百货大楼供电设计供电工程课程设计报告.doc

1、百货大楼供电设计供电工程课程设计报告供用电工程课程设计说明书 百货大楼供电设计 院、 部 电气与信息工程学院 学生姓名 蒋鹏 指导教师 桂友超 职称 副教授 专业电气工程及其自动化 班级电气本 1205班 完成时间2016年1月摘要 随之国民经济的发 展，电能是现代生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为 其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济， 又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用 极为广泛。电在现代生活中起到的作用越来越重要。一个百货大楼的供电对一个百货大楼十分重要，它是保 证百货大楼正

2、常运行的重要基础。本次设计首先分析了本次供用电工程课程设计的设计 要求。进行了负荷计算、变电所选址与结构、变压器类型、变 电所主接线、短路计算、设备选择校验、电缆选择。证明了完成设计任务要求，满足设计的技术参数要求。关键词百货大楼；供用电；校验ABSTRACT Along with the development of the national economy, electricity is the major energy and power of modern production. Power is easy toconvert from other forms of energy, b

3、ut also easy to convert to other forms of energy supply; the distribution of power transmission is simple and economic, and easy to control, regulation and measurement, there is conducive to the realization of the production the process of automation. Therefore, the power in modern industrial produc

4、tion and the life of the entire national economy in a wide range of applications. More and play a role in the modern life of the electric power supply more important. A store building is very important for a department store, it is an important foundation to ensure the normal operation of the depart

5、ment store. The design begins with an analysis of the design of the power supply engineering curriculum design requirements. For a load calculation and substation location and structure, type of transformer substation main wiring, short-circuit calculation, equipment selection and check, cable selec

6、tion. Proof of complete design task requirements, technical parameters satisfy the design requirements. Key words Department store ; supply of electricity ; Checkout目录1负荷等级确定与供电电源1 1.1负荷等级确定1 1.2供电电源1 2负荷计算与无功补偿 22.1负荷计算2 2.2无功补偿3 2.3总计算负荷3 3变（配）电所所址选择与结构型式4 3.1所址选择4 3.2结构型式4 4变压器类型、台数及容量选择 5 4.1变压器

7、类型选择5 4.2变 压器台数选择5 4.3变压器容量选择5 5变（配）电所电气 主接线设计6 5.1高压系统电气主接线设计 6 5.2低压系统 电气主接线设计6 5.3低压配电网的接线形式 7 6短路计算 与电气设备选择校验 8 6.1短路电流计算8 6.2高压电气设 备选择校验10 6.3低压电气设备选择校验 10 7进曲线电缆 选择校验12 7.1高压进线电缆选择校验 12 7.2高压曲线电 缆选择校验12 7.3低压进线电缆选择校验12结束语13参考文 献14致明f 15 1负荷等级确定与供电电源1.1负荷等级确定 根据GB50052-1995供配电系统设计规范等相关 规范，将各用电负

8、荷分级如表格 1所示。表1负荷等级确定表 序号 设备名称 回路名称 负荷 等级1客梯2 （消防） WP5 一级负荷 2地下室消防泵 WP6 一级负荷 3屋顶消防风机 WP7 一级负荷 4变电所 用电 WP8 一级负荷 5应急照明 WL7 一级负荷 6客梯1 WP1二级负荷 7自动扶梯 WP2二级负荷 8地下室通风 机 WP4二级负荷 9百货大楼空调 WL3三级负荷10百 货大楼冰箱 WL5三级负荷 11室外景观照明 WL6三级 负荷12地下室照明 WL1三级负荷 13楼层照明 WL2 三级负荷14店铺照明 WL4三级负荷 15地下室水泵WP3三级负荷1.2供电电源 根据设计规范及任务书中的 供

