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某高层建筑供配电系统设计摘 要本文主要对高层建筑内的10KV变电所进行设计。设计内容包括负荷的计算、无功功率的补偿、主变选择、应急电源的选择、主接线的设计、短路的计算、主要 电气设备的选择和变配电所的各项保护措施，如：继电保护、防雷和接地等。在设计过程中川需要系数法进行负荷的计算，在此基础上进行了无功功率的补 偿和主变压器的选择，并且确定主接线方案为双电源内桥型接线。与此同时，由消 防负荷的计算结果来进行应急电源的选定。设计内容还包括了短路电流的计算，并 根据计算的结果进行主要电气设备的选择和校验。最后，对系统的继电保护、防雷 和接地等方面进行了简要的说明。本次设计基本完成了设计任务的要求，其设计步 骤具有一定的参考价值。本次设计由于时间和篇幅所限，未能对设计中的某些部分 进行深入展开，如对论文中的防雷设计部分只做了简要的说明和给出了基本的防护 措施。关键词：高层建筑，负荷计算，主接线，短路电流I某高层建筑供配电系统设计AbstractIn the paper a 10KV sub-stations of the tall building is designed.The design includes load calculation,reactive power compensation,the main transformer selection,emergency power supply selections,the main wiring design,short-circuit count,the main electrical equipments selection and the protect measures of the substation,such as substation relay protection,lightning protection and grounding design and so on.During the design process,using the needs coefficient method for load calculation,then basic it to work on the reactive power compensation,to choice the main transformer and to fix the main wiring design is a pair of power within the bridge connection mode.At the same time,basic the results of firefighting load to select the emergency power supply.The design contains the short-circuit current count,and basic it to select and calibrate the main electrical equipments.Finally,to do a brief description for the relay protection,lightning protection and grounding of the system.The design almost completed the requirements of the design task and the design steps has some reference value.Because of the limit of time and space of the design,some parts of the design can not carry out more,such as in the design the lightning protection is just given a brief description and the basic protective measures.Key words：tall building,load calculation,main wiring,short-circuit current目 录第一章前言.11.1本论文的设计背景.11.2本论文的研究意义.21.3设计任务.31.4设计依据.3第二章负荷计算和无功补偿.62.1概述.62.2 负荷的计算方法.62.3 各类川户的负荷计算.82.4无功补偿.10第三章 主变选择和应急电源设计.123.1 主变压器的选择.123.2 应急电源的设计.13第四章主接线图的设计.164.1a既述.164.2 