1、建筑供配电14层大厦供配电设计某14层大厦变配电所设计摘要大学两年的基础加上一学期专业课的学习，作为一个科班建筑电气学生，仅从课本上理论知识中学不到完善的知识系统。从实践中掌握理论知识是最好的学习方法。本着本专业的特性，就是要达到技术上的先进，实用性，是一个新兴专业领域。故以一14层大厦为项目，设计变配电所。14层大厦变配电所设计，整个变配电所系统设计主要包含负荷计算，设备和导线选择，变配电室设计，接地防雷设计等四大步骤。变配电所设计要严格遵守设计标准和规范要求，以及当地部门的信息，满足设计的安全、可靠、合理、节能、先进的要求。关键词 变配电所；设计规范； 目 录第一章 绪论 31.1 设计题
2、目及工程概况 31.2 设计的目的及要求 31.3设计的依据： 3第二章 方案论证 42.1 供配电系统的方案论证 422方案事项： 4第三章 负荷计算 63.1负荷计算的依据和目的 63.2负荷计算方法 63.3无功补偿计算及选择 83.4负荷计算 9第四章 设备与导线的选择 104.1变压器选择 104.2 高压断路器的选择 114.3低压断路器选择 124.4 互感器的选择 144.5导线选择 14第五章 变配电室设计 155.1变配电室的布置 15第六章 防雷接地设计 156.1 防雷设计 156.2 接地系统设计 17第七章 结束语 18致谢 19参考文献 19附录 20第一章 绪论
3、第一节 设计题目及工程概况题目：某大厦建筑供配电系统设计工程概况：本工程地上14层，地下3层，结构型式为框架结构，地下一层设有：变配电所、生活水泵和空调机组等。第二节 设计的目的及要求目的：本次课程设计是将理论课学习内容，应用与民用建筑电气工程之中，通过此次课程设计使学生对课堂所学智能建筑供配电系统知识进一步巩固和验证，同时锻炼学生的实际分析问题解决问题的能力。要求：一、 安全。设计阶段应首先充分注意安全用电问题，要从生命、设备、系统及建筑等方面全面考虑。 二、 可靠。体现在供电电源和供电质量的可靠性。三、 合理。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
4、济实力、运行维护及扩充发展等的要求。四、 先进。杜绝使用落后、淘汰设备，不使用未经认可的技术，要充分考虑未来发展。五、 节能。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，选用节能开关等等。第三节 设计的依据一、 建筑概况：应说明建筑类别、性质、面积、层数、高度等。二、 建设方提供的有关职能部门（如：供电部门、消防部门、通信部门、公安部门等）认定的工程设计资料，建设方设计要求。三、 相关专业提供给本专业的工程设计资料。四、 本工程采用的主要标准及规范。第二章 方案论证第一节 供配电系统的方案论证本工程中一级负荷是消防设备，二级负荷为电梯系统，三级负荷
5、有空调、动力、热风幕和动力设备等。总负荷为4699.55KW。根据负荷容量，本工程选用四台干式环氧树脂变压器，容量为1600KVA，两路电源进线。我们对电气主结线拟订了2个方案进行比较。A方案：两路电源进线，高压母线分段不联络，低压母线分段联络，然后两段母线分别接用电设备.B方案：两路电源进线，高压母线分段联络，低压母线分段联络，然后由两段母线分别接用电设备.二种方案比较：A方案设备用量少，投资较少，但可靠性不是很高，能满足向一、二级和三级负荷供电要求。但当变压器T容量满足时，S2故障，系统可满足要求但供电可靠性下降，变压器损坏时，很难达到变压器备用。 B方案设备容量虽较A方案多，但可靠性、安
6、全性与灵活性比A方案好。当一路电源故障时，若另一路电源容量足够，可满足一、二级负荷，甚至三级负荷。上述方案比较选择B方案。本工程采用两路电源进线，其中电源S1给1#和2#两台变压器供电，电源S2仅给3#和4#两台变压器供电，高压母线单母线分段联络，保证电源切换；低压母线分段联络，运行方式灵活，保证了供电的可靠性。高压柜采用KYN28-12系列产品。产品的外型尺寸为：80016002200(mm)。参数：额定电压：12KV；额定绝缘水平：1min工频耐受电压42KV，雷电冲击耐受电压75KV。低压开关柜采用MNS系列产品，以E=25mm为模数，外型尺寸为：10002200800(mm)。参数：额
