配电系统设计

题目:配电系统设计摘要本次供电设计对象为本学生公寓楼，根据本学生公寓楼所能取得的电源以及该厂用电负荷情况，进行负荷计算、无功补偿计算、变压器型号选择、主接线的设计、短路计算、导线与设备选校以及继电保护与整定，为本学生公寓楼选择最优的供电系统方案。针对本厂情况，将本厂十三个供电部分由三个变电所配电，根据无功补偿的计算，选择的补偿柜的型号分别为

BSM0.4-25-3、BSM0.4-20-3

.BSM0.4-30-3。另外，三个变电所选择的变压器型号分别为S11-M-800/10、S11-M-800/10、S11-M-630/10。由于题目要求，本次设计，选用的高压开关柜与低压开关柜型号分别为XGN,GGD。通过设备选择与校验，逐步完善设计图，最终确定了高压侧与低压侧的接线．并且选校合格。最后在成形的接线设计图的基础上，完成了继电保护与整定的计算。目录1绪论1.1本课题的研究目的和意义自从我国改革开放以来，不仅我国的国民经济得到了稳步的发展，人民群众的生活品质也得到了一定程度的提升，在这样的环境下，人们对于自身的生活和居住环境要求也越来越高。近年来，高层建筑在我国的发展更是迅速，因此，越来越多的住宅楼也在朝着高层发展。高层住宅楼在为人们提供舒适、便捷的居住环境的同时，还要保障人们的用电安全，因此，需要额外注重高层住宅楼的电气设计，保障系统的安全、正常运行。因此，越来越多的住宅楼也在朝着高层发展。高层住宅楼在为人们提供舒适、便捷的居住环境的同时，还要保障人们的用电安全，因此，需要额外注重高层住宅楼的电气设计，保障系统的安全、正常运行[[]刘妍.高层住宅楼电气设计与研究[J].居舍,2019(31):87.[]刘妍.高层住宅楼电气设计与研究[J].居舍,2019(31):87.现我国的国民经济现在化发展离不开电力。在当今的信息化、网络化发展中都需要在电气化的基础上，一旦断电，就会对这些需要用到电的部门带来严重的经济损失。在我国对教育事业的不断重视下，各地的学校教学楼、学生公寓楼拔地而起，因此，需要给教学楼、公寓楼配备一套可靠、经济、完整的供配电系统。设计一套完整的供配电系统首先最需要考虑的是供电的可靠性，而且还要保证供电的电能能够提供各项设备的正常运行。同时能确保供电系统的灵活性和方便性。对于这个供配电系统的设计而言，还需要考虑经济性和后期扩建的可能性，尽可能的对以后的扩建有不大的干扰。对于高校学生公寓楼的电气设计应充分给今后智能化、电气化预留足够的用电容量。在低压配电上应使配电系统更安全可靠,在综合布线上,应为将来实现学生公寓的智能化的发展适当考虑。当然,其设计应结合当地经济发展和学生生活水平实际状况,以实用、安全、适当超前的原则为学生提供方便、舒适的学习和生活环境[[]张连成.对某公寓楼供配电系统设计的探讨[J].价值工程,2010,29(04):172.]。做好供配电系统设计,对于保障学校正常的工作、学习、生活有十分重要的意义[[[]张连成.对某公寓楼供配电系统设计的探讨[J].价值工程,2010,29(04):172.[]赵蕾,张玲.校园建筑供配电系统设计探讨[J].建筑电气,2017,36(07):13-17.1.2与本课题相关的国内外研究现状述评近年来，我国居民经济整体水平一直趋于高速增长的状态，在国内，许多控制系统都需要在电力系统的支持下进行运作，在数字化技术不断发展的情况下，各种用电设备走进了人们的生活，我们需要对供配电设备进行安全的管理和监控，解决一系列电路不正常运行问题；在国外，从用电管理、供电安全等方面也与国内达成共识。所以，就公寓楼供电系统而言，实行安全可靠的供电是一个最根本的任务。1.3项目概括和设计内容1.3.1项目概括本工程名称为:广西城市职业学院（扩建）项目-1#学生公寓楼，地点位于广西城市职业学院崇左校区内，建设单位为广西城市职业学院，建筑层数为6层，1～6层均为学生宿舍，本工程总建筑面积：13579.82㎡，占地面积：1988.26㎡，建筑高度21.90m，属于多层民用建筑，结构形式为框架结构。1.3.2设计内容通过负荷分级、负荷计算算出所消耗的负荷，试确定一些主要的电气设备及导线类型。并绘制供配电系统图及一些平面图，并设计防雷、接地系统，使公寓楼在用电时安全可靠。