主接线的基本形式.164.3 变配电所主接线的确定.17第五章短路计算.195.1概述.195.2短路电流的计算.20第六章主要电气设备的选择.236.1概述.236.2电气设备选择的基本原则.236.3变电所高低压电气设备的选择.26III6.4导线的选择和校验.28第七章 变配电所的各项保护.307.1继电保护.307.2防雷保护.337.3接地.34第八章结论与展望.368.1结论.368.2展望.36参考文献.37致 谢.38附录1高压侧主接线图.39附录2低压侧主接线图.40附录3继电保护配置图.41附录4主要电气设备清单.42声 明.43IV某高层建筑供配电系统设计第一章 前 言1.1 本论文的设计背景按照我国高层民川建筑设计防规范GB50045-95（2001年版）的规定，凡 十层及十层以上的住宅及建筑高度超过二十四米的其它民川建筑均属高层建筑。随 着改革开放的逐步深入，我国的城市化进程被大大加快，各种各样的高层建筑如雨 后春笋般拔地而起。它们在政治、经济以及人民生活各方面发挥着越来越大的作川。在70年代末，建筑行业作为我国大的支柱产业之一，其建筑电气专业却处于 无标准规范、无科技期刊、无专业学会、无科研机构、无情报交流的状态。如果建 筑电气专业存在的上述问题得不到解决，那最后必将影响建筑行业的发展。随着我 国改革开放的不断深入，建筑行业与国际技术的交往和合作愈加频繁。在70年代 末期南京金陵饭店首开了高层建筑国内外合作设计的先例，我国相继在广东、深圳、上海、北京等地陆续兴建了一大批的高层建筑。在此期间，我国广大设计单位感觉 到建筑电气技术的发展速度是我们所始料不及的。亡羊补牢，未为完也。感受到如 此严峻的形势，国家以邻近港澳的沿海城市作为改革开放的窗口，全国许多省市的 建筑设计院则在沿海特区开辟分院、公司作为了解新技术的窗口。各省市也在此基 础上陆续成立了相应的学术机构，通过交流建筑电气设计中的新技术，为本地区建 筑电气的发展和进步做出了卓越的贡献。经过多年的发展，随着基础建设的推进，建筑电气技术在全国范围内得到了充分的发展。尤其是在1992年小平同志南巡讲 话后，经过拨乱反正，认准了方向，全国基础建设的形势历时十余年，以令世界瞩 目的势头持续高速发展，使建筑电气行业有了长足的进步。进入了 80年代，我国的建筑电气行业有了巨大的改观。大专院校先后在电气 自动化专业开设与建筑电气有关的基础课程；成立了中国建筑学会建筑电气学术委 员会、全国建筑电气设计技术协作及情报交流网、出版发行了建筑电气杂志，而且建筑电气设计技术规程也于83年颁布，为建筑电气专业设计今后的发展 打下了坚实的基础，成为推动与建筑行业同步发展的动力。同时，80年代末编制 了建筑设计防火规范GBJ1687；90年代的民川建筑照明设计标准GBJ133 90；民用建筑电气设计规范JGJ/1692；工业企业照明设计标准 GB50034-92；高层民用建筑设计防火规范GB5004595；供配电系统设计规 1某高层建筑供配电系统设计范GB5005295；10kV及以下变电所设计规范GB5005394；低压配电设 计规范GB5005495；通川川电设备配电设计规范GB5005593；建筑物防 雷设计规范GB5005794等等电气设计的规范，为建筑电气设计提供了可遵循的 依据，也为建筑电气走向规范化迈出了坚实的一步。进入二十一世纪，随着社会信息化的发展，建筑智能化系统己成为许多建筑物 中不可缺少的基础设施，智能建筑的设计商、系统集成商学的队伍不断扩大，已发 展成为建筑行业中的一股新兴力量，与其相配套的产品制造行业也在向国产化和产 业化方向发展,并赋予了建筑全新的概念。在2000年7月建设部颁布了 GB/T50314 2000智能建筑设计标准。2000年2月，由信息产业部主编，建设部批准的 GB/T503112000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范及GB/T50312 2000建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范正式颁布。2000年8月，建设 部修改颁发了建筑物防雷设计规范，重点增加了智能建筑弱电系统中大量电子 产品防雷击和防止雷电脉冲破坏的条款。2004年又颁布了信息系统防雷设计规 范C-B503432004o这些技术法规的制定，为我国智能建筑健康有序的发展奠定 了技术基础。1.2 本论文的研究意义随着2008年北京奥运会的顺利举办,2010年上海世博会和广州亚运会的临近,中国建筑电气行业将得到长足的发展和进步。而建筑电气技术的发展，是和建筑技 术、电气科技的发展同步的。尤其是随着信息技术的发展，如计算机技术、控制技 术、数字技术、显示技术、网络技术以及现代通信技术的发展，使建筑电气技术实 现了飞跃性的发展。