建筑供配电课程设计报告

1、 课课 程程 设设 计（论文）计（论文） 课程名称 供配电系统课程设计 题目名称 建筑供配电系统 学生学部（系） 电气工程系 专业班级 08 自动化 2 班 2011 年 5 月 16 日 课程设计（论文）任务书课程设计（论文）任务书 一、课程设计（论文）的内容 本文是某机构单位供电系统的设计说明。设计的目的是通过对该电力用户所处的地理环境、 地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析，为该工厂寻找完善的供配电系统 设计方案。确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所 主接线方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设 计

2、图纸。 二、课程设计（论文）的要求 做这个课题设计，首要条件就是保证其安全性，再者就是保证其稳定性，要采用灵敏度较高 的传感器和性能较好的延时器。 三、课程设计（论文）应完成的工作 1）.按照厂区用电设备的资料和其他具体情况，求计算负荷。 2）.根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式。 3）.根据环境和计算负荷，选择变电所的位置、变压器数量和容量。 4）.为变配电所选择安全、可靠、灵活、经济的主接线，选择合理的户外高压配电方案。 5）.用标幺值法进行短路电流的计算。 题目名称 建筑供配电系统 学生学部（系）机械电气学部电气工程系 专业班级 姓 名 学 号 四、课程设计（论文）

3、进程安排 序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期 1 资料收集图书馆2011.4.305.05 2 根据生产工艺等要求确定计算负荷校内 5.06-5.07 3 进行短路电流的计算和相关设备容量和数量的确定校内 5.08-5.12 4 课程设计说明书撰写，画出系统的一次接线图校内 5.13-5.15 课程设计上交 1-1105.16 五、应收集的资料及主要参考文献 1 工业与民用配电设计手册（中国航空工业规划设计研究院等编 1994） 2 刘介才，供配电技术，机械工业出版社 2004.1 3 张朝英，电技术，机械工业出版社，2005.8 4 余建明，供电技术（第三版），机械工业出版社，1998.

4、5 5 熊信银，发电厂电气部分（第三版），中国电力出版社，2004.8 6 戈东方，电力工程电气设计手册，水利水电出版社，1990 7 王晋生，新标准电气制图，中国电力出版社，2003.3 8 上海市电子电器技术协会，常用高低压电器手册，上海科学技术出版社，1992 发出任务书日期：发出任务书日期： 20112011 年年 4 4 月月 5 5 日日 指导教师签名：指导教师签名： 计划完成日期：计划完成日期： 20112011 年年 4 4 月月 1818 日日 教学单位责任人签章：教学单位责任人签章： 目目 录录 1.设计的内容及步骤.5 1.1 负荷等级.5 2 负荷计算及功率补 偿。5

5、2.1 电荷计算.5 2.1.1 照明灯的计算电荷.5 2.1.2 大楼变电所变压器低压侧的负荷计算.5 3.短路电流计算.7 4.电源引入.7 5.变电所位置和形式的选择.8 5.1 变电所主变压器台数。容量及主线方案的选择：.9 7.消防系统设计.10 8.大楼内外照明设计.11 9.防雷和地线装置的确定.12 10.参考文献.13 1.1.设计的内容及步骤设计的内容及步骤 1 11 1 负荷等级负荷等级 根据民用建筑电气设计规范及火灾报警与消防联动控制的规定， 普通高层住宅按二级负荷供电，19 层及以上的住宅按一级负荷供电。高层住宅 言主要消防设备有消防水泵、消防控制室、消防电梯、防排烟

6、设施、火灾自动 报警及消防联动装置、火灾应急照明和电动防火门窗、卷帘、阀门等。 2 2 负荷计算和无功补偿负荷计算和无功补偿 2.12.1 电荷计算电荷计算 某小区大楼计算负荷表 数 量 单一设 备容量 单类设 备容量 需要 系数 功率 因数 计算负荷 负荷名称 npe(kw)pe(kw)k tan cos 30 p 30 q 30 s 照明灯 3600.0414.400.500.480.907.203.468.00 照 明插座 135.000.300.8040.5030.3850.63 电梯 422.0088.000.50 0.75 0.8044.0033.0055.00 消防用扬水泵 29

7、0.00180.00180.00180.00257.14 管道加压泵 24.008.008.008.0011.43 高水箱加水泵 24.008.008.008.0011.43 泵 房 消防水排水泵 21.002.00 1.001.000.70 2.002.002.86 公用照明 360.041.440.500.480.900.720.350.80 合计 436.84290.42265.18397.28 合计(k=0.9) 261.38238.66357.55 补偿低压电容器容量 0.92-133 补偿后合计 261.38105.66281.93 变压器损耗 4.2316.92 合计（高压侧）

