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1、第1章 绪论 建筑工程的电气设计中，需要讲究设计的可操作性、延续性、系统性和整体协调性。本次变配电系统设计。通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力;学会使用规范及有关的设计资料，掌握设计的基本方法。1.1 设计题目及工程概况1.1.1 设计题目新兴大厦变电所设计1.1.2 工程概况本工程名称为新兴大厦，楼高50.2米，总建筑面积1.2万平方米，属二类建筑，地上十二层为办公楼，地下一层设变配电室、停车位、柴油发电机房，主体每层设一个强电间1.2 设计依据及绘图工具1.2.1 设计依据1国家先行有关设计规程、规范及标准。2国家先行有关的标准图。3有关厂家提供的产品样本及手册。4学校提供
2、的有关样图。5有关专业提供的原始资料。6. 业主所提供的资料1.2.2 绘图工具本设计所有图纸均用AUTO CAD2004及天正电气6.0绘制1.3 设计范围1.3.1 供配电部分（1）高压配电系统图（2）低压配电系统图（3）变配电室布置平剖面图（4）变配电室接地平面图第2章 方案论证2.1 设备清单设备设备容量（KW）系数Kx计算功率（KW）备注回路代号消防电梯18.5118.5一级负荷双电源WEPM1客梯21.5121.5二级负荷双电源WEPM2地下室送风排烟排污40.4140.4一级负荷双电源WEPM3四层排风机44144一级负荷双电源WEPM4六层机房USP电源80180一级负荷双电源
3、WEPM5防火卷帘23123一级负荷双电源WEPM6屋顶送风消防稳压20.1120.1一级负荷双电源WEPM7屋顶送风7.517.5一级负荷双电源WEPM8消防控制室10110一级负荷双电源WEPM9地下消防喷淋泵74174一级负荷双电源WEPM10主体应急照明23123一级负荷双电源WELM1地下室污水泵280.822.4三级负荷双电源WPM1地下室污水泵20.50.816.4三级负荷双电源WPM2地下室热风幕960.876.8三级负荷双电源WPM3空调460.732.2三级负荷双电源WPM4地下一层照明200.816三级负荷双电源WLM1一至三层照明900.872三级负荷双电源WLM2四至
4、六层照明900.872三级负荷双电源WLM3七至十九层照明900.872三级负荷双电源WLM4十至十二层照明900.872三级负荷双电源WLM5主体立面照明（预留）10110三级负荷双电源WLM62.2 负荷等级根据负荷性质和对供电可靠性要求的程度，该用电设备负荷可分一级负荷，二级负荷，三级负荷。机房用计算机系统电源、消防电梯、防排烟风机、应急照明等消防负荷为一级负荷;客梯、楼梯照明为二级负荷。正常照明、空调为三级负荷。2.3方案主结线图电源由一路来自附近的发电厂，另一路来自自备的柴油发电机。其中高压侧有两台变压器，低压侧采用单母线分两段联络且发电机单母线不联络。其中的一、二级负荷采用双电源供
5、电，在末端切换。2.4 负荷容量取商业用房用电指标为70W/m2,使用面积为6300，则其总设备容量为441KW；,，总设备容量为632KW。地下室设备机房总设备的用电指标为7.5W/，面积为1078，容量7.5KW。其中一级负荷设备容量分别为：应急照明70KW，消防中心25KW，地下喷淋165KW，排烟机40KW，地下消防泵135KW，共435KW。二级负荷设备容量分别为：卷帘13.5，电话及计算机房25KW，共38.5KW。三级负荷设备容量分别为普通照明405.5KW，新风机69KW，排新风机69KW，电梯98KW，污水泵2.2 KW，生活给水泵63 KW，共706.7KW，总设备容量10
6、10.05KW。考虑到余量因此初选两台容量分别为630KVA、800KVA的变压器。根据柴油发电机要作为一级负荷的备用电源，于是初选柴油发电机500KW,采用FCM1600A的插接母线吊棚敷设。2.5 电源市电由区域变电站引来一路10KV电源,采用电缆埋地敷设至本建筑物电缆分界室,由电缆分界室提供10KV电源至地下一层变 配电室进户线仅预留穿墙套管. 另一路来自自备的柴油发电机220/380V.2.6供配电方式本工程采用高压集中计量，在10kV进线设置总计量装置。进线柜与计量柜，进线隔离柜；联络柜与联络隔离柜加电气与机械联锁。高压断路器采用真空断路器，直流操作系统。本工程采用低压集中自动补偿方
