商住楼供配电系统的电气设计

本 科 生 毕 业 设 计 (论 文)题目：商住楼供配电系统变电所的电气设计Electrical Design Substation Design Oof Commerce-residence Building Power Supply And Distribution System Business Building 教学单位 西南民族大学 姓 名 木色小罗 学 号 201031001058 年 级 2010级 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 徐利梅 职 称 讲 师 2013 年 11月 13日1目 录摘 要- 1 -Abstract- 2 -第一章绪 论- 3 -1.1 建筑电气概况- 3 -1.2 设计原则- 3 -1.3 设计任务- 3 -1.4 工程概况- 4 -第二章配电系统设计- 5 -2.1 供配电系统的概述- 5 -2.2 负荷统计- 5 -2.3 负荷等级情况及要求- 5 -2.4 发电机及变压器所带负荷的分配及其数量选择- 7 -2.5 主接线方式- 8 -第三章负荷计算- 10 -3.1 负荷计算的意义与目的及需要系数法介绍- 10 -3.2 各低压端回路的负荷计算- 11 -3.3 无功补偿- 12 -3.4 变压器和发电机容量及型号的选择- 14 -3.5 高压侧的负荷计算- 15 -第四章短路计算- 17 -4.1 短路电流的形成及危害- 17 -4.2 短路电流计算- 17 -第五章设备选型- 20 -5.1 高低压端电气设备选择标准- 20 -5.2 高压端电气设备选择- 21 -5.2.1 高压断路器- 21 -5.2.2 高压隔离开关- 22 -5.2.3 高压电流互感器- 24 -5.2.4 高压电压互感器- 24 -5.2.5 高压侧母线选择- 25 -5.3 低压电器设备选择- 25 -5.3.1 低压断路器- 25 -5.3.2 低压电流互感器- 26 -5.3.3 低压回路电缆选择- 27 -5.3.4 低压母线的选择- 28 -5.3.5 变压器低压侧隔离开关的选择- 29 -第六节防雷接地- 31 -6.1 建筑物防雷分类及措施- 31 -6.1.1 建筑物防雷分类- 31 -6.1.2 第三类防雷建筑物防雷措施- 32 -6.2 防雷装置材料选用- 32 -6.3 等电位联结- 32 -总结- 33 -参考文献- 34 -附录- 35 -致谢- 36 -摘要 1ABSTRACT 2第一章 绪论 31.1 建筑电气概况 31.2 设计规范及概况 3 第二章 配电系统设计 4 2.1 供配电系统的概述及常用系统主接线 4 2.2 负荷等级情况及要求 5 2.3 本设计商务楼的结构及负荷统计 6 2.31楼层分析及生活照明负荷算: 6 2.32负荷统计 7第三章 负荷计算 8 3.1 负荷计算的意义与目的及需要系数法介绍8 3.2发电机及变压器所带负荷的分配及其数量选择 10 3.3变压器及发电机低压端回路的点负荷计算 10 3.4变压器及发电机容量的选择 11 3.5 无功补偿的意义及原理 12 3.6 本设计中无功补偿方式及计算 16 3.7 变压器高压侧的负荷计算17第四章 短路电流的计算 12 4.1短路电流的形成及危害 12 4.2短路电流计算 19第五章 主要电气设备的选择 20 5.1高低压端电气设备选择标准 20 5.2高压端电气设备选择21 5.3低压电器设备选择23总结与体会 25参考文献 26附 录 27致 谢 30 IV摘 要在建筑设计中，电气设计占有相当重要的位置。建筑电气主要有三强电与三弱电工程设计。分别是建筑照明工程设计；建筑动力工程设计；变配电（所）室以及防雷接地设计；火灾消防与联动控制；有线电视系统；有线电话系统； 本论文是关于十一层的商住楼的电气分析及设计，主要是供电系统以及防雷接地设计。通过以下内容来实现设计。一，根据图纸掌握楼层结构以及设备负荷在楼层的分布信息，初步分析出所需求的负荷。二，根据所统计出的需求负荷设计出的系统图进行负荷计算以及无功补偿形式和容量的确定。三，根据负荷及系统图来进行短路计算。四，根据前面的负荷点计算的短路电流计算出的数据来进行各种变配电设备选型。五，根据规范来设计楼层的防雷接地等工程。关键字：建筑电气，负荷计算，防雷接地本论文是关于十二层的商住楼的电气分析及设计，主要是供电系统以及防雷接地设计。；通过以下内容来实现设计。一，根据图纸分析楼层结构以及设备负荷在楼层的分布，初步分析出所需求的负荷。二，根据所统计出的需求负荷来设计出系统图并且进行负荷点计算以及无功补偿形式及容量的确定。三，根据负荷及系统图来进行短路计算。四，根据前面的负荷点计算的短路电流计算出的数据来进行设备各种变配电设备选型。五，根据规范来设计楼层的防雷接地等工程。