1、学院本科毕业设计（论文） 摘要 摘 要建筑业的发展是人类文明与进步的重要标志，从修建遮蔽风雨的洞穴到今天各种风格和功能的大型建筑物，进入21世纪以来,随着城市规模的不断扩大，小区供配电负荷较大，负荷分配分散以及供电回路数量较多的特点，要提高层建筑配电系统的可靠性，要正确选择各类配电设备的容量，就必须科学、合理的进行负荷计算。在本设计中，要求完成对住宅小区供配电系统设计，主要包括照明系统、低压供配电系统、负荷计算、防雷与接地系统。论文针对住宅小区电气 的设计和使用需要，在重点表述低压供配电系统、负荷计算和防雷与接地系统的 同时，侧重于电气基本理论和基本知识。设计中，总体按照民用建筑设计规范来 建
2、立设计的整体思路，并完成低压供配电、负荷计算、设备选型、照明计算，插座选取。关键词：负荷计算，配电系统，防雷设计，照明 AbstractConstruction and progress of human civilization development is an important symbol, from the cave to shelter from bad weather to build a variety of styles and functions of todays large building into the 21st century, with the contin
3、uous expansion of city size, over the load cell power supply large, decentralized load distribution and characteristics of a large number of power supply circuit, to improve distribution system reliability story building, to correctly select the capacity of various types of distribution equipment, i
4、t must be scientific and rational for load calculation.In this design, the requirements for completion of the residential distribution system design, including lighting, low voltage power supply system, load calculation, lightning protection and grounding systems.Thesis, the design of residential ar
5、eas and the use of electrical needs, expressed in the focus voltage power supply system, load calculation, and lightning protection and grounding system at the same time, focusing on the basic theory and basic electrical knowledge.Design, civil design specifications in accordance to the overall desi
6、gn of the overall idea of the establishment, and complete low-voltage power supply, load calculation, equipment selection, lighting calculations, outlet selection.Keywords: load calculation, distribution systems, lightning protection design, light I学院本科毕业设计（论文） 目录目录摘 要IAbstractII1 绪论11.1前言11.2工程概述12
7、 负荷计算和无功功率计算22.1概述22.2基本理论及计算公式32.3负荷计算和无功功率计算42.4无功功率补偿62.5年耗电量的估算73 变压器容量和台数的选择83.1概述83.2变电所主变压器容量选择83.3主变压器相数的选择93.4绕组数的选择93.5主变调压方式的选择103.6连接组别的选择103.7容量比的选择113.8主变压器冷却方式的选择113.9方案的确定114 变电所主接线方案的选择124.1国家对高层建筑的一般规定：124.2低压线路接线方式134.3导线和电缆的选择144.4基本要求144.5具体方案145 短路电流的计算185.1短路电流计算的目的及方法185.2短路电
8、流的计算185.3确定基准值185.4计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：195.5计算k-1点的短路电流总电抗标么值及三相短路电流和短路容量205.6计算k-2点短路电流总电抗标么值及三相短路电流和短路容量205.7短路电流计算216 变电所一次设备的选择226.1导线及截面选择的基本理论226.2 电气设备及导体选择的原则226.3高压电气设备的选择226.4低压断路器的选择236.5 选择结果236.6母线的选择237 变电所继电保护的设计287.1概述287.2变压器继电保护287.3变压器的其他保护298 防雷和接地装置的确定318.1防雷基本理论318.2防雷装置的确定328.3
9、接地基本理论和装置的确定339 照明设计359.1概述359.2照明计量单位359.3照度方式和种类359.4照度计算369.5电气照明设计的基本原则379.6 电气照明详细设计计算379.7 插座系统的概述419.8该小区住宅的插座系统设计4310 设计总结44参考文献45致谢4615学院本科毕业设计（论文） 绪论1 绪论1.1前言本次设计的题目是小区供配电及其照明设计。由于现在住宅多高层住宅,本次设计的小区为小高层。通过具体的实例工程设计，初步掌握小区建筑供配电系统设计的基本方法,更好的将理论和实践相结合, 将大学几年来所学的课程及知识应用到自己的专业中去,也为将来的工作打下良好的基础。同