7、定工作电压：690V；额定绝缘电压：1KV；额定耐冲击电压：10KV；工频耐受电压：3KV。变压器型号： SCB-1600/10，联结组别：Dyn11，空载损耗：2300W，负载损耗：11000W，阻抗电压：6%，空载电流：1.0%,噪音52dB。第二节 方案事项一、 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。并拟用TN-S系统。二、 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。三、 根据本工程实际需要拟将变电所设置在地下一层。四、 高压配电系统：10KV高压配电系统为 单母线分段，正常运行时，两路电源同时供电，
8、当任一电源故障或停用时，人工闭合网络开关，每路电源均能承担全部的负荷。高压断路器采用真空断路器，直流操作电源。五、 1#，2#变压器及3#，4#变压器之间的低压母线设联络开关，低压母线分段运行，联络开关设自投自复；自投不自复；手动转换开关。自投时应自动断开非保护负荷，以保证变压器正常工作。住进开关与联络开关设电气连锁，任何情况下只能合其中的两个开关。六、 低压配电系统采用放射式和树干式相结合的方式，对单太容量较大的负荷和重要负荷采用放射式供电，对照明和一般负荷采用采用树干式和与放射式相结合的方式。七、 高压开关柜采用下进、下出的接线方式。低压开关柜均采用上进、下出的接线方式。八、 高压电缆采用
9、YJV-10KV交联聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护套铜芯电力电缆。低压出线电缆选用ZRYJV-T-1KV交联聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护套铜芯电力电缆；九、 根据相关规定，同时为了提高在变配电室工作的安全可靠性，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。 第三章 负荷计算第一节 负荷计算的依据和目的需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用电设备类数量较多且容量相差不大的情况，结合本工程具体情况，采用需要系数法。 第二节 负荷计算方法 负荷计算的需要系数法：首先根据负荷类别进行分组，然后按照下列步骤进行计算。一 设备功率 每组中只有一台（套）电气设备时，应将设备实际向
10、供配电系统汲取的电功率作为计算负荷，又常把单台设备的计算负荷称作设备功率，以 （KW）表示。对于：（一）连续工作制用电设备，其设备功率（为设备额定输入功率)（二）短时运行工作制得用电设备，其设备功率（三）断续运行工作制用电设备，其设备功率是将某一暂载率下地铭牌了额定功率统一换算到一个标准暂载率下的功率。即电焊类设备：取。起重用电梯设备和电动机：取。（四）成组用电设备的设备功率不包括备用设备的设备功率。二 单组设备计算负荷 当每台电气设备台数(套)3台时,考虑其同时使用效率取为1,当分组后同一组中设备台数3台时,计算负荷应考虑其需要系数即: 式中 -总设备功率,单位为 -需要系数 -计算有功功率
11、,单位为 -计算无功功率,单位为 -计算视在功率,单位为 -电气设备功率因数角的正切值 -电气设备额定电压,单位为KV -计算电流,单位为A第三节 无功补偿计算及选择用户供电系统的最大负荷功率因数应满足当地供电部门的要求，当无明确要求是，高压用户的功率因数应为0.9以上，普通民用建筑为0.9，计算常用0.92，本工程按0.9.最大负荷时无功功率补偿所需并联静电电容装置总容量为 补偿前功率因数角补偿后功率因数角故，四组变压器计算负荷的无功功率补偿分别如下：1#变压器：， =1087.65 KW Kvar2#变压器：， KW Kvar3#变压器：， KW Kvar4#变压器：， KW Kvar第四
