鄭州輕工業學院課程設計說明書題目：姓名：院（系）：電氣信息工程學院專業班級：建筑電氣11-01學號：指導教師：曹祥紅陳繼斌成績：時間：年月日至年月日鄭州輕工業學院課程設計任務書題目藍水岸建筑供配電系統設計專業、班級建筑電氣11-1學號54110104011姓名主要內容、基本要求、主要參考資料等：主要內容：1．閱讀相關科技文獻，查找相關圖紙資料。2.熟悉民用建筑電氣設計的相關規范和標準。3.熟悉建筑供配電系統設計的方法、步驟和內容。4．熟練使用AutoCAD繪圖。5．學會整理和總結設計文檔報告。6．學習如何查找設備手冊及相關參數并進行系統設計。基本要求：1、制定設計方案，確定電源電壓、負荷等級及供配電方式。2、確定方案后，繪制各用電設備等布置平面圖，繪制高、低壓系統圖。3、進行負荷計算，短路計算等，選擇設備容量、整定值、型號、臺數，選擇導線型號等。編寫設計計算書。4、編制課程設計說明書。已知參數：藍水岸供配電系統設計平面圖和工程概況見圖紙資料。主要參考資料：1.供配電工程設計指導，機械工業出版社，翁雙安，20042建筑供配電系統設計，人民交通出版社，曹祥紅等，20113.AutoCAD2008中文版電氣設計完全自學手冊，機械工業出版社，孟德星等，20084.供配電系統設計規范，GB50054-20095.民用建筑電氣設計規范，GBJGJ_T16-2008完成期限：2014-01-11指導教師簽名：課程負責人簽名：2013年12月26日目錄一、工程概況1.1建筑概況：1.2消防設計：1.3設計范圍：二、符合分級、負荷計算及無功功率補償2.1負荷分級:2.2負荷數據：2.3計算步驟：三、供電電源、電壓選擇與電能質量3.1供電電源：3.2電壓選擇3.3電能質量四、電力變壓器的選擇五、變電所電氣主接線設計與變電所所址和型式選擇六、低壓配點干線系統設計6.1低壓帶電導體接地形式與低壓系統接地形式6.2低壓配電干線系統接線方式設計6.3動力類負荷配電系統6.4層間配電箱系統七．短路電流計算及設備和導線的選擇。7.1短路電流的計算7.2設備選擇7.導線和電纜選擇八、防雷與接地系統設計九、附圖說明十、感謝藍水岸建筑供配電系統設計一、工程概況1.1建筑概況：本工程為鶴壁市鳳凰城26#樓，總12層，地上11層，地下一層。為住宅類建筑，一梯兩戶，兩個單元。頂設電梯機房；地下室一層，除設備用房外，其余用作儲藏室。整個樓體為全框架結構，屬于二類高層。1.2消防設計：本建筑群含二類高層建筑，消防按二類保護對象防護。系統采用控制中心報警監控系統，區內消防設計中心設于建筑單體一層，有直達室外的出口。1.3設計范圍：樓內照明系統，動力設備系統；寬帶數據網絡系統，電話系統，有線電視系統，安防對講傳呼系統、消防火災自動報警控制系統，；以及低壓配電安全接地保護與建筑防雷系統。二、符合分級、負荷計算及無功功率補償2.1負荷分級:該工程屬于二類高層建筑，用電多為二、三級負荷，用電分級如下：樓內事故照明、疏散指示燈、電梯、地下一層設備間照明、消防風機及潛水泵燈用電為二級負荷；普通照明、插座用電等為三級負荷2.2負荷數據：負荷數據用電設備名稱所在樓層設備數量及功率需要系數負荷等級備注地下室照明，-1~11層公共通道照明每單元5kw共兩單元總計10kw0.8二級1~11層照明及插座1~11層每層12kw，共11層兩單元，總計264kw0.6三級屋頂預留泛光照明樓頂每單元12.5KW共兩單元總計25KW0.8三級電度設備整棟樓每單元12.5KW共兩單元總計25KW0.8三級消防增壓穩壓設備，電梯井道照明設備每單元20KW共兩單元40KW0.8二級2.3計算步驟：本工程10/0.38kV變電所計算過程如下：eq\o\ac(○,1)總計算負荷Pc=238.40KW，Qc=135.72Kvareq\o\ac(○,2)計入同時系數后的總計算負荷和功率因數。對于總計算負荷，取有功和無功同時系數分別為則計入同時系數的總計算負荷為：eq\o\ac(○,3)無功補償容量的計算根據規范要求，民用建筑低壓側無功功率補償后的功率因數應達到0.90以上，一般計算按達到0.92計算。