某高层住宅供配电设计(共27页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要本设计是按照建筑供配电的要求，以国家规范为准则以安全用电为用电、节约电能、经济环保为理念！在满足对供电的要求的同时，同时兼顾施工的可行性以及节约经济预算为理念，设计出满足人们对智能化建筑要求的满意工程，在设计中严格遵守国家的相关规定以及标准，执行国家的方针政策，从而达到科学，人性化设计的现代化电气工程设计内容主要包括负荷计算，供电电源、电压的选择、变压器的容量的选择、类型以及台数、变电所的选址、各个楼层的供电线线路中的短路电流的计算、供配电系统的主接线方式、高低压设备和导线电缆的选择以及校验，防雷接地的设计。设计中需要绘制、参照相应的CAD图然后进行分别运算设计

2、最后将设计整理成文档形式的报告。关键词：国家标准、负荷计算、供电线路、 防雷接地、CAD图第一章 工程概况某高层综合楼，总23层，地上22层，地下1层。总建筑面积28807.1平方米，其中地下室建筑面积为2916平方米，建筑物总高度为99.8米。年预计雷击次数0.11次，为二类防雷建筑物。地下一层为附建式6级人防地下室，平时做汽车库，战时作为一个防护单元的二等人员掩蔽部，掩蔽人数为800；地面一到四层为商场，三层以上均为办公用房；屋顶为设备层，变电所设在一层。第二章 负荷分级、负荷计算及无功功率补偿第一节、负荷分级该工程属于一类高层建筑，用电多为一、二级负荷，用电负荷分级如下：地下室：应急照明

3、，消防设备用电（送、补风机，消防泵）及地面用生活水泵为一级负荷；战时送风机，消防楼梯口排污泵为二级；其余为三级负荷。地面：排烟风机、屋顶正压风机、消防电梯、应急照明、防火卷帘门及普通客梯的电力属一级负荷；其余均为三级负荷。第二节、 负荷数据本工程负荷包括照明、电力及消防负荷。所有电源均由一层变电所低压出线直接提供，其中一四层商场以及二十一、二十二层、屋顶的电源用电缆供电，五到二十层的楼层配电箱用插接式母线槽供电。计量除五到二十层分层集中设电表计量以外，其余均在变电所计量。该综合楼个部分负荷数据见表13。表1照明负荷计算书用电设备名称设备功率e（KW）需要系数Kd功率因数cos负荷等级Pc(KW

4、)Qc(Kvar)Sc(KVA)Ic(A)地下室照明及插座910.77一911.411.717.83.8410.5一3.846.77.6811.7一层照明及插座32.810.7三32.833.446.871.213.110.69三13.114.219.6301510.69三1515.721.733.03610.8三36274568二层照明及插座24.610.64三24.629.538.458.424.310.66三24.327.636.856三层照明及插座29.5810.64三29.5835.546.268.114.710.65三14.717.222.63427.710.76三27.719.4

5、29.955.4四层照明及插座31.810.65三31.837.248.974.338.410.76三38.449.950.576.85-20层照明及插座16800.70.8三1176617.41029222421、22层照明及插座1860.80.8三148.889.3148.8280顶层照明1810.8三184.1722.534管理中心610.8一64.37.511.4总计2190.80.750.85 1649.61039.919502962.8其中一级负荷18.8410.6418.8422.429.344.5表2电力负荷和平时运行的消防负荷用电设备名称设备功率e（KW）需要系数Kd功率因数

6、cos负荷等级Pc(KW)Qc(Kvar)Sc(KVA)Ic(A)水泵控制箱26.410.65二26.430.8740.6260排污泵1210.71二1211.9016.9025.5生活泵7410.75一7465.2698.67144一层动力排烟风机1510.75一1513.232030扶梯4010.8三40305080空调动力12010.75三120105.83160240二层动力排烟风机1510.75一1513.232030扶梯4010.8三40305080空调动力14010.75三140123.46186.67280三层动力排烟风机1510.75一1513.232030扶梯4010.8三

7、40305080空调动力10010.75三100123.46186.67200四层动力排烟风机1510.75一1513.232030扶梯4010.8三40305080空调动力10010.75三10088.1813.33200普通客梯2210.67一2224.3832.8452总计814.410.74814.4746.31104.61678其中一级负荷15610.74156142.6211.4321其中二级负荷38.410.6738.442.857.587.4表3火宅运行时的消防负荷用电设备名称设备功率（KW）需要系数Kd功率因数cos负荷等级Pc(KW)Qc(Kvar)Sc(KVA)Ic(A)

