1、 .PAGE- 28 - / NUMPAGES30 .建筑供配電與照明課程設計報告題 目： 某小區大樓供配電與照明設計 系 部： 電氣工程系專 業： 建筑電氣工程技術目錄設計目的（2）設計任務書（2）設計容（7）負荷等級 （7）負荷計算和無功補償 （7）電源引入 （9）變電所位置和形式的選擇（10）變電所主變壓器臺數、容量與主接線方案的選擇（10）短路電流計算（13）配電系統的設計（14）變電所一次設備的選擇（16）變電所繼電保護的設計（18）消防系統設計（19）大樓外照明設計（20） 12、 防雷與接地裝置的確定（21）設計圖 （23）1、 照明設計平面圖 （23） 2、 高層住宅配電系統圖

2、 （25）設計目地通過某小區大樓的電氣設計，熟悉高層住宅電氣設計的方法與步驟。掌握根據建筑物用途的不同，合理選擇電源、變壓器、各種用電設備，能讀懂各種電氣圖，了解防雷與接地。設計任務書1、設計題目某小區大樓供配電與照明設計。2、設計要求根據本小區所能取得的電源與本小區用電負荷的實際情況，并適當考慮到小區負荷的發展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數與容量，選擇變電所主接線方案與高低壓設備與進出線，建筑的外照明設計、確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。3、設計依據1）、小區平面圖

3、與房屋建筑平面圖如圖2和圖3所示。2）、大樓負荷情況。該樓高18層，設為2個單元，屬于1梯2戶型，戶型為90平米兩室兩廳一廚一衛，單獨設立水泵站。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。照明與家用電器均為單相，額定電壓為220V。該樓的負荷統計資料如表1所示，樓住戶每戶需要系數取0.6、功率因素為0.5。3）、供電電源情況。按照小區與當地供電部門簽訂的供電協議規定，該小區可由附近一條10kV的公用電源干線和另一個小區變電所取得工作電源。該干線的走向和變電所位置參看小區總平面圖。該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，其定時限過電流保護整

4、定的動作時間為1.5s。4）、氣象資料該小區所在地區的年最高氣溫為40，年平均氣溫為25，年最低氣溫為0，年最熱月平均最高氣溫為35，年最熱月平均氣溫為30，年最熱月地下0.8m處平均溫度為20，年主導風向為東南風，年雷暴日數為20天。5）、地質水文資料該小區所在地區平均海拔1000m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。6）、電費制度該小區與當地供電部門達成協議，在小區變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電費制繳納電費。每月基本電費按主變壓器容量收取，為0.6元/kVA，動力電費為1元/kWh，照明（含家電）電費為0.5元/kWh，小區最大負荷時的功率因數不得低于0.9。4、設計任務要求

5、在一周時間獨立完成下列工作量：1）、設計說明書需包括：eq oac(,1) 封面與目錄。eq oac(,2) 前言與確定了賦值參數的設計任務書。eq oac(,3) 負荷計算和無功率補償。eq oac(,4) 變電所位置和型式的選擇。eq oac(,5) 變電所主變壓器臺數、容量與主接線方案的選擇。eq oac(,6) 短路電流計算。eq oac(,7) 變電所一次設備的選擇與校驗。eq oac(,8) 大樓外照明設計。eq oac(,9) 防雷和接地裝置的確定。2）.設計圖與表樣eq oac(,1) 變配電所主接線圖。eq oac(,2) 主要設備與材料表。5、設計時間2010-2011學年

6、第一學期教學周第19周。序號課 程 容教 學 要 求學時講授訓練1熟悉設計要求、準備相關的容理解設計的基本要求，整理出設計的思路0.5天2主接線設計設計主接線方案并進行分析、論證1天3負荷計算、短路計算負荷計算、短路電流計算1天4主要電氣設備的選擇能把主要的電氣設備選出來1天5項目設計書畫主接線圖、平面布置圖，完成課程設計報告1天6答辯根據設計容能回答上設計中的知識點0.5天表1大樓負荷統計資料小區用電單位名稱設備容量需要系數功率因數1照明需計算0.50.92插座需計算0.30.83電梯22kW/部0.50.84泵房消防用揚水泵90kW/臺10.7管道加壓泵4kW/臺1高位水箱加水泵4kW/臺

7、1消防水排水泵1kW/臺15同時系數圖2 小區建筑平面圖3 房屋建設平面圖三、設計容1、負荷等級根據民用建筑電氣設計規與火災報警與消防聯動控制的規定，普通高層住宅按二級負荷供電，19層與以上的住宅按一級負荷供電。高層住宅言主要消防設備有消防水泵、消防控制室、消防電梯、防排煙設施、火災自動報警與消防聯動裝置、火災應急照明和電動防火門窗、卷簾、閥門等。2、負荷計算和無功補償某小區大樓計算負荷表負荷名稱數量單一設備容量單類設備容量需要系數功率因數計算負荷nPe(KW)Pe(KW)K照明照明燈3600.0414.400.500.480.907.203.468.00插座135.000.300.750.8

