建筑工程电气供配电专业课程设计项目说明指导书.doc

长春建筑学院电气信息学院

《建筑供配电》课程设计——阐明书
/（二）

专 业： 电气工程及其自动化
班 级： 电094
学生姓名： 胡南南 学号： 31
指引教师： 李可 齐海英
所属院（系）： 电气信息学院

年 6 月 25 日

目 录

1. 工程概况和设计规定............................3
1.1工程概况........................................3
1.2设计根据、内容及规定............................3
2. 负荷计算及无功功率补偿........................4
2.1负荷计算........................................4
2.2系统负荷计算及无功功率补偿......................7
3. 供配电系统一次接线设计.......................11
3.1供电电源.......................................11
3.2负荷分级.......................................11
3.3电力变压器选取...............................12
3.4电能质量改进办法.............................12
3.5接地系统设计...................................13
3.6变电所电气主接线设计...........................13
4.高低压电气设备选取...........................14
5.低压配电系统导线选取.......................15
6.中压系统电力变压器保护.....................16
7.总结.........................................17
8.参照文献.....................................18

1、 工程概况和设计规定
1.1工程概况
本工程为长春市公安局办公楼变电所电气设计
长春市公安局办公楼变电所工程负荷清单
序号
设备名称
有功功率（KW）
1
一~八层正常照明
341.6
2
九层正常照明
25.0
3
机房层应急照明
36.2
4
客梯
40.0
5
消防电梯
20.0
6
普通动力
24.0
7
网络动力
20.0
8
消防潜水泵
2.2
9
变电所照明
12.0
10
消防中心
6.0
1.2设计根据、内容及规定
1.2.1设计根据
[1]《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16-
[2] 中华人民共和国建筑设计院·《建筑工程设计编制深度实力范本》中华人民共和国建筑工业出版社：,12
[3] 孙建民·《电气照明技术》 ·中华人民共和国建筑工业出版社：,12
[4] 韩风·《建筑电气设计手册》 ·中华人民共和国建筑工业出版社：1997.3
[5] 刘宝林·《建筑电气设计图集》 ·中华人民共和国建筑工业出版社 ：.10
其他关于国家及地方现行规程、规范及原则全套土建施工图。
1.2.2设计内容
拟定供配电方案，拟定电源获得方式，拟定适当接地系统，合理选取变电所位置，合理布置变电所各室，拟定中压系统结线方案，拟定低压系统结线方案，进行无功补偿计算，选取适当变压器，进行继电保护整定。合理选取低压配电系统各回路导线型号，截面积以及各种开关电器型号。
1.2.3设计规定
图纸图面清晰，设备选取合理，管线标注对的；图纸应达到施工规定，满足施工技术条件。必要时绘制剖面图及大样图。阐明书内容全面，计算精确，字体规范，格式符合规定。
2.负荷计算及无功功率补偿
2.1负荷计算
本次设计采用需要系数法进行负荷计算。
（一） 需要系数拟定
将计算负荷与电气设备总容量关系表达如下：

以为导致Pc和∑P之间差别因素有：
（1） 供电范畴内所有用电设备不一定同步投入使用，以同步系数
K∑表达。
（2） 投入使用所有电气设备不一定任何时候都满载运营。以负荷系数KL表达。
（3） 电气设备铭牌额定功率与额定运营状态下输入功率不一定相等。以电气设备平均效率表达。
（4） 用电设备配电线路上功率损耗导致电网提供功率不不大于设备输入功率。以线路平均效率表达。
考虑上述因素得到系数称为需要系数。表达式为：

为记录数据，需查表得到。设备数量越多，需要系数取值应越小，反之则越大。
（二） 负荷计算需要系数法
1.单组设备计算负荷
当分组后同一组中设备台数n不不大于3台时，计算负荷应考虑其需要系数，即

式中-------总设备功率，单位为KW；
-------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Kvar；
Sc-------计算视在功率，单位为KVA；
tan----电气设备功率因素角正切值；
Ur-------电气设备额定电压，单位为KV；
Ic--------计算电流，单位为A；
当每组电气设备台（套）数n不大于等于3台时，考虑其同步使用率非常高，将需要系数取为1，别的计算与上述公式相似。
2. 多组设备计算负荷
当供电范畴内有m个不同电气设备组时，先将每一组都按上述环节计算后，考虑各个设备组计算负荷、在各自负荷曲线上不也许同步浮现，以一种同步系数来表达这种不同步率，因而其计算负荷为

