亨通商厦建筑工程供配电及二层照明关键技术.doc

科信学院
课程设计阐明书
（ / 年第 一 学期）

课程名称 ： 建筑供配电及照明课程设计
题 目 ： 亨通商厦建筑供配电及二层照明技术
专业班级 ： 电气1024班
学生姓名 ： ***
学 号：
指引教师 ： 高敬格
设计周数 ： 2周

设计成绩 ：

12月 25 日

目 录

1、课程设计目 3
2、课程设计任务 3
3、负荷计算 3
4、变压器选取 4
5、短路电流计算 4
6、设备选取 10
7、绘制供配电系统图 13
8、电气设备保护 13
9、照明设计 14
10、参照文献 15
11、心得体会 16
12、成绩、评语表 16

一、课程设计目
通过对大楼用电设备进行负荷计算和大楼地上二层多功能厅照度计算等，对综合大楼供配电及照明系统进行设计。从而理解理论与实践结合过程,并从中总结和吸取设计经验。
1、高层民用建筑采用10KV甚至35KV高压供电，而普通高层建筑则可采用都市公用变压器低压供电；
2、高层民用建筑用电量大，对电气设备规定较高；
3、高层民用建筑对消防系统安全、可靠性规定较高；
4、高层民用建筑对防雷、接地等安全规定较高；
5、高层民用建筑功能较全，对弱电某些依赖较多，智能化水平较高。
二、课程设计任务
1、拟定符合级别。
2、拟定高低压供配电系统。
3、对的建立符合记录计算表。
4、变压器、发电机台数、容量、型号选取。
5、开关、线路各做一种选型。
6、多功能厅照度计算及照明灯具选取及布置。
7、CAD绘制供配电系统图及照明平面图。
三、负荷计算
1、计算负荷定义：
是按发热条件选取导体和电气设备时使用一种假想负荷，普通规定取30分钟平均最大负荷 P30、Q30和 S30作为该 顾客“计算负荷”。
2、其物理意义：
计算负荷持续运营产生热效应与实际变动负荷长期运营所产生最大热效应相等。
因而：
PC= P30= Pm
QC= Q30= Qm
SC= S30= Sm
3、求计算负荷办法
（一） 需要系数法
计算简便，最为通用一种办法。
1.用电设备组计算负荷
2.各种用电设备组计算负荷
（ 配电干线和 变电所低压母线）
（二）按二项式法
当拟定用电设备台数较少而容量差别相称大低压支线和干线 计算负荷时，采用。
（三） 估算办法
单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法。
4、负荷计算表（背面附）
a总功率因数为0.92不不大于规定0.9，合格；
b电压损失 三相平衡负荷线路
三相线路单位长度电阻 = 0.095 (Ω/km)

= 1/(10 * 380 * 380)∑[(0.095 + 0.000 * tgФ) * P * l
= 4.860
线路电压损失Δu% =4.860<5%,合格。

型号
额定容量
(kVA)
电压组合
联结组标号
空载损耗
(kW)
空载电流
(%)
负载损耗75℃
(kW)
阻抗电压75℃
(%)
外形尺寸(mm)
重量(kg)
轨距
(mm)
高压(kV)
高压分接范畴
(%)
低压
(kV)
长
宽
高
油
总重
S9-800/10
800