8、040.5030.3850.63電梯422.0088.000.500.8044.0033.0055.00泵房消防用揚水泵290.00180.001.001.000.70180.00180.00257.14管道加壓泵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合計436.84290.42265.18397.28合計(K=0.9)261.38238.66357.55補償低壓電容器容量0.92-133補償后合計261

9、.38105.66281.93變壓器損耗4.2316.92合計（高壓側）0.91265.61122.57292.53其中照明燈的計算負荷確定如下：其余負荷計算過程一樣（從此處略）考慮到總的負荷的同時系數（K=0.9）后，大樓變電所變壓器低壓側的計算負荷為：欲將功率因數從0.73提高到0.92，則低壓側所需的補償容量為：補償后的計算負荷為：變壓器損耗為：大樓高壓側的計算負荷為：大樓的補償后的功率因數為：滿足（大于0.90）的要求。3、電源引入高層住宅樓供電電源采用電纜埋地引入方式。電壓電流為交流220/380V，采用TN-S或TN-C-S接地系統。照明與動力電源分別引入樓接箱或配電配電柜。一座高

10、層住宅的建筑面積決定著引入樓所需照明電纜的數量。每一根電纜接至一臺接箱。接箱與配電柜的數量一一對應。接箱安裝在地下一層的專用房間，此房間應安排在外線電纜易于引入的方向。接箱選用高架型，室設計應滿足下列要求：1）、接箱的前面應有1.5m的操作距離，箱體的背后距墻應有1m的距離，留作電纜的敷設位置。在特殊情況下，也可以靠墻安裝。2）、在接箱室應預留125鋼管6根。供電電纜穿鋼管沿接箱室的地面引至接箱。鋼管在室外的埋深與住宅的室外高度有關，用地下一層的層高減去室外高差，再減去樓板的厚度，等于鋼管在室外的埋深，但鋼管埋深不應低于室外地坪下0.7m，鋼管另一側接至電纜井，預埋鋼管應有向室外電纜井傾斜的坡

11、度。3）、接箱室不允許有上下水管與煤氣管道等非本室用管路通過。4）、接箱室至總配電室的線路距離不應超過15m。5）、為防止外面的水流入，配電室的地面可做門檻或將地面抬高一個踏步。外線電纜引入接箱室后，電纜可明敷設至接箱進線刀開關，也可以沿地面做溝，溝上蓋蓋板敷設至刀開關。4、變電所位置和形式的選擇由于大樓有二級重要負荷，考慮到對供電可靠性的要求，采用兩路進線，一路經10kV公共電源電纜接入變電所，另一路引自鄰近高壓環網箱。變電所的形式由用電負荷的狀況和周圍環境情況確定，根據變電所位置和形式的選擇規定與GB500531994的規定，結合本大樓的實際情況，這里變電所采用單獨設立方式。5、變電所主變

12、壓器臺數、容量與主接線方案的選擇1)、變電所主變壓器臺數的選擇變壓器臺數應根據負荷特點和經濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺與以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節性負荷變化較大；集中負荷較大。結合本大樓的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。2)、變電所主變壓器容量選擇每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：eq oac(,1)任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：eq oac(,2)任一臺變壓器單獨運行時，應滿足：。變壓器型號額定容量/額定電壓/kV聯結組型號損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負載SC3-500/1050010.50.4Dyn112.4

13、57.451.36考慮到本大樓的實際情況，同時又考慮到未來510年的負荷發展，初步取=500 。考慮到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號：SC3-500/10 ，其主要技術指如下表所示：3)、變電所主接線方案的選擇方案：高、低壓側均采用單母線分段。優點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關檢修時該母線各出線須停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。方案：單母線分段帶旁

14、路。優點：具有單母線分段全部優點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案：高壓采用單母線、低壓單母線分段。優點：任一主變壓器檢修或發生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行檢修或發生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經濟性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數量多，接線復雜，它們的經濟性能較差；采用方案一既滿足負荷供電要求又較經濟，故本次設計選用方案。如下圖:高壓主接線圖6、短路電流計算1)、短路電流計算的目的與方法短路電流計算的目的是為了正確選擇

15、和校驗電氣設備，以與進行繼電保護裝置的整定計算。本大樓住宅采用歐姆法計算。 2)、短路電流計算eq oac(,1)本大樓的供電系統簡圖如下圖所示。短路計算電路圖eq oac(,2)求K-1點的三相短路電流和短路容量（）電力系統電抗為：電纜線路電抗為：總電抗為：三相短路電流周期分量的有效值為：三相次暫態短路電流與短路穩態電流為：三相短路沖擊電流為：三相短路容量為：eq oac(,3)求K-2點的三相短路電流和短路容量電力系統的電抗：電纜線路電抗為：電力變壓器電抗為：總電抗為：三相短路電流周期分量的有效值為：三相次暫態短路電流與短路穩態電流為：三相短路沖擊電流為：三相短路容量為：7、配電系統設計高