7、式，每台变压器低压母线上装设不燃型干式补偿电容器，对系统进行无功功率自动补偿，使补偿后的功率因数不小于0.9。本工程低压系统采用独立配电系统，其中动力、照明自成配电系统：动力采用放射式供电方式，照明系统采用树干式与放射式相结合的供电方式；垂直干线系统采用电缆干线式系统；在各层分别设照明配电箱、动力配电箱。本工程进线出线采用电缆桥架敷设方式，高压柜通过桥架进线，由桥架出线至变压器，变压器又通过桥架至低压柜，低压柜由桥架出去对其它用电场所供电。即高压上进上出，低压上进上出方式。第3章 负荷计算3.1负荷计算3.11 计算方法因为民用建筑系统是长期工作，各用电设备的容量相差不大，所以负荷计算采用的是
8、需要系数法。根据给出的原始资料，一般采用下述公式计算电气设备组的负荷计算 (Kw) (Kvar) (KVA) (A) -该用电设备组的有功、无功、视在计算负荷-该用电设备组的设备容量总和，不包括备用设备容量（KW）-额定电压（KV）-与运行功率因数角对应的正切值-该用电设备组计算电流-该用电设备组的需用系数312 电力负荷计算地下室热风幕的负荷计算：估算地下室热风幕的设备容量为96KW，查表知需要系数为0.8，功率因数为0.8，则，=76.8KW=57.6kvar=96KVA=146A其他负荷计算同上。1变压器所承受用电负荷参数表 表51设备名称Pn/kWKdcostgPc/kWQc/kvar
9、Sc/kVAIc/A导线回路编号地下室污水泵280.80.80.7522.416.82842.6ZRYJV-3x25+2x16-CTWPM1地下室污水泵20.50.80.80.7516.412.320.531.2ZRYJV-3x25+2x16-CTWPM2地下室热风幕960.80.80.7576.857.696146ZRYJV-3x95+2x50-CTWPM3空调460.70.80.7532.824.440.961.2ZRYJV-3x35+2x16-CTWPM4消防电梯18.510.80.7518.513.921.535.2ZRYJV-3x25+2x16-CTWEPM1客梯21.510.61.
10、3321.528.735.954.5ZRYJV-3x35+2x16-CTWEPM2地下室送风排烟排污40.410.80.7540.430.350.576.7ZRYJV-3x35+2x16-CTWEPM3四层排风机4410.80.7544335583.6ZRYJV-3x70+2x35-CT WEPM4六层机房UPS电源8010.80.758060100.0152ZRYJV-3x95+2x50-CTWEPM5防火卷帘2310.80.752317.328.851.3ZRYJV-3x25+2x16-CTWEPM6屋顶送风消防稳压20.110.80.7520.115.125.138.2ZRYJV-3x2
11、5+2x16-CTWEPM72变压器所承受用电负荷参数表 表52 设备名称Pn/kWKdcostgPc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A导线回路编号屋顶送风7.510.80.757.55.69.414.2ZRYJV-3x25+2x16-CTWEPM8消防控制室1010.80.75107.512.519.5ZRYJV-3x25+2x16-CT WEPM9地下室消防喷淋泵7410.80.757455.692.6105.6ZRYJV-3x95+2x50-CT WEPM10主体应急照明2310.80.752317.323.457.2ZRYJV-4x25+1x16-CTWELM1主楼照明干线1，地
12、下一层200.80.90.48167.7524.627ZRYJV-4x25+1x16-CTWLM1主楼照明干线1，一三 层900.80.90.487234.980122ZRYJV-4x70+1x35-CTWLM2主楼照明干线2，四六层900.90.90.487234.980122ZRYJV-4x70+1x35-CTWLM3主楼照明干线3，七九层900.90.90.487234.980122ZRYJV-4x70+1x35-CTWLM4主楼照明干线4十十二层900.90.90.487234.980122ZRYJV-4x70+1x35-CTWLM5主楼立面照明（预留）200.80.90.48167.