1.40
0.8
7.50
1975
1335
1960
450
2550
820×850
四、变压器选取
表3 S9系列变压器技术参数
T1:
S9-800/10 U1=10.5KV U2=0.4KV U%=4.5
T2:
S9-630/10 U1=10.5KV U2=0.4KV U%=4.5
五、短路电流计算
计算短路电流目：
1.选取和校验电气设备。
2.继电保护装置整定计算。
3.设计时作不同方案技术比
（一）、线路阻抗
Xl=X0*L=0.35*5=1.75Ω
（二）、变压器阻抗
T1阻抗：
X1=U%*Unt2/100*Snt=4.5*0.42/100*800*10-3=0.009Ω
T2阻抗：
X2= U%*Unt2/100*Snt=4.5*0.42/100*630*10-3=0.010Ω
（三）、总阻抗计算
对变压器高次侧
X1=1.75
对变压器低次侧
X2=1.75*（0.4/10.5）2+0.009=0.01153Ω
X3=1.75*（0.4/10.5）2+0.010=0.01253Ω
（四）、短路参数
对变压器高次侧
1、短路电流周期分量有效值：
Ik1=Uav1/1.732*Xk=10.5/(1.732*1.75)=3.46KA
2、短路电流冲击值：
Ish=2.55*Ik1=2.55*3.46=8.823KA
Ish=1.52*Ik1=1.52*3.46=5.259KA
3、短路容量：
Sk1=1.732*Uav2*Ik2=1.732*10.5*3.46=62.924KVA
对变压器低次侧
对变压器T1低次侧：:
1、短路电流周期分量有效值：
Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/(1.732*0.01153)=15.88KA
2、短路电流冲击值：
Ish=1.84*Ik2=1.84*15.88=29.22KA
Ish=1.09*Ik2=1.09*15.88=17.31KA
3、短路容量：
Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*15.88=11KVA
对变压器T2低次侧：
1、短路电流周期分量有效值：
Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/(1.732*0.01253)=18.43KA
2、短路电流冲击值：
Ish=1.84*Ik2=1.84*18.43=33.91KA
Ish=1.09*Ik2=1.09*18.43=20.091KA
3、短路容量：
Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*18.43=12.77KVA
六、设备选型
（一）断路器选取
在电力系统中，高压断路器是一种重要控制和保护电器。当前国产高压断路器重要有多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。
供电系统运营状态，负荷性质是多样，作为控制，保护元件高压断路器，为保证供电系统安全运营，对它规定是多方面。对于开断电路中负荷电流和短路电流高压断路器，一方面应按使用地点和负荷种类及特性选取断路器类型与型号，即户内或户外式，以及灭弧介质种类，并能满足下列条件：
1.断路器额定电压，应不能低于电网工作电压，即
Ue≥Ug
式中，Ue，Ug -分别为制造厂给出断路器额定电压和网路工作电压，伏或千伏。
2.断路器额定电流Ie，应不不大于电路中最大长期负荷电流，即
Ie≥Ig
3.依照断路器断路能力，即按照制造厂给定额定切断电流Ieq，或额定断路容量Sed选取断路器切断短路电流（或短路功率）能力。为此，应使额定切断电流Ieq不不大于断路器灭弧触头刚分离瞬间电路内短路电流有效值Idt，或在一定工作电压下应使断路容量Sed不不大于短路功率Sdt。即
Ieq≥Idt
或 Sed≥ Ue×Ieq≥Sdt（三相系统）
式中，Idt-短路后t秒短路电流有效值（周期分量），对迅速断路器，取Idt=I″ t≤0.1″； Sdt-短路后t秒短路功率，对迅速断路器Sdt=S″。
4.校验短路电流通过时机械稳定性