受到经济危机的影响，今年我国加大了对基础设施建设的投入，且对户籍制度 进行改革以进一步加快城市化的进程，所以我国的高层楼宇数量急剧增加，建筑电 气行业也以惊人的速度在增长，而长三角、珠三角、京津唐地区各城市基础设施建 设投入较大，项目较多，成为了我国电气设计和电气产品的主要市场。因此，许多 国际知名建筑电气企业先后入驻中国，使整个行业和中国市场的发展与竞争增添了 更多的挑战性。与此同时，随着科学技术发展的巳新月异，经济水平的显著提高，人们对居住环境的要求越来越高，住宅的智能化成了目前的热门话题。如今的高楼 大厦中都装备有各种机电设备,且用电设施辐射到大楼的每一个角落。其供电特点 2某高层建筑供配电系统设计是用电负荷大，设备种类多而且分散，垂直供电高差大，一、二级负荷多，对供电 的可靠性要求高，电气系统复杂，电气线路多，电气川房多，因此对电气设计的要 求越来越高。同时，由于资源的巳益匮乏，人们环保意识的增强，节能化也成了建 筑的主流趋势。据有关资料显示，电动机消耗电能占全国总电量的60%。仅采川变 频调速一项新技术，空调可节电30%-60%,电梯可节电20%-30%,水泵、风机等均 有明显的节能效果。而供电方式的选择，变压器容量的选择及负荷分配等都会降低 电能的消耗，这是一项综合性的技术。如今，一个以信息技术、自动化控制技术、计算机技术、现代机电技术相结合 的建筑电气行业正在迅猛发展，在刺激我国经济发展的同时给我们的生活带来了巨 大变化。1.3 设计任务(1)确定系统总体设计方案(2)确定变压器台数、容量和类型(3)选择电气主接线的类型(4)短路电流计算(5)选择和校验主要电气设备(6)继电保护装置的选择以及防雷、接地设计(7)编写设计说明书，绘制电气主接线设计图纸和继电保护配置图纸，罗列主 要电气设备清单1.4设计依据1.4.1负荷概述(1)电力负荷的概念电力负荷又称电力负载，有两种含义：1)电力负荷指耗川电能的川电设备或 川电单位(川户)，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等；2)电 力负荷指川电设备或川电单位所耗川的电功率或电流大小，如说轻负荷(轻载)、重负荷(重载)、空负荷(空载)、满负荷(满载)等。电力负荷的具体含义，视 其使用的具体场合而定。(2)电力负荷的分级3某高层建筑供配电系统设计按GB50052T995供配电系统设计规范规定，电力负荷根据其对供电可靠 性的要求及中断供电造成的损失或影响分为三级：1）一级负荷为中断供电将造成 人身伤亡者；或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、川重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产 过程被打乱需长时间才能恢复等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和 火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的 负荷。2）二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损 坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产 等。3）三级负荷为一般电力负荷，指所有不属于上述一、二级负荷者。（3）各级电力负荷对供电电源的要求一级负荷对供电电源的要求：由于一级负荷属重要负荷，如中断供电造成的后 果十分严重，因此要求由两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源 应不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增 设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。常川的应急电源可使川下列几种电源：独立于正常电源的发电机组、供电网络中独 立于正常电源的专门馈电线路、蓄电池和干电池。二级负荷对供电电源的要求：二级负荷也属重要负荷，要求由两回路供电，供 电变压器也应有两台（这两台变压器不一定在同一变电所）。在其中一回路或一台 变乐器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。只 有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上的专川架 空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且 易于检查和修复。当采川电缆线路时，必须采川两根电缆并列供电，每根电缆应能 承担全部二级负荷。