故有：對于總計算負荷：，取接近的40kvar.無功功率補償后的總有功計算負荷保持不變，總無功計算負荷為視在計算負荷為：功率因數：無功補償滿足要求。eq\o\ac(○,4)變壓器的損耗：有功損耗和無功損耗分別為：eq\o\ac(○,5)變電所高壓側的總計算負荷本工程10/0.38KV變電所計算負荷用電設備名稱設備功率需要系數功率因數符合等級有功功率KW無功功率Kvar視在功率KVA計算電流Ａ地下室照明，公共通道照明１００.８０.８二８.０６.０１０.０１５.１９1~11層照明及插座２６４０.６０.９三１５８.４７６.７２１７６.０２６７.４屋頂預留泛光照明２５０.８０.８５三２０１２.３９２３.５３３５.７５電度設備２５０.８０.８５三２０１２.３９２３.５３３５.７５消防增壓穩壓設備，電梯井道照明設備４００.８０.７５二３２２８.２２４２.６７６４.８３總計３６４０.６５０.８６２３８.４0１３５.７２２７５.７３４１８.９０計入同時系數３６４０.５９０.８６２１４.５６１２８.９３２５０.３３８０.３無功補償裝置容量取40（實算３５.８）無功補償后低壓母線的計算負荷３６４０.５９０.９２２１４.５６88.93232.26339.22變壓器功率損耗2.3211.61變壓器高壓側計算負荷３６４０.６０0.91216.88101.54239.4713.83三、供電電源、電壓選擇與電能質量3.1供電電源：本工程高壓側總有功計算負荷為216.88kW故采用10KV供電。該工程只需一個10KV供電電源，本工程從供電部門得110/10kV引來一路10KV專線電源。負荷供電要求，照明類二級負荷采用自帶蓄電池的燈具專回路供電；動力類負荷由雙回路引至末端配電箱自動切換供電。電源以YJV-1KV型電力電纜自區內室外箱變引入。已知供電部門的110/10KV變電站采用經消弧線圈接地。3.2電壓選擇本工程為民用小高層建筑，用電設備額定電壓為220/380V，低壓配電距離最長不大于150m本工程只設置一座10/0.38kV變電所，對所有設備均采用低壓220/380V三相五線TN-S系統配電。3.3電能質量采用下列措施保證電能質量：eq\o\ac(○,1)選用Dyn11聯結組別的三相配電變壓器，采用±5%無勵磁調壓分接頭。eq\o\ac(○,2)采用銅芯電纜，選擇合適的導體截面，電壓損失限制在5%以內。eq\o\ac(○,3)將單相設備均勻分布于三相配電系統中。四、電力變壓器的選擇該工程建筑對防火要求高，且為減少用地，變電站位于地下室內，故宜采用三相雙繞組干式變壓器，聯結組別為Dyn11，無勵磁調壓，電壓比10/0.4KV。為節省空間，變壓器與開關柜布置在同一房間內，變壓器的外殼防護等級選用IP2X.該工程視在功率為232.26kVA，只需一臺315KVA的變壓器，負荷率在70%~85%之間，供電可靠性高。最終選擇一臺SC10-315/10型的變壓器。五、變電所電氣主接線設計與變電所所址和型式選擇本工程采用10KV供電。只需一個10KV供電電源，本工程從供電部門得110/10kV引來一路10KV專線電源。負荷供電要求，照明類二級負荷采用自帶蓄電池的燈具專回路供電；動力類負荷由雙回路引至末端配電箱自動切換供電。六、低壓配點干線系統設計6.1低壓帶電導體接地形式與低壓系統接地形式eq\o\ac(○,1)低壓帶電導體接地形式對三相用電設備組和單相用電設備組混合配電的線路以及單相用電設備采用三相配電線路，采用三相四線制系統；對單相用電配電的支線線路，采用單相三線制系統，將負荷均衡的分配在三相系統中。eq\o\ac(○,2)低壓系統接地形式本工程為設有變電所的民用建筑，對安全的要求比較高，因此采用TN-S系統。所有受電設備的外露可導電部分分別用PE線與系統接地點相連接。eq\o\ac(○,3)低壓配點方式本工程低壓配電為混合式配電。根據負荷類別和性質將負荷分組作為配電干線，各干線從變電所低壓配電柜放射式向外配電，而每條干線中的多個用電設備則根據負荷性質和作用采用放射式或者樹干式配電。6.2低壓配電干線系統接線方式設計照明類負荷配電系統eq\o\ac(○,1)住宅用戶照明為三級負荷，容量較大負荷集中，從配電室以單回路樹干式直接配電。