9、电条件，供电部门可提供两个独立的10kV电源，互为备其中电源1可供全部负荷，电源 2仅供一半负荷。高压侧电压等级为 10kV,低压侧为380/220V。因为有两路电源进线并设置两台变压器，所以高压侧可以采用单母线分段或桥式连接。二次侧采用放射式接线。具体如图1所示。图1供电电源图2负荷计算与无功补偿 2.1负荷计算 本例中，楼层与店铺的照明、空调均用单位指标法中的单位 面积功率法计算。具有功功率的计算公式为；其他设备均采用需要系数法 具有功功率的计算公式为。由有功功率求无功功率的公式为，进而由或求得视在功 率。而计算电流由或求得。对于一组用电设备，可结合具体情况对其有功和无功计 算负荷计入一个

10、同时系数。以下几张表格列由了各设备的负荷计算。注1、为表述方便，单位指标法计算由的负荷表示为需 要系数为1的需要系数计算方法；2、备用设备未列由，消 防时才用的设备单独列由，且不计入总计算负荷。表格2照明回路负荷计算设备名称回路名称 额定容量/kW 需要系数Kd功率因数cos3有功功率/kW无功功 率/kvar视在功率/kVA计算电流/A地下室照明 WL1 27 1 0.9 27.0 13.1 30.0 45.6 楼层照明 WL2 162 1 0.9 162.0 78.5 180.0 273.6 百货大楼空调 WL3 180 1 0.8 180.0 135.0 225.0 342.0 店铺照明

11、 WL4 156 1 0.9 156.0 75.6 173.3 263.5 百货 大楼冰箱 WL5 260 1 0.8 260.0 195.0 325.0 494.0 室外景观 照明 WL6 30 1 0.85 30.0 18.6 35.3 53.6 合计 815 1.00 0.85 815.0 515.7 964.4 1466.0 乘同时系数（0.75/0.80 815 0.75 0.83 611.3 412.5 737.4 1120.9表格3电力及平时消防回路负荷 计算 设备名称 回路名称 额定容量/kW需要系数 Kd功率 因数cos（|）有功功率/kW 无功功率/kvar视在功率/kVA

12、计算 电流/A 客梯 1 WP1 17 0.7 0.7 11.9 12.1 17.0 25.8 自动扶梯 WP2 48 0.7 0.7 33.6 34.3 48.0 73.0 地下室水泵 WP3 13.5 0.8 0.8 10.8 8.1 13.5 20.5 地下室通风机 WP4 30 0.8 0.8 24.0 18.0 30.0 45.6 客梯 2 （消防） WP5 17 0.7 0.7 11.9 12.1 17.0 25.8 变电所用电WP8 15 1 0.85 15.0 9.3 17.6 26.8 合计140.5 0.76 0.75 107.2 94.0 142.5 216.7 乘同时系

13、数（0.75/0.80 140.5 0.57 0.73 80.4 75.2 110.1 167.3 表格 4 火灾时消防设 备负荷计算（不计入计算负荷）设备名称 回路名称 额定容量/kW 需要系数Kd功率因数cos3有功功率/kW无功功 率/kvar视在功率/kVA计算电流/A应急照明WL7 30 10.85 30.0 18.6 35.3 53.6 地下室消防泵 WP6 82 0.8 0.8 65.649.2 82.0 124.6 屋顶消防风机WP7 33 0.8 0.8 26.4 19.8 33.050.2 合计 145 0.84 0.81 122.0 87.6 150.2 228.3 乘同

14、时系数 (0.95/0.98 145 0.80 0.80 115.9 85.8 144.2 219.2 2.2 无功补偿 供电部门相关要求是采用高供高计，要求月平均功率因 数不小于0.9。本例选择将自动投切的并联式电容器组安装在低压母线 上来集中补偿。具体计算如表格5所示表格5两回路总计算负荷 回路 名称额定容量需要系数功率因数有功功率/kW无功功 率/kvar视在功率/kVA计算电流/A照明回路 815.0 1.00 0.85 815.0 515.7 964.4 1466.0 电力回路 140.5 0.76 0.75 107.2 94.0 142.5 216.7 合计 955.5 0.97

