楼宇供配电系统设计.doc

目 录
一、高层建筑供配电系统概述 ……………………………………1
二、供配电设计 ……………………………………………………2
（一）设计建筑概况 …………………………………………2
（二）设计内容简介 ……………………………………………………2
（三）负荷计算 ………………………………………………3
（四）高压配电系统设计 ……………………………………8
1概况 ………………………………………………8
2设备选择 …………………………………………9
（五）低压配电系统设计 ……………………………………10
1概况 ………………………………………………10
2设备选择 …………………………………………11
三、照明设计 ……………………………………………………13
四、导线计算与线路敷设 ………………………………………13
（一）导线计算 ………………………………………………13
（二）线路敷设 ………………………………………………16
（三）线路安装 ………………………………………………17
五、设计依据 ………………………………………………18

一、高层建筑供配电系统概述
（一）高层建筑电气的特点
1．用电设备种类多
从前，设备占整个投资的10%，现在设备会占整个投资的40%，比如地王60%、宏昌50设备功能亦不断增强。
2．用电量大，即负载密度大
由于照明及空调负荷多，电梯等运输设备多，给排水设备多，所以用电量特别大
负载密度在60W/MM，高的有200/MM。此数字是按照建筑面积来计算的。
3．供电可靠性要求高
现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。
应急备用发电机组：过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。
应急备用发电机组必须是快速自起动的。按国外规定，应能在15s内恢复供电。从可靠性出发最好选用两台，自动并车。容量较小时也可选用一台。
4．电气系统复杂，电气线路多自动化程度高，电气用房多
（二）高层建筑供配电系统的发展趋势：
随着科学技术的飞速发展以及人民生活水平的不断提高，高层建筑正向着自动化、节能化、信息化、智能化方向发展。
电气设备趋向小型化、易操作化、寿命长、免维护、可扩展，并且更加安全可靠。
防止人身触电和火灾事故的措施更加完善
线路敷设方式更加灵活
供配电系统实现全面自动化
更加注重保护环境和节约能源，实现可持续发展。
二、供配电设计
（一）建筑概况
本设计建筑为高层商住楼，一栋15层高塔楼组成；首层为商场，2至15层为住宅，地下室为车库，总用地面积2000.4平方米，总建筑面积10000平方米。本大厦属二类高层民用建筑。一层商场需要二次装修场所的配电和照明，由二次装修设计；建筑物立面照明等由环境设计负责，本设计预留电源容量。
（二）设计内容简介
本设计内容主要包括高低压配电、应急电源、照明等。

在具体设计之前，先说明一下一般建筑物供配电系统的方框图，如图1所示，图中没有画出自备电站。
图1 建筑物供配电系统方框图
计算、设计过程，首先是负荷计算，确定变压器和柴油发电机的容量，然后是高压系统和低压系统的设计，接下来是照明设计，最后说明导线计算和选择。
（三）负荷计算
1、负荷计算方法
（1）需要系数法
公式：所有住房用电量之和为Pe= ΣPi
有功功率为P30＝Pe*Kd
容量为S30＝P30/COSΦ
无功功率为Q30＝P30×tanΦ
总电流为I30＝S30/(U)
（2）估算法
公式：P30=Ks*A/1000 (kw)

