南工大供配电计算书

南京工业大学课程设计 《建筑供配电课程设计》计算书设计题目：二十层高层住宅供配电设计所在学院：电气工程与控制科学学院专业：建筑电气与智能化班级：********学生姓名：***学号：********指导教师：许必熙起讫日期：2016-62016年06月TOC\o"1-3"\u第一章绪论1.1设计题目和工程概况 第一章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。通过理论和实际相结合，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。1.1设计题目和工程概况1.1.1设计题目《某高层住宅供配电设计》1.1.2工程概况本工程为一栋高层住宅楼，此建筑为民用一类建筑。本工程建筑面积19200m²，高度为66m。本楼共20层，地下一层，一层到二十层为住宅区，每层四个单元，每个单元3户，共有240户。某高级住宅共20层，每层4单元，每单元3户，顶层设有电机房1.电梯4*20kW2.污水泵4*5kW3.生活水泵2*20kW4.顶层预留配电箱30kW5.排水泵4*5kW6.通风风机4*5kW7.消防泵2*20kW喷淋泵2*20kW8.公共照明（应急照明）30kW9.备用80kW注：1、7、6、8、9属于一级负荷；2、3属于二级负荷本工程结构形式为框架结构，桩基础，所有混凝土、板、桩均为现浇。1.2设计原则和设计要求1.2.1设计原则1.安全性：设计阶段应首先充分注意安全用电问题，要从生命、设备、系统及建筑方面全面考虑；2.可靠性：体现在供电电源和供电质量的可靠性；3.合理性：一方面要符合国家有关政策和法令，符合现行的行业行规要求，另一方面要符合建筑方的经济实力、运行维护及扩充发展等的要求；4.先进性：杜绝食用落后、淘汰设备，不使用未经认可的技术，要充分考虑未来发展；5.实用性：考虑降低物耗，保护环境，综合利用等实用因素。如提高功率因素，深入负荷中心，选用高效电光源，选用节能开关等。1.2.2设计要求在本次建筑变配电所设计中，我们要学会用自己所学的理论知识与认识实习的感性认识，对本次设计做合理分析、论证，并根据设计任务书的要求和工作计划，在老师的指导下，来合理分配各个阶段的工作量，妥善安排时间。在进行方案论证中，在老师的指导和帮助下，取得合理有据的方案，在设计过程中，要学会积极思考，求同存异的分析问题，解决问题，以取得设计满足实际问题的需要和要求方案。所有变配电系统图纸的绘制必须符合国家有关最新标准规定，包括线条、图形符号及图纸的折叠和装订等。1.3设计依据和设计程序1.3.1设计依据（1）国家现行的有关规范、规程及相关行业标准：1）《民用建筑电气设计规范》JGJ/16-20082)《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-953)《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-954)《建筑防雷设计规范》GB50057-20105)《住宅建筑规范》GB50368-2005其他有关现行国家标准、行业标准（2）国家现行有关的标准图；（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）老师提供给本专业的工程设计资料。1.3.2设计程序（1）制定设计方案。确定此建筑物供配电方案及保护设备控制方式等。（2）确定方案后，绘制施工图。（3）进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等编写书。编写设计计算书。1.4设计任务及范围本工程设计包括以下电气系统：（1）10/0.4KV变配电系统高压低压配电系统设计；（2）设备计算与选择；（3）计算书。第二章方案设计与论证2.1负荷等级本工程中电梯、通风机、消防泵、喷淋泵和公共应急照明为一级负荷。其余均为二级负荷。2.2供电电源由市电网引两路10KV电源至地下室高压配电柜作为主电源。电源采用双电源供电，两路10kV进线。选用两台干式变压器（10/0.4kV）直接接入电力系统，高压侧母线分段联络，其中两台变压器低压母线分段联络，每台变压器除能承担相应部分负荷外还可以承担另外一台变压器回路中的重要负荷，能保证电源和变压器都互为备用。地下一层设有变电站。本工程采用混合式供电（放射式加树干式）。2.3电气主接线方案选用两台干式变压器（10/0.4kV）直接接入电力系统，高压侧母线分段联络，其中两台变压器低压母线分段联络，每台变压器除能承担相应部分负荷外还可以承担另外一台变压器回路中的重要负荷，能保证电源和变压器都互为备用。2.4变配电所系统（1）高压供配电系统中，为了保证整个系统的供电可靠性，拟采用高压母线分段联络的供电方式。（2）低压配电系统中为保证本工程的一、二级负荷供电可靠性，拟采用低压母线分段联络的供电方式，并拟用TN-S系统。（3）根据本工程实际需要拟将变电所设置在地下一层。（4）根据相关规定，同时为了提高在变配电所工作的安全可靠性，拟采用接地线同基础主筋可靠焊接的方法，对整个变配电室采用等电位系统。