毕设论文--宅住楼供配电系统一次部分设计.doc

河南城建学院本科毕业设计(论文) 摘要】；题 目某住宅楼供配电系统一次部分设计一、主要任务与目标：1、变电站主结线；2、负荷计算；3、短路电流计算；4、电气设备选择5、变压器保护整定计算。二、主要内容与基本要求：1、变电所总体分析，完成开题报告；2、负荷分析计算与变压器选择；3、电气主接线设计；4、短路电流计算及电气设备选择；5、变压器保护整定计算；6、防雷保护设计三、计划进度：1、熟悉题目、查阅资料、调研；完成开提报告。 第5周2、变电所总体分析，负荷分析计算与变压器选择 第6-7周3、电气主接线设计 第8-9周4、短路电流计算及电器设备选择 第10-11周5、变压器保护整定计算、防雷保护设计 第12-13周6、整理设计文档、答辩 第14周：四、主要参考文献：1.供配电系统雍静 主编.机械工业出版社；2.现代建筑电气设计使用指南主编陈元丽3.工厂供电刘介才 主编 机械工业出版社4.智能建筑设备自动化技术赵乱成 主编.西安电子科技大学出版5.电气照明技术王晓东 主编机械工业出版社；6.民用建筑电气设计规范JGJ/T16-927.建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000版）；8.建筑电气设计技术主编。徐德强；9.供电工程师技术手册 刘介才主编 机械工业出版社10.实用供配电技术手册 刘介才主编 中国水利电力出版社11.变电所设计（10-220KV）.辽宁科学技术出版社12.变电所所址选择和布置. 水利电力出版社.13.220（110）KV变电所定型屏（上、下册）.许昌继电器厂；指导教师（签名）： 年 月 日教研室审核意见： （建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审 教研室主任签名： 年 月 日注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。成绩评定成绩评定说明一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计（论文）在指定的时间内交给指导，教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩,最终确定成绩，并向学生公布。三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。四、具体评分标准和办法见平顶山工学院毕业设计（论文）工作条例中附录2。五、答辩小组评分包括两部分：（1）学生答辩情况的得分和评阅教师评分；（2）指导教师对学生毕业设计（论文）的评分二、对毕业设计（论文）评分按下表要求综合评定。（1）理工科评分表评分项目（分值）工作态度与 纪 律（10分）毕业设计（论文）完成任务情况与水平（工作量与质量）（20分）独 立工作能力（10分）基础理论和基本技能（10分）创 新能 力（10分）合 计（60分）得分（2）文科评分表评分项目（分值）文献阅读与文献综述（10分）外文翻译（10分）论文撰写质量（10分）学习态度（10分）学术水平（20）论证能力与创新（40分） 合 计（100分）得分 指导教师签字：摘要本论文主要阐述了一栋27层住宅楼的电气系统的电气设计依据、原则、方法及设计选择的结论。本论文共包括强电和弱电两大块，分为五章,前四章为强电部分，五章为弱电部分。强电部分的主要内容有：低压配电系统、照明系统、防雷接地系统的设计和供水系统的设计，其中包括负荷计算和短路电流计算等。弱电部分的主要内容有：消防报警系统。本次某27层住宅楼的电气毕业设计，旨在运用所学的电工理论知识，联系实际，通过自身的设计实践，掌握电气设计的一般步骤、方法，并能够对工程中的某些问题进行分析和解决，为今后从事电气工作打下良好基础。论文关键词：低压配电照度防雷消防报警54河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计This paper mainly expounds the 27 stories residential building one of the electrical system electrical design basis, principles, methods and design choice conclusion. This paper includes two parts, with low &high into five chapters, the first four chapters, five chapters for specialized part for elv