某20层教育大楼供配电设计

某20层教化大楼供配电设计书目第1章绪论...........................................................................................................................11.1设计题目及工程概况..................................................................................................11.1.1设计题目............................................................................................................11.1.2工程概况............................................................................................................11.2设计目的和意义..........................................................................................................11.3设计原则和设计要求..................................................................................................11.3.1设计原则............................................................................................................11.3.2设计要求............................................................................................................21.4设计依据和设计程序..................................................................................................21.4.1设计依据............................................................................................................21.4.2设计程序............................................................................................................21.5设计任务及范围..........................................................................................................2第2章方案论证...................................................................................................................32.1负荷等级......................................................................................................................32.2供电电源......................................................................................................................32.3变配电所系统..............................................................................................................4第3章负荷计算..................................................................................................................43.1负荷计算的依据和目的..............................................................................................43.2设备负荷计算..............................................................................................................43.3系统无功补偿计算......................................................................................................6第4章凹凸压设备选择及要求...........................................................................................84.1变压器的选择..............................................................................................................84.2高压开关柜的选择......................................................................................................84.3高压断路器的选择......................................................................................................94.4低压开关柜选择..........................................................................................................94.5低压断路器选择........................................................................................................104.6互感器的选择.............................................................................................................114.6.1电流互感器的选择...........................................................................................114.6.2电压互感器的选择...........................................................................................114.7电缆的选择................................................................................................................12第5章变配电所设计...........................................................................................................125.1变配电所设计的要求................................................................................................125.2变配电所位置选择的要求........................................................................................135.3变配电所的布置........................................................................................................125.3.1高压柜平面布置..............................................................................................135.3.2低压柜平面布置..............................................................................................145.3变配电所接地............................................................................................................14心得体会.................................................................................................................................14参考文献.................................................................................................................................15第一章绪论建筑工程的电气设计中，须要讲究设计的可操作性、持续性、系统性和整体协调性。本次设计的电气系统包括：变配电系统，照明系统，消防系统，通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的实力;学会运用规范及有关的设计资料，驾驭设计的基本方法。1.1设计题目及工程概况1.1.1设计题目长春某20层教化大楼供配电设计1.1.2工程概况本工程为教学楼，属于一类办公建筑,建筑面积为2.9万，地下一层,地上二十层,建筑高度79.2m，顶层附设有电梯机房、水箱间。建筑结构形式为框架结构，基础采纳独立基础和桩基础。负荷级别属一、二级负荷。该建筑物南侧有城市10KV供电网线路二条，可由此线路引入建筑物变配电室内。1.2设计目的和意义1）驾驭变配电系统设计的理论学问，方法程序，技术规范。2）学会对变配电所的凹凸压系统的设计及相关设备的选择。3）学会合理的布置变配电所内的设备。4）会用设计规范、规程、设计手册及有关资料进行正确设计。5）懂得利用产品样本进行设计及设备选型。6）培育创新意识和获得新学问的实力以及树立起严谨、仔细、实事求是、刻苦钻研、团结协作的工作看法。1.3设计原则和设计要求1.3.1设计原则1.平安。设计阶段应首先充分留意平安用电问题，要从生命、设备、系统及建筑等方面全面考虑。2.牢靠。体现在供电电源和供电质量的牢靠性。3.合理。一方面要符合国家有关政策和法令，符合现行的行业行规要求，另一方面要符合建筑方的经济实力、运行维护及扩充发展等的要求。4.先进。杜绝运用落后、淘汰设备，不运用未经认可的技术，要充分考虑将来发展。5.好用。考虑降低物耗，爱护环境，综合利用等好用因素。如提高功率因数，深化负荷中心，选用高效电光源，选用节能开关等等。1.3.2设计要求在本次建筑变配电所的设计中，我们要学会用自己所学的理论学问与相识实习的感性相识，对本次设计做合理分析，论证，并依据设计任务书的要求和工作支配，在老师的指导下，来合理安排各个阶段的工作量，妥当支配时间。在进行方案论证中，小组同学之间，应集思广益，通过小组探讨并在老师的指导和帮助下，取得合理有据的方案，在设计过程中，要学会主动思索，求同存异的分析问题，解决问题，以取得设计满意实际问题的须要和要求方案。全部变配电系统图纸的绘制必需符合国家有关最新标准规定，包括线条，图形符号及图纸的折叠和装订等。1.4设计依据和设计程序1.4.1设计依据1.国家现行的有关规范、规程及相关行业标准：《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94；《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）；《《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008；《供配电系统设计规范》GB50052-95；《低压配电设计规范》GB50054-95；《建筑照明设计标准》GB50034-2004；其他有关现行国家标准、行业标准。2.建筑及有关专业供应的方案文本、图纸及资料。1.4.2设计程序1.制定设计方案。确定建筑物供配电方案，照明方式及爱护设备限制方式等2.