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1、建筑供配电课程设计任务书电气与电子工程学院建筑电气专业2011-（1）班肖秋华一、 课程设计题目六层办公大楼 供配电系统设计二、课程设计工作自2013年12月30日起至2014年1月10日止。三、课程设计内容要求： 1. 负荷分级及供电要求。2. 负荷计算。3. 变压器台数、容量、型号的选取。4. 变电所主接线方案的确定。确定母线接线方式，高、低压系统接线方式。5. 变电所主接线中各种电气设备的选择。通过短路电流计算进行母线、电缆、导线、高低压电气设备选择，柴油发电机组设备选择。6. 大厦防雷、接地保护措施方案。7. 绘制高压、低压配电系统图（2张手画3号图纸及CAD图）。8. 编写设计论文及
2、设备材料表（电子文稿+手稿）。四、编写课程设计论文应包括以下内容1. 填写封面及任务书2. 编制目录3. 与上述设计内容要求有关的文字、图纸及计算过程4. 设计心得体会5. 参考文献6. 设计原始资料7. 电子稿并排版五、设计原始资料(自己根据图写说明)1.建筑概况：本大厦共6层，建筑面积 4150.98m2，建筑高度约29.2m，为二类高层建筑(参照民用建筑电气设计规范)，为三级消防负荷等级，本大厦是(兼有金融、贸易、办公、展览)等功能的（智能型大厦）。2.用电设备明细表序号设备名称数量单位容量备注1空调2154.15m240W/m22空调机水泵3台7.5kW其中一台为备用3生活泵4台20k
3、W4消防泵2台50kW其中一台为备用5喷淋泵2台50kW其中一台为备用6消防风机4台20kW其中一台为备用7普通电梯0台25kW8消防电梯1台25kW平时也使用9普通照明（荧光灯）36593m210W/m210应急照明（白炽灯）1200.4m25W/m211电热水器0台5kW12消防及弱电中心10-50kW13动力负荷2154.156W/m23.电源条件由高压变电所以二路专用10kV架空线路供电，由大楼一楼进入，本大楼低压采用380/220V三相五线制。架空线路2.5km0.33/km10/0.4kV （虚线部分为设计内容）4.气象条件大楼内最热月平均温度35C地中最热月平均温度15C本大楼属
4、于第2类防雷建筑物六、参考规范：1、民用建筑电气设计规范 （JGJ 16-2008）2、高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）3、低压配电设计规范（GB50054-95）4、供配电系统设计规范（GB50052-95）5、10kV及以下变电所设计规范（GB50053-94）6、建筑物防雷设计规范（GB50057-94）目 录0.设计原始材料0.1建筑概况0.2用电设备明细表0.3电源条件0.4气象条件1.负荷分级2 负荷计算和无功补偿2.1第3层负荷计算2.2整栋楼负荷计算2.3计算计算负荷和无功补偿3变压器的选择4.柴油发电机的计算5.变电所主接线方案6.载流导体的选择7.电气设备的
5、选择7.1短路电流的计算8防雷和接地装置的设定8.1变配电所的防雷措施8.2防雷装置的确定8.3接地装置的确定9.心得体会10.参考文献0.1.建筑概况：本大厦共 6层，建筑面积4150.98 m2，建筑高度约 29.2 m，为二类民用（高层）建筑，三级消防负荷等级，本大厦是(兼有金融、贸易、办公、展览)等功能的（智能型大厦）。0.2.用电设备明细表序号设备名称数量单位容量备注1空调2154.15m240W/m22空调机水泵3台7.5kW其中一台备用3生活泵4台20kW4消防泵2台50kW其中一台为备用5喷淋泵2台50kW其中一台为备用6消防风机4台20kW其中一台为备用7普通电梯0台25kW
6、8消防电梯1台25kW平时也使用9普通照明（荧光灯）3659.3m210W/m210应急照明（白炽灯）1200.64m25W/m211电热水器0台5kW12消防及弱电中心50kW13动力负荷2154.15m26W/m20.3.电源条件由高压变电所以二路专用10kV架空线路供电，由大楼一楼进入，本大楼低压采用380/220V三相五线制。架空线路2.5km0.33/km10/0.4kV （虚线部分为设计内容）0.4.气象条件大楼内最热月平均温度38C地中最热月平均温度15C本大楼属于第2类防雷建筑物1.负荷分级根据民用建筑电气设计规范及火灾报警与消防联动控制的规定，普通高层住宅按二级负荷供电，本工
7、程采用框架结构共6层，主要消防设备有消防泵、消防风机、应急照明等 。消防负荷根据规范为三级负荷。2 负荷计算和无功补偿计算负荷是采用按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。用电设备计算负荷的确定，我们采用单位面积法和需用系数法。2.1第3层负荷计算第三层详情面积照明负荷应急负荷空调负荷动力负荷Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kva)Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kva)Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kva)Pc(kw)Qc（kvar）Sc(kva)楼梯1,746.77120.4680.2250.51920.23400.234厕所2,321.36960.2140.1030.237办公室