eq\o\ac(○,2)公共照明屬于二級負荷，負荷容量較大，每層從配電室采用單回路樹干式配電。eq\o\ac(○,3)頂層照明設備為三級負荷，從配電箱引出專用回路直至頂層。eq\o\ac(○,4)地下室照明為二級符合采用雙回路樹干式配電。6.3動力類負荷配電系統eq\o\ac(○,1)電度表用電為三級負荷容量大負荷集中，采用單回路放射式配電。eq\o\ac(○,2)消防增壓穩壓設備為二級負荷采用放射式配電。eq\o\ac(○,3)消防電梯類用電為二級負荷采用放射式式配電。6.4層間配電箱系統eq\o\ac(○,1)1-9層每三層設置一個主配電箱放射式配電給末端配電箱。eq\o\ac(○,2)10-11層每二層設置一個主配電箱放射式配電給末端配電箱。頂層設置一個雙電源自動切換箱以放射式配電給末端配電箱。頂層設置一個泛光照明配電箱以放射式配電給末端配電箱。七．短路電流計算及設備和導線的選擇。7.1短路電流的計算供電部門提供的系統短路數據如下：提供10KV專線電源A的110/10KV變電所距離本工程3km，電源引入電纜型號初選為YJV22-8.7/9-3×120，110/10KV變電站10KV母線處三相短路電流有效值規劃最大值為25KA，最小值為18KA。電纜首端過電流保護延時時間為0.8s，真空斷路器全開斷時間為0.1s。1、變電站高壓測短路電流計算短路點選在進變壓器的一側的10KV母線上即，K-1。用標幺值法進行計算，取=100MVA基準電壓計算基準電壓:==50%=10.5KV基準電流:==5.5KA最大運行方式下電力系統最大短路容量:==1.732×10.5×25=454.65MVA最小運行方式下電力系統最大短路容量:=1.732×10.5×25=327.3MVA電抗標幺值最大運行方式下電力系統電抗標幺值:===0.22最小運行方式下電力系統電抗標幺值:===0.305電纜線路單位長度電抗值=0.095，長度為3KM，則電纜線路電抗標幺值為=L=0.095×3×=0.259故該點短路時總電抗標幺值最大運行方式下為=+=0.22+0.259=0.479最小運行方式下為=+=0.305+0.259=0.564從而三相短路電流為==5.5/0.479=11.5KA,==5.5/0.564=9.8KA進而===11.5KA,===9.8KA三相短路容量為==1.732×10.5×11.5=209.1MVA==1.732×10.5×9.8=178.2MVA兩相短路電流為=0.866=0.866×11.5=10.1KA=0.866=0.866×9.8=8.5KAeq\o\ac(○,1)變電所低壓側短路電流的計算正常運行時，電源供電，低壓母線不分段，短路點選在變壓器低壓繞組出口處K-2點，低壓進線開關負荷側K-3點和離低壓進線開關最遠端母線處K-4點。低壓側除了三相和兩相短路外，單相接地故障發生率遠高于三相和兩相短路，因此還需計算單相接地故障電流。采用歐姆法計算，計算時配電母線型號先按發熱條件初選，導體截面具體選擇與校驗。選取系統在最大運行方式下的短路容量=209.1KVA作為變壓器低壓側短路電流計算的初始容量。=0.4KV。變壓器低壓側短路時計算如下：短路電路阻抗計算：電力系統阻抗：===0.765m=0.995=0.761m，=0.1=0.076m此處相線-保護線阻抗==0.051m，==0.507m電力變壓器電抗===20.3m===4.5m==19.8m此處相線-保護線阻抗==4.5m，==19.8m母線W1段阻抗為==0.011m/m5m=0.055m==0.116m/m5m=0.58m此處相線-保護線阻抗==0.033m/m5m=0.165m==0.260m/m5m=1.3m母線W2段阻抗為==0.011m/m5m=0.055m==0.116m/m5m=0.58m此處相線-保護線阻抗==0.033m/m5m=0.165m==0.260m/m5m=1.3mK-2點短路時的總等效阻抗為=+=0.076+4.5=4.576m=+=0.761+19.8=20.561