樓宇自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)報(bào)告樓宇供配電.

1、樓宇自動(dòng)化技術(shù)實(shí)訓(xùn)結(jié)業(yè)論文專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)：_姓 名：學(xué) 號(hào)：信息技術(shù)學(xué)院電氣工程系2013年 1月2日綜合樓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：本文對(duì)地下一層，地上十二層，局部十五層的綜合樓供 配電系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn) 行，必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策， 包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括確定大樓的設(shè)備電氣負(fù)荷等級(jí)，進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算, 選擇變壓器的容量、類型及臺(tái)數(shù)，各個(gè)樓層供電線路中的短路電 流的計(jì)算，供配電系統(tǒng)的主接線方式、高低壓設(shè)備和導(dǎo)線電纜的 選擇及校驗(yàn)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：綜合樓供配電計(jì)算負(fù)荷設(shè)備選擇目錄1 緒論 1

2、1.1 概況： 11.2 設(shè)計(jì)依據(jù)： 12.1 負(fù)荷分級(jí) 12.2 負(fù)荷數(shù)據(jù)： 22.3 負(fù)荷計(jì)算書(shū) 42.3.1 照明負(fù)荷計(jì)算 . 42.3.2 10/0.38KV 變電所計(jì)算負(fù)荷 53 供電電源與電壓選擇 73.1 供電電源 73.2 供電系統(tǒng)主接線 83.3 電壓選擇 94 電力變壓器選擇 94.1 變壓器型式及臺(tái)數(shù)選擇 94.2 變壓器容量選擇 105 高低壓配電接線設(shè)計(jì)及配電系統(tǒng)要求 105.1 10KV 配電要求 105.2 220V/380V 配電系統(tǒng)及負(fù)荷分級(jí) 106 短路電流計(jì)算及設(shè)備和導(dǎo)線的選擇 116.1 短路電流計(jì)算 116.2 設(shè)備選擇 146.2.1 高壓斷路器的選

3、擇 156.2.2 高壓斷路器的校驗(yàn) 156.2.3 高壓斷路器選擇參數(shù) 166.3 低壓斷路器選擇 166.3.1 低壓斷路器選擇 176.4 低壓斷路器選擇參數(shù) 176.5 電流互感器的選擇 187 總結(jié) 20參考文獻(xiàn) 221緒論1.1概況:本建筑樓宇為綜合樓，地下一層，地上十二層，局 部十五層，總面積約16000平方米，地下層為設(shè)備用房， 一、二層為公寓，十三至十五層為辦公用房及設(shè)備用房。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)：該建筑屬一類高層綜合建筑，其供配電系統(tǒng)接線方 案的設(shè)計(jì)，不僅要滿足負(fù)荷的需求，而且還要接線簡(jiǎn)單， 運(yùn)行安全可靠，方式靈活。2負(fù)荷分級(jí)、負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率 補(bǔ)償2.1負(fù)荷分級(jí)該樓宇屬一類高

4、層建筑，用電多為一、二級(jí)負(fù)荷， 用電負(fù)荷分級(jí)如下：一類負(fù)荷：各層公共照明、乘客電梯及消防電梯、 排污泵，消防負(fù)荷包括應(yīng)急照明及平時(shí)照明、 電話機(jī)房、 消防控制室、消防泵及泵房、噴淋泵、送風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng) 機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、提污泵等。二類負(fù)荷：平時(shí)照明、乘客電梯及消防電梯、生活 泵、空調(diào)機(jī)組、商鋪、寫(xiě)字樓及公寓供電等。三級(jí)負(fù)荷：設(shè)備房照明、儲(chǔ)藏室照明、用電插座、 空調(diào)水泵等。2.2負(fù)荷數(shù)據(jù)：表1本系統(tǒng)照明負(fù)荷數(shù)據(jù)用電設(shè)備名稱所在樓 層設(shè)備功率功率因 數(shù)負(fù)荷分 級(jí)備注地下室照明-1F5KW0.9三級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算14層公共照 明14F6KW0.9一級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算57層公共照 明57F4.5KW0.9