在短路电流作用下，对断路器将产生较大机械应力，为此，制造厂给出了能保证机械稳定性极限通过电流瞬间时值Igf，即在此电流通过下不致引起触头熔接或由于机械应力而产生任何机械变形。因而，应使
Igj≥ｉch
式中 Igf，ick—— 分别为断路器极限通过电流和断路器安装处三相短路冲击电流（幅值）
5.校验短路时热稳定性
短路电流通过时断路器热稳定性，由制造厂给出在t秒（t分别为4，5或10秒）内容许通过热稳定电流It来表征，即在给定期间t内，It通过断路器时，其各某些发热温度不超过规定短路时最大容许发热温度。因而，以短路电流Id通过断路器时，其热稳定条件为 ：
It•t≥Qd
式中 It—为制造厂规定t秒热稳定电流,Qd—短路电流发热效应。
Qd=Qz+Qfi
A. 高压断路器选取
Ic1=38A； In1=A
Ic2=57A； In2=1000A
Ic3=57A； In1=1000A
T1高次侧断路器应选为：ZN5-10/1000
（1）、热稳定性校验：
Ik12*tima=3.462*(0.5+0.05)<202*2 合格
（2）、热稳定性校验：
Ish=8.823KA<50KA 合格
（3）、断流能力校验：
Ik1=3.46<20KA 合格
T2高次侧断路器应选为：ZN5-10/630
（1）、热稳定性校验：
Ik22*tima=3.462*(0.5+0.05)<202*4 合格
（2）、热稳定性校验：
Ish=8.823KA<50KA 合格
（3）、断流能力校验：
Ik2=3.46<20KA 合格
B. 低压断路器选取
（以T1为例）
（1）、Ic1=1011A； In1=1250A
（2）、T1选型选为：MW12
（3）、各脱扣器整流电流：
a) 瞬时脱扣器
Iop.or=(1.1*1.8*1000)/(1.732*0.38)=3000A K3=3
b) 短时脱扣器
Iop.or=(1.1*1.3*1000)/(1.732*0.38)=2173A K3=2
c) 长延时脱扣器
Iop.tr=1.1*1011=1112A K=0.9
（4）、开断能力校验
Ik=15.88<In.br=35KA 合格
（二）高压熔断器选取
熔断器是最简朴和最早采用一种保护电路，常和被保护电气设备串接于电路中。当发生过负荷和电路故障时，超额电流使熔件发热而熔断，从而切除故障点，实现对电气设备保护。熔断器重要由金属熔体，支持熔体触头和外壳构成。有些熔断器内还装有特种熄弧物质（如产气纤维管，石英砂等），用来熄灭熔体熔断时产生电弧。
高压熔断器用以切断过负荷电流和短路电流，选取时应考虑装置种类与型式，是屋内或屋外使用，对污秽地区屋外式熔断器还应保证绝缘泄漏比距规定，以加强绝缘，此外，高压熔断器应满足条件为：
按工作电压 Ue≥Ug（与断路器意义相似）。
按工作电流 Ier≥Iej≥Ig
式中 Ier，Iei—分别为熔断器额定电流和熔件额定电流；
Ig—网路中最大长期工作电流。
按断流容量
Iq≥I″或Sg≥S″式中Iq，Se—分别为熔断器额定电流和额定断流容量。
对污秽地区屋外安装熔断器，其绝缘泄漏比距应满足
δ≤δxu
因熔断器熔断时间很短，故采用熔断器保护导体和电器可不校验短路电流机械稳定性和热稳定性。此外，高压熔断器熔件选取还必要与网络中各分段，分支电路熔断器熔件或与馈电线继电保护之间，从时间特性上保证互相间动作选取性和时限配合关系。
经比对，选用RN2-10 0.5A熔断器。
（三）隔离开关选取
隔离开关是一种没有灭弧装置开关电器，它重要用途是为检修区域提供明显开断点、保证高压装置检修工作安全。由于隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流和短路电流，因而，必要与断路器串联使用时，操作应在断路器完全开断状况下进行。选取隔离开关，一方面应考虑装置种类与型式，屋内或屋外使用，对屋外污秽地区安装隔离开关还应按上述熔断器选取时条件保证绝缘泄漏比距需要。
隔离开关其他选取条件与断路器类似，但对隔离开关不进行切断能力（切断电流或断路容量）校验。
型 号
额定电压
额定电流
极限过电流峰值
配用机构
电流稳定值
GN86-10/600A
10KV
1000A
75KA
CS6-1
30KA(5S)
JDW1-0.5/600A
0.5KV
600A
3150A

