高层住宅建筑电气设计供配电部分

1、摘摘 要要 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。 建筑电气的设计包括变、配电系统（包括负荷等级、供电电源、主接线方式、变配 电站位置、数量、容量及型式、继电保护，功率补偿方式、线缆材质型号及敷设方式、 各种配电设备的选型及安装方式、电机启动及控制方式等） ，照明系统（包括光源及灯 具的选择和安装控制方式、室外照明设计、照明线缆的选择及其敷设方式） ，住宅楼防 雷及接地

2、保护系统等。 本论文对住宅楼的供配电，照明系统，住宅楼防雷及接地保护系统进行了设计，阐 述了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 统的供配电电气主接线的选择、负荷计算、变电所形式和位置选择、供配电系统设备的 选择、以及供配电系统设备保护；照明方式的选择、光源与灯具的选择、合理布置灯具、 照明供电、照度计算、疏散标志照明、照明供电系统设计; 住宅楼防雷等级与接地种类 系统选择。并根据电气设计规范绘制出相关的电气图纸。 关键词：负荷计算；箱式变电站；照明；电缆；防雷接地； abstract the main graduation presented is bas

3、ed on national standards and norms forresidential electric power supply system design. its main contents include the following aspects: first, per unit area method, unit load calculation method indicators. next, choose the form of step-down box and the location of substation. finally, the selectionv

4、oltage and low voltage cable models calculate current and low voltage power distribution equipment. outlined box substation lightning protection and grounding, and draw out the relevant electrical drawings. building electrical design, including power distribution system (including the grade of load,

5、 power supply, main wiring mode, variable power distribution station location, number, capacity and type, relay protection, power compensation, material type and laying cable, various power distribution equipment type selection and installation mode, the motor start and control method etc.), lightin

6、g system (including a light source and lighting control mode, selection and installation of outdoor lighting design, lighting cable selection and laying mode), the lightning protection and grounding protection system. this paper on the estate for power distribution, lighting, lightning protection an

7、d grounding protection system for the design, construction design for the distribution of the purpose, significance, design tasks and design basis, and according to the national related standard, the system supply main electrical connection, load calculation, selection of substation and location sel

8、ection, power supply system equipment selection, as well as power supply system protection equipment; lighting options, light source and lamp selection, reasonable arrangements lamps, lighting, illumination calculation, evacuation sign lighting, socket, lighting power supply system design; building

9、lightning protection level and ground types system selection.according to the code for electrical design of draw related electrical drawings. keywords: load calculation; box-type substation; cable; lightning protection and grounding; 目录目录 摘 要.i abstract.ii 目录.iii 1 绪论.1 1.1 研究目的和意义.1 1.2 高层住宅电气设计的基本

10、原则.2 1.3 住宅楼基本情况.2 1.4 本设计要完成的工作.2 2 住宅楼负荷计算.3 2.1 供配电系统概述.3 2.2 住宅楼配电系统.3 2.3 负荷分级及供电要求.4 2.3.1 负荷分级的相关规范.4 2.3.2 本住宅楼的负荷情况.5 2.3.3 各级负荷的供电措施.5 2.4 本住宅楼的负荷计算.6 2.4.1 负荷计算方法.6 2.4.2 负荷计算方法选取原则.7 2.4.3 本住宅楼采用需要系数法.7 2.4.4 各电气元件的负荷.8 2.5 无功功率补偿.10 2.5.1 功率因数低系统的影响.10 2.5.1 提高功率因数的措施.11 3 住宅楼配电设计.12 3.

11、1 住宅配电设计要求.12 3.2 电气主接线的设计.12 3.2.1.主接线的定义.12 3.2.2.电气主接线的基本要求.12 3.2.3.主结线的分类及选型.13 3.2 变压器的容量、类型的选择.14 3.2.1 变压器的容量选择.14 3.2.2 变压器的类型选择.16 3.2 高、低压分线设备选择.17 3.2.1 高压电缆分支箱的选择.17 3.2.2 低压电缆分支箱的选择.17 3.3 高、低压电缆类型及截面型号选择.18 3.3.1 高低压电缆配置原则.18 3.3.2 高压电缆的选择.18 3.3.3 低压电缆的选择.19 4 照明系统设计.21 4.1 照明设计的基本要求

