电气设计工程论文：大型写字楼供配电系统设计

1、电气设计工程论文：大型写字楼供配电系统设计大型写字楼供配电系统设计摘要近年来，随着我国国民经济的快速发展，高层大型办公楼如雨后春笋般涌现。传统的供电系 统已经跟不上时代了。其结构复杂，效率低，完全依靠人工操作，这不符合我国为促进环境 保护而提岀的节能减排理念。因此，大型办公楼的供配电系统设讣逐渐受到青睐。在这种背 景下，研究大型办公建筑的供配电系统就显得尤为重要。以广东省茂名市某大型商业办公楼 为例，根据髙层公共建筑用电设备多、用电负荷大、负荷类型多的特点，对髙层公共建筑用 电负荷进行了详细的分析和分类。有许多备用负载、许多配电系统、许多单元和复杂的配电 线路。然后选择合适的变压器、无功功率补

2、偿装置、配电电缆等。、布置变压器和配电室， 设汁防雷接地并解决相关问题，从而完成建筑供配电系统的初步设讣。本文完成了配电系统 的初步设计，采用需求系数法和单位面积功率法确左计算负荷。根据所选变压器、高压开关 柜和低压开关柜的尺寸和型号，选择和布置变压器和配电室。确定低压开关设备的位置后， 选择英配电干线的电缆总线。检查所选电缆总线的电压损失、额定电流和允许温升。最后, 设计了建筑供配电系统的防雷接地系统。建筑物内的电气和电子系统会因雷击、雷电电磁脉 冲、静电等造成设备损坏。、或由于不可靠的接地造成的设备损坏或人员触电。防雷接地系 统必须根据建筑物的防雷等级合理布置，确保建筑物用电安全。本文还认

3、頁规划了供配电设 计，充分考虑了存在的问题和解决方案。关键词：供配电系统：无功功率补偿；变压器：负荷计算：防雷接地Design of power supply and distribution system for large office buildingsAbstractIn recent years, with the rapid development of Chinas national economy, high-rise large office buildings have sprung upThe traditional power supply system has not

4、 kept pace with the timesits structure is complex, its efficiency is log and it depends entirely on manual operation, which does not conform to the concept of energy conservation and emission reduction put forward by China to promote environmental protect:ionTherefoe the design of power supply and d

5、istribution system for large office buildings is gradually favoredUnder this backgroundz it is particularly important to study the power supply and distribution system of large office buildingsTaking a large commercial office building in Maoming City, Guangdong Province as an example, according to t

6、he characteristics of high-rise public buildings with many electrical equipment, large electrical load and many load types, the electrical load of high-rise public buildings is analyzed and classified in detailThere are many backup loads, many distribution systems, many units and complicated distrib

7、ution linesThen select the appropriate transformer; reactive power compensation device, distribution cable, etc3 Arrange transformer and distribution room, design lightning protection grounding and solve related problems, thus completing the preliminary design of building power supply and distributi

8、on system In this paper; the preliminary design of the distribution system is completed, and the calculation load is determined by the demand coefficient method and the unit area power methodAccording to the size and model of the selected transformer, high voltage switch cabinet and low voltage swit

9、ch cabinet, select and arrange the transformer and distribution roomAfter determining the location of low-voltage switchgear; select the cable bus of its distribution trunkcheck the voltage loss, rated current and allowable temperature rise of the selected cable busFinail% the lightning protection a

10、nd grounding system of building power supply and distribution system is designedElectrical and electronic systems in buildings may cause equipment damage due to lightning strikes, lightning electromagnetic pulses, static electricity, etcOr equipment damage or personnel electric shock due to unreliab

11、le groundingLightning protection and grounding system must be reas on ably arranged accordi ng to the light ning protection level of the building to ensure the safety of the buildingThis article also carefully planned the power supply and distribution design, fully considered the existing problems a

12、nd solutionsKey words: power supply and distribution system; reactive power compensation; transformer; load calculation; lightning protection and grounding第1章绪论11工程背景本论文是以广东省茂名市某大型商用写字楼为背景，该建筑为一栋高层独立商业写字楼，属 于高层公用建筑。总建筑而积4170232 m2,地上建筑而积29320 m2.地下建筑面积1238232 m2o地卞3层,地上15层，建筑长62m,宽21m,高95m。建筑布局及功能:地

