某高层建筑高低压供配电系统设计说明书.pdf

供配电课程设计说明书1摘 要本工程是对地下一层，地上十二层，局部十五层的综合楼供配电系统进行全面设计，保证系统安全、可靠、优质、经济地运行，必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。设计内容包括确定大楼的设备电气负荷等级，进行负荷计算，选择变压器的容量、类型及台数，各个楼层供电线路中的短路电流的计算，供配电系统的主接线方式、高低压设备和导线电缆的选择及校验，防雷接地的设计。设计过程中需要绘图的部分使用AutoCAD 绘图，最后将整个设计过程整理、总结设计文档报告。关键词关键词：综合楼 供配电 计算负荷 设备选择 防雷接地供配电课程设计说明书2目录目录一、工程概况一、工程概况.11.1 概况：.11.2 消费设计：.11.3 设计依据：.1二、负荷分级、负荷计算及无功功率补偿二、负荷分级、负荷计算及无功功率补偿.12.1 负荷分级.12.2 负荷数据：.22.3 负荷计算书.4三、供电电源、电压选择与电能质量三、供电电源、电压选择与电能质量.93.1 供电电源.93.2 电压选择.9四、电力变压器选择四、电力变压器选择.104.1 变压器型号及台数选择.104.2 变压器容量选择.10五、高低压配电接线设计及配电系统要求五、高低压配电接线设计及配电系统要求.115.1 10KV 配电要求：.115.2 220V/380V 配电系统及负荷分级：.11六、短路电流计算及设备和导线的选择六、短路电流计算及设备和导线的选择.126.1 短路电流计算.126.2 设备选择.136.3 低压断路器选择.156.4 低压断路器的选择参数.166.5 电流互感器的选择.166.6 导线和电缆的选择.17七、防雷与接地系统设计七、防雷与接地系统设计.197.1 防雷接地.197.2 等电位联结.19八、综合布线系统及有线电视系统八、综合布线系统及有线电视系统.20九、总结九、总结.21参考文献参考文献.22供配电课程设计说明书1某商贸集团综合楼高低压供配电系统设计一、工程概况一、工程概况1.1 概况：本工程为综合楼，地下一层，地上十二层，局部十五层，总面积约 16000 平方米，地下层为设备用房，一、二层为公寓，十三至十五层为办公用房及设备用房。1.2 消费设计：该建筑属一类高层综合建筑，属一级保护对象。1.3 设计依据：民用建筑电气设计规范（JGJ/T13-92）；高出民用建筑设计防火规范（GB50045-95）；现代建筑设计规范大全（修订缩印本）2002 版；住宅设计规范（BG50096-1999）2003版；一级甲方和相关专业提供的资料。二、负荷分级、负荷计算及无功功率补二、负荷分级、负荷计算及无功功率补偿偿2.1 负荷分级该工程属一类高层建筑，用电多为一、二级负荷，用电负荷分级如下：一类负荷：各层公共照明、乘客电梯及消防电梯、排污泵，消防负荷包括应急照明及平时照明、电话机房、消防控制室、消防泵及泵房、喷淋泵、送风机、轴流风机、排烟风机、提污泵等。供配电课程设计说明书2二类负荷：平时照明、乘客电梯及消防电梯、生活泵、空调机组、商铺、写字楼及公寓供电等。三级负荷：设备房照明、储藏室照明、用电插座、空调水泵等。2.2 负荷数据：本工程照明负荷数据 表一用电设备名称所在楼层设备功率功率因数负荷分级备注地下室照明-1F5KW0.9三级由照明负荷计算14 层公共照明14F6KW0.9一级由照明负荷计算57 层公共照明57F4.5KW0.9一级由照明负荷计算810 层公共照明810F4.5KW0.9一级由照明负荷计算1112 层公共照明1112F20KW0.9一级由照明负荷计算13 层公共照明13F26KW0.9一级由照明负荷计算1415 层公共照明1415F16KW0.9一级由照明负荷计算12 层平时照明12F197KW0.9三级由照明负荷计算310 层平时照明310F680KW0.9三级由照明负荷计算1112 层平时照明1112F10KW0.9三级由照明负荷计算1314 