关键字：建筑电气，负荷计算，防雷接地Abstract This thesis focuses on the electrical analysis and design in commercial residential buildings with 11 layers ,and the most importmant is on the design of power supply system and lightning protection grounding. To implement the design,First, obtain information of the floorsstructure and the distribution of machine utilization according to these drawings, and then make a rudimentary of the demand of load .Second, according to the statistics of load demand to design a system diagram ,carry out the load calculation and the form and capacity of reactive-power compensation.Third, calculate the short circuit calculation according to the load and system diagram .Forth, according to the load point in front of the calculation we can get the data of short circuit current ,then,equip any kinds of variable power distribution equipment with the data .Fifth, to design the floors lightning protection grounding and other projects,we must follow the afficial norms Keywords: building electricity, load calculation, lightning protection groundingIn architecture design,electrical design occupies an important position. Building Electricity the includes two parts, the weak electric design and high voltage electricity design. In high voltage design is divided into: power supply system design, lighting design, lightning protection and grounding design potential, weak electric parts including away cable TV design, phone design and broadband network design.The main contents of this paper are power supply system design, lightning protection and grounding design potential .the details includes statistcsing load ,analysising floor structure,computating load ,computating short-circuit,and selecting epuipmentsKeywords: Building Electricity , statistcsing load , grounding design potential第1章 绪 论1.1 建筑电气概况 建筑电气是”建筑电气工程”的简称,是指电气工程技术在建筑中的应用.他是电能、电气设备和电气技术为手段，创造、维持或改善建筑环境功能，提高建筑物环境等级和效益的一门科学。主要分为民用和非民用，本次设计主要是设计民用类建筑。时代在进步，现代的建筑电气与传统的差别也越来越大，现代建筑电气更加偏向于智能化，作为一个综合性学科，这门课程对学生的综合素质要求也比较高，能提高学生的思考和动手能力。建筑电气作为一个专业，从无到有，由简单而复杂，发展到如今已经囊括了兼之强电和弱电在内的多个系统，并且随着以IT业为龙头的科学技术的发展，及其在建筑业的应用，综合弱电项目的智能电气更是突飞猛进。特别是近年来绿色建筑、智能建筑的兴起，使得现代计算机技术、现代控制技术、网络技术和现代通信技术在建筑电气领域取得了广泛的应用，使得建筑更加节能、环保，安全。在工程实践中，伴随着不断暴露的问题和解决问题的过程，建筑电气必将日趋成熟和发展健全；在避免二次投资造成浪费的同时，走向专业化、正规化和规范化。 建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合。时代在进步，现代的建筑电气与传统的差别也越来越大，现代建筑电气更加偏向于智能化，作为一个综合性学科，这门课程对学生的综合素质要求也比较高，能提高学生的思考和动手能力。