三级负荷对供电电源的要求：三级负荷属不重要的一般负荷，对供电电源无特 殊要求。1.4.2设计要求由上述可知，本次设计中的高层建筑里面的动力、照明等应为二级负荷，消防 设备等为一级负荷。且二级负荷要有一个备川电源：由两条互为备川的回路供电，两台变压器（不一定在同一变电所）供电，以便在发生变压器故障或线路常见故 障时不至中断供电（或中断后能迅速恢复）。同时，高层建筑内的消防设备视为一 4某高层建筑供配电系统设计级负荷，除了两条进线电缆外，还应设有应急电源，当电缆进线掉电时，应急电源 能迅速自启动，并且只给一级负荷供电。因此，本次设计供电电源为市电引进的两条10KV电缆进线。功率因数要求变压器高压侧功率因数在0.9以上。1.4.3负荷基本情况表1.1主要负荷情况序号用电设备名称设备容量Pe/KW需要系数勺功率因数cos。tan。1住宅楼用户18000.50.80.752公寓式办公楼用户9500.70.750.883商场照明及地下室照明7500.80.71.024水泵及风机3500.60.651.175电梯2400.80.80.756报警系统910.71.027应急照明1340.90.80.758消防电梯620.90.80.759消防水泵9510.80.7510自动灭火系统14510.850.6211防烟排烟设施11510.80.755某高层建筑供配电系统设计第二章负荷计算和无功补偿2.1概述计算负荷概念：通过负荷的统计计算求出的、川来按发热条件选择供配电系统 中各电气设备的负荷值，称为计算负荷。计算负荷的意义：从发热的角度看，产生最高温升的负荷对导线及电气设备威 胁最大。为了使导线及电气设备允许温升大于或等于电力负荷引起的最高温升，应 该以引起最高温升的负荷作为选择导线及电气设备的依据。鉴于变化的负荷引起温 升的规律是复杂的，选择导线及电气设备时，通常用计算负荷等效代替实际的变化 负荷。计算负荷是按发热条件选择导线及电气设备的等效负荷，计算负荷产生的热 效应与实际的变化负荷产生的最高热效应相等，计算负荷使导体产生的稳态温升与 实际的变化负荷产生的最高温升相同。所以根据计算负荷选择的导线及电气设备，在运行过程中的最高温升不会超过其允许值。从发热的观点看，计算负荷是一种最 大负荷。负荷计算的目的：1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假 想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在建筑配电设计中，通常采川30min的最大平均负荷，作为按发热条件选择配电 变压器、导体及电器的依据，并川来计算电压损失和功率损耗。在工程上为方便计 算，亦可作为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据。2）尖峰电流指单台或多台 川电设备持续15min左右的最大负荷电流。一般取启动电流的周期分量，作为计 算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动 元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。3）一级、二级负荷，川以确定备川电 源或应急电源。4）季节性负荷，从经济运行条件出发，川以考虑变压器的台数和 容量。2.2负荷的计算方法负荷计算一般常川的方法有:需要系数法、负荷密度法、二项式系数法、单位 指标法、逐级计算法以及产值、产量估算法等。高层建筑的负荷计算常用需要系数法、负荷密度法和单位指标法。1）用需要系数法确定计算负荷6某高层建筑供配电系统设计用电设备组中的若干台设备不一定都同时运行，同时运行的设备并不同时在最 大负荷下运行，而且，各设备及线路都有功率损耗，因此，用电设备组的计算负荷 与其设备容量之间的关系为，PKdXPe(KW)(2-1)式中Pe设备总容量(不计备川设备容量)(KW)_隼诙玄将 d_HU o需要系数是川电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。它 不仅与川电设备组的工作性质、设备台数、设备效率、线路损耗等有关，而且与生 产组织、工作人员技能水平、季节等很多因素有关。在确定了三相川电设备组的有功功率计算负荷Pc以后，可分别求得：无功计算功率(单位为Kvar)Qc=Pcx tan cp(2-2)视在计算负荷(单位为KVA)Sc=Pc/cos9(2-3)计算电流(单位为A)Ic=Sc/43Un(2-4)式中：UN 三相川电设备的额定电压(KV)cos。和tan。用电设备组的平均功率因数及相对应的正切值。2)负荷密度法有功计算负荷为Pc=JlS/1Q0QKW(2-5)式中：JL平均每根2计算有功功率 川/加2)S建筑面积(m2)3)单位指标法该方法是以每床、每人或每户需用有功功率为单位指标，计算总需川负荷的方 法。