2本工程学生公寓楼配电系统设计2.1负荷分级的确定2.1.1电力负荷电力负荷又称为电力负载，它指的是用电单位或用电设备和用户，也可指用电设备和用户所消耗的电流或电功率。在供配电系统中，电力负荷的运行特点对供电的可靠性和电能质量的要求是不一样的。因此对电力负荷进行分级，是为了更合理地选择供电电压和设计供电系统的方案。2.1.2电力负荷等级的说明按照《供配电系统设计规范》GB50052-2009的标准，电力负荷根据对供电的可靠性及断电后的影响程度划分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。⑴一级负荷下列情况之一的应视为一级负荷。中断供电后造成人身伤害时。中断供电后有重大的经济损失时，例如国民经济中的重点工厂有重大设备损坏对连续生产打乱要长时间才能恢复等。中断供电后有影响重要用电单位的正常工作时，例如重要的信息枢纽、交通枢纽、经常用于国际活动的、有大量人员集中的公共场所等。对于断电以后发生中毒、火灾和爆炸等情况的负荷应视为一级负荷中的特别重要的负荷。⑵二级负荷下列情况之一的应视为二级负荷。中断供电后在经济上有较大的损失时，列如主要设备损坏、重点企业大量减产等。中断供电后将影响较重要的用电单位正常工作时，列如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力。⑶三级负荷不属于一级和二级负荷的应视为三级负荷。用电负荷的分级能正确地反映它对供电可靠性的要求。不同行业的负荷分级具体确定原则参见相关行业规范。在一个区域应分别统计一、二、三级负荷和特别重要的负荷的数量和容量，然后在确定这个区域的负荷特性，并研究在电源有故障时向该区域保证供电的程度。2.1.3本工程的负荷分类本工程为学生公寓楼供配电系统的设计，是属于人员密集的场所。但是在中断供电后没有造成人身伤害也没有造成重大经济损失，所以主要采用二级负荷。则负荷分类如下；二级负荷：应急照明、疏散指示负荷及主要通道照明。三级负荷：其他电力负荷、生活负载及一般照明。2.2本工程的供电措施2.2.1配电系统的原则配电系统的基本设计原则是住户供电系统的安全性、可靠性和供电质量。设计人员在进行供配电系统设计时,必须要充分的考虑到节能环保的需求,只要根据科学的方式判断设备型号,尽量避免出现能源资源浪费的情况加强供配电系统的成本控制[[]周杰筑.高层建筑电气工程供配电系统设计的分析[J].建材与装饰,2018(49):123-124.[]周杰筑.高层建筑电气工程供配电系统设计的分析[J].建材与装饰,2018(49):123-124.要提供单独的供电支路来供电，还有要在用户配电系统中的配电箱要留有备用的回路，在选择导线截面的面积时也要留有相应的余量。2.2.2本公寓楼的供电措施本工程自就近变电所引来一路220/380V电源，分别提供给本楼照明、动力用电。分成四条分别引进四个宿舍楼照明箱ALZ1、ALZ2、ALZ3、ALZ4，ALZ1提供给1～3层楼一边的用电（注：学生公寓楼整体结构为U型），ALZ2提供给4～6层楼一边的用电，ALZ3提供给另一边的1～3层楼用电，ALZ4提供给另一边的4～6层楼用电。然后再从就近变电所引来两条分别给宿舍应急照明和宿舍走到照明用电。2.3本工程的负荷计算2.3.1负荷计算的目的为了使供配电系统安全可靠地运行，系统中的各元件（开关、导线）选择除了满足工作电压和频率外最重要的是要满足负荷电流的要求。