13、下一层为大堂，办公室，消防控制室等，二层及以上为办公及辅助用房， 顶层为电梯间，电气间，消防水箱间，一至三层东西两侧为新风机组：三层地下为车库（战 时为六级人防物资仓库），生活水泵房，冷藏室，中水房，物业房，鼓风机房，不燃材料仓 库等，二层地下为车库，鼓风机房，锅炉房，物业房，电缆夹层，一层不燃材料仓库为车库， 自行车，变压器房，鼓风机房，弱电室等。建筑结构形式：框剪结构，抗震设防烈度8度，设计使用年限90年。消防设计：建筑物分为一类，耐火等级为地上、地下。供电：地下一层东侧设高压分房。两台10kV电源从城市电网引来。两个电源同时供电，互 为备用。主要电气设备：制冷机组、锅炉房、生活水泵、中水

14、泵、冷却水泵、冷冻水泵、电梯、新风 机、照明、潜污泵、消防风机、消防稳压泵、消防水泵、消防监控设备、安防监控设备、网 络设备等。常用用电负荷等级：消防电梯、消防风机、消防水泵、应急照明等消防用电设备及客梯用电、 生活水泵、地下污水泵等为一级负荷，其余为三级负荷。本工程按三类防雷建筑物设计防雷接地系统。接地采用总等电位联结，电源取自地下一层变 配电。广东省茂名市某大型写字楼南立而图。12工程特点（1）高层建筑。民用建筑设计通则（GB 50352-2005）规定,高层建筑是指除住宅外，高 度大于24m的建筑。广东省茂斜市某大型办公楼，髙度95m （不含女儿墙和屋顶机房），是 典型的髙层建筑，具有耗

15、电量大、电力系统结构复杂、供电可靠性要求高等特点。（2）综合电气设备。一般来说，高层建筑有消防、制冷、生活用水和中水设施，但它们被 广泛使用除了这些设施，东部省茂名市的一座大型办公楼还配备了锅炉房设备、厨房设备、人防设备 和室外景观照明。这些装苣耗电量大，但并不常用。在计算整个系统的用电负荷时，应考虑 需求系数。（3）负载不确定。由于该楼建成后将分批出租或出售，将进行二次深化设汁。因此，在第 一次设计中，未设计具体的照明插座电路，仅估算功率，并预留厨房和景观照明。13本工程供配电系统设计根据本工程的特点，本文的设计内容如下：首先，对建筑物内电气设备的负荷进行分析，采用需求系数法和单位功率预留法

16、进行负荷计 算，并按等级进行负荷分类。苴次，确左总有功和无功功率，选择合适的变压器和无功补偿 装宜，设计供配电一次接线。其次，对低压系统的二次接线进行了设计。最后，对整个工程 的防雷、接地和人防工程进行了设计。本文的主要章节安排如下：第一章为绪论，介绍了工程背景、工程特点、工程设计等：第二 章为负荷计算和无功补偿设计。根拯建筑物内已知的设备负荷，进行负荷讣算、分类和无功 补偿计算。第三章是供配电系统的一次接线设讣。通过第二章的讣算数据，选择变压器进行 变压器室高低压接线设计。第四章是配电室布置设计，根据上一章髙低压柜的选择，合理布 置配电室：第五章是电线电缆的选择和敷设。通过负荷计算和验证，选

17、择合适的电线电缆完 成低压柜出线配置。第六章防雷、过电压保护及接地设计。根据建筑物高度、防雷等级、设 备特点等，对整个建筑物的防雷接地保护进行了具体设汁。第七章分析在供配电系统的设计 中也存在问题或会岀现的故障，并提出相关解决方案，该楼的竖向系统图见图1-2。第2章负荷计算及无功功率补偿设计计算出的负荷不是设备铭牌上的功率,而是热效应等于实际可变负荷同时产生的最大热效应, 即假左的连续负荷。常用的计算方法有需要系数法、单位指数法和利用系数法。需求系数法：用设备功率乘以需求系数或同时系数，直接得到计算负荷。方法简单，应用范 围广。单位面积功率法：当用电设备的功率和数屋不能确定时，按单位而积功率和

18、施工面积确泄负 荷。系数法：无论汁算范围有多大，都必须求出汁算范用内电气设备的有效台数和最大系数，才 能得到计算结果。广东省茂名市的一座大型写字楼，是一座商业写字楼，供各区租售。大楼内的办公室需要根 拯分业主的要求重新装修。因此，初步设汁中只能预留办公负荷，同时还应预留安全监控负 荷、消防监控负荷和网络机房负荷。本工程负荷预留采用单位面积功率法。该方法的优点是 不需要定义设备功率和单元数，只需根据建筑面积和使用性质预留，计算简单方便。负荷计 算采用需求系数法，主要考虑本工程为民用建筑，电气设备较多，一般要求计算精度。该系 数法具有功耗低、功率已知、计算精度髙等优点，适用于工业设备的负荷计算。该