parts. The main content of specialized part a: low voltage distribution system, lighting system, lightning proof grounding system design and water supply system design, including load calculation and short-circuit current calculation, etc. The main content of clearing ltd.being parts are: fire alarm system.This one 27 stories residential building, aiming at the electrical graduation design by using their electrician theory knowledge, with practice, through own design practice, grasps the electrical design processes of the shipunloaders, methods, and can in some of engineering problems are analyzed and solutions for future engaged in electrical work, and lay the good foundation. Papers keywords: low voltage distribution ，illumination ，lightning proof， fire alarm目录摘要第一章 绪论111供配电系统概述.112设计依据.11.3设计的内容.1第二章 低压供配电系统的设计.32.1 负荷等级及供电要求32.1.1 负荷等级的分类.32.1.2供电要求.42.2 负荷计算.4 2.2.1负荷计算的方法.42.2.2变压器T1的负荷计算.82.2.3变压器T2的负荷计算.102.3电气元件的选择.112.3.1主要电气元件及其功能.122.3.2 电器的选择.122.4 短路电流的计算.18第三章 照明系统设计. 22 3.1 照明设计的基本概念.223.2 照明方式的选择.223.3 照明设计.22第四章 防雷接地系统设计.244.1雷电对建筑物产生的危害.244.2防雷装置.244.3变电所和电力线路的防雷措施和技术要求.254.4第二类防雷建筑物的防雷措施284.5本建筑防雷接地系统设计结果.294.5.1防直击雷的措施.294.5.2 防侧击感应雷的措施294.5.3 接地系统29第五章 消防报警系统.305.1 总则.30 结论.31主要参考文献.32致谢.33图1为本设计的供配电系统的简略的电气连接方式.13图2过电流保护的原理图.16图3变压器进行保护接线图.17图4本设计的电气连接方式图.18图5电路的短路简化图.19图6照明设计的电气连接方式.23图7 35KV对接线.27图8 610KV变配电装置对接线.27表2-1变压器T1的计算负荷.9.表2-2变压器T2的计算负荷.10表2-3D1D8点的计算负荷.13表2-4未补偿时B1点的计算负荷.14表2-5补偿后B1点的计算负荷.14表2-6E1E6点的计算负荷.14表2-7未补偿时B2点的计算负荷.14表2-8补偿后B2点的计算负荷.15表4-1阀式避雷器与主变压器及其他被保护设备的最大电气距离.26附录A 10KV级S9系列铜线电力变压器的主要技术数据.34附录B部分常用高压断路器的主要技术数据.38第一章 绪论11供配电系统概述随着改革开放步伐的迈进，我国已经和世界逐步接轨。我国电气事业发展很快，无论是从内容的深度和广度上都在发生日新月异的变化，因而它必将带来设计领域的深刻变革。电气是现代社会不可缺少的重要组成部分, 而且电能的生产量与使用量已成为现代社会衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及电力系统电能发、输、配、用的两个环节，其运行特点、要求和电力系统基本相同。只是由于供配电系统直接面向用电设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤其重要。随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对生活中有关照明、室内供电线路、接地防雷、消防安全、有线电视和通信等系统的要求也是越来越高，这促使了电气技术无论在横向上还是纵向上将更进一步的发展，要求多学科的理论能够很合理的交融发展。