汉中建工院供配电系统设计

1、摘 要当今社会，电力技术的不断发展与完善，推动了经济的发展，加速了工业技术的发展。电力的应用已经遍布人们生活的方方面面。一个优质的供配电系统设计对于建筑物来说十分重要。建工院属于办公楼，人流量较大，需要满足的要求也较多。在设计过程中要尽可能的考虑到每层楼、每间房的具体需求，按照需求进行设计。本次设计的供配电系统，主要涉及强电系统的设计以及相关计算等。主要包括计算负荷量的统计、变压器选择、短路电流计算、无功功率补偿及补偿电容器的选型、高低开关选型、导线选型、变压器的二次整定以及接地防雷保护系统设计等方面。本次设计完成一层接地设计、顶层防雷设计以及每层的平面走线图、一次系统图；完成一层至五层每层配

2、电箱的系统图。根据计算及选型为每图标注相应的导线、开关、控制柜等型号。同时根据系统图，按照行业规范完成了所有的连线以及高低压设备的布置。关键字：建工院，供配电系统，负荷统计，系统图ABSTRACTThe electric power technology development impelled human societys progress, also has accelerated the technical development. The electric power application already proliferated the aspects which the peop

3、le lived. High quality supplies the electrical power distribution system design to be extremely important regarding the building. The construction work courtyard belongs to the office building, the stream of people quantity is big, needs to satisfy the request are also many. In the design process mu

4、st as far as possible consideration each building, each room concrete demand, carry on the design according to the demand. This design for the electrical power distribution system, mainly involves the strong electricity system the design as well as the correlation computation and so on. Mainly inclu

5、des the computation load the statistics, the short-circuit current computation, the transformer shaping, the reactive power computation as well as the compensation, the high and low pressure equipment choice, wire aspects and so on shaping, transformer two installations as well as earth anti-radar p

6、rotection. This design completes an earth design, the top layer anti-radar design as well as each level plane walks the graph, a diagram; Completes one to five each distributing box diagrams. According to computation and shaping ，we should label the corresponding wire, switch, control cubicle. Simul

7、taneously acts according to the diagram, has completed all segments as well as the high and low pressure equipment arrangement according to the profession standard. Key words: Construction work courtyard, for electrical power distribution system design, load statistics, diagram.目 录摘 要IIABSTRACTIII目

8、录IV第一章绪论11.1选题的目的与意义11.2 国内外发展现状11.3 工程概况及研究方法21.3.1工程概况21.3.2 研究方法31.4 本文的研究内容及安排3第二章统计负荷量42.1 概述42.2 负荷计算42.3 电气负荷的计算52.3.1 负荷按需要系数法计算52.3.2 负荷按密度计算法计算62.3.3 详细负荷计算72.3.4 负荷量统计表格82.4本章小结10第三章功率因数改善与无功功率补偿113.1 功率因数的改善113.2无功功率补偿及电容器的选择123.2.1工作原理123.2.2无功功率补偿量计算133.2.3 电容器的选择143.2.4电容器的补偿方式143.2.4

9、无功补偿接线图153.3本章小结16第四章短路电流计算174.1 短路电流计算的目的及步骤174.1.1短路电流计算的目的174.1.2短路电流计算的一般规定174.1.3短路电流的计算步骤184.2短路电流的计算194.2.1 短路电流的计算过程194.2.2 短路电流计算表194.2.3 系统等效电路图204.3本章小结20第五章 系统供配电措施215.1变压器的选择215.1.1 变压器容量选择215.1.2 变压器类型及台数选择235.1.3变压器选型表255.1.4 变压器的二次整定255.2 高、低压开关设备的选择305.2.1 高压开关设备的选择305.2.2 低压开关设备的选择

10、315.3高、低压线缆的选择335.3.1 高压线缆的选择335.3.2 低压线缆的选择345.3.3线缆选择结果355.4本章小结37第六章 防雷接地系统设计396.1 建筑物的防雷措施396.1.1一般规定396.1.2 建筑物的防雷分类406.1.3第二类防雷建筑物的防雷措施426.2 防雷接地系统设计结果436.2.1屋顶防雷系统设计436.2.2接地系统446.3本章小结45第七章 结论46致谢47参考文献48IV 第一章 绪论1.1选题的目的与意义经济进步的同时，建筑行业也蓬勃发展起来，与之配套的智能建筑电气技术也日渐成熟起来。建筑电气技术，与建筑相关，同时也具备着电气工程方面的十