19、算法不适 用于此项。21负荷数据广东省茂名市某大型写字楼有380 V三相用电设备（如水泵、空调机组、锅炉、风机等），也 220 V单相用电设备（如照明、风机盘管）有；各种负荷中有平时运行设备、有备用设备、也 有发生火灾时才启动的消防设备。楼内所有用电设备均由地下一层10/038 k V变配电室供电, 采用220/380 V放射式与树干式相结合的供电方式，对于单台负荷较大的设备或重要负荷一 般使用放射式供电。楼内用电设备负荷由设备厂家提供，或者相关专业提供，或者使用单位 而积功率法得到。211单位而积功率法单位而积法计算有功功率Pc的公式为：，式中为单位而积功率，S为建筑面积。办公楼 的单位而枳

20、功率一般为30i00W/nT（査工业与民用配电设计手册表1-11所得）。不需 要知道具体用电设备的功率，直接通过建筑面积估算出有功功率。212负荷分级根据电力中断造成的损失或影响程度以及对供电可靠性的要求，我国用电负荷分为三级。在 民用建筑中，消防设备、应急照明、污水泵、电梯等为一级负荷，一旦发生火灾，中断供电 将造成人员伤亡或经济损失。如果电源中断，二次负载会造成更大的损失，而其余的则是三 次负载。根据工业与民用配电设计手册表2-2,本项目电气设备负荷为一级和三级，无 二级负荷。电气设备的负荷分类见表2-1 o主要负载需要可靠的电源。两个电源同时供电。 当一个电源关闭时，另一个电源不应同时关

21、闭。对于特别重要的负载，还必须有应急电源, 如火灾应急照明和疏散指示器。三级负载对供电可靠性有一般要求，单回路供电就足够了。 213用电设备负荷数据根据各专业提供的设备负荷，以及单位而积法计算，对各层用电负荷进行数据统计和分级。 各楼层用电设备负荷数据见表2-1622负荷计算负荷计算是供配电设讣的基础。只有正确计算负荷，才能设讣岀合理的供配电系统。在供 配电工程设讣中，需要确立电气计算负荷，又称半小时最大负荷，它是供配电设计中选择变 压器容量和确左无功补偿，电线电缆，电压偏差和电能损耗的依据。一般采用所需系数法 进行计算。各计算荷载表达式见表2-2。表2-2计算负荷运算式注：1用电设备的需要系

22、数、功率因数査工业与民用配电设计手册表表1-62当用电设备台数较少，3台及以下时，Kx取2：当只有4台设备时，取09根据用电设备负荷的性质，将楼内所有负荷分类为三类：照明负荷、动力负荷和平时消防负 荷、火灾时消防负荷，然后分别计算这三类负荷。221照明负荷038 kV配电干线及支干线负荷计算照明负荷038 kV配电干线和分支干线均采用需求系数法讣算，见表2-3。不计算备用设备的 功率和备用电路的负载。表2-3照明负荷038 kV配电干线负荷计算其中最后一栏，按需要系数法合计的需要系数Kx功率因数coscp是根据该栏的设备功率、有 功计算功率、视在功率的合计值计算而得。222动力负荷和平时消防负

23、荷038 kV配电干线及支干线负荷计算038 kV配电干线和分支干线的电力负荷和消防负荷的负荷计算也采用要求系数法，如表2-4 所示。不计算备用设备的功率和备用电路的负载。表2-4动力负荷及平时消防负荷038 kV配电干线负荷计算其中最后两栏中的需要系数Kx、功率因数cosq是根据该栏的设备功率、有功计算功率、视 在功率的合计值计算而得。223火灾时消防负荷038 k V配电干线及支干线负荷计算火灾情况下，038kV配电干线和分支干线的负荷按需要系数法计算，见表2-5不计算备用 设备功率和备用回路负载。表2-5消防负荷038 k V配电干线负荷计算其中最后两栏中的需要系数Kx、功率因数cosq是根据该栏的设备功率、有功计算功率、视 在功率的合计值计算而得。224 10/038 kV变配电室负荷计算根据表2-3、表2-4数据汁算变配电室的总负荷，见表2-6。由于发生火灾时，必须切除正常 照明和动力负荷，消防负荷运行，表2-5的消防负荷65446 k W相对较小，因此不计入总负 荷。该工程没有二级负荷，运算过程中只考虑一级负荷。通过求和计算得到，无功功率补偿 前的总负荷为4088