2.5负荷容量一级负荷140kW，二级负荷100KW,其余三级负荷；第三章负荷计算3.1负荷计算3.1.1计算方案中涉及到的公式：式中：需要系数；：用电设备组的设备容量，单位kW；：计算有功功率，单位kW；：计算无功功率，单位kvar；：计算视在功率，单位kVA；：电气设备功率因素角的正切值；：电气设备额定电压，单位为kV；：计算电流，单位为A；3.1.2负荷计算和无功功率计算（1）每单元5层住宅（3）AB（CD）单元电梯（4）AB（CD）单元污水泵（5）AB单元生活水泵（6）AB单元排水泵（7）每单元公共照明（8）顶层预留配电箱（9）AB（CD）单元通风机（10）消防泵（11）喷淋泵（12）备用取本大楼同时系数：则全楼计算负荷为：表3-1负荷计算表用电设备回路编号KdcosΦtanΦP30Q30S30I30每单元5层住宅WLM1-160.80.90.489646.1106.5161.8AB（CD）单元电梯WLM17-200.40.51.731627.6832.048.6AB（CD）单元排污泵WLM21-220.70.870.5773.998.0612.24AB（CD）单元生活水泵WLM23-240.70.870.57147.9816.124.5AB（CD）单元排水泵WLM25-260.80.80.75861015.2AB（CD）单元通风机WLM27-300.80.80.75861015.2消防泵WLM31-3410.80.7520152538.0喷淋泵WLM35-3810.80.7520152538.0公共照明WLM39-4610.80.757.55.639.3814.25备用WLM4710.80.758060100152顶楼预留配电箱WLM4810.80.753022.537.5573.2无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧视在计算负荷为：这时低压侧的功率因素为：为使高压侧功率因素0.90，则低压侧补偿后功率因素因高于0.90，取：。要使低压侧功率因素由0.87提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：取：则补偿后变电所低压侧视在计算负荷为：计算电流功率因素为:变压器功率损耗为：变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因素为：满足（大于0.90）的要求。第四章短路电流计算4.1短路电流计算的目的及方法短路点利益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。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电器元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘制等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。4.2短路电流的计算本住宅的供电系统见图4-1。图4-1本住宅供电系统图计算高压10KV母线上K-1点短路和低压380V母线上K-2点短路的三相短路电流和短路容量。本设计采用标幺值发进行短路电流的计算。（1）确定基准值取：所以：（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值：1）电力系统的电抗标幺值：2）架空线路的电抗标幺值：由电线的型号LJG-240，查表得：3）电力变压器的电抗标幺值：由所选变压器技术参数得可绘得等效短路电路图如图4-2所示：图4-2等效电路图（3）计算K-1点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值：2）三相短路电流周期分量有效值：3）其它三相短路电流：4）三相短路容量：（4）计算K-2点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值：2）三相短路电流周期分量有效值：3）其它三相短路电流：N4）三相短路容量：表5-1短路计算表短路计算点总电抗标幺值三相短路电流／KA三相短路容量／MVAK-10.7677.177.177.1718.2810.83130.38K-26.76721.2821.2821.2839.1623.214.78第五章设备选择5.1低压设备选择依据5.1.1低压断路器选择依据（1）满足工作电压要求，即：式中开关电器最高工作电压；开关电器装设处的最高工作电压；开关电器额定电压；系统的标称电压。（2）满足工作电流要求，即：式中开关电器额定电流；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低压侧取断路器为断能力30KA根据SH400系列塑料外壳式断路器样本选择断路器考虑2~3级配电，根据规范，取Ir比末端Ir大2~3级5.1.2低压电流互感器选择依据（1）满足工作电压要求，即：式中开关电器最高工作电压；开关电器装设处的最高工作电压；开关电器额定电压；系统的标称电压。