16、層住宅分板式和塔式兩種。配電系統與計量方式應滿足下列要求：1）、照明系統采用樹干式配電。根據每層戶數的多少，每一層或二層取一相交流200V電源供電。2）、照明計量設在每層用戶表箱。3）、在動力總配電柜設動力總計量表。4）、消防用電要求雙路電源時，應以動力電源為主電源，照明電源為備用電源。5）、電梯前室照明與公共樓梯燈用電按動力計量（不裝子表），人防層、居委會應單獨計量。6）、設備層與地下室用電按照明計量，電度表裝在照明配電柜。7）、住戶配電箱可參照多層住宅的戶箱。如下圖：戶配電箱系統圖8、變電所一次設備的選擇1)、導線機截面選擇的基本理論為了保證供電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，對導線和電

17、纜截面進行選擇時必須滿足下列條件:2）發熱條件導線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。3）電壓損耗條件導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。4）經濟電流密度35KV與以上的高壓線路與電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。10KV與以下線路，通常不按此原則選擇。5）機械強度導線（包括裸線和

18、絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩定度。母線也應校驗短路時的穩定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。根據設計經驗，一般對高壓線路，常按經濟電流密度選擇，用其他三種方法校驗。對10KV與以下高壓線路與低壓動力線路，通常先按發熱條件來選擇截面，再由電壓損耗和機械強度校驗。對低壓架空線路，常按長時允許電流選擇，其余校驗。對低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再發熱條件和機械強度進行校驗。對長距離大電流與35KV以上的高壓線路，則可先按經濟電流密度確定經濟截面，再校驗其它條件。 高壓一次設備選取原則：根

19、據以上負荷計算和短路電流計算選擇高低壓一次設備。選取母線型號：TMY-3（504）；TMY-3（8010）+1（606）6)、變電所高壓一次設備的選擇高壓斷路器： ZN6-10 高壓熔斷器：RN2-10/0.5 -50 電流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5 電壓互感器：JDZJ-10接地開關：JN-3-10/25絕緣子型號：ZA-10Y抗彎強度：3.75kN（戶支柱絕緣子）從高壓配電柜引出的6kV三芯電纜采用交聯聚乙烯絕緣電力電纜，型號：YJV-350，無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度。9、變電所繼電保護的設計1)、繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性與靈敏性。2）、由于本設計高壓

20、線路不很長，容量不很大，因此繼電保護裝置比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監視裝置，裝設在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。型號都采用GL-25/10 。其優點是：繼電器數量大為減少，而且可同時實現電流速斷保護，可采用交流操作，運行簡單經濟，投資大大降低。此次設計對變壓器裝設過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側采用相關斷路器實現三段保護。3）、變

21、壓器的瓦斯保護瓦斯保護，又稱氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器部故障的一種基本的保護裝置。按GB5006292規定，800KVA與以上的一般油浸式變壓器和400KVA與以上的車間油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。瓦斯保護的主要元件是氣體繼電器。它裝設在變壓器的油箱與油枕之間的聯通管上。為了使油箱產生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器安裝應取1%1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時，聯通管對油箱頂蓋也有 2%4%的傾斜度。當變壓器油箱部發生輕微故障時，由故障產生的少量氣體慢慢升起，進入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平

22、衡錘的力矩而降落。這時上觸點接通而接通信號回路，發出音響和燈光信號，這稱之為“輕瓦斯動作”。當變壓器油箱部發生嚴重故障時，由故障產生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯通管進入油枕。這大量的油氣混合體在經過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。這時下觸點接通跳閘回路（通過中間繼電器），同時發出音響和燈光信號（通過信號繼電器），這稱之為“重瓦斯動作”。如果變壓器油箱漏油，使得氣體繼電器的油也慢慢流盡。先是繼電器的上油杯下降，發出報警信號，接著繼電器的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時發出跳閘信號。10、消防系統設計1）、本大樓住宅為18層，由此可知屬于二類防火建筑，應按二級負荷要求供電。2）

23、、水泵動力系統配電圖如下圖： 3）、電梯電源配電系統圖如下圖：11、大樓外照明設計電氣照明設計是由照明供電設計和燈具設計兩部分組成。其目的是應人的視覺功能要求，提供舒適明快的環境和安全保障。設計要解決照度計算、導線截面的計算、各種燈具與 HYPERLINK :/ lunwentianxia /class_free/150_1.shtml 材料的選型，并繪制照明設計平面圖（見附圖-圖1）。光源按其工作原理可分為熱輻射光源、氣體放電光源、半導體發光源三種。常用的光源有：白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈和半導體燈等。照明光源的選擇遵循以下的一般原則：1)、發光效率好；2）、顯色性好，既

24、顯色指數高；3）、使用壽命長；4）、可靠、方便、快捷；5）、性價比高。12、防雷和接地裝置的確定1）、變配電所的防雷措施eq oac(,1)裝設避雷針。室外配電裝置應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構）筑物上防雷設施保護圍之或變配電所本身為室型時，不必再考慮直擊雷的保護。eq oac(,2)高壓側裝設避雷器。這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關鍵的設備。為此要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。避雷器的接地端應與變壓器低壓側中性點與金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯后接地。eq oac(,3)低壓側裝設避雷器。這主要用在多雷區用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器低壓側中性點不接地時（如IT系統），其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙。2）、防雷裝置的確定eq oac(,1)直擊雷的防治根據變電所雷擊目的物