建筑电气作为一个专业，从无到有，由简单而复杂，发展到如今已经囊括了兼之强电和弱电在内的多个系统，并且随着以IT业为龙头的科学技术的发展，及其在建筑业的应用，综合弱电项目的智能电气更是突飞猛进。特别是近年来绿色建筑、智能建筑的兴起，使得现代计算机技术、现代控制技术、网络技术和现代通信技术在建筑电气领域取得了广泛的应用，使得建筑更加节能、环保，安全。在工程实践中，伴随着不断暴露的问题和解决问题的过程，建筑电气必将日趋成熟和发展健全；在避免二次投资造成浪费的同时，走向专业化、正规化和规范化。1.2 设计原则本次设计是对商住楼某医院变电所的电气设计，设计需做到方案合理、运行可靠、满足相关规范的要求，还要实用、便于操作和维护，减少综合投资。并应结合当地供电、施工等具体条件，选用的各类设施、器件除应考虑产品容量、质量、安全性、便于维护和管理等因素外，还应为日后用电水平的增长，留有裕量。设计必须根据商住楼学校实际，符合其特点，采用多种供配电形式和方法，满足使用功能的要求，不但做到整体布局合理，在宏观上保持三相负荷分配基本平衡，而且在微观上要做到细致，给每个用电单元位提供一个良好的用电环境。1.3 设计任务范围 按照市区供电10kV及以下配电网络设计的规定，对于是商住楼配电工程，任务要求为：要求熟悉设计过程中的各个环节，并了解国家有关政策、法规，运用所学知识解决工程设计中的具体问题。具体任务如下：1、 供配电系统的主接线、供配电方式的确定；2、 供配电系统负荷计算、短路电流计算；3、 高压系部分统主要电气设备的选择；4、 完成防雷接地系统设计；5、 完成供配电系统部分的图纸（低压系统图、高压系统图、主接线图）。1.4 工程概况设计条件来源主要是大楼建筑图纸和供电局的10kv进线。楼层结构的分析方便负荷统计以及设备设计布局。由大楼建筑图纸可知整栋楼共 11层，分四个单元。具体情况如下：第12层楼商住用途，其中供电功率由单位面积法计算；第3-11层楼居住用途，每个单元住两户，每一户都是两室一厅一厨一卫；负1层是设备层，置放各种负荷设备。按照市区供电10kV及以下配电网络设计的规定，对于是商住楼配电工程，设计范围为：高压侧从市区公用10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置明显断开点，低压侧为380/220V至医院内各建筑第一章 配电系统设计2.1 供配电系统的概述及常用系统主接线概述:将电力系统中从降压配电变电站（高压配电变电站）出口到用户端的这一段系统称为配电系统。配电系统是由多种配电设备（或元件）和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。准确计算出商住楼内各用电单位的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足商住楼现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。 供配电系统设计要彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。另外，供配电系统的还必须做统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案和用电设备。 供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：一、正确选择变压器的变压比和电压分接头。二、降低系统阻抗。三、采取补偿无功功率措施。四、宜使三相负荷平衡。2.2 负荷统计住：每单元两住户。其中一和四单元靠边的为一室一厅一厨一卫，其余1）照明负荷：由工程概况中的楼层结构分析可知将照明的1、2楼的负荷为一回路，其余3三到11层楼按照每个单元一回路来设计最为合理，方便低压端电气设备及导线选型及设计。故，照明负荷有五个回路，分别标记为、照明一，照明二、照明三、照明四，照明五。2）动力及其余负荷：由商务楼图纸统计出的动力及其余负荷：消防泵、一台消防电梯、一台正压风机、一台消防送风机、应急照明、设备房照明、四台客梯、一台给水泵。2.3 负荷等级情况及要求电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：一级负荷1.符合下列情况之一时，应为一级负荷：(1).中断供电将造成人身伤亡时。(2).中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。(3).中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷 ，应视为特别重要的负荷。JGJ/T16-2008民用建筑电气设计规范规定：国家级政府办公建筑的主要办公室、会议室；电视台、广播电台直接播出的电视演播厅、中心机房；特、甲等剧场的舞台照明、电声设备；一、二级旅馆的宴会厅、餐厅、高级客房；科研院所、高等院校重要实验室电源；县级以上医院急诊部、手术部、婴儿室；一类高层建筑消防水泵、防排烟设施、走道照明、客梯电力、变频调速(恒压供水)。2一级负荷接线要求：一级负荷中断供电后果严重，因此要由双电源供电；并要求当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到影响而损坏，以维持继续供电。