5、一級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算810層公共照明810F4.5KW0.9一級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算1112層公共照明1112F20KW0.9一級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算13層公共照明13F26KW0.9一級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算1415層公共照明1415F16KW0.9一級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算12層平時(shí)照 明12F197KW0.9三級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算310層平時(shí)照明310F680KW0.9三級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算1112層平時(shí)照明1112F10KW0.9三級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算1314層平時(shí)照明1314F15KW0.9三級(jí)由照明負(fù)荷 計(jì)算表2本系統(tǒng)電力負(fù)荷數(shù)據(jù)用電設(shè)備名稱所在樓層設(shè)備功率功率因數(shù)負(fù)荷分級(jí)備注113 層電梯113F24KW

6、0.8一級(jí)由電梯負(fù)荷計(jì) 算115 層電梯115F41KW0.8一級(jí)由電梯負(fù)荷計(jì) 算生活水 泵-1F31KW0.8二級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率軸流風(fēng) 機(jī)-1F7KW0.7一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率表3本系統(tǒng)消防負(fù)荷數(shù)據(jù)用電設(shè)備名稱所在樓 層設(shè)備功率功率因 數(shù)負(fù)荷分 級(jí)備注-1層應(yīng)急照明-1F60.9一級(jí)由照明設(shè)計(jì)計(jì) 算1層應(yīng)急照明1F1.50.9一級(jí)由照明設(shè)計(jì)計(jì) 算24層應(yīng)急照 明24F60.9一級(jí)由照明設(shè)計(jì)計(jì) 算514層應(yīng)急照明514F60.9一級(jí)由照明設(shè)計(jì)計(jì) 算113層電梯113F24KW0.8一級(jí)由電梯負(fù)荷計(jì) 算115層電梯115F41KW0.8一級(jí)由電梯負(fù)荷計(jì) 算設(shè)備照明-1F20 KW0

7、.9一級(jí)由照明負(fù)荷計(jì) 算消防泵-1F52KW0.8一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率噴淋泵-1F52KW0.8一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率提污泵-1F6.4KW0.8一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率4變頻控制柜-1F20KW0.8一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率送風(fēng)機(jī)13 F20KW0.8一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率排煙機(jī)13F17KW0.8一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率恒壓泵1529KW0.8一級(jí)按單位功率法 預(yù)留功率2.3負(fù)荷計(jì)算書(shū)231照明負(fù)荷計(jì)算照明負(fù)荷按負(fù)荷性質(zhì)分組，115層公共通道照明為 一組，地下室照明為一組；12層平時(shí)照明為一組，310 層平時(shí)照明為一組，1112層平時(shí)照明為一組，1314 層平時(shí)照明為一

8、組；采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，不計(jì)備 用設(shè)備功率。照明負(fù)荷計(jì)算書(shū)見(jiàn)表 4。表4照明負(fù)荷計(jì)算書(shū)設(shè)備名稱設(shè)備功 率(Kvy需系 數(shù)Kd功率 因數(shù)cos負(fù)荷 等級(jí)Pc(KW)Qc(KW)Sc(KVA)lc(A)115層公共 照明5110.9一級(jí)5125.55786地下室照 明510.9一級(jí)52.55.68.412層平時(shí)照明1970.920.9三級(jí)18188201305310層平時(shí) 照明6800.920.9三級(jí)62630469610571112層平時(shí) 照明1010.9三級(jí)104.81116.71314層平時(shí) 照明1510.9三級(jí)15716.725總計(jì)9580.690.86662391.37691538.

9、5一級(jí)負(fù)荷5610.9562762.294.5二級(jí)負(fù)荷9020.70.85631.4389.7742.81128.6232 10/0.38KV變電所計(jì)算負(fù)荷本設(shè)計(jì)10/0.38kv變電所計(jì)算過(guò)程如下：1）正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷計(jì)算總計(jì)算負(fù)荷等于照明負(fù)荷和電力負(fù)荷及平時(shí)運(yùn)行的 消防負(fù)荷的總和。由表可知照明計(jì)算負(fù)荷為：珞二 662kWtQd 二 391.3kvar電力及平時(shí)運(yùn)行的消防負(fù)荷總計(jì)算負(fù)荷為Pcm = lOOJkW = 8O5kvar由此可得變電所低壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷為 - * - 一一 -二二計(jì)入同時(shí)系數(shù)后的總計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)。對(duì)于總 計(jì)算負(fù)荷，取有功和無(wú)功的同時(shí)系數(shù)分別為 K 二 K弋卩印=0