12、节 负荷计算总负荷计算公式: 有功同时系数 无功同时系数 -负荷额定电压本工程四台变压器总负荷计算中，设备的同时系数均取0.7.1#变压器计算负荷如 表1:表1 1#变压器负荷计算2#变压器计算负荷如 表2：表2 2#变压器负荷计算3#变压器低压负荷计算如 表3：表3 3#变压器负荷计算4#变压器低压负荷计算如 表4：表4 4#变压器负荷计算第四章 设备与导线的选择第一节 变压器选择由公式： -变压器容量 -计算负荷 -变压器负荷率 -补偿后的功率因数 根据前面计算 由低压配电系统可知，整个大楼分两个防火分区，1#、2#变压器，3#、4#变压器分别各组成一个防火分区，高压进线为单母线两路分段，
13、中间加分段开关，在一路高压故障时，闭合母联断路器。低压系统中，1#、2#变压器，3#、4#变压器分别为一组，每组中间再加母联断路器，以互相备用。选择四台容量为1600的变压器分别供应四组用电负荷，负载率不超过85%。满足要求。在每组防火分区中，有一台变压器故障时，由另一台变压器承担全部一、二级负荷。第二节 高压断路器的选择根据目前我国高压电器制造情况，电压等级的电网中，一般选用真空断路器。额定电压应不低于所在电网处的额定电压。额定电流应等于或大于所在回路的最大长期工作电流（一般即为计算电流.如果单相短路电流比三相短路电流大15%以上是，应以单相短路电流为校验条件。以高压供电系统图G4，即1#变
14、压器侧为例选择高压断路器。高压变电所处的短路容量=500MVA,取进线电缆为YJV(0.08/Km),长度为5000m.则: 一 高压断路器的选择取,变压器容量为1600KVA,得选择断路器,满足要求。根据VK型高压真空断路器产品手册选择VK-10J25-630A。其开断电流为，额定峰值耐受电流.额定短时耐受电流（3s）。二 高压断路器的校验额定开断电流校验：,开断电流满足条件。动稳定性校验：,动稳定条件满足。热稳定性校验：,热稳定条件满足。遐想时间 -断路器反应时间 -断路器开断电流-三相短路电流 -计算电流 -冲击电流三 故选择高压短路器如 表5设备参数VK-10J25-630A比较条件计
15、算数据 12满足10630满足92.425满足9.76)满足)90.4963满足24.89表5 选择高压断路器参数第三节 低压断路器选择低压短路器以1#变压器组为例进行选择。一 初步计算高压侧短路容量：电力系统的阻抗： 相线-保护线阻抗 变压器阻抗 相线-保护线阻抗 电缆相线的阻抗 总阻抗： 低压三相短路电流和短路容量分别为： 二 低压断路器选择选择万能低压断路器DW15-2500.额定电流选择：，满足条件。断流能力校验：，满足条件。长延时过电流脱扣器征订电流短延时过电流脱扣器整定电流瞬时过电流脱扣器整定电流三 低压断路器选择参数 表6设备参数DW-15-2500比较条件计算数据 380满足3
16、802500满足1739.4660满足13.24长延时脱扣器2500满足1793.46瞬时脱扣器35满足13.24表6 选择低压断路器参数第四节 互感器的选择一 电流互感器的选择(一) 满足工作电压要求即：UrUn(二) 式中 Ur电流互感器额定工作电压。 Un电流互感器测量处额定电压；(三) 一次侧额定电流Ir1：Ir1Ic 或者Ir1=1.21.5Ic(四) 二次侧额定电流Ir2：强电使用Ir2=5A(五) 种类和型式选择：此处选择浇注式(六) 准确度等级由于考虑到仪表指针在仪表盘2/3左右较易准确读数，因此：Ir1=1.5Ic以低压配电系统图WP2回路为例：由于Ur=380V Ic=12
17、2.81A Ir11.5Ic=184.2A本工程供配电系统的电流互感器主要用于测量，因此准确级选0.5级，因此初选用电流互感器LQG-0.5- 200/5（准确度为：0.5级；一次侧额定电流为200A,二次侧额定电流：5A）。其它电流互感器选择按以上方法选择，具体见本工程供配电系统图。二 电压互感器的选择(一) 满足工作电压要求 对一、二次侧分别考虑如下：（a）一次侧电压: Ur1=UN Um1Uw式中 Um1电压互感器最高工作电压 Uw 电压互感器装设处的最高工作电压Ur1电压互感器额定电压 UN 系统的标称电压（b）二次侧电压Ur2:Ur2=100V本工程高压供配电系统中Ur1=10kV,