8、4,8,9,1045.15840.4520.2170.5011.8061.35452.25750.2710.2380.361监控室524.05760.2410.1160.2670.9620.7231.2030.1440.1270.192办公室624.05760.2410.1160.2670.9620.7231.2030.1440.1270.192办公室11,1219.89120.2000.0960.2220.7960.5970.9950.1190.1050.159办公室(包括档案室)13,14,22,23,24103.4881.0350.4971.1484.1403.1055.1750.621
9、0.5460.827办公室15,16,2154.23040.5420.2600.6012.1691.6272.7110.3250.2860.433办公司17,1946.59480.4660.2240.5171.8641.3982.330.2800.2460.373会议室1844.10560.4410.2120.4891.7641.3232.2050.2650.2330.353小间208.26560.0830.040.0920.3310.2480.4140.050.0440.067走廊114.3940.5720.2750.6350.57200.572总计552.3844.96242.3815.4
10、9370.80600.80614.794211.097618.49352.1741.95282.957普通照明A相 走廊、会议室18、办公室6厕所2、3Pc=1.468KWB相 办公室13、14、22、23档案室24楼梯1、7监控室5Pc=1.744KWC相办公室4、8、9、10、11、12、15、16、21、17、19小间20PC=1.743KWPeq=3*Pm=3*1.744=5.232kwQeq=2.514kvarSc=6.326KVAIc=9.567A动力负荷A相 办公室11、12、13、14、22、23档案室24Pc=0.74KWB相 办公室4、8、9、10、15、16、21监控室5
11、Pc=0.74KWC相 办公室6、17、19小间20会议室18PC=0.739KWPeq=3*Pm=3*0.74=2.22kwQeq=1.953kvarSc=2.957KVAIc=4.47A应急照明A相Pc=0.234kwB相Pc=0.286KWC相Pc=0.286KWPeq=3*Pm=3*0.286=0.858kwQeq=0kvarSc=0.858KVAIc=1.298A整栋楼负荷计算表2.计算负荷计算查表后计算，计算负荷：1. 普通照明：Pc=31.097kWQc=14.887kvar34.478kVAIc=Sc/Un=52.45A2. 应急照明：Pc=11.724KWQc=0kvar11
12、.724kVAIc=Sc/Un=17.833A3. 空调设备：Pc=82.73kWQc=63.54kvar105.90kVAIc=Sc/Un=161.10A4. 空调机水泵：Pc=Pe*Kd=15*0.8=12kWQc=Pc*=9kvar15kVAIc=Sc/Un=22.79A5. 生活泵：Pc=Pe*Kd=80*0.7=56kWQc=Pc*=31.92kvar64.46kVAIc=Sc/Un=97.94A6. 消防风机：Pc=Pe*Kd=60*1=60kWQc=Pc*=45kvar75kVAIc=Sc/Un=114.0A7. 消防电梯：Pc=Pe*Kd=25*1=25kWQc=Pc*=25*
13、1.73=43.25 kvar49.96 kVAIc=Sc/Un=75.90 A8. 消防泵：Pc=Pe*Kd=50*1=50kWQc=Pc*=28.5kvar57.55kVAIc=Sc/Un=87.44A9.喷淋泵：Pc=Pe*Kd=50*1=50kWQc=Pc*=28.5kvar57.55kVAIc=Sc/Un=87.44A10.消防及弱电中心：Pc=Pe*Kd=50*1=50kWQc=Pc*=37.5kvar62.5kVAIc=Sc/Un=94.96A11.动力负荷：Pc=13.168kWQc=11.587kvar17.361kVAIc=Sc/Un=26.409A制表如下：KdPc （k
