华联综合大楼建筑供配电照明设计.doc

课程设计说明书（2014/2015学年第一学期）课程名称 ： 建筑供配电及照明系统工程设计 题 目 ：华联综合大楼建筑供配电照明设计 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 设计成绩 ：1课程设计的目的（1）巩固和扩大所学的专业理论知识，并在课程设计的实践中得到灵活应用； （2） 学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想； （3）培养独立分析和解决问题的工作能力及解决实际工程设计的基本技能； （4）学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。2 课程设计的主要任务与设计步骤2.1主要任务 （1）某综合大楼建筑总面积为41592m2，地下两层，地上二十六层。地下二层为设备 间，层高5m，地下一层为停车场，层高3.5m，地上各层主要是金融，餐饮，娱乐，休闲，住宅等。层高均为3.5m，在地上四层有一个功能餐厅。 （2）大楼用电负荷 一般照明负荷地下一层，二层按单位指标法计算按10w/m2，建筑总面积为5008m2，地上一至七层按单位指标法计算，按50w/m2估算，建筑总面积为17128平方米，地上八层至二十六层为住宅建筑，每层7户，共133户，每户按10kw估算. 空调负荷按：单位面积法计算，按70w/平方米估算，整栋大楼都采用中央空调控制，除去电梯间面积，建筑总面积为34488平方米。 一般电梯三台，两台15KW，一台11KW装在顶层。 锅炉房10KW； 西餐厅50KW ； 淋浴15KW； 中餐厅26KW ； 洗衣房动力18KW ； 生活水泵两台，每台34KW，一备一用，排污泵一台4KW ； 消防设备：消防泵两台每台55KW;喷淋泵两台每台45KW;排烟风机共四台，每台9.5KW分别布置在地下一二层；正压送风机三台，每台5KW；消防电梯一台30KW设在顶层。 （3）多功能厅长15m 宽7.2m 层高6m，三面为墙，一面为玻璃罩式墙，天花板反射系数为70%，墙面反射系数为50%，地板反射系数为25%。（4）确定负荷系数 拟定高低压供配电系统 正确建立负荷统计计算表 变压器，发电机台数，容量，型号选择 开关线路各做一个选型 多功能厅照度计算及照明灯具的选择及布置 CAD绘制供配电系统图及电照平面图 编写课程设计说明书 2.2技术要求 （1）多功能餐厅的照度满足300lx，功率因数0.9，电压损失5% （2）满足民用建筑电气设计规范要求 2.3 求负荷计算的方法 2.3.1需要系数法： 计算公式如下： PcKdPe 式中： Pc计算有功功率(kw)； Kd 需要系数(三台以下时Kd 1)； Pe用电设备组的设备容量(kw)。 进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理： （1）照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。 （2）低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率（3）用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。 （4）季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备)应择其大者计入总设备容量。（5）反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为25的设备功率。 （6）单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。 用电设备组的需要系数及功率因数表： 用电设备组的计算负荷多个用电设备组的计算负荷 其中 K 同期系数2.3.2 单位指标法 民用建筑主要有照明、动力及空调负荷。 商业性高层建筑的用电负荷大致分布： 空调设备4050%， 电气照明3035%， 动力用电2025%。一般在方案设计时采用此方法。 单位指标法的计算公式如下: Sc A K1000式中: Sc计算的在功率(kvA)； K单位指标(vAm2)； A建筑面积(m2)。或 P=AW w单位指标(kwm2)；2.3.3总负荷计算对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。 配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数K，一般取为0.80.9。