15、0.83 922.2 609.6 1105.5 1680.3 乘同时系数(0.75/0.80 955.5 0.72 0.82 691.7 487.7 846.3 1286.4根据，得到需要补偿的无功功率为 188.15kvar,可以取15组12kvar的自愈式低压电力电容器。2.3总计算负荷无功补偿后低压母线计算负荷，变压器 功率损耗，高压进线计算负荷的计算如表格6所示。表格6总计算负荷计算表回路名称 额定容量 需要系数 功率因数 有功功率/kW 无功功率/kvar视在功率/kVA 计算电流/A 低压计算负荷 955.5 0.72 0.82 691.7 487.7 846.3 1286.4功率

16、因数补偿 -180功率因数补偿后 955.5 0.72 0.91 691.7 307.7 757.0 1150.7变压器损耗 7.6 37.9高压侧负荷955.5 0.72 0.90 699.2 345.6 779.9 45.03 变（酉己）电所所址选择与结构型式3.1所址选择 描述 变电所设于大楼地下室，有人值班。面积大小由电气设计定。已知建筑构造柱间距为 7.2m7.2m。”由于是高层名用建筑，将变电所的位置放于地下室是合 适的，再者该建筑在市区，从土地利用上来讲也是合适的。该建筑相邻构造柱间有 7.2m的间距，除去变、配电柜前后预留的2.53m间距，有充足的空间布置变、配电柜。综合来看，

17、可以按照任务书所述选择所址。3.2结构型式主要结构形式如表格 7。表格7 10kV及以下变电所型式及适用场所序号 型式适用场所1室内型 独立变电所 主要用于负荷小而分散的 工业企业和大中城市的居民区2附设变电所 主要用于负荷较大的车间、站房和无地下室的大型民用建筑3车间内变电所 特别适用于负荷较大、负荷中心在车间中部且环境 较好的多跨厂房。目前，车间内变电所多采用小型组合式成套变电站4地下变电所 独立地下变电所较少采用。高层民用建筑的变电所通常设置在主体建筑地下室内5室外型 成套变电所 当供电可靠性要求不高或变压器容量 不大于500kVA时采用6杆上变电站或高台式变电站 适用于采用架空线路、容

18、量不大于315kVA的中小城镇居住区和工厂生活区 7露天或半露天变电所用于周围环境无腐蚀性气体，无易燃易爆物品，无可燃粉尘、纤维或导电尘埃沉 积的工业场所 本例中建筑位于市内，很难在室外找到建变 电所的空地。对于有地下室的民用高层建筑，应当将变电所设于地下 室。4变压器类型、台数及容量选择4.1变压器类型选择变压器类型选择如表格 8所示。表格8变压器类型选择表序号类型选择结果依据 1变压器相数 三相 用户变电所一般采用三相变压器。2变比及调压方式 无励磁调压 10kV配电变压器一般 采用无载调压方式 3绕组型式 双绕组 用户供电系统大多 采用双绕组变压器。4绝缘及冷却方式 干式 考虑到防火一般

19、采用干式。5外壳防护等级IP2X当干式变压器与高低压配电装置设在同一房间内时，还应具有不低于IP2X的防护外壳。6联结组Dyn11有低压侧单相接地短路电流大有利于 故障 除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角 形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在 TN及TT系统接地型式的低压电网中得到越来越广泛的应 用。7型号SCB10型10/0.4kV 4.2变压器台数选择 1、本 例中有较多的一、二级负荷，变压器由现故障或检修时，可保证供电 可靠性；2、有空调机组负载，属于季节性负荷大的负载， 投入多台变压器有利于经济运行、节约电能；3、集中负荷容量较大。综合以上几点，变压器应选两台

