某公共停车场供配电系统设计.docx

课程设计说明书

题目： 某公共停车场供配电系统设计

姓 名：
院 （系）：
专业班级：
学 号：
指导教师：

成 绩：

时间： 年 月 日至 年 月 日

课 程 设 计 任 务 书

题目 某公共停车场供配电系统设计
专业、班级 学号 姓名
主要内容、基本要求、主要参考资料等：
主要内容：
1．阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。
2. 熟悉民用建筑电气设计的相关规范和标准。
3. 熟悉建筑供配电系统设计的方法、步骤和内容。
4．熟练使用AutoCAD绘图。
5．学会整理和总结设计文档报告。
6．学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。
基本要求：
1、制定设计方案，确定电源电压、负荷等级及供配电方式。
2、确定方案后，绘制各用电设备等布置平面图，绘制高、低压系统图。
3、进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等。编写设计计算书。
4、编制课程设计说明书。
已知参数：
某公共停车场供配电系统设计平面图和工程概况见图纸资料。
主要参考资料：
1.供配电工程设计指导，机械工业出版社，翁双安，2004
2建筑供配电系统设计，人民交通出版社，曹祥红等，2011
3.AutoCAD2008中文版电气设计完全自学手册，机械工业出版社，孟德星等，2008
4.供配电系统设计规范，GB50054-2009
5.民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2008
完 成 期 限：
指导教师签名：
课程负责人签名：

目录
摘要 1
第一章 工程概况 2
第二章 负荷分级负荷计算及无功功率补偿 3
第一节、负荷分级 3
第二节、负荷数据 3
第三节、 负荷计算及无功功率补偿 4
一、10/0.38V变电所计算负荷 6
第三章 供电电源、电压选择与电能质量 7
第一节、供电电源 7
第二节、 电压选择 7
第三节、 电能质量 7
第四章 电力变压器选择 7
第一节、变压器型号及数量选择 7
第六章 短路电流计算 8
第一节、高压侧短路电流计算 8
第二节、低压侧短路计算 9
第五章 设备和电缆的选择 11
第一节、低压断路器选择 11
第二节、电缆选择 13
第三节、电流互感器 13
第六章 接地系统设计 14
第一节、电气装置的接地与接地电阻的要求 14
第二节、接地装置的设计 14
第三节、等电位联结设计 14
总结 14
参考文献 14

摘要
本次课程设计题目为某地下停车场供配电系统设计。该地下停车场十个防火分区，分别对各个防火分区做了负荷数据统计。最后进行了负荷计算、电源选择、变压器选择、短路计算、电缆选择以及防雷与接地系统设计。在本次设计中负荷多为一级负荷，因此选择双电源供电以保证供电可靠性及故障时所需。

关键字：负荷计算、短路计算、双电源
第一章 工程概况

建设地点：郑州市郑东新区CBD。
建设单位：郑州市郑东新区管理委员会建设投资项目管理中心。
总建筑面积35943.9平方米，地下建筑面积35498平方米，地上建筑面积445.9平方米，建筑层数：地下2层。地下建筑总高度为10.950m。

第二章 负荷分级负荷计算及无功功率补偿
第一节、负荷分级
该工程属于地下停车场，用电多为一级负荷用电负荷分级如下：
一级负荷：单管应急荧光灯、双管应急荧光灯、应急灯、安全出口灯、排风机、排水泵、喷淋泵、液位显示器水泵。
三级负荷：单管荧光灯及插座。
第二节、负荷数据
本工程负荷包括照明动力及消防负荷。

本工程照明及插座负荷数据

用电设备名称
设备数量及功率
功率因数
负荷等级
备 注
一至十区单管荧光灯
共计1224个单管荧光灯总功率43.64KW

0.9

三级
负荷功率由照明设计计算的来

一至十区应急荧光灯
共计595个应急荧光灯
总功率21.74KW

0.9

一级
负荷功率由照明设计计算的来

一至十区安全出口灯
共计217个安全出口灯
总功率0.217KW

0.9

一级
负荷功率由照明设计计算的来

一至十区应急灯
共计22个应急灯
总功率0.792KW

0.9

一级
负荷功率由照明设计计算的来

一至十区双管荧光灯
共计42个双管荧光灯
总功率3.02KW

0.9

一级
负荷功率由照明设计计算的来

一至十区插座
共计8个单相五孔插座
6个排风扇插座
总功率共计10KW

0.9

三级

负荷功率由照明设计计算的来

本工程电力负荷数据
用电设备名称
设备数量及功率
功率因数
负荷等级
备 注

一至十区风机
共计40个风机
总功率208.2KW

0.8

一级
负荷由暖通专业提供

一至十区排水泵
共计两个排水泵
总功率15KW

0.8

一级
负荷由排水专业提供

一至十区喷淋泵
共计两个喷淋泵
总功率37KW

0.8

一级
负荷由排水专业提供
一至十区液位显示器水泵
总计26个液位显示器
总功率57.2KW

0.8

一级
负荷由排水专业提供
第三节、 负荷计算及无功功率补偿

照明负荷计算书

用电设备名称
设备功率
（KW）
需要系数
Kd
功率因数
Cosφ
负荷等级

Pc
(kw)
Qc
(kw)
Sc
(kvA)
Ic
(A)