11、分鲜明的特征以及内涵。它与电气工程应用相似，是把电子技术、电工技术、控制技术以及信息技术综合在一起，应用于建筑之中，在电气工程中，电气设备的应用也是如此。近些年来，智能建筑行业得以快速发展，智能建筑功能的实现也依赖于供配电系统，现代电气工程技术的发展也推动了智能建筑的发展。与之前简单的分类不同，现在已经不能将建筑电气设备简单的划为电子类、控制类、电工类等设备。14 就供配电系统而言，是由供电和配电两部分组成的。将来自于电网的电压进过高压输电送至区域变电所，再由区域变电所将电压降至所需的电压等级，配送给用户，在供电系统中存在微处理器可以检测系统的状态。同时，供电系统中的各类设备可以构成简单或复杂

12、的计算机网络，对系统进行实时的监控，形成了数字化的综合系统。对全部的供电系统进行综合管理、测控和维修。所以、建筑物的供电系统已经不单单指强电系统，而是将其电气、机电、计算机等各类综合的应用系统。所以，对于建筑物或者建筑系统而言，合理有效的供配电系统的设计，对建筑的使用、综合管理以及功能的实现都十分重要。尤其是伴随着我国经济的快速发展，人们对居住的要求越来越高，同时，各行业的发展都离不开供配电技术的支持。对于现代化建筑来说，高效、节能、合理的供配电系统的设计，是其必备的条件之一。1.2 国内外发展现状现代智能建筑电气控制技术，伴随着社会经济以及工业技术的发展，不断地趋于完善，走向成熟。我国智能建

13、筑的起步较晚，但近几年来也发展的十分迅速。随着经济水平的提高，人们对居住环境的要求也提高了，对建筑的使用功能也提出了更高的要求。与此同时，人们对自己的工作环境也提出了新的要求。在这样的需求下，建筑技术的发展必须要能够促进整体建筑水平的发展。此外，从建筑电气的角度出发，坚持绿色可持续发展基本理念为指导的发展思想，促进现代智能建筑电气技术的持续完善的发展，现有智能建筑模式所体现出来的智能化和绿色化的发展趋势，也必定是未来建筑电气发展的主流方向。15资料显示，20世纪80年代起，智能建筑这个概念就已经逐渐深入了中国的建筑领域中。“智能建筑”顾名思义就是在建筑内可以实行智能化管理的建筑。我国智能建筑设

14、计标准GB/T 50314-2000中对“智能建筑”的描述为：“它是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。”3随着建筑技术的不断发展，对于建筑电气的智能化技术的关注度以及要求也越来越高。在智能化建筑电气技术以及自动化技术的指导下，越来越多的电气控制技术实现了用自动控制来替代了传统的人工操作，在为人们的生活提供更大程度的便捷的同时，也很大程度上的节省了人力、物力资源，降低能源以及资源的消耗。在强调生态保护以及推崇可持续发展策略的当下来讲，也可谓对环境起到了一定的保护作用，是对我国可持续

15、发张战略目标的积极响应。我国建筑行业的飞速发展，很大程度上取决于人口众多。智能化小区也成为了发展智能建筑电气技术发展应用的主要场所。此外，很多的智能化电器控制技术也被广泛的应用于工厂设计院等相关场所。目前。我国智能建筑的电气控制技术还处于迅猛发展，逐渐走向更高水平的阶段，很多大学也将此类相关专业列入重点发展对象。1.3 工程概况及研究方法1.3.1工程概况本供配电系统设计为沈阳建筑工业设计研究院有限公司的设计研发加工基地企业办公楼的供配电设计，本工程为多层办公建筑，建筑长54米，宽21.6米高度为17.7米，总建筑面积约4897平方米。1层为厨房餐厅，25层为办公用房。一层占地面积950.42

16、平方米，由一间主餐厅，三间包间及其他加工间组成；2-5层为标准层，每层面积980.16平方米，每层由23间办公室、一间活动室以及洗衣房等组成；屋面层面积75.45平方米，设计中主要用作配电间，顶层需设计防雷保护。1.3.2 研究方法 根据基本工程概况及设计任务要求查阅资料，确定设计方案。本设计主要需要完成统计负荷量的计算，采用需要系数法以及负荷密度估算法；完成短路电流的计算以及基本配电方案中各设备的选型，对选择的变压器进行二次正定保护，对建筑物进行接地系统设计和防雷系统设计。最后完成相关图纸的绘制。1.4 本文的研究内容及安排本文将详细介绍汉中建工院供配电系统设计情况，给出完善的计算过程及图纸