P30总功率，A总建筑面积，Ks 功率密度为60W/m2
2、变压器负荷计算
（1）住宅、商铺、其它等用电量计算
住宅用电：设二房户设备容量约为6KW ，三房户的设备容量为8KW
而一共30户二房户，15户三房户。
Pn=30*6+15*8300KW
查《民用建筑电气设计手册》、《高层建筑电气设计手册》等手册取：
COSФ=0.8 Kd=0.4 Pc= Kd* Pn=0.4*300=120KW
Qc=Pc*tanФ=120*0.75=90Kvar
商铺用电：设一间商铺设备容量为10KW
一层共有8间商铺，Pn=8*10=80KW
COSФ=0.8 Kd=0.8 Pc= Kd* Pn=0.8*80=64KW
Qc= Pc*tanФ=64*0.75=48Kvar
电梯用电：
本楼共有2台电梯（一台作客梯，另一台作消防电梯），选18KW的电梯
COSФ=0.6 Kd=0.7 Pc= Kd* Pn=0.7*18=12.6KW
Qc= Pc*tanФ=12.6*1.3=16.4Kvar
总电梯功率 P=2 Pc=25.2 KW
Q=2Qc=32.8Kvar
其它用电：
排烟兼排风机（3台3KW）， COSФ=0.8 ，Kd=1 , Pn=9W
Pc= Kd* Pn=1*9=9KW
Qc= Pc*tanФ=9*0.75=6.75Kvar
给水泵（4台给水泵，2台备用，11KW）
COSФ=0.8 ，Kd=0.7, Pn=22W
Pc= Kd* Pn=0.7*22=15.4KW
Qc= Pc*tanФ=15.4*0.75=11.55Kvar
潜水泵（5台2KW）, COSФ=0.8 ，Kd=0.6 , Pn=10W
Pc= Kd* Pn=0.6*10=6KW
Qc= Pc*tanФ=6*0.75=4.5Kvar
消防泵（2台13KW）, COSФ=0.8 ，Kd=1 , Pn=26KW
Pc= Kd* Pn=1*26=26KW
Qc= Pc*tanФ=26*0.75=19.5Kvar
自喷泵（2台13KW）, COSФ=0.8 ，Kd=1 , Pn=26KW
Pc= Kd* Pn=1*26=26KW
Qc= Pc*tanФ=26*0.75=19.5Kvar
正压风机（1台13KW）, COSФ=0.8 ，Kd=1 , Pn=13KW
Pc= Kd* Pn=1*13=13KW
Qc= Pc*tanФ=13*0.75=9.75Kvar
（2）照明用电（公共场所）
公共楼梯走道照明：
地下一层有8盏吸顶灯（30W），6盏荧光灯（40W）
Pn=30*8+6*40=0.48KW
COSФ=0.8 Kd=0.7
Pc= Kd* Pn=0.7*0.48=0.34KW
Qc= Pc*tanФ=0.34*0.75=0.25Kvar
一层有10盏吸顶灯（30W），30盏筒灯（15W）
Pn=30*10+30*15=0.75KW
COSФ=0.8 Kd=0.7
Pc= Kd* Pn=0.7*0.75=0.525KW
Qc= Pc*tanФ=0.525*0.75=0.39Kvar
二层至十五层有155盏吸顶灯（30W）
Pn=155*30=4.65KW
COSФ=0.8 Kd=0.7
Pc= Kd* Pn=0.7*4.65=3.255KW
Qc= Pc*tanФ=3.255*0.75=2.44Kvar
P总=地下一层照明+一层照明+二层至十六层照明=6KW
Pc= 0.34+0.525+3.255=4.12KW
Qc=0.25+0.39+2.44=3.08Kvar
地下一层一般照明：
地下一层一般照明灯有40盏荧光灯（40W）
Pn=40*40=1.6KW
COSФ=0.8 Kd=0.8
Pc= Kd* Pn=0.8*1.6=1.28KW
Qc= Pc*tanФ=1.28*0.8=1.024Kvar
地下一层应急照明：
地下一层应急照明灯有60盏荧光灯（40W），10盏应急灯（20W）
Pn=60*40+20*10=2.6KW
COSФ=0.8 Kd=0.8
Pc= Kd* Pn=0.8*2.6=2.08KW
Qc= Pc*tanФ=2.08*0.8=1.664Kvar

变压器负荷计算表：

设备名称
Pn
Kd
COSФ
Pc(KW)
Qc(Kvar)
备注
住宅
300
0.4
0.8
120
90

商铺
80
0.8
0.8
64
48
电梯
36
0.7
0.6
25.2
32.8
排烟兼排风机
9
1
0.8
9
6.75
给水泵
22
0.7
0.8
15.4
11.55
潜水泵
10
0.6
0.8
6
4.5
平时不用
消防泵
26
1
0.8
26
19.5
平时不用

自喷泵
26
1
0.8
26
19.5
平时不用
正压风机
13
1
0.8
13
9.75
平时不用
公共楼梯走道照明
5.88
0.7
0.8
4.12
3.08

地下一层一般照明
1.6
0.8
0.8
1.28
1.024
地下一层应急照明
2.6
0.8
0.8
2.08
1.664
不计平时不用的负荷：Pc总= 241.08KW Qc总= 194.868 Kvar Sc总=310KVA
选用变压器容量为 630KVA
3、无功功率补偿计算
补偿前COSФ= Pc总/ Sc总=241.08/301.35=0.8
现将COSФ提高到0.9，
Sc后= Pc总/0.9=267.9 KVA

