆控制在25150M以内，设计应考虑电缆路走捷径。小区住宅总进线入户后，设置了户内配电箱（如图27、28），配电箱内设置了总进线开关以及分路出线开关。图27户内配电箱（住宅每层多户）图28户内配电箱（车间每层）22电网电压等级分类由于用电设备允许电压偏移为5，线路的允许电压损失为10，这就要求线路首端电压必须为额定电压105，末端电压才能达到额定电压95。因此在设计时，用电设备的额定电压为同级电网的额定电压，发电机的额定电压必须比同级电网的额定电压高5，用于补偿线路的损失。图29供电线路上电压变换示意图例如，如果与发电机直接相连的电力线路额定电压为6KV，则发电机额定电压为610563KV。对于升压变压器，与发电机直接相连的一次绕组相当于用电设备，因此一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同。由于发电机额定电压为比电网额定电压高5，因此升压变压器一次绕组的额定电压也加了5。对于降压变压器，与电网直接相连的一次绕组相当于用电设备，因此一次绕组的额定电压应与相连的电网额定电压相同。变压器的二次绕组向负荷供电，相当于发电机。因此当变压器二次侧供电线路较长时（如35KV及以上高压线路），变压器二次绕组额定电压应比同级电网额定电压高10，5用于补偿变压器满载时（额定负荷下）自身的电压损失，5补偿电网线路损失。例如，变压器二次绕组连接110V的电力线路，则变压器二次绕组额定电压应为110110121KV。当变压器二次侧供电线路较短时，变压器二次绕组额定电压应比同级电网额定电压高5。变压器额定电压说明如图210所示图210变压器额定电压说明GB/T1562007标准电压规定了我国三相交流系统的标称电压和高于1000V三相交流系统的最高电压。我国三相交流系统的标称电压、最高电压和发电机、变压器的额定电压如表22所示4。表22通常将220KV及以上电力线路称为输电线路，220800KV输电线路称为超高压输电线路，交流1000KV及以上和直流800KV及以上输电线路称为特高压输电线路。110KV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（63、110KV，作为城市配电网骨架和特大型企业供电线路）、中压配电线路（6、10、35KV，作为城市主配网和大中型企业供电线路）、低压配电线路（380/220V，终端用户低压配网）。不同电压等级电力线路输送能力不同，如表23所示。表23不同电压等级下线路的输送能力额定电压KV送电容量MW送电距离KM100220102020105015303520152050603530301001101050501502201005001003003302008002006005001000150015085075020002500500以上电力线路城市铺设如图211所示。图211电力线路城市实景图我国的西北地区电力系统采用的电压等级为（750）/330/110/35/10KV，东北地区采用（1000）/500/220/63/10KV，其它地区采用（1000）/500/220/110/35/10KV。城市多使用10千伏配电。随着城市负荷密度加大，已开始采用20千伏配电方案。我国在2002年12月将电力行业的输配电网进行分拆，发展至今，我国输配电网企业主要包括中国南方电网公司和国家电网公司，其中国家电网公司又分拆为华北电网公司、东北电网公司、西北电网公司、华中电网公司、华东电网公司。中国南方电网公司经营范围为南方区域电网，包含广东、广西、云南、贵州、海南五省级电网公司经营相关的输配电业务。23配电网接线方式供配电系统的电力线路按结构形式分有架空线路和电缆线路以及室内线路等。常用的基本接线方式有三种放射式、树干式及环状式4。231放射式接线放射式接线是指由点（610KV变配电所）向所有的10/04KV变电所或高压用电设备放射型的供电。特点是每个负荷由一单独线路供电，即电源和负荷是一对一方式供电，任何一路故障不会影响到其他回路。因此该接线引出线发生故障时互不影响，供电可靠性高，一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多，故投资较大。适用于一级负荷配电、大容量设备配电、有爆炸危险环境的配电。图212为高压放射式接线，图213为低压放射式接线。图212高压放射式接线图213低压放射式接线232树干式接线树干式接线是由变电所引出干线（母线），每条干线同时向若干个用电负荷供电。特点是多个负荷由一条干线供电，采用的开关设备较少，线路最简单，投资最少。但干线发生故障时，其后面的回路都会受到影响，影响范围较大，所以供电可靠性较低，且在实现自动化方面适应性较差。这种接线方式比较适用于供电容量较小，而分布较均匀的用电设备组。图214为高压树干式接线。图214高压树干式接线图215为低压树干式接线，有放射树干式、干线树干式和链式等几种。图215低压树干式接线链式适用于用电设备距离近，容量小（总容量不超过10KW，家庭用），台数35台，配电箱不超过3台的情况。