14、W）Qc （kvar）Sc （kVA）Ic （A）普通照明0.80.90.4831.09714.88734.47852.45应急照明11011.724011.72417.833空调设备0.80.80.7582.7363.54105.90161.10空调机水泵0.80.80.751291522.82生活泵0.70.870.575631.9264.4698.05消防风机10.80.75604575114.1消防泵10.870.575028.557.5587.44消防电梯10.51.732543.2549.9675.90喷淋泵10.870.575028.557.5587.44消防及弱电中心10.80
15、.755037.562.594.96动力负荷0.70.750.8813.16811.58717.36126.409总计(消防应急除外）/194.995130.934/消防应急总计/246.724154.25/总计/441.719285.184/ 对于消防除外的负荷： 取=0.9，则计算负荷为： Pc1=0.9*194.995=175.50 kW Qc1=0.9*130.934=117.84 kvar对于消防负荷： 取=1，则计算负荷为： Pc2=246.72 kW Qc2=154.25 kvar可得： Pc=Pc1+Pc2=422.22 kW Qc=Qc1+Qc2=272.09 kvar502
16、.30 kVA =Pc/Sc=0.84 =0.65所以需要进行无功补偿：Ic=Sc/UN=764.1A采用低压集中补偿方式补偿至0.95 =0.329无功补偿为Qnc=Pc（1-2）=161.24kvar根据课本406页选择电容器型号BW0.4-16-3N=161.24/16=11Pt=0.02Sc=0.02*502.30=10.05 kWQt=0.08Sc=0.08*502.30=40.18 kvar高压侧：Pc=Pc+Pt=432.27kWQc=Qc+Qt-Qnc=151.03kvar457.89kVA无功功率补偿后：=Pc/Sc=0.940.9符合标准3变压器的选择变压器的台数应根据负荷
17、特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，应装两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本大楼的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。根据国家标准，变压器的容量有0KVA 20KVA 30KVA 50KVA 80KVA ，100KVA 125KVA 160KVA 200KVA 250KVA 315KVA 400KVA 500KVA 630KVA 800KVA 1000KVA 1250KVA 1600KVA 2000KVA 2500KVA 等对于变压器的选择：选用Sc9-500/10型变压器时：负载率=502.3*0.7/500=70
18、.3%选用SC-630/10变压器时负载率=502.3*0.7/630=55.8%因为最佳负荷率为50至60所以选用Sc9-630/10型变压器，两台并联运行,暗备用。4柴油发电机的选择参照课本105页用计算负荷计算1消防泵，喷淋泵,消防风机，消防弱电中心等负荷KdPc KWQc kvarSc KVAIc A消防风机10.80.7520*3=604575114.09消防泵10.870.575028.557.5587.54消防及弱电中心10.80.755037.562.595.07喷淋泵10.870.575028.557.5587.54对于中小型的高层建筑，并且所需柴油发电机容量较小时，可以采用
19、一台柴油发电机组，但供电可靠性较低。由于柴油发电机组为高层建筑的应急备用电源，其供电范围均为不允许停电的重要电气设备，并且为满负荷运行。因此需要系数和同时系数均应取1.在供电范围内用电设备组的计算功率Pjs的计算：1.消防泵、喷淋泵、消防风机等的用电负荷：Pc1=50+50+60+50=210KW2.消防电梯：Kt=1.224Pc2=Kt*50=1.224*25=30.6KW3.应急照明系统： Pc3=11.724KW所以总功率Pc=Pc1+Pc2+Pc3=252.32KW发电机组总容量计算：确定计算发电机组的总容量，应先分别按稳定负荷、尖峰负荷和发电机组母线允许电压降等计算出所需要的发电机组
20、总容量，再从中选择最大值作为发电机组的总容量。1.按稳定负荷计算=0.85，=0.8 371.06KVA2.按尖峰负荷计算Kp=0.9，Kal=1.5 151.39KVA3.按发电机组母线允许电压降计算E=20%,XG=0.2 201.86KVA所以对比SG1、SG2、SG3，最大值SGmax=371.06KVA 根据所得出的SGmax可知，选取1台400kw上柴发电机组，型号12V135BZLD-2，机组型号400GF.5.变电所主接线方案参照课本59页方案：高、低压侧均采用单母线分段。属于级负荷的宜采用具有二回路电源进线，高压低压为单母线分段接线方式。用断路器把母线分段后，对重要用户可以从