有功计算功率为PW/床 NX1000KW(2-6)或 PC=W/ANX1OOOKW(2-7)其中 W/床平均每床位有功计算功率(W)W/人平均每人有功计算功率(W)7某高层建筑供配电系统设计N-床数或人数2.3各类用户的负荷计算2.3.1 正常用电负荷计算1.住宅楼用户设备容量已=1800KW,需要系数=0.5,功率因数cos =0.8Pc=KdXPe=900KWQc=Pc x tan cp-675K varSc=Pc/cos 0=1125K varL=Sc/Gu_1709.3A2.公寓式办公楼用户负荷计算设备容量Pe=950KW,需要系数K,=0.7,功率因数cos夕=0.75Pc=KdXPe=665KWQc=Pc 义 tan cp-585.2K varSc=Pc/cos cp-886.7K varL=SJGUy1347.2A3.商场及地下室照明设备容量已=750KW,需要系数K=0.8,功率因数cos=0.7Pc=KdXP=600KWQc=P x tan cp=450K var=Pc/cos(p-750K var L=sNug1395 A4.水泵及风机设备容量已=350KW,需要系数=0.6,功率因数cos0=O.65Pc=KdxPe=21QKWQc=Pc x tan cp=280K varSc=Pc/cos(p-350K var L=SJ 6U_531.8A5.电梯设备容量匕=240KW,需要系数=0.8,功率因数cos0=O.88某高层建筑供配电系统设计Pc=KdxPe=192KWQc=Pcx tan(p=144K varSc=Pc/cos cp-240K var I”#/6外出 364.7A2.3.2消防类负荷计算6.报警系统设备容量Pe=9KW,需要系数Kd=1,功率因数cos0=O.7 Pc=KdxPe=9KWQ=Pc x tan cp=92K varSc=Pc/cos(p=12.9K varIc=Sc/43Un19.5A7.应急照明设备容量已=134KW,需要系数K,=0.9,功率因数cos =0.8 PcMxPe=120.6KWQ=Pc x tan cp-90.5K varSc=Pc/cos0=15O.8K varI”S0/G。-229A8.消防电梯设备容量Pe=62KW,需要系数K1=0.9,功率因数cos/=0.8 Pc=KdxPe=55.8KWQc=Pc x tan 0=41.9K varSc=Pg/cos?=69.8K varI”Sc/Gu_106A9.消防水泵设备容量此=95KW,需要系数K=1,功率因数cos =0.8 p=KdxPe=95KWQc=Pc x tan =71.25K varSc=Pc/cos0=118.75KvarI/180A10.自动灭火系统9某高层建筑供配电系统设计设备容量吃=145KW,需要系数K.=1,功率因数coscp=0.85P=KxP=145KWQc=P,x tan cp=89.9K varSc=Pc/cos cp=170.67 var Ic=Sc/43Un259.2A 11.防烟排烟系统设备容量Pe=115KW,需要系数K.=1,功率因数cos。=0.8 P”KdXP115KWQc=P x tan cp=86.3K varSc=Pc/cos cp=143.87C var 1c=Sc/43Un218AA以上是各个川电组的负荷计算。同时，在选择主变容量时应注意：消防川电设 备及非正常状态川电的设备不计在总容量之内。2.4无功补偿2.4.1概述无功平衡是保证电力系统电压质量的基础。合理的无功补偿和有效的电压控 制，不仅可保证电压质量，而且能提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。按供电营业规则规定：“川户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功 率因数，应达到下列规定：100kVA及以上高压供电的川户功率因数为0.90以上。其他电力川户和大、中型电力排灌站、竞购转售电企业，功率因数为0.85以上。农业用电，功率因数为0.80。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电企业 可拒绝接电。对已送电的川户，供电企业应督促和帮助川户采取措施，提高功率因 数。对在规定期限内仍未采取措施达到上述要求的用户，供电企业可终止或限制供 电。”这里所指的功率因数，从供电设计考虑，应视为最大负荷时功率因数。随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，大量的居住楼盘、高档商场、宾 馆、办公楼等民川建筑在城市中拔地而起，使城市川电量快速增长。