一至十区单管荧光灯

43.64

0.9

0.9

三级

39.46

20.94

44.67

117.2

一至十区应急荧光灯

21.74

1

0.9

一级

21.74

10.43

24.11

63.27

一至十区安全出口灯

0.22

1

0.9

一级

0.22

0.11

0.25

0.65

一至十区应急灯

0.79

1

0.9

一级

0.79

0.38

0.88

2.30

一至十区双光荧光灯

3.02

1

0.9

一级

3.02

1.45

3.35

8.80

一至十区插座

10

0.9

0.9

三级

9

4.32

9.97

27.61

总计

79.41
0.93
0.79

74.23

37.63

93.23

219.83

其中一级负荷

25.77
1
0.90

25.77

12.37

28.59

75.02

本工程电力负荷计算书
用电设备名称

设备功率
（KW）
需要系数
Kd
功率因数
Cosφ
负荷等级

Pc
(kw)
Qc
(kw)
Sc
(kvA)
Ic
(A)
一至十区风机

208.22

1

0.8

一级

208.22

154.08

259.02

393.5
一至十区排水泵

15

1

0.8

一级

15

11.1

18.66

28.3
一至十区喷淋泵

52.8

1

0.8

一级

52.8

39.072

65.68

99.7
一至十区液位显示器水泵

37

1

0.8

一级

37

27.38

46.02

69.9

总计

313.02

1

0.8

313.02

231.632

389.38

591.4

一、10/0.38V变电所计算负荷
1）正常运行时的负荷计算
总计算负荷Pc
变电所低压侧总计算负荷：
Pc=378.25KW Qc=264.94KW
引入同时系数后Kp=Kq=0.80，则：
Pc’=KpPc=0.8*378.25=302.6KW
Qc’=KqQc=0.8*264.94=211.95Kvar
Sc’=Pc'2+Qc'2=302.62+211.952=369.44KVA
功率因数为：cosφ=Pc'Sc'=302.6369.44=0.81
无功功率补偿容量计算：
△Q=302.6(tan(arccos0.81)-tan(arccos0.92))=90.16Kvar
无功功率补偿后：Qc''=Qc'-△Q=211.952-90.16=121.75Kvar
视在功率负荷：Sc''=Pc'2+Qc''2 =326.17KVA
功率因数：：cosφ=Pc'Sc''=302.6326.17=0.92
无功功率补偿满足要求。
变压器的损耗：有功功率：
△PT=0.01Sc''=0.01*326.17=3.26KVA
无功功率：△QT=0.05Sc''=0.05*326.17=16.30KVA
变电所高压侧的总计算负荷：
Pc1=Pc'+△PT=302.6+3.26=305.86KW
Qc1=Qc''+△QT=121.75+16.30=138.05KW
Sc1=Pc12+Qc12 =305.862+138.052 =335.57KVA
总功率因数：cosφ=Pc1Sc1=305.86335.57=0.91

第三章 供电电源、电压选择与电能质量
第一节、供电电源
本工程高压侧总有功计算负荷仅为302.6KW，可以采用10KV供电。根据当地电源状况，本工程从供电部们的110/10KV变电站引来一路10KV专线电源，可承担全部符；再从另一变电所引来一路10KV环网电源，两个电源互为备用。
第二节、 电压选择
本工程用电设备额定电压为220/380V，本工程设置一座10/0.38KV的变电所。
第三节、 电能质量
采用下列措施保证电能质量：
1) 选用Dyn11联结组别的三相配电变压器。
2）采用铜芯电缆，选择合适导体截面。
3）将照明与电力配电回路分开。
第四章 电力变压器选择
第一节、变压器型号及数量选择
本工程总视在计算负荷为335.57KVA（cosφ=0.92），其中一级负荷为290.9KVA。根据0.7倍的总视在功率0.7*335.57=234.65KVA，以及总视在功率的一般计算可得，应选择两台SC10-315/10干式变压器，正常运行照明负荷与电力负荷时，两台变压器共同承担负荷；当出现故障是，则另一台承担全部一级负荷，两台变压器互为备用，供电可靠性较高。
（1） 变压器T1的负荷分配
变压器T1承担除风机外的负荷，总有功功率为PC=170.03KW,总额定功率为174.20KW,总无功功率Qc=203.63Kvar
计入同时系数后：Kp=Kq=0.80
Pc'=170.30*0.80=136.02KW Qc'=0.8*203.6=162.68Kvar
Sc'=Pc'2+Qc'2 =136.022+162.682 =212.05KVA
cosφ=136.02162.68=0.64
补偿容量为：136.02*(tan(arccos0.64)-tan(arccos0.92))=106.09Kvar