4、发电机负荷计算：（考虑停电与消防时）
设备名称
Pn
Kd
COSФ
Pc(KW )
Qc(Kvar)
地下一层应急照明
2.6
0.8
0.8
2.08
1.664
公共楼梯走道照明
5.88
0.7
0.8
4.12
3.08
消防电梯
18
0.7
0.6
12.6
16.4
排烟兼排风机
9
1
0.8
9
6.75
给水泵
22
0.7
0.8
15.4
11.55
潜水泵
10

0.6
0.8
6
4.5
消防泵
26
1
0.8
26
19.5
自喷泵
26
1
0.8
26
19.5
正压风机
13
1
0.8
13
9.75
发电机负荷： Pc总= 114.2 KW Qc总= 92.7Kvar Sc总=147.1 KVA
取需要系数Kd=0.85，
Pc总= 97.07 KW Qc总= 78.8Kvar Sc总=125KVA
所以发电机的容量选用120KW，沃尔奔达VERYPOWER发电机组VP151的额定功率为120KW

（三）高压配电系统设计
1、概况
1）本工程选用RGC型环网柜作为高压配电柜。按照深圳供电局要求，10KV高压配电系统采用环网供电方式，其进出线电源柜选用以SF6作为灭弧介质的负荷开关柜来分合额定值以下的负荷，并配以手动开合弹簧储能操作机构，馈线柜装有负荷开关及负荷开关联动的高压熔断器，后者作为短路保护，当短路时，熔断器熔断并联动负荷开关脱扣分断，在馈线柜电缆侧设有接地开关，按地需要可使电缆接地，接地开关与负荷开关之间亦有机械联锁装置
2）高压配电室与低压配电室合为一处，设在地下一层，变压器安装容量为630KVA。
3） 为提高功率因数，低压侧设置了带功率因数自动补偿装置的无功补偿器，柜内设体积小的干式电容器，补偿后高压侧功率因数不低于0.9

2 设备选择
1）Safe Ring SF6环网柜
Safe Ring环网柜的额定电压为10KV，额定电流：630A，负荷开关额定电流：630A，熔断器是ABB公司产品CEF型，在没有过负荷的正常操作下熔断器取50A；在最大20%的过负荷并在正常操作下熔断器取63A，进线电缆处装有MWD型避雷器。
2) 变压器：
变压器选用SC9型薄绝缘环氧浇注变压器。请注意配IP20级保护外壳及自动送风装置，为提高变压器输出液形质量，增加系统抗干扰能力，提高防触电保护灵敏度，变压器绕组连接组别选为D,yn11。变压器额定容量 ：630KVA
（五低压配电系统设计
1 概况
低压配电系统共设三段母线，其中一段TM1正常工作母线，向一般负荷供电；另外两段为保安母线，正常情况下，由TM1变压器供电；市电停电时，由发电机供电。TM1工作母线和发电机供电间设有带机械和电气联锁的切换开关，其中一段保安母线向消防等公共负荷供电，另一段向重要负荷供电的开关带别脱扣，当发生火灾时，消防控制室发出指令可解除列重要负荷，使柴油发电机组向消防供电。
低压线路的接线方式：放射式、树干式、链式

2、大楼低压配电
1） 大厦低压配电系统的接地型为TN-S式，即将正常工作时有电流通过的N（中性线）与保护作用的PE线（保护线），只在变配电室内相接于同一楼地点，以后分开引出，彼此绝缘互不共用
2） 供电给电气竖井内配电箱的配电线路，其设备的PE保护线则从相应层电气竖井的PE专用铜排引出，该专用PE铜排从低压配电柜引至电气竖井，并在地下一层电气竖井内作等电位联接，盘底距地0.5M墙上安装
3） 电气设备故障时，为防止人身间接接触电气火灾，采用了具有短路保护和过载保护的自动切断供电的保护措施

3、住宅低压配电
（1） 每层装设一块计量各户用电的电度表，公用照明及动力电度表宜装在总配电装置处。
（2）从照明配电箱、电度表箱等设备引出的分支线路，其保护线必须逐一分开连接到专用的带多个接线端子排或接线排上，严禁把多根保护线拧在一起接到配电箱外壳接地端子上。
（3）消防用电负荷应与一般用电负荷回路分开，并能在火警时切断其它负荷，而保留消防负荷供电。
（4）在低压配电系统末端，即各住宅配电箱或公共配电箱插座回路处，发生单相接地故障时微型自动切断故障电流的灵敏度可能不够，为防止人身电击事故的发生，设置了漏电开关，确保故障时的人身安全。
（5）低压配电柜至各用电设备的配电线路为：ZR—YJV型和NH—YJV型电力电缆，沿托盘式（和梯式）电缆桥架至电气竖井，在竖井内引上，向各用电设备供电；二至十六层塔楼住宅部分配电，在竖井内采用封闭式母线槽作为主干线，每三层引出插接式配电箱配电至电表箱，然后由电表箱配至各户配电箱。

