高層建筑電氣設計第三章變配電所及柴油發電機1本章學習內容123452建筑變配電所的類型及布置第一節3室內變配電所：全部電氣設備裝設在屋內室外變配電所：變壓器及高壓電氣設備裝設在露天場地組合式變配電所：成套變電站或箱式變電站就是將電力變壓器和高、低壓配電裝置等設備組合在一個或幾個箱體內桿上式變電所臺墩式變電所露天變電所變配電所類型第一節建筑變配電所的類型及布置獨立變配電所附設變配電所地下變配電所41、2-內附式3、4-外附式5-車間內式6-露天或半露天式7-獨立式8-桿上式9-地下式10-樓上式第一節建筑變配電所的類型及布置5第一節建筑變配電所的類型及布置6室內型變電所平面布置圖第一節建筑變配電所的類型及布置7組合式成套變電所組合式變電站，具有結構緊湊、成套性強、運行安全可靠、維護方便、造型美觀、移動方便、占地面積小等特點。箱體具有防雨、防曬、防銹、防塵、防潮、防凝露措施。第一節建筑變配電所的類型及布置IP防護等級8第一節建筑變配電所的類型及布置9第一節建筑變配電所的類型及布置（1）近負荷中心。（2）進出線方便。（3）接近電源側。（4）設備吊裝運輸方便。（5）不應設在劇烈振動的場所。（6）不應設在多塵、水霧（如大型冷卻塔）或有腐蝕氣體的場所，如無法遠離時，不應設在污源的下風側。（7）不應設在廁所，浴室或其它經常積水場所的正下方或相鄰。變配電所位置選擇10第一節建筑變配電所的類型及布置（8）不應設在爆炸危險場所范圍以內和布置在與火災危險場所的正上方或正下方。（9）變配電所為獨立建筑物時，不宜設在地勢低洼和可能積水的場所。（10）高層建筑地下層變配電所的位置，宜選擇在通風、散熱條件較好的場所。（11）變配電所位于高層建筑（或其它地下建筑）的地下室時，不宜設在最底層。10kV及以下變電所設計規范.pdf變配電所位置選擇11第一節建筑變配電所的類型及布置變配電所布置的基本要求：布置緊湊合理，便于設備的操作、巡視、搬運、檢修和試驗，同時考慮發展的可能性。合理安排建筑物內各房間的相對位置，配電室的位置應便于進出線。變壓器室和電容器室盡量避免布置在朝西方向。配電室、控制室和值班室等的地面，一般比室外高出0.15~0.30m。變壓器室、電容器室的地坪高度應根據通風散熱的需要而定。有人值班的變配電所應有單獨的控制室或值班室。12第一節建筑變配電所的類型及布置變配電所的常用布置方案書上P46-47圖3-21)變壓器室的一般要求表３-1油浸式變壓器外廓與變壓器室墻壁和門的最小距離變壓器容量（kVA）100~10001250~1600以上變壓器外廓與后壁、側壁的凈距(m)0.600.80變壓器外廓與門的凈距(m)0.801.00其他要求詳見P47-4813手車式可靠性高、維修方便、價格高固定式結構簡單、造價低、維修不便高壓配電屏內的電氣設備：高壓主接線的開關和保護設備(包括二次回路)第一節建筑變配電所的類型及布置2)高壓配電室布置一般要求14第一節建筑變配電所的類型及布置手車式固定式15高壓配電室內各種通道最小寬度（mm）

開關柜布置方式柜后維護通道柜前操作通道固定式手車式單排布置8001500單車長度+1200雙排面對面布置8002000雙車長度+900雙排背對背布置10001500單車長度+1200第一節建筑變配電所的類型及布置其他要求詳見P4816第一節建筑變配電所的類型及布置圖3-3固定式高壓開關柜布置圖17第一節建筑變配電所的類型及布置圖3-4手車式高壓開關柜布置圖18第一節建筑變配電所的類型及布置3)低壓配電室布置一般要求固定式結構簡單、造價低可靠性較低，維修不便抽屜式可靠性較高，安全性好，維修方便結構復雜、造價高低壓配電屏內的電氣設備：刀開關、熔斷器、自動開關（低壓斷路器）、交流接觸器、電流互感器、電壓互感器等19低壓配電屏前、后通道最小寬度（mm）型式布置方式屏前通道屏后通道固定式