当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼)共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。2.4变压器 2.4.1变压器的损耗： 有功P=0.016*Sc ； 无功Q=0.06*Sc ； 2.4.2变压器台数的选择依据： 据负荷可靠性要求： 一、二级负荷，宜选用两台，互为备用。 二级负荷（无一级负荷时，也可采用一台，但在低压侧应与其它备用电源联络。（1）明备用：两台变压器均按100%负荷选择，一台工作，一台备用。（2）暗备用：每台变压器的容量均按最大负荷的70%来选择，正常情况下两台变压器都参 加工作，每台变压器承担50%最大负荷。考虑经济运行：季节负荷较大时，可装二台 以上的变压器。考虑负荷大小：车间原则上一台，总负荷过大可装两台，避免故障影响大。考虑负荷的发展：考虑今后电力负荷的增长，留有一定的余地。2.4.3变压器容量的选择：（1）单台变压器： 变压器最佳负荷率，一般为 70%80% 。 -偿后的平均功率因数。 （2）两台变压器 任一台变压器单独运行时，应满足一二级负荷的需要 （3）容量上限 车间变压器，变压器不宜超过 16002500KVA。 二层楼以上的干式变压器其容量不宜大于630KVA 居民小区变电所的配电变压器单台不宜超过630KVA。变压器的选择：双变压器并联运行，按每台变压器承担7585%负荷计算,互为暗备用，采用SC系列10KV铜绕组低损耗电力变压器: 1.T1 SC-2000/10.5 U1=10.5KV U2=0.4KV U%=6 2.T2 SC-1250/10.5 U1=10.5KV U2=0.4KV U%=6 2.5短路电流计算短路电流计算的目的: 为了确定线路接线是否需要采取限制短路电流的措施，保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，为选择继电保护方法和整定计算提供依据，验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流计算，应考虑510年的远景发展规划。变压器高压侧：电力系统的电抗：X1=10.52800=0.137 线路阻抗：X2=X0*L=0.35*5=1.75总电抗：X=X1+X2=1.887三相短路电流周期分量有效值：I=10.5(1.732*1.887)=3.213kA三相短路冲击电流ish=2.55*3.213=8.19kA有效值：Ish=1.51*3.213=4.85kA三相短路容量：S=1.732*10.5*3.213=58.43MVA变压器低压侧：电力系统的电抗：X1=0.42800=0.0002线路阻抗：X2=（1.75*0.42）(10.52)=0.0025变压器阻抗：X3=U%*Unt2/100*Snt=6*0.42/100*800=0.012 总阻抗：X=X1+X2+X3,4=0.0002+0.0025+12*0.012=0.0087 三相短路电流周期分量有效值：I=0.4(1.732*0.0087)=26.55KA三相短路冲击电流ish=1.84*26.55=48.85KA有效值：Ish=1.09*26.55=28.94KA三相短路容量：S=1.732*0.4*26.55=18.39MVA2.6开关设备的选型2.6.1高压断路器的选择：Ic1=38KA In1=630A Ic2=57KA In2=630A T1高压侧应选ZN5-10/630 热稳定性的校验：3.2132*(0.5+0.55)202*2 合格(1) 动稳定性的校验：Ish=8.19KA50KA 合格 (2) 断流能力的校验：Ik1=3.21320KA 合格 2.6.2 低压断路器的选择：Ic1=1011KA In1=1250A T1选型为MW12 (1) 顺势脱扣器：Iop.or=(1.1*1.8*1000)/(1.732*0.38)=3000A K3=3 (2) 短时脱扣器: Iop.or=(1.1*1.31000)/(1.732*0.38)=2173A K2=2 (3) 长延时脱扣器:Iop.tr=1.1*1011=1112A K=0.9 (4) 开断能力校验：Ik=15.8835KA 合格 2.6.3二次回路继电保护配置根据继电保护和安全自动装置技术规程进行保护配置。 变压器继电保护：纵差保护，瓦斯保护，电流速断保护，复合过流保护（后备保护） 纵差保护： 变压器内部故障保护，例如断线、层间、匝间短路等变压器两侧电流不平衡起动保护，断开变压器两侧开关。 瓦斯保护：变压器内部短路，剧烈发热产生气体起动保护。 