1250A(4S)
JDW2-0.5/1000A
0.5KV
1000A
3150A

1250A(4S)
高压侧拟选用 GN-10T/1000 型隔离开关，低压侧拟选用JDW1-0.5/600A，JDW2-0.5/1000A型刀熔开关。
（四）互感器选取
互感器是电气测量，控制和保护回路交流电源，其工作原理与变压器相似，特殊之处是其励磁电流很小，在电路计算中可忽视不计和规定精确度。普通0.2级用于实验室精密测量，0.5级用于电能测量，1级用于测量仪表，3级用于继电保护。
电流互感器一次绕组串联在电力回路中，二次测额定电流为5A，由于负载是仪表与保护设备电流线圈，其阻抗很小，运营中相称于变压器短路。二次侧绕组匝数远不不大于一次侧绕组匝数，因此二次侧不能开路，开路将产生危险高电压。
电压互感器一次并联在电力回路中，二次侧额定电压为100V，由于负载阻抗很大，运营条件相称于变压器空载，二次侧匝数远不大于一次侧匝数，因此二次侧不能短路。短路将产生危险过电流。为保证人在接触测量仪表和继电器时安全起见，互感器二次侧必要接地。
A．电压互感器选取
依照设计条件及目，选用JDZ-10型电压互感器。一次测U1N=10KV，二次U2N=100V，容量效验：压互二次回路分别有计量、失压保护和电压测量，其级别规定分别为0.5级 、3级、1级 。 JDZ-10型电压互感器二次线圈容量分别为：0.5级 80VA；1级 120VA；
3级 300VA；因二次负荷分别接在了三个二次线圈中，且负荷较小每个负荷为不大于10VA，因此容量能满足规定。
因电压互感器在主接线中是与主回路并联，主接线及其主回路发生短路时，电压互感器不会通过短路电流，因此不需要短路稳定性效验。
B．电流互感器选取
电流互感器选取时所根据条件为：
①、额定一次电压，所选取电流互感器额定一次电压U1e必要与互感器安装处额定电压一致；
②、额定电流 应满足I1e≥Ig·max 式中I1e﹑Ig·max—分别为互感器原边额定电流和装置最大长期工作电流
在环境温度条件下，容许持续通过电流互感器原边电流可达额定值120%，但过大将使误差增大。互感器二次额定电流普通为5A。与仪表、继电器标称电流相符。
③、精确度级与铁芯数
电流互感器采用不同铁芯时，二次绕组精确度级不同，供电度表需用0.5级、普通仪表用1.0级、继电器只需3级精确度，若只有一种用途，则可只选一种铁芯互感器。
电流互感器精确度级与一定容量相相应，若负载增大超过某一精确度级所相应额定容量，则精确度级下降。
④、二次负载计算与校验
电流互感器次边通过额定电流I2e和负载总阻抗Z2时功率 W2=I22e·Z2
⑤、校验短路时热稳定性和机械稳定性
电流互感器热稳定性，应按下式条件判断，即（I1e·Kt）²·t≥Qd
式中Kt—互感器热稳定倍数，t—为热稳定电流通过时间（t=1秒），I1e—为电流互感器一次额定电流。
电流互感器机械稳定性，应按下式条件判断，既I1e·Ku≥ｉch
式中Ku—电动力稳定倍数，ｉch—短路电流冲击值
产品型号
额定电
流比(A)
级次
组合
精确级及
额定输出
保护级
一秒热稳定
电流(KA)
动稳定
电流(KA)
0.2
0.5
1
3
额定输
出(VA)
精确级及准
确限值系数
LFS-10
20/5
0.2/3
0.5/3
1/3
10
10
10
15
15
10P10
1.6
4
15/5
1.2
3
据设计条件及规定，电源回路拟选用LFS-10系列电流互感器（详细计算环节略）。
（四）线缆选取
母线重要是用来集中和分派电能。惯用铜、铝和钢三种材料制成。铜导电性最佳、机械强度大、耐腐蚀；铝导电性比铜差、机械强度小、但比重小、成本低；钢导电性最差，但机械强度最大，普通只在小电流状况下采用。依照国内资源状况和技术政策，选用铝作为母线材质。
b
h
a
a
硬母线普通采用矩形截面，由于同其他截面相比，矩形母线集肤效应小，散热条件好，安装以便，因而，母线选取重要任务是拟定其截面。
母线采用竖置放置，三相位置如图：
W＝b2*h*1/6
W：截面系数，它物理
图5 母线布置示意图
意义是指母线对垂直与力
作用方向为轴线抗弯距。
h:宽度、b:厚度。
①、母线选取
母线选取按工作电流选取截面，应满足
Igmax≤Irx
Igmax:最大长期工作电流，Irx：母线长期容许电流
本系统额定电流为1713.2A,现拟选TMY-100*6，其长期容许载流量为11810A；低压母线选用TMY-60*6和TMY-50*5。（最高容许温度＋70度，基准环境温度＋25度）。
电缆见附表。
（五）开关柜选取
断路器普通装在小室内，依照规定选用KYN 系列高压开关柜，该开关柜用于50Hz，电压3～10kV，额定电流600～3000A三相单母线系统，作为发电厂、变电站控制馈电和高压电动机起动和保护之用；低压开关柜选用MNS和GGD系列。
（六）发电机设备选取
潍柴WD615/WD618系列柴油机是从奥地利斯太尔-戴姆勒-普赫公司引进具备世界先进水平高速发动机，产品排放可达到非道路国II阶段原则，为环保型产品，具备体积小、重量轻、功率大、油耗低、排放指标先进、噪音低、通用性强等长处。惯用功率：170KW；电压(V)：230/400V；额定电流(A)：270 频率(HZ)：50功率因素：0.8滞后。
七、绘制供配电系统图(后附)
八、电气设备保护
1、继电保护
（1）、继电保护原则
选取性：切除故障某些，防止越级跳闸。
速动性：尽迅速切断故障，减少故障存在时间。
敏捷性：指对故障或不正常运营状态反映能力。
可靠性：不拒动、不误动
（2）、过电流保护：就是运用过流时电流增大特点构成保护装置。
分类：
– 定期限过电流保护
– 反时限过电流保护
– 无时限电流速断保护
– 有时限电流速断保护。
2、防雷过电压保护
（1）、防雷设备构成：
接闪器、引下线和接地装置。
（2）、防雷类型：
A. 防直接雷
采用避雷针，避雷带或避雷网。
接闪器：避雷针、避雷带和避雷网。
接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引导入地， 使接闪器下面一定范畴内建筑物免遭直接雷击
B. 防间接(感应)雷
通过将建筑物金属屋顶、房屋中大型金属物品，所有加以良好接地解决来消除。
防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其他金属线绝缘距离应符合防雷安全距离。
将互相接近金属物体所有可靠地连成一体并加以接地办法来消除。
C. 防高电位侵入
在整个雷害事故中占50％～70％ 。
配电线路所有采用地下电缆;
进户线采用50~100m长一段电缆;
在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。（图后附）
九、照明设计
1、选取照明器型式，并拟定型号
选用“双管格栅式日光灯—2*40W”，型号JG-B502,光通量为5400lm
2、平均照度计算基本公式：
计算办法：运用系数法
①