17、绘制。结合要解决的关键问题，给出合理优质的设计方案，旨在让人对设计一目了然。第一章为绪论，讲解供配电发展的意义及目的，了解国内外发展现状，讲述工程基本状况以及研究方法。第二章介绍了建工院的负荷计算，包括需要系数法计算和密度估算法，并给出详细计算过程。第三章介绍无功功率补偿以及电容器的选择。第四章旨在介绍短路电流相关知识以及课题涉及的短路电流的计算第五章介绍供配电方案，包括各高低压设备的选型。第六章介绍防雷接地系统的设计。第七章对本设计进行系统性总结。第二章 统计负荷量2.1 概述电力负荷的概念如下：用电单位或用电设备所消耗的电功率、容量或者电流。民用供电系统中，对用电单位进行如下分类：按用电性

18、质分：住宅电能用户、商业电能用户、公用建筑电能用户等；按照电能用途分：照明负荷、动力负荷以及重要负荷等。用电设备有很多类型，一般来讲主要分类有照明设备、空调设备、电梯、水泵、家电设备等。4在设计中，为了满足电力用户对供电可靠性的要求，以及中断供电对政治上、经济上所造成的影响和损失程度，把电力负荷分为三级。4表2.1 负荷分级表此次设计的汉中建工院属于大型办公楼，属于二级负荷范畴。2.2 负荷计算在相关规定中指出电力负荷是指用电设备所消耗的电功率或者说用电线路中所通过的电流。对于供电部门来说，会分配给用户负荷指标，这里的负荷指的是每小时平均的有功功率。而对于变电所及配电所来说，他们所限定的负荷指

19、标又是指视在功率。在我们进行供配电系统设计时，首先要完成的就是负荷的计算，准确计算出负荷相关指标才能保证后续设计的顺利进行。计算负荷的方法有很多，本次设计中我们主要涉及需要系数法和密度估算法，在后续会进行详细介绍。2.3 电气负荷的计算电气负荷统计负荷量常用方法：1) 需要系数法；2) 二项式法；3) 利用系数法；4) 单位面积功率法（密度法）和单位指标法。2.3.1 负荷按需要系数法计算 需要系数计算电力负荷时，先根据统计资料确定系数，然后用设备容量乘以需要系数求得计算负荷。需要系数一般用KX表示。以Ps为基本统计量，以KX为关键计算系数，综合各方面，考虑经济、安全、合理等因素，以发热条件为

20、依据，需要系数法统计负荷量被广泛应用。对于单组设备而言，用需要系数法计算时，有如下公式： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4）其中：Ps设备容量，单位kWPjs有功计算功率，单位kW； Qjs无功计算功率，单位kvar； Sjs视在计算功率，单位kVA； Ijs计算电流，单位A。设备容量Ps的确定，对于一般长期连续工作的用电设备，如水泵、电炉等其设备容量就是该设备铭牌上标示的额定容量，Ps=Pn。断续周期性工作的用电设备，存在“暂载率”这一概念，需要经过换算计算出设备容量，换算公式如下： （2-5）2.3.2 负荷按密度计算法计算 当用电设备还没有完全确定时，且需要做初步方案设计时，

21、需要用密度估算法对楼层进行负荷计算。 负荷密度计算法公式为： （2-6） 对于目标建筑，每层楼的负荷我们都需要用密度法进行估算，负荷密度选取根据下表完成。表2.2 各类民用建筑物的负荷密度指标建筑类别负荷密度指标建筑类别负荷密度指标公寓30-50高等学校20-40办公楼40-80中小学校12-20医院40-70展览馆50-80住宅普通住宅 30-60中级住宅 50-100高级住宅、别墅 60-100商业一般 40-80大中型 70-130体育场40-70旅馆40-70剧场50-80汽车库8-152.3.3 详细负荷计算 目标建筑的具体计算如下所列：1. 生活与消防电梯：计算得综合数据计算电梯计