层平时照明1314F15KW0.9三级由照明负荷计算 供配电课程设计说明书3本工程电力负荷数据 表二用电设备名称所在楼层设备功率功率因数负荷分级备注113 层电梯113F24KW0.8一级由电梯负荷计算115 层电梯115F41KW0.8一级由电梯负荷计算生活水泵-1F31KW0.8二级按单位功率法预留功率轴流风机-1F7KW0.7一级按单位功率法预留功率 本工程消防负荷数据 表三用电设备名称所在楼层设备功率功率因数负荷分级备注-1 层应急照明-1F60.9一级由照明设计计算1 层应急照明1F1.50.9一级由照明设计计算24 层应急照明24F60.9一级由照明设计计算514 层应急照明514F60.9一级由照明设计计算113 层电梯113F24KW0.8一级由电梯负荷计算115 层电梯115F41KW0.8一级由电梯负荷计算设备照明-1F20 KW0.9一级由照明负荷计算消防泵-1F52KW0.8一级按单位功率法预留功率喷淋泵-1F52KW0.8一级按单位功率法预留功率供配电课程设计说明书4提污泵-1F6.4KW0.8一级按单位功率法预留功率变频控制柜-1F20KW0.8一级按单位功率法预留功率送风机13 F20KW0.8一级按单位功率法预留功率排烟机13F17KW0.8一级按单位功率法预留功率恒压泵1529KW0.8一级按单位功率法预留功率2.3 负荷计算书本工程的各类负荷中有平时需要运行的用电设备，也有发生火灾时才需要运行的消防用电设备。因此负荷计算按照平时运行的负荷和火灾时运行的负荷来分别进行计算。2.3.1、平时运行的负荷计算（1）、照明负荷计算照明负荷按负荷性质分组，115 层公共通道照明为一组，地下室照明为一组；12 层平时照明为一组，310 层平时照明为一组，1112 层平时照明为一组，1314 层平时照明为一组；采用需要系数法进行计算，不计备用设备功率。照明负荷计算书见表四。照明负荷计算书 表四设备名称设备功率（KW）需要系数Kd功率因数cos负荷等级Pc(KW)Qc(KW)Sc(KVA)Ic(A)115 层公共照明5110.9一级5125.55786地下室照明510.9一级52.55.68.4供配电课程设计说明书512 层平时照明1970.920.9三级18188201305310 层平时照明6800.920.9三级62630469610571112 层平时照明1010.9三级104.81116.71314 层平时照明1510.9三级15716.725总计9580.690.86662391.37691538.5一级负荷5610.9562762.294.5二级负荷9020.70.85631.4389.7742.81128.6（2）、电力负荷和平时运行的消防负荷计算电力负荷和平时负荷运行的消防负荷按设备类型和负荷性质分组，采用需要系数法分别进行计算，不计备用设备功率。电力负荷和平运行的消防负荷计算书见表五。供配电课程设计说明书6电力负荷和平时运行的消防负荷计算书 表五用电设备名称设备功率(KW)需要系数Kd功率因数cos负荷等级Pc(KW)Qc(KW)Sc(KVA)Ic(A)电梯6510.8一级6548.881.3123.5风机150.70.8二级10.57.813.119.9生活泵3110.8二级3123.338.859轴流风机710.7二级77.11015.2总计1180.850.78100.380.5128.6195.42.3.2、火灾时运行的消防负荷计算火灾时运行的消防负荷按设备类型和负荷性质分组，采用需要系数法进行计算，不计备用设备功率。负荷计算书见表六。