某大厦建筑供配电系统设计

主要内容 主要内容 1 阅读相关科技文献 查找相关图纸资料 2 熟悉民用建筑电气设计的相关规范和标准 3 熟悉建筑供配电系统设计的方法 步骤和内容 4 熟练使用 AutoCAD 绘图 5 学会整理和总结设计文档报告 6 学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计 基本要求 基本要求 1 制定设计方案 确定电源电压 负荷等级及供配电方式 2 确定方案后 绘制各用电设备等布置平面图 绘制高 低压系统图 3 进行设计计算 选择设备容量 整定值 型号 台数等 编写设计计算书 4 编制课程设计说明书 已知参数 已知参数 某大厦建筑供配电系统设计平面图和工程概况见图纸资料 主要参考资料 主要参考资料 1 供配电工程设计指导 机械工业出版社 翁双安 2004 2 现代建筑电气供配电设计技术 中国电力出版社 李英姿等 2008 3 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 2008 4 供配电系统设计规范 GB50054 2009 5 民用建筑电气设计规范 GBJGJ T16 2008 目录 第一章绪论 3 1 1 设计题目及工程概况 3 1 2 设计的目的及要求 3 1 3 设计的依据 3 第二章方案论证 5 2 1 供配电方案的系统论证 5 2 1 1 高压配电系统 5 2 1 2 低压配电系统 5 2 2 2 方案事项 5 第三章负荷计算 6 3 1 负荷计算的依据及目的 6 3 2 负荷计算的方法 6 3 3 无功补偿及计算及选择 7 3 4 负荷计算 7 第四章设备及导线选择 13 4 1 变压器的选择 13 4 2 短路电流计算 13 4 3 高压断路器的选择 15 4 5 低压断路器的选择 17 4 6 低压电力导线的选择 18 第五章变配电室的设计 20 5 1 变配电室的布置 20 第六章防雷接地设计 21 6 1 防雷设计 21 6 2 接地系统的设计 21 第七章结束语 23 参考文献 24 附录 25 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 设计题目及工程概况设计题目及工程概况 设计题目 某大厦建筑供配电系统设计 工程概况 本工程为十四层建筑二类建筑物 3 1 21 2 设计的目的及要求设计的目的及要求 目的 1 阅读相关科技文献 查找相关图纸资料 2 熟悉民用建筑电气设计的相关规范和标准 3 熟悉建筑供配电系统设计的方法 步骤和内容 4 熟练使用 AutoCAD 绘图 5 学会整理和总结设计文档报告 6 学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计 设计要求 1 制定设计方案 确定电源电压 负荷等级及供配电方式 2 确定方案后 绘制各用电设备等布置平面图 绘制高 低压系统图 3 进行设计计算 选择设备容量 整定值 型号 台数等 编写设计 计算书 4 编制课程设计说明书 1 31 3 设计的依据设计的依据 1 上级部门批准的文件及甲方设计任务书 2 国家现行有关实际规程 规范及标准 主要包含 1 民用建筑电气设计规范 JB T16 92 2 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 95 3 人民防空地下室设计规范 GB50038 94 4 住宅设计规范 GB50096 1999 5 建筑防雷设计设计规范 2000 版 GB50057 94 4 3 部门提供的资料 第二章第二章 方案论证方案论证 2 12 1 供配电方案的系统论证供配电方案的系统论证 2 1 12 1 1 高压配电系统高压配电系统 1 电源 本工程供电电源为两路 10KV 电源供电 10KV 侧微小电流接 地系统 当一路电源故障或检修断电后 另一路电源可以保证一二级负 荷的正常工作 2 选用四台变压器 3 10KV 高压配电系统尾单母线分段联络 当一路电源故障或检修断电 5 后 另一路电源可以保证另一路的工作 2 1 22 1 2 低压配电系统低压配电系统 1 低压配电系统采用放射式与树干式相结合的方式 对于单台容量较 大的负荷或重要负荷采用放射式供电 对于照明或一般负荷采用树干式 与放射式相结合的供电方式 2 电力系统采用 380 220V 50HZ TN S 系统 生活泵电梯采用放射式 供电 为了保证重要负荷的供电采用双回路电缆供电在末一级配电箱处 采用双电源自投 2 22 2 方案事项方案事项 1 根据具体要求认真选择及设计 2 设计时注意用电安全 经济 可靠 第三章第三章 负荷计算负荷计算 3 1 负荷计算的依据及目的负荷计算的依据及目的 负荷计算的依据 计算负荷又称为半小时最大负荷 是供配电设计 时选择变压器容量 确定备用电源 无功补偿容量 季节性负荷容量 选择电器 电线电缆 计算电压偏差 功率损耗和电能损耗的依据 在 本工程中 我们可以依据其设计好的工程图来取得数具据 目的 负荷计算是为了我们选择变压器 断路器 互感器 熔断器 及导线电缆参数选择的数据的方便 