式中 -------有功功率同步系数，对于配电干线计算负荷，取值范畴普通在0.8--0.9，对于变电所总计算负荷，取值范畴普通在0.85--1；
-------无功功率同步系数，对于配电干线计算负荷，取值范畴普通在0.93--0.97，对于变电所总计算负荷，取值范畴普通在0.95--1；

编号

设备
名称
设备容量
/KW
需要系数
Kd

cos

tan
Pc/
KW

Qc/
Kvar
Sc/
KVA
Ic/
A
1
1-8层正常照明
341.6
0.8
0.9
0.48
273
131
303
460
2
9层正常照明
25
0.8
0.9
0.48
20
9.6
22
34
3
机房层应急照明
36.2
1
0.9
0.48
36
17
40
61
4
变电所照明
12
0.6
0.9
0.48
7
4
8
12
5
普通动力
24
0.7
0.8
0.75
17
13
21
32
6
网路动力
20
0.7
0.8
0.75
14
11
18
27
7
消防潜水泵
2.2
0.7
0.8
0.75
1.5
1.2
2
3
8
客梯
40
0.2
0.5
1.73
8
14
16
24
9
消防电梯
20
0.2
0.5
1.73
4
7
8
12
10
消防中心
6
0.7
0.8
0.75
4
3
5
8
2.2系统负荷计算及无功补偿
本次课程设计采用并联补偿电容器装置变电站低压侧集中补偿，其特点是：对补偿装设点到负荷一段设备及线路上功率因数不能补偿；但可对变压器及此前设备和线路上功率因数进行补偿，维护、管理以便，补偿装置可以和低压配电装置一起安装在
变、配电室内。
需补偿无功功率：
、分别为补偿先后功率因数角。

图1 系统负荷计算及功率补偿示意图

阐明：A1、B1分别是变压器一高压侧和低压侧，A2、B2分别是变压器二高压侧和低压侧；C1：1--8层正常照明，C2：9层正常照明，C3：机房层应急照明，C4：变电所照明；D1：普通动力，D2:网络动力，D3：消防潜水泵，D4：客梯，D5：消防电梯，D6：消防中心。
（1）计算T1所在回路计算负荷
计算点C1--C4负荷

计算点
设备
容量/KW
Kd
功率因 数
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
C1
341.6
0.8
0.9
273.3
131.2
303.2
460.7
C2
25
0.8
0.9
20
9.6
22.2
33.7
C3
36.2
1
0.6
36.2
17.4
40.2
61
C4
12
0.6
0.9
7.2
3.5
8
12.2

计算B1点负荷（补偿前）
计算点
同步系数
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
B1
0.9
303
145.5
336
510.7
功率系数补偿后目的值0.95
B1点负荷（补偿后）
计算点

Qcc
12Kvar
/台
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
B1
0.9
0.95
47
4
303
97.5
318.3
483
补偿后实际功率因数为0.952满足规定。
依照经验公式计算变压器损耗：
变压器有功损耗=0.02Sc=6.3KW
变压器无功损耗=0.08Sc=25.2Kvar
计算A1点负荷

计算点
/KW
/Kvar
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
A1
6.3
25.2
309.3
122.7
332.7
19.2
高压侧功率因数为0.93满足规定
（2）计算T2所在回路计算负荷
计算点
设 备
容量/KW
Kd
功率因 数
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
D1
24
0.7
0.8
16.8
12.6
21
32
D2
20
0.7
0.8
14
10.5
17.5
26.6
D3
2.2
0.7
0.8
1.54
1.2
2
3
D4
40
0.2
0.5
8
13.8
16
24.2
D5
20
0.2
0.5
4
6.9
8
12
D6
6
0.7
0.8
4.2
3.2
5.3
8

计算B2点负荷（补偿前）
计算点
同步系数
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
B1
0.9
43.7
43.4
61.6
93.6
功率系数补偿后目的值0.95
B1点负荷（补偿后）

计算点

Qcc
12Kvar
/台
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
B1
0.71
0.95
29
3
43.7
7.4
44.3
67.3
补偿后实际功率因数为0.986满足规定。
依照经验公式计算变压器损耗：
变压器有功损耗=0.02Sc=0.89KW
变压器无功损耗=0.08Sc=3.5Kvar
计算A2点负荷