因此负荷计算的目的就在于正确地确定负荷值，为设计供配电系统合理的选择所有组成元件提供可靠的依据。如果负荷计算值过小,那么依此选用的设备和载流导体有过热的隐患,轻者使线路以及配电设备使用寿命缩短,重者将对供电系统的安全运行造成不利影响。负荷计算偏大,将会造成设备容量的过度浪费以及投资的增大[[]朱熙.10kV配电设计中的常见问题及对策研究[J].广东科技,2014,23(18):84-85.[]朱熙.10kV配电设计中的常见问题及对策研究[J].广东科技,2014,23(18):84-85.2.3.2负荷计算的方法目前我国普遍采用的电力负荷计算的方法，有需要系数法、利用系数法、二项式系数法、单位面积功率法。而需要系数法这种计算方法计算简便，计算结果符合实际，所以这种计算方法应用比较广泛。2.3.3本工程的负荷计算有功计算负荷：（2-1）为需要系数，为用电设备的额定功率。无功计算负荷：（2-2）视在计算负荷：（2-3）计算电流：（2-4）其中为用电设备的额定电压，单位为kV。由于学生公寓楼层有6层，其中一楼设有36间宿舍，2间值班室和2间活动室还有2个架空层（每间值班室4个直管荧光灯，每间活动室6个直管荧光灯，每个架空层6个直管），其余2至6层每层有46个房间，每个房间有4个荧光灯（2个直管2个环形），6台电脑（值班室和活动室每间设有1台），1个空调。据调查，学生公寓楼各电器额定功率如下：荧光灯（总）：=0.04×32+0.04×36×2+0.04×5×46×2+0.02×36+0.02×5×46=18.68KW电脑（总）：=0.4×4+0.4×36×6+0.4×5×46×6=640KW空调（总）：=2.5×40+2.5×5×46=675KW求各组计算负荷如下：荧光灯组：查表得，0.6～0.8（取0.8），=1.0，=0（1）=×=0.8×18.68kw=14.944kW（1）=（1）=0kvar（1）===14.944kVA（1）==22.64A电脑组：查表得，=0.5～0.55（取0.55），，（2）=×=0.55×640kw=352kW（2）=（2）=352kW×0.88=309.76kvar（2）===469.33kVA（2）===711.11A空调组：查表得，=0.7～0.8（取0.8），=0.8，=0.75（3）=×=0.8×675kW=540kW（3）=（3）=540kW×0.75=405kvar（3）===675kVA（3）===1022.73A以上设备的总计算负荷（=0.90～0.95取0.95，=0.93～0.97取0.97）为：==0.95×（14.944+352+540）kW=861.60kW==0.97×（405+309.76+0）kvar=693.317kvar===1105.913kVA===1675.625A以上为学生公寓楼的负荷计算。3电气设备及导线类型的选择3.1电气设备的选择3.1.1低压断路器的选择1.低压断路器类型的选择（1）低压断路器是低压配电系统中被广泛应用的一种机械开关电器,具有短路保护、过载保护和隔离等功能[[]王兴利,高翔,陈丰飞,高柏勇.低压断路器飞弧危害及其改进措施[J].电气技术,2018,19(05):105-108.]。合理地使用断路器可以提高配电系统的可靠性、安全性和经济性。[]王兴利,高翔,陈丰飞,高柏勇.低压断路器飞弧危害及其改进措施[J].电气技术,2018,19(05):105-108.（2）在低压配电系统中，630A及以下的线路保护应选用塑壳式断路器；末端线路保护选用塑壳式断路器或微型断路器。（3）根据保护对象的不同，相应地选择断路器，配电线路用断路器、照明保护用断路器和剩余电流动作保护用断路器。（4）低压断路器的额定电压应不小于保护线路的额定电压。