其中：
Eav－－工作面平均照度，lx；
——每个照明器中光源总光通量，lm；
N —— 照明器数
U —— 运用系数
A—— 工作面面积,m2
K —— 灯具维护系数
② 室空间系数RCR

顶棚空间系数CCR

地板空间系数FCR
③ 有效空间反射比
顶棚（或地板）空间可等效到假象平面
顶棚有效反射比ρcc，地面有效反射比ρfc

A0－－顶棚（或地板）平面面积，m2；
As－－顶棚（或地板）空间各表面总面积，m2；
ρ－－顶棚（或地板〕空间各表面平均反射比；
④ 墙平均反射比ρw
3、计算照明器个数
餐厅：长——12m,宽——15m,层高——6m,
天花板有效反射比ρcc=70%，墙面有效反射比ρw=50%，地板有效反射比ρfc=25%
依照以上数据查表得：RCR1=2,U1=0.5；RCR2=3,U2=0.53；照度补偿系数K0=1.3；
=5*6*(12+15)/(12*15)=4.5

=0.56
=0.675
K=0.8
N= Eav*A/(*U*K)=300*12*15/(400*0.675*0.8)=25
考虑餐厅建筑平面实际状况和照度规定，选取4*7=28只双管格栅式日光灯。
4、照明器布置
重要考虑照度均匀度
满足灯具距高比L/H。
当布置不为矩形时，有其距离求法。
正方形L=L1=L2
矩形
菱形
普通离墙距离（1/3~1/2)L,有工作面时，取（1/4~1/3)L。