火灾时运行的消防负荷计算书 表六用电设备名称设备功率(KW)需要系数Kd功率因数cos负荷等级Pc(KW)Qc(KW)Sc(KVA)Ic(A)应急照明19.510.9一级19.59.521.732.9设备照明2010.9一级209.722.233.7消防电梯6510.8一级6548.881.3123.5供配电课程设计说明书7消防泵5210.8一级52396598.8喷淋泵5210.8一级52396598.8提污泵6.410.8一级6.44.8812.2变频控制柜2010.8一级20152538送风机2010.8一级20152538排烟机1710.8一级1712.821.332.4恒压泵2910.8一级2921.836.355.2总计300.910.82300.9210367557.62.3.3、10/0.38KV 变电所计算负荷火灾时运行的消防负荷小于火灾时必然切除的正常照明负荷和电力负荷总和，因此火灾时的消防负荷不计入总计负荷。本工程 10/0.38kv 变电所计算过程如下：1）正常运行时的负荷计算总计算负荷等于照明负荷和电力负荷及平时运行的消防负荷的总和。油表可知照明计算负荷为：=662,=391.3电力及平时运行的消防负荷总计算负荷为=100.3,=80.5由此可得变电所低压侧总计算负荷为=+=662+100.3=762.3供配电课程设计说明书8=+=391.3+80.5=471.8计入同时系数后的总计算负荷和功率因数。对于总计算负荷，取有功和无功的同时系数分别为=0.80,则计入同时系数=后的总计算负荷为：=0.8 762.3=609.8 =0.8 471.8=377.4=22+2=717.2功率因数为：cos =0.852）无功补偿容量的计算根据规范要求，民用建筑低压侧无功功率补偿后的功率因数应达到 0.90 以上，一般在计算时按达到 0.92 来计算，故有对于总计算负荷：,=609.8 tan(cos 10.85)tan(cos 10.92)=118.1可取接近的 120kvar。总无功计算负荷为：=257.4视在计算负荷为662.6kVA=22+2=功率因数为cos=0.92，无功补偿要求满足。变压器的损耗为：供配电课程设计说明书9有功损耗为=0.01=6.6无功损耗为=0.05=33.1变电所高压侧的总计算负荷：=+=609.8+6.6=616.4=+=259.3+33.1=292.4=682.2kvar =22+2总功率因数cos =616.4682.2=0.90三、供电电源、电压选择与电能质量三、供电电源、电压选择与电能质量3.1 供电电源本工程高压供电应由区域变电站不同母线段引来两路 10KV电源至高压配电室，10KV 配电系统宜设计为单母线分段，并设计为两台变压器，正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，各负担 50%负荷，一路故障时，另一路电源供全部负荷。3.2 电压选择 该建筑为高层综合性建筑，用电设备额定电压为交流220/380V，两路电源同时供电，采用 YJV22（90）型电缆由室外变配电室引入地下层配电室。供配电课程设计说明书10四、电力变压器选择四、电力变压器选择4.1 变压器型式及台数选择本工程为一般商住两用高层民用建筑，防火要求交工，且为减少占地，变电所位于主体建筑地下室内，故宜采用三相双绕组式变压器，连接组别为 Dyn11，无励磁调压，电压比 100.4kV。为节省空间，变压器与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用 IP2X。应为本工程采用双电源双回路供电，故选用两台变压器。4.2 变压器容量选择本工程视在计算负荷为 662.6Kva(,本工程设计cos =0.92)为单母线分段，并设计为两台变压器，正常工作时，互为备用，各负担 50%负荷，一路故障时，另一路电源供全部负荷。所以选用的变压器型号为 SC10-500/10。五、高低压配电接线设计及配电系统要五、高低压配电接线设计及配电系统要求求5.1 10KV 配电要求：该建筑高压配电应由区域变电站的不同母线段引来两路供配电课程设计说明书1110KV 电源至高压配电室，10KV 配电系统宜设计为单母线分段，并设计为两台变压器，正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，各负担 50%负荷，一路故障时，另一路电源供全部负荷。