办公大楼供配电设计.doc

课程设计说明书
（2011/2012学年第一学期）

课程名称 ： 建筑供配电及照明技术
题 目 ：某办公大楼建筑供配电及羽毛球馆照明设计
专业班级 ： 电气工程及其自动化4班
姓 名 ： 刘福来
学 号 ： 080060414
指导教师 ： 岑毅南 王静爽
设计周数 ： 两 周
2011年 12 月23日

目 录
一、设计要求
1.1目的及意义………………………………………………………………………………………1
1.2主要任务…………………………………………………………………………………………1
1.3技术要求…………………………………………………………………………………………1
二、设计正文
2.1总体方案设计……………………………………………………………………………………2
2.1.1 高低压配电系统选择………………………………………………………………………2
2.1.2 开关线路的选型……………………………………………………………………………3
2.2 负荷计算 ………………………………………………………………………………………4
2.2.1 计算方法……………………………………………………………………………………4
2.3 供电系统图…………………………………………………………………………………… 5
2.4 设备选型……………………………………………………………………………………… 6
2.4.1 设备选择……………………………………………………………………………………7
2.4.2 设备校验与整定……………………………………………………………………………8
2.5 照明及供配电设计……………………………………………………………………………11
2.5.1 羽毛球馆照明设计 ………………………………………………………………………12
三、课程设计总结………………………………………………………………………… 12
四、参考文献…………………………………………………………………………………12

一、设计要求
1.1目的及意义
通过本次课程设计,加深对建筑供配电及照明技术理论知识的理解,初步了解通信大楼供配电工程设计的基本原理、步骤及方法，掌握建筑供配电总体方案、设计计算、设备选型及照明设计。结合课程设计的内容，熟悉建筑供配电及照明工程中需要提交的技术文档要求，学会绘制供电系统图、照明灯具布置图及建立负荷计算表，学会查阅有关专业技术资料及设计手册，提高进行独立设计的能力并完成课程设计相关任务。
1.2主要任务
(1)熟悉设计资料，明确设计任务，考虑高低要供配电系统，并画草图。
（2）羽毛球场馆照度计算及照明灯具的选择.布置
（3）将建立符合统计计算表，并计算计算负荷，短路电流计算。
（4）设备选型（变压器，断路器，开关，导线，配电箱，开关柜等）。
（5）CAD绘图（供配电图，布线图，照明布置图等）。
1.3技术要求
1）输电线路，变电所，电力，羽毛球场馆照明等的设计。
2）羽毛球馆照度要求达到300lx.
二、设计正文
1建筑概况及要求
某办公大楼建筑面积9080㎡，地下一层，地上七层。现浇框架——剪力墙结构。地下一为车库，层高3.5米，地上一层为餐厅，层高5米；地上二层为会议室，层高为5.7m；地上三层至七层为办公室，高均为3.0m.班后0.15m，卫生间浴室垫层为0.13m，其他垫层为0.05m。首层二层有吊顶。
根据统一的供电规划方案，低压电缆分七路埋地引入该建筑的低压配电室，为用电负荷供电，此段线路的电压损失为1%；本设计对消防负荷只提供相应的供电条件，不做具体的设计；二层会议室照明，音响等由专业的厂家设计施工，本设计只提供相应的供电条件。
2，羽毛球场馆照明设计
长40m 宽20m ，层高为2.8m ，窗总宽38米，高1.7米，采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器照明，每支灯管额定光通量式2000lm，要求满足国际标准照度200lx. 顶棚反射系数为70﹪，墙面的反射系数为65﹪，地板的反射系数为30﹪，玻璃的反射系数为8%。
3用电设备
某办公楼变电站负荷如下表：
楼 层
负 荷 名 称
功 率（KW）
数 量（台）
合计（KW）
层合计（KW）
地 下
一 层
污水泵
0.75
6
4.5
15.5
生活泵
5.5
2
11

首 次
排风泵
0.37
1
0.37

106.74
通风泵
1.1
1
1.1
电加热器
24
2
48
空调室内机
0.1
8
0.8
空调室内机
0.27
1
0.27
通风机
2.2
1
2.2
通风机
3
2
6
热风机
12
4
48

