大厦建筑供配电系统设计

重要内容：1．阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。2.熟悉民用建筑电气设计的相关规范和标准。3.熟悉建筑供配电系统设计的方法、环节和内容。4．纯熟使用AutoCAD绘图。5．学会整理和总结设计文档报告。6．学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。基本规定：1、制定设计方案，拟定电源电压、负荷等级及供配电方式。2、拟定方案后，绘制各用电设备等布置平面图，绘制高、低压系统图。3、进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等。编写设计计算书。4、编制课程设计说明书。已知参数：某大厦建筑供配电系统设计平面图和工程概况见图纸资料。重要参考资料：1.供配电工程设计指导，机械工业出版社，翁双安，20232.现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社，李英姿等，20233.AutoCAD2023中文版电气设计完全自学手册，机械工业出版社，孟德星等，20234.供配电系统设计规范，GB50054-20235.民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2023目 录第一章 绪论 31.1设计题目及工程概况 31.2设计的目的及规定 31.3设计的依据 3第二章 方案论证 52.1供配电方案的系统论证 52.1.1高压配电系统 52.1.2低压配电系统 52.2方案事项 5第三章 负荷计算 63.1负荷计算的依据及目的 63.2负荷计算的方法 63.3无功补偿及计算及选择 73.4负荷计算 7第四章 设备及导线选择 134.1变压器的选择 134.2短路电流计算 134.3高压断路器的选择： 154.5低压断路器的选择 174.6低压电力导线的选择 18第五章 变配电室的设计 205.1变配电室的布置 20第六章 防雷接地设计 216.1防雷设计 216.2接地系统的设计 21第七章 结束语 23参考文献 24附录 25第一章 绪论1.1设计题目及工程概况设计题目：某大厦建筑供配电系统设计工程概况：本工程为十四层建筑二类建筑物1.2设计的目的及规定目的：1)阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。2)熟悉民用建筑电气设计的相关规范和标准。3)熟悉建筑供配电系统设计的方法、环节和内容。4)纯熟使用AutoCAD绘图。5)学会整理和总结设计文档报告。6)学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。设计规定：1）制定设计方案，拟定电源电压、负荷等级及供配电方式。2）拟定方案后，绘制各用电设备等布置平面图，绘制高、低压系统图。3）进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等。编写设计计算书。4）编制课程设计说明书。1.3设计的依据1、上级部门批准的文献及甲方设计任务书2、国家现行有关实际规程，规范及标准，重要包含1)《民用建筑电气设计规范》 JB/T16-922)《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-953)《人民防空地下室设计规范》 GB50038-944）《住宅设计规范》 GB50096-19995）《建筑防雷设计设计规范》（2023版）GB50057-943、部门提供的资料第二章 方案论证2.1供配电方案的系统论证2.1.1高压配电系统1）电源：本工程供电电源为两路10KV电源供电。10KV侧微小电流接地系统，当一路电源故障或检修断电后，另一路电源可以保证一二级负荷的正常工作。2）选用四台变压器3）10KV高压配电系统尾单母线分段联络，当一路电源故障或检修断电后，另一路电源可以保证另一路的工作。2.1.2低压配电系统1）低压配电系统采用放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电，对于照明或一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。2）电力系统采用380/220V，50HZ，TN-S系统，生活泵电梯采用放射式供电，为了保证重要负荷的供电采用双回路电缆供电在末一级配电箱处采用双电源自投。