5.2 220V/380V 配电系统及负荷分级：该建筑配电电压为交流 220/380V，两路电源同时供电，采用 YJV22（90）型电缆由室外变配电室引入地下层配电室，配电室低压母线分段，各段由一台变压器供电，正常工作时，两段同时供电，互为备用，各负担 50%负荷，一段故障时，另一段供全部负荷。（1）配电系统采用 TN-C-S 系统。消防控制室、电话机房、消防泵、喷淋泵、消防电梯、防烟排烟设施、应急照明、疏散指示标志等供电为一级负荷，均采用末端自投线路设计，由不同的母线段引出双回路放射式或树干式供电，线路采用阻燃电缆或导线。（2）商铺、写字间、公寓、客梯、空调机等供电为二级负荷，由配电室放射式或树干式配电至各层配电间，配电干线采用封闭式电缆桥架在地下层敷设至强电竖井内，在竖井内向上敷设，消防供电电缆与非消防供电电缆在桥架内用金属隔板隔开。（3）电气竖井内、桥架和管线穿越各层楼板处做好防火隔离。六、短路电流计算及设备和导线的选择六、短路电流计算及设备和导线的选择6.1 短路电流计算求 K-1 点的三相短路电流和短路容量（1=10.5);计算短路中各元件的电抗和总电抗供配电课程设计说明书12电力系统电抗为：1=21=(10.5)2500=0.22架空线路电抗2=0=0.38 4=1.52K-1 点的短路等效电路图如图所示，其总电抗为：1=1+2=1.74计算 K-1 点的三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量的有效值为：(3)-1=131=10.53 1.74=3.48三相次暂态短路电流及短路电流为：(3)-1=(3)-1=3.48三相短路冲击电流为(3)-1=2.55 3.48=8.87(3)-1=1.51 3.48=5.25三相短路容量为：(3)-1=3(3)-11=1.732 5.25 10.5=95.6求 K-2 点的短路电流和短路容量（2=0.4)；电路系统电抗为：1=22=(0.4)2500=3.2 10 4架空线路电抗为：2=01（21）2=0.38 4（0.410.5）2=2.21 10 3电缆线路电抗为：供配电课程设计说明书133=02（21）2=0.08 0.6（0.410.5）2=6.96 10 5电力变压器电抗为：(=500=0.5)4=%22100=4(0.4)2100 0.5=1.28 10 2绘 K-2 点的短路等效电路图其总电抗为:2=1+2+3+4=0.015 39计算 K-2 点的短路电流和短路容量三相短路电流周期分量的有效值为：(3)2=232=0.43 0.01539=15.0三相次暂态短路电流及段路稳态电流为：(3)2=(3)2=15.0三相短路冲击电流为：(3)2=1.84 15.0=27.61(3)2=1.09 15.0=16.35三相短路容量为：(3)2=3(3)22=1.732 15.0 0.4=10.396.2 设备选择根据目前我国高压电器制造情况，电压等级的电网635中，一般选用真空断路器。额定电压应不低于所在电网处的额定电压。额定电流应等于或大于所在回路的最大长期工作电流（一般即为计算电流.如果单相短路电流比三相短路电流大 15%以上是，应以单相短路电流为校验条件。供配电课程设计说明书146.2.1 高压断路器的选择取,变压器容量为 1000KVA,得=12=10003=144.3选择断路器,满足要求。=630 =144.3根据 VK 型高压真空断路器产品手册选择 VK-10J25-630A。其开断电流为，额定峰值耐受电流.额定=25=63短时耐受电流（3s）。=206.2.2 高压断路器的校验额定开断电流校验：,开断电流满足=25 =9.76条件。动稳定性校验：,动稳定条件满足。=63 =24.89热稳定性校验：,热 2 =252 4 2=90.492/稳定条件满足。