二 层
空调室内机
0.27
2
0.54

15.1
空调室内机
0.76
6
4.56
排风机
2.5
4
10
三 到
七 层
热水器
6
2
12
13

除污机
1
1
1

顶
层
空调室外机
13
17
221

234.37
通风机
7.5
1
7.5
通风机
5.5
1
5.5
排风机
0.37
1
0.37
照度标准选择值：
照度标准选择值
建筑部位
照度值
参考面
建筑部位
照度值
参考面
建筑部位
照度值
参考面
楼道
75lx
地面
餐厅
200lx
0.75m
机房
200lx
0.75m
办公室
150lx
0.75m
浴室
50 lx
地面
车库
75 lx
0.75m
门厅
100lx
地面
卫生间
50 lx
0.75m
设备间
30 lx
地面
2.1总体方案设计
2.1.1根据任务书的原始材料确定负荷等级，通过对所有设备组进行负荷计算。
2.2负荷计算
2.2.1计算方法

无功补偿：
补偿前：tgф1=Qav/Pav 补偿后：tg ф2=（Qav-Qcc）/Pav 补偿的无功功率：Qcc=Pc(tgф1- tgф2)
需电容器台数：

当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。
变压器损耗的具体算法：
有功损耗ΔPt=ΔPo+ΔPk(Sc/Sr)2, 无功损耗ΔQt=ΔQo+ΔQl(Sc/Sr)2
ΔPo为变压器空载有功损耗，ΔPk为短路有功损耗，ΔQo为空载无功损耗，ΔQl为负载无功损耗。
根据以上算法得到负荷计算表（见附表一）
2.2.2大楼照明计算
厕所： S1=6*6.9*5=207m2，走廊： S2=2.1*（3.6*9+2.4+2.14）*5=585.7m2，其他建筑物面积：S=9080-S1-S2=8288m2.
根据要求：一般负荷照明：各层按单位指标法计算为15W/M2，卫生间按单位指标算为5W/M2，走廊按单位指标法计算：6.5W/M2。
根据指标可得照明负荷总计为P=585.7*6.5+207*5+8288*15=130.8KW。
2.2.3
根据以上计算可确定供配电系统采用单电源双变压器并列运行。一台变压器供大楼空调专用，另一台供其它设备使用，两台变压器可相互备用。运行。高压采用单母线不分段结线，低压采用单母线分段结线，中间用联络开关连接。并根据负荷依次划分出低压回路，具体见2.3供电系统图
2.3供电系统图
图表见附表2
其中根据负荷计算表可知：I1=23A,I2=12A,I3=13A。工作电压均为10KV。
I4=331A，I5=346A，工作电压为380V。
其余计算：I6=P5*Kd/380/1.732=177A，同理易得出：I7=84A,I8=18A,I9=76A,I10=18A,
I11=18A，I12=-50A，I13=9A，I14=335A，I15=-110A，I16=400A，以上点的工作电压均为380V。
根据以上数据进行如下的设备选型。
2.4设备选型
2.4.1设备选择
变压器的选择:因为大楼属于低层建筑，采用10KV/380V变压器即可。
由负荷计算得
1#变压器处
4点计算负荷：Sc1=217kVA
根据变压器选择原则选变压器的容量为：SN1=315KVA
Sc/ST =β=217/315=70%
2#变压器处
5点计算负荷：SC2=215KVA
根据变压器选择原则选变压器的容量为：SN2=315KVA
Sc/ST =β=215/315=69%
断路器,隔离开关，电流互感器，电线的选择:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
断路器： ZN5-10/1000户内真空式 NS400塑壳式
隔离开关：GN8610T/200 GN866T/200
电流互感器： LMZ-10 LMZ-10
电压互感器：JDZJ-10
电线的选择：TMY ,BLX TMY ,BLX ,BV
开关柜的选择详见附表2，3
隔离开关GN866T/200
接触电阻R1=0.4mΩ
断路器 NS400塑壳式
断路器线圈电阻R3=1.3mΩ
断路器线圈电抗R4=0.86mΩ
TMY20*3 r1=0.117Ω/km x1=0.35Ω/km
TMY30*4 r2=1.097Ω/km