但是，在这些 民用建筑场所内空调、电脑、感性照明灯等大量的电感性负荷，因其自身功率因数 较低，在电网中滞后无功功率的比重较大，从而使功率因数降低。如在充分发挥设 10某高层建筑供配电系统设计备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率 因数要求时，则需考虑人工补偿。目前普遍采川并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。并联电容器的补偿方式，有以下三种：1）高压集中补偿；2）低压集中补偿；3）低压分散补偿。2.4.2无功补偿容量计算由负荷计算结果可知：正常用电组0=2134.2Kvar,E Pc=2567 W,ESc=3351.7,则变压器低压侧功率因数为：cos=EPc/ESc0.77考虑到变压器自身损耗，高压侧功率因数不低于0.9,则其低压侧应不低于 0.92。显然现在的功率因数是达不到要求的，采用在低压侧进行集中人工补偿的方 式来提高功率。将cos 0=0.77提高到cos=0.92以上所需补偿容量：0 38）式中%=tan 0 tan cp=0.41,贝UQc=0.4 x 2567=1026.8Kvar2.4.3补偿装置的选择并联电容器补偿方式采川在变电所进行低压集中补偿，查手册选用PGJ1型补 偿屏，其内装BCWJO.4T6-3型电容器，电容器个数 2=1026.8/16264,考虑到三相平衡，选用66个，安装容量为66x16=1056Kvar。补偿后 Qc=2134.2-1056=1078.27 var,贝ljS,c=a/25672+1078.22 x 2784KVA11某高层建筑供配电系统设计第三章主变选择和应急电源设计3.1 主变压器的选择3.1.1 概述电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力系统中的电能电压 升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使川。电力变压器按功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。高层建筑都采用降 压变压器，因其是直接供电给川电设备的终端变电所降压变压器，又称配电变压器。电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。高层建筑通常都采用三相变压器。电力变压器按绕组型式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。高 层建筑一般采川双绕组变压器。电力变压器按绕组绝缘和冷却方式分，有油浸式、干式和充气（S五6）式等。其中采川环氧树脂浇注干式变压器按结构类型分有三类。一类：高压绕组采川分段 圆筒式结构，低压绕组采川多层圆筒式结构。高压绕组采川铜导线圈缠绕玻璃纤维 增强树脂在填料真空状态下浸渍浇注，在适当温度下固化而成，也称薄绝缘。二类:高压绕组采用分段箔式绕制，加填料树脂形成厚绝缘型。低压绕组为箔式绕制。高 低压绕组采用铜箔或铝箔。三类：高压绕组采用分段绕线式圆筒结构，低压绕组采 用箔式绕制，只封端不浇注。目前常川的环氧树脂浇注干式变压器主要是一类和三 类。高层建筑的川电特殊性，主要有以下特点：1）三相负荷不对称、三相电流不 平衡的现象较为严重；2）在高层建筑内，建筑面积价格昂贵，变配电所不可多占 建筑面积；3）在高层建筑内，是人员密集的处所，对变配电系统防火、防爆、防 止触电事故具有较高的要求。为了防火防爆，高层建筑内的变配电所，一般都选择干式变压器、干式电容器。不带可燃油的高低压配电装置，与干式变压器、干式电容器，可放在同一房间组成 一体化的变配电室。3.1.2 主变压器联结组别的选定当接川单相不平衡负荷时，由于YynO联结变压器要求中性线电流不超过二次 绕组额定电流的25%,因而严重限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能 12某高层建筑供配电系统设计力的充分发挥。为此，按民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92）规定，具有以 下情况之一者，直选川联结级别Dynll的变压器：1）三相不平衡负荷超过变压器 每相额定功率15%以上者；2）需要提高单相短路电流值，确保低压单相接地保护 装置动作灵敏度高者；3）需要限制三次谐波含量者。3.1.3 主变压器台数的选定主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一 时，宜装设两台及以上变压器：1）有大量一级或二级负荷；2）季节性负荷变化较 大，适于采用经济运行方式；3）集中负荷较大，例如大于1250KVA。