2.2方案事项1)根据具体规定认真选择及设计2)设计时注意用电安全、经济、可靠第三章 负荷计算3.1负荷计算的依据及目的负荷计算的依据：计算负荷又称为半小时最大负荷，是供配电设计时选择变压器容量，拟定备用电源，无功补偿容量、季节性负荷容量，选择电器、电线电缆，计算电压偏差、功率损耗和电能损耗的依据。在本工程中，我们可以依据其设计好的工程图来取得数具据。目的：负荷计算是为了我们选择变压器、断路器、互感器、熔断器及导线电缆参数选择的数据的方便，也为了我们可以更好的在满足电路需要的情况下，最大的节省经济消费。3.2负荷计算的方法需要系数法、运用系数法和单位指标法。本次设计我们只运用需要系数法。需要系数法：在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压器)，将用电设备按其设备性质不同提成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。三相用电设备组的计算负荷公式为：3.3无功补偿及计算及选择其中总负荷为2652.94KW一二级计算总负荷为567.4KW即补偿无功功率为：Q=2652.94[tan(arccos0.55)-tan(arccos0.92)]=2898.3KW（取2900）一二级计算总负荷为567.4KW即补偿无功功率为：Q=567.4[tan(arccos0.55)-tan(arccos0.92)]=619.88KW（取620）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补偿，使其补偿后高压变压器侧功率因数大于0.9，变压器二次侧功率因数大于0.92。3.4负荷计算按按照以上的方法从工程图中找出一级负荷、二级负荷及总负荷，从可以计算出各个负荷计算书如下所示:第四章 设备及导线选择4.1变压器的选择据负荷计算表可知，计算容量Sj=2962KVA,所以我们初选变压器两台容量为1600KVA，又由于这时每台的变压器的运用率为1484/1600=92.7%>85%所以两台变压器不可以满足规定，故可以选择三台，但又考虑到工程实例可知应选这四台变压器，考虑到工程实例可知每台变压器的容量应大于一二级负荷，这里我们取一台变压器为例（实际中用电负荷是四台变压器平均分派的故那一台变压器是合理的），一台变压器所承担的一二级总负荷为S1,2=554.125(一二级中计算负荷为1007.5KVA，需要系数为0.55)，即1600>S1,2成立，又因计算总负荷Sj1=1164.81，即变压器的运用率为1164.81/1600=72.8%，即选四台变压器是比较合理的。4.2短路电流计算其等效电路图如下:<1>拟定基准容量Sd=100MVA，Uav1=10.5kV，Uav2=0.4kV，Soc=500MVA，<2>计算短路电路中各重要元件的电抗标幺值（1）电力系统的标幺值（2）架空线路的标幺值查表知， X0=0.095Ω/kmX2*=0.095*3*100MVA/10.52KVA=0.26（3）电力变压器的电抗标幺值，查表知 Uk%=6X3*=X4*=6*100MVA/(100*1600KVA)=0.37绘制短路等效电路图如下：<3>计算K-1点短路容量X*∑(K-1)=X1*+X2*=0.2+0.26=0.46=Id1/X*∑(K-1)=5.5/0.46=11.96KA===11.96KA=2.55*11.96=30.498KA=1.55*11.96=18.06KA=Sd/X*∑(K-1)=100MVA/0.46=217.4MVA<4>计算K-2点短路容量X*∑(K-2)=X1*+X2*+X3*//X4*=0.2+0.26+3.75/2=2.335=Id2/X*∑(K-2)=144/2.335=61.67KA===61.67KA=2.55*61.67=157.26KA=55*61.67=93.12KA=Uav2*=*0.4*61.67=42.7MVA即短路计算表如下表所示：短路计算点三相短路电流（kA）三相短路容量（MVA）k-111.9611.9611.9618.0630.498217.4k-261.6761.6761.6793.12157.2642.74.3高压断路器的选择：根据线路额定电压及电流选用VK—10M25其参数如下UN=12KV,IN=1250A,额定短时耐受电流It=25KA，额定峰值耐受电流Ies(kA)=63KA,额定短路开断电流Ioc（kA）=25KAtima=top+toc+0.05=0.015+0.8+0.05=1s高压断路器额定参数与计算数据比较名称设备参数VK—10M25比较条件计算数据电压比较UN（kV）12≥UN（kV）10电流比较IN（A）1250≥Imax（A）185断流能力的校验Ioc（kA）25≥（kA）11.96热稳定性的校验It2t[(kA)2.s]252×3=1875≥I∞2tima[(kA