建筑供配电课程设计报告

课 程 设 计（论文）课程名称 供配电系统课程设计 题目名称 建筑供配电系统 学生学部（系） 电气工程系 专业班级 08自动化2班 2011年 5月 16日 课程设计（论文）任务书题目名称建筑供配电系统学生学部（系）机械电气学部电气工程系专业班级 姓 名 学 号 一、课程设计（论文）的内容 本文是某机构单位供电系统的设计说明。设计的目的是通过对该电力用户所处的地理环境、地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析，为该工厂寻找完善的供配电系统设计方案。确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。二、课程设计（论文）的要求做这个课题设计，首要条件就是保证其安全性，再者就是保证其稳定性，要采用灵敏度较高的传感器和性能较好的延时器。三、课程设计（论文）应完成的工作1）.按照厂区用电设备的资料和其他具体情况，求计算负荷。2）.根据负荷等级和计算负荷，选定供电电源、电压等级和供电方式。3）.根据环境和计算负荷，选择变电所的位置、变压器数量和容量。4）.为变配电所选择安全、可靠、灵活、经济的主接线，选择合理的户外高压配电方案。5）.用标幺值法进行短路电流的计算。四、课程设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期1资料收集图书馆2011.4.305.052根据生产工艺等要求确定计算负荷校内5.06-5.073进行短路电流的计算和相关设备容量和数量的确定校内5.08-5.124课程设计说明书撰写，画出系统的一次接线图校内5.13-5.15课程设计上交1-1105.16五、应收集的资料及主要参考文献 1 工业与民用配电设计手册（中国航空工业规划设计研究院等编 1994）2 刘介才，供配电技术，机械工业出版社 2004.13 张朝英，电技术，机械工业出版社，2005.84 余建明，供电技术（第三版），机械工业出版社，1998.5 5 熊信银，发电厂电气部分（第三版），中国电力出版社，2004.86 戈东方，电力工程电气设计手册，水利水电出版社，19907 王晋生，新标准电气制图，中国电力出版社，2003.38 上海市电子电器技术协会，常用高低压电器手册，上海科学技术出版社，1992发出任务书日期： 2011 年 4月5日 指导教师签名：计划完成日期： 2011年 4 月18日 教学单位责任人签章：目 录1.设计的内容及步骤51.1负荷等级.52 负荷计算及功率补偿。52.1电荷计算52.1.1照明灯的计算电荷52.1.2大楼变电所变压器低压侧的负荷计算53.短路电流计算74.电源引入75.变电所位置和形式的选择85.1变电所主变压器台数。容量及主线方案的选择：97.消防系统设计.108.大楼内外照明设计.119.防雷和地线装置的确定.1210.参考文献131.设计的内容及步骤11负荷等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，19层及以上的住宅按一级负荷供电。高层住宅言主要消防设备有消防水泵、消防控制室、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警及消防联动装置、火灾应急照明和电动防火门窗、卷帘、阀门等。2 负荷计算和无功补偿2.1电荷计算某小区大楼计算负荷表负荷名称数量单一设备容量单类设备容量需要系数功率因数计算负荷nPe(KW)Pe(KW)K照明照明灯3600.0414.400.500.480.907.203.468.00插座135.000.300.750.8040.5030.3850.63电梯422.0088.000.500.8044.0033.0055.00泵房消防用扬水泵290.00180.001.001.000.70180.00180.00257.14管道加压泵24.008.008.008.0011.43高水箱加水泵24.008.008.008.0011.43消防水排水泵21.002.002.002.002.86公用照明360.041.440.500.480.900.720.350.80合计436.84290.42265.18397.28合计(K=0.9)261.38238.66357.55补偿低压电容器容量0.92-133补偿后合计261.38105.66281.93变压器损耗4.2316.92合计（高压侧）0.91265.61122.57292.532.1.1照明灯的计算负荷确定如下：其余负荷计算过程相同（从此处略）2.1.2大楼变电所变压器低压侧的计算负荷为（考虑到总的负荷的同时系数（K=0.9）：欲将功率因数从0.73提高到0.92，则低压侧所需的补偿容量为：补偿后的计算负荷为：变压器损耗为：大楼高压侧的计算负荷为：大楼的补偿后的功率因数为：满足（大于0.90）的要求。3、短路电流计算3.1、短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。本大楼住宅采用欧姆法计算。 3.2、短路电流计算本大楼的供电系统简图如下图所示。短路计算电路图求K-1点的三相短路电流和短路容量（）电力系统电抗为：电缆线路电抗为：总电抗为： 三相短路电流周期分量的有效值为：三相次暂态短路电流及短路稳态电流为：三相短路冲击电流为：三相短路容量为：求K-2点的三相短路电流和短路容量电力系统的电抗：电缆线路电抗为： 电力变压器电抗为：总电抗为：三相短路电流周期分量的有效值为： 三相次暂态短路电流及短路稳态电流为：三相短路冲击电流为：三相短路容量为：4、电源引入高层住宅楼内供电电源采用电缆埋地引入方式。电压电流为交流220/380V，采用TN-S或TN-C-S接地系统。照明与动力电源分别引入楼内接箱或配电配电柜。一座高层住宅的建筑面积决定着引入楼内所需照明电缆的数量。每一根电缆接至一台接箱。接箱与配电柜的数量一一对应。接箱安装在地下一层的专用房间内，此房间应安排在外线电缆易于引入的方向。接箱选用高架型，室内设计应满足下列要求：1）、接箱的前面应有1.5m的操作距离，箱体的背后距墙应有1m的距离，留作电缆的敷设位置。在特殊情况下，也可以靠墙安装。2）、在接箱室应预留125钢管6根。供电电缆穿钢管沿接箱室的地面引至接箱。