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商住楼10-0.4kv变配电系统设计

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2020年4月19日
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10/0.4kv变配电系统设计
1. 供配电系统设计概述
随着经济的飞速发展，中国人民生活水平有了显著的提高，房地产行业也随之蓬勃发展，高层商住楼越来越多地出现在了全国的各大城市。而为了满足居民在用电方面的需求，就要求我们在对商住楼进行电气设计时能准确地计算出其用电负荷容量，在留有一定裕量的基础上，合理地选择各变配电设施，从而达到供电安全可靠、技术先进与经济合理的国家技术经济政策要求。另外，对商住楼进行供配电设计，需因地制宜、统筹兼顾，综合考量其负荷性质、容量需求以及地区供电条件等，做出合计的设计方案。

2. 供配电设计要求及负荷分级
2.1供配电系统设计要求
供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：
（1）正确选择变压器的变压比和电压分接头。
（2）降低系统阻抗。
（3）采取补偿无功功率措施。
（4）宜使三相负荷平衡。
2.2负荷分级方式
电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：
（1）符合下列情况之一时，应为一级负荷：
1）中断供电将造成人身伤亡时。
2）中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏，重大产 品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。
3）中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常见于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷 ，应视为特别重要的负荷。
（2）符合下列情况之一时，应为二级负荷：
1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量
产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产
等。
2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等
用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场
等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。
（3）不属于一级和二级负荷者应为三级负荷 。
2.3本设计中的负荷分级
在本次设计中，该商住楼为一类高层，其中，一级负荷包括：加压风机、公共疏散通道照明、消防电梯等;三级负荷包括其它电力设备以及住宅的照明。

3. 负荷计算
3.1需要系数法参数：

需要系数KX
功率因数cos
风机空调
0.70-0.80
0.80
水泵
0.60-0.80
0.80
电梯
0.18-0.50
0.50-0.60
通信设备
0.8-0.95
0.80
电饭锅
0.85
1.00
电炒锅
0.70
1.00
电冰箱
0.60-0.70
0.70
热水器
0.65
1.00
照明设备(住宅)
0.60-0.80
0.90
照明设备(商场)
0.75-0.85
0.90
照明设备(仓库)
0.50-0.70
0.90
电热器
0.75-0.95
1.00
插座
0.80
0.70
应急照明
1.00
0.80-0.90
表1：需要系数法参数