21、不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。这种接线可靠和灵活性高。方案：单母线分段带旁路。具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案：高压采用单母线、低压单母线分段。任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用
22、方案一既满足6.载流导体的选择采用按允许载流量选择导线和电缆截面In=KIaIc在决定导线或电缆允许载流量时，导线周围环境温度在空气中tn=25，土壤中tn= 15为标准值当导线或电缆敷设环境温度不是tn时，则载流量应以乘以温度校正系数Kt在空气环境时代入t1=65C,t0=38C,tn=25C Kt=0.82在土壤中时t0=15C,tn=15C Kt=12高压母线 铜线3根(80*6.3)和一根(63*6.3)1.低压母线：低压侧的计算电流Ic764.1A，IalIc/Kt931.8A查看课本394页附表26可知50*6的一排铜母线符合要求。2. 柴油发电机母线的选择由前面的计算结果可知PC
23、=260.5KW, Qc=182.75，SC=318.21KVA , IC=484.04AIalIc/Kt=484.04/0.82=590.29A查看课本389页附表，母线型号为TJ-240符合要求7选线整栋大楼是两回路，所以普通照明、应急照明及动力负荷是一个回路普通照明、动负荷明及应急照明选线楼梯1、7厕所2、3办公室4、8、9、10监控室5办公室6办公室11、12办公室13、14、22、23档案室24办公室15、16、21办公室17、19会议室18小间20走廊Ic（A）1.710.5390.9792.0872.0870.8661.7961.7961.5671.7593.8270.7235.
24、486开关PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6PX-200C6电缆型号Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.5Pvc1.57.电气设备的选择7.1短路电流的计算短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及惊醒继电保护装置的整定计算。本大楼采用标么值法计算。求K-1点的三相短路电流和短路容量的计算（） 确定基准值，取Sd=100MV
25、A，基准Ud1=10.5KV，Ud2=0.4KVId1=100/（3*10.5）=5.51KA，Id2=100MVA/（3*0.4）=144.51KA计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值:短路容量电抗标幺值：X1*=Sd/Sk=0.48架空线电抗标幺值 ：X2*=x0*L*Sd/Uc=0.75变压器电抗标幺值 ：K1点总电抗标幺值 ：=X1*+X2*=1.23三相短路电流周期分量有效值 Id1=4.48kA其他三相短路电流：4.48KA =2.55=2.55*4.48=11.42KA Ish(3)= 1.52=1.52*4.48=6.81KA三相短路容量： =*=1.73*10.5*4.48=
26、81.38MVAK2点短路，则：变压器电抗标幺值 ：Uk%=4.5，参照课本375X3*=Uk%Sd/(100*Stn)=(4.5*100)/（100*0.63）=7.14*=0.48+0.75+7.14/2=4.8030.11KA30.11KA1.84*30.11=55.40KAIsh（3）=1.09*30.11=32.82KA1.73*0.4*32.82=22.71MVA电气设备的选择1.按正常工作条件选择额定电压和额定电流。（1）电气设备的额定电压应符合电器装设点的电网额定电压，并应大于或等于正常时最大工作电压，即（2）电气设备的额定电流应大于或等于正常时最大的工作电流，即2.按短路情况
27、来校验电气设备的动稳定和热稳定。3.按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力。应特别注意铭牌断流容量值所规定的使用条件。4按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当型式高压开关设备选择高压设备包括高压断路器，隔离开关，负荷开关，熔断器及高压开关柜等。a高压断路器:在正常运行时用它接通和切断负荷电流；在发生短路故障或严重过负荷时，借助继电保护装置用它自动、迅速的切断故障电流，以防止扩大事故范围。校验额定开断电流II I4.48 KA校验额定开断流容量SS S81.38MVA校验热稳定电流II I11.42KA校验动稳定电流ii i 6.81KA查课本377页附表可得选用
28、DN-10G/800多油式高压断路器。隔离开关隔离开关设有灭弧装置，因而不能接通和切断负荷电流。能隔离高压电源，倒闸操作和接通或断开较小电流。一般采用三极联动的三相隔离开关，只有在高压系中性点接地回路中采用GW-10型单极开关，所以选用GN-10/1000负荷开关选择FN2-10/400，其额定电压为10KV，额定电流为400A，额定断流容量为25MVA，最大开断电流为1200KA，极限通过电流有效值为14.5KA，峰值为25KA，热稳定电流5s时为8.5KA，重量44kg，操作机构CS4.高压熔断器高压熔断器是一种简单的保护电器。它广泛用于高压配电装置中，常常用作保护线路，变压器及电压互感器