20、为宜。4.3变压器容量选择 由和，再考虑上一、二级负荷的备用供电，可以选择两台630kV A的干式电力变压器。此时变压器的负荷率约为 60,使用效率最高。5变（配）电所电气主接线设计5.1高压系统电气主接线设计 本工程变电所的两路 10kV外供电源可同时供电， 其中电源1可供全部负荷，电源 2仅供一半负荷，并设有两 台变压器。因此，高压侧电气主接线有两种方案供选。方案一采用分段单母线形式，运行方式如下正常运行或电源2故障检修时，闭合母联断路器，由电源 1承担全部 负荷；当电源1故障或检修时，母联断路器仍断开，由电源 2承担一半负荷。此方案的供电可靠性高、灵活性好，但经济性稍差。方案二采用双回路

21、线路变压器组接线形式，运行方式如下 正常运行时，由10kV电源1和电源1同时供电，两个电 源各承担一半负荷。当任一电源故障或检修时，由另一电源承担一半负荷。由于采用线路变压器组接线，电源1受变压器容量限制也只能承担一半负荷，其供电能力没有得到发挥。若需电源1承担全部负荷，则与其连接的变压器容量也 需按承单全部负荷选择，单台变压器容量不能满足要求。此方案经济性好，但灵活性和供电可靠性不如方案一。综上分析，本工程变电所高压侧电气主接线采用方案一，即分段单母线形式。因本工程变压器容量较大，故主开关采用真空断路器，高压开关柜采用 KYN44A-12型金属铠装中置式手车柜。根据当地供电部门规定，要求计量

22、柜在主进开关柜之后，且第一柜为主进开关柜。进线断路器柜与进线隔离柜、联络柜与联络隔离柜加电气联锁，以防止带负荷操作隔离手车。两个进线断路器与母联断路器设电气联锁，任何情况下 只能合其中的两台断路器，以保证两个电源不并联运行。操作电源的可从变压器或电压互感器的二次测取得，同 时备有蓄电池备用。5.2 低压系统电气主接线设计变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线也采用分段单母线形式。运行方式如下 正常运行时，两台变压器同时运行，母联 断路器断开，两台变压器分列运行，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、二级负荷及部分

23、三级负荷。低压进线断路器、母联断路器及大容量曲线断路器采用 空气式断路器 ACB，低压曲线断路器采用塑壳式断路器 (MCCB),低压配电屏采用 MNSBWL3-0.4 型抽由式开关 柜。MNSBWL3-0.4型开关柜抽屉层的抽出组件规格有8E/4、8E/2、4E、8E、12E、16E、20E、24E 等，根据曲线回路的 负荷及开关配置相应选择。需要说明的是，变电所低压由线回路的设计是以建筑物 竖向低压配电干线系统为基础的，并与之相一致。根为防止两台变压器并联运行，顿器低压侧两台断路器 与母联断路器实现电气联锁，任何情况下，只能合其中的两 台低压断路器。联络柜的母钱分段处设置阻火隔断，以确保一级

24、负荷的 供电可靠性。5.3 低压配电网的接线形式低压带电导体系统型式对三相用电设备组和单相用电设备组混合配电的线路以及对 单相用电设备组采用三相配电的干线线路，采用三相四线制；对单相用电设备配电的支线线路，采用单相三线制，将 单相负荷均匀分配在三相系统中O低压系统接地型式本工程为设有变电所的民用建筑，故 采用TN-S系统。所有受电设备的外露可导电部分用PE线与系统接地点相连接。6短路计算与电气设备选择校验6.1短路电流计算现采用标幺值计算短路电流，具基准值选择1）基准容量；2）基准电压，即和； 3）基准电流，即和；4）基准电抗。各类标幺值的计算1）电力系统电抗的标幺值；2）电力线路的电抗标么值