（2）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：Ir=（1.25~1.5）Ic2）二次侧额定电流Ir2：Ir=5A5.1.3线缆选择依据根据规范，一般取（1）WLM1~16回路：，断路器为SH400-250，，电缆为YJV-4×120+1×70SC133-FC（2）WLM17~20回路：，断路器为SH400-125，，电缆为YJV-4×120+1×70SC133-FC（3）WLM21~22回路：,断路器为SH400-125，LMZ1-0.5-50/5，电缆为YJV-3×6+1×6SC32-FC（4）WLM23~24回路：，断路器为SH400-125，，电缆为YJV-3×10+1×10SC32-FC（5）WLM25~26回路：，断路器为SH400-125，LMZ1-0.5-50/5，电缆为YJV-3×6+1×6SC32-FC（6）WLM27~30回路：，断路器为SH400-125，LMZ1-0.5-50/5，电缆为YJV-3×6+1×6SC32-FC（7）WLM31~34回路：，，断路器为SH400-125，LMZ1-0.5-100/5，电缆为YJV-3×16+1×16SC32-FC（10）WLM35~38回路：，断路器为SH400-125，LMZ1-0.5-100/5，电缆为YJV-3×16+1×16SC32-FC（11）WLM39~46回路：，断路器为SH400-125，LMZ1-0.5-100/5，电缆为YJV-3×6+1×6SC32-FC（12）WLM47回路：，断路器为SH400-250，LMZ1-0.5-200/5，电缆为YJV-3×95+1×50SC108-FC（13）WLM48回路：，断路器为SH400-160，LMZ1-0.5-100/5，电缆为YJV-3×35+1×25SC40-FC5.2导线校验电缆选择至少要考虑一下三个条件：1）满足发热条件：；2）满足电压损耗：；3）满足机械强度：。进线的电压损失校验：A.经计算，因为进线电缆需要敷设在土壤中，因此拟定的电缆;B.C.查表得=104>45.9，满足要求。满足要求；所选导线横截面积是，满足接卸强度要求。根据前面的算法，故选用mm2，作为进线电缆。其它电缆选择按照以上要求。5.3变压器选择有公式：式中计算负荷的视在功率KVA单台变压器容量KVA变压器的最佳负荷率（一般取70%~80%为宜）因此选用型号为干式变压器，额定容量为630KVA。5.4高压柜的选择高压开关柜在高压电力系统中，作电能接受和分配的通、断和监视及保护之用。根据本工程变压器使用环境是户内，安装在地下一层变配电室，工作电压是10KV，为了提高设备工作可靠性要求，本工程确定使用手车式开关柜，KYN28A12高压开关柜，该开关柜外壳防护等级为IP2X，安全可靠，维修方便，各小室和断路器室门打开时的防护等级为IP2X，具有架空进出线、电缆进出线及其它功能方案。进线柜中配真空断路器额定电流为630A、额定开断电流为40KA。计量柜中配隔离开关，并与进线柜中的真空断路器连锁，计量用电流、电压互感器，电压互感器用熔断器保护。压变、避雷器柜中配电压互感器测量过电压，并用熔断器保护。出线柜配真空断路器和保护用电流互感器，配接地开关。各柜均以带电显示器显示计量读数。AH1~AH12其规格均为：。该柜可靠性高、使用寿命长、几乎不需要维修，而且开关柜具有“五防”功能，即：防止误分、误合断路器；防止带负荷误拉、误合隔离开关；防止带电误挂接地线；防止带接地线或在接地线开关闭合时误合隔离开关或断路器；防止人员误入带电间隔。5.5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VD4-10／630CD220，而且选用电磁操作机构，操作电源220V。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或等于变压器额定电流的1.4~2倍，故选用RN2-10型高压熔断器。电流互感器选择LZZBJ9-0.5／10P10150／5型号电压互感器选择JDZ10型号接地开关选择JN15-12／31.5型号带电显示装置选择GSN-10／T型号5.6低压柜的选择选用GCS型低压抽出式开关柜，低压柜规格都为。柜体被分为三个室，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AH-6B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.倍，长长延时过电流脱扣器的整定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。第六章防雷系统（等级）的设计6.1防雷系统概述电力系统中，雷击是主要的自然灾害。雷电可能损坏设备或设施，造成大规模停电，也可能引起火灾或爆炸事故，危及人身安全，因此必须对电力设备﹑建筑物等采取一定的防雷措施。6.2建筑物防雷等级根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》规定建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求可分为三类。第一类防雷建筑物：（1）凡制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物，因电火花而引起爆炸、爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者。（2）具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物。（3）具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。第二类防雷建筑物：（1）国家级重点文物保护的建筑物。（2）国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆，国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物。