供电课程设计计算书新兴大厦变电所设计

1、第第 1 章章 绪论绪论 建筑工程的电气设计中，需要讲究设计的可操作性、延续性、系统性和整体协调性。本次变配电系统设计。通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力;学会使用规范及有关的设计资料，掌握设计的基本方法。1.11.1 设计题目及工程概况设计题目及工程概况1.1.11.1.1 设计题目设计题目新兴大厦变电所设计新兴大厦变电所设计1.1.21.1.2 工程概况工程概况本工程名称为新兴大厦，楼高 50.2 米，总建筑面积 1.2 万平方米，属二类建筑，地上十二层为办公楼，地下一层设变配电室、停车位、柴油发电机房，主体每层设一个强电间1.21.2 设计依据及绘图工具设计依据及绘图工具

2、1.2.11.2.1 设计依据设计依据1国家先行有关设计规程、规范及标准。2国家先行有关的标准图。3有关厂家提供的产品样本及手册。4学校提供的有关样图。5有关专业提供的原始资料。6. 业主所提供的资料1.2.21.2.2 绘图工具绘图工具本设计所有图纸均用 auto cad2004 及天正电气 6.0 绘制1.31.3 设计范围设计范围1.3.11.3.1 供配电部分供配电部分（1）高压配电系统图（2）低压配电系统图（3）变配电室布置平剖面图（4）变配电室接地平面图第第 2 2 章章 方案论证方案论证2.12.1 设备清单设备清单设备设备容量（kw）系数 kx计算功率（kw）备注回路代号消防电

3、梯18.5118.5一级负荷双电源wepm1客梯21.5121.5二级负荷双电源wepm2地下室送风排烟排污40.4140.4一级负荷双电源wepm3四层排风机44144一级负荷双电源wepm4六层机房 usp 电源80180一级负荷双电源wepm5防火卷帘23123一级负荷双电源wepm6屋顶送风消防稳压20.1120.1一级负荷双电源wepm7屋顶送风7.517.5一级负荷双电源wepm8消防控制室10110一级负荷双电源wepm9地下消防喷淋泵74174一级负荷双电源wepm10主体应急照明23123一级负荷双电源welm1地下室污水泵280.822.4三级负荷双电源wpm1地下室污水泵

4、20.50.816.4三级负荷双电源wpm2地下室热风幕960.876.8三级负荷双电源wpm3空调460.732.2三级负荷双电源wpm4地下一层照明200.816三级负荷双电源wlm1一至三层照明900.872三级负荷双电源wlm2四至六层照明900.872三级负荷双电源wlm3七至十九层照明900.872三级负荷双电源wlm4十至十二层照明900.872三级负荷双电源wlm5主体立面照明（预留）10110三级负荷双电源wlm62.2 负荷等级根据负荷性质和对供电可靠性要求的程度，该用电设备负荷可分一级负荷，二级负荷，三级负荷。机房用计算机系统电源、消防电梯、防排烟风机、应急照明等消防负荷

5、为一级负荷;客梯、楼梯照明为二级负荷。正常照明、空调为三级负荷。2.3 方案主结线图电源由一路来自附近的发电厂，另一路来自自备的柴油发电机。其中高压侧有两台变压器，低压侧采用单母线分两段联络且发电机单母线不联络。其中的一、二级负荷采用双电源供电，在末端切换。2.42.4 负荷容量负荷容量取商业用房用电指标为 70w/m2,使用面积为 6300，则其总设备容量为2m441kw；,，总设备容量为 632kw。地下室设备机房总设备的用电指标为 7.5w/，面积为 1078，容量 7.5kw。2m2m其中一级负荷设备容量分别为：应急照明 70kw，消防中心 25kw， ，地下喷淋 165kw，排烟机

6、40kw，地下消防泵 135kw，共 435kw。二级负荷设备容量分别为：卷帘 13.5，电话及计算机房 25kw，共 38.5kw。三级负荷设备容量分别为普通照明 405.5kw，新风机 69kw，排新风机 69kw， ，电梯98kw，污水泵 2.2 kw，生活给水泵 63 kw，共 706.7kw，总设备容量1010.05kw。考虑到余量因此初选两台容量分别为 630kva、800kva 的变压器。根据柴油发电机要作为一级负荷的备用电源，于是初选柴油发电机 500kw,采用 fcm1600a 的插接母线吊棚敷设。2.52.5 电源电源市电由区域变电站引来一路 10kv 电源,采用电缆埋地敷