2.选择结果本工程设计的低压断路器用于配电线路的保护，所以照明配电箱选择CM2系列塑料外壳式断路器和照明使用的C65N系列塑料外壳式断路器。CM2系列塑料外壳式断路器它通常可以使用在额定绝缘电压为800V，额定工作电压为690V及以下，额定频率为50/60Hz，额定电流为6A至630A或低于额定电压以下的配电线路。C65N系列塑料外壳式断路器它通常用于额定电压为230/400V，额定电流为1A至63A，具有短路保护、过载保护、控制和隔离功能。这两类断路器的操作机构具有触头快速合闸和分开的功能[[]王阳.某学生公寓供配电及照明系统设计[D].长春工业大学,2016.[]王阳.某学生公寓供配电及照明系统设计[D].长春工业大学,2016.以宿舍楼的一个照明箱和一间宿舍的照明箱为列：宿舍楼照明箱：=215.40kW=0.70=0.85215.40kW×0.70=150.78kW=150.78÷（1.732×0.38×0.85）=269.52A通过计算得出宿舍楼的一个照明箱总电流为269.52A，三相电流中每相最大为=220kW/3/220=300A，所以可以选择型号为CM2L-400H300A/4P带剩余电流保护塑料外壳式断路器。宿舍的照明箱：=5kW=1=0.85=5.0kW=8.93A则可以选择C65N系列塑料外壳式断路器型号为C65NC-25A/1P的断路器。而关于其它的低压断路器具体应该选什么型号可以参考配电系统图，所选取的断路器型号仅供参考。3.1.2导线类型的选择选择导体的材料时，应选择提高导线节省能源的导线。导线的类型多种多样，可以分为以下几种:从材料层面上划分,可分为铜芯线、铝芯线、角钢滑触线;从绝缘及保护层上划分,有电线(如橡皮绝缘导线、塑料绝缘导线、氯丁橡皮绝缘导线等)和电缆(如油浸纸绝缘电力电缆、聚氯乙稀绝缘及护套电力电缆、橡皮绝缘电力电缆等)之分[[]许茂棠.建筑电气安装中导线选择[J].信息化建设,2015(10):242.[]许茂棠.建筑电气安装中导线选择[J].信息化建设,2015(10):242.根据教育建筑的相关规定，教育建筑中敷设的电线电缆宜采用无卤、低烟、阻燃型电线电缆。所以本工程所选取的导线规格为塑料绝缘导线，因为塑料的绝缘性能相对较好，而且方便购买也比较便宜。但塑料绝缘导线的不足之处就是它的温度适应性比较差，在高温的时候容易挥发，低温的时候容易变脆，使包裹在内部的导线裸露于空气之中。所以在选用塑料绝缘导线时要先考虑周围的温度变化才能安全的使用塑料绝缘导线，使导线能在最大载流量中正常运行。导线是构成电力线路的重要组成部分，其截面选择对电力线路的输送容量至关重要。正确选择导线截面，是保证电力线路安全经济运行的关键要素[[]凌健.电力线路特点与导线截面的选择[J].集成电路应用,2019,36(11):38-39.[]凌健.电力线路特点与导线截面的选择[J].集成电路应用,2019,36(11):38-39.当相线截面面积低于16mm²时，保护线截面的面积要相似于相线截面的面积。当相线截面面积在16mm²至35mm²时，保护线截面的面积应小于相线截面的面积。当相线截面面积大于35mm²时，保护线截面面积应大于相线截面面积的一半。针对本次学生公寓楼的设计，根据相关规定，导线类型可以选择为对于相线截面，当它截面大于35mm²时，保护线的截面要至少为相线的一半；小于35mm²时，保护截面与选择的相线截面相同。电缆都选取YJV型的；导线都选择BV型的。以宿舍楼的照明箱进线为例，其计算电流为269.52A,整定电流为300A。查看供配电技术教材附录表E-80.6/1kV型YJV电缆明敷和埋地敷设时的载流量，选择相线截面面积为150mm²时的载流量最少为363A，所以可以选择的电缆型号为WDZ-YJE-4×150型号即可。其他设备导线的选择可见配电系统图。