12、.21 4.2 照明系统设计步骤.21 4.3 选择照明方式.21 4.4 住宅楼照明设计.22 4.5 布置灯具.22 4.5.1 一般灯具的布置.22 4.5.2 应急照明的布置.23 4.5.3 照度计算.24 4.6 插座的设计方案.27 5 防雷接地设计.29 5.1 建筑物的防雷分级.29 5.1.1 一级防雷的建筑物.29 5.1.2 二级防雷的建筑物.29 5.1.3 三级防雷的建筑物.29 5.2 本住宅楼的防雷设计.29 5.3 接地形式和基本要求.30 5.4 本住宅楼的接地设计.31 参考文献.32 致谢.33 1 绪论绪论 1.1 研究目的和意义研究目的和意义 众所周

13、知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式 的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既 简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能 在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的 比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量， 提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件， 有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断， 则对工业生产可能造成严重的后果。因此，一个稳定可靠的供配电系

14、统对于发展 工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工 作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义。因 此在当今全球资源紧张的局势下，一个好的供配电系统设计，对于节约能源、保 护环境、支援国家经济建设，也具有重大的作用。 供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、 民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有 电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气 化的基础之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重 的和深远的影响。故，作好供配电工作，对于保

15、证正常的工作、学习、生活将有 十分重要的意义。 供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求： （1） 安全在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。 （2） 可靠应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。 （3） 优质应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。 （4） 经济应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能 和减少有色金属消耗量。 另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系， 即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。 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

16、电气及照明系统设计的内容；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；熟悉照明灯具的选择和铺设；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、照明系统设计运行及管理工作打下必要的基础。 1.2 高层住宅电气设计高层住宅电气设计的基本原则的基本原则 1.建筑电气设计必须严格依据国家规范，这是不言而喻的。为加强对建筑工 程设计文件编制工作的管理，保证设计质量，国家制订了相关标准。建筑供电设 计和施工必须贯彻执行国家有关政策和法令，设计文件的编制符

17、合国家现行的标 准、设计规范和制图标准，遵守设计工作程序。 2.根据近期规划设计兼顾远景规划，以近期为主，适当考虑远期扩建的衔接， 以利于宏观节约投资。 3.建筑工程作为商品，必须考虑其经济效益、成本核算、用户满意程度、商 品流通环节是否通畅、扩大再生产的能力等。 4.设计应结合的实际情况，积极采用先进技术，正确掌握设计标准；对于电 气安全、节约能源、环境保护等重要问题要采取切实有效的措施；设备布置要便 于施工和维护管理；设备及材料的选择要综合考虑。 1.3 住宅楼基本情况住宅楼基本情况 本工程位于地下一层，层高 3.0 米，主要为汽车和自行车库；地上十五层， 一层层高 4.20 米、二三层高

18、 3.9 米，四-十五层层高 3.0 米，一-三层为商业， 四-十五层均为住宅；屋顶设有电梯机房及水箱间；建筑主体高度 48 米，总建筑 面积为 22000 平方米。结构形式为框架剪力墙结构，现浇混凝土楼板，对此建筑 进行电气设计。 1.4 本设计本设计要完成的工作要完成的工作 1、根据已知的设计要求，自制相应的设计方案。 2、查找相应的设计资料，选择设计中可能需要的设计资料。 3、设定需要设计的内容，制定合理方案。 4、地下室、商场及标准间的配电系统，各层照明与动力配电系统，防雷接 地保护设计及照明系统设计，其中供配电和照明设计作为本次设计的重点内容。 2 住宅楼负荷计算住宅楼负荷计算 2.

19、1 供配电系统概述供配电系统概述 随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建中高档住宅楼群 越来越多。准确计算出住宅楼的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足小 区居民现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。 供配电系统设计要彻彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电 可靠，技术先进和经济合理。另外，供配电系统的还必须做到统筹兼顾，按照负 荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。 供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求： 1、正确选择变压器的变压比和电压分接头。 2、降低系统阻抗。 3、采取补偿无功功率措施。 4、宜使三相负荷平衡。