3.2负荷计算
负荷计算公式：
(1)配电干线计算负荷：
有功功率Pc=KP kW
无功功率Qc=KQ kVar
视在功率Sc= kVA
(2) 计算电流：
线路计算电流IC= A
在本次设计中，KP、KQ都取1.
3.2.1一级负荷计算：
在该商住楼中，一级负荷共包括以下几个方面：应急照明、消防电梯、水泵、消防通信。
（1） 应急照明：
Pe=0.2kW Kx=1.00 楼层数n=36 单项供电 cos=0.5
Pc1==36（1.00.20.8）=7.2kW
Qc1==36（1.00.20.75）=5.4kVar
Sc1===9kVA
Ic1===41A
(2) 消防电梯：
Pe=40kW Kx=1.00 三相供电 cos=0.8
Pc2=Pe=40Kw
Qc2=Petan=30kVar
Sc2===50kVA
Ic2===122A
(3) 消防水泵：
Pe=25kW Kx=0.8 三相供电 cos=0.8 个数n=3
Pc3==0.8325=60kW
Qc3==0.83250.75=45kVar
Sc3===72kVA
Ic3===110A
（4） 消防通信：
Pe=0.1kW Kx=0.9 单项供电 cos=0.8 楼层数n=36
Pc4==360.90.1=3.24kW
Qc4==360.90.10.75=2.43kVar
Sc4===4.05kVA
Ic4===19A
(5) 一级负荷部分总的计算负荷：
三相负荷：
Pc三=Pc2+Pc3=40+60=100kW
Qc三=Qc2+Qc34=30+45=75kVar
Sc三=Sc2+Sc3=50+72=122kVA
Ic三=Ic2+Ic3=122+110=232A
单项负荷：
Pc单=Pc1+Pc4=7.2+3.24=11kW
Qc单=Qc1+Qc4=5.4+2.43=8kVar
Sc单=Sc1+Sc4=9+4.05=14kVA
Ic单=Ic1+Ic4=41+19=60A
3.2.2三级负荷计算：
本设计中三级负荷计算分为如下几个部分：住宅负荷计算（单户,每层6户）、商铺负荷计算、地下室（仓库）负荷计算、以及独立的电梯三级负荷计算。
本设计中，住户部分每层共6户住宅，每个住宅平均建筑面积100m2,；商铺部分600m2，地下室（仓库）部分600m2 。
（1） 住宅负荷计算：所有设备均为单项供电
1) 住宅空调：
Pe=2kW Kx=0.8 cos=0.8
Pc=KxPe=20.8=1.6kW
Qc=KxPetan=20.80.75=1.2kVar
Sc===2kVA
Ic===8A
2） 住宅通信设备：
=0.5kW Kx=0.9 cos=0.8
Pc==Kx=0.90.5=0.45kW
Qc==0.750.90.5=0.338kVar
Sc===0.563kVA
Ic===3A
3) 电饭锅;
Pe=0.5kW Kx=0.85 cos=1.0
Pc=KxPe=10.85=0.425kW Qc=KxPetan=0
Sc=Pc=0.425kVA
Ic===2A
4) 电炒锅：
Pe=1kW Kx=0.70 cos=1.0
Pc=KxPe=10.70=0.7kW Qc=KxPetan=0
Sc=Pc=0.70kVA
Ic===3A
5) 电冰箱;
Pe=0.5kW Kx=0.70 cos=0.70
Pc=KxPe=0.70.5=0.35kW
Qc=KxPetan=0.70.50.7=0.245kVar
Sc===0.427kVA
Ic===2A
6) 热水器
Pe=0.5kW Kx=0.65 cos=1.0 个数n=1
Pc=KxPe=0.650.5=0.325kW Qc=KxPetan=0
Sc=Pc=0.325kVA
Ic===2A
7） 照明设备：
Pe=0.5kW Kx=0.70 cos=0.9
Pc==Kx=0.70.5=0.35kW
Qc==0.70.50.48=0.168kVar
Sc===0.388kVA
Ic===2A
8) 电热器：
Pe=0.5kW Kx=0.8 cos=1.0
Pc=KxPe=0.80.5=0.4kW Qc=KxPetan=0
Sc=Pc=0.4kVA
Ic===2A
9) 插座：
Pe=1kW Kx=0.8 cos=0.7
Pc==0.81=0.8kW
Qc==0.811.02=0.816kVar
Sc===1.15kVA
Ic===5A
10) 住宅单户负荷计算：
P1c==1.6+0.45+0.425+0.7+0.35+0.325+0.35+0.4+0.8=5.4kW
Q1c==1.2+0.338+0+0+0.245+0+0.168+0+0.816=2.8kVar
S1c==2+0.563+0.425+0.7+0.427+0.325+0.388+0.4+1.15=6.4kVA
I1c==8+3+2+3+2+2+2+2+5=29A
11) 住宅部分总负荷计算：
Pc住宅==3465.4=1200kW
Qc住宅==3462.8=600kVar
Sc住宅==3466.4=1450kVA
Ic住宅==34629=6000A
12) 经如上负荷计算，对该商住楼住宅部分负荷容量选型如下：
在该商住楼中，每户最大负荷容量为8KVA，每户最大使用电流为30A.
(2) 商铺、地下仓库及电梯负荷计算：风机、电梯为三相供电，其余负荷均为单项。
1） 风机（商铺）：
Pe=20kW Kx=0.8 cos=0.8
Pc==0.820=16kW
Qc==0.8200.75=12kVar
Sc===20kVA
Ic===31A
2）风机（仓库）
Pe=10kW Kx=0.8 cos=0.8
Pc==0.810=8kW
Qc==0.8100.75=6kVar
Sc===10kVA
Ic===16A
3）照明设备（商铺）：
Pe=5kW Kx=0.8 cos=0.9
Pc==0.85=4kW
Qc==0.850.484=1.94kVar
Sc===4.45kVA
Ic===20A
4） 照明设备（仓库）：
Pe=2kW Kx=0.8 cos=0.9
Pc==0.82=1.6kW
Qc==0.820.484=0.774kVar
Sc===1.78kVA
Ic===8A
5）插座（商铺）：
Pe=5kW Kx=0.8 cos=0.7
Pc==0.85=4kW
Qc==0.851.02=4.08kVar
Sc===5.71kVA
Ic===26A
6） 电梯：
Pe=120kW Kx=0.2 cos=0.6
Pc==0.2120=24kW
Qc==0.8120=32kVar
Sc===40kVA
Ic===61A
7）商铺、地下仓库及电梯总负荷计算：
单相供电部分：
Pc单=Pc插座+Pc照明=4+1.6+4=10kW
Qc单=Qc插座+Qc照明=4.08+1.774+1.94=8kVar
Sc单=Sc插座+Sc照明=5.71+1.78+4.45=12kVA
Ic单=Ic插座+Ic照明=26+8+20=54A
三相供电部分：
Pc三=Pc电梯+Pc风机=24+16+8=48kW
Qc三=Qc电梯+Qc风机=32+12+6=50kVar
Sc三=Sc电梯+Sc风机=40+20+10=70kVA
Ic三=Ic电梯+Ic风机=61+31+16=108A