4防雷、接地系统及安全措施4.1本工程的防雷措施建筑电气防雷接地是一个综合性的系统,该系统由防雷装置、引下线、接地装置等组成[[]严金华.建筑电气防雷接地设计要点分析[J].通讯世界,2019,26(06):217-218.]。根据查看崇左市气象的相关资料，得知预计雷击次数为0.2413次/a，再本工程为人员密集的公共建筑，根据建筑物防雷分类的标椎，将预计雷击次数大于0.06次/a的省部级办公建筑物或人员密集的公共建筑分为二类防雷。所以本工程的防雷等级为二类。根据二类防雷措施，防雷装置应满足直击雷、侧击雷、防雷电感应及雷电波的入侵，并设置总等电位联结[[[]严金华.建筑电气防雷接地设计要点分析[J].通讯世界,2019,26(06):217-218.[]卞利锋.某医院康复楼电气照明系统的设计与研究[D].长安大学,2013.沿屋面设接闪带、接闪杆带作为接闪器，接闪器支架高度150mm，支架间距1m（转弯处0.5m）；突出屋面的构筑物设接闪带保护，突出屋面金属构件用∅12热镀锌圆钢和接闪带焊连（联结点不少于两处）；屋面网格不大于10m×10m或12m×8m。利用结构柱力墙内的主筋自下而上通长焊接作防雷引下线，引下线上、下端分别与接闪带和接地网焊接，所有外墙引下线在室外地面下1m处引出一根40×4热镀锌扁钢，扁钢伸出室外距外墙皮的距离不小于1m。接地极：接地极为建筑物根底底梁上的高层和底层两层钢筋中的两根通长焊接构成的基础接地网，人工接地采用的热镀锌扁钢在土壤中的埋设不应小于0.5m，距墙不宜小于1m。电井内的接地干线应每三层与楼板作等电位联结，并将建筑物内的各种竖向金属管道每三层与局部等电位联结端子板联结一次。凡突出屋面的金属构件均与接闪带可靠焊接。建筑体外接地焊接处均刷沥青防腐[[]苏立刚.大庆油田供排水调度中心供配电系统设计[D].哈尔滨工业大学,2016.[]苏立刚.大庆油田供排水调度中心供配电系统设计[D].哈尔滨工业大学,2016.为避免雷电波的侵入，进入建筑物的各种线路及金属管道应要埋地引入，并与接地装置连接。4.2接地及安全措施（1）本工程防雷接地、电气设备的保护接地等的接地一起用一个统一的接地极，要求接地电阻不大于1欧姆，实测不满足时曾设人工接地极。（2）凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地[[]侯慧敏.高层住宅楼电气设计与研究[D].长安大学,2013.[]侯慧敏.高层住宅楼电气设计与研究[D].长安大学,2013.致谢经过漫长的时间终于把这篇论文完成，在写作的过程中也遇到了许多困难，但庆幸的是在老师和同学的帮助下有惊无险的度过了。在此要特别感谢我的论文指导老师李胜老师，给了我巨大的帮助与指导，在论文选题和收集资料的时候都得到了老师细心的教诲，并且对我的论文进行了耐心的指导与讲解，使得我能顺利的撰写下去。还要感谢与这篇论文的有关学者，在他们的知识理论基础下，学到了我之前没有了解的知识，有了很大的收获。同时也要感谢在做毕业设计这段期间给予了我帮助的老师和同学们，从论文的开始到完成都给很大的帮助，在这里衷心的感谢你们。同时以我知识水平，这篇论文还存在有不足之处，还望老师们提出批评和改正。（3）本工程的接地型式应采纳TN-C-S系统，电源在进户处做反复接地，并与防雷共用接地极。

5本工程的配电系统图及平面布置图5.1配电系统图根据实际情况以及思路想法设计得出的配电系统图如下：图5-1宿舍楼照明箱ALZ1接线图图5-1为宿舍楼照明箱ALZ1的接线图，主要接到1楼1箱2楼1箱3楼1箱给1、2、3楼一边的用电，然后再留有备用线路以防后期有改建的工程需要。图5-2宿舍楼照明箱ALZ2接线图图5-2为宿舍楼照明箱ALZ2的接线图，主要接到4楼1箱5楼1箱6