單排布置15001000雙排面對面布置20001000雙排背對背布置15001500抽屜式

單排布置18001000雙排面對面布置23001000雙排背對背布置18001000第一節建筑變配電所的類型及布置其他要求詳見P5120第一節建筑變配電所的類型及布置圖3-5固定式低壓配電柜的布置圖

21第一節建筑變配電所的類型及布置圖3-6抽屜式低壓配電柜的布置圖

22變壓器的選擇第二節23第二節變壓器容量及臺數的確定1、基本結構：鐵心繞組(分高壓和低壓或一次和二次繞組)1-溫度計2-銘牌3-吸濕器4-油枕(儲油柜)5-油位指示器(油標)6-防爆管

7-瓦斯(氣體)繼電器8-高壓出線套管和接線端子9-低壓出線套管和接線端子10-分接開關11-油箱及散熱油管12-鐵心13-繞組及絕緣14-放油閥15-小車16-接地端子油浸式變壓器結構動畫演示24電力變壓器按變壓功能分：有升壓變壓器和降壓變壓器。

電力變壓器按容量系列分：

采用R10系列，如100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000kVA等。電力變壓器按相數分：有單相和三相兩大類。

按調壓方式分：有無載調壓（又稱無激磁調壓）和有載調壓兩大類。

電力變壓器按繞組（線圈）導體材質分：有銅繞組和鋁繞組兩大類。電力變壓器按繞組型式分：有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分：有油浸式、干式和充氣式（SF6）等變壓器。第二節變壓器容量及臺數的確定25第二節變壓器容量及臺數的確定常見的配電變壓器型號：S9、SC9、S112.型號選擇冷卻代號F－風冷P－強迫油循環無－自然冷卻設計序號高壓繞組電壓(kV)繞組材料L－鋁無－銅調壓代號Z－有載調壓無－無載調壓相數代號S－三相D－單相額定容量(kVA)絕緣代號C－成型固體G－空氣無－油浸式26一般場所應推廣采用低損耗電力變壓器,如Ｓ９、Ｓ１１等型號。在電網電壓波動較大不能滿足用戶電壓質量要求時，根據需要和可能可選用有載調壓變壓器。周圍環境惡劣，有防塵、防腐要求時，宜選用全密閉變壓器。高層建筑、地下建筑等防火要求高的場所，宜選用干式變壓器。第二節變壓器容量及臺數的確定273.聯結組別的選擇6~10kV配電變壓器（二次側電壓為220/380V）有Yyn0(即Y/Y0－12)和Dyn11(即Δ/Y0

－11)兩種常用的聯結組。變壓器Yyn0聯結組a)一、二次繞組接線圖b)一、二次電壓相量圖c)時鐘示意圖第二節變壓器的選擇28變壓器Dyn11聯結組a)一、二次繞組接線圖b)一、二次電壓相量圖c)時鐘示意圖第二節變壓器容量及臺數的確定29對于容量在1000kVA以下，電壓為10kV/0.4~0.23kV的配電變壓器，絕大部分采用Yyn0，但是國際上多數國家采用Dyn11聯結組別。Dyn11聯結組別的優勢：空載損耗和負載損耗小；