13、7517.827ZRYJV-4x25+1x16-CT WLM63.2 配电干线或变电所的有功、无功和视在计算负荷 (Kw) (Kvar) (KVA) (A)1#变压器回路的有功、无功计算负荷=436.8KW 有功同时系数0.9 无功同时系数0.95Pc=404.1 x 0.9=363.7Kw =308.3x0.95=292.9 Kvar 2#变压器回路的有功、无功计算负荷=514.5KW有功同时系数0.95 无功同时系数0.95Pc=434.5 x0.95 =412.7Kw =241x0.95=229 Kvar 3.3 自动补偿时补偿容量计算求电容器补偿容量 式中-无功功率补偿率-有功计算负荷
14、-补偿前计算负荷的功率因数角的正切值-补偿后计算负荷的功率因数角的正切值无功功率补偿率，其值查表电容器数量的选择 cc/c式中电容器台数，台。cc-需补偿的无功功率，var. c单台电容器容量，var.实际补偿量 补偿后的实际平均功率因数 根据上述公式进行补偿计算：3.4. 1#变压器补偿计算： 计算负荷为404.1kw,补偿前功率因数cos的计算，经计算，补偿前的功率因数为0.77，要求补偿到0.93以上，则需要型号为BW0.4-12-1（=12kvar）的个数为： =tg(arccos)=0.83 =tg(arccos)=0.395=165.5Kvar 选择电容器数量：N=Qcc/Qc=1
15、65.5/12=13.8考虑三相均衡分配，应装设15组，每相5个，此时并联电容器的实际值为15x12kvar=180kvar，补偿后的实际平均功率因数为：此值满足要求。3.5 2#变压器补偿计算： 计算负荷为514.5kw,补偿前功率因数cos的计算，经计算，补偿前的功率因数为0.87，要求补偿到0.93以上，则需要型号为BW0.4-12-1（=12kvar）的个数为： =tg(arccos)=0.56 =tg(arccos)=0.3952=68Kvar 选择电容器数量：N=Qcc/Qc=68/12=5.7考虑三相均衡分配，应装设6组，每相2个，此时并联电容器的实际值为6x12kvar=72k
16、var，补偿后的实际平均功率因数为：此值满足要求。第4章 设备选择4.1低压设备选择依据4.1.1 低压断路器选择依据1满足工作电压要求 即： Ur= UmUw式中 Um 开关电器最高工作电压； Uw 开关电器装设处的最高工作电压； Ur 开关电器额定电压； 系统的标称电压。2满足工作电流要求 即： IrIc式中 Ir 开关电器额定电流； Ic 开关电器装设处的计算电流3满足开关电器分断能力的要求 断路器应能分断最大短路电流 Ibr 低压侧取断路器为断能力 30KA 根据HSM1系列塑料外壳式断路器样本选择断路器考虑23级配电，根据规范，取Ir比末端Ir大23级4.1.2 低压电流互感器选择依
17、据1满足工作电压要求 即： Ur= UmUw式中 Um 开关电器最高工作电压； Uw 开关电器装设处的最高工作电压； Ur 开关电器额定电压； 系统的标称电压。2满足工作电流要求 应对一、二次侧分别考虑（1）一次侧额定电流Ir1： Ir1=（1.251.5）Ic（2）二次侧额定电流Ir2： Ir2=5A4.1.3 线缆选择依据 根据规范，一般取IalIr4.2低压断路器及电缆型号的选择序号回路编号计算电流Ic/A断路器型号电缆型号1WELM151.2NS-160/3300-64AZRYJV-3*25+2*162WLM127NS-160/3300-40AZR YJV-4*25+1*163WEPM
18、135.2NS-160/3300-44AZR YJV-3*25+2*164WEPM 254.5NS-160/3300-70AZR YJV-3*35+2*165WEPM374.5NS-160/3300-100AZR YJV-3*35+2*166WEPM483.6NS-160/3300-105AZR YJV-3*70+2*357WEPM5152NS-250/3300-200AZR YJV-3*95+2*508WPM142.6NS-160/3300-54AZR YJV-3*25+2*169WPM231.2NS-160/3300-40AZR YJV-3*25+2*1610WPM3146NS-250/3