考虑到电力网的实际情况，在发生故障时还是有可能会引起全部电源进线同时失电而造成停电事故。因此，一级负荷中特别重要的负荷，除了由电力网提供的两个电源供电外，还应增设应急电源，并且严禁将其它负荷接入应急供电系统，以保证其供电的可靠性。按照以上中所述中的规范。本设计中所有消防类、应急类的设备供电应属于一级负荷。包括：一台正压风机、一台消防送风机、应急照明、设备房照明、消防泵、一台消防电梯。断电会造成重大损失，必须得不间断供电，所以需双电源供电。除了供电局给的10kv回路外还得增加一应急发电机电源供电。二级负荷1.符合下列情况之一时，应为二级负荷：(1).中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。(2).中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。2二级负荷接线要求：宜用双回线路给二级负荷供电。若地区供电条件困难或负荷较小，二级负荷可由单回6KV及以上电压等级的专用架空线路或电缆供电。当单回电缆线路供电时，应用两根电缆组成的线路，其每根电缆都应能承受100%的二级负荷。 本设计中除一级负荷外客梯断电可能会造成重大人身伤亡，故二级负荷只有四台客梯。接线也必须双回路，增设应急发电机回路。三级负荷不属于一级和二级负荷者应为三级负荷，接线无特殊要求。本设计中出去一、二级负荷外其余皆为三级负荷。包括：照明一，照明二、照明三、照明四、一台给水泵。按照以上的叙述，做出负荷等级及供电情况的表2.1。表2.1负荷等级及接线情况用电设备用电等级接线回路号设备房照明一 WL1应急照明一 WL2一台消防泵一 WL3一台消防电梯一WL4消防送风机一WL5正压风机一WL6四台客梯二WL7照明一三WL8照明二三WL9照明三三WL10照明四三WL11照明五三WL12给水泵三WL13 2.4 发电机及变压器所带负荷的分配及其数量选择主变压器的台数和容量按照GB50053-94、GB50059-92等规范要求选择。配电变压器(低压为0.4kV)的容量不宜大于1250kVA ，预装式变电所变压器，单台容量不宜大于800kVA。在确定变电所主变压器台数时，应考虑负荷的发展，留有15%25%左右的余量，满足可靠性。因此本次设计共使用2台变压器和一台柴油发电机：T1：设备房照明、应急照明、消防泵、消防电梯、正压风机，消防送风机T2：照明一、照明二、照明三、照明四、给水泵。G ：设备房照明、应急照明、消防泵、消防电梯、正压风机，消防送风机、客梯变压器和发电机所带负荷如表2.2所示。表2.2变压器和发电机所带负荷情况用电设备变压器柴油发电机设备房照明T1G应急照明T1G消防泵T1G消防电梯T1G正压风机T1G消防送风机T1G照明T2给水泵T22.5 常用主接线方式: 常用的主接线方式有以下两种：1. 单母线不分段接结线:在有母线的主结线中，单母线不分段结线是一种最简单的结线方式。它的每条进出线中都应安装断开回路的开关以及保护电器，如图2.11所示。图2.1中断路器QF的作用是带负载切断负荷电流或故障电流并提供保护。隔离开关靠母线侧的称为母线隔离开关，靠近线路侧的称为线路隔离开关。隔离开关QS的作用是隔离电压，以便断路器QF检修。单母线不分段结线形式线路简单，使用设备较少。由于是母线制，扩建较为方便。但它的可靠性较差，例如当母线或母线侧隔离开关(或其他开关)发生故障及检修时，就会造成全部负荷停电。 图2.1单母线不分段接线 单母线分段主接结线: 图32.172是单母线分段接结线示意图，它的每个母线段接有一个或两个电源，在母线中间用断路器或隔离开关来联络。 采用单母线分段式结线，其可靠性高于单母线不分段结线。当某段母线发生故障时，仅停一半负荷。某段母线电源失电，可经过倒闸操作，用母线分段开关维持失电母线上负荷的继续供电。单母线分段式结线的另一个好处是，对重要负荷可从不同的母线段引出回路，对它们进行多电源供电。单母线分段可分出多于两段的母线。图2.2单母线分段接线 GB50053-94规定：610kV母线的分段处宜装设断路器，当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装设隔离开关或隔离触头。作出系统主接线如图附录一。结合本次设计中需求的两台变压器和一台柴油发电机。高压侧采用单母线不分段接线分别接入两变压器回路。低压侧采用单母线分段式主方式，两台变压器低压侧和发电机的低压侧分别用单母线分段的形式。含一二级负荷的7个低压回路（见表2.1）分别接入T1变压器和应急发电机的低压端。其余的三级负荷回路接入T2变压器低压端母线。这样其中一变压器需维修或损害可利用分段母线的倒闸操作，投入另一个变压器供电。另外一级负荷的双电源供电接线要求也得到满足。2.2 负荷等级情况及要求 负荷等级的介绍:电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定： 1.符合下列情况之一时，应为一级负荷：(1).中断供电将造成人身伤亡时。(2).中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。(3).中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷 ，应视为特别重要的负荷。 