10、.8 0,則計(jì)入同時(shí)系數(shù)后的總計(jì)算負(fù)荷為：P； = KepPc = 0.8 X 762.3 = 609MQ； = KecQc = 0.8 X 471.8 = 377.4kvar& =舸+Q?=7172WA功率因數(shù)為：p;cos0 = = 0,85S：2)無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算根據(jù)規(guī)范要求，民用建筑低壓側(cè)無(wú)功功率補(bǔ)償后的 功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上，一般在計(jì)算時(shí)按達(dá)到0.92來(lái)計(jì)算，故有對(duì)于總計(jì)算負(fù)荷：AQ= 609.8kW X tan(cos-10.85) - tan(cos_10.92)=118,lkvar,可取接近的120kvar總無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為：=2S7»4kvar= 1

11、fp2i nn!.視在計(jì)算負(fù)荷為:L： ':662. 6kVA9#變壓器的損耗為：#有功損耗為':泊附無(wú)功損耗為 笙上:、*變電所高壓側(cè)的總計(jì)算負(fù)荷：坯=耳+碼=609.8 + &6 = 61&4KWQcl= Q： + AQt = 259.3 + 331 = 292.4kvar=682.2kvar總功率因數(shù):3供電電源與電壓選擇3.1供電電源本系統(tǒng)高壓供電應(yīng)由區(qū)域變電站不同母線段引來(lái)兩路10KV電源至咼壓配電室，10KV配電系統(tǒng)宜設(shè)計(jì)為 單母線分段，并設(shè)計(jì)為兩臺(tái)變壓器，正常工作時(shí)，兩路 電源同時(shí)供電，互為備用，各負(fù)擔(dān) 50%負(fù)荷，一路故障 時(shí)，另一路電源供全部負(fù)

12、荷。3.2供電系統(tǒng)主接線電力的輸送與分配，必須由母線、開(kāi)關(guān)、配電線路、變壓器等組成一定的供電電路，這個(gè)電路就是供電系統(tǒng)的一次結(jié)線，即 主結(jié)線。智能化建筑由于功能上的需要，一般都采用雙電源進(jìn)線, 即要求有兩個(gè)獨(dú)立電源，常用的供電方案如圖 1所示。XT5T JnsT. STSTSTa.)b.)圖1常用供電方案主接線圖1 (a)為兩路高壓電源，正常時(shí)一用一備，即當(dāng)正常工作 電源事故停電時(shí)，另一路備用電源自動(dòng)投入。此方案可以減少中 間母線聯(lián)絡(luò)柜和一個(gè)電壓互感器柜，對(duì)節(jié)省投資和減小高壓配電 室建筑面積均有利。這種結(jié)線要求兩路都能保證100%勺負(fù)荷用電 當(dāng)清掃母線或母線故障時(shí)，將會(huì)造成全部停電。因此，這種

13、接線 方式常用在大樓負(fù)荷較小，供電可靠性要求相對(duì)較低的建筑中。圖1 (b)為兩路電源同時(shí)工作，當(dāng)其中一路故障時(shí)，由母線 聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)對(duì)故障回路供電。該方案由于增加了母線聯(lián)絡(luò)柜和電壓 互感器柜，變電所的面積也就要增大。這種接線方式是商用性樓 宇、高級(jí)賓館、大型辦公樓宇常用的供電方案。當(dāng)大樓的安裝容 量大，變壓器臺(tái)數(shù)多時(shí)，尤其適宜采用這種方案，因?yàn)樗鼙ＷC 較高的供電可靠性。目前常用的主接線方案為雙電源接入，如圖 2所示3.3電壓選擇該建筑為高層綜合性建筑，用電設(shè)備額定電壓為 交流220/380V，兩路電源同時(shí)供電，采用 YJV22 (90) 型電纜由室外變配電室引入地下層配電室。4電力變壓器選擇4.

14、1變壓器型式及臺(tái)數(shù)選擇本建筑為一般商住兩用高層民用建筑，變電所位于 主體建筑地下室內(nèi)，故宜采用三相雙繞組式變壓器，連10/接組別為Dyn 11,無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，電壓比 0.4kV。為節(jié) 省空間，變壓器與開(kāi)關(guān)柜布置在同一房間內(nèi)，變壓器外 殼防護(hù)等級(jí)選用IP2X。應(yīng)為本樓宇采用雙電源雙回路供電，故選用兩臺(tái)變壓器4.2變壓器容量選擇視在計(jì)算負(fù)荷為662.6Kva （co二。92）,本設(shè)計(jì)為 單母線分段，并設(shè)計(jì)為兩臺(tái)變壓器，正常工作時(shí)，互為 備用，各負(fù)擔(dān)50%負(fù)荷，一路故障時(shí)，另一路電源供全 部負(fù)荷。所以選用的變壓器型號(hào)為 SC10-500/10。5高低壓配電接線設(shè)計(jì)及配電系統(tǒng) 要求5.1 10KV配電要