22、算功率如下（需要系数法）：有功计算负荷： （2-7）无功计算负荷： （2-8）视在计算功率： （2-9）计算电流： （2-10）2. 生活与消防泵：计算得综合数据计算水泵计算功率如下：有功计算功率： （2-11）无功计算功率： （2-12）视在计算功率；（2-13）计算电流： （2-14）3. 楼层负荷统计（负荷密度法）：负荷密度法计算公式：式中：目标建筑为办公楼，查阅资料取负荷密度为0.061. 一层计算负荷：目标建筑一层面积A1=950.42平方米； （2-16）2. 二层计算负荷：目标建筑二层面积A2=980.16平方米 （2-17）3. 三层计算负荷：目标建筑三层面积A3=980.16

23、平方米 （2-18）4. 四层计算负荷：目标建筑四层面积A4=980.16平方米 （2-19）5. 五层计算负荷：目标建筑五层面积A5=980.16平方米 （2-20）对整栋楼进行负荷统计，是后续设备选型、短路电流计算、无功补偿计算的前提条件。2.3.4 负荷量统计表格根据上述计算结果，列出负荷量统计表格如下：表2.3 负荷量统计表格指标负荷名称PN/kWPS/kWKXPjskWKvarKVAA公式已知=PN查表KXPN已知查表Pjs*Sjs 3U楼层估算一层157.030.631.2370.1490.39137.3二层158.810.631.2372.3393.22141.4三层158.81

24、0.631.2372.3393.22141.4四层158.810.631.2372.3393.22141.4五层158.810.631.2372.3393.22141.4消防电梯20200.8160.42.2936.4439.8860.74生活电梯20200.8160.42.2936.4439.8860.74消防泵18180.814.40.82.2910.81827.34生活泵18180.814.40.82.2910.81827.34总负荷353.070.631.23454.34579.23879.7848注：PN铭牌额定功率COS功率因数Tan功率因数对应正切KX需用系数PS电气设备的设备容

25、量Pjs系统有功计算功率Qjs系统无功计算功率Sjs系统视在计算功率Ijs系统计算电流2.4本章小结本章对负荷分级以及高压系统做了讲述，对系统的负荷量进行了详细计算，运用需要系数法和密度估算法对目标建筑做了负荷量统计，最后列出详细负荷量统计表格。负荷量统计是后续计算的关键部分。第三章 功率因数改善与无功功率补偿在民用建筑设计的供配电系统中，设备多为感性负载，用电设备正常工作时，需要和电网交换大量无功功率，并且需要从电网吸收无功功率，导致总的系统的功率因数降低，影响供电质量。无功功率增加会导致电能浪费，各种损耗都随之增加。如何提高自然功率因数，对提高供电质量，提高系统性能有十分重要的意义。一般情

26、况下，综合负荷的功率因数在0.6-0.9之间，7要求补偿后再0.9-0.96之间。3.1 功率因数的改善1. 提高功率因数的意义1) 提高功率因数能充分发挥电能的潜力，用发电机或变压器作为电源设备时，功率因数越高，就可以获得越高的有功功率，能被用电设备利用的有功功率就越多,电能利用率越高。2) 提高功率因数可以减少各类损耗。目前普遍采用高压输电，一般情况下高压输电的线路电压是一定的。而输电线路的电流有电压、功率因数和用户需求共同决定，用户需求可以预先计算，也是一定的。这种情况下，功率因数越高，线路电流越小，随之产生的线路损耗以及系统损耗也会降低。2. 提高功率因数的办法在供配电系统设计中，提高

27、功率因数可采取两种方法，分别是提高自然功率因数和人工补偿法提高功率因数。1) 提高自然功率因数合理的使用和选择用电设备。降低各用电设备的无功需求量，提高系统的自然功率因数。在选择变压器时，要合理选择型号和容量。合理选择异步电动机的型号和规格。选择灯具时，尽量选择节能型荧光灯。2) 人工补偿法提高功率因数有时候采用基于用电设备的选择提高自然功率因数后还是不能满足设计的基本要求，就需要人为加以干预，来提高系统的功率因数。常用的方法有同步电机补偿法和并联电容器补偿法。目前，有专门用于无功补偿的电动机称为同步调相机，它的工作原理为通过改变励磁电流来改变供配电系统的功率因数，但由于其特殊性，后期维护不方