8、0.91265.61122.57292.53 2.1.12.1.1 照明灯的计算负荷确定如下：照明灯的计算负荷确定如下： )(12 38 . 0 3 8 3 )(8 var)(46 . 3 48 . 0 2 . 7tan )(2 . 740.145 . 0 2 )1(30 )1(30 2 )1(30 2 )1(30)1(30 )1(30)1(30 )1(30 a u s i akvqps kpq kwkpp n e 其余负荷计算过程相同（从此处略） 2.1.22.1.2 大楼变电所变压器低压侧的计算负荷为（考虑到总的负荷的同时系数大楼变电所变压器低压侧的计算负荷为（考虑到总的负荷的同时系数 （

9、k=0.9k=0.9）：）： 73 . 0 55.357 38.261 cos )(55.35766.23838.261 var)(66.23818.2659 . 0 )(38.26142.2909 . 0 )2(30 )2(30 )2( 222 )2(30 2 )2(30)2(30 )1(30)2(30 )1(30)2(30 s p akvqps kqkq kwpkp 欲将功率因数从 0.73 提高到 0.92，则低压侧所需的补偿容量为： )2( cos var)(133)92 . 0 costan73 . 0 cos(tan38.261)tan(tan 11 )2(30 kpqc 补偿后的

10、计算负荷为： )(93.28166.10538.261 var)(66.10513366.268 )(38.261 22 )2(30)2(30)2(30 230230 )2(30 akvqps kqqq kwp c（ 与补偿前相同 变压器损耗为： var)(92.1693.28106 . 0 06 . 0 )(23 . 4 93.281015 . 0 015 . 0 )2(30 )2(30 ksq kwsp t t 大楼高压侧的计算负荷为： )(89.16 103 53.292 3 )(53.292 )92.1666.105()23 . 4 38.261()()( 1 )1(30 )1(30

11、222 )2(30 2 )2(30)1(30 a u s i akv qqpps n tt 大楼的补偿后的功率因数为： 满足（大于 0.90）的要求。91 . 0 53.292 23 . 4 38.261 cos )1(30 )1(30 )1( s pp t 3 3、短路电流计算、短路电流计算 3.1、短路电流计算的目的及方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装 置的整定计算。本大楼住宅采用欧姆法计算。 3.2、短路电流计算 本大楼的供电系统简图如下图所示。 1 短路计算电路图 求 k-1 点的三相短路电流和短路容量（） 2 nc uu%105 1 电力系统电抗

12、为：)(22 . 0 500 5 . 10 22 1 1 oc c s u x 电缆线路电抗为：)(047 . 0 59 . 0 08 . 0 02 lxx 总电抗为： )(267 . 0 047 . 0 22 . 0 211 xxx 三相短路电流周期分量的有效值为： )(73.22 267 . 0 3 5 . 10 3 1 1)3( 1 ka x u i c k 三相次暂态短路电流及短路稳态电流为： )(73.22 )3( 1 )3()3( kaiii k 三相短路冲击电流为： )(96.5773.2255 . 2 55 . 2 )3()3( kaiish 三相短路容量为： )(37.413

13、73.22 5 . 1033 )3( 11 )3( 1 amvius kck 求 k-2 点的三相短路电流和短路容量 3 电力系统的电抗：)(1032 . 0 500 4 . 0 3 22 2 1 oc c s u x 电缆线路电抗为： )(10114. 0) 5 . 10 4 . 0 ()4 . 059 . 0 (08. 0 322 1 2 02 ）（ c c u u lxx 电力变压器电抗为：）（amvakvsn5 . 0500 )(10 2 . 19 5 . 0 4 . 0 100 6 3 2 3 x 总电抗为： )(1063.1910 2 . 19114 . 0 32 . 0 33 3

14、212 ）（xxxx 三相短路电流周期分量的有效值为： )(76.11 1063.193 4 . 0 3 3 2 2)3( 2 ka x u i c k 三相次暂态短路电流及短路稳态电流为： )(76.11 )3( 2 )3()3( kaiii k 三相短路冲击电流为： )(65.2176.1184 . 1 84 . 1 )3()3( kaiish 三相短路容量为： )(15 . 8 76.114 . 033 )3( 22 )3( 2 amvius kck 4 4、电源引入、电源引入 高层住宅楼内供电电源采用电缆埋地引入方式。电压电流为交流 220/380v，采用 tn-s 或 tn-c-s