钢管在室外的埋深与住宅的室内外高度有关，用地下一层的层高减去室内外高差，再减去楼板的厚度，等于钢管在室外的埋深，但钢管埋深不应低于室外地坪下0.7m，钢管另一侧接至电缆井，预埋钢管应有向室外电缆井倾斜的坡度。3）、接箱室不允许有上下水管及煤气管道等非本室用管路通过。4）、接箱室至总配电室的线路距离不应超过15m。5）、为防止外面的水流入，配电室的地面可做门槛或将地面抬高一个踏步。外线电缆引入接箱室后，电缆可明敷设至接箱进线刀开关，也可以沿地面做沟，沟上盖盖板敷设至刀开关。5、变电所位置和形式的选择由于大楼有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一路经10kV公共电源电缆接入变电所，另一路引自邻近高压环网箱。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据变电所位置和形式的选择规定及GB500531994的规定，结合本大楼的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。5.1变电所主变压器台数、容量及主接线方案的选择1)、变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：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。2)、变电所主变压器容量选择每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：任一台变压器单独运行时，宜满足：任一台变压器单独运行时，应满足：。变压器型号额定容量/额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载SC3-500/1050010.50.4Dyn112.457.451.36考虑到本大楼的实际情况，同时又考虑到未来510年的负荷发展，初步取=500 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-500/10 ，其主要技术指如下表所示：3)、变电所主接线方案的选择方案：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从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 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案：单母线分段带旁路。优点：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。缺点：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。优点：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。缺点：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；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案。如下图:高压主接线图7、消防系统设计1）、本大楼住宅为18层，由此可知属于二类防火建筑，应按二级负荷要求供电。2）、水泵动力系统配电图如下图： 3)、电梯电源配电系统图如下图：8、大楼内外照明设计电气照明设计是由照明供电设计和灯具设计两部分组成。设计要解决照度计算、导线截面的计算、各种灯具及材料的选型，并绘制照明设计平面图。光源按其工作原理可分为热辐射光源、气体放电光源、半导体发光源三种。常用的光源有：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯和半导体灯等。照明光源的选择遵循以下的一般原则：1)、发光效率好；2）、显色性好，既显色指数高；3）、使用寿命长；4）、可靠、方便、快捷；5）、性价比高。9、防雷和接地装置的确定1）、变配电所的防雷措施装设避雷针。室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。高压侧装设避雷器。这主要用来保护主变压器，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。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。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。2）、防雷装置的确定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。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。接地基本理论电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。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。3）、接地装置的确定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：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。10.参考文献1 余建明，供电技术（第三版），机械工业出版社，1998.5 2 熊信银，发电厂电气部分（第三版），中国电力出版社，2004.83 戈东方，电力工程电气设计手册，水利水电出版社，1990 4 工业与民用配电设计手册 中国航空工业规划设计研究院等编 1994心得体会 在这次有意义的课程设计里面，因为时间的紧急以及我个人的知识水平有限，我觉得自己学到的供电系统知识并不多，但从中也形成了我的思想思维。我更加清楚的是在以后的日子里，自己要更加的努力学习相关的知识，用认真的学习态度对待学业和工作生活。不断弥补自己的缺点，发展自己的优点。 最让我受益匪浅的是：我们要认真对待每一个实验，每一次的课程设计，珍惜每一分一秒，尽量学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力。2011年5月16日教师评语 2011年5 月 16 日成绩及签名 2011 年5月 16日