20、 2.2 住宅楼配电系统住宅楼配电系统 住宅楼位于城市主城区内，高压电源即由附近 10kv 配网线路接引，再由高 压电缆输送至小区负荷中心。近年来，为保证供电质量和供电可靠性，某些住宅 楼高压部分采用双电源的供电模式，但对于本设计来说，参考城市电力网规划 设计导则规定： 1.中断供电后造成的后果符合下列情况之一的用户为重要用户： (1)将造成人身伤亡者； (2)将造成环境严重污染者； (3)将造成设备严重损坏、连续生产过程长期不能恢复或大量产品报废者； (4)将在政治上、军事上造成重大影响者； (5)将造成重要公共场所秩序混乱者； (6)对供电质量和可靠性有特殊要求的用户； 2.重要用户除正常

21、供电电源外，应有备用电源。对于需要连续不间断供电的 重要用户，除了供电部门提供的电源外，用户还应自备保安电源并具备零秒启动 功能。 3.双电源用户一般采用一路电源供电、一路电源备用的供电方式。一般不采 用专线供电方式。在正常情况下，用户的 10 千伏侧不能并列运行。 4.双电源用户必须与电网调度部门签定调度协议，并按照调度命令执行操作。 5.双电源或多电源用户（包括使用自备发电机用户）应采用可靠的技术措施， 在任何情况下都不得向电网反送电。 6.10 层至 18 层的非住宅建筑及 19 层以上的住宅建筑以及高度超过 24 米的 其他民用建筑，除正常供电电源外，应有备用电源。 本建筑室内配电采用

22、放射式与树干式相结合的方式，对大型设备、电梯、水 泵等用电负荷采用放射式配电，一级负荷（应急照明、消防电梯等）采用放射式 双电源末级自动切换方式配电。其它设备及照明采用树干式配电。 低压放射式供电电缆选用 zryjv 型电力电缆，树干式供电主干线路采用 pbfz-zryjv 型预分支电缆或 zryjv 型电力电缆，配电支干线采用 zrbv 铜芯绝缘 线。从变电所引出的低压配电线路采用 trqj-p 型金属桥架，一部分敷设至设备 （潜水泵、生活泵等）或设备层配电箱，一部分敷设至电气竖井后，再沿电气竖 井敷设至各楼层配电箱。从楼层配电箱配出的支干线、支线穿 pvc 管或钢管沿棚、 墙暗敷或明敷。商

23、场的备用照明作为正常照明的一部分，其配线与正常照明共线 槽，但要求用金属隔板隔开。 2.3 负荷分级及供电要求负荷分级及供电要求 2.3.1 负荷分级的相关规范负荷分级的相关规范 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： (1)中断供电将造成人身伤亡时。 (2)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。 (3)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

24、。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： (1)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。 (2)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

25、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 。 2.3.2 本住宅楼的负荷情况本住宅楼的负荷情况 按我国现有的有关规范规定，凡多层住宅用电均按三级负荷供电，而本住宅 楼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 （gbj 16-87） 、 火灾自动报警系统设计规范 （gb 50116- 98） 、 汽车库、修车库、停车场设计防火规范 （gb 50057-97）设置相应的消防 设施，且上述消防设备应按二级负荷供电。为住宅楼服务的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 10 kv 架空线路

26、或电缆供电。当采用架空线时，可为一回路架空线供电。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。 结合本建筑实际情况，本建筑兼有一级、二级、三级负荷。建筑中的消防控 制室、消防水泵、消防电梯、应急照明、疏散指示标志等用电属于一级负荷。正 常情况下，一级负荷由市电电源供电，柴油发电机作为备用电源当市电正常停电 时，由两台变压器出线断路器常闭触点的与关系发出柴油发电机的起动信号。 商场电梯、住宅电梯的负荷、地下室车库属于二级负荷。正常情况下，由市 电电源供电，发电机作为备用电源；当市电正常停电时，由两台变压器出线断路 器常闭触点的与关系发出柴油发电机的起动

27、信号。 一般照明、住宅空调，住宅电源等负荷属于三级负荷。当市电正常停电后， 由失压脱扣器切除三级负荷。 2.3.3 各级负荷的供电措施各级负荷的供电措施 1.一级负荷用户的变配电室内的高低压配电系统，均应采用单母线分段系统， 分列运行互为备用。一级负荷设备应采用双电源供电，并在最末一级配电装置处 自动切换。为一级负荷供电的低压配电系统，应简单可靠，尽量减少配电级数。 一般情况下，配电级数不应超过三级。 2. 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。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