电气设计包括强电和弱电的设计。在认真执行国家有关经济技术政策和标准规范的前提下，要求设计出能保障人身、财产、设备和建筑物安全的图纸，并力求可靠、安全、合理、节约、先进。为了为以后走向电气岗位的我打下坚实的基础，也必须力图使自己掌握好该专业技术知识。大学即将毕业，为了检验本科四年的学习情况，同时为了在工作之前能够掌握更多专业技术知识，我的毕业设计选择了电气设计方面的课题。12设计依据本次设计是对高27层的住宅楼进行的电气设计，其主要概况是：住宅楼，地下一层为架空层，作为变配电站，1-3层为商业用楼，其中一层为高级商业设施，二、三层为一般商业设施，四层以上为住宅楼，高为87m，属二类建筑。设计要综合运用所学的理论知识，利用AUTO CAD绘图，理论联系实际，认真贯彻国家的相关标准和规范的要求，执行我国建筑电气行业相关的政策方针，力求使设计做到安全合理、运行可靠、技术先进、节约成本。1.3设计的内容本论文根据给出的要求，联合实际的情况进行设计。本论文主要阐述了该住宅楼建筑电气各方面系统的设11计理论依据、原则和方法以及设计选择的结论等。本论文共包括强电和弱电两大块，分为五章,前四章为强电部分，五章为弱电部分。第二章为低压配电系统设计，主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求、用需要系数法进行负荷计算和配电的方式等内容的相关原理、方法。用需要系数法进行的负荷计算，用于确定各个系统照明和用电设备等负荷的容量、计算电流，并以此选择出所需要的断路器、刀闸开关和导线，并根据不同级别的负荷及负荷大小采取不同的配电方式，选择合适的配电箱。第三章为照明系统设计，主要内容包括屋顶泛光照明、地下室照明、变电所照明等。第四章为防雷接地系统设计，主要说明对直击雷、侧击雷和感应雷的防护和接地系统的方式及其具体要求等内容，并根据文献且结合本建筑的特点，做了防直击雷、侧击雷和感应雷设计及接地系统设计。第五章为消防报警系统设计，主要介绍了火灾报警系统的选取结果。第二章 低压供配电系统的设计2.1 负荷等级及供电要求2.1.1 负荷等级的分类不同的电力负荷，其重要程度是不同的。重要的负荷对供电可靠性的要求高，反之则低。因此电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。.一级负荷1)中断供电将造成人身伤亡的负荷。例如：医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。例如:重大设备损坏、重大产品报废、用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要长时间才能恢复等。 3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常供电。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。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，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。.二级负荷1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：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。2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱。 .三级负荷不属于一级和二级负荷的负荷为三级负荷。2.1.2 供电要求对于供电要求有如下规定 .一级负荷的供电应由两个电源供电，当一个电源发生故障而中断供电时，另一个电源应不致同时受到损坏，而应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。当一级负荷设备容量在200KW以上或有高压用电设备时，应采用两个电压等级相同的高压电源供电。当需双电源供电的用电设备容量在100KW及以下，又难于从地区电力网取得第二电源时，宜从邻近单位取得第二低压电源或用柴油发电机组作为备用电源。对于特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源（如应急柴油发电机），并且该电源严禁接入其他负荷。.二级负荷的供电宜由两个回路供电，其第二回路可来自地区电力网或邻近单位，可用自备柴油发电机组，且供电系统应做到当电力变压器或线路发生故障时，不致中断供电或中断供电能够及时恢复。