7、设至本建筑物电缆分界室,由电缆分界室提供 10kv 电源至地下一层变 配电室进户线仅预留穿墙套管. 另一路来自自备的柴油发电机 220/380v.2.62.6 供配电方式供配电方式本工程采用高压集中计量，在 10kv 进线设置总计量装置。进线柜与计量柜，进线隔离柜；联络柜与联络隔离柜加电气与机械联锁。高压断路器采用真空断路器，直流操作系统。本工程采用低压集中自动补偿方式，每台变压器低压母线上装设不燃型干式补偿电容器，对系统进行无功功率自动补偿，使补偿后的功率因数不小于 0.9。本工程低压系统采用独立配电系统，其中动力、照明自成配电系统：动力采用放射式供电方式，照明系统采用树干式与放射式相结合的

8、供电方式；垂直干线系统采用电缆干线式系统；在各层分别设照明配电箱、动力配电箱。本工程进线出线采用电缆桥架敷设方式，高压柜通过桥架进线，由桥架出线至变压器，变压器又通过桥架至低压柜，低压柜由桥架出去对其它用电场所供电。即高压上进上出，低压上进上出方式。第第 3 章章 负荷计算负荷计算3.13.1 负荷计算负荷计算3.13.11 1 计算方法计算方法因为民用建筑系统是长期工作，各用电设备的容量相差不大，所以负荷计算采用的是需要系数法。根据给出的原始资料，一般采用下述公式计算电气设备组的负荷计算 (kw)cpdekp (kvar) ccqptg (kva)22 1/2c()ccspq (a) ccp

9、i =3cosnu-该用电设备组的有功、无功、视在计算负荷,cccp q s-该用电设备组的设备容量总和，不包括备用设备容量（kw）pe-额定电压（kv）un-与运行功率因数角对应的正切值tg-该用电设备组计算电流ci-该用电设备组的需用系数dk312 电力负荷计算电力负荷计算地下室热风幕的负荷计算：估算地下室热风幕的设备容量为 96kw，查表知需要系数为 0.8，功率因数为 0.8，则，=76.8kwcpdekp=57.6kvarccqptg=96kva22 1/2c()ccspq=146accpi =3cosnu其他负荷计算同上。1变压器所承受用电负荷参数表 表 51设备名称设备名称pn/

10、kwkdcostgpc/kwqc/kvarsc/kvaic/a导线导线回路回路编号编号地下室污水泵280.80.80.7522.416.82842.6zryjv-3x25+2x16-ctwpm1地下室污水泵20.50.80.80.7516.412.320.531.2zryjv-3x25+2x16-ctwpm2地下室热风幕960.80.80.7576.857.696146zryjv-3x95+2x50-ctwpm3空调460.70.80.7532.824.440.961.2zryjv-3x35+2x16-ctwpm4消防电梯18.510.80.7518.513.921.535.2zryjv-3x

11、25+2x16-ctwepm1客梯21.510.61.3321.528.735.954.5zryjv-3x35+2x16-ctwepm2地下室送风排烟排污40.410.80.7540.430.350.576.7zryjv-3x35+2x16-ctwepm3四层排风机4410.80.7544335583.6zryjv-3x70+2x35-ct wepm4六层机房ups 电源8010.80.758060100.0152zryjv-3x95+2x50-ctwepm5防火卷帘2310.80.752317.328.851.3zryjv-3x25+2x16-ctwepm6屋顶送风消防稳压20.110.80

12、.7520.115.125.138.2zryjv-3x25+2x16-ctwepm72变压器所承受用电负荷参数表 表 52 设备名称设备名称pn/kwkdcostgpc/kwqc/kvarsc/kvaic/a导线导线回路回路编号编号屋顶送风7.510.80.757.55.69.414.2zryjv-3x25+2x16-ctwepm8消防控制室1010.80.75107.512.519.5zryjv-3x25+2x16-ct wepm9地下室消防喷淋泵7410.80.757455.692.6105.6zryjv-3x95+2x50-ct wepm10主体应急照明2310.80.752317.32