轻瓦斯发信号，重瓦斯断开变压器两侧开关。 过电流保护：事故状态下可能出线的过负荷电流动作于信号 电流速断保护：相间短路断开线路断路器 10KV线路继电保护：电流速断保护，过电流保护，单相接地保护 序号保护方式保护功能保护动作形式1电流速断保护相间短路断开线路断路器2过电流保护相间短路，过负荷延时断开线路断路器3母线单相接地保护绝缘监察信号2.7 防雷与接地 ： 按照国家标准 GB 50057-94 建筑物防雷设计规范的要求，重要计算机网络系统机房所在大楼为第二类或第三类防雷建筑物，一般都按要求建设有防雷设施，如大楼天面的避雷网 ( 带 ) 、避雷针或混合组成的接闪器等，这些接闪器通过大楼立柱基础的主钢筋，将强大的雷电流引入大地，形成较好的建筑物防雷设施； 在大楼周围做接地网，用较少的材料和较低的安装成本，完成最有效的接地装置；接地电阻值要求 R 1 ；接地体应离机房所在主建筑物 35m 左右设置；水平和垂直接地体应埋入地下 0.8m 左右，垂直接地体长 2.5m ，每隔 35m 设置一个垂直接地体；垂直接地体采用 50505mm 的热镀锌角钢，水平接地体则选 505mm 的热镀锌扁钢；在地网焊接时，焊接面积应 6 倍接触点，且焊点做防腐蚀防锈处理；各地网应在地面下 0.60.8m 处与多根建筑立柱钢筋焊接，并作防腐蚀、防锈处理； 土壤导电性能差时采用敷设降阻剂法，使接地电阻 1 ；回填土必须是导电状态较好的新粘土；与大楼基础地网多点焊接，并预留接地测试点。2.8无功补偿-采用低压分组补偿(见负荷表) 无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。在本设计中采用容量为12Kvar,三角形连接方式。提高功率因数的方法: 2.8.1提高负荷的自然功率因数： 1）正确的选择、合理的使用电动机和变压器。尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。 2） 更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的设备采用同步电动机，使其工作在过激状态。 2.8.2人工补偿提高功率因数（无功补偿） 当COS0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。 单独就地补偿方式： 优点：补偿范围大，补偿效果最好 缺点：投资大，利用率低。适用经常运转而容量大的感性用电设备。 低压分组补偿方式： 优点：补偿范围较大，补偿效果较好 适用：车间变电所。工厂广泛采用。 高压集中补偿方式： 优点：初期投资少，便于集中管理，利用率高。 缺点：补偿效果差 适用对象：610kV 大中型工厂采用补偿方式 2.9 照明设计 2.9.1照明灯具的选择依据： 按照明设施目的和用途选择光源 办公、工作、学习场所宜采用色温较高的日光型光源，以提高工作、学习效率 休息场所宜采用色温低的光源，已取得温馨舒适的氛围 在有高速机械运行的地方不宜用一般的气体放电灯，以避免频闪效应 频繁操作的灯宜选用白炽灯，需要光的用白炽灯和卤钨灯 按环境要求选择光源 有较大震动的环境中可使用氙灯；电压波动大的地方不宜使用易熄灭的灯；低温环境中，不宜用荧光灯以免启动困难。按投资和年运行费选择光源 选用节电，光效高，寿命长的电源2.9.2 利用系数法 利用系数的选取与多种因素有关，与房间的空间特征系数，反射比等有关。（1）利用系数的有关概念室空间系数RCR 顶棚空间系数CCR地板空间系数FCR（2）有效空间反射比 顶棚有效反射比cc，地面有效反射比fc A0顶棚（或地板）平面面积，m2；As顶棚（或地板）空间各表面的总面积，m2；顶棚（或地板空间各表面的平均反射比。（3）墙平均反射比w（4）确定利用系数的步骤确定房间的各特征量RCR、CCR、FCR。确定cc确定w确定fc，利用系数表中fc=20%，否则，修正。确定利用系数U。可用插值法计算 Eav工作面平均照度，lx； N照明器数； A工作面面积，m2； K维护系数（减光系数） K= 1/K0 K0照度补偿系数。 =多功能厅的计算：参考平面的高度选为0.75m室空间系数：RCR=5*hrc(l+w)(l*w)=5.3958 顶棚空间有效反射比Pcc=0.7 玻璃罩式墙的反射系数取8%则可得墙平均反射比：Pw.av=0.3581利用系数U查表：RCR1=5 RCR2=6 U1=0.28 U2=0.25U=U1+(RCR-RCR1)(RCR2-RCR1)*(U2-U1)=0.268选择嵌入式塑料格栅荧光灯：YG15-3 3*40W 光通量为 3*2400lmN=Eav*A (KU)=24 其中K取0.7 所以需要24个Y