28、便，且成本过于高昂，因此，使用范围很小，暂时还未被广泛应用到建筑供配电系统里。除了采用同步电机外，还可以进行并联电容器进行无功功率补偿。在用电系统中，大部分设备为感性负载，会和电网进行大量无功功率的交换，造成电能的浪费。采用并联电容器可以对感性负载进行补偿，虽然较同步电机而言，无法进行平滑无极调节，但是由于其成本不高，补偿容量以控制，后期维护方便等特点，被广泛应用于建筑供配电系统中。3.2无功功率补偿及电容器的选择综合考虑后，我们选择用并联电容器的方法进行无功功率补偿。3.2.1工作原理在建筑供配电系统中，绝大部分用电设备都为感性用电设备，其等值电路可以看做是电感和电容的串联电路，见图6.1。

29、由电路方面知识我们可以知道，感性负载的电流是滞后于电网电压的，而电容器呈现容性，其电流超前于电网电压，采用电容和电感相互抵消的方法，可以减小功率因数角，从而提高功率因数。图3.1 等效电路图补偿的方法分为欠补偿和过补偿，一般采用欠补偿而不采用过补偿。过补偿的方法会引起变压器副边电压升高，会使得电容器损耗增大，温度升高，损害电容器寿命，线损也会随之增加。3.2.2无功功率补偿量计算无功功率补偿中涉及的计算主要与无功功率有关。功率因数角与无功功率之间存在图6.2所示的关系。图 3.2 功率因数角与无功功率的关系图中S1对应的角度为，对应的无功功率为Q1，S2对应的角度为，对应的无功功率为Q2，Q1

30、与Q2的差值就为需要计算的无功补偿量.根据无功功率的计算公式我们可以知道： （3-1） （3-2）所以我们可以得到计算无功补偿量的计算公式为： （3-3）由已知条件得计算得3.2.3 电容器的选择1. 电容器的数量计算出总的无功补偿量后，我们需要根据单个电容器的补偿量来计算需要的电容器的套数，计算公式如下： （3-4）单个电容器的补偿容量是由厂家预先设置好的，我们在选择时，查相关手册确定，然后进行计算。2. 电容器型号选择此次选取电容器型号为BW-10.5-14-3求得所需的套数N=24.7一般取2的倍数，所以最后求得N=26套。3.2.4电容器的补偿方式 并联电容器补偿方式分为以下三种：1.

31、 就地补偿就地补偿是指将补偿电容器装设在需要补偿的设备旁边。其优点是补偿区域范围大，节能效果显著，但是设备利用率低，维护困难。此种补偿方式适用于对无功补偿量需求大的情况。适用于使用频繁的负载。电容器的安装位置应与各类谐波源保持一定距离。对于短时工作制的设备，例如电动机、电梯等，不允许设置就地补偿装置。2. 低压集中补偿低压集中补偿是建筑供配电系统中常用的补偿方式，是将补偿电容器装设在低压母线上，根据用户需求情况，可以是自投运行，也可以是固定模式运行。低压集中补偿的补偿范围较大，可以补偿变压器前向设备和线路的功率因数，不能补偿变压器至用电设备的线路功率因数。此种方式，由于其集中性，维护管理方便且

32、设备利用率高，节能效果较就地补偿有所欠缺。3. 高压集中补偿与低压集中补偿相对，高压集中补偿是指将补偿装置设在高压母线侧。补偿范围小，只能对高压侧的线路进行补偿，而对低压侧无效果。达不到低压侧节能效果，且造价高，一般民用建筑中不适用。图3.3 补偿方式3.2.4无功补偿接线图三相电容器的接线方式有：三角形接线和星形接线。电容器额定电压等于电网线电压时，两种方式都可以使用；等于电网相电压时，只用星形连接。补偿容量相同时，采用三角形连接比采用星形连接可节约大约三分之二的电容值。所以，在一般民用建筑中，多采用补偿电容三角形连接方式。图3.4 电容器接线图3.3本章小结本章主要对系统无功功率进行补偿。