对以上器件其进行校验
短路电流计算：

S
T

50KM，Xo=0.35欧/千米， 315KVA 5KM,Xo=0.35欧/千米
10.5/0.4KV Ro=1.2 欧/千米

（一）、线路的阻抗
Xl=X0*L=0.35*5=1.75Ω
（二）、变压器的阻抗
T1的阻抗：
X1=U%*Unt2/100*Snt=6*0.42/100*800*10-3=0.012Ω
T2的阻抗：
X2= U%*Unt2/100*Snt=6*0.42/100*1250*10-3=0.00768Ω
（三）、总阻抗的计算
对变压器的高次侧
X1=1.75
对变压器的低次侧
X2=1.75*（0.4/10.5）2+0.012=0.01454Ω
（四）、短路参数
对变压器高次侧
1、短路电流周期分量的有效值：
Ik1=Uav1/1.732*Xk=10.5/(1.732*1.75)=3.46KA
2、短路电流的冲击值：
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的低次侧：
1、短路电流周期分量的有效值：
Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/(1.732*0.01454)=15.88KA
2、短路电流的冲击值：
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的低次侧：
1、短路电流周期分量的有效值：
Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/(1.732*0.01022)=22.6KA
2、短路电流的冲击值：
Ish=1.84*Ik2=1.84*22.6=41.58KA
Ish=1.09*Ik2=1.09*22.6=24.63KA
3、短路容量：
Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*22.6=15.66KVA
3、短路容量：
Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*4.3=2.98KVA
对ZN5-10/1000
（1）、热稳定性的校验：
Ik12*tima=3.462*(0.5+0.05)<202*2 合格
（2）、热稳定性的校验：
Ish=8.823KA<50KA 合格
（3）、断流能力的校验：
Ik1=3.46<20KA 合格
T2高次侧断路器应选为：ZN5-10/1000
（1）、热稳定性的校验：
Ik22*tima=3.462*(0.5+0.05)<202*4 合格
（2）、热稳定性的校验：
Ish=8.823KA<50KA 合格
（3）、断流能力的校验：
Ik2=3.46<20KA 合格
对NS400
（1）、Ic4=1011A; In1=1250A
（2）、T1的选型选为：MW12
（3）、各脱扣器的整流电流：
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
对电流互感器
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的最大长期工作电流
在环境温度条件下，容许连续通过电流互感器的原边电流可达额定值的120%，但过大将使误差增大。互感器的二次额定电流一般为5A。与仪表、继电器的标称电流相符。
二次负载的计算与校验
电流互感器次边通过额定电流I2e和负载总阻抗Z2时的功率 W2=I22e·Z2
校验短路时的热稳定性和机械稳定性
电流互感器的热稳定性，应按下式的条件判断，即（I1e·Kt）²·t≥Qd
式中Kt—互感器热稳定倍数，t—为热稳定电流通过的时间（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，应按下式的条件判断，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
准确级及
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)
准确级及准
确限值系数
LMZ-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
电源回路选用LMZ-10系列电流互感器符合要求。
2.5照明及供配电设计
2.5.1羽毛球馆照明设计
采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器
计算方法：利用系数平均照度法
《照明设计手册》基本公式：
E = NΦUK / A
N = EA / (ΦUK)
其中：
Φ-- 光通量
N -- 光源数量
U -- 利用系数
A -- 工作面面积m2
K -- 灯具维护系数
计算过程：
1. 房间长度: 40m
房间宽度: 20m
计算高度: 2.8m
照度要求: 200lx
采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器
2. 空内空间高度hrc=2.8m
=1.05
天花板的反射系数ρcc=70%
地板的反射系数 ρfc=30%
墙的平均反射系数
ρw.av=[ρw×(Aw-Ag)+ ρg×Ag]/Aw=[0.65*(336-64.6) +8%*38*1.7]/336
=50.9%
近似取30%
查表得RCR1=1, ρcc=70%, ρfc=30%, U1=0.43
RCR2=2, ρcc=70%, ρfc=30%, U2=0.48
利用直线内插法求利用系数
RCR=1.05, ρcc=70%, ρfc=30%