25、；3）电力变压器的电抗标幺值。短路电流、容量计算1）三相短路电流周期分量有效值； 2）三相短路容量。本例中，一般情况下，由电源 1供全部负荷，两台变压 器分列运行。其高压部分最大运行情况下的短路计算如表格9所示。表格9 一般情况下高压部分短路计算表序号电路元件 技术参数 电抗标幺值X*三相短路电流/kA三相短路容 量/MV-A两相短路电流/kA Ik31k3 ''、Ib3 ip3 Ip3 1电力系统 0.833 2 高压进线 0.008 3 12 0.841 6.540 16.677 9.875 118.9 5.664 4 变压器 6.349 5 34 7.19 20.075

26、45.370 26.298 13.9 17.385当电源1故障时，由电源 2供电（仅一半负荷），使用一台变压器其高压部分最大运行情况下的短路计算如表格10所示。表格10电源1故障时高压部分短路计算表 序号电路 元件 技术参数 电抗标幺值X*三相短路电流/kA三相短路 容量/MV-A两相短路电流/kA Ik31k3 ''、Ib3 ip3 Ip3 1电力系 统 1 2 高压进线 0.01 3 12 1.01 5.446 13.887 8.223 99.0 4.716 4 变压器 6.349 5 34 7.359 19.614 44.238 25.694 13.589 16.987综

27、上所述，高压系统内最大的三相短路电流是 20kA, 对应的两相短路电流是 17kA。对于低压部分，采用高压部分的最大三相短路容量为基 准运算，具体如表格11所示。表格11低压部分短路计算表序号元件运行参数R/mQ X/m Q Z/m Q RLE/mQ XL-PE/mQ ZL-PE/mQ Ik3 "/kA kp ip3/kA Ik2/kA Ik1E/kA 1 高压系统折算 Skmax/MVA 118.9 0.134 1.339 1.346 0.089 0.893 2 变压器 SrT/kVA Pk/kW Uk % 630 6.5 4 2.620 9.815 10.159 2.620 9.

28、815 3 1 + 2 2.754 11.154 11.489 2.710 10.708 11.045 20.10 1.460 41.51 17.41 20.91 4 母线端 1 r/m Q/m x/m Q /m l/m 0.011 0.116 4 0.044 0.464 rL- PE/mQ /m xL-PE/mQ /m l/m 0.033 0.26 4 0.132 1.040 5 3+4 2.798 11.618 11.950 2.842 11.748 12.086 19.33 1.469 40.15 16.74 19.11 6 母线端 2 r/m Q/m x/m Q/m l/m 0.011

29、 0.116 9.6 0.106 1.114 rL-PE/mQ /m xL-PE/mQ /m l/m 0.0330.26 9.6 0.317 2.496 7 56 2.904 12.73 13.058 3.158 14.244 14.590 17.69 1.488 37.22 15.32 15.83 低压部分最大三相短路 电流是20kA。6.2高压电气设备选择校验 1)按正常条件选择额定电 压、额定电流、额定频率；2)按短路情况校验动、热稳定性、热稳定性校验、动稳定性校验；2)按环境条件校验。变电所高压电气设备选择校验见表格12 o从表中可以看由所选设备均满足要求。表格12高压电气设备选择校验

30、选择校验项目额定电压额定电流开断能力动稳定热稳定其他装置地点 条件 参数 UN/kV Ic/A Ik3/kA imax/kA Is/kA t/s 数据 电源进线 10.5 119.2 6.003 15.31 9.065 0.95 变压器 T1 一次侧 10.5 87.9 6.003 15.31 9.065 0.95 变压器 T2 一次侧 10.5 87.9 6.003 15.31 9.065 0.95设备型号规格 高压电源进线断路器 (CV-12-630A/25kA ) 12 630 25 63 25 4 变压器一次侧断路 器(CV-12-630A/25kA )12 630 25 63 25