计算点
/KW
/Kvar
Pc/KW
Qc/Kvar
Sc/KV.A
Ic/A
A1
0.89
3.5
44.6
10.9
45.9
2.7
高压侧功率因数为0.97满足规定。
3.供配电系统一次接线设计
3.1供电电源
本工程电源获得方式为：从供电部门110/10KV变电所获得两个电源，两个电源分别来自两个不同区域变电所。
3.2负荷分级
本工程负荷分级状况如下：
二级负荷
变电所照明、机房层应急照明、消防潜水泵、消防电梯、消防中心
三级负荷
1--8层正常照明、9层正常照明、普通动力、网络动力、客梯
3.3电力变压器选取
本设计中二级负荷视在功率为380KV.A，一级负荷视在功率为63.5KV.A，因此选取两台变压器，变压器1容量为500KV.A，负荷率为64%，变压器2容量为80KV.A负荷率为55%；型号均为Dyn11联结组三相干式变压器。当变压器1发生故障时变压器2可以保证所有一级负荷正常供电，当变压器2发生故障时，变压器1可以保证所有一级负荷正常供电并能提供某些二级负荷供电。
3.4电能质量改进办法
本工程将采用下列办法使电能质量满足规范规定：
（1） 选用Dyn11联结组三相配电变压器，采用5%无励磁调压分接头。
（2） 采用铜芯电缆，选取适当导体截面，将电压损失限制在5%以内。
（3） 气体放电灯采用低谐波电子镇流器或节能型电子镇流器，并就地无功补偿使其功率因素不不大于0.9.在变压器低压侧采用集中补偿，自动投切。
（4） 将单相电气设备均匀分派于三相低压配电系统中。
（5） 照明与电力配电回路分开。
3.5接地系统
本工程采用柱内钢筋做接地极，变电所各箱体与与槽钢可靠焊接，从槽钢引线至柱内钢筋，规定接地电阻不大于4欧姆。详细配备见变电所接地平面图。
3.6变电所电气主接线设计

图2 电气主接线图
如图所示，此时变压器一、二次侧均采用单母线分段接线，在一次侧保证电源备用，二次侧保证变压器备用，这样当电源容量足够时，一回电源故障不影响对所有负荷用电，而一台变压器故障时，普通只能保证二级负荷供电，三级负荷供电将受到影响，因而变压器备用容量普通不考虑三级负荷。
变电所高压系统图、变电所低压系统图详见图纸。
4. 高、低压电气设备选取
（1） 高压设备选取型号如下：
高压开关柜
ZS1-12KV（1100×900×2400）
真空断路器
VD4
电流互感器
AS12/150b/4s
电压互感器
RZL-10
高压熔断器
RN2-10
接地开关
JN15ES1
避雷器
HY5WS2-17/50
变压器柜
GGD(1390×800×800)
（2）低压设备选取型号如下：
低压开关柜
MNS(100×800×2200)
电流互感器
AKH-0.66I型
熔断器
RL1
负荷开关
SLG1-250/3P
框架断路器
DW17-400/3
本次课程设计中压开关为“断路器+隔离开关”主接线。值得一提是，当前，以“中压负荷开关+熔断器”代替“断路器+隔离开关”，在变压器容量不大（普通不不不大于1250KV.A)系统中应用很广。其长处重要体当前如下方面：
（1） 断路器作继电保护执行元件时，为保证各级过电流保护动作时间配合，继电保护保护动作时间往往很难整定。
（2） 当严重故障（如短路）发生时，熔断器动作时间往往比断路器快，可更好地起到保护作用。
（3） 由于“中压负荷开关+熔断器”不需要专门保护装置和复杂操作控制回路，可简化供配电系统二次结线，节约维护工作量。
（4） 便于都市环网供电网络构成及运营。
5.低压配电系统导线选取
选取根据：

式中：------线路计算电流；
------导体容许持续载流量；
Iop1------低压断路器长延时脱扣器动作电流，或熔断器熔体额定电流；
导线选取成果如下：