19、300-200AZR YJV-3*95+2*5011WPM461.2NS-160/3300-80AZR YJV-3*35+2*1612WLM2122NS-160/3300-153AZR YJV-4*70+1*3513WEPM651.2NS-160/3300-64AZR YJV-3*25+2*1614WEPM738.2NS-160/3300-50AZR YJV-3*25+2*1615WEPM814.2NS-160/3300-20AZR YJV-3*25+2*1616WEPM919.5NS-160/3300-25AZR YJV-3*25+2*1617WEPM10105.6NS-160/3300-1
20、133AZR YJV-3*95+2*5018WLM3122NS-250/3300-160AZR YJV-4*70+1*3519WLM4122NS-250/3300-160AZR YJV-4*70+1*3520WLM5122NS-250/3300-160AZR YJV-4*70+1*3521WLM627NS-160/3300-40AZR YJV-4*25+1*164.3 短路电流计算：1.画出计算电路图，如下图所示： 2.各元件阻抗计算选基值。先选定容量基值=100MVA；=10.5KV；=0.4KV，再按使标幺值变比严格等于1来确定电压等级1的基值。画出短路回路的阻抗图，如下图所示： 各元件阻
21、抗标幺值分别为：系统阻抗：架空线L： 电缆C： 变压器： 变压器： 3.短路回路总阻抗为： 因为所以忽略电阻部分，则短路回路的总阻抗为。电源电压标幺值为： 于是有： 4.各电压等级短路电流有名值为： 5.短路点K的短路容量为： 6.电压等级1处的冲击电流：取 其有效值： 7.电压等级处的冲击电流：取 其有效值： 4.4变压器选择4.4.1 T1变压器的选择根据补偿后的计算视在功率，因为有（为变压器的负荷率一般取75%85%）取=12500KVA，所以选择变压器 SCB91250kVA/10/0.4kV，联结组标号D,yn11 ，变压器短路电压百分数U k6，则其负荷率为80。LWH=13008
22、201445。选择低压母线空开断路器, Ic=473.28A 选取DZ20-630/3P-630变压器出线电缆WDZ-YJN-1KV-3X185+2X95变压器母线的选择TMY-3(40X4)+(40X4) 选择保护线PE-TMY-20X2 选择变压器电流互感器：AS12-1000/54.4.2 T2变压器的选择根据补偿后的计算视在功率，因为有（为变压器的负荷率一般取75%85%）取=800KVA，所以选择变压器 SCB9800kVA/10/0.4kV，联结组标号D,yn11 ，变压器短路电压百分数U k6，则其负荷率为73。 LWH=13308201493。选择低压母线空开断路器, Ic=1
23、227A 选取 NS1500/3P-1变压器出线电缆 WDZ-YJN-1KV-2(3X150+2X70)变压器母线的选择 TMY-3(40X4)+(40X4) 选择保护线PE-TMY-20X2 选择变压器电流互感器: AS12-1000/54.5 柴油发电机的选择 根据一级负荷求得Pc=246KW，选择柴油发电机=500KW 型号为：T500PVS规格：长宽高（mmmmmm）=363512701950选择低压母线空开断路器, Ic=519A 选取BMW800/3P-800发电机出线电缆 WDZ-YJN-1KV-2(3X150+2X70)发电机母线的选择 TMY-3(40X4)+(40X4) 选
24、择保护线PE-TMY-20X2 选择变压器电流互感器： AS12-1000/5 4.6 高压柜的选择10KV高压开关柜选用金属铠装中置移开式开关柜。型号：KYN28N-12，本柜具有分断能力大、体积小、重量轻、操作安全方便、质量稳定、不会发生火灾爆炸危险的特点。AH1AH5其规格均为：LWH =80015002300(mm)。柜内配有性能优良的真空断路器，可靠性高、使用寿命长、几乎不需要维修，而且开关柜具有“五防”功能，即：防误合、误分断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。4.6.1高压设备的选择根据一次侧短路电流及其高压开关设备选用真空断路器VD