树干式接线与放射式接线的区别在于树干式一根电缆带多个负荷配电箱，放射式一根电缆带一个负荷配电箱。图216放射式与树干式区别233环形接线环形接线是树干式接线的改进，两路树干式接线联接起来就构成了环形接线。图217高压环形接线图218低压环形接线这种接线运行灵活，供电可靠性高。由于闭环运行时继电保护整定较复杂，同时也为避免环形线路上发生故障时影响整个电网，因此大多数环形线路采用“开环”运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。在现代化城市配电网中这种接线应用广。配电系统的高压接线实际上往往是几种接线方式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，对供电可靠性的要求，经技术经济综合比较后才能确定。一般地说，配电系统宜优先考虑采用放射式，对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式或环形配电。高档高层建筑居民住宅小区、中档高层建筑及多层建筑居民住宅小区、厂矿的职工居住小区由于占地范围广，为其供电的10KV配电线路往往是主干线穿过整个小区，同时与另一条来自不同变电站的10KV配电线路实现手拉手联网，形成环网供电，提高供电可靠性。民用建筑电气设计规范JBJ162008第335条，住宅小区的供配电系统宜符合下列规定住宅小区的10KV供电系统宜采用环网方式。高层住宅宜在底层或地下一层设置10/04KV户内变电所或预装式变电站。多层住宅、别墅群宜分区设置10/04KV预装式变电站。小型商住楼小区、高档高层建筑居民住宅小区、中档高层建筑及多层建筑居民住宅小区的高、低压线路宜采用电缆或封闭母线。厂矿的职工居住小区和农民新村小区的高、低压线路以架空绝缘导线为主，局部使用电缆。农村居住区的高、低压线路宜采用架空绝缘导线，在条件允许的情况下也可考虑使用裸导线。在住宅小区配电工程中，电缆主要采用直埋式敷设方式，缆外皮至地面的深度不应小于07M，并应在电缆上下分别均匀铺设100MM厚的细砂或软土，并覆盖建筑用砖作为保护层。电缆路径穿越小区主干道等可能有机动车行经的道路时，需穿铸铁保护管敷设。图219地下电缆图220架空绝缘导线由于对环境的要求不同，一般在高档高层建筑居民住宅小区内采用电缆线路，建设室内环网站；在中档高层建筑及多层建筑居民住宅小区内采用电缆线路，安装户外环网柜；在厂矿的职工居住小区采用架空绝缘线，在适当的地方安装杆上真空断路器5。24某小区配电规划及成本控制电源采用现场一级变压，10KV变为04KV户外箱式变电站。住宅小区负荷点多而分散，箱变分布在负荷中心，减小一次投入，降低运行成本，提高用户的用电质量。从站变到箱变的10KV用电缆连接，各个箱变的容量由各进户单栋楼房的区域计算总负荷选定。变配电所宜靠近用电负荷中心设置，10KV降压变压器的供电半径通常设计值不大于500米。从小区物业管理方面考虑，小区变配电所应设置在小区会所或专用管理用房内。从小区的建筑特点方面考虑，即住宅群、楼栋之间间距较大，分布分散。可在小区中心会所设高压总配电房，分区、分片设低压配电房。当条件不允许时亦可设置户外箱式变电站，但应注意对小区整体环境的影响和电力变压器躁声对小区住户的影响。本论文以国内某一中高档小区为例进行供配电规划。该住宅小区占地面积约73000平方米，共有建筑27座，有写字楼、多层住宅等，如图221所示。以写字楼用电量最为庞大。其中，南部（图纸底部）商业写字楼1921采用一个箱变。中南部多层住宅楼7、8、9、10（带2层底商）、11、12，高层住宅楼13、14，临街建筑均带有底商17、车棚27，小区物业23（物业）采用一个箱变。中北部多层住宅楼1、2、5、6，高层住宅楼3、4、15、16，临街建筑均带有底商18，车棚26采用一个箱变。东北部写字楼22、泵房24、热力交换站25采用一个箱变。图221某一中高档小区配电线路图附录一为小区配电线路高清全图。第3章小区用电负荷分析与计算31负荷分级及供电要求供配电系统设计规范GB5005295、民用建筑电气设计规范JBJ162008、2003全国民用建筑工程设计技术措施电气、中国南方电网城市配电网技术导则Q/CSG100122005等规程、规范都对负荷分级类进行了详细的阐述，其中以2003全国民用建筑工程设计技术措施电气最为详细、实用。电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定1符合下列情况之一时，应为一级负荷中断供电将造成人身伤亡时。中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2符合下列情况之一时，应为二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。3不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。当居民住宅小区内有四星级及以上宾馆、百货商场、银行等负荷为一级负荷，但这些负荷用电都需专业设计单位对其用电进行单独专业设计，并独立于居民住宅用电，不在小区供配电设计范围内。