13、3.457.2zryjv-4x25+1x16-ctwelm1主楼照明干线 1，地下一层200.80.90.48167.7524.627zryjv-4x25+1x16-ctwlm1主楼照明干线 1，一三 层900.80.90.487234.980122zryjv-4x70+1x35-ctwlm2主楼照明干线 2，四六层900.90.90.487234.980122zryjv-4x70+1x35-ctwlm3主楼照明干线 3，七九层900.90.90.487234.980122zryjv-4x70+1x35-ctwlm4主楼照明干线 4 十十二层900.90.90.487234.980122zry

14、jv-4x70+1x35-ctwlm5主楼立面照明（预留）200.80.90.48167.7517.827zryjv-4x25+1x16-wlm6ct 3.23.2 配电干线或变电所的有功、无功和视在计算负荷配电干线或变电所的有功、无功和视在计算负荷 (kw)cepkp (kvar)ccqtgp (kva)22 1/2()cccspq (a)c3cnsiu1#1#变压器回路的有功、无功计算负荷变压器回路的有功、无功计算负荷=436.8kwep 有功同时系数 0.9 无功同时系数 0.95pc=404.1 x 0.9=363.7kw =308.3x0.95=292.9 kvarcq 2#2#变压

15、器回路的有功、无功计算负荷变压器回路的有功、无功计算负荷=514.5kwep有功同时系数 0.95 无功同时系数 0.95pc=434.5 x0.95 =412.7kw =241x0.95=229 kvar cq3.33.3 自动补偿时补偿容量计算自动补偿时补偿容量计算求电容器补偿容量cccccqptgtgpq)(21 式中-无功功率补偿率-有功计算负荷pc-补偿前计算负荷的功率因数角的正切值1tg-补偿后计算负荷的功率因数角的正切值2tg无功功率补偿率，其值查表cq电容器数量的选择 cc/c式中电容器台数，台。cc-需补偿的无功功率，var. c单台电容器容量，var.实际补偿量 cccqn

16、q补偿后的实际平均功率因数avavavspcos 根据上述公式进行补偿计算：3.4.3.4. 1#1#变压器补偿计算：变压器补偿计算： 计算负荷为 404.1kw,补偿前功率因数 cos 的计算，81. 0ccpqtg经计算，补偿前的功率因数为 0.77，要求补偿到 0.93 以上，则需要型号为bw0.4-12-1（=12kvar）的个数为：rq =tg(arccos)=0.831avtg1 =tg(arccos)=0.3952avtg2=165.5kvar12qcc=pc(-)avavtgtg 选择电容器数量：n=qcc/qc=165.5/12=13.8考虑三相均衡分配，应装设 15 组，每

17、相 5 个，此时并联电容器的实际值为 15x12kvar=180kvar，补偿后的实际平均功率因数为：96. 0cosavavavsp此值满足要求。3.53.5 2#2#变压器补偿计算：变压器补偿计算： 计算负荷为 514.5kw,补偿前功率因数 cos 的计算，56. 0ccpqtg经计算，补偿前的功率因数为 0.87，要求补偿到 0.93 以上，则需要型号为 bw0.4-12-1（=12kvar）的个数为：rq =tg(arccos)=0.561avtg1 =tg(arccos)=0.39522avtg2=68kvar12qcc=pc(-)avavtgtg 选择电容器数量：n=qcc/qc

18、=68/12=5.7考虑三相均衡分配，应装设 6 组，每相 2 个，此时并联电容器的实际值为 6x12kvar=72kvar，补偿后的实际平均功率因数为：94.0cosavavavsp此值满足要求。第 4 章 设备选择4.1 低压设备选择依据4.1.1 低压断路器选择依据1满足工作电压要求 即： ur= umuwnu式中 um 开关电器最高工作电压； uw 开关电器装设处的最高工作电压； ur 开关电器额定电压； 系统的标称电压。nu2满足工作电流要求 即： iric式中 ir 开关电器额定电流； ic 开关电器装设处的计算电流3满足开关电器分断能力的要求 断路器应能分断最大短路电流 ibr(