15、接地系统。照明与动力电源分别引入楼内 接 箱或配电配电柜。一座高层住宅的建筑面积决定着引入楼内所需照明电缆的数 量。每一根电缆接至一台 接箱。 接箱与配电柜的数量一一对应。 接箱 安装在地下一层的专用房间内，此房间应安排在外线电缆易于引入的方向。 接箱选用高架型，室内设计应满足下列要求： 1）、 接箱的前面应有 1.5m 的操作距离，箱体的背后距墙应有 1m 的距 离，留作电缆的敷设位置。在特殊情况下，也可以靠墙安装。 2）、在 接箱室应预留 125 钢管 6 根。供电电缆穿钢管沿 接箱室的 地面引至 接箱。钢管在室外的埋深与住宅的室内外高度有关，用地下一层的 层高减去室内外高差，再减去楼板的

16、厚度，等于钢管在室外的埋深，但钢管埋 深不应低于室外地坪下 0.7m，钢管另一侧接至电缆井，预埋钢管应有向室外电 缆井倾斜的坡度。 3）、 接箱室不允许有上下水管及煤气管道等非本室用管路通过。 4）、 接箱室至总配电室的线路距离不应超过 15m。 5）、为防止外面的水流入，配电室的地面可做门槛或将地面抬高一个踏步。 外线电缆引入 接箱室后，电缆可明敷设至 接箱进线刀开关，也可以沿地 面做沟，沟上盖盖板敷设至刀开关。 5 5、变电所位置和形式的选择、变电所位置和形式的选择 由于大楼有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线， 一路经 10kv 公共电源电缆接入变电所，另一路引自邻近高

17、压环网箱。 变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据变电所位置 和形式的选择规定及 gb500531994 的规定，结合本大楼的实际情况，这里 变电所采用单独设立方式。 5.15.1 变电所主变压器台数、容量及主接线方案的选择变电所主变压器台数、容量及主接线方案的选择 1)、变电所主变压器台数的选择 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时， 宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集 中负荷较大。结合本大楼的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选 择两台主变压器。 2)、变电所主变压器容量选择 每台变压器的容量应同时满足以下

18、两个条件： n t s 任一台变压器单独运行时，宜满足： 1 30 (0.6 0.7) n t ss 任一台变压器单独运行时，应满足：。 2 30(1 10)n t ss 考虑到本大楼的实际情况，同时又考虑到未来 510 年的负荷发展，初步取 =500 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为 sc3 系列箱型 n t s kv a 干式变压器。型号：sc3-500/10 ，其主要技术指如下表所示： 3)、变电所主接线方案的选择 方案：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后， 对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故 障时，分段断路器自动切除故障母

19、线保证正常段母线不间断供电和不致使重要 用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当 额定 电压 /kv 损耗/kw 变压器 型号 额定 容量 /kv a 高压低压 联结 组型号 空载负载 空载 电流 % 0 i 短路 阻抗 % k u sc3-500/1050010.50.4dyn112.457.451.36 出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。 方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断 路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。 方案：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器

20、检修或 发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高 压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。 以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其 可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们 的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用 方案。如下图: 高压主接线图 7 7、消防系统设计、消防系统设计 1）、本大楼住宅为 18 层，由此可知属于二类防火建筑，应按二级负荷要 求供电。 2）、水泵动力系统配电图如下图： 3)、电梯电源配电系统图如下图： 8 8、大楼内外照明设计、大楼内外照明设

21、计 电气照明设计是由照明供电设计和灯具设计两部分组成。设计要解决照度 计算、导线截面的计算、各种灯具及材料的选型，并绘制照明设计平面图。 光源按其工作原理可分为热辐射光源、气体放电光源、半导体发光源三种。 常用的光源有：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯和半导体 灯等。照明光源的选择遵循以下的一般原则： 1)、发光效率好；2）、显色性好，既显色指数高；3）、使用寿命长；4）、 可靠、方便、快捷；5）、性价比高。 9 9、防雷和接地装置的确定、防雷和接地装置的确定 1）、变配电所的防雷措施 装设避雷针。室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电 1 所处在附近高建（构）筑物上

22、防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型 时，不必再考虑直击雷的保护。 高压侧装设避雷器。这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压 2 线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量 靠近主变压器安装。 避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每 路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆 的架空线路，则在架空线路终端的 电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。 低压侧装设避雷器。这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入 3 而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如 i

23、t 系统），其 中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。 2）、防雷装置的确定 直击雷的防治 1 根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护 装置。在进线段的 1km 长度内进行直击雷保护。防直击雷的常用设备为避雷针。 所选用的避雷器：接闪器采用直径的圆钢；引下线采用直径的圆钢；10mm6mm 接地体采用三根 2.5m 长的的角钢打入地中再并联后与引下50505mmmmmm 线可靠连接。 雷电侵入波保护 2 由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。对变电所 来说，雷电侵入波保护利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段； 为了其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。 接地基本理论 3 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并 直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装 设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构 件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与 设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行 情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。 接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连 接起来的一个整体，称为接地网。