29、等设备。类型户内（RN）户外(RW)此处用户内的。选择I(1.4-1.5倍)Ic=5.51*(1.4-1.5)=7.718.27KA 校验 K* I I=11.42KA故选用RN1-10高压开关柜用途作为电能接受分配的通断和监视保护作用。分固定式和手动式,此处我们选择我们选用KGN-10型交流金属铠装固定式开关柜(此高压开关柜适用于三相交流50Hz，电压3-10kv，额定电流不超过2500A的单母线系统，用来接受和分配电能并起保护作用)。2低压开关设备选择（第3层）低压开关设备用来接通和断开1000V一下的交流和直流通路。通常使用的有低压熔断器，刀闸开关，自动空气开关，接触器等。a低压熔断器常
30、用类型RM10系列无填料封闭管式熔断器，RTO系列有填料封闭管式熔断器，RS3有填料封闭管式快速熔断器。选择熔体电流IIc =30.11KA IKc i =55.40*0.30=16.62KA(Kc取值参见201页表6-4) I=（1.4-2）I=1.34KA-1.92KA（变压器的额定电流） 根据课本200页表选用型号RT0器自动空气开关（低压断路器）校验额定开断电流IIc I校验热稳定电流II I 校验动稳定电流Ii I接触器类型CJ8，CJ ，8防雷和接地装置的设定8.1变配电所的防雷措施1.装设避雷针。室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。2.高压侧装设避雷器。这主要用来保护主变压器
31、，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。3. 低压侧装设避雷器。这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。8.2防雷装置的确定1.直击雷的防治根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护装置。在进线段的1km长度内进行直击雷保护。防直击雷的常用设备为避雷
32、针。所选用的避雷器：接闪器采用直径的圆钢；引下线采用直径的圆钢；接地体采用三根2.5m长的的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。2.雷电侵入波保护由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。对变电所来说，雷电侵入波保护利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段；为了其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。3.接地基本理论接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。8.3接地装置的确接地装置为接地线和接地体的组合，结合本大楼住宅实际条件选择接地装置：
33、交流电器设备可采用自然接地体，如建筑物的钢筋和金属管道。本大楼住宅的大接地体采用扁钢，经校验，截面选择为，厚度为。铜接地线截面选择：低压电器设备地面上的外露部分截面选择为（绝缘铜线）；电缆的接地芯截面选择为。所用的接地电阻选择：查表得接地电阻应满足R5，Re120V/IE根据经验公式：其中：为同一电压的具有电联系的架空线线路总长度；为同一电压的具有电联系的电缆线路总长度。则： =4.67所以，变电所的接地电阻应选为5。 设计感想经过十余天的奋战，终于完成了一个还算可以的设计，这几天我过的很充实，是我大学生活里继两次实习后又一次最充实的生活，看着自己的劳动成果，心里有种说不出的感觉。毕竟自己的努
34、力还算有所回报，我为自己的努力感到自豪，当然我也认识到了自己学习中的不足，看到了自己在运用知识方面欠缺，在供配电方面还有很多的问题，基本功掌握不扎实，我想说：为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设
35、计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。其次了解到团队合作很重要，每个人都有分工，但是又不能完全分开来，还要合作，所以设计的成败因素中还有团队的合作好坏。这次设计让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！当然我的设计肯定有不足之处，希望老师批评指正，下次一定会做得更好参考文献建筑供配电-中国建筑工业出版社，刘思亮 著建筑电气试图与工程实例-中国电力出版社 侯志伟 著现代建筑电气供配电设计技术-中国电力出版社 李英姿 洪元颐著