18、因此选用电压互感器JDJ-10KV。其它电压互感器选择按照以上方法，具体见系统图。JDJ-10KV参数：最大容量640VA。第五节 导线选择本工程选用铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆(YJV)中压线路,由于用电负荷距系统较近,短路电流大且故障时间相对较长,但其负荷电流较小,线缆选择的主要矛盾是能否承受短时电流的作用,即热稳定问题.因此,一般用热稳定条件确定线缆截面,再以机械条件和载流量较验.满足热稳定性要求的电缆最小截面应为: /c=169.47 故选截面积为240校验:满足载流量 240载流量为509A190A查表满足机械特性.故回路选用YJV(3400).第五章 变配电室设计第一节
19、变配电室的布置由于选择的变压器为干式变压器，断路器为真空断路器，低压断路器为塑料壳式断路器，没有可燃性油的高低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内。具有符合IP3X防护等级外壳的无可燃性油的高低压配电装置和非油浸的电力变压器。一、 本变配电室由变压器柜、高压配电柜、低压配电柜、电容器柜、控制室和值班室等组成。二、 室内安装的干式变压器，其外廓与四周墙壁的净距不应小于0.6m；干式变压器之间的间距不应小于1m，并应满足巡视，检修的要求。在考虑变压器布置及高、低压进出线位置时，应尽量使负荷开关或隔离开关的操作机构装在近门处。三、 在确定变压器室面积时，应考虑变电站所带负荷发展的可能性
20、，一般按装设大一级容量的变压器考虑。四、 变压器室内不应用与其无关的管道和明敷线路通过。五、 干式变压器可安装在中低压配电室内。六、 应考虑留有适当数量开关柜的备用位置。七、 成套电容器柜单列布置时，柜正面与墙面之间的距离不应小于1.5m，双列布置时，柜面之间的距离不应小于2m，长度大于7m的中压电容器室应设两个出口，并宜布置在两端，电容器室门应向外开。八、 当变压器、中压开光、电容器等均采用无油设备时，变压器室、中、低压配电室、电容器和值班室可设于一个房间内。自备柴油发电机组设置在民用建筑内时，只能设在地面层或底下一层。除了按照机组的房间外，还应设置为机组供应燃油的贮油间，还应考虑机组的启动
21、用蓄电池、控制设备、排烟、排风、冷却设施的位置。第六章 防雷接地设计第一节 防雷设计一 接地概念：将电力系统或电气设备的某一正常不带电，而故障运行时可能带电的金部分或电气装置外露可导电部分经接地线连接到接地极称为接地。二 接地型式的种类： 配电系统的系统接地型式有：TN（其中包括TN-S、TN-C、TN-C-S）、TT和IT。其中TN、TT系统为中性点接地系统，IT系统为中性点不接地系统。这几中型式的字母代号的含义是：第一个字母表示电源对地的关系。T表示电源有一点直接接地；I表示电源与地绝缘。第二个字母表示电气装置的外露可导部分与地的关系。N表示外露可导电部分通过保护线与该系统接地点连接；T表
22、示外露可导点部分通过保护线与和电源接地点电气上无关的接地极连接。 其中，TN系统中横线后的字母S、C、C-S表示保护线与中性线的组合情况。S表示整个系统中保护线和中性线是完全分开的，二者只在电源接地点有电气联结关系；C表示整个系统中保护线和中线性是合一的，即二者合一为PEN线；C-S表示系统中中性线和保护线一部分合一，一部分分开。TN系统的特点：(一) 中性点直接接地 (二) 在TNC系统中，将中性线和保护线（PEN）合并(三) 在TNS系统中将中性线和保护线（PE）分开将机座连接到PEN或PE线上这些保护线本身再多处接地。(四) 在第一次绝缘故障时，必须由过电流保护电器脱扣动作。(五) TN
23、系统需要技术熟练人员的维护。(六) 由于会出现的故障电流而增加火灾危险。(七) TNC方案往往降低设备费用(八) 在设计阶段每逢能用计算机时，应对脱扣进行验证，(九) 在TNC系统中PEN线和在TNS系统中的PE线绝对不能断开。(一十) 在TNC系统的接地保护功能总是优于“中性线”的功能、尤其是PEN线总是必须连接到用电设备的“接地”端子而且该端子与中性点端子间设一跨线。 TT系统的特点：中性点直接接地。 (一) 机座互联并且在一点接地(二) 在第二次绝缘故障时，必须由漏电保护器使脱扣器动作，为保证供电的连续性，漏电保护器通常装在进线开关下端或每个出线回路的开端。(三) 安装设计的简单解决方案