28、与正常电源并联运行 的措施） 。 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）供电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。 3. 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。 2.4 本住宅楼的负荷计算本住宅楼的负荷计算 2.4.1 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

29、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.单位指标法: 应用单位指标法确定计算负荷 pjs(适用于照明及家用电负荷)，即： pjs=peini1000(kw) 式中pei单位用电指标，如：w/户(不同户型的用电指标不同)

30、，由于地区 用电水平的差异，各地区应根据当地的实际情况取用 ni单位数量，如户数(对应不同面积户型的户数) 5.单位面积法： 按单位面积法计算负荷，在一定的面积区有一个标准，面积越大的区其负荷密 度越小，其表达式如下： pm=peds 式中pm实际最大负荷，kw ped单位面积计算负荷，w/m2 s小区总面积，m2 同时系数，取值范围同上 2.4.2 负荷计算方法选取原则负荷计算方法选取原则 （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

31、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。 2.4.3 本住宅楼采用需要系数法本住宅楼采用需要系数法 ）（式 1 . 2 1 id n i nc pkp 需要系数法负荷计算公式： （1）单组设备计算负荷： 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

32、=kpkdpni （式 2.5） n i 1 qc=kqpctg （式 2.6） ) 3 . 2( 22 式 ccc qps ）（ 2 . 2tg cc pq ）式 4 . 2(3 r cc usi ）式 7 . 2( 22 ccc qps 2.4.4 各电气元件的负荷各电气元件的负荷 （1）照明负荷 需要系数：0.8 功率因数：cos0.75 tg0.88 设备容量：pn75 kw 计算负荷：pckd x pn0.8 x 75=60 kw qc = pc x tg=60 x 0.88 =52.8 kvar sc = 80 kva ic = 121.5 a （2）空调设备，给排水泵设备，送排风

33、机设备负荷计算 需要系数：0.7 功率因数：cos0.8 tg0.75 设备容量：制冷机 9 kw 冷媒水泵 22 kw 冷却水泵 37 kw 凝结水泵 0.55 kw 冷却塔 2*7.5=15 kw 生活水泵 11 kw 排水泵 2 kw 送排风机 10 kw 总计 106.55 kw 计算负荷：pckd x pn0.7 x 106.55= 74.6 kw qc = pc x tg= 74.6 x 0.8 = 55.9 kvar sc = 93.2 kva ic = 141.7 a （3）电梯负荷计算 需要系数：1 功率因数：cos0.5 tg1.73 设备容量：2*24 =48 kw 计算

34、负荷：pckd x pn1 x 48 = 48 kw qc = pc x tg= 48 x1.73 = 83 kvar sc = 95.9 kva ic = 145.7 a （4）应急电源负荷计算 需要系数：1 功率因数：cos1 tg0 设备容量：5 kw 计算负荷：pckd x pn1 x 5= 5 kw qc = pc x tg=5 x0 = 0 kvar sc = 5 kva ic = 7.6 a （5）变压器低压端负荷总计： pn =125 + 106.55 + 48 + 5= 284.55 kw pc100 + 74.6 + 48 + 5227.6 kw qc= 88 + 55.9

35、 + 83 = 226.9 kvar 有功同时系数：kp= 0.9 无功同时系数：kq= 0.95 总计算负荷：pckp xpc0.9 x 227.6 = 204 kw qc = kq xqc = 0.95 x 226.9 = 215.6 kvar sc = 296.4 kva ic = 450.4 a 功率因数： cos0.69 tg1.06 各元件的具体负荷见表 2.1 表 2.1 各元件负荷 设备名称 设备容量 pn/kw 需要系数 kd costg pc /kw qc /kvar sc /kva ic /a 照明(含部分 非事故情况 下也用的应 急照明、插 座) 750.80.750.