25、4-10/630,25KA ，且选用电磁操作机构。熔断器熔体的额定电流应大于变压器低压出口处三相短路电流值或等于变压器额定电流的1.42倍，故选择RN1-10型高压熔断器。电流互感器选择AS12-0.5/10P 100 50/5型号电压互感器选择REL-10型号接地开关选择JN15型号避雷器选择HY5WS2-17/50型号4.7低压柜的选择选用GCS型低压抽出式开关柜，低压柜中AA1 AA2 AA6 AA12 AA13 AA14规格为LWH =8008002200(mm)，AA3AA5 AA7AA10 AA15AA17规格为LWH =8006002200(mm), AA11规格为LWH =10
26、008002200(mm)。柜体被分成三个室，即水平母线室，功能单元室，电缆室。室与室之间用镀锌钢板或高强度阻燃塑料功能板是相互隔离，各室作用相对独立，上下抽屉功能单元之间有通风口的金属板隔离，有效防止电器元件因故障引起的飞弧与母线或其它线路短路造成的事故。根据低压侧短路电流计算及一次侧计算电流选择低压出口断路器为NS系列塑料外壳断路器。熔断器熔体的额定电流，不应大于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的2.5倍，长延时过电流脱扣器和瞬时或短延时过电流脱扣器的自动开关，其长延时过电流脱扣器的整电流应根据返回电流而定，一般不大于绝缘导线、电缆允许载流量的1.1倍第5章 变配电室设计5. 1变电室位置选择
27、根据10KV及以下变电所设计规范中第2.0.1条，变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：（1）接近负荷中心；（2）进出线方便；（3）接近电源侧；（4）设备运输方便；（5）不应设在有剧烈振动或高温场所；（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离室，不应设在污染源盛行风向的下风侧；（7）不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不与上述场所相贴邻；（8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有保证或火灾危险环境的建筑毗邻时，应符合先行国家标准保证和火灾危险环境电力装置设计规范的规定；（9）不应设在地势低洼和可能积水场所。
28、本工程变配电室设置在地下一层，根据第4.1.1条，可设组合式成套变电站，且设置单独值班室。根据房间几何图形及变配设置的规格设置变压器及高低压开关柜等的方位，见电施图。5.2低压开关平面布置 （1）低压配电室内成排布置的配电屏，其屏前、屏后的通道最小宽度，应符合表6-4的规定表6-4 配电屏前、后通道最小宽度（mm）型式布置方式屏前通道屏后通道固定式单排布置15001000双排面对面布置20001000双排背对背布置15001500抽屉式单排布置18001000双排面对面布置25001000双排背对背布置18001000注：当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。（2
29、）低压开关柜与变压器的净距宜1.5.3总等电位联结总等电位联结的作用在于降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害，它应通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板与进线配电箱的PE(PEN)母排；进出入建筑物的金属水管及煤气管道等作等电位连接。等电位联结施工见安装图集97SD56参考文献1、建筑电气设计手册 韩风主编, 中国建筑工业出版社, 1997.32、建筑电气设计图集 刘宝林主编, 中国建筑工业出版社, 2002.10 3、电气设计50例 中元国际工程设计研究院编, 机械工业出版社,2004.64、供配电系统 雍静主编，机械工业出版社，2003.65、全国民用建筑工程设计技术措施 电气中国建筑标准设计研究所,20036、建筑电气识图与工程实例侯志伟主编,中国电力出版社,20077、电气工程常用数据速查手册本书编委会主编,中国建材工业出版社,2007