10、时也可以更加详细地学习建筑规范，提高自己独立完成工程设计的实际操作和研究能力。本工程为一类高层建筑，按三级负荷供电，二类防雷建筑物、二级防火进行电气系统设计。在本设计中，要求完成对住宅小区供配电系统设计，主要包括照明系统、低压供配电系统、负荷计算、防雷与接地系统。论文针对住宅小区电气的设计和使用需要，在重点表述低压供配电系统、负荷计算和防雷与接地系统的同时，侧重于电气基本理论和基本知识。设计中，总体按照民用建筑设计规范来建立设计的整体思路，压供配电、负荷计算、设备选型、系统构成以及施工图的绘制。 本毕业设计论文共分十章。其中第1章是绪论；第2章负荷计算和无功功率计算；第3章为 变压器容量和台数
11、的选择；第4章变电所主接线方案的选择；第5章为短路电流的计算；第6章为变电所一次设备的选择；第7章为变电所继电保护的设计；第八章为防雷和接地装置的确定；第九章为照明设计；第十章为设计总结。 1.2工程概述 本次设计具体项目为住宅小区项目。本设计为普通民用高层住宅，为一类高层建筑，按二级负荷供电。防火等级为二级，按二类防雷建筑物设计防雷。本设计采用 10kv/0.4kv 进线形式，接地形式采用 TN-C-S 系统进户处设重复接地，采用综合接地方式，接地利用建筑物基础作接地极，接地电阻不大于10欧。电源进线采用 YFD-YJV-4(1*95)+PE(1*50) 电缆引入。本次电气系统设计主要包括：
12、照明系统设计，低压供配电系统设计，小区负荷计算，防雷与接地系统。防雷接地设计，根据防雷等级进行设计，对主要建筑物和电气设备采取防雷 和接地措施，以保护国家财产免遭损失和保障人身安全。学院本科毕业设计（论文） 负荷计算和无功功率计算2 负荷计算和无功功率计算2.1概述 小区住宅的负荷计算是搞好住宅的电气设计，关键问题之一，如何确定住宅小区的电力计算负荷。电气负荷的估算 电气负荷在建筑电气设计中是一个重要参数，他受许多客观因素的制约。随着人们物质文化生活水平的提高，家用电器在人们生活中的迅速普及，若要 准确地计算小区的电气负荷是很困难的。一般可以采用负荷密度法来对小区的电气负荷进行估算。由于建筑物
13、的功能不同，其负荷密度也随之不同而不同。 住宅建筑的公共电力负荷的计算居住建筑的公共用电负荷大致可分为照明负荷和动力负荷两部分。照明负荷居住建筑公共场所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。照明的用电负荷量与控制方法有关门厅及电梯前室的照明。其灯具安装于居住建筑的重要交通场所照明对居民的安全感起着较重要的作用，一般采用按键开关控制，夜间长时点亮，照明容量即 可按灯泡的功率计算。 走道、户门外的照明。多采用定时开关控制，据测定可节电 75%，照明容量可按 灯泡功率的 25%计算。电梯机房、水箱间、水泵制，据测定可节电 75%，照明容量可按灯泡功率的 25%计算。 电梯机房、水箱间、水泵房、值班
14、室等一般按办公用房计算功率。应急照明负荷，居住建筑公用照明负荷可按如下指标估算：多层住宅 56w/，高层住宅 1015W/ . (2) 动力负荷 公共辅助设施的动力负荷主要有：给水、排水的用电负荷。根据有关文献报道，每人每天供水量一般在 0.3t，一 般居民区的吨水耗电量在 0.1kw 以内。按荷年利用小时 4500h 计相当于每人的用电负荷约为 0.028kw，亦可按 0.20.25W/估算。 排水：在通用的自流排水条件下，用电量可不计。电梯用电负荷。高层住宅建筑中，电梯是关键的垂直运输设备，高层住宅电梯的用电主要与一下因素有关：a 每台电梯的服务户数，一般服务户数越多，耗电越大; 建筑物的
15、高度及层数越多，耗电越大；c 电梯的速度和载重；d 电梯的电 机效率和传动效率。一般情况下，电梯的户负荷可按每户0.250.35k 估算，亦可按 1.72.0w/估算高层住宅的电梯负荷。计算负荷，也称需用负荷。目的是为了合理的选择供配电系统各级电压供电网络、变压器容量和电器设备型号等。尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失、选择熔断器和保护元件等。平均负荷，用来计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。需用系数法，是将用电设备容量 Pe 乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种方法。这种方法由于简单易行，为设计人员普遍接
16、授。事实上只 有当设备台数足够多，总密量足够在，无特大型用电设备，需用系数值才能趋向一个稳定的数值。因此，需用系数法普遍用于方案估算初步设计和工厂大型车间变电所的施工设计。表2.1为本次设计住宅的负荷统计表，本设计采用需要系数法确定表2.1住宅小区的负荷统计 负荷名称Pe(KW)KxIjs(A)选用电缆型号规格16F住宅电源1680.80.9227YFD-YJV-4（1*95）+PE（1*50）712F住宅电源1680.80.9227YFD-YJV-4（1*95）+PE（1*50）1318F住宅电源1680.80.9227YFD-YJV-4（1*95）+PE（1*50）消防电梯常用电源及辅助设
17、备1410.830.4NH-W-4*16+E16普通电梯常用电源及辅助设备1410.830.4ZR-W-4*16+E16生活泵5.510.811W-4*4+E4消防泵2210.842NH-W-4*25+E16公用照明常用电源710.813ZR-W-4*6+E6人防照明510.810YJV-4*6+E6人防动力710.813NHYJV-4*6+E62.2基本理论及计算公式在负荷计算时，采用需要系数法对各个楼层进行计算。主要计算公式有： 有功功率： 式（2. 1） 无功功率: 式（2. 2） 视在功率: 式（2.3） 计算电流: 式（2.4）2.3负荷计算和无功功率计算（1）16F P=1680.