36、886052.880121.5 制冷机9 冷媒水泵22 冷却水泵37 凝结水泵0.55 冷却塔15 生活水泵11 排水泵2 送排风机10 106.550.70.80.7574.655.993.2141.7 电梯4810.51.73488395.9145.7 仅事故情况 下使用的应 急照明 51105057.6 总计234.55180.6191.7274.1416.5 有功同时系 数 0.9 无功同时系 数 0.95 总计算负荷162.5182.1244.1370.9 2.5 无功功率补偿无功功率补偿 2.5.1 功率因数低系统的影响功率因数低系统的影响 在工民用电设备中，有大量设备工作需要够过

37、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： 使变配电设备的容量增加； 使供配电系统的损耗增加； 使电压损失增加； 2.5.1 提高功率因数的措施提高功率因数的措施 功率因数低就要提高，一般从两个方面采取措施： 一是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。 二是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

38、用。二是采用并联电容器补偿。 采用并联电容器补偿时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。 本住宅楼采用干式金属化全膜低压并联电容器： 该电容器各项性能指标符合国际电工委员会 iec831 标准，使用寿命 10 年以 上，其主要特点： 1.体积小、干式结构、不污染环境、无爆炸危险即不会引起火灾； 2.安全措施齐全，具有短路和过流保护功能，故障元件退出运行后不影响其 它元件；产品内设有限流线圈，可限制涌流在 50in 以内，内装放电电阻，断电 1 分后端子电压

39、可降至 50v 以下； 3.具有自愈功能。 4.镀银锌膜电极性能稳定，有功损耗低。 补偿后的目标值是在变压器低压测 cos20.93，这样补偿后变压器高压侧 功率因数满足0.9 的要求。 补偿前变压器低压侧功率因数为：cos0.69 tg1.06 补偿后变压器低压侧无功率因数要达到：cos20.93tg20.4 无功补偿量：qcc= pc ( tg- tg2) = 204 x ( 1.060.4) =134.64 kvar 考虑到三相均衡分配，每相应装设电容器容量45 kvar，查型并联电 容器技术数据，选用 12 个 bw0.4-12-1 型电容器，每相 4 个，此时并联电容器的 实际值为

40、12 x 12 = 144 kvar，补偿后实际平均功率因数为： cos2=0.94 满足要求。 所以 qc2=215.6-144=71.6kvar 3 住宅楼配电住宅楼配电设计设计 3.1 住宅配电设计要求住宅配电设计要求 住宅配电设计必须满足居民的安全、方便和美观的基本条件，即应做到供电 可靠并保证电源质量；尽可能做到界限简单并且有一定的灵活性；保证操作安全、 维修方便。保证电源质量及保证电源电压质量和保证电源频率质量。住宅配电设 计，首先要考虑住宅用电负荷等级、每户用电量和用电计量方式，然后，确定配 电系统方式，合理选择线路保护电器。 配电模式示意图 3.1 配电模式图 3.1 3.2

41、电气主接线电气主接线的设计的设计 3.2.1.主接线的定义主接线的定义 主接线是指由各种开关电器、母线、电力电缆或导线、移动电容器、避雷器 等电气设备依次相联接的接受和分配电能的电路. 3.2.2.电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 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 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主

42、 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主主主主主主 主主主主 主主主 主主主 10kv主主 主主主主主主 主主主主主 主主主主主主主 主主主主主主 二级负荷的供电。 3、灵活性：主接线应满足在调度、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统调度要求。 （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全检 修而不致影响电力网和对用户的供电。 （3）扩

43、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：主接线在满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。 （1）投资省 a、主接线要求简单，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。 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，主接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

44、。 （4）具有未来发展和扩建的可能性。 3.2.3.主结线的分类及选型主结线的分类及选型 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

45、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 6220kv 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

46、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 23 段为宜，这种接线广泛用于中、小容量发电厂的 610kv 接线 和 6220kv 变电所中。 主接线的确定： 单母线不分段结线，单母线分段结线比较见表 3.1： 表 3.

47、1 单母线不分段结线，单母线分段结线比较 单母线单母线分段 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，占地面积较大 适用范围用于 6220kv 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 610kv 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，确定本住宅楼主接线方式为单母线分段结线。 3.2 变压器的

48、容量、类型的选择变压器的容量、类型的选择 3.2.13.2.1 变压器的容量选择变压器的容量选择 电源采用现场一级变压，10 kv 变为 0.4 kv(户外箱式变电站)。住宅楼负荷 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 10 kv 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。从住宅楼物业管理方面考虑，变配电所 应设置在住宅楼会所或专用管理用房内。从住宅楼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。可在楼内设高压总配电房，分区、分片设低 压配电房。当条件不允许时亦可