当负荷较小或地区变电条件困难时，可由一路6KV及以上专用的架空线路供电，或采用两根电缆供电，其每根电缆应能承担全部二级负荷。.三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电，但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。此外，应该注意，作为应急用电的自备电源与电力网的正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。2.2负荷计算 2.2.1 负荷计算的方法目前负荷计算的常用方法有:需要系数法,二项式法和利用系数法。其中前两种方法在国内各设计单位的使用最为普遍. 需要系数法需要系数法比较简便因而广泛使用,但当用电设备台数多而功率相差不大时,需要系数法的计算结果往往偏小,故不适用于低压配电线路的计算,而适用于计算变,配电所的负荷. 需要系数法的计算公式如下： 式（2-1） Qc=Pctan; 式（2-2） 式（2-3） 式（2-4）式中PN总设备功率，单位为KW; Kd -需要系数； Pc -计算有功功率，单位为KW; Qc -计算无功功率，单位为KW; Sc -计算视在功率，单位为KW; tan -电气设备功率因数角的正切值； Ur -电气设备额定电压，单位为KV; Ic -计算电流，单位为A.二项式系数法二项式法也比较简便,它考虑了数台大功率设备工作时对负荷影响的附加功率,但计算结果往往偏大,一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算. 由于二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均功率,而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响,所以二项式法比较适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷.但是二项式计算系数b,c和x的值,缺乏充分的理论根据,而且这些系数,也只适于机械加工工业,其他行业的这方面数据缺乏,从而使其应用受到一定局限。二项式系数法的计算公式如下： 1）单组用电设备组中设备台数3台时的计算负荷为： 式（2-5） 2）多组用电设备组的计算负荷为： 式（2-6） 式（2-7） 式中 j-用电设备组序号，j=1，2，m; -各组中的该部分最大值。 利用系数法用利用系数法进行负荷计算时的步骤与需要系数法相同，使用利用系数法时的计算公式如下：1）单组用电设备组中设备台数3台时的计算负荷为： a.先利用系数求平均负荷为： 式（2-8）式中Kx -利用系数 b.再由附加系数求计算负荷。附加系数由设备等效台数和利用系数Kx得到： 式（2-9） Qc=Pctan 式（2-10） 式（2-11） 式（2-12）式中 K-附加系数。 2)多组用电设备组的计算负荷为：当供电范围内有多个不同的用电设备组时，设备等效台数neq为所有设备的等效台数；利用系数Kx以各设备组的加权利用系数Kxav替换，同样使用附录查得Kad。有功功率计算公式变为： 式（2-13）加权利用系数Kxav 式（2-14）式中 -各组设备平均功率之和（KW）; -各组设备额定功率之和（KW）；利用各种用电指标的负荷计算方法当用电设备台数及容量尚未确定，但需作初步的负荷计算时，如：供配电系统处于规划阶段时，具体设备台数尚未明确；处于初步设计阶段时，部分主要的、大容量的用电设备已经清楚，但某些分散的、小容量用电设备并未确定。这时，均需借助用电指标进行负荷计算。常见的方法有：负荷密度法、单位指标法和住宅用电量指标法。1）负荷密度法 负荷密度法的计算公式如下： Pc=A 式（2-15）式中 Pc计算负荷，单位为KW； A计算范围的使用面积，单位为； 负荷密度指标，单位为KW 2）单位指标法 单位指标法的计算公式如下： Pc=aN 式（2-16）式中 a单位用电指标，单位为KW人、KW床、KW产品等； N单位数量，单位为人数、床数、产品数量等。 3）住宅用电量指标 法住宅用电量指标法的计算公式如下： Pc=KN 式（2-17）式中 住宅用电指标，单位KW户； N供电范围内的住宅户数； K-住宅用电同时系数。本工程为二类高层建筑，应急照明设备用电、消防控制室、消防电梯为一级负荷，采用两路专用回路供电。普通客梯、生活水泵、楼梯照明等用电设备为二级负荷，应由两路电源供电，楼梯照明灯采用声控并且使用电子延时开关控制，火灾时强制点亮。其他的一般电力、照明用电属于三级负荷。2.2.2 变压器T1的负荷计算负荷计算一般采用需要系数法。用电设备功率乘以需要系数和同时系数（一般可取K=0.9），便可直接求出计算负荷。