也为了我们能够更好的在满足电路 6 需要的情况下 最大的节省经济消费 3 23 2 负荷计算的方法负荷计算的方法 需要系数法 利用系数法和单位指标法 本次设计我们只运用需要 系数法 需要系数法 在所计算的范围内 如一条干线 一段母线或一台变压器 将用电 设备按其设备性质不同分成若干组 对每一组选用合适的需要系数 算 出每组用电设备的计算负荷 然后由各组计算负荷求总的计算负荷 这 种方法称为需要系数法 三相用电设备组的计算负荷公式为 KcPec P tanPcQc cos Pc Sc r3 c U S Ic 3 3 无功补偿及计算及选择无功补偿及计算及选择 其中总负荷为 2652 94KW 一二级计算总负荷为 567 4KW 即补偿无功功率为 Q 2652 94 tan arccos0 55 tan arccos0 92 2898 3KW 取 2900 一二级计算总负荷为 567 4KW 即补偿无功功率为 7 Q 567 4 tan arccos0 55 tan arccos0 92 619 88KW 取 620 本工程采用低压集中自动补偿方式 每台变压器低压母线上装设不 燃型干式补偿电容器 对系统进行无功功率补偿 使其补偿后高压变压 器侧功率因数大于 0 9 变压器二次侧功率因数大于 0 92 3 43 4 负荷计算负荷计算 按按照以上的方法从工程图中找出一级负荷 二级负荷及总负荷 从可以计算出各个负荷计算书如下所示 8 9 10 11 12 13 第四章第四章 设备及导线选择设备及导线选择 4 1 变压器的选择变压器的选择 据负荷计算表可知 计算容量 Sj 2962KVA 所以我们初选变压器两 台容量为 1600KVA 又因为这时每台的变压器的利用率为 1484 1600 92 7 85 所以两台变压器不能够满足要求 故可以选择三 台 但又考虑到工程实例可知应选这四台变压器 考虑到工程实例可知 每台变压器的容量应大于一二级负荷 这里我们取一台变压器为例 实 际中用电负荷是四台变压器平均分配的故那一台变压器是合理的 一 台变压器所承担的一二级总负荷为 S1 2 554 125 一二级中计算负荷为 1007 5KVA 需要系数为 0 55 即 1600 S1 2成立 又因计算总负荷 Sj1 1164 81 即变压器的利用率为 1164 81 1600 72 8 即选四台变压 器是比较合理的 4 2 短路电流计算短路电流计算 其等效电路图如下 确定基准容量 Sd 100MVA Uav1 10 5kV Uav2 0 4kV Soc 500MVA 14 d d1 av1 S100MVA I 5 5kA 1 732 10 5kV3U 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 电力系统的标幺值 d 1 oc S100MVA X 0 2 S500MVA 2 架空线路的标幺值 查表知 X0 0 095 km X2 0 095 3 100MVA 10 52KVA 0 26 3 电力变压器的电抗标幺值 查表知Uk 6 X3 X4 6 100MVA 100 1600KVA 0 37 绘制短路等效电路图如下 计算 K 1 点短路容量 X K 1 X1 X2 0 2 0 26 0 46 15 Id1 X K 1 5 5 0 46 11 96KA 3 k I 11 96KA 3 I 3 k I 3 I 2 55 11 96 30 498KA 3 sh i 1 55 11 96 18 06KA 3 sh I Sd X K 1 100MVA 0 46 217 4MVA 3 k S 计算 K 2 点短路容量 X K 2 X1 X2 X3 X4 0 2 0 26 3 75 2 2 335 Id2 X K 2 144 2 335 61 67KA 3 k I 61 67KA 3 I 3 k I 3 I 2 55 61 67 157 26KA 3 sh i 55 61 67 93 12KA 3 sh I Uav2 0 4 61 67 42 7MVA 3 k S3 3 k I3 即短路计算表如下表所示 三相短路电流 kA 三相短路容量 MVA 短路 计算点 3 k I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S k 111 9611 9611 9618 0630 498217 4 k 261 6761 6761 6793 12157 2642 7 4 3 高压断路器的选择 高压断路器的选择 根据线路额定电压及电流选用 VK 10M25 其参数如下 UN 12KV IN 1250A 额定短时耐受电流 It 25KA 额定峰 16 值耐受电流 Ies kA 63KA 额定短路开断电流 Ioc kA 25KA tima top toc 0 05 0 015 0 8 0 05 1s 高压断路器额定参数与计算数据比较 名称设备参数 VK 10M25 比较条件计算数据 电压比较UN kV 12 UN kV 10 电流比较IN A 1250 Imax A 185 断流能力的校验Ioc kA 25 kA 3 I 11 96 热稳定性的校验It2t