49、设置户外箱式变电站，但应注意对住宅楼整体环 境的影响和电力变压器躁声对小区住户的影响。具体选择参考表 3.2 负荷的分配状况及变压器容量的选择表 3.2 住宅楼层箱式变的配电方案及变压器容量的选择 序 号 层号 计算负 荷 （kw） 计算电 流 （a） 功率 因数 负荷同 时率 实际负 荷 实际电 流 补偿后 功率因 数 1 1-4 层 220493 0.850.65421.30 638.61 0.95 1、根据负荷计算，实际运行后负荷功率为：421.3kw，负荷电流为： 638.61a； 2、依据有关变压器运行规范及规程中的规定，确保变压器安全、经济、 可靠运行的条件，应选择 630kva

50、电力变压器做为#1 箱式变的供电电源； #1 箱 式 变 选 择 方 案 3、630kva 变压器运行负荷率为 35.8%。 序 号 层号 计算负 荷 （kw） 计算电 流 （a） 功率 因数 负荷同 时率 实际负 荷 实际电 流 补偿后 功率因 数 2 4-16 层 18893377 0.850.35661.151002.10.95 1、根据负荷计算，实际运行后负荷功率为：378.15kw，负荷电流为： 1002.17a； 2、依据有关变压器运行规范及规程中的规定，确保变压器安全、经济、 可靠运行的条件，应选择 4 楼集中表箱供电； #2 箱 式 变 选 择 方 案 3、630kva 变压器

51、运行负荷率为 39.1%。 如上表所示，本住宅楼配电设计共选择 1 台箱式变电站工程，为 630kva，选 择在本项目地下负一层配电房中。 3.2.2 变压器的类型选择变压器的类型选择 目前国内 10kv 以下配网主要采用的变压器类型有：油浸式配电变压器 s9 系 列配电变压器，s11 系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器， 浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器。 非晶合金铁心变压器是新一代的配网变压器，主要优点是空载损耗低，其空 载损耗值与同容量的新 s9 型配电变压器相比，可降低 75%，节能效果明显。但当 前此类变压器的材料主要依赖进口，所以价格较高，非晶合金铁心变

52、压器在价格 上相比 s9 系列变压器要高 1.41.7 倍，在电网内并未完全推广开来，普遍设计 还是使用油浸式配电变压器 s9 系列配电变压器。由于采用油浸式变压器的箱式 变时，当变压器容量在 800kva 及以上时，需加装重瓦斯保护装置，将使箱式变 的设计变得相当复杂，不易操作，也增加了安全隐患。因此，通常变压器容量在 800kva 及以上时要选择构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点的环氧树脂绝 缘干式变压器，干式变压器虽然较油浸式变压器价格高，但可以长期免维护，且 不必加装重瓦斯保护装置，这两方面的特点也可以平衡变压器在价格上的差异。 综上所述，本工程所使用的四台变压器型号分别为 s9-

53、630kva 10/0.4kv，scb10-800kva 10/0.4kv，scb10-1000kva 10/0.4kv 两台。 变压器主要技术参数由表 3.3 列出 表 3.3 变压器主要参数 型号 额定 容量 (kva) 一次额 定电流 （a） 二次额 定电流 （a） 空载 损耗 (w) 负载 损耗 (w) 阻抗 电压 (%) 空载电 流(%) s9-630/1063037.8907.2120062004.50.9 3.2 高、低压分线设备选择高、低压分线设备选择 3.2.1 高压电缆分支箱的选择高压电缆分支箱的选择 由上述内容可知，本项目需要一套配电设备，高压主进线为一路，因此高压 电缆

54、分支箱宜采用进线侧单开关型电缆分支箱。此类新型高压电缆分支箱为单元 柜式，采用模块化复合绝缘柜，一体化充气 sf6 负荷开关，具有安全、易操作、 进出线组合灵活的特点。在进线侧使用负荷开关，可方便实现对所有箱变高压电 源的统一控制，在不影响电网运行的情况下对下级设备进行停电检修，并能保障 用户侧故障不会反馈至供电局电网中，避免故障范围扩大。高压电缆分支箱选用 长度小、电缆排列清楚、三芯电缆接引不需交叉的欧式电缆分支箱。 高压电缆分支箱选择型号为：kdf-1k-1/5 型 kdf带开关的电缆分支箱 1k负荷开关柜为 1 回路 1/5进线 1 回、出线 5 回（4 回至箱变、1 回做故障备用） 高