24、。(四) 不需要连续的绝缘监测，只需漏电保护器来不时地检查绝缘是否有故障。 IT系统的特点；(一) 中性点不接地或接电阻。(二) 机座互联并且在一点接地。(三) 发生第一次绝缘故障时应发小报警，这一故障必须由装在中性点与地之间的一个连续绝缘监视器查出和消除。(四) 在第二次绝缘故障时必须由过电流保护电器使脱扣动作。(五) 保证运行最大供电持续性的解决方法。(六) 需要网络技术人员的监视运行。(七) 要求网络的绝缘水平很高。(八) 在设计阶段每逢能用计算时，应对分断第二故障作检查，以及当设备第一次投入运行时，在所有情况下应由测定检查分断动作。 三 各种接地的主要作用(一) 变压器和发电机的中行点
25、直接接地，能维持相线对地的电压不变（故障相除外），并可降低人体的接触电压及适当降低制造时对电气设备的绝缘要求。在变压器供电时，可防止高压电窜至低压用电侧的危险。(二) 变压器或发电机的中性点经消弧线圈接地，还能在发生单相接地故障时，消除接地短路点的电弧及由此而可能引起的危害。(三) 仪用互感器如电压互感器一侧线圈的中性点接地，主要是为了对一次系统中的相对地电压进行测量。(四) “两线一地”制的相线接地，是为利用大地当作一根导线，从而降低线路基建投资和年运行费用，并减少线路材料的耗量。但对电讯有干扰影响，对安全不利。故这种供电方式平原地区已不再推广使用，原有的也大都已进行了改造。 第七章 结束语
26、 上述设计除了互感器、导线的简略部分，都是自己一步一步写出来的，每一个公式，每一个数据，从上到下成一个系统的计算体系，比平时的计算更有意义，但还是离不开对课本的依赖。部分计算公式生疏，通过课程设计刚好增加了对课本的理解和熟练。画图，识图基本功也提升了不少，对课本上有些模糊地东西也有了深刻理解，如防火分区，部分消防负荷也列入负荷计算等，课程设计让我对建筑供配电系统有了更深的认识，为我以后的工作添砖加瓦。另外，由于自己专业学习的不足，经验的欠缺，设计中可能有错误或漏洞，希望老师给予批评和指出。有付出终有回报，和上学期一样，接到课程设计时感觉压力很大，又是在考试将近，总想以应付的方式完成作业。但每次
27、又是不甘心，又认认真真的做完自己的设计，最后时终会感觉到大有一番收获，谢谢老师的耐心，细致的指导，让我在专业学习中有了大的进步，还有小组人员的配合，谢谢大家的努力。一份付出，一份收获，持续几周的课程设计结束了，我得到的了很多，更增加了我对专业的兴趣，学习心倍增，希望在今后的努力中，更专心，更好。致谢本次课程设计不仅让我增加了知识，提高了我对学习资料的搜集能力，同样重要的是让我感受到有太多的人在给予我帮助，我对帮助我的人表示感谢。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完
28、善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。 其次，来大学两年半了，我要感谢帮助过我的同学，同一组的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的难题。 最后，感谢我的父母，感谢爸妈的养育之恩，感谢他（她）们给我提供一个好的学习机会，用辛苦和汗水让我在这里学习。摘要1.供配电工程设计指导，机械工业出版社，翁双安，20042.现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社，李英姿等，20083.AutoCAD2008中文版电气设计完全自学手册，机械工业出版社，孟德星等，20084.供配电系统设计规范，GB50054-20095.民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2008 附录设备及规格设备名称设备规格个数变压器1600KW4高压断路器VK-10J25-630A5高压断路器VK-10M25-1250A2低压断路器DW-15-2500A5电流互感器LQG-0.5-200/58电压互感器JDJ-10KV4