4. 供配电设备选择
4.1变压器选择：
经第三节计算，我们能够得出下表：

单项容量
单项计算电流
三相容量
三相计算电流
一级负荷
14kVA
60A
122kVA
232A
三级负荷
1462kVA
6000A
70kVA
108A
表2：负荷容量
经过上述表格，我们对变压器做如下选择：
三级负荷部分采用型号为SC-1600/10、10/0.4的变压器，额定容量1600kVA,额定电压10/0.4kV变电，空载损耗2.6kW,短路损耗14.5kW,阻抗电压6%，空载电流1%，连接组号Dyn11。采用该型号变压器2台，一用一备，可自动投切、手动投切。
一级负荷部分采用型号为SC-160/10、10/0.4的变压器，额定容量160kVA，额定电压10/0.4kV变电，空载损耗0.55kW，短路损耗2.43kW，阻抗电压6%，空载电流1.6%，连接组号Dyn11。采用该型号变压器2台，一用一备，自动投切。
4.2配电箱部件选择：
4.2.1住宅配电箱（单户）：
由第三节计算结果，可知住宅单户负荷为8kW,计算电流为29A。故选用S262-C32/2p型断路器。
4.2.2风机配电箱（单个）：
本次设计所选风机单个负荷为5kW，由第三节计算结果，计算电流为8A。故选用S264-C16/4p型断路器。
4.2.3客梯配电箱：
本次所选用单个客梯负荷为40kW,由第三节计算结果，计算电流为20A。故选用S264-C25/4P型断路器。
4.2.4消防电梯配电箱：
本次所选用消防电梯负荷为40kW,由第三节计算结果，计算电流为122A。故选用CM1-125/4P型断路器。
4.2.5应急照明配电箱（单层）：
本次设计中，消防应急照明每层的负荷为0.2kW,由第三节计算结果，每层计算电流为1.5A。故采用S262-C04/2p型断路器。
4.2.6消防水泵配电箱：
本次设计中共选用消防水泵3个，2用1备，单个消防水泵负荷为25kW，由第三节计算结果，单个消防水泵的计算电流为37A。故采用S264-C40/4p型断路器。
4.2.7消防通信配电箱（单层）：
在本次设计中，每层消防通信负荷为0.1kW,由第三节计算结果可知，每层消防通信的计算电流为0.8A。故采用S262-C01/2p型断路器。
4.3导线选择
4.3.1导线选择要求：
导线选择按照GB50054- 《低压配电设计规范》要求进行选择。包括以下几个原则：
（1） 导线与电缆在经过计算电流时，其发热温度不应超过正常运行时的最高允许温度。
（2） 导线和电缆在经过计算电流时，其电压损耗不应超过正常运行时的允许电压损耗。
（3） 高压线路以及特大电流低压线路，应按规定的经济电流密度选择导线和电缆截面，以使线路的年运行费用达到最小。
（4） 导线截面不应小于最小允许截面，以保障机械强度。
4.3.2本次设计中的导线选择：
线路种类
计算电流
线路型号（截面积）
三级负荷母线
6500A
TMY-1 (2片2路)
三级负荷干线
360A
YJV22-4185
住宅入户线
30A
BV-316
一级负荷母线
360A
TMY-403
一级负荷干线
360A
YJV22-4185
风机线
8A
BV-46
客梯线
20A
YJV22-450
消防水泵线
37A
YJV22-416
应急照明线
0.8A
BV-21
消防通信线
1.5A
BV-21
消防电梯线
122A
YJV22-450
表3：导线选择

5. 线路图（干线图）
5.1线路敷设原则及方法：
水平敷设的线路，可采用线槽于吊顶内敷设的方式。同时，为了消防需要，线路穿管不可外露，在同一方向上线路较多时，可采用在设备层或专用电缆/线夹层敷设。
潮湿场所或地下敷设的线路应采用焊接金属管穿管的敷设方式。
一些重要负荷，如应急照明、消防电梯、消防水泵等的供电回路，不应与其它负荷线路敷设于同一井道。
5.2干线图

6. 小结
这一章主要解决了本次商住楼电气设计中负荷分级、负荷计算、供配电设备选择、线路敷设等几个问题，在解决这些问题的过程中，给出了具体的计算书、供配电设备型号、线路设计示意图，等等。单从任务量角度而言，本章内容是本次设计中任务最为繁重的一章。我也经过完成这一任务，对建筑电气供配电部分有了更为深刻的了解。