这种方法比较简单、应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。需要系数值是在一定的范围内按统计方法来确定的，它的准确性对负荷计算有重要的意义，可从许多文献中查表得到。但是，需要系数表中给出的只能是推荐值，这就要求设计者根据设计经验和具体情况从中选取一个比较恰当的值。一般来说，当用电设备组的设备台数多时选取较小值，否则选取较大值；设备使用率高时选取较大值，否则选取较小值。因商业用电给出了负荷密度，一层为高级商业设施，负荷密度=130W/m2，二、三层为一般商业设施，负荷密度=85W/m2，故应根据负荷密度法求出计算负荷。负荷密度法的计算公式如下：Pc=A一层商业用电的计算负荷为： Pc1=0.135000027=240.7241KW二层商业用电的计算负荷为：Pc2=0.08550000272=314.8315KW一、 二层商业用电的计算负荷为Pc= Pc1+ Pc2=556KW 其它负荷计算用需要系数法进行计算。计算负荷如下表：表2-1设备组编号设备名称设备容量PN/kW需要系数kdcostanPc/kwQc/kvarSc/kVAIc/A11-3F商业用电5600.80.850.625563346349932屋顶泛光照明2010.800.75201525383地下室照明40.80.900.4832454生活水泵2510.800.75251931475客梯、消防电梯8210.501.73821421642496消防控制室2010.800.75201525387变电所照明40.80.900.4832458住宅楼梯照明100.70.950.3372711总计725716541有功同时系数0.9无功同时系数0.95总负荷计算6445148241252注：1-3F商业用电用的是负荷密度法进行的负荷计算。2.2.3变压器T2负荷计算变压器T2的负荷计算用的是需要系数法。计算结果如表2-2：表2-2设备组编号设备名称设备容PN/kW需要系数KdcostanPc/kwQc/kvarSc/kVAIc/A14-11层住宅用电5120.40.850.62205127241366212-19层住宅用电5120.40.850.62205127241366320-26层住宅用电4480.40.850.621791112113204生活水泵2510.760.65252133505客梯4210.760.658270108164消防电梯40总计1579696456有功同时系数0.9无功同时系数0.95总负荷计算62643376211572.3 电气元件的选择2.3.1 主要电器元件及其功能 、断路器 是一种开关电器，能切除或投入正常负荷，并能切断故障回路。故障回路中故障电流通常很大，切断故障回路需专门具有强灭弧能力的灭弧装置，所以断路器主触头设于灭弧装置内，无法观察其通断状态，即断开时无可见断点。考虑使用安全，除小容量低压断路器外，一般断路器均不能单独使用，必须与能产生可见断点的隔离电器配合使用。、负荷开关 也是一种开关电器，能切除或投入正常负荷，具有一定的灭弧能力，断开时有明显可见断点。、隔离开关 是一种隔离电器，只能切除或投入空载或很小的负荷，断开时有明显可见的断点。往往与断路器配合使用。、熔断器 是一种保护电器，专门用于切断过负荷较大的回路。当熔断器熔体上通过的电流超过一定值后，熔体发热熔断，切断电路。、电流互感器 是一种电流变换电器，隔离高电压，通常将大电流变成小电流，以取得测量和保护用电流信号。、电压互感器 是一种电压变换电器，隔离高电压，通常将高电压变成低电压，以取得测量和保护用电压信号。、避雷器 防过电压侵入。避雷器设于被保护设备的前端，当有过电压侵入时，将避雷器击穿，对地放电，以起到保护后面的电气设备的作用。、移相电容器 作无功功率补偿。供配电系统大多都是感性负荷，从系统汲取感性无功，致使系统中感性无功成分增加，功率因数下降；电容器向系统汲取容性无功，使系统容性无功成分增加，以抵消部分感性无功，提高功率因数。在确定开关元件时，要考虑到既能投、切入正常负荷，又能在回路故障时切断故障回路，因此通常采用“断路器+隔离开关”或“负荷开关+熔断器”的开关组合方式来完成上述功能。当断路器的回路侧无电流倒送可能时，则可省去断路器负荷侧的隔离开关。在进行回路投入和退出操作时，开关电器必须遵循的操作顺序是：接通回路时，先闭合隔离开关，后闭合断路器。断开回路时，先断开断路器，后断开隔离开关。2.3.2 电器的选择 、变压器的选择 1)变压器的选取原则a.根据负荷性质选择 当变压器所有大量一、二级负荷时，易装设两台主变压器，但变电所如能另外取得足够容量的备用电源时，亦可只装设一台主变压器。b.考虑经济运行方式 当季节性负荷变化较大，宜于采取经济运行方式时，可装设两台主变压器