15、求該建筑高壓配電應(yīng)由區(qū)域變電站的不同母線段引來(lái) 兩路10KV電源至高壓配電室，10KV配電系統(tǒng)宜設(shè)計(jì) 為單母線分段，并設(shè)計(jì)為兩臺(tái)變壓器，正常工作時(shí)，兩 路電源同時(shí)供電，互為備用，各負(fù)擔(dān) 50%負(fù)荷，一路故 障時(shí)，另一路電源供全部負(fù)荷。5.2 220V/380V 配電系統(tǒng)及負(fù)荷分級(jí)該建筑配電電壓為交流220/380V，兩路電源同 時(shí)供電，采用YJV22（90）型電纜由室外變配電室引入 地下層配電室，配電室低壓母線分段，各段由一臺(tái)變壓 器供電，正常工作時(shí)，兩段同時(shí)供電，互為備用，各負(fù) 擔(dān) 50%負(fù)荷，一段故障時(shí)，另一段供全部負(fù)荷。（ 1）配電系統(tǒng)采用 TN-C-S 系統(tǒng)。消防控制室、電 話機(jī)房、消

16、防泵、噴淋泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、 應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志等供電為一級(jí)負(fù)荷，均采用末 端自投線路設(shè)計(jì)，由不同的母線段引出雙回路放射式或 樹(shù)干式供電，線路采用阻燃電纜或?qū)Ь€。（2）商鋪、寫(xiě)字間、公寓、客梯、空調(diào)機(jī)等供電為 二級(jí)負(fù)荷，由配電室放射式或樹(shù)干式配電至各層配電間， 配電干線采用封閉式電纜橋架在地下層敷設(shè)至強(qiáng)電豎井 內(nèi)，在豎井內(nèi)向上敷設(shè)，消防供電電纜與非消防供電電 纜在橋架內(nèi)用金屬隔板隔開(kāi)。（ 3）電氣豎井內(nèi)、橋架和管線穿越各層樓板處做好 防火隔離。6 短路電流計(jì)算及設(shè)備和導(dǎo)線的選 擇6.1 短路電流計(jì)算求 K-1 點(diǎn) 的 三 相 短 路 電 流 和 短 路 容 量(Uivl=10.S

17、KV)；計(jì)算短路中各元件的電抗和總電抗電力系統(tǒng)電抗為:架空線路電抗» = 0.220500MVAL = xo1 = 038X4 = L522K-1點(diǎn)的短路等效電路總電抗為：xEi=VV174fi計(jì)算K-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量的有效值為:VXE1 V3 X174二 348kA三相次暫態(tài)短路電流及短路電流為:三相短路沖擊電流為i；li 二 2S5X348kA 二 8田kA1影=1.51 X 3.48kA = 525kA三相短路容量為：f 二的洛沙砒二 1.732 X 5.25kA X105KV = 95.6MVA1| zfllRlA-求K-2點(diǎn)的短路電流和短路容

18、量(:- 電路系統(tǒng)電抗為：X；= = - = 3.2X10-41 Soe 5OOMVA架空線路電抗為：電纜線路電抗為：20,38 X 4 X I 10= 2.21X10'3Q=6.96X10% 聞皿5丿電力變壓器電抗-1：-為：倔X%_4X(°好叫008=0.08 X 0.6 X繪K-2點(diǎn)的短路等效電路圖其總電抗為X 廠 X；+X；+X；+X；%015 39Q計(jì)算K-2點(diǎn)的短路電流和短路容量三相短路電流周期分量的有效值為:V3X 0.015390=15,0kA三相次暫態(tài)短路電流及段路穩(wěn)態(tài)電流為:吧=I昌=15.0U三相短路沖擊電流為：i_: = L84X15f0kA = 27