则Qc''=162.68-106.09=56.58Kvar
Sc''=Pc'2+Qc''2 =136.022+56.582 =147KVA
2) 变压器T2的负荷分配
变压器T2承担风机的全部负荷，总有功功率为PC=208.22KW,总额定功率为208.22KW,总无功功率Qc=154.08Kvar
引入同时系数: Kp=Kq=0.80 则
Pc'=0.8*208.22=166.57KW Qc'=0.8*154.08=123.26Kvar
Sc'=Pc'2+Qc'2 =166.572+123.262 =212.05KVA
cosφ=166.57212.05=0.80
补偿容量为：166.57*(tan(arccos0.80)-tan(arccos0.92))=54.96Kvar
则Qc''=123.26-54.96=68.30Kvar
Sc''=Pc'2+Qc''2 =166.572+68.302 =180.03KVA
第六章 短路电流计算
第一节、高压侧短路电流计算
本工程有两个10KV电源供电选择短路点K-1和K-2。采用标幺值法进行计算，取Sd=100MVA,电力系统最大短路容量Soc=500MVA
变压器T1的短路计算：
1）基准值计算
基准电压：Ud1=Uav1=1.05*UN=10.5KV
基准电流：Id1=Sd/3Ud1=100/3*10.5=5.5KA
2）电抗标幺值
电力系统:Xs*=Sd/Soc=100/500=0.2
电缆线路：XL*=x0lSd/Uav2=0.095*3*100/10.52=0.258

X1*=0.2+0.258=0.458
三相短路电流：IK-1(3)=Id1/X1*=5.5/0.458=12.00KA IK-1(3)=IK-1''(3)=I∞K-1=12.00KA
三相短路冲击电流：ish=2.55*12=30.6KA Ish=1.51*12=18.12KA
三相短路容量：SK(3)=Sd/X1*=100/0.458=218.34MVA
变压器T2的短路计算：
1）基准值计算
基准电压：Ud1=Uav1=1.05*UN=10.5KV
基准电流：Id1=Sd/3Ud1=100/3*10.5=5.5KA
2）电抗标幺值
电力系统:Xs*=Sd/Soc=100/500=0.2
电缆线路：XL*=x0lSd/Uav2=0.095*0.1*100/10.52=0.009
X2*=0.2+0.009=0.209
三相短路电流：IK-2(3)=Id1/X2*=5.5/0.209=26.30KA IK-2(3)=IK-2''(3)=I∞K-2=26.30KA
三相短路冲击电流：ish=2.55*26.30=67.06KA Ish=1.51*26.30=39.74KA
三相短路容量：SK(3)=Sd/X2*=100/0.209=478.46MVA
第二节、低压侧短路计算
系统A的短路容量：SK(3)=Sd/X1*=100/0.458=218.34MVA
变压器T1低压侧Uav2=0.4KV。
1） 短路点路阻抗计算
电力系统阻抗：Zs=Uav22/Sk=0.42/217.9=0.734mΩ
Xs=0.995Zs=0.730mΩ Rs=0.1Xs=0.073 mΩ
电力变压器电抗：Zt=Uk%(Uav2)2/100Snt=6*0.16/(100*315)=30.4 mΩ
Rt=△Pk%(Uav2)2/Snt2=10.2*0.16/3152=16.4 mΩ
XT=ZT2-RT2=25.556 mΩ
母线TWB1段的阻抗为：RWB1=r01l1=0.011*4=0.044 mΩ
XWB1=x01l1=0.016*4=0.464 mΩ
母线TWB2段的阻抗为：RWB2=r02l2=0.011*9.6=0.106 mΩ
XWB2=x02l2=0.016*9.6=1.114 mΩ