确定方案后，绘制施工图。3.进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等编写书。编写设计计算书。1.5设计任务及范围1）高压供配电系统；2）低压配电系统；3）柴油发电机低压配电系统；4）竖向配电干线系统；5）二次接线原理系统6）变配电所的平、剖面布置7）变配电所接地8）相关设备选择。其次章方案论证2.1负荷等级本工程中一级负荷：消防设备、事故照明、保安系统、生活水泵、消防梯等；二级负荷：主要办公室、会议室、生活水泵、客梯等。三级负荷：其他电力负荷。2.2供电电源本工程变电所从城市电网分别引来两路独立的10kV电源，两路共同担当本工程全部负荷，两路10kV电源同时工作，不护卫备用，10kV电缆埋地分别就进引入设在一层的变电所。地下室设一台连续输出功率为580kw柴油发电机作为第三路电源。当10kV市电停电、缺相、电压或频率超出范围，或变配电所内两台变压器同时故障时，手动启动柴油发电机为一级负荷供应应急电源。采纳KFM-SD-1250A沿地下室敷设至底层变电所电源切换柜内。我们对电气主接线拟订了3个方案进行比较。A方案：两台干式变压器（10/0.4KV）干脆接入电力系统，高压侧母线分段，联络，低压母线不分段，大楼的应急照明和相关消防用电来自于自备柴油发电机组的电源母线。B方案：两台干式变压器（10/0.4KV）干脆接入电力系统，高压侧母线分段不联络，每台变压器均能担当相应部分负荷，其中一级和二级负荷均有一用一备电源，大楼的应急照明和相关消防用电来自于自备柴油发电机组的电源母线。C方案：选用两台干式变压器（10/0.4KV）干脆接入电力系统，高压侧母线分段联络，其中两台变压器低压母线分段联络，每台变压器除能担当相应部分负荷外还可以担当另外一台变压器回路中的重要负荷；大楼的应急照明和相关消防用电来自于自备柴油发电机组的电源母线。三种方案比较：最佳方案应选择C方案2.3变配电所系统（1）高压供配电系统中，为了保证整个系统的供电牢靠性，拟采纳高压母线分段联络的供电方式。（2）低压配电系统中为保证本工程的一、二级负荷供电牢靠性，拟采纳低压母线分段联络的供电方式，并拟用TN-S系统。（3）为保证本工程一级负荷的供电牢靠性，单独设立柴油发电机低压配电系统，此系统与低压配电系统采纳分裂运行的方式，不联络。（4）依据本工程实际须要拟将变电所设置在地下一层。（5）依据相关规定，同时为了提高在变配电所工作的平安牢靠性，拟采纳接地线同基础主筋牢靠焊接的方法，对整个变配电室采纳等电位系统。第三章负荷计算3.1负荷计算的依据和目的系统的构成依靠于系统中的每个设备的确定，以及这些设备必需满意在正常负荷电流作用下长时间平安运行的要求。在负荷计算中，除了以存在的同类型负荷为依据外，还应考虑由于经济的发展，人们生活水平提高所带来的用电量的增加。3.2设备负荷计算本工程依据相关规定及实际须要采纳须要系数法进行负荷计算负荷计算的须要系数法即:=∑=tanφ=式中∑——总设备功率,单位为KW——须要系数——计算有功功率,单位为KW——计算无功功率,单位为Kvar——计算视在功率,单位为KVAtanφ——电气设备功率因数角的正切值——电气设备额定电压,单位为KV——计算电流,单位为A当每台电气设备台数9(套)≤3台时,考虑其同时运用效率取为1,其于计算与上述公式相同。利用上述公式对本工程的总负荷进行计算，详细数值见表一。表一、总负荷计算结果设备设备容量P/KW须要系数功率因数计算功率P/KWS/KVAI事故照明D7-N39910.999110.00170地下室照明D7-N24610.754661.3392多功能大照明D7-N52010.72028.57431-5照明D9-N111910.8119148.752266-10照明D9-N21600.80.8128160.0024311-20照明D9-N31770.80.75141.6188.80288消防水泵D8-N27510.857588.24135自喷泵D8-N35810.835869.88106地上消防风机D8-N45.5/88.510.7588.5118.00176地下消防风机D8-N856/6510.756586.67130消防电梯D8-N12510.52550.0075消控中心D7-N11010.81012.5020电梯D8-N57510.575150.00225信息机房D8-N96010.756080.00120弱电D7-N54510.754560.0090生活水泵D8-N67510.7575100.00150车库D8-N75010.85062.5095厨房动力D3-N310010.8100125.00190电脑教室D7-N63010.753040.0060演播室D7-N73010.753040.00601-5空调D3-N16910.86986.251316-20空调D3-N411310.8113141.25215冷水机组1D3-N520010.87200229.89350冷水机组2D9-N420010.87200229.89350冷水循环泵D3-N27710.87796.2514610491291.0219623．3系统无功补偿计算本工程采纳自动补偿的方式对系统进行无功补偿。由于采纳的是单相无功功率补偿，因此每相的电容器台数应当相等。补偿容量计算公式：电容器所运用台数应满意——电容器台数——须要补偿的无功功率，kVar————计算负荷，kW——补偿器功率因数——补偿后功率因数（1）计算有功功率：取同期系数=0.7（2）（3）补偿前计算无功功率：（B2变压器）=479Kvar；（4）电容补偿：采纳BCMJ0.4-16-3电容器补偿。欲使补偿后达到0.9以上，则补偿后的无功功率为：=×tan（arccos0.95）=307.3Kvar。即：须要补偿的无功功率为：=479-307.3=171.68Kvar，实际补偿：6×30Kvar=180Kvar，补偿后的=-=479-180=299Kvar。（5）补偿后的计算视在功率：=981.6KVA（6）计算电流：1491.5A（7）电容补偿后的功率因数：=636/677.6=0.95其它补偿选择也按以上方法。第四章凹凸压设备选择及要求4.1变压器选择由公式：Sc=Pc/βcosφβ=SC/Sr式中SC——变压器计算容量kVASr——变压器额定容量PC——计算负荷kWβ——变压器负荷率（本次设计依据有关规定变压器负荷率应当取值在70%到80%之间）cosφ——补偿后的功率因数拿1#变压器选用为例：依据前面计算SCT2=981.6kVASr==1227-1402kVA因此选用型号为SG10-1250/10/0.4干式变压器，额定容量为1250kVA，该变压器设有强制风冷系统及温度监测及报警装置。依据以上方法1#变压器也用型号为SG10-1250/10/0.4干式变压器，额定容量为1000kV。该型号变压器每台高2200mm,宽1300mm，深2100mm。4.2高压开关柜的选择高压开关柜用在高压电力系统中，作电能接受和安排的通、断和监视及爱护之用。