（3）国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。（4）国家特级和甲级大型体育馆。（5）制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。（6）具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。（7）具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。（8）有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。（9）预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。（10）预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。第三类防雷建筑物：（1）省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。（2）预计雷击次数大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物，以及火灾危险场所。（3）预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。（4）在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。6.3该建筑物防雷等级确定根据年预计雷击次数由下式计算出本工程所属防雷级别。建筑物年计算累计次数的经验公式：式中，Ｎ—建筑物年预计雷击次数(次/a)；—年平均雷暴日数，按当地气象台、站资料确定；—与建筑物接受累计次数相同的等效面积；—校正系数，在一般情况下取1，位于旷野的孤立建筑物取2，金属屋面的砖木结构建筑物取1.7，位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤、电阻率土壤、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物以及特别潮湿的建筑物取1.5。建筑物等效面积为其实际平面积向外扩大后的面积，其计算方法如下：(1)当建筑物的高H＜100m；式中L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高(m)。(2)当建筑物高H≥100m，扩大宽度等于建筑物的高H：本建筑物高66米，小于100米。※注：在此次民用建筑设计中L=50m，W=20m，H=120m，k=1，Td=15.3d/a。经计算知：因此，本建筑物预计雷击次数为0.0312,按雷击次数进行防雷等级分类，本民用建筑属第三类防雷建筑。该建筑为第三类防雷建筑物。6.4高层建筑物的防雷措施由计算可知，该民用建筑属于第三类防雷建筑物。第三类防雷建筑物外部防雷的措施宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆，也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。接闪网、接闪带应按照规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，接闪器采用避雷带的形式，并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格；平屋面的建筑物，当其宽度不大于20时，仅沿周边一圈敷设避雷带。当建筑物高度超过60m时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。避雷带一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不应小于下面数值：圆钢直径为8mm，扁钢截面积为48mm2，扁钢厚度为4mm。专设引下线不应少于2根，但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物，可只设一只引下线，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不宜大于25m。当建筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线时，应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平均间距不应大于25m。防雷装置的接地应与电气和电子系统等接地共用接地装置，并应与引入的金属管线做等电位连接。外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。本建筑外部防雷的措施采用在建筑物上敷设避雷带，并沿建筑物的四周和突出的位置布置，其间距沿周长计算不大于25m。本设计中避雷带使用直径为10mm的镀锌圆钢。避雷带在整个屋面组成了不大于24m×16m和20m×20m的网格，并且利用柱内主钢筋作为引下线。为了保证建筑物美观，所有防雷装置除避雷带外均采用暗敷。总结通过本次供配电设计，本人在都方面有所提高。通过这次供配电设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际只是进行一定高层