55、压电缆分支箱接线示意图如图 3.2 示 图 3.2 高压电缆分支箱电气接线示意 3.2.2 低压电缆分支箱的选择低压电缆分支箱的选择 低压电缆分支箱采用 dfw-0.4kv 低压电缆分接箱，此类低压电缆分支箱的特 点是：采用预制型电缆插器件，具有全绝缘、全密封、全防水、免维护、安全可 靠。适合安装在住宅小区的环境中，位置通常选择安装在需要分支进线电缆的楼 房侧面散水上，结构紧凑、体积较小，不会影响住宅的美观环境。 3.3 高、低压电缆类型及截面型号选择高、低压电缆类型及截面型号选择 3.3.1 高低压电缆配置原则高低压电缆配置原则 电缆路径的选择应符合下列要求： 1.应避免电缆遭受机械性外力、

56、过热、腐蚀等危害； 2.应便于敷设、维护； 3.应避开场地规划中的施工用地或建设用地； 4.应在满足安全条件下，使电缆路径最短。 kdf-1k-1/5 主主主主主主主主主主主主主主 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。 10kv 降压变压器的供电半径通常设计值不大于 500 米，由箱变出线的低压主 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， 与箱变的距离一般控

57、制在 30200 m 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 25150 m 以内，设计应考虑电缆路走捷径。 3.3.2 高压电缆的选择高压电缆的选择 高压电缆选用铝芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装氯乙烯护套电力电缆（yjlv22 6/10kv） 。 交联聚乙烯绝缘电力电缆具有卓越的热机械性能，优异的电气性能和耐化 学腐蚀性能，还具有结构简单、重量轻、敷设不受落差限制等优点，是目前广泛 用于城市电网、矿山和工厂的新颖电缆。 交联聚乙烯是利用化学方法或物理方法使线型分子结构的聚乙烯转变为立体 网状结构的交联聚乙烯，从而大幅度地提高了聚乙烯的热机械性能，并保持了 优异的电气性能。 交联聚乙

58、烯绝缘电力电缆导体最高额定工作温度为 90，比纸绝缘电缆、聚 氯乙烯绝缘电缆、聚乙烯绝缘电缆均高，所以电缆的载流量也进一步提高。 依据 3.1.3 中变压器一次侧的额定电流，可以确定所要选的高压电缆截面型 号： 630kva 变压器选用 yjlv22-335 高压电缆，800kva 变压器选用 yjlv22- 350 高压电缆，1000kva 变压器选用 yjlv22-350 高压电缆，高压侧主进线电 缆选用 yjlv22-3150 高压电缆。 3.3.3 低压电缆的选择低压电缆的选择 低压电力电缆采用铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆 （yjv22 0.6/1kv ） 。 本工程

59、中除自行车棚照明用电选用两芯电缆外，其余低压电缆均为四芯电缆。 低压电力电缆截面可根据负荷值的大小计算选择，依据有功功率计算公式： p=uicos3 根据第二章中计算所得的负荷值，代入上式可计算出各居民楼负荷电流值： i=s(uicos）3 再从低压电力电缆载流量表 3.4 中查得所需低压电缆截面，考虑低压电缆使 用中热稳定影响以及线路长度造成的电压降的情况，实际使用的电缆截面选择必 须在按需用电流的基础上增大一到二个型号的截面。 电缆载流量表 3.4 yjv22型电缆载流量电压降表速查表 芯数电缆截面（mm2）流量（a）载电压降（mv/m） 210584.67 416802.6 425108

60、1.6 4351301.2 4501650.87 4702200.61 4952650.45 41203100.36 41503600.3 41854150.25 42404950.21 箱式变至各分接箱及小高层低压总配电柜的低压主电缆截面型号选择查表 3.5 表 3.5 低压主电缆截面型号 住宅楼主电缆截面选择明细表 序 号 起点终点 实际负荷 （kw） 功率 因数 实际电 流 （a） 芯数电 缆截面 （mm2 2） 1 变压器总配电箱 502.80.85427.38 4240 2 2 a2 馈线泛光照明 22.80.85257.40 4120 3 a2 馈线楼层应急照明 61.10.852