遐想时间 -断路器反应时间 -断路器开断电流-三相短路电流-计算电流 -冲击电流6.2.3 故选择高压短路器如 表七设备参数VK-10J25-630A比较条件计算数据 （)12满足（)10供配电课程设计说明书15()630满足()92.4()25满足9.76)2(2/252 4满足)2(2/90.49()63满足()24.896.3 低压断路器选择低压短路器以 1#变压器组为例进行选择。6.3.1 低压断路器选择选择万能低压断路器 DW15-2500.额定电流选择：，满足条件。=2500 =1793.46断流能力校验：，满足条件。=60 (3)=13.24长延时过电流脱扣器征订电流(1)=2500 =1793.46短延时过电流脱扣器整定电流()=7500 =3945.4瞬时过电流脱扣器整定电流()=35 1.2 =13.246.4 低压断路器选择参数 表八设备参数DW-15-2500比较条件计算数据 （)380满足（)380()2500满足()1739.46()60满足()13.24长延时脱扣器(1)2500满足()1793.46瞬时脱扣器35满足 ()13.24供配电课程设计说明书166.5 电流互感器的选择1、电流互感器的选择1）满足工作电压要求即：UrUn式中 Ur电流互感器额定工作电压。Un电流互感器测量处额定电压；2）满足工作电流要求，应对一、二次侧电流进行考虑。（a）一次侧额定电流 Ir1：Ir1Ic 或者 Ir1=1.21.5Ic（b）二次侧额定电流 Ir2：强电使用 Ir2=5A3）种类和型式选择：此处选择浇注式4）准确度等级由于考虑到仪表指针在仪表盘 2/3 左右较易准确读数，因此：Ir1=1.5Ic以低压配电系统图 WP2 回路为例：由于 Ur=380V Ic=122.81A Ir11.5Ic=184.2A本工程供配电系统的电流互感器主要用于测量，因此准确级选 0.5级，因此初选用电流互感器 LQG-0.5-200/5（准确度为：0.5 级；一次侧额定电流为 200A,二次侧额定电流：5A）。其它电流互感器选择按以上方法选择，具体见本工程供配电系统图。2、电压互感器的选择1）满足工作电压要求 对一、二次侧分别考虑如下：（a）一次侧电压:Ur1=UN Um1Uw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供配电课程设计说明书17 UN 系统的标称电压（b）二次侧电压 Ur2:Ur2=100V6.6 导线和电缆选择本工程高压供配电系统中 Ur1=10kV,因此选用电压互感器JDJ-10KV。其它电压互感器选择按照以上方法，具体见系统图。JDJ-10KV 参数：最大容量 640VA。本工程选用铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆(YJV)中压线路,由于用电负荷距系统较近,短路电流大且故障时间相对较长,但其负荷电流较小,线缆选择的主要矛盾是能否承受短时电流的作用,即热稳定问题。因此,一般用热稳定条件确定线缆截面,再以机械条件和载流量较验。满足热稳定性要求的电缆最小截面应为:Amin/c=169.47 故选截面积为 240tmm2mm2校验:满足载流量 240载流量为 509A190Amm2查表满足机械特性。故回路选用 YJV(3400)。1七、防雷与接地系统设计七、防雷与接地系统设计7.1 防雷接地（1）防雷：本建筑按二类防雷建筑物设计防雷，利用建筑物金属构件作防雷装置。屋面设避雷带，利用建筑物钢筋做引下线，作为引下线的柱内钢筋应通长焊接，利用基础钢筋做接地体，接地电阻不大于 1。进出建筑物的架空或埋地金属管道在建筑物供配电课程设计说明书18进出处就近与防雷装置可靠连接，做法参见 99D501-1-14、15。为防侧击雷，从第十三层起（包括十三层）做以下防雷措施：a，每层外圈梁内的外角钢筋闭合通焊作为均压带，并与防雷引下线可靠焊接或用 12 钢筋跨接焊接，其于梁内钢筋及板筋与均压带可靠连接。b，各层外墙上的金属栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置可靠连接，具体做法参见 99D501-1/P2-172-22。