有利于抑制高次諧波電流；

零序阻抗小；

適用于單相不平衡負荷。高壓側一相斷開，低壓側仍可正常運行。但是，由于Yyn0聯結變壓器一次繞組的絕緣強度要求比Dyn11聯結變壓器稍低，從而制造成本稍低第二節變壓器容量及臺數的確定30第二節變壓器容量及臺數的確定變電所符合下列條件之一時，宜裝設兩臺及以上變壓器：（1）有大量的一級或二級負荷時（如消防等）。（2）季節性負荷變化較大時。（3）集中負荷較大時。在下列情況下可設專用變壓器：(1)動力和照明共用變壓器嚴重影響照明質量及燈泡壽命時。(2)當季節性負荷較大時（如大型民用建筑中的空調冷凍機負荷）。(3)出于功能需要的某些特殊設備（如容量較大的Ｘ光機等）。4、變壓器臺數的選擇31第二節變壓器容量及臺數的確定建筑物的計算負荷PC確定后，建筑物供電變壓器的總裝機容量ＰC——建筑物的計算有功功率cosφ——補償后的平均功率因數，一般不小于0.9β——變壓器的負荷率(75%~85%)5.變壓器容量的選擇

1.只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器的容量應滿足全部用電設備總計算負荷的需要321、變壓器的單臺容量一般不宜大于1600kVA。2、居住小區變電所內單臺變壓器的容量不宜大于630kVA。3、溫度修正（表3-4）4、過載能力（表3-5）2.裝有兩臺主變壓器的變電所

每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：

(1)任一臺單獨運行時，承擔大約60%～70%，即(2)任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要第二節變壓器容量及臺數的確定33補充例題：某10/0.4kV變電所，總計算負荷為1200kVA，其中一、二級負荷680kVA。試初步選擇該變電所主變壓器的臺數和容量。且因此初步確定每臺主變壓器容量為800kVA。解：根據變電所有一、二級負荷的情況，確定選兩臺主變壓器。每臺容量第二節變壓器容量及臺數的確定34建筑供電的高低壓接線第三節35第三節建筑供電的高低壓接線1.高壓主接線供電電壓：一般采用10kV供電電源及供電方式的選擇：供電量電能質量負荷級別（可靠性）經濟指標36第三節建筑供電的高低壓接線高壓主接線的供電方式：放射式樹干式環形供電式37供電方式-放射式第三節建筑供電的高低壓接線單回路放射式供電雙回路放射式供電供電可靠性高，故障發生后，影響范圍較小，切換操作方便，保護簡單，便于自動化，但造價較高。斷路器(開關)隔離開關(刀閘)跌落式熔斷器母線母線38第三節建筑供電的高低壓接線供電方式-樹干式投資少，但事故后影響范圍較大，供電可靠性差架空線電纜母線39第三節建筑供電的高低壓接線供電方式-環形供電式同一電源供電的環形供電多個電源供電的環形供電有閉路環式和開路環式，為簡化保護，一般采用開路環式。供電可靠性較高，運行比較靈活，但切換操作較頻繁。開路開路40第三節建筑供電的高低壓接線常用高壓主接線方式：線路-變壓器組單母線接線單母線分段接線組合式變電站單元接線41第三節建筑供電的高低壓接線常用高壓主接線方式——線路－變壓器組接線簡單，設備最少；線路或變壓器故障/檢修時停電三級負荷二級負荷一級負荷接地開關負荷開關42常用高壓主接線方式——單母線接線第三節建筑供電的高低壓接線單進單出帶計量的單母線單進多出的單母線雙進多出的單母線適用于二級負荷及可以從低壓側獲得備用電源的一級負荷適用于出線回路不多的一、二級負荷電流互感器電壓互感器避雷器43第三節建筑供電的高低壓接線常用高壓主接線方式——單母線分段接線母聯開關可靠性高、運行靈活；適應多電源、大負荷；廣泛應用于出線回路大于4的一、二級負荷44第三節建筑供電的高低壓接線常用高壓主接線方式——組合式變電站單元接線可靠性高、獨立性強、操作方便靈活、能深入負荷中心高壓開關柜變壓器低壓開關柜45第三節建筑供電的高低壓接線一般采用380V/220V中性點直接接地系統確定低壓配電系統時,應滿足下述要求：滿足供電可靠性和電能質量的要求。系統接線簡單并要有一定的靈活性。操作安全，檢修方便。節省有色金屬消耗，減少電能損耗，降低運行費用。2.建筑供電的低壓接線46第三節建筑供電的高低壓接線低壓配電系統的主要形式放射式配電樹干式配電鏈式配電環式配電混合式配電47放射式配電各樓層的配電箱、柜與配電房的總配電柜之間是單獨敷設的線路，各配電線路故障互不影響，供電可靠性高。該方式主要用于高層建筑中大容量設備（如空調制冷機組）的配電。由于其容量大，一般采用電纜或封閉式母線配電；配電箱配電房中的配電柜應急