3.1.4 主变压器容量的选定1、装有一台主变压器的变电所 主变压器容量8小丁应不小于总的计算负荷%即Sn.tSc（3-D2、装有两台主变压器的变电所 每台主变压器容量8”丁不应小于总的计算负 荷1的60%,最好为总计算负荷的70%左右，即Sn.t （0.6 0.7）Sc（3-2）同时每台主变压器容量Sn.7不应小于全部一、二级负荷之和斗（），即Snt-Sc（i+n）（3-3）3、主变压器单台容量上限 单台配电变压器（低压为0.4KV）的容量一般不 宜大于1250KVA。当川电设备容量较大，负荷集中且运行合理时，亦可选川较大容 量（例如1600-2000KVA）的配电变压器。3.1.5 主变压器的选择综上所述，选用两台变压器，变压器联结组别为Dynll,其单台容量需满足：Snt 2 2784x0.7=1948.96KVA故选用两台容量为2000KVA的环氧树脂干式变压器，型号为SCL-2000/lOo3.2 应急电源的设计3.2.1 概述13某高层建筑供配电系统设计随着社会的信息化、现代化的发展，现代建筑物是越盖越高，对供电的可靠性 要求越来越高，特别是现代大型建筑，如机场、车站、会展中心、体育馆、政府机 构办公楼及居民生活高层建筑等，一旦供电系统突然发生故障而中断供电，将会给 社会正常的生活秩序造成破坏，造成重大的政治影响或经济损失。然而电力故障突发性强，往往不以人们的意志为转移，因为无论供电部门管理 得再严格，电网设施再先进，断电也在所难免。国家标准高层民川建筑设计防火 规范GH50045-95（2005年修订版），就严格规定：“一级负荷应由两个电源供 电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷中特别重 要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。”何为两个电源供电，即电网供电时采用两路独立的电源其中一路为主供电电 源，另一路为备川电源。若主供电线路停电，则由备川线路供电，采川这种方式虽 然简单、可靠，但供电线路复杂。多年来的运行经验表明，独立于正常电源的备川电源线路往往在技术上难于实 现或经济上负担很重，而且电力部门也从未保证过不断电。因此，现代高层建筑在 设计时就必须考虑应急电源（即在供电线路发生故障时的应急电源），应急电源一 般清祝下是与电网在电气上独立的各种电源，目前选川最多的是柴油发电机组或者 含蓄电池组的应急电源（EPS）。柴油发电机组有以下特点：1）起动和供电迅速，自起动控制方便；2）操作、维修方便，运行可靠；3）效率高,功率范围大；4）相对EPS来说体积小、重量轻,搬运安装方便。同时，近年出现的EPS由于技术原因导致电池寿命不长、价格过高、维护不便 等还不能大规模的应川。所以，本次设计还将采川柴油发电机组做为应急电源。3.2.2 发电机组的容量和台数由于柴油发电机组只负贡给消防类负荷供电，由负荷计算结果可知：消防川电 组 Q=389.1Kvar,E Pc=540.4W,E Sc=666.1 KVA,则变压器低压侧功率 因数为：cos限X Pc/E Sc e0.8将cos 0=0.8提高到cos =0.92以上所需补偿容量（查表=。.33）：Qc=0.33x540.4=178K var14某高层建筑供配电系统设计无功功率在低压侧母线上集中补偿，选用PGJ1型补偿屏装置进行超负荷运转 补偿，其内装BCWJO.4T6-3型电容器，电容器个数 2。/=1026.8/16、64,考 虑到三相平衡，选用12个，安装容量为66x16=1056Kvar。补偿后=389.1-192=197.IK var,贝US,c=a/540.42+197.12 工 575.2KVA由上可得，选用一台容量为600KVA的柴油发电机为应急电源。15某高层建筑供配电系统设计第四章主接线图的设计4.1概述主接线图也就是主电路图，是表示系统中电能输送和分配路线的电路图。主接 线的确定对变电所电气设备的选择、配电装置的布置以及运行的可靠性和经济性有 很密切的关系。因此，主接线是变配电所电气部分设计的一个主要问题。对变配电所的主接线方案有下列基本要求：1）安全 应符合国家标准和有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的 安全。2）可靠 应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。3）灵活 应能适应供电系统所需的各种运行方式，便于操作维护，并能适应 负荷的发展，有扩充改建的可能性。4）经济 在满足上述要求的前提下，应尽量使主接线简单，投资少，运行费 用低，并节约电能和有色金属消耗量，应尽可能选川技术先进又经济适川的节能产 品。