18、8=134.4 KW Q=134.40.48=64.5Kvar; S= 134.4 +64.5 =149.1 I=149.1kva/1.732/0.38kv=226.5A（2）7-12F住宅 P=1680.8=134.4KW Q=134.40.48=64.5Kvar; S= 134.4 +64.5 =149.1 I=149.1kva/1.732/0.38kv=226.5A（3）13-18F住宅 P=1680.8=134.4KW Q=134.40.48=64.5Kvar;S= 134.4+64.5 =149.1 I=149.1kva/1.732/0.38kv=226.5A（4）消防电梯及辅助设备
19、P=14KW1=14 KW Q=140.75=10.5 Kvar S= 14 +10.5 =17.5 I=17.5 kv.A /1.732 /0.38 kv=26.6A （5）普通电梯及辅助设备： P=14KW1=14KW Q=140.75=10.5Kvar S=14 +10.5 =17.5 I=17.5 kv.A /1.732 /0.38 kv=26.6A （6）消防泵 P=221=22KW Q=220.75=16.5Kvar S=22 +16.5 =27.5 I=27.5 /1.732 /0.38 kv=41.8A （7）生活泵 P=5.51=22 KW Q=5.50.75 =4.1Kva
20、r S= 5.5 + 4.1 = 6.9 I=6.9 /1.752/0.38 Kv=10.5A （8）公用照明常用电源： P=7KW1 =7KW ; Q=70.75 =5.25 Kvar S= 7 + 5.25 = 8.75 I=8.75 kvA/1.732 /0.38Kv =13.2A （9）人防照明： P=5KW1 =5KW ; Q=50.75 =3.75 Kvar S= 5 + 3.75 =6.25 I=6.25 /1.732/0.38Kv =9.5 A （10）人防动力 P=7kw1 =7kw ; Q=70.75 =5.25 Kvar S= 7 + 5.25 = 8.75 I=8.75
21、 kv.A/1.732 /0.38Kv =13.2A 取本住宅同时系数：Kp=0.95, Kq=0.97,则全楼计算负荷为： P=0.95P=0.95477.7 =453.8KW Q=0.97249.4 =241.9kvar S= = 453.8 +241.9 =514.2 I=514.2 /1.732 /0.38Kv=781.3 A 2.4无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷： 这时低压侧的功率因数为： 为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因高于0.90，取： 。要使低压侧的功率因数由0.88提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为： 取:=96则补偿后
22、变电所低压侧的视在计算负荷为： 计算电流变压器的功率损耗为： 变电所高压侧的计算负荷为： 补偿后的功率因数为： 满足（大于0.90）的要求。2.5年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量： 式（2.5） 年无功电能耗电量： 式（2.6）结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4800h，因为年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本住宅：年有功耗电量： ； 年无功耗电量： 。 学院本科毕业设计（论文） 变压器容量和台数的选择3 变压器容量和台数的选择3.1概述在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两
23、种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。根据国际JGJ/T16-92：“用电设备容量在 250KW或需要变压器容量在 160KVA 以上者应以高压方式供电”的要求，可知凡是有一定建筑规模的工程都 将使用电力变压器
24、，但对于如何选择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存 在误区。 认为变压器有功负荷能力、容量应按照计算负荷负载或接近蛮负载选择。 其实这是一种错觉，误认为“满负荷”可以做到物尽其用，节省投资，殊不知虽 然变压器是一种效率高在 95%以上的电气设备。但只有当变压器的负荷在 0.5-0.6 时才可能实现，这也是从发挥变压器最高效率的角度出发来选择变压器容量的首要条件和依据。当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其他一些因素，例如环境温度的影响，降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗，又如变压器台数的合理选择和技术经济比较等等都是影响变压器容量选择的考虑因数。 3.2变电所主变压器容量选
25、择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220KV母线的负荷不