依据本工程变压器运用环境是户内，工作电压是10kV，为了提高设备工作牢靠性要求，本工程确定运用手车式开关柜，额定工作电压为12kV的施奈德SM6（G）型高压开关柜。开关柜大小为375×1600×840（mm）。4.3高压断路器的选择凹凸压断路器是供配电系统中最重要的开关设备之一，它能在事故状况下快速地断开短路电流，防止事故扩大。拿G3高压柜的出线回路进行短路电流计算举例：依据相关规定设定电源系统的短路容量Sk取500MVA。ish=2.55×IK=121.3KAIsh=1.84×IK=87.6kA高压断路器除了进行正常的投切操作外，还必需能够对故障的短路电流进切断操作，所以必需能够承受的住短路冲击电流和短路过程中的热能作用。工程采纳平安系数较高的VD4高压真空断路器。其它高压断路器选择也按以上方法，详细见高压供配电系统图。详细数值对比见下表：项目安装地点电气条件VD4/1250A/50KA推断电压校验UN=10kVUr=10kVUN=Ur合格电流校验IC=63.1AIr=1250AIC<Ir合格分段实力校验IK3=47.6kAIbr=50kAIK3<Ibr合格动稳定校验ish=121.3kAimax=125kAish<imax合格热稳定校验Ish2×tim=9200kJIbr2×t=10000kJ9200<10000合格4.4低压开关柜选择低压开关柜用在低压电力系统中，作为低压配电系统。低压开关柜选用GCS型号的开关柜，本工程所选用的低压开关柜外形尺寸为900×2200×1000mm,模数单位E=25mm，该产品具有设计紧凑、以较小的空间容纳较多的功能，垂直母线采纳高强度阻燃型功能隔离版进行爱护，具有抗电弧的实力。单元各馈电柜详细小室高度见低压配电系统图4.5低压断路器选择由公式：UN=UrIC<IrIK3<Ibr式中UN——工作电压，VUr——额定电压，VIC——计算电流，AIr——额定电流，AIK3——三相短路电流，AIbr——分断电流，A拿低压侧D7柜的N2回路进行短路计算：计算短路电路元件的电抗：高压系统的电抗，由于高压系统认为容量SK=500MVA则折算到低压侧ZS==0.32mΩ变压器阻抗ZT=XT==7.68电缆相线的电阻R7=0.251×50=12.55mΩ电缆相线的电抗XL=0.34×50=17mΩ计算短路点阻值Z=27.97mΩK点的三相短路电流IK=10.05kAish=2.55×Ik=25.62KAIsh=1.84×Ik=18.492kA依据上面高压断路器选择校验方法，该回路选用NS160/3P断路器。4.6互感器的选择4.6.1电流互感器的选择1）满意工作电压要求即：Ur=UNUm≧Uw式中Um——电流互感器最高工作电压；Uw——电流互感器装设处的最高电压；Ur——电流互感器额定电压；UN——系统标称电压；2）满意工作电流要求，应对一、二次侧电流进行考虑。（a）一次侧额定电流Ir1：Ir1≧Ic式中Ic————线路计算电流。（b）二次侧额定电流Ir2：Ir2=5A3）精确度等级由于考虑到仪表指针在仪表盘1/2~2/3左右较易精确读数，因此：Ir1=（1.25~1.5）Ic以低压配电系统图D3-N2回路为例：由于Ur=380VIc=146Ir1=（1.25~1.5）Ic=182.5本工程供配电系统的电流互感器主要用于测量，因此精确级选0.5级，因此选用电流互感器BH-0.66-200/5。其它电流互感器选择按以上方法选择，详细见本工程供配电系统图。4.6.2电压互感器的选择1）满意工作电压要求对一、二次侧分别考虑如下：（a）一次侧电压：Ur1=UNUm1≧Uw式中Um1——电压互感器最高工作电压Uw——电压互感器装设处的最高工作电压Ur1——电压互感器额定电压UN——系统的标称电压（b）二次侧电压Ur2:Ur2=100V本工程高压供配电系统中Ur1=10kV,因此选用电压互感器RZL10/0.1KV。其它电压互感器选择依据以上方法，详细见系统图。4.7电缆的选择电缆选择至少要满意三个条件：1）满意发热条件：Ial≧Ic；2）满意电压损失U%≦5%；3）满意机械强度条件铜芯电缆Smin≧1mm2；以低压柜D3柜的N2回路的电缆选择为例：1经计算IC=146A，因此拟定ZRYJV-4x95+1x50的电缆，Ial=247A，则满意要求；2U%=（pR+qX）/U2=（77×0.185×50+57.75×0.231×50）/3802=1%，1%≦5%,则满意要求；3所选导线横截面积是95mm2，明显满意机械强度的要求。依据前面计算，故选用ZRYJV-4x95+1x50，作为输出回路电缆。其它电缆选择依据以上方法,详细电缆选择见本工程的系统图。第五章变配电所设计5.1变配电室设计的要求（1）变配电所设计应当依据工程特点，规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，远近结合，以近期为主，适当考虑发展的可能。（2）变配电所设计应当依据负荷特点，合理确定设计方案。（3）变配电所设计采纳的设备应当符合国家或行业的产品技术标准，并应优先选用技术先进，经济适用和节能的成套设备和定型产品，不得采纳淘汰产品。5.2变电所位置选择的要求依据《10KV及以下变电所设计规范》中第2.0.1条，变电所位置的选择，应依据下列要求经技术、经济比较确定：（1）接近负荷中心；（2）进出线便利；（3）接近电源侧；（4）设备运输便利；（5）不应设在有猛烈振动或高温场所；（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离室，不应设在污染源盛行风向的下风侧；（7）不宜设在厕所、浴室或其他常常积水场所的正下方，且不与上述场所相贴邻；（8）不应设在有爆炸危急环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危急环境的正上方或正下方，当与有保证或火灾危急环境的建筑毗邻时，应符合先行国家标准《保证和火灾危急环境电力装置设计规范》的规定；（9）不应设在地势低洼和可能积水场所。本工程变配电室设置在地下一层，依据第4.1.1条，可设组合式成套变电站，且设置单独值班室。依据房间几何图形及变配设置的规格设置变压器及凹凸压开关柜等的方位，见电施图。5.3.变配电所的布置5.3.1高压柜平面布置一路10KV电缆从建筑中间穿管埋地引入设在地下一层的电缆分界室，经技术经济考虑，高压柜设在配电室北侧，靠近分界室侧，高压柜配电室内各种通道最小宽度应符合表3-6的规定：表3-6高压配电室内各种通道最小宽度（mm）开关柜布置方式柜后维护通道柜前操作通道固定式手车式单排布置8001500单车长度+1200双排面对面布置8002000双车长度+900双排背对背布置10001500单车长度+1200注：①固定式开关柜为靠墙布置时，柜后与墙净距应大于50mm，侧面与墙净距应大于200mm；②通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度