回路名称
计算电流Ic/A
导线型号及截面积
1-8层正常照明
460.7
ZRYJV-T-4×185+1×95
9层正常照明
33.7
ZRYJV-T-4×25+1×16
机房层应急照明
61
NHYJV-T-4×35+1×16
变电所照明
12.2
ZRYJV-T-4×25+1×16
普通动力
32
ZRYJV-T-3×25+2×16
网络动力
26.6
ZRYJV-T-3×25+2×16
消防潜水泵
3
NHYJV-T-3×25+2×16
客梯
24.2
NHYJV-T-3×25+2×16
消防电梯
12
NHYJV-T-3×25+2×16
消防中心
8
NHYJV-T-4×25+1×16
6. 中压系统电力变压器保护
变压器是供配电系统中最昂贵、最重要设备，它故障将对供电可靠性和系统正常运营带来严重影响。
本次课程设计所选用两台变压器均为干式变压器，其保护形式及保护方案如下：
1. 绕组及其引出线相间短路 涉及三相短路和两相短路。与线路相间短路同样，这种故障特点是，短路相上电流急剧增长为正常电流若干倍，因而可采用反映电流过量而动作过电流保护装置来加以保护。
2. 绕组匝间短路 绕组匝间短路也是变压器常用故障。绕组匝间绝缘是比较薄弱，较易产生短路。匝间短路时也会使故障点电流增长，当短路匝数不多时，故障电流与正常电流差别不是很大，过电流装置不一定能反映出来。干式变压器采用反映绕组温度升高温度保护。
3. 二次侧单相短路 变压器二次侧中性点直接接地，其单相短路时，故障相浮现较大短路电流。普通，一方面考虑用变压器一次侧装设过电流保护兼作单相短路保护，若敏捷度不够，再考虑在变压器二次侧采用反映三相电流之和零序电流保护。
4. 过负荷 虽然变压器有一定过负荷能力，单过负荷时间不能太长。因而，当变压器实际负荷超过其额定负荷时，采用反映变压器过负荷过负荷保护。
5.干式变压器绕组温度升高 干式变压器绕组温度升高因素诸多，如过负荷、匝间短路、环境温度升高、冷却系统故障等。针对这种状况，应设立温度保护。
7.总结
通过两周时间，我完毕了这次供配电课程设计。虽然这已是大学第三次课程设计了，但自己把握水平依然不够，开始几天居然不知从哪里着手。做课程设计是大学期间很重要学习机会，通过课程设计使咱们可以更加进一步地对学过知识进行全面系统总结和升华。做课程设计也是理论与实践相结合一种过程，咱们需要通过查资料、规范、原则等过程来完善课程设计。供配电是咱们建筑电气专业主干课程，而变电所设计又是其中重中之重，在变电所设计中，咱们电气专业是专业负责人，这个身份足以阐明其重要性。回顾这次课程设计，我发现了自己诸多局限性，虽然有几项有所改进，但面临挑战还是很大，浮现重要问题如下：（1）没有掌握好计算办法，例如短路电流计算、继电保护整定计算，因此这次设计只是初步、不成熟设计，需要不断学习、不断完善。（2）这次设计再次暴露了我对AutoCAD掌握水平，诸多命令用不纯熟，致使设计进展缓慢，作为将来吃饭本钱，需要引起足够注重，必要纯熟掌握。（3）计算机办公软件使用不纯熟，计算机辅助设计使得电脑成了设计人员最忠实伙伴，因此要纯熟掌握。值得庆幸是通过这次设计我掌握了公式编辑器用法，这对于工程设计人员来说是很有协助。对于暴露问题我要严肃认真对待，我决心要以暴露出问题为着手点，踏实投入到后续课程学习之中，争取在后来课程设计和毕业设计中有更好体现。
展望将来，我对建筑电气行业布满了信心，立即就要踏入工作岗位，不时会有危机感袭上心头，随着社会不断发展，公司对从业者素质规定越来越高，因此必要加强学习理论知识，更多地投入到社会实践当中去。我抱负是成为一名注册电气工程师，因此从当前开始我就要朝这个方向努力了，我相信在自己奋斗和教师和同窗们协助下，这个抱负在不久将来一定可以实现。
8.参照文献
[1]《供配电工系统第二版》机械工业出版社，雍静，.
[2]《当代建筑电气供配电设计技术》，中华人民共和国电力出版社，李英姿等，.
[4]《建筑电气设计手册》，中华人民共和国建筑工业出版社，朱林根，.
[5]《低压电器及其配电电控设备选用手册》，科学技术出版社，李茂林，1998.
[6]《中低压配电设备与使用200例》，中华人民共和国电力出版社，周武仲，.
[7]《工厂供配电》，北京大学出版社，王玉华，.
[8]供配电系统设计规范，GB50054-.
[9]民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-.