8、地下室应急照明910.77一97.4611.6917.83.8410.5一3.846.657.6811.7一层应急照明5.4610.5一5.469.4610.9216.6二层应急照明6.310.5一6.310.9112.619.1三层应急照明5.410.5一5.49.3510.816.4四层应急照明5.710.5一5.79.8711.417.3五层以上应急照明37.810.6一37.850.46396消控中心910.8一96.7511.2517管理中心610.8一64.57.511.4送（补）风机1210.75一1210.61624排烟机1910.75一1916725.338喷淋泵9010.8

9、一9067.5112.5170消火栓泵11510.75一115101.2153.3208顶层消防动力69.610.75一69.661.292.8141客梯2210.67一2224.332.852合计416.110.61416.1547.2687.41044计入同时系数Kp=0.9Kp=0.95416.10.90.58374.5519.8640.7973.5第三节、负荷计算火灾时运行的消防负荷小于火时必然切除的正常照明负荷和电力负荷总和，因此火灾时的消防负荷不计入总计算负荷。本工程10/0.38kv变电所计算过程如下：一、 正常运行时的负荷计算（一）总计算负荷Pc总计算负荷等于照明负荷和电力负荷

10、及平时的消防负荷的总和。由表1、2可得照明计算负荷为：Pcl= 1649.6KW ，Qcl= 1039.9Kvar 电力及平时运行的消防负荷总计算负荷为：Pcm=814.4KW ，Qcm=746.3Kvar由此可得变电所低压侧总计算负荷为：Pc= Pcl+Pcm= 1649.6+814.4=2464KW Qc= Qcl+Qcm=1039.9+746.3=1786.2Kvar （二）计算同时系数后总计算负荷和功率因数。对于总计算负荷，取有功和无功同时系数分别为Kp=Kq=0.80,则计入同时系数后的总经计算负荷为：功率因数为： （三）无功补偿容量的计算根据规范要求，低压配电侧无功功率补偿后的功率

11、因数应达到0.92，故有：对于总计算负荷：Q=1971.2Xtan(arccos0.81)-tan(arccos0.92)=587.4Kvar,可取接近的600var。无功功率补偿后的总功率计算负荷保持不变，总无功计算负荷为：Qc"=Qc-Q= 1429-600=829Kvar视在计算负荷为：S"=2138.5KVA功率因数为=0.92变压器的损耗无功损耗为=有功损耗为=变电所高压侧的总计算负荷为：1971.2+21.4=1992.6KW829+107=936Kvar=2201.5KVA总功率因数电源故障时切除三级负荷后仅供一、二级负荷运行的负荷计算照明负荷中一级负荷为，无

12、二级负荷；电力及平时运行时的消防负荷中的一级负荷为， ；二级负荷为，。则总的一、二级负荷为取有功和无功同时系数分别为K，则计入同时系数的一二级总计算负荷为功率因数为无功补偿容，取100Kvar。无功补偿后的一、二级总有功计算负荷保持不变，总无功计算负荷为，取补偿后的视在计算负荷为功率因数为，无功补偿满足要求。本工程10/0.38KV变电所负荷计算书如表4所示。表4负荷名称设备功率（KW）需要系数Kd功率因数cosPc(KW)Qc(Kvar)Sc(KVA)Ic(A)无功补偿前低压母线的计算负荷照明、电力及平时消防负荷计算3005.20.820.8124641786.230444625其中一级负荷

13、174.8410.73174.84165240.4365.3其中二级负荷38.410.6738.442.857.587.4一、二级负荷合计213.2410.72213.24207.8297.8452.5计入同时系数Kp=0.8Kp=0.85总负荷3005.20.660.791971.21518.324883780其中一二级负荷213.240.80.70170.6176.6245.5373无功补偿容量装置总：600一、二级：100无功补偿后低压母线的计算负荷总负荷3005.20.660.911971.2918.321751423其中一二级负荷213.240.80.91170.676.618728

14、4变压器损耗21.4107变压器高压侧计算负荷3005.20.660.901992.61025.322413405第三章 供电电源、电压选择与电能质量1.2.3.第一节 、供电电源本工程高压侧总有功计算负荷仅为 1992.6 KW，故可采用10KV供电。根据当地电源状况，本工程从供电部门的110/10KV变电站引来1路10KV专线电源A，可承担全部符合；同时从供电部门的35/10KV变电站引来1路10KV电源B，仅作一、二级负荷的第二电源。两路10KV电源同时供电，电源A可作为电源B的备用。两路10KV电缆从建筑物一侧穿管引入设在1层的10/0.38KV变电所。本工程的两个10KV供电电源相对