=0.48
修正地板空间有效比ρtc≠20%时对利用系数的影响
由 得N=209.2（盏）
所以取210
需要嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器70盏
2.5.2照明布置平面图（附图4）
三、课程设计总结
通过这次设计让我认识到了自己的不足之处，但从未接触过实际的东西，也就有好多以前无法认识的问题，经过这次实习开阔了眼界、增长了见识，对以后的学习也有了更加清楚的认识，学习有了针对性和方向。
首先，牢牢掌握专业基础知识是非常必要得，它为以后学习专业课甚至是工作打下了基础，这在以后将会成为一笔财富，现在离大四毕业找工作还有一段时间一定要充分利用这有限的时间学习掌握更多的专业知识，为以后谋个好工作增加一份筹码。另一个感触就是学习要有主动性，学习是自己的事，自己要对自己的事情负责，我们的老师、教授整天太忙太累了不可能面面俱到的照顾辅导到每一个人，一定要自己积极主动地去学。有什么不懂得一定要虚心像别人请教。和那些工程师比起来自己的知识是多么的贫乏，所以更有必要努力地学习了，并且一有机会一定要继续深造。
在课设期间虽然很累、很苦，但我却感到很快乐！两个星期，对我们这些的工科学生来说，是特别的宝贵。因为这是一次理论与实践相结合的绝好机会，又将全面地检验我们的知识水平。课程设计是培养学生实践能力的有效途径，也是我们大学生、工科类的大学生，非常重要的也特别有意义的实践课。
很快我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备动手能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，两周的课程设计带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过实践我们所了解的东西，更多的则需要我们每个人在课设结束后去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，这才是课设所要达到的真正目的。
这次令人难忘的课设，不仅让我们了解到了专业知识在实际中的应用，还让我们明白了一个深刻的道理：纸上得来终觉浅，绝知此事要恭行。社会需要人才，社会需要的是有能力的人才。我们新世纪的大学生只有多参加实践，才能保证在未来的社会竞争中有自己的位置。真的感谢这次课设!也感谢老师们的细心指导！
四、参考文献
[1] 供配电系统 雍静 机械工业出版社
[2] 电气照明技术 谢秀颖 郭宏祥 中国电力出版社
[3] 建筑电气控制技术 马小军 机械工业出版社
[4] AutoCAD实用教程 高进龙 西北工业大学出版社

建筑大楼供配电负荷计算
设备组
设备名称
设备容量
需要系数
COS Φ
tg Φ
Pc
Qc
Sc
Ic
Pn/kw
Kd
/kw
/kvar
/kva
/A
1号变压器
污水泵
4.5
0.7
0.8
0.75
3.15
2.3625
3.9375
5.98259
生活泵
11
0.65
0.8
0.75
7.15
5.3625
8.9375
13.5795
排风机
10.74
0.65
0.8
0.75
6.981
5.2358
8.7263
13.2586
通风机
42.1
0.7
0.8
0.75
29.47
22.103
36.838
55.9704
电加热器
48
0.9
1
0
43.2
0
43.2
65.6375
热风幕
48
0.75
0.85
0.6197
36
22.311
42.353
64.3505
热水器
12
1
1
0
12
0
12
18.2326
除垢器
1
1
0.85
0.6197
1
0.6197
1.1765
1.78751
大楼照明
130.821
0.8
0.9
0.4843
104.7
50.688
116.29
176.682

1号变压器损耗

45.2
22.3
50.402
76.5797

无功同时系数
0.95

有功同时系数
0.9
补偿前总计

0.8949
0.4986
207.1
103.25
231.38
351.555
补偿后总计

0.95
0.329
207
68.06
218
331.17
补偿电容

0

-35.19

2号变压器
空调内机
6.17
1
0.85
0.6197
6.17
3.8238
7.2588
11.029
空调外机
221
1
0.85
0.6197
221
136.96
260
395.041
2号变压器损耗

44.6
24.6
50.934
77.3892
无功同时系数
0.95
有功同时系数
0.9
补偿前总计

0.8368
0.6542
204.5
133.75
244.31
371.208
补偿后总计

0.95
0.329
204
67.2
215.2
326.99
补偿电容

0

-66.55

课程设计
评 语

课程设计
成 绩

指导教师
（签字）

年 月 日

- 12 -