33、由于用电系统中感性用电设备居多，经常存在设备与电网之间发生大量无功功率交换的过程。不利于电能的充分利用。选择电容器对系统进行无功功率补偿，可以提高电能利用率。第四章 短路电流计算在本章我们主要对短路电流有所了解，并完成系统的短路电流的计算，列出短路电流计算表格，绘制系统负荷等效电路图。4.1 短路电流计算的目的及步骤4.1.1短路电流计算的目的电力系统在运行过程中，常常会发生一些故障。电力系统的故障,可以将其分为两类，一是简单故障，一是复合故障。简单故障：指的是电力系统发生的单一地方的故障，也就是说在某一时刻电力系统中只有一个地方发生故障；复合故障，故名思议就是复合型简单故障，一般是指某一时刻

34、在电力系统两个及两个以上的地方同时发生故障。电力系统的故障通常是短路故障和断路故障。通常情况下，短路故障比断路故障发生的几率要大，也比断线故障要严重，在设计中也更值得我们关注。短路是电力系统故障中的严重故障。当电力系统发生短路故障发生时，系统的运行状态将从预期运行状态剧变到另一种不可预测的非正常运行状态，并伴随一系列复杂的变化。这样一来，计算系统的短路电流，对于我们所设计的系统来说显得尤为重要。4.1.2短路电流计算的一般规定1. 系统基本情况（1）电力系统的所有电源均在额定负荷下运行；（2）所有同步电机都具备自动调整励磁的装置；（3）短路故障发生在系统短路电流为最大值的瞬间；（4）电力系统所

35、有电源具有相同的的电动势相位角；（5）考虑对短路电流有影响的所有元器件，但不考虑短路点的电弧电阻。2. 接线方式计算短路电流时，系统所采用的接线方式，应是最大短路电流可能产生的正常接线方式即所说的最大运行方式，而不能是仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3. 短路种类在三相交流供配电系统中，可能发生的短路种类有三相短路电流、两相短路电流、单相短路电流。4. 短路计算点在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的点，称为短路计算点。4.1.3短路电流的计算步骤1. 系统已知条件系统电源由地区变电所经4Km、10KV高压架空线然后再经1Km、10KV高压电缆送入本变电所。电力系统出口断路器断

36、流总容量为200MVA。表4.1 电力线路每相的单位长度电抗近似值表格2. 计算方法三相短路电流的计算方法有欧姆值法和标幺值法，由于欧姆值法在计算三相短路电流时需要进行电压等级换算，因此在此采用标幺值法。相关物理量和公式：三相短路电路 （4-1）两相短路电流 （4-2）三相短路电流稳态值 （4-3）三相短路电流冲击值：高压 （4-4）低压 （4-5）4.2短路电流的计算4.2.1 短路电流的计算过程1. 确定基准值取 Sj=100MVA ；Uj1=10.5kV ；Uj2=0.4kV计算短路电流而 Ij1=Sj/3Uj1=5.50kA （4-6） Ij2=Sj/3Uj2=144kA （4-7）2

37、. 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统：Soc=200MVA X*1=100MVA/200MVA=0.5 （4-8）架空线路（ Xo1=0.4 /km ）：X*2= Xo1lSjUj2=1.45 （4-9）电缆线路( Xo2=0.08 /km ): X*3= Xo2lSjUj2=0.07 （4-10）电力变压器（Uk%=4）：X*T=Uk%Sj/100SNT=16 （4-11）4.2.2 短路电流计算表短路电流的具体计算结果见下表：表4.2 短路电流计算表格说明：由计算可知，一台变压器的电抗标幺值为16。T分列运行时，即在最小运行方式，X*T=16；T并列运行时，即在最大运行方式，X

38、*T=8。4.2.3 系统等效电路图经过计算，得到短路回路中的总阻抗，绘制简化等效电路图如下：图4.1 等效电路图4.3本章小结本章对系统的短路电流做了详细计算。由于电力系统在运行过程中可能会发生短路故障，短路故障引起的危害及其大。我们要对系统的短路电流做一计算，方便了解系统状况，也是后面供配电系统设备选型的重要依据。 第五章 系统供配电措施供配电方案的确定属于设计的主体部分，在这一部分，我们将根据之前章节的负荷量计算、短路电流计算等前期准备工作，确定一套较为完善的供配电方案。我们需要对高压进线、低压配电进行线缆的选择，对高压电进行变电后配送入户，需要对变压器进行选型；为了保障用电的安全与合理