4、 设备选择
（1）低压断路器的选择方法:
1）.按照电压和电流选择
额定电压——UN=UL
额定电流——IN ≥ I30
2）.断流能力校验——Ioc≥ Ik(3)
3）.保护灵敏度——Sp=Ik.min/Iop ≥1.3
4）.过电流保护与导线的配合——4.5Ia1≥Iop

（2）GCL抽出式低压开关柜
GCL系统适用于交流50HZ、额定工作电压380V的低压
配电系统中，作为受电、馈电、母联、照明及功率补偿之用
额定绝缘电压：660V 额定工作电压： 交流380V
主母线额定电流：1200A 分支母线额定电流：800A

（3）封闭式母线槽
本设计选用CFH2—521G，1250A,五线、CP—504G，400A,五线与CP—506G，630A，五线这三种母线槽。

（4）专用PE母线排
安装在电气竖井内的配电箱、电表箱等分别用导线把箱内的PE线接线板连到竖井的PE干线（TMY—30*4）上。

（5）发电机组
沃尔奔达VERYPOWER- 富豪(VOLVO)系列发电机组
功率机组：VP151 额定功率：120KW 视在功率：150KVA
机油消耗率：0.1g/h 燃油消耗率：197g/kwh 噪声:87dB

三、照明设计
1．本设计照明部分包括一般照明及应急照明。裙楼部分在公共场所及疏散楼梯间设应急照明和应急疏散指示标志。
2.一般照明线路采用ZR—BV型导线，应急照明线路采用NH—BV行导线，穿阻燃PVC塑料管，在墙内，楼板内暗敷。

3．裙房等处照明系统只预留电源，灯具及光源设计由二次装修设计，管理房、楼梯房、前室、厕所等处布置了照明灯具。

4．住宅内照明设计仅预留灯座位置，灯具型式的选择由各用户二次装修时自理。
5.照明配电箱选用ALd11-2、ALEd11-3、ALO11-2、ALEO11-6这几个型号。从照明配电箱、电度表箱等设备引出的分支线路，其保护线必须逐一分开连接到在专门的带多个接线端子的端子排或接线排上，严禁把多根保护线拧在一起接到配电箱外壳接地端子上。

6.楼梯间、电梯厅、公用走廊、配电室、消防控制室、消防泵房、电梯机房等设置供继续工作或疏散的事故照明，并由保安电源供电。高层住宅的疏散走廊、楼梯和出口设置供疏散使用的标志灯，保证火灾时人员疏散的要求。

7． 配电室、楼梯间采用蓄电池作为事故照明或疏散标志灯的电源时，其连续供电时间不成少于20分钟，事故照明区域的最低照度不应低0.51x，但配电室、消防控制室和消防泵房必须仍保持正常的照度水平。

四、导线计算与线路敷设
（一） 导线计算
1、电力导线截面
住宅的某套房（二房户、三房户）导线截面：
二房户：Pe=6KW, Pc= Kd*Pe=0.4*6=2.4KW COSФ=0.8,
电流I=Pc/1.73*U* COSФ=4.6A
三房户：Pc=3.2KW, COSФ=0.8,
电流I=Pc/1.73*U* COSФ=6.06A

在选择的导线时，还要考虑断路器的电流，所以必须先选择断路器的电流，再选择导线，断路器我采用SM30系列。SM30系列的额定电流有：10、16、20、25、32、40、50、63、80、100等。根据所求的电流选断路器，还要注意选断路器时最好选比实际电流大一倍以上的断路器，所以应选择额定电流为16A的断路器。
导线载流量：
型号
截面（MM2）
载流量（A）
空气中敷设
埋地敷设
铜芯

铝芯
铜芯
铝芯
YJV
4X1.5
22

29

4X2.5
29
22
38
29
4X4.0
38
29
50
38
根据断路器的额定电流16A，所以导线截面应选择YJV-4*2.5MM2，这里还要注意选择导线截面时，最好选比实际的截面大一倍以上的截面。