m===21.06m單相時短路時的總等效阻抗為=+=0.051+4.5=4.551m=+=0.507+19.8=20.307m===20.8mK-3點短路時的總等效阻抗為=++=0.076+4.5+0.055=4.63m=++=0.761+19.8+0.58=21.15m===21.65m單相時短路時的總等效阻抗為=++=0.051+4.5+0.165=4.716m=++=0.507+19.8+1.3=21.15m===21.67mK-4點短路時的總等效阻抗為=+++=0.076+4.5+0.055+0.055=4.686m=+++=0.761+19.8+0.58+0.58=21.676m===22.18m單相時短路時的總等效阻抗為=+++=0.051+4.5+0.165+0.165=4.715m=+++=0.507+19.8+1.3+1.3=22.807m===23.29m短路電流：K-2點短路時的三相短路電流和三相短路容量分別為：===10.97kA==1.7320.4kV10.97kA=7.6MVA此時兩相短路電流為：=0.866=0.86610.97kA=9.5kA單相接地電流為：===11.1kAK-3點短路時的三相短路電流和三相短路容量分別為：===10.67kA==1.7320.4kV10.67kA=7.39MVA此時兩相短路電流為：=0.866=0.86610.67kA=9.24kA單相接地電流為：===10.66kAK-4點短路時的三相短路電流和三相短路容量分別為：===10.4kA==1.7320.4kV10.4kA=7.2MVA此時兩相短路電流為：=0.866=0.86610.4kA=9.0kA單相接地電流為：===9.92kA其它類似。eq\o\ac(○,2)低壓配電線路短路電流計算低壓配電干線系統中短路計算點，選取在配電干線首端分支處與末端分支處、每層分支線末端。分支線短路計算點選取在計量配電箱終端處。配電干線及分支計算長度根據建筑平面圖和剖面圖及其敷設走向確定。低壓配電線路短路電流計算也采用歐姆法。7.2設備選擇7.2.1高壓電器設備的選擇本工程10KV高壓系統選用HXGN1-12Z型高壓戶內開關柜，柜內安裝的高壓電器主要是高壓斷路器、熔斷器和互感器等電器設備。重點介紹高壓斷路器和互感器的選擇，高壓熔斷器的選擇與高壓斷路器的選擇類似，只是注意最后要進行靈敏度校驗。eq\o\ac(○,1)高壓斷路器的選擇高壓斷路器主要作為變壓器回路、電源進線回路的控制和保護電器及分段聯絡用電器。使用環境為建筑物地下室內高壓開關柜（AH1、AH3、AH4、AH5）內，10KV系統中性點經消弧線圈接地。根據需要和產品供應情況，10KV系統選用ZN5型戶內高壓真空斷路器。下面以AH3柜為例介紹高壓斷路器的選擇和校驗。（1）高壓斷路器的選擇額定電壓:不低于所在電網處的額定電壓。額定電流：應等于或大于所在回路的最大長期工作電流。AH3柜為10KV電源高壓進線柜，帶動全部負荷，其高壓側計算總視在負荷為變壓器容量即為315KVA，從而得到計算電流為。根據斷路器的電流等級，選擇斷路器額定電流=630A>，滿足要求。根據ZN5型戶內高壓真空斷路器產品手冊，選擇ZN5-12-630A。其相關參數為額定開斷電流，額定峰值耐受電流，額定短時耐受電流（4s）。（2）高壓斷路器的校驗額定開斷電流校驗：>，開斷電流滿足條件。動穩定校驗：>,滿足動穩定條件。熱穩定校驗：滿足熱穩定條件。eq\o\ac(○,2)高壓電流互感器的選擇本工程高壓電流互感器有用于計量專用的（AH2柜），有做繼電保護和測量用的(AH3、AH4、AH5柜)，均選擇LA-10型戶內高壓電流互感器。以AH3柜測量用電流互感器為例介紹電流互感器的選擇與校驗。（1）電流互感器的選擇額定電壓：，滿足。額定一次電流：。額定二次電流：。LA-10-15/5A型電流互感器，查其產品手冊得其參數為動穩定電流，1s熱穩定電流為，準確度等級及容量：0.5/10VA。連接形式：三相星形連接（2）電流互感器的校驗。動穩定校驗：>滿足動穩定條件。熱穩定校驗：滿足熱穩定條件。