15、独立可靠，可以满足规范中以及符合应有双重电源供电且不能同时损坏的条件，且工程中没有特别重要的一级负荷，因此不再自备柴油发电机组或其他集中式应急电源。 第二节、电压选择本工程为高层综合楼，用电设备额定电压为220/ 380V，低压配电距离最长不大于150m。本工程只设置一座10/0.38KV变电所，对所有设备均采用低压220/380V三相五线TN-S系统配电。第三节、 电能质量采用以下措施保证电能质量：1.2.2.1.2.2.2.3.一 采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压随时限制在5%以内。二 气体放电灯采用低谐波电子镇流器或节能型电感镇流器，并就地无功功率补偿使其功率因数不小于0.9,。在

16、变电所低压侧采取集中补偿，自动投切。三 将单项设备均匀分布与三厢配电系统中。四 照明与电力配电回路分开。对较大容量的电力设备如电梯、空调机组、水泵等采用专线供电。 第四章 电力变压器的选择3.4.第一节 变压器型号及台数选择本工程为一般高层综合楼，属于一类高层，防火要求较高，且为减少占地，变电所位于主体建筑一层内，故宜采用三项双绕组干式变压器，联结组别为Dyn11,无励磁电压，电压比10/0.4KV。为节省空间，变压器与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X。因为本工程具有较大的一、二级负荷，故应选用两台或两台以上的变压器。第二节 变压器容量选择本工程总视在计算符合为2175K

17、VA（cos=0.91），其中一、二级负荷187KVA（cos=0.91）。选择两台等容量变压器，互为备用。每台容量按总视在计算负荷容量的70%（）左右且大于全部一、二级负荷选择，故选择1600KVA变压器两台。正常运行时照明负荷与电力负荷公用变压器，通过合理分配负荷，可以使两台变压器正常运行时负荷率相当，且都在70%80%之间。当一台变压器故障时，另一台变压器可带全部的一、二级负荷和部分三级负荷运行。第五章 变电所电气主接线设计与变电所所址和型式的选择1.2.3.4.5.第一节 变电所高压电气主接线采用单母线分段主接线形式。正常运行时，由10KV电源和电源同时供电，母线断路器断开，两个电源各

18、承担一半负荷。当电源B故障或检修时，闭合母线联络断路器，由电源A承担全部负荷；当电源故障或检修时，母线联络断路器仍断开，由电源承担一半负荷。供电可靠性高，灵活性好。第二节 变电所低压电气主接线变电所设有两台变压器，低压侧电气主接线也采用单母线分段接线形式。正常运行时，两台变压器同时运行，母联断路器断开，两台变压器各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联断路器，由另一台变压器承担全部一、二级负荷和部分三级负荷。该接线方式供电可靠性高。第三节 变电所所址的选择本工程设置一层室内型变电所，内有两台干式变压器。第六章 短路电流计算供电部门提供的系统短路数据如下提供10K

19、V专线电源A的110/10KV变电站距离本工程4km，110/10KV变电站10KV母线处三相短路容量。提供10KV电源B的35/10KV变电站距离本工程1km，35/10KV变电站10KV母线处三相短路容量。1.2.3.4.5.6.第一节、变电所高压侧短路电流计算本工程有两个10kv电源供电，需要分别计算变电所10kv母线上的三相和两相短路电流。采用标幺值法进行计算，取。此处仅以系统A高压侧短路（如图1）电流计算为例进行介绍。1） 基准值计算基准电流2） 电抗标幺值电力系统电抗标幺值： 电缆线路单位长度电抗值，长度4km，则电缆线路电抗标幺值为：K-1点短路时等效电路如图2所示：K-1点短路

20、时总电抗标幺值为三相短路电流为 三相次暂态短路电流及短路稳态电流为：三相短路冲击电流为：三相短路容量为两相短路电流为按照同样的方法可以计算出系统B高压侧k-2点短路时三相短路电流和两相短路电流。变电所高压侧短路计算书如表5所示。 表5基准值 ，短路点电抗标幺值三相短路电流三相短路容量两相短路电流k-1系统0.210101015.1181.98.7线路0.35k-2系统0.59.49.49.414.2170.98.2线路0.086第二节、变电所低压侧短路电流计算本工程变电所低压侧短路电流计算电路如图3所示。正常运行时，电源A和电源B同时供电，低压母线分段不联络，短路点选在两台变压器低压绕组出口处