kA 2 s 252 3 1875 I 2tima kA 2 s 143 04 动稳定性的校验Ies kA 63 kA 3 sh I 30 498 4 4 高压侧电流互感器的选择 查表可知 LZZbj 10 的参数为 二次回路选用 BV 500 12 5mm2 铜芯塑料线 线长 10M R4 0 1 一秒允许的额定电流的倍数 Kt 90 允许 通过一次额定电流的倍数 Kns 160 1 额定电压 UN Ul 10KV 2 额定频率 f fl 50HZ 3 额定一次侧电流 17 IN 200A Ij 185A 4 电流互感器准确度等级的校验 SN2 200 200 ZL 40000 0 4 16000 S2 5 5 R1 R2 R3 R4 3 2 25 L A r 25 0 13 3 2 25 10 12 5 53 25 0 13 3 2 0 65 2 5 6 35 即SN2 S2符合要求 5 热稳定校验 Kt IN 2 t 2 3 I 显然符合要求 6 动稳定性的校验 2 IN Kns ish 显然也符合要求 4 5 低压断路器的选择低压断路器的选择 根据线路额定电压及电流选用 M20H1 3P 查表知 UN 380KV IN 2500A 过电流脱扣器额定电流 2000A 瞬时过电流脱扣器动作电 N OR I 流IN 2500A K 3 长延时过电流脱扣器动作电流IN 2000A K 1 分断电流 Ioc 85KA 据条件其计算如下表所示 18 设备参数M20H1 3P比较条件计算数据 UN V 380 UN V 380 IN A 2500 Imax A 1769 14 过电流脱扣器 额定电流 A N OR I 2000 Imax A 1769 14 KrelIpk A 1 35 2500 3375 瞬时过电流脱 扣器动作电流 A op o I KIN 3 2500 750 0 KOLIal A 4 5 2000 9000 KrelImax A 1 1 1769 14 1946 长延时过电流 脱扣器动作电 流 Iop l A KIN 1 2000 250 0 KOLIal A 1 2500 2500 灵敏度校验Ks 1 k op o I I Ks1 3 断流能力校验Ioc kA 85 Ik61 67 19 4 6 低压电力导线的选择低压电力导线的选择 因为变变配电所在地下负一层 所以线路应该很短 我们应该按发 热条件来选择导线的截面积 据工程图可知 选长度为 50m 的 WP101 线 路为例进行校验 查负荷计算书知 Pj 441KW Ij 598 24A 上网查阅 环境温度为 30 明敷时 NHYJV 3 185 2 95 交联聚氯 乙烯绝缘电力电缆 其安全载流量为 630A 符合要求 校验器电压损失 U PjL C S 100 441 50 46 3 185 100 2 6 5 满足电压损失的要求 故选择NHYJV 3 185 2 95 交联聚氯乙烯绝缘电力电缆是符合要求 的 20 第五章第五章 变配电室的设计变配电室的设计 5 1 变配电室的布置变配电室的布置 变配电室设置在负一层 设计在地下车库内 面积为 28 00 16 00 变配电所内设有电缆沟 高低压线均采用下进下处 变 配电所内设置四台变压器 12 台高压柜 32 台低压柜 三台配电屏 供 全楼供电 21 第六章第六章 防雷接地设计防雷接地设计 6 1 防雷设计防雷设计 雷电的形成 由于积雨云富含水蒸气 伴随极强烈的上升气流运动 使云中带正电的冰晶和带负电的雨滴碰撞摩擦 形成了雷云 异性电荷 的累积形成云块间的电场强度不断增强 超过空气能承受的程度 击穿 形成云间放电 即为雷电 雷电波可能沿着各种金属导体 管路 特别是沿着天线或架空线引 入室内 对人身和设备造成严重危害 对这些高电位的侵入 特别是对 沿架空线引入雷电波的防护问题比较复杂 通常采用以下几种方法 1 配电线路全部采用地下电缆 2 进户线采用 50 100m 长的一段电缆 3 在架空线进户之处 加装避雷器或放电保护间隙 第 1 种方法最安全可靠 但费用高 故只适用于特殊重要的民用建 筑和易燃易爆的大型工业建筑 后两种方法不能完全避免雷电波的引入 但可将引入的高电位限制在安全范围之内 故在本工程中实际中采用在 电缆线进户之处 加装避雷器或放电保护间隙 6 2 接地系统的设计接地系统的设计 为了防止电磁干扰的感应效应所以应采用屏蔽装置 自然构件做屏 蔽体 或者将建筑物表面的所有的金属构件连接在一起均与防雷装置相 连 并做等电位连接 屏蔽电缆连接到等电位连接带上 每幢建筑物本身采用公用接地系统 互相邻近的建筑物之间有电力 22 和通信电缆连通时 接地装置宜互连 局部等电位联结 电梯机房 夹 层空调机房 地下室水泵房 地下室配电间 强电竖井 公寓式办公室 的卫生间等 16mm2 铜线 局部等电位端子板 25mm 4mm 铜母线 进入建筑物的所有外来导电物 安装在建筑物屋顶的设备管道 电 线保护钢管 分别设局部等电位联结端子箱 就近联结到内部环形导体 上 并连通到基础接地体 建筑物电子信息系统的各种箱体 壳体 机 架等金属组件与建筑物的共用接地系统组成 S 型星型结构的等电位联结