查表得：灯具距高比L/H=1.6m
4、照明平面图（后附）
十、参照文献
[1] 刘江 电气工程原则规范综合应用手册. 中华人民共和国建筑工业出版社
[2] 刘江 建筑电气设备选型 中华人民共和国建筑工业出版社
[3] 唐志平 供配电技术 电子工业出版社 .1
[4]《全国民用建筑工程设计技术办法》，中华人民共和国建筑原则研究所主编，第一版，中华人民共和国筹划出版社出版，［］
[5]《通用用电设备配电设计规范》，中华人民共和国机械工业部主编，GB50055—93，建设部原则定额研究所出版，［1993］
[6]《供配电系统设计规范》，中华人民共和国人民共和国机械工业部负责主编，GB 50052-95，中华人民共和国筹划出版社出版，［1995］
十一、心得体会
两周建筑供配电及照明课程设计已接近尾声，即将交稿完毕。在这感谢我指引教师，在整个设计过程中，从开始选题，方案拟定，开始初步设计，设计修改，直到设计结束，整个过程都是教师悉心指引下完毕。
课程设计即将结束，在此对本次设计整个过程简朴做一下总结。通过这一阶段学习和实践。收获了诸多，感想也诸多。真正结识到学历与能力并重“学问未必全在课本上。”学好课本上东西是远远不够。在设计中遇到了诸多专业知识问题，最后在教师辛勤指引下，终于游逆而解。同步，在教师身上咱们学也到诸多实用知识，在次咱们表达感谢！同步，对给过我协助所有同窗和各位指引教师再次表达忠心感谢！

十二、成绩、评语表

课程设计
评 语

课程设计
成 绩

指引教师
（签字）

年 月 日

亨通商厦负荷计算表

序号
负荷名称
设备容量KW
工作台数
kd
Cos
tg
计算负荷
计算电流
A
选用变压器
Pc kw
Qc kvar
Sc kva
一
1#变压器

1
照明地下一层
14
1
0.7
0.9
0.48
9.8
4.7
10.9
16.5

2
照明地上一至十一层
755
1
0.9
0.9
0.48
679.5
326.2
753.7
1145.2

小计
769

689.3
330.9
764.6
1161.7

乘以同步系数(0.9；0.95)后

0.89

620.4
314.3
695.5
1056.7

无功补偿

-144.0

无功补偿后负荷

0.96

585.9
170.3
610.2
927.1

T1变压器损耗

9.8
36.6
37.9
57.6

T1变压器高压侧

0.94

595.7
206.9
630.6
958.1
800kva
二
2#变压器

1
空调设备
1142
1
0.35
0.8
0.75
399.7
299.8
499.6
759.1

2
电梯
15
2
1
0.5
1.73
30.0
51.9
59.9
91.1

3
锅炉房用电
8
1
0.75
0.8
0.75
6.0
4.5
7.5
11.4

4
厨房设备
35
1
0.35
0.75
0.88
12.3
10.8
16.3
24.8

5
淋浴用电
12
1
0.65
1
0.00
7.8
0.0
7.8
11.9

6
洗衣房动力
18
1
0.3
0.7
1.02
5.4
5.5
7.7
11.7

7
生活水泵
32
1
0.6
0.8
0.75
19.2
14.4
24.0
36.5

8
排污水泵
4
1
0.6
0.8
0.75
2.4
1.8
3.0
4.6

9
观演餐厅
26
1
0.9
0.8
0.75
23.4
17.6
29.3
44.4

小计

506.2
406.2
649.0
986.1

乘以同步系数(0.9；0.95)后

0.76

455.6
385.9
597.0
907.1

无功补偿

-216

无功补偿后负荷

0.94

455.6
169.9
486.2
738.8

T2变压器损耗

7.8
10.2
12.8
19.5

T2变压器高压侧

0.93

463.4
180.1
497.1
755.4
630kva
T1、T2总负荷

1059.0
387.0
1127.5
1713.2

乘以同步系数(0.9；0.95)后

0.93

953.1
367.7
1021.6
1552.2

1
消防泵
45
2
1
0.8
0.75
90
67.5
112.5
170.9

2
喷淋泵
23
2
1
0.8
0.75
46
34.5
57.5
87.4

3
排烟风机
9.5
4
1
0.8
0.75
38.0
28.5
47.5
72.2

4
正压逆风机
5
3
1
0.8
0.75
15.0
11.3
18.8
28.5

5
消防电梯
30
1
1
0.6
1.33
30.0
39.9
49.9
75.8

6
应急照明
20.00
1.00
1
1
0
20.0
0.0
20.0
30.4

小计

239.0
181.7
300.2
456.1

乘以同步系数(0.9；0.95)后

0.78

215.1
172.6
275.8
419.0