JGJ/T16-2008民用建筑电气设计规范规定：国家级政府办公建筑的主要办公室、会议室；电视台、广播电台直接播出的电视演播厅、中心机房；特、甲等剧场的舞台照明、电声设备；一、二级旅馆的宴会厅、餐厅、高级客房；科研院所、高等院校重要实验室电源；县级以上医院急诊部、手术部、婴儿室；一类高层建筑消防水泵、防排烟设施、走道照明、客梯电力、变频调速(恒压供水) 2.符合下列情况之一时，应为二级负荷：(1).中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。(2).中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。 3.不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。 不同等级负荷的接线要求:1.一级负荷 一级负荷中断供电后果严重，因此要由双电源供电；并要求当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到影响而损坏，以维持继续供电。考虑到电力网的实际情况，在发生故障时还是有可能会引起全部电源进线同时失电而造成停电事故。因此，一级负荷中特别重要的负荷，除了由电力网提供的两个电源供电外，还应增设应急电源，并且严禁将其它负荷接入应急供电系统，以保证其供电的可靠性。2. 二级负荷宜用双回线路给二级负荷供电。若地区供电条件困难或负荷较小，二级负荷可由单回6KV及以上电压等级的专用架空线路或电缆供电。当单回电缆线路供电时，应用两根电缆组成的线路，其每根电缆都应能承受100%的二级负荷。3. 三级负荷无特殊要求。2.3 本次设计商务楼的负荷统计及接线2.31楼层分析及生活照明负荷算: 分析:整楼总12层楼，分四个单元。具体情况如下第12层楼商住楼：供电功率由面积计算第3-10层楼居住：每单元住两户，每一户都是两室一厅一厨一卫。第11层楼居住：每单元两住户。其中一和四单元靠边的为一室一厅一厨一卫，其余的住户都是两室一厅一厨一卫。第12层：整层连起来，置放四个机房组。生活照明计算:1-2层楼的负荷：负荷密度取100w需要系数取.总面积S=1278834750换算得1278.8平方米所以P12=层楼的负荷两室选择一室选择总的两室户有：总的一室户有：故2.32负荷统计接线方式 ：本次设计由所给出的商务楼图纸统计出的负荷有消防泵,一组消防电梯,正压风机,消防送风机,应急照明,设备房照明,四组客梯,给水泵,生活照明和插座，各种负荷的等级按照以上所述及规范分为一二三等级负荷如表2.31所示。 表2.31用电设备用电等级接线回路柴油发电机消防泵一 1G一组消防电梯一 1G正压风机一 1G消防送风机一1G控制中心一1G应急照明一3G设备房照明一1G四组客梯二4G给水泵三1生活照明和插座三1接线方式： 结合本次设计的需求，采用的是单母线分段式主结线方式。其中各种等级的负荷按照要求其中一二级负荷接双电源。具体的系统设计图见附件一。第二章 负荷计算3.1 负荷计算的意义与目的及需要系数法介绍 1）意义意义：要使供配电系统在正常情况下可靠运行，就要求其中的各个元件（如电力变压器、开关设备、电缆等）必须选择合适，除了应满足工作电压和频率的要求外，还要满足正常发热的要求。这就要求对该系统中各个环节的电力负荷，根据基本的原始资料进行统计计算。常用的负荷计算方法有二项式法和需要系数法。需要系数法适用于负载数量、容量大的场合而二项式法适用于设备台数少、容量差别大的场合。需要系数法就是用需要系数折算设备容量，得出计算负荷的方法，用这种方法得出来的计算负荷就是30分钟最大平均负荷。需要系数Kd反映了设备实际运行的最大功Pm(P30)与设备容量Pe之间的关系。由于本次设计的容量较大，变压器台数较多，负载较大，所以选用需要系数法进行负荷计算。2）需要系数法：负荷计算的方法之一。用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配变电所及长期运行而负载平稳的用电设备和生产车间（锅炉引风机、水源泵站、集中空压机）的负荷计算。但不适合用电设备台数少，各台间容量相差悬殊且工作制度不同时的电力负荷计算1.单组三相设备的计算公式有功功率的计算公式： （3-1） 无功功率的计算公式： （3-2） 视在功率的计算公式： （3-3） 电流的计算公式 ： （3-4）2. 多做三相设备的计算公式在计算供配电干线或变电所低压母线上的计算负荷时，要考虑到各个用电设备组的最大负荷不可能同时出现。因此，在确定多个组用电设备的总计算负荷时，应把各个用电设备组的最大负荷累加起来再打个折扣，即引入有功与无功的同时系数Kp，Kq。有功同时系数Kp取0.80.95；无功同时系数Kq取0.850.97。同时系数越靠近电源(变电所)端取越大的值，并且同时系数可以累乘。有功功率的计算公式： （3-5）无功功率的计算公式： （3-6）视在功率的计算公式： （3-7）电 流 的 计算公式 ： （3-8）3.2发电机及变压器所带负荷的分配及其数量选择主变压器的台数和容量按照GB50053-94、GB50059-92等规范要求选择。配电变压器(低压为0.4kV)的容量不宜大于1250kVA ，预装式变电所变压器，单台容量不宜大于800kVA。