小区的配套设施如面积较大或带有空调系统的会所、商铺及地下停车库等则应根据建筑防火设计规范（GBJ1687）、火灾自动报警系统设计规范（GB5011698）、汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB5005797）设置相应的消防设施，且上述消防设备应按二级负荷供电。高层普通住宅楼的消防用电、客梯电力、排污水泵、变频调速恒压供水生活水泵、主要通道及楼梯间照明属二级负荷。为小区服务的保安系统、远程集中收费系统、电视、信息网络系统的负荷等级不应低于二级，即宜由二回线供电或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路专用10KV架空线路或电缆供电4。二级负荷的供电系统应做到当电力变压器或线路发生常见故障时，不致中断供电或中断供电能及时恢复。二级负荷用户的供电可根据当地电网条件，采取下列方式之一宜由两个回路供电，其第二回路可来自地区电力网或邻近单位，也可自备柴油发电机组但必须采取防止与正常电源并联运行的措施。由同一座区域变电站的两段母线分别引来的两个回路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一路10KV及以上专用的架空线路供电，或采用两根电缆供电，当采用电缆线路时应采用二根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受百分之百的二级负荷。二级负荷设备的供电应根据本单位的电源条件及负荷的重要程度，采取下列方式之一双电源或双回路供电，在最末一级配电装置内自动切换。双电源或双回路供到适当的配电点自动互投后用专线送到用电设备或其控制装置上。由变电所引出专用的单回路供电。应急照明等分散的小容量负荷，可采用一路市电加EPS或采用一路电源与设备自带的蓄干电池组在设备处自动切换4。居民住宅小区的居民生活用电、物业管理部门用电、外环境照明等等负荷属三级负荷。三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电，但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。且应在技术经济合理的条件下，尽量减少电压偏差和电压波动。在以三级负荷为主，有少量一、二级负荷的用户，可设置仅满足一、二级负荷需要的自备电源4。32设备容量及负荷计算方法负荷计算主要是确定计算负荷。计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，CP导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷称之为“计算负荷”。一般中小截面35MM2以下导线的发热时间常数为10MIN以上，而导体通过电流达到稳定温升的时间大约为34，即载流导体大约经半小时（30MIN）后可达到稳定温升值。尖峰电流负荷值虽大，但持续时间很短，导体的温升还未升高到相应负荷的温升，尖峰电流就已消失。所以只有持续30MIN以上的平均最大负荷值才可能构成导体的最高温升。因此规定取30分钟平均最大负荷作为该用户的“计算负荷”，即，所以从温度的角度上讲，DEFMAX30CP30P它是一个等效负荷。这个等效负荷称为计算负荷3。工程上依据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷的计算方法，有估算法、需要系数法、二项式法、利用系数法和单相负荷计算法等。321估算法估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。估算法有单位产品耗电量法。有功计算负荷为AMXCWPT式中，为全年实际消耗的电能，为年产量，为单位产品AWAM的耗电量；为年最大负荷利用小时，指负荷以最大负荷持续运行时间MXTMAXPMAXT后，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗电能。年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内（为防偶然性，这样的工作班至少要在负荷最大月份出现23次）30分钟平均功率的最大值，因此年最大负荷也称为30分钟最大负荷，即30。越大，则负荷越平稳。DEFMAX30PMAXT单位耗电量和年最大负荷利用小时数可通过查表法参照设计手册得出。MAXT负荷密度法（重点）。负荷密度法是根据建筑物的总建筑面积以及不同类型的建筑物每单位面积的负荷来确定计算负荷的一种计算方法。若已知车间生产面积S和负荷密度指标（）时，车间平均负荷为2/W，车间计算有功负荷为AVPSAVCLPK其中，为有功负荷系数，也称为有功负荷率。指平均负荷与最大负荷的比ALK值，表征负荷曲线不平坦的程度，越接近1，负荷越平坦。负荷密度法常用于供配电系统的初步设计阶段，其特点是简便快速，但结果通常较为粗略。