31、4 高压熔断器(XRNT3-12/125-50 ) 12 125 50 4 电压互感器(JDZ12-10) 10/0.1 4 0.5高压计量柜电压互感器 (JDZ12-10) 10/0.1 4 0.5 高压计量柜电流互感器(LZZBJ12-10A ) 10.5 150/5 112.5 454 0.5高压电源进线电流互感器(LZZBJ12-10A ) 10.5 150/5112.5 45 4 0.5变压器T1 一次侧电流互感器 (LZZBJ12-10A ) 10.5 75/5 10 52.5 21 4 0.5变压器 T2 一次侧电流互感器(LZZBJ12-10A )10.5 75/5 10 52

32、.5 21 4 0.5 6.3 低压电气设备选择校验1)按正常工作条件选择电器的额定频率应与 所在回路的频率相适应；电器的额定电压应不小于所在回 路的标称电压；电器的额定电流不应小于回路的计算电 流。2)按短路情况校验可能通过短路电流的电器，应满 足在短路条件下短时耐受电流和峰值耐受电流的要求；断 开短路电流的保护电器，应满足在短路条件下的分断能力要 求；应采用接通和分断时安装处的预期短路电流验算电器 在短路条件下的接通能力和分断能力，当短路点附近所接电 动机额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电流的影响。6.3.1低压断路器选择校验及脱扣器整定低压进线及主要配电干线断路器选择校

33、验及脱扣器整定见表格13 o从表中可以看由所选设备均满足要求。低压联络断路器选择同进线断路器，其他曲线断路器选 择方法同主要配电干线，具体型号规格及整定见设计图纸标 注。表格13低压断路器选择校验及脱口器整定选择校验项目电压电流 开断能力 长延时脱扣电流短延时脱扣电流及时间瞬时脱扣电流灵敏度装置地点条件参数 UN/kV Ic/A Ik3/kA Ic/A Ipk/A t/s IstM/A Ik/A 数据 低压进线0.4 2309.4 80 50 176 0.2 50 配电干线 1 0.4 2309.4 80 50 176 0.2 50配电干线 2 0.4 2309.4 80 50 176 0.2

34、 50 断路器型号规 格 低压进线断路器(CW2-2500 ) 0.4 2500 2500 85 1687.3230.1 0.2 9132.2 配电干线 1 断路器(CW2-2500 ) 0.4 2500 2500 85 1687.3 230.1 0.2 9132.2 配 电干线 2 断路器 (CW2-2500 ) 0.4 2500 2500 85 1687.3 230.1 0.2 9132.2 6.3.2 电流互感器的选择校验低压进线及主要配电干线测量用电流互感器选择校验见表格14。从表中可以看由所选电流互感器均满足要求。低压联络测量用电流互感器选择同进线测量用电流互感 器，其他曲线测量用电

35、流互感器选择方法同主要配电干线， 具体型号规格见设计图纸标注。表格14低压电流互感器选择校验选择校验项目 电压UN/kV电流IN/A精度等级 其他 系统电压 计算电流Ic 互感器变比 低压进线电流互感器 (BH80) 0.4 2309.4 2500/5 0.2配电干线1电流互感器(BH80) 0.4 2309.4 2500/5 0.2配 电干线2电流互感器(BH80 ) 0.4 2309.4 2500/5 0.27进由线电缆选择校验 7.1高压进线电缆选择校验 短路热稳定 条件得，选择 120mm2的YJV22-8.7/10电缆。发热条件计算电流，满足要求。电压损失条件，满足要求。7.2 高压曲线电缆选择校验短路热稳定条件得，选择95mm2 的 YJV22-8.7/10 电缆。发热条件计算电流，满足要求。7.3 低压进线电缆选择校验每个变压器低压侧曲线端（低压进线）计算负荷是 345kW240kvar ,以此计算载流量 条件是643A ,故采用300mm2的YJV电缆。结束语 通过将近一周的设计，在老师和同学的指导学 习下，遇到的问题在摸索中得到解决，终于完成了这一份课 程设计。设计过程中，通过针对性地查找资料，了解有关供用电 方面的资料，既增长了自己的知识面， 补充最新的专业知识， 又提高了自己