39、，我们要进行各种高低压设备的选型等。建工院属于独立办公楼，供电面积不大，供电相对集中。高压电经高压电缆引入一楼变压间经变压后配电至每层。一层至五层各设一低压配电箱。设置配电变压所在一楼。5.1变压器的选择变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止的电能转换设备，用来将交流电由一种等级的电压与电流转换为同频的另一种等级的电压与电流。2变压器按相数分有单相、三相、或多相变压器；按作用分，有升压变压器、降压变压器、接地变压器；按用途分，有用于电力系统的电力变压器、用于局部动力和照明的小容量变压器以及用于传递信号的耦合和控制变压器；根据绕组数量分，有自耦变压器、两绕组变压器、三绕组变压器；根据冷却方式分，

40、有自冷干式变压器、风冷干式变压器、自冷油浸式变压器、风冷油浸式变压器、水冷油浸式变压器。另外，还有一些专门用途的特种变压器。2图5.1 电力变压器5.1.1 变压器容量选择合理选择变压器在智能建筑的供配电系统中显得尤为重要。变压器将来自电网的高压电经过变换后送至用户配电箱。选择合适的变压器是供配电系统的关键。变压器的容量一般可以在铭牌上看到。变压器的选择包括容量、类型台数的选择。图5.2 变压器铭牌1. 容量1) 单台时， （5-1）2) 双台时， （5-2）2. 计算方法 （5-3）3. 变压器容量1) 变压器视在容量计算： （5-4） （5-5） （5-6） （5-7） （5-8） （5-

41、9）2) 变压器额定容量计算： （5-10）经过计算得到变压器计算容量为459.53KVA，额定容量为367.62KVA。基本确定变压器容量。5.1.2 变压器类型及台数选择确定变压器额定容量要对变压器的型号及台数做一选择，变压器类型很多，具体分类如下：1. 变压器按相数分有单相、三相、或多相变压器；2. 按作用分，有升压变压器、降压变压器、接地变压器；3. 按用途分，有用于电力系统的电力变压器、用于局部动力和照明的小容量变压器以及用于传递信号的耦合和控制变压器；4. 按绕组数量分，有自耦变压器、两绕组变压器、三绕组变压器；5. 按照冷却方式分，有自冷干式变压器、风冷干式变压器、自冷油浸式变压

42、器、风冷油浸式变压器、水冷油浸式变压器；6. 此外，还有一些专门用途的特种变压器。变压器台数的选择要考虑目标建筑的负荷大小、供电方面的可靠性以及电能的质量来决定，并结合节约电能、经济适用以及维护方便等要求考虑。对于此次设计的供配电系统，我们仅考虑设置普通变压器，所要考虑因素如下：1. 设置一台变压器根据负荷分级，考虑变压器所带的负荷级数。变压器一、二、三级负荷时，但所带的一、二级负荷较少时，并且可以从邻近变电所获得低压备用电源时，可以考虑选择一台变压器；另外，如果变压器仅仅带有少量的三级负荷，也只选择一台变压器，选择容量不应大于1250KVA，选择节能型变压器。2. 设置两台及以上变压器变压器

43、同时带有一、二、三级负荷时，而且一、二级负荷较多时，且建筑内设有一定的消防设备以及安全保护设备等时，仅设置一台变压器时不能满足要求；或者变压器带的三级负荷量较大或者负荷相对集中时，选择一台变压器不能满足要求时，我们需要根据实际情况选择两台或者以上变压器。本次设计的系统属于10KV/0.4KV供配电系统。国内目前用于10kV及以下配电网的变压器主要采用的类型有：普通油浸式配电变压器S9系列，主要用于室内变电所以及防火要求一般的场所；S11系列节能低损耗配电变压器等；SC8、SC9干式变压器等，用于多层或高层主体建筑内的变电所；预装箱式变压器，用于城市公共配电、高层建筑、城市住宅小区等，比如ZWB

44、、XWB系列等。图5.3 油浸式变压器结构图对于此次设计，根据前述所计算的容量，可知所选择的为800KVA以下的变压器，通常要满足结构简单，维护方便等特点，同时又要具备防火、难燃等特点。所以我们可以考虑选择环氧树脂绝缘干式变压器，干式变压器虽然相比于普通较油浸式变压器价格较高。但由于结构和工艺原因，可以长期免于维护，而且不必加装重瓦斯保护装置，总体来说性价比高也更合适用于此次设计。另外，建工院属于二级负荷，且负荷量较大，在台数上，我们选择两台。综上所述，本工程所使用的两变压器型号为SC9-400-10/0.4型变压器，记为T1和T2。图5.4 SC9-10系列变压器5.1.3变压器选型表经过前