19、MkA 岀“ =1-09 X 15.0kA = 1635kA三相短路容量為：昭二占f I曲二 1-732 X 15(0kA X 0.4KV = 1039MVA6.2設(shè)備選擇根據(jù)目前我國(guó)高壓電器制造情況，電壓等級(jí)635KV的電網(wǎng)中，一般選用真空斷路器。額定電壓應(yīng)片 I不低于所在電網(wǎng)處的額定電壓-。額定電流應(yīng)等于或大于所在回路的最大長(zhǎng)期工作電流 -二（一般即為計(jì)算18如果單相短路電流比三相短路電流大 15%以上是, 應(yīng)以單相短路電流為校驗(yàn)條件。6.2.1高壓斷路器的選擇取L,二12KV,變壓器容量為ioookvA,得1000I = 144.3A選擇斷路器L二2二1滿足要求。根據(jù)VK型高壓真空斷路器

20、產(chǎn)品手冊(cè)選擇VK-10J25-630A。其開(kāi)斷電流為:_ -，額定峰值耐受電流 二嚴(yán)轄芫額定短時(shí)耐受電流（3s）八。6.2.2高壓斷路器的校驗(yàn)額定開(kāi)斷電流校驗(yàn)：；一 一一開(kāi)斷 電流滿足條件。動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：L：. U t：-"門:.止巳動(dòng)穩(wěn)定條件滿足。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：1/:-:-十,熱穩(wěn)定條件滿足。-遐想時(shí)間-斷路器反應(yīng)時(shí)間-斷路器開(kāi)斷電流-三相短路電流-計(jì)算電流-.-沖擊電流623高壓斷路器選擇參數(shù)表5高壓斷路器選擇參數(shù)設(shè)備參數(shù)VK-10J25-630A比較條件計(jì)算數(shù)據(jù)UN (KV)12滿足% <KV>10In W630滿足92.4I 昭 KA)25滿足9.76/ 屮 tC

21、KA2/)252 +滿足90.4963滿足Uh(KA)24.896.3低壓斷路器選擇低壓短路器以1#變壓器組為例進(jìn)行選擇6.3.1低壓斷路器選擇選擇萬(wàn)能低壓斷路器DW15-2500.額定電流選擇:昭-皿二心,滿足條 件。斷流能力校驗(yàn)：蝕冃擁滋界冃薦旳組,滿足條 件。長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器征訂電流Io：l：= 2500A>Ic = 1793.46A短延時(shí)過(guò)電流脫扣器征訂電流財(cái)和毗帥嘲54A瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流6.4低壓斷路器選擇參數(shù)表6低壓斷路器選擇參數(shù)設(shè)備參數(shù)DW-15-2500比較條件計(jì)算數(shù)據(jù)%（V）380滿足% <V)380k(A)2500滿足1739.46I點(diǎn)隠60滿足13.

22、24長(zhǎng)延時(shí)脫扣器"叩2500滿足 (A)1793.46瞬時(shí)脫扣器35滿足13.246.5電流互感器的選擇1、電流互感器的選擇1) 滿足工作電壓要求即：Ur三Un式中 Ur電流互感器額定工作電壓。Un 電流互感器測(cè)量處額定電壓；2) 滿足工作電流要求，應(yīng)對(duì)一、二次側(cè)電流進(jìn)行考 慮。(a) 一次側(cè)額定電流Ir1 ： Ir1三Ic 或者Ir1=1.21.5lc(b) 二次側(cè)額定電流Ir2 :強(qiáng)電使用Ir2=5A3) 種類和型式選擇：此處選擇澆注式4) 準(zhǔn)確度等級(jí)由于考慮到儀表指針在儀表盤(pán) 2/3左右較易準(zhǔn)確讀數(shù)，因此：Ir1=1.5lc以低壓配電系統(tǒng)圖 WP2回路為例：由于 Ur=380Vlc=122.81Alr1>1.5lc=184.2A本系統(tǒng)供配電系統(tǒng)的電流互感器主要用于測(cè)量，因 此準(zhǔn)確級(jí)選0.5級(jí)，因此初選用電流互感器LQG-0.5-200/5 (準(zhǔn)確度為：0.5級(jí)；一次側(cè)額定電流為200A,二次 側(cè)額定電流：5A )。2、電壓互感器的選擇1)滿足工作電壓要求對(duì)一、二次側(cè)分別考慮如下：(a) 次側(cè)電壓：Ur1=UN Um1 三 Uw式中Um1電壓互感器最高工作電壓Uw 電壓互感器裝設(shè)處的最高工作電壓Ur1電壓互感器額定電壓UN系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓(b) 二次側(cè)電壓 Ur2: Ur2=100V本樓宇