K-3点短路时总等效阻抗：
PK-3=Rs+Rt=0.073+16.4=16.473 mΩ
XK-3=Xs+Xt=0.73+25.55=26.28mΩ
ZK-3=PK-32+XK-32=23.71 mΩ
k-5点短路时总等效阻抗：
PK-5=Rs+Rt+RWB1=16.47+0.044=16.51 mΩ
XK-5=Xs+Xt+XWB1=26.28+0.464=26.75mΩ
ZK-5=PK-52+XK-52=31.43 mΩ
K-7点短路时总等效阻抗：
PK-7=Rs+Rt+RWB1+RWB2=16.62mΩ
XK-7=Xs+Xt+XWB1+RWB2=27.86mΩ
ZK-7=PK-72+XK-72=32.44mΩ
2）短路电流计算
IK33=Uav2/(3ZK-3)=0.4/(3*23.71)=9.75KA
SK-3=3Uav2IK33=3*0.4*9.75=6.75MVA
IK53=Uav2/(3ZK-5)=0.4/(3*31.43)=7.34KA
SK-5=3Uav2IK53=3*0.4*7.34=5.07MVA
IK73=Uav2/(3ZK-7)=0.4/(3*32.44)=7.12KA
SK-7=3Uav2IK73=3*0.4*7.12=4.53MVA

第五章 设备和电缆的选择
第一节、低压断路器选择
低压断路器是供配电系统中最重要的开关设备之一，它能在事故情况下迅速地断开短路电流，防止事故扩大。
1）低压断路器满足正常工作条件
a.满足工作电压要求：
b.满足工作电流要求：
c.满足工作环境要求
2）满足短路故障时的动，热稳定条件
a.满足动稳定要求：短路时通过导体的电流的大小是决定该开关电器能否达到稳定要求的唯一因素，即只要满足：
开关电器的极限通过电流峰值iMAXish或
b.满足热稳定要求 开关电器自身可以承受的热脉冲应大于短路时最大可能出现的热脉冲，称为满足热稳定要求。
设备参数
HUM8D-400S
比较条件
计算数据
UN（V）
690
≥
UN（V）
380
IN（A）
800
≥
Imax（A）
536.8
过电流脱扣器额定电流
（A）
800
≥
Imax（A）
536.8
瞬时过电流脱扣器动作电流
（A）
KIN=2×800=1600
≥
KrelIpk（A）
1.35×1000=1350
≤
KOLIal（A）
4.5×1000=4500
短延时过电流脱扣器动作电流
Iop（s）(A)
KIN=2×800=1600
≥
KrelIpk（A）
1.35×1000=1350
≤
KOLIal（A）
4.5×1000=4500
灵敏度校验
Ks
=1.5
>
Ks
1.3
断流能力校验
Ioc（kA）
50
≥
Ik
27.3

式中 ——开关电器的t秒热稳定电流有效值；
——开关电器安装处的三相短路电流有效值；
——假想时间。

第二节、电缆选择
（1）满足发热条件：IalIc；
（2）满足电压损失U%5%；
（3）满足机械强度条件 铜芯电缆Smin≧300mm2；
a．经计算IC=536.8A，因此拟定ZB-ACW90-4*400的电缆，Ial=590A，则满足要求；
b.,则满足要求；
c. 所选导线横截面积是400 mm2，显然满足机械强度的要求。
根据前面计算，故选用ZB-ACW90-4*400作为输出回路电缆。

第三节、电流互感器
1）满足工作电压要求即：Ur=UN UmUw
式中 Um——电流互感器最高工作电压；
Uw——电流互感器装设处的最高电压；
Ur——电流互感器额定电压；
UN——系统标称电压；
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： Ir1Ic线路计算电流。
b.二次侧额定电流：Ir2=5A
3）准确度等级
由于考虑到仪表指针在仪表盘1/2～2/3左右易准确读数
Ir1=（1.25～1.5）Ic
由于 Ur=380V
Ic=559.2A
Ir1=（1.25～1.5）Ic=838.8A
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，因此选用电流互感器BH-0.55。

第六章 接地系统设计
第一节、电气装置的接地与接地电阻的要求
1）本工程接地、安全保护接地共用综合接地。
2）要求接地电阻小于等于1欧姆，实测不足时，须增设人工接地体，直到满足要求。
第二节、接地装置的设计
接地极的做法为：利用建筑物基础做接地体，将基础底板上下两层主筋沿建筑物。外圈焊接成环形，并将主轴线上的基础梁及结构底板上下层主筋相互焊接成网做接地体，采用-40X4镀锌扁钢沿建筑物四周敷设成闭合形状的水平人工接地体，可埋设在建筑物散水及灰土基础以外的基础槽边
第三节、等电位联结设计
本建筑物采用总等电位联结，其总等电位联结线必须与工程内所有导电部分相互连接，如保护干线、接地干线、建筑物内各专业管道的金属件，建筑物金属构件等导电体。总等电位联结干线采用25平方毫米铜导线。

参考文献
1.供配电工程设计指导，机械工业出版社，翁双安，2004
2建筑供配电系统设计，人民交通出版社，曹祥红等，2011
3.AutoCAD2008中文版电气设计完全自学手册，机械工业出版社，孟德星等，2008
4.供配电系统设计规范，GB50054-2009
5.民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2008

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