c，竖直敷设的金属管道及金属物的顶端与底端与防雷装置可靠连接。（2）接地：本建筑采用共用接地系统，接地电阻不大于 1。7.2 等电位联结为用电安全，本建筑在地下层配电室每处电源进线处适当位置各安装一总等电位联结端子箱，把进线配电屏的 PE（PEN）母排；公共设施的金属管道，如上、下水、热力、燃气、空调立管等管道；建筑物金属结构与总等电位联结端子箱连接，做法参见02D501-2/P11114。电话机房、消防控制室做局部等电位联结，做法参见 02D501-2/P21 方式一。公寓部分卫生间做局部等电位联结，局部等电位联结应包括卫生间金属给排水管、金属浴盆、金属采暖管、建筑物金属网，做法参见 02D501-2/P16。八、综合布线系统及有线电视系统八、综合布线系统及有线电视系统本设计综合布线包括语音部分和数据部分，共用机房，机房设在地下室。语音干线采用三类非屏蔽大对数电缆至层配线架，数据干线采用光缆配线至层设备间，为满足写字间用户数据的高速传送，在 38 层设备间设光纤配线架，每个写字间分隔敷设一供配电课程设计说明书19条四芯光缆。水平布线采用五类四对非屏蔽电缆（UTP）和四芯光缆。语音、数据干线在金属线槽内在弱电竖井内敷设，竖井内干线槽为 200 x200 沿墙敷设，走道内干线槽为 200 x200 金属线槽在吊顶内暗敷设，引入写字间的支干线槽为 100 x100 金属线槽在吊顶内暗敷设。各房间内线路均穿钢管沿顶板、墙、柱或在吊顶内暗敷设，钢管与干线线槽或支干线槽之间可用金属软管过渡。出线接口选用双孔五类信息插座和单孔光纤信息插座，墙上插座距地 1.4 米暗装（商铺和公寓部分为 0.3 米），柱上插座距地0.3 米暗装，光缆出口距地 0.3 米。有线电视系统前端箱放置在一层弱电竖井内，底边距地1.4 米安装，主干线采用 SYV-75-5 同轴电缆在 45x45 金属线槽内在竖井内敷设，支干线采用 SYV-75-5 在 45x45 金属线槽内在吊顶内暗敷设，室内线均采用 SYV-75-5 穿 SC20 钢管沿地面、墙、顶板暗敷设，钢管与接线箱之间可用金属软管过渡。电视插座距地 0.3 米暗装。九、总结九、总结本工程是对一个商贸集团综合楼电气施工设计，通过对图纸的学习和了解，我们了解到该工程是一个地下一层，地上十二层，局部十五层面积约 1600 平方米，地下层为设备房，一、二层为商铺，三到十层为写字间，十一、十二层为公寓，十三至十五层为办公用房和设备用房的一类建筑。供配电课程设计说明书20通过对图纸的进一步熟悉，根据各种设计规范我们开始对它进行设计、计算。本工程主要进行动力系统负荷计算，照明负荷计算，消防负荷计算，通过上述一系列的计算，我们进行变压器的选择，选用两台变压器，平时各承担 50%负荷，一段故障时，另一段供全部负荷。进而我们进行短路电流计算，选择设备和线缆。最后对该综合大楼进行防雷接地的设计，以及等电位联接。本次课程设计是在曹老师的指导和组员帮助下完成的，在整个过程中查资料、相互探讨，我受益匪浅。课程设计是检验和锻炼学生实践能力的一项教学环节，在本次设计中我运用课本上所得知识以及对参考资料的学习，严格执行设计规范，在老师的耐心指导下完成了该综合大楼高低压供配电系统设计，让我对所学知识有了更深刻的了解，对一个系统工程有了完整细致的了解和掌握。同时我认识到自己的不足，看问题不全面，在今后的学习中我会加倍努力，学好专业知识，并锻炼自己的动手能力，另外进行实践。最后，真诚的感谢老师的指导，您辛苦了！参考文献参考文献1 翁双安.供配电工程设计指导，机械工业出版社，20042 李英姿.现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社，20083 孟德星.AutoCAD2008 电气设计完全自学手册，机械工业出版社，2008供配电课程设计说明书214 供配电系统设计规范，GB50054-20095 民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2008