322需要系数法在进行工程设计或施工设计时，需要对负荷进行比较准确的计算，以便正确选择电缆、开关电器，目前常用的方法有需用系数法、利用系数法和二项式法。需要系数法简单方便，计算结果比较符合实际，而且长期使用已积累各种设备的需要系数。因此，需要系数法是世界各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法。在计算的范围内（如一条干线、一段母线或一台变压器），用电设备组的计算负荷并不等于设备容量，两者存在比值关系。CDEPK为需要系数，为设备容量。设备的銘牌额定功率为，经过换算至统一DKEPN规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用来表示。长期工作制和短时EP工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即N形成需要系数的因素有各用电设备可能不同时工作，应考虑同时使用DK系数；各用电设备不一定在满负荷下运行，应考虑一个负荷系数；线路LK的供电效率，线路有损耗；各用电设备的平均效率。因此，一个用电设备WLE组的需要系数可表示为3DLEWK需要系数法进行负荷计算的步骤为先确定计算范围如某低压干线上的所有设备。确定设备容量。设备分组；若进行计算的负荷有多种，则可将用EP电设备按其设备性质不同分为若干组，对每一组选择合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷。需要系数可从需要系数表中查得，一般设备台数较多时取较小值，台数少时取较大值。最后汇总各组的计算负荷得到总的计算负荷。实际上只有当设备台数较多、没有特大型用电设备时，表中的需要系数值才比较负荷实际。323其它计算方法利用系数法是以概率论为基础。利用系数定义为用电设备组的平均负荷与用电设备组的设备总容量之比。计算时，先将设备总容量乘以利用系数求出用电设备组在最大负荷班的平均负荷，再求平均利用系数和用电设备有效台数，据此确定最大系数，最终求得计算负荷。由于利用系数法计算繁琐，目前应用不多。二项式法既考虑用电设备组的平均负荷，又考虑几台最大用电设备引起的附加负荷。在确定设备台数较少且容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，比需要系数法合理。但其应用局限性较大，仅适用于机械加工车间的负荷计算。单相负荷计算法适用于一些单相设备的负荷计算。33小区实际负荷计算331箱变1所供电区域负荷计算首先计算箱变1所负责区域（商业写字楼1921）的负荷。电梯的计算负荷为KWDIDP式中，为电梯实际最大总负荷，为单部电梯负荷，为多部电梯运行DPID时的同时系数取值范围见下表。表31电梯同时系数表电梯台数12345612同时系数109108508076072048表32箱变1所供电电梯计算负荷明细表楼号单台功率KW梯数（台）容量KW同时系数计算负荷KW1982160911456合计1456所以，电梯具体计算负荷为1456KWDP物业楼的计算负荷为KWWMSW式中为物业楼在照明及家庭用电最大负荷时段实际最大负荷，为物业WMPWSP楼平均负荷，为物业楼负荷、照明及家用电最大负荷的同时系数。每栋写字楼的平均负荷可按单位面积法，根据已知商户面积求取每座楼的商户平均负荷EDS式中为每栋写字楼平均负荷，为单位面积计算负荷，按照张MPEDP2/M家口市的用电标准，取40。为商户面积。最终的计算负荷还要乘以同时2/M系数，写字楼取065。负荷值如下表表33箱变1所供电写字楼计算负荷明细表楼号面积单位面积负荷（W/M2）平均负荷（KW）负荷同时率计算负荷19800040320065208202040408160655304215800402320651508合计633641184所以，箱变1所负责供电的区域有功负荷总和为6336166496KW1P计算负荷P4118414564264KW332箱变2所供电区域负荷计算箱变2负责多层住宅楼7、8、9、10（带2层底商）、11、12，高层住宅楼13、14，临街建筑17（带有底商）、车棚27，小区物业23（物业）。电梯的计算负荷为18KWDP表34箱变2所供电电梯计算负荷明细表楼号单台功率KW梯数（台）容量KW同时系数计算负荷KW13919191491919合计1818多层居民住宅楼的计算负荷首先按照单位面积法计算每户居民平均负荷，以此做为单位用电指标，再用单位指标法计算每座住宅楼的负荷并合并计算结果。按照单位面积法计算每户居民平均负荷EDMPS式中为每户平均负荷，为单位面积计算负荷，按照张家口市MPED2/MW的用电标准，取40。为每户面积，小区内户型种类较多，从80到1402/MWS2左右，其中小户型居多，为方便计算，取平均值100，则每户平均负荷为2M22240/14K再将作为单位用电指标，代入单位指标法公式KW，可求MPJSIMPN出每座住宅楼的计算负荷，为同时系数，值按照住户数量多少取不同的数值一般情况下，用户数量在25100户的取06；用户数量在101200户的取05；用户数量在200户以上的取035。最后合并计算结果。