选择截面方法跟上面是相同的。
总住宅的导线截面：
Pc=120KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=222A
导线截面应选择YJV-4*300MM2

一间商铺导线截面：
Pc= Kd*Pe =0.8*10=8KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=15.2A
导线截面应选择YJV-3*25+2*16MM2

总商铺导线截面：
Pc=64KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ= 121.6A
导线截面应选择YJV-3*25+2*16MM2

一部电梯导线截面：
Pc=12.6KW, COSФ=0.6, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=31.9A
导线截面应选择YJV-5*16MM2

排烟兼排风机导线截面：
Pc=9KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=17.1A
导线截面应选择YJV-3*25+2*16MM2

给水泵导线截面：
Pc=15.4KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=29.3A
导线截面应选择YJV-5*10MM2

潜水泵导线截面：
Pc=6KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=11.4A
导线截面应选择YJV-5*6 mm2

消防泵（自喷泵）导线截面：
Pc=26KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=49.4A
导线截面应选择YJV-3*70+2*35mm2

正压风机导线截面：
Pc=13KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/173*U* COSФ=24.7A
导线截面应选择YJV-5*10MM2

2、照明导线截面
公共楼梯走道照明导线截面：
Pc=4.12KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=7.8A
导线截面应选择YJV-5*10MM2
地下一层照明导线截面：
Pc=1.28KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=2.5A
导线截面应选择YJV-5*10MM2
地下一层应急照明导线截面：
Pc=2.08KW, COSФ=0.8, 电流I=Pc/1.73*U* COSФ=4A
导线截面应选择YJV-5*10MM2

大厦干线截面：
Sn=321.7KVA； U=380V, 电流I= Sn/1.73* U=489A
导线截面应选择YJV-3*240+1*120 MM2

（二）线路敷设
1、设计中未注明敷设方式的穿管线路一般为埋墙或埋地埋楼板暗敷；在有吊顶的地方一般在吊顶内明敷。
2、进出建筑物的线路保护钢管，其内端位置见施工平面图，外端一般伸出建筑物散水250至300mm，埋深700mm，弯曲半径为钢管公称直径的10倍，钢管直线部分应向外倾斜大于5﹪。
3、BV—2.5导线根数与穿管管径可按下表选择：
截面（mm2）
导线根数
管型（mm）
2.5
2.3
4—6
7—10
PVC阻燃塑料管（外径）
16
20
25
镀锌电线钢管（外径）
15
20
25
镀锌水煤气钢管公称直径）
15
20
注：a.塑料管应采用符合国际IEC64标准的重型管或中型管，不得采用轻形管。
b.电线钢管应采用热浸镀锌钢管，壁厚应不小于1.6mm。
（三）设备安装
安装高度（底边距地）一般为:
挂墙明装配电箱、控制箱开关箱、插座箱等
1.5m
挂墙明装照明配电箱、电度表箱
1.5m
住户内配电箱
1.8m
灯开关、按钮和洗衣机插座
1.3m
一般插座
0.3m
窗式或分体式空调器插座
2.0m
厨房插座
1.5m
浴室内排风机插座或接线盒
2.3m
附录：（图纸目录）
1.主要设备表
2.高压配电系统图
3.低压配电系统图
4．照明配电箱系统图
5．照明动力配电箱系统图
五、设计依据

1 《供配电系统设计规范》 GB50052-95
2 《低压配电设计规范》 GB50054-95
3 《住宅设计规范》 GB50096-1999
4 《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T16-92
5 业主提供的有关设计要求
参考文献：
（1）《建筑电气设计技术规程》中国建筑工业出版社
（2）《现代建筑照明设计手册》，湖南科技出版社

（3）《建筑电气安装工程图集》，水利电力出版社
（4）《高层建筑电气工程》，水利电力出版社
（5）《简明建筑电气设计图册》中国建筑工业出版社
（6）《民用建筑电气设计规范》JGJ／T16—92
（7）《高层建筑电气设计手册》，中国建筑工业出版社
（8）《民用建筑电气设计手册》，中国建筑工业出版社
（9）《建筑电气设备手册》，中国建筑工业出版社
致谢：
在毕业设计的构思、资料收集、制作和修改过程中，齐老师给予了我全面的指导以及极大的支持和帮助。在此，我表示衷心的感谢。同时我也对在座的所有所有老师表示衷心的感谢,由于我水平有限，时间仓促，错漏之处在所难免，请老师批评指导，谢谢！！

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