21、k-3、k-4点，两台低压进线开关负荷侧k-5、k-6点和离低压进线开关最远端母线处k-7、k-8点。以变压器低压侧-3点短路时短路电流计算为例介绍计算过程。变压器电抗标幺值：总电抗标幺值三相短路电流为 三相次暂态短路电流及短路稳态电流为：三相短路冲击电流为：三相短路容量为两相短路电流为第七章 防雷与接地系统设计1.2.3.4.5.6.7.8.第一节 建筑物防雷类别的确定本工程为一类高层综合楼，地面22层，地下一层，地面一到四层为商场，四层以上均为办公用房，顶层为设备层，变电所设在一层。楼高99.8m，年预计累计次数为N=0.11，为二类防雷建筑。第二节 建筑物防雷措施作为第二类防雷建筑物，应

22、有防直击雷和防雷电波侵入的措施。由于楼高度超过45m，还应采用防侧击雷和等电位的保护措施。另外，本建筑物内内装有电子信息系统设备，还应有防雷击电磁脉冲的措施。第三节 建筑物外部防雷装置的布置1.2.3.4.5.6.7.8.8.1.8.2.8.3.一、 屋面采用ø12mm镀锌圆钢作为接闪器，沿女儿墙四周敷设，支持卡子间距为1m，转角处悬空段不大于0.3m,避雷带高出屋面装饰柱或女儿墙0.15m。屋面采用ø12mm镀锌圆钢做成小于10mX10m避雷网格，并与屋面的钢网架、屋面板及现浇梁、柱内的钢筋与柱内作为防雷引下线的两更柱子主筋做有效的连接，全部金属物均连接成为一体。二、 突

23、出屋面的所有金属构件、金属通风管、屋顶正压风机等均应与避雷带可靠焊接。三、 本工程采取以下防侧击和等电位的保护措施:1.2.3.4.5.6.7.8.8.1.8.2.8.3.8.3.1.a) 将45m及以上各层外围梁两个主筋通长焊接，并与各引下线焊接。b) 将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。c) 竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。第四节 雷电过电压保护设计1.2.3.4.5.6.7.8.8.1.8.2.8.3.8.4.一、 高压电气装置过电压保护设计本工程10KV变电所布置于室内一层，已在主体建筑物的防雷保护范围之内，因此高压电气设备不需要装设直接

24、雷击保护装置，但须采取防雷电波侵入的过电压保护。具体做法是在两路10KV电源进线隔离柜内电源电缆终端侧和变压器柜出线电缆终端侧安装氧化锌避雷器，其接地线与变压器中性点以及金属外壳连接在一起。二、 低压电气装置过电压保护设计本工程具有中等规模的商场与办公自动化系统，具有较高的自动化与智能化程度，有大量的电子信息设备，需要防雷击电磁脉冲。除根据建筑物和房间不同防雷区的电磁环境要求在外部设置屏蔽措施，以合适的路径辐射线路屏蔽措施外，还采取以下措施：向电子信息系统供电的低压配电系统采用TN-S接地形式。分别在变电所低压母线上和终端配电箱处安装电涌保护器，安装于变电所低压配电柜处为第一级SPD，安装与终

25、端配电箱处为第二级SDP。第五节、 电气装置接地与等电位联结设计8.5.一、电气装置的接地与接地电阻的要求本工程电气装置的接地类型由系统工作接地、安全保护接地、雷电保护接地等。将上述接地与建筑物电子信息系统采用共同的接地系统，并实施等电位连接措施。共用接地装置的接地电阻按接入设备要求的最小值确定，不大于1。二、 接地装置的设计（一）利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋作为自然接地体，将基础底板上下两层主筋沿建筑物外圈焊接成环形，并将主轴线上的基础梁及结构底板上下两层主筋相互焊接做接地体。（二）接地装置完工后，应实测其接地电阻，如大于1，还应补设人工接地体，人工接地体采用以水平接地体为主的闭合环形接

26、地网。（三）各种接地引下线一般利用柱子或剪力墙内两根ø16mm以上主筋通长相互焊接，引至局部等电位端子箱LEB，再通过镀锌扁钢与各设备房接地干线相连。各种接地引下线的下端应通过镀锌扁钢或连接导线与基础接地网可靠焊接并作防腐。（四）（本工程还采用一40mmX4mm镀锌扁钢沿建筑物四周辐射成闭合形状的水平人工接地体与自然接地体相连。水平人工接地体埋深0.8m，规格材料满足规范要求。（五） 变配电室内、强电竖井内采用一40mmX4mm镀锌扁钢做接地干线。第六节 等电位联结设计一 、 本工程采用总等电位联结，其总等电位联结线必须与楼内所有可导电部分相互连接。二、本工程在下列场所实施局部等电位联结：电梯机房、转换空调机房、水泵房、配电间、每层强电竖井等。心得体会 一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课