（3）準確度等級校驗：為了保證電流互感器的準確級，電流互感器二次側所接實際負荷所消耗的容量應不大于該準確等級所規定的額定容量。而其中，為電流互感器二次側所接儀表的內容量總和（VA），測量電流表為電子式儀表，其電流回路負荷不超過1VA，故取。為電流互感器二次連線的接觸電阻，由于不能準確測量，一般取為0.1；電流互感器二次側為星形連接，從而有。則滿足準確度等級要求。eq\o\ac(○,3)高壓電壓互感器的選擇本工程高壓側電壓互感器有的作計量專用（AH2柜），有的作電壓測量用（AH1柜）。選用JDZ-10型戶內高壓電壓互感器。以AH2柜計量專用電壓互感器為例，介紹高壓互感器的選擇與校驗。（1）電壓互感器的選擇額定一次電壓:,滿足；額定二次側電壓：=100V；選擇JDZ-10型電壓互感器，查其產品手冊得其參數為：準確度等級及容量為：測量0.5/30VA連接形式：兩只單相電壓互感器接成連接。（2）電壓互感器的準確度等級校驗。電壓互感器的額定二次容量，應不小于電壓互感器的二次負荷。電能計量柜內設有電子式多功能電能表，每一電壓線路功耗不大于1W，2VA每只單相電壓互感器的實際二次負荷容量等于電壓互感器二次側電壓母線的線間負荷，即4VA，小于額定二次負荷容量30VA，滿足準確度級要求。7.2.2低壓設備的選擇eq\o\ac(○,1)低壓斷路器的初步選擇類別選擇：變電所低壓開關柜內的斷路器是低壓電源進線和母聯保護用斷路器，選擇DW15-400.極數選擇：TN-S系統，選擇極數為3P。額定電流選擇：選擇滿足條件。斷流能力校驗：滿足條件。eq\o\ac(○,2)低壓保護電器設備的整定與極間選擇性配合（1）過電流脫扣器額定電流選擇。過電流脫扣器額定電流應不小于線路的最大負荷電流，即選擇滿足要求。（2）長延時過電流脫扣器整定電流eq\o\ac(△,1)要求不小于線路的最大負荷電流，即eq\o\ac(△,2)與線路的載流量配合，滿足eq\o\ac(△,3)與低壓配電出線保護電器選擇性配合，有綜上幾個條件，選擇(3)短延時過電流脫扣器整定電流eq\o\ac(△,1)躲過短時尖峰電流eq\o\ac(△,2)與線路載流量配合，滿足因此取，滿足條件。（4）瞬時過電流脫扣器整定電流躲過短時尖峰電流因此取，滿足條件。（5）保護靈敏度的校驗。根據短路電流計算結果，有滿足要求。其余選擇低壓斷路器類似。7.3導線和電纜選擇已知當地最熱月的日最高平均溫度為35℃，0.8m處的最熱月平均地溫為30℃。本工程的導線類型根據導線應用場所主要為：高壓進出線電纜、高低壓開關柜主母線和分支母線、低壓出線電纜等。高壓進出線電纜的選擇是以輸送容量為依據來進行截面的選擇的。高壓進線電纜在變電所外采用直埋/穿管埋地，在變電所內采用電纜橋架方式。先按允許溫升條件選擇，然后校驗其電壓損失和短路熱穩定性。高壓出線電纜由于在變電所內，線路較短，電壓損失小，不需要校驗。選擇HXGN-12型交流金屬封閉高壓開關柜，選用硬裸銅母線，每相一片。母線截面先按允許溫升選擇，然后校驗動熱穩定性。由于母線在開關柜內，長度較短，電壓損失較小，不需要校驗。選擇GCS-380(400)型低壓開關柜，每相兩片硬裸銅導線，截面先按允許溫升選擇，然后校驗動熱穩定性。低壓開關柜有主母線和分支母線，由于主母線較短，電壓損失較小，不需要校驗。分支母線由于長度較長，一般還需要檢驗電壓損失。遞延母線在選擇時要注意N線和PE線截面不應小于對應母線截面的一半。高低壓主母線在開關柜內部的封閉環境，環境溫度一般取40℃。低壓出線電纜分為干線和分支電纜。干線電纜一般采用電纜橋架，分支電纜采用插接式預分支電纜。插接式預分支電纜，一般先按允許溫升選擇，再檢驗電壓損失和短路熱穩定。預分支電纜由于分支線較短，電壓損失極小，可不校驗。下面以高壓進線電纜的選擇為例介紹電纜截面的選擇過程。本工程總容量按315KVA，電流為。10KV電源的進線電纜選擇YJV22-8.7/10型3芯電纜。電纜截面的選擇先按允許溫升條件選擇，然后檢驗其電壓損失（±5%）和短路熱穩定。計算過程如下：按允許溫升選擇應按最不利于散熱的敷設方式進行電纜截面的選擇，即埋地敷設方法。查YJV22-8.7/