45、述计算及选型，我们将变压器选型列表如下：表5.1 变压器选型表线损（KVA）铁损（KVA）（KVA）PWL=0.06 QWL=0.08 PT=0.02 QT=0.1Sjs=0.96(补偿后的功率因数)PWL=34.75QWL=46.33PT=11.58QT=57.9331.30459.53选变压器的公式：单台：STN=1.25 SjsT两台：STN=（0.70.8）SjsT多台：STN（工作） SjsT（+）（说明：按两台选择，初选SC9-400/10.5）5.1.4 变压器的二次整定为了保障变压器在运行尽可能少的发生故障，以及不正常的工作状态，需要根据变压器的容量大小等对其设置专用的保护装置

46、，对变压器进行二次整定。选取的变压器型号为SC9-400-10/0.4，共两台。对所选取的变压器进行二次整定，包含以下保护项目。1. 过流保护整定原则公式： （4-10）其中：计算得： （4-11）灵敏度检验公式： （4-12）计算得： （4-13）检验结果：检验目的：当T进线柜中的二次保护装置安装位到末端负荷，当时，延时跳闸。2. 速断保护整定原则公式： （4-14）其中：计算得： （4-15）灵敏度校验公式： （4-16）计算得：检验结果：检验目的：从T进线控制柜中的二次保护装置安装位到低压母线，当时，瞬间跳闸并有报警信号。3. 副边单相接地整定原则公式： （4-17）计算得： （4-18

47、）整定结果：校验目的：从T的副边到末端负荷，当时，瞬间跳闸。4. 过负荷保护整定原则公式： （4-19）计算得：整定结果：整定目的：在末端负荷，当时，不跳闸但有报警信号。变压器整定结果下表。表5.2 变压器二次整定表保护项目动作整定值 过流保护速断保护整定原则公式整定计算过程Kk=1.3 Kjx=1 Kzf=1.5 KTA=4TN1=S/U1=23.09AgD=13.24AKk=1.3 Kjx=1 KTA=4(3)maxd2-1=(3)maxd2X(N2/N1)=0.69KASD=224.3A整定结果gD=14ASD=225A灵敏度检验公式计算过程KTA=4 gD=14AKImg=6.06 K

48、TA=4 =225AKIms=2.62检验结果KImg1.5KIms2各校验原则目的当T进线柜中的二次保护装置安装位到末端负荷，当时，延时跳闸。从T进线控制柜中的二次保护装置安装位到低压母线，当时，瞬间跳闸并有报警信号。保护项目动作整定值副边单相接地过负荷备注整定原则公式接线系数，取值与接线形式有关；最大负荷系数，取值为1.3-1.5；可靠动作系数，与KA类型有关，取值1.2或者1.3；过负荷保护的与变压器过负荷能力有关，取值1.05-1.1。电压继电器返回系数，取0.85；电流互感器匝数；整定计算过程ITN2=S/3U2=577.3AKTA=100DD=1.88ATN1=SU1=23.09A

49、KTA=4gfD=7.5A整定结果DD=2AgfD=8A灵敏度检验公式计算过程检验结果各校验原则目的从T的副边到末端负荷，当时，瞬间跳闸。在末端负荷，当时，不跳闸但有报警信号。5.2 高、低压开关设备的选择在智能建筑供配电系统中，高低压开关设备的选择可以保障系统安全可靠的运行，在进行高低压开关设备选择时，设备应满足在正常情况下正常工作的电压、电流要求，还要满足非正常情况下要承受的冲击电流产生的效应。在选择时要考虑电压原则、电流原则、热稳、动稳等原则。具体选择如下。5.2.1 高压开关设备的选择1. 电压选择原则（UNUx）高压进线柜中高压断路器QF：10KV10KV高压隔离开关QS：10KV10KV高压进线柜中电流互感器：10KV10KV高压进线柜中电压互感器：6310KV校验原则目的：防绝缘损坏。2. 电流原则（INIjs）高压进线柜中高压断路器QF：630A26.55A高压隔离开关QS：400A26.55A高压进线柜中电流互感器：30A26.55A高压进线柜中电压互感器：免校校验原则目的：保证长期正常运行的耐热能力。3. 热稳校验