如下表表35箱变2所供电居民楼计算负荷明细表楼号户数单位指标（KW）平均负荷（KW）负荷同时率计算负荷7604240061448684272061632960424006144104041600696114241680610081248419206115213274108066481427410806648合计14888928商业楼的计算负荷商业用户的用电负荷按照60100，这里商业用户取80，同时2/MW2/MW系数商业用户取07。表36箱变2所供电商户计算负荷明细表楼号户数面积单位面积负荷（W/M2）平均负荷（KW）负荷同时率计算负荷10底商10152080121607851217商业630008024007168合计36162531223小区物业的计算负荷物业管理中心的用电负荷主要为照明、办公用电器（电脑、复印机等），可能会有热水器、电视等家电设施，基本上可以按照普通居民的负荷计算方式来考虑，使用单位面积法可得40540216KWMEDPS2/MW227自行车棚的计算负荷自行车棚负荷主要为照明用电，通常单个车棚用电负荷不足1KW，可忽略不计，配电线路按最低标准配置。箱变2所负责供电有功负荷总和为181488361621618892KW，2P计算负荷P18892825312216118552KW333箱变3所供电区域负荷计算箱变3负责多层住宅楼1、2、5、6，高层住宅楼3、4、15、16，临街建筑18（带有底商），车棚26。电梯的计算负荷为74KWDP表37箱变3所供电电梯计算负荷明细表楼号单梯功率KW梯数（台）容量KW同时系数计算负荷KW38540076304484320825615919191691919合计9074多层居民住宅楼的计算负荷如下表表38箱变3所供电居民楼计算负荷明细表楼号户数单位指标（KW）平均负荷（KW）负荷同时率计算负荷136414406864248419206115238043200619246442560615365484192061152672428806172815274108066481627410806648合计16089648商业楼的计算负荷商业用户的用电负荷取80，同时系数商业用户取07。2/MW表39箱变3所供电商户计算负荷明细表楼号户数面积单位面积负荷（W/M2）平均负荷（KW）负荷同时率计算负荷18商业630008024007168合计24016826自行车棚的计算负荷不足1KW，可忽略不计。所以，箱变3所负责供电的区域计算负荷总和为9016082401938KW，3P计算负荷P74964816812068KW334箱变4所供电区域负荷计算箱变3负责写字楼22、泵房24、热力交换站25采用一个箱变。电梯的计算负荷为2184KWDP表310箱变4所供电电梯计算负荷明细表楼号单台功率KW梯数（台）容量KW同时系数总功率KW22122240912184合计242184商业楼的计算负荷商业用户的用电负荷按照60100，这里商业用户取80，同时2/MW2/MW系数商业用户取07。表311箱变4所供电商户计算负荷明细表楼号户数面积单位面积负荷（W/M2）平均负荷（KW）负荷同时率计算负荷221450040580065377合计580377二次加压水泵的计算负荷二次加压水泵的计算负荷为KWMSSIIPN式中为二次加压水泵最大运行方式下开泵最多的方式的实际最大负荷，MSP为各类水泵的单台最大负荷，为最大运行方式下各类水泵的台数SISI水泵房按用户提供资料可知所有设备合计负荷为128KW，此类负荷在用电时一般为全部设备投入运行，按满负荷考虑用电。也可按照单位面积法计算取水泵等公用负荷以10计算。2/MW热力交换站的计算负荷热力交换站按用户提供资料可知所有设备合计负荷为110KW。所以，箱变4所负责供电的区域计算负荷总和为218580128842KW，4P计算负荷P218437712852684KW335其它用电负荷计算路灯及公用照明的计算负荷为KWLILPN式中为每盏灯的瓦数，为路灯的盏数。LIPN地下车库的用电时间主要在早晨700800、中午12001230、晚上530600左右几个时间段，与住户用电高峰期并不重合，且多层住宅的地下车库数量少、用电负荷较小、用电同时率较低，所以在负荷计算时可忽略不计，仅按低标准配置线路即可。第4章接地与防雷设计41接地设计411中性点、线电压、相电压三相交流系统的是指星形连接的变压器或者发电机的公共点，中性点引出的导线叫做中性线。在低压380/220V交流系统中，中性点为变压器副边三相绕组的公共端，如图41A红圈部分，引出的线也叫做工作零线N（三相电压对称的话，理论上中性点电压为0V，所以零线从此取出），如图41B引出的N线。A实物图B接线示意图图41三相配电变压器中性点（零线）图相电压变压器副边（即二次绕组）每相绕组两端的电压，即端线与中先线之间的电压。用ABCU或者ANBCNU表示，在终端用户该电压为220V，在箱变的输出端（即变压器输出端）该电压为230V。线电压任意两端线之间的电压。AB。在终端用户该电压为380V，在箱变的输出端（即变压器输出端）该电压为400V。线电压与相电压的关系，如,ABA012030U可以用图示电压正三角