)2.s]143.04动稳定性的校验Ies(kA)63≥(kA)30.4984.4高压侧电流互感器的选择查表可知：LZZbj—10的参数为，二次回路选用BV-500-12.5mm2铜芯塑料线,线长10M,R4=0.1，一秒允许的额定电流的倍数Kt=90,允许通过一次额定电流的倍数Kns=160（1）额定电压：UN=Ul=10KV（2）额定频率：f=fl=50HZ（3）额定一次侧电流：IN=200A>Ij=185A（4）电流互感器准确度等级的校验：SN2=200*200*ZL=40000*0.4=16000S2=5*5*(R1+R2+R3+R4)=3.2+25**L/A*r+25*0.1=3.2+25**10/12.5*53+25*0.1=3.2+0.65+2.5=6.35即SN2>S2符合规定（5）热稳定校验：(Kt*IN)2*t>2显然符合规定（6）动稳定性的校验：√2*IN*Kns>ish显然也符合规定4.5低压断路器的选择根据线路额定电压及电流选用M20H1/3P，查表知，UN=380KV,IN=2500A,过电流脱扣器额定电流=2023A,瞬时过电流脱扣器动作电流IN=2500A(K=3),长延时过电流脱扣器动作电流IN=2023A(K=1),分断电流Ioc=85KA,据条件其计算如下表所示:设备参数M20H1/3P比较条件计算数据UN（V）380≥UN（V）380IN（A）2500≥Imax（A）1769.14过电流脱扣器额定电流（A）2023≥Imax（A）1769.14瞬时过电流脱扣器动作电流（A）KIN=3×2500=7500≥KrelIpk（A）1.35×2500=3375≤KOLIal（A）4.5×2023=9000长延时过电流脱扣器动作电流Iop（l）(A)KIN=1×2023=2500≥KrelImax（A）1.1×1769.14=1946≤KOLIal（A）1×2500=2500灵敏度校验Ks=>Ks1.3断流能力校验Ioc（kA）85≥Ik61.674.6低压电力导线的选择由于变变配电所在地下负一层，所以线路应当很短，我们应当按发热条件来选择导线的截面积。据工程图可知，选长度为50m的WP101线路为例进行校验查负荷计算书知: Pj=441KW Ij=598.24A上网查阅，环境温度为30°明敷时，NHYJV-3×185+2×95,交联聚氯乙烯绝缘电力电缆，其安全载流量为630A，符合规定。校验器电压损失:△U%=PjL/C*S*100=441*50/46.3*185*100=2.6%<5%满足电压损失的规定故选择NHYJV-3×185+2×95,交联聚氯乙烯绝缘电力电缆是符合规定的。第五章 变配电室的设计5.1变配电室的布置变配电室设立在负一层，设计在地下车库内，面积为28.00×16.00，变配电所内设有电缆沟，高低压线均采用下进下处。变配电所内设立四台变压器12台高压柜，32台低压柜，三台配电屏，供全楼供电。第六章 防雷接地设计6.1防雷设计雷电的形成，由于积雨云富含水蒸气，随着极强烈的上升气流运动，使云中带正电的冰晶和带负电的雨滴碰撞摩擦，形成了雷云。异性电荷的累积形成云块间的电场强度不断增强，超过空气能承受的限度，击穿，形成云间放电，即为雷电雷电波也许沿着各种金属导体、管路，特别是沿着天线或架空线引入室内，对人身和设备导致严重危害。对这些高电位的侵入，特别是对沿架空线引入雷电波的防护问题比较复杂，通常采用以下几种方法:（1）配电线路所有采用地下电缆;

（2）进户线采用50~100m长的一段电缆;

（3）在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。第1种方法最安全可靠，但费用高，故只合用于特殊重要的民用建筑和易燃易爆的大型工业建筑。后两种方法不能完全避免雷电波的引入，但可将引入的高电位限制在安全范围之内，故在本工程中实际中采用在电缆线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。6.2接地系统的设计为了防止电磁干扰的感应效应所以应采用屏蔽装置，自然构件做屏蔽体，或者将建筑物表面的所有的金属构件连接在一起均与防雷装置相连，并做等电位连接，屏蔽电缆连接到等电位连接带上每幢建筑物自身采用公用接地系统，互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时，接地装置宜互连。局部等电位联结：电梯机房、夹层空调机房、地下室水泵房、地下室配电间、强电竖井、公寓式办公室的卫生间等，16mm2铜线，局部等电位端子板25mm*4mm铜母线。进入建筑物的所有外来导电物、安装在建筑物屋顶的设备管道、电线保护钢管，分别设局部等电位联结端子箱，就近联结到内部环形导体上