在确定变电所主变压器台数时，应考虑负荷的发展，留有15%25%左右的余量。因此本次设计共使用2台变压器和一台柴油发电机：T1：设备房照明、应急照明、消防泵、消防电梯、正压风机，消防送风机T2：照明和插座、给水泵，G ：设备房照明、应急照明、消防泵、消防电梯、正压风机，消防送风机用电设备变压器柴油发电机设备房照明T1G应急照明T1G消防泵T1G消防电梯T1G正压风机T1G消防送风机T1G照明和插座T2给水泵T23.2 3各变压器及发电机低压端回路的点负荷计算1）照明回路（需要系数：0.85功率因数：0.9）照明一（WL8），即一二楼的照明按照规范,负荷密度取100w,总面积S=1278834750 mm,换算得1278.8平方米,所以P8=100 w1278.8 m1278012.79照明二（WL9），即一单元的照明按照规范，两室选取6,一室选择4。总的两室户有：2户8层楼16户，总的一室户有：1户,故P9=16户6KW+4KW=100KW照明三（WL10），即二单元的照明总的两居室：2户9层楼=18户，总的一居室：0,故P10=6KW18户=108kw照明四（WL11），即三单元的照明情况与照明三相同，P11=108KW照明五（WL12），即四单元的照明情况与照明二相同P12=100KW2）其余各回路各种设备的需要系数和功率因素由设备手册得规范可得。其中由系统图可知回路有:设备房照明（WL回路1） A1点 额定值：15 kw 需要系数：0.8 功率因数：0.95应急照明（WL2）回路 A2点 额定值：30 kw 需要系数：1 功率因数：0.95消防泵（WL3）回路 A3点 额定值：55 kw 需要系数：1 功率因数：0.85消防电梯（WL4）回路 A4点 额定值：20 kw 需要系数：1 功率因数：0.55正压风机（WL5）回路 A5点 额定值：5*4 kw 需要系数：0.8 功率因数：0.8消防送风机（WL6）回路 A6点 额定值：4 kw 需要系数：0.8 功率因数：0.8客梯（WL7）回路 A7点 额定值：20*4 kw 需要系数：0.4 功率因数：0.55照明和插座回路 A8点 额定值：440.7 kw需要系数：0.85功率因数：0.9给水泵（WL回路13） A9点 额定值额定值：7.5 kw 需要系数：0.85 功率因数：0.95变压器T1的低压端 B1点：变压器T2的低压端 B2点：按照需要系数法的以上所提公式计算可得结果如表3.1。：表3.1各低压回路的负荷计算结果回路号Pe(kw)KdPc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.A)Ic(A)CosWL1150.8123.94 12.63 19.19 0.95WL2301309.86 31.58 47.98 0.95WL35515534.09 64.71 98.31 0.85WL42012030.37 36.36 55.25 0.55WL5200.8161220.00 30.39 0.8WL640.83.22.44.00 6.08 0.8WL7800.43248.59 58.18 88.40 0.55WL812.790.8510.87 5.27 12.08 18.35 0.9WL91000.858541.17 94.44 143.50 0.9WL101080.8591.844.46 102154.98 0.9WL111080.8591.844.46 102154.98 0.9WL121000.858541.17 94.44 143.50 0.9WL137.50.856.3752.10 6.7110.20 0.95 计算点Pe(kw)KdPc(kw)Qc(kvar)Sc(kv.a)Ic(a)CosA1150.8123.94420912.6315819.192260.95A2301309.86052331.5789547.980650.95A35515534.0859464.7058898.31330.85A42012030.3696236.3636455.250450.55A5200.816122030.387750.8A640.83.22.446.077550.8A7800.43248.591458.1818288.400720.55A8440.70.85374.595181.4246416.2167632.39440.9A97.50.856.3754.781257.9687512.107620.83.4变压器及发电机容量的选择1发电机：计算点piqiScIcCosKpKqPcQcB3168.20141.25191.32290.680.750.850.91542.97127.1由发电机回路所带的负荷设备可得此回路b3：计算点PeKdpiqiScIcCosB3224168.2141.2517191.3154290.68220.7473KpKqPcQcB30.850.9466.7945294.7118因此：选择一台200KW的柴油发电机（标记为G）2变压器：变压器的选择应该考虑正常和消防两个情况下的最大值；结合公式可算得可分为消防和正常时变压器的低压点来选型：正常计算点PeKdpiqiScIcCosb177.264.7961387.78839133.38460.747479b20380.97186.2059364.6192553.99780.888117消防计算点PeKdpiqiScIcCosb1136.292.66029142.679216.78470.811402b206.3754.781256.91951910.513430.783111正常计算点KpKqPcQcb10.850.965.6258.31652b20.850.9323.8245167.5853消防计算点KpKqPcQcb10.850.9115.7783.39427b20.850.95.418754.303125由以上数据中得知：消防情况下的b1点电流及容量最大，正常情况下的b2的容量及电流最大。