4.2主接线的基本形式电气主接线分为有汇流母线和无汇流母线两大类，具体又有多种形式，主要有 高压侧无线母线制接线、桥式接线、高压侧单母线制接线、高压侧分段单母线制接 线、双母线制接线等几种方式。下面介绍一下几种应川较多的主接线形式。1）桥形接线具有两回电源进线和两台主变压器的降压变电所，可考虑采川桥形接线，其特 点是：川一组横向电路将两回线路和两台主变压器互相连接起来。分为内桥和外桥 两种形式。内桥形接线：跨接桥连接在靠近变压器侧，省掉了变压器回路的断路器，仅装 有隔离开关。其优点是：当检修任何一回电源进线或线路断路器时，另一电源线路 和两台变压器仍可连续供电；当任一回线路故障时，断开该故障线路，其他网路可 继续工作。但当任何一台变压器发生故障或要检修时，则要先断开一回线路，经倒 闸操作后才能恢复供电。因此，内桥形接线适用于供电线路长，负荷比较平稳，主 变不需要经常投切的场合。16某高层建筑供配电系统设计外桥形接线：跨接桥靠近线路侧。它省去了线路回路的断路器，只装有线路隔 离开关。其优点是：变压器回路的操作简便，当任一变压器检修或发生故障时，其 他三个回路仍能正常运行。但当任一线路发生故障时，则要经倒闸操作后才能恢复 供电。它适用于供电线路短，负荷变化大，主变投切频繁的场合。2）单母线接线有单母线不分段接线和单母线分段接线。单母线不分段是最为常见和简单的主 接线形式，它的每条引入线和引出线中都安装有隔离开关及断路器等；单母线分段 接线提高了供电的可靠性和灵活性，但无论是经隔离开关分段还是经断路器分段，当母线或母线隔离开关（或低压刀开关）发生故障或检修时，都不可避免的使该母 线段中断供电。检修单母线接线引出线的开关时，该路负载也必须停电。3）双母线接线为避免单母线界限的母线或母线隔离开关发生故障或检修时，造成母线供电中 断的缺陷，便设置备川母线，这就形成了双母线接线。双母线结构复杂，使用开关 设备多，容易引起误操作，但它供电可靠性高，运行灵活，检修方便，且易于扩建。它多川于大中型变配电所。4）变压器-母线接线由于超高压系统的主变压器均采川质量可靠、故障率甚低的产品，故可直接将 主变压器经隔离开关接到两组母线上，省去断路器以节约投资。万一主变故障时，即相当母线故障，所有靠近母线的断路器均跳开，但也并不影响各出线的供电。主 变用隔离开关断开后，母线即恢复运行。这种接线适用于超高压远距离大容量输电 系统中对系统稳定性和供电可靠性影响较大的变电所主接线。4.3变配电所主接线的确定综上所述，本次设计中高层建筑的变配电所主接线，在10KV高压侧采川双电 源进线内桥型接线的主接线形式，400V低压侧采用单母线经断路器分段的形式。低压配电动力和照明两个部分，以及应急电源都应单设一段低压母线，一共是三段 低压母线，低压侧采用放射式与树干式相结合的混合配电系统。为了满足供电可靠 性的要求，变电所设有快速自起动应急备川柴油发电机组，当发生火灾市电中断时 对消防设备供电，故低压侧母线可分为三段：照明段（给公寓式办公楼用户、住宅 17某高层建筑供配电系统设计楼用户、商场及地下室照明供电）；动力段（给水泵及风机、电梯供电）；应急电 源段（火灾时快速自启动给消防设备供电）。具体主接线图见附录1、2O18某高层建筑供配电系统设计第五章短路计算5.1 概述高层建筑供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证人们生活的正 常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行受到破坏。系 统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于 设备长期运行、绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压 击穿，或设备绝缘正常而被过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到 外力损伤而造成短路等。短路后，短路电流比正常电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安 甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，如：短路时要产 生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏；短路 时短路电路中电压要骤降，严重影响其中电气设备的正常运行等。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的 一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足 够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不