照明箱配電箱配電箱水泵

控制箱風機

控制箱電梯

控制箱第三節建筑供電的高低壓接線48配電房中的配電柜配電箱配電箱配電箱母線或分支電纜n層2層1層配電房中的配電柜配電箱配電箱配電箱配電箱樹干式配電多個配電箱（柜）共用一條干線與配電房總配電柜連接。該方式系統靈活性好，干線故障時影響范圍較大。主要應用于設備分布比較均勻的場合，尤其適用于高層建筑的照明配電。第三節建筑供電的高低壓接線49鏈式配電與樹干式配電相似，適用于距配電房較遠而彼此相距又較近的小容量的用電設備，鏈接的臺數不宜大于5臺，總容量不宜大于10kW。配電房中的配電柜風機

電控箱風機

電控箱風機

電控箱不宜大于5臺配電箱配電箱配電箱第三節建筑供電的高低壓接線50環式配電閉環運行供電可靠性較高，但是保護整定值的配合相當復雜。一般情況下采用開環運行。第三節建筑供電的高低壓接線配電房中的配電柜配電箱配電箱配電箱配電箱51混合式配電高層建筑的干線配電方式一般均為樹干式、放射式、鏈式、環式配電的混合。第三節建筑供電的高低壓接線配電房中的配電柜配電箱配電箱配電箱配電箱生活泵

控制箱風機

控制箱電梯

控制箱風機

控制柜消防泵

控制箱應急

照明箱污水泵

控制箱配電箱配電箱配電箱52柴油發電機容量及臺數的確定第四節53高層建筑的電力負荷等級較高，為滿足一級負荷尤其是特別重要負荷的供電可靠性要求，大多數高層建筑均設有備用電源；高層建筑中采用的備用電源有：另一路獨立電源：另一個上一級變電所的電源，獨立性最好；附近另一路電源：同一上級變電所的電源，獨立性次之；應急發電機組；EPSUPS自備應急電源第四節柴油發電機容量及臺數的確定54符合下列情況之一時，宜設自備應急柴油發電機組：為保證一級負荷中特別重要的負荷用電。有一級負荷，但從市電取得第二電源有困難或不經濟合理時。大、中型商業性大廈，當市電中斷供電將會造成經濟效益有較大損失時。第四節柴油發電機容量及臺數的確定55第四節柴油發電機容量及臺數的確定可根據一級負荷、消防負荷以及某些重要的一、二級負荷容量，按下述方法計算選擇較大者：（1）按穩定負荷計算發電機容量（2）按最大的單臺電動機或成套機組電動機啟動的需要1.方案或初步設計階段可按供電變壓器容量的10%～20%估算2．在施工圖設計階段56（2）

按最大的單臺電動機或成套機組電動機起動的需要，計算發電機容量。發電機組的容量（功率）為被啟動電動機功率的最小倍數詳見表3-6。第四節柴油發電機容量及臺數的確定（1）按穩定負荷計算發電機容量消防電梯、消防水泵、噴淋泵、防排煙風機和應急照明等。建筑內的一級負荷和部分二級負荷。如生活水泵、一般客梯、大型商場、國際會議室、銀行重要經營場所等有關設備的用電。57第四節柴油發電機容量及臺數的確定消防總負荷：475.55KVA平時用消防負