19、3).maxik 低压侧取断路器为断能力 30ka 根据 hsm1 系列塑料外壳式断路器样本选择断路器考虑 23 级配电，根据规范，取 ir 比末端 ir 大 23 级4.1.2 低压电流互感器选择依据1满足工作电压要求 即： ur= umuwnu式中 um 开关电器最高工作电压； uw 开关电器装设处的最高工作电压； ur 开关电器额定电压； 系统的标称电压。nu2满足工作电流要求 应对一、二次侧分别考虑（1）一次侧额定电流 ir1： ir1=（1.251.5）ic（2）二次侧额定电流 ir2： ir2=5a4.1.3 线缆选择依据 根据规范，一般取 ialir4.2 低压断路器及电缆型号的

20、选择序号回路编号计算电流ic/a断路器型号电缆型号1welm151.2ns-160/3300-64azryjv-3*25+2*162wlm127ns-160/3300-40azr yjv-4*25+1*163wepm135.2ns-160/3300-44azr yjv-3*25+2*164wepm 254.5ns-160/3300-70azr yjv-3*35+2*165wepm374.5ns-160/3300-zr yjv-3*35+2*16100a6wepm483.6ns-160/3300-105azr yjv-3*70+2*357wepm5152ns-250/3300-200azr yj

21、v-3*95+2*508wpm142.6ns-160/3300-54azr yjv-3*25+2*169wpm231.2ns-160/3300-40azr yjv-3*25+2*1610wpm3146ns-250/3300-200azr yjv-3*95+2*5011wpm461.2ns-160/3300-80azr yjv-3*35+2*1612wlm2122ns-160/3300-153azr yjv-4*70+1*3513wepm651.2ns-160/3300-64azr yjv-3*25+2*1614wepm738.2ns-160/3300-50azr yjv-3*25+2*1615

22、wepm814.2ns-160/3300-20azr yjv-3*25+2*1616wepm919.5ns-160/3300-25azr yjv-3*25+2*1617wepm10105.6ns-160/3300-1133azr yjv-3*95+2*5018wlm3122ns-250/3300-160azr yjv-4*70+1*3519wlm4122ns-250/3300-160azr yjv-4*70+1*3520wlm5122ns-250/3300-160azr yjv-4*70+1*3521wlm627ns-160/3300-40azr yjv-4*25+1*164.34.3 短路电

23、流计算：短路电流计算：1.画出计算电路图，如下图所示： 2.各元件阻抗计算选基值。先选定容量基值=100mva；=10.5kv；=0.4kv，再按使标幺值变比严格等于bsbiubu1 来确定电压等级 1 的基值。画出短路回路的阻抗图，如下图所示： gxlxccx r2tx各元件阻抗标幺值分别为：系统阻抗：bg*k*100s1x0.5ss200架空线 l： 98. 01005 .107 . 24 . 02210bblsulxx电缆 c： 2 . 01005 .107 . 208. 02210bbcsulxx 22. 01005 .107 . 209. 02210bbcsulrr变压器： 1t5

24、. 963. 010006. 0100%11trbktssux变压器： 2t5 . 963. 010006. 0100%22trbktssux3.短路回路总阻抗为： 43. 675. 42 . 098. 05 . 0tclgxxxxx 22. 0crr因为所以忽略电阻部分，则短路回路的总阻抗为。, 3/xr*x电源电压标幺值为： ss*b1uu1u于是有： axuis156. 043. 61)3(4.各电压等级短路电流有名值为： kausiibbkk86. 05 .103100156. 031)3(*1 kausiibbkk54.224 . 03100156. 03)3(*)3(*5.短路点

25、k 的短路容量为： mvaiuskbk62.1554.224 . 0732. 13)3(6.电压等级 1 处的冲击电流：取84. 1ksh kaikikshsh24. 286. 084. 122)3(1 其有效值： kakiishksh34. 1) 184. 1 (2186. 0) 1(2122)3(17.电压等级处的冲击电流：取09. 1ksh kaikikshsh75.3454.2209. 122)3( 其有效值： 4.4 变压器选择4.4.1 t1 变压器的选择根据补偿后的计算视在功率，因为有（为变压器的负荷率一般取rtscs75%85%）取=12500kva，所以选择变压器 scb91