由此可选择出以下变压器型号变压器数据如下：变压器选择型号额定容量（kv.a）连接组别额定一次kv额定二次kv空载损耗wT1SC9-250/10200Yyn0100.4480T2SC9-630/10500Yyn0100.4900变压器选择负载损耗w空载电流阻抗电压Q0QkT126701.242.4800T2450014520003.5 3 无功补偿的意义及原理 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。无功补偿的作用主要有以下几点：（1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗；（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，提高输电能力；（3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。（一）无功补偿的物理意义无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这 方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率， 而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。 同时可以证明，各相的无功功率分量（uir）的瞬时值之和在任一时刻都为零。因此，也可以认为无功能量是在三相之间流动的。这种流动是通过阻感负载进行的。（二）无功补偿的原理无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机，包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻R与电感L串联的电路，其功率因数为 式中 将R、L电路并联再接入电容C之后，电路如下图（a）所示。该电路的电流方程为： 由下图的相量图可知，并联电容后电压U与电流I的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流I的相位滞后于电压U，这种情况称为欠补偿。 图 并联电容补偿无功功率的电路和相量图 （a）电路； （b）相量图（欠补偿）； （c）相量图（过补偿）若电容C的容量过大，使得供电电流I的相位超前于电压U，这种情况称为过补偿，其相量图如图（c）所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样回增加电能损耗，如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的寿命。 二. 增加无功补偿： 当电力网中某一点增加无功补偿量后，从该点至电源所有串接的线路及变压器中的无功潮流都将减少，从而使该点以前串接的电能损耗减少，达到了降损节电和改善电能质量的目的。无功补偿对于需要集中补偿的可按无功经济当量来选择补偿点和补偿容量，对于用电客户可按提高功率因数的原则进行无功补偿，补偿分布首先考虑调压的要求，闭免无功长距离传输，补偿设备的配置要按照“分级补偿，就地平衡”的原则进行规划，就是要做到那里有无功负荷就在那里安装无功补偿装置，但要考虑它的经济性，无功补偿通常不希望出现过补偿，因为这样会使变压器二次电压升高且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗，也就是用电设备倒送无功功率到电网，这种情况绝大多数是电网无功过剩引起的，它可能将对电网造成过电压的危害，这样就要求安装电抗器，就进吸收无功，但还是要考虑经济投资。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将降低系统的电压下降，严重时，会导致设备损坏，系统解列。此外，网络的功率因数和电压的降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对改善电压质量、提高功率因数及降低系统损耗和提高系统供电效率有极为重要的意义。电网中常用的无功补偿方式包括： 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组； 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器； 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功