26、250kva/10/0.4kv，联rts结组标号d,yn11 ，变压器短路电压百分数u k6，则其负荷率为80。lwh选择低压母线空开断路器, ic=473.28a 选取dz20-630/3p-630变压器出线电缆 wdz-yjn-1kv-3x185+2x95变压器母线的选择 tmy-3(40x4)+(40x4) 选择保护线 pe-tmy-20x2 选择变压器电流互感器：as12-1000/54.4.2 t2 变压器的选择根据补偿后的计算视在功率，因为有（为变压器的负荷率一般rtscs取75%85%）取=800kva，所以选择变压器 scb9800kva/10/0.4

27、kv，rts联结组标号d,yn11 ，变压器短路电压百分数u k6，则其负荷率为73。 lwh选择低压母线空开断路器, ic=1227a 选取 ns1500/3p-1变压器出线电缆 wdz-yjn-1kv-2(3x150+2x70)变压器母线的选择 tmy-3(40x4)+(40x4) 选择保护线 pe-tmy-20x2 选择变压器电流互感器: as12-1000/54.5 柴油发电机的选择 根据一级负荷求得 pc=246kw，选择柴油发电机=500kw 型号为：t500pvsnp规格：长宽高（mmmmmm）=363512701950选择低压母线空开断路器, ic=5

28、19a 选取 bmw800/3p-800发电机出线电缆 wdz-yjn-1kv-2(3x150+2x70)发电机母线的选择 tmy-3(40x4)+(40x4) 选择保护线 pe-tmy-20x2 选择变压器电流互感器： as12-1000/5 4.6 高压柜的选择10kv 高压开关柜选用金属铠装中置移开式开关柜。型号：kyn28n-12，本柜具有分断能力大、体积小、重量轻、操作安全方便、质量稳定、不会发生火灾爆炸危险的特点。ah1ah5 其规格均为：lwh =80015002300(mm)。柜内配有性能优良的真空断路器，可靠性高、使用寿命长、几乎不需要维修，而且开关柜具有“五防”功能，即：防

29、误合、误分断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。4.6.1 高压设备的选择根据一次侧短路电流及其高压开关设备选用真空断路器 vd4-10/630,25ka ，且选用电磁操作机构。熔断器熔体的额定电流应大于变压器低压出口处三相短路电流值或等于变压器额定电流的 1.42 倍，故选择 rn1-10 型高压熔断器。电流互感器选择 as12-0.5/10p 100 50/5 型号电压互感器选择 rel-10 型号接地开关选择 jn15 型号避雷器选择 hy5ws2-17/50 型号4.7 低压柜的选择选用 gcs 型低压抽出式开关柜，低压柜中 aa1 aa2

30、 aa6 aa12 aa13 aa14 规格为 lwh =8008002200(mm)，aa3aa5 aa7aa10 aa15aa17 规格为lwh =8006002200(mm), aa11 规格为 lwh =10008002200(mm)。柜体被分成三个室，即水平母线室，功能单元室，电缆室。室与室之间用镀锌钢板或高强度阻燃塑料功能板是相互隔离，各室作用相对独立，上下抽屉功能单元之间有通风口的金属板隔离，有效防止电器元件因故障引起的飞弧与母线或其它线路短路造成的事故。根据低压侧短路电流计算及一次侧计算电流选择低压出口断路器为 ns 系列塑料外壳断路器。熔断器熔体的额定电流，不应大于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的 2.5 倍，长延时过电流脱扣器和瞬时或短延时过电流脱扣器的自动开关，其长延时过电流脱扣器的整电流应根据返回电流而定，一般不大于绝缘导线、电缆允许载流量的 1.1 倍第第 5 章章 变配电室设计变配电室设计5.5. 1 1 变电室位置选择变电室位置选择根据10kv 及以下变电所设计规范中第 2.0.1 条，变电所位置的选择，应根据下列要求经技术