供配电 课程设计.doc

供配电课程设计

专 业：电气工程及其自动化
设计题目： 供配电课程设计
班级：电自 学生姓名： 学号：
指导教师： 南寿松
分院院长： 许建平
教研室主任： 高纯斌

电气工程学院

摘 要
本设计是对一层住楼的供配电系统进行全面设计，保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
设计内容包括确定大楼的设备电气负荷等级，进行负荷计算，选择变压器的容量、类型及台数，各个楼层供电线路中的短路电流的计算，供配电系统的主接线方式、高低压设备和导线电缆的选择及校验，防雷接地的设计。设计过程中需要绘图的部分使用AutoCAD绘图，最后将整个设计过程整理、总结设计文档报告。

关键词：商住楼；配电；计算负荷；设备选择；防雷接地

I
-

目 录
摘 要 I
1 绪论 1
1.1设计概况 1
2 负荷计算 1
2.1用电设备组的负荷计算 1
2.2负荷计算与无功补偿 2
2.3变压器和柴油发电机选择 2
3 变配电室系统设计 3
3.1供电电源 3
3.2变配电室系统 4
4 短路电流计算 4
5 导线电缆的选择 7
5.1导线电缆的选取原则 7
5.2导线截面选择的一般步骤 7
5.3导线电缆的选择与校验 8
5.3.1低压侧 8
5.3.2高压侧 8
7 结论 10
参考文献 11

1 绪论
1.1设计概况
首先，根据设计要求和目的，按照最新的《供配电系统设计规范》对其中的建筑负荷进行分类统计，根据《高层民用建筑设计防火规范》，按照现行的国家标准工业与民用供配电系统设计要求进行设计，然后进行负荷等级与无功补偿计算，列出负荷计算表。其次，根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，根据最后总计算负荷选择变压器容量及台数、主接线方案以及是否需要柴油发电机，确定配电所主接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。接着选择大楼的高低压部分进行短路电流的计算，并列出计算表格，选择配电所的一次设备及其校验，包括高低压断路器、熔断器、隔离开关、避雷器、开关柜，电流、电压互感器等设备，并根据需要进行热稳定和力稳定检验，列表表示。然后进行导线电缆的选择与校验。最后，根据相关规范，进行建筑的防雷保护与接地设计。
2 负荷计算
计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工导体的依据。它是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。
本工程属二类高层民用建筑。
负荷等级：二级负荷有消防泵、喷洒泵、加压风机、消防电梯、防火卷帘、消防报警系统、排烟机、楼梯过道照明、电梯、设备房照明。其余负荷为三级负荷。
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种，本设计将采用需要系数法予以确定。需要系数法是用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。
2.1用电设备组的负荷计算
在计算设备组单台设备的容量（Pe）后，可以根据所提供的需要系数Kx,得到设备组的有功计算负荷
（2.1）
式中，Kx为给出的需要系数；
Pe为单台电气设备的设备容量（kW）。
设备组的无功计算负荷
（2.2）
式中，为给出的正切值；
Pj为有功计算负荷（kW）。
设备组的计算容量
（2.3）
设备组的计算电流
（2.4）
式中，UN为系统的额定电压（kV）。
设备组的功率因数
（2.5）
2.2负荷计算与无功补偿
根据以上公式进行配电干线和配电所的负荷计算，得出结果进行列表显示，计算负荷表见附录。
2.3变压器和柴油发电机选择
无功补偿容量选350kVar，补偿后，变压器高压侧计算负荷为712.95kW,功率因数为0.91，设备总视在计算负荷784.59kVA，所以变压器选择一台SG9—800kVA—10/0.4kV防护等级IP20,变压器参数如下：

表2-1 SG9-800的主要技术指标
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
SG9-800
800
10
0.4
Dyn11
2.45
7.45
1.3
4.5

根据应急电源需求选取柴油发电机的容量，应急电源所供的设备有回路WL8a、WP1a-WP13a,其总设备功率为P1=249kW,需要系数Kx=0.8，Pj=199.2kW则柴油发电机容量可按如下公式计算

式中，为发电机并联运行不均匀系数，一般取0.9，单台取1。
K为可靠系数，一般取1.1。
计算得出柴油发电机容量P=219.12kW
柴油发电机为环保型，零烟气排放，低于45摄氏度冷却风，并且配有自动启动装置，启动时间不大于15s。
3 变配电室系统设计
3.1供电电源
本工程由附近10kV配电所引来一回10kV电源，另在负一层设置一台柴油发电机提供应急电源，本工程为高层民用建筑，用电设备额定电压为220/380V，低压配电距离最长不超过150m,所以本工程只设置1座10/0.38kV变电所，对所有的用电设备均采用低压220/380V三相四线制TN-S系统配电。
3.2变配电室系统
变配电室主结线的选择原则：
(1)当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。
(2)当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。
(3)当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。
(4)为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。
(5)接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。
(6)6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。
(7)采用6～10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。
(8)由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。
(9)变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。
(10)当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。
最后，综合各方面因素选择高压侧采用单母线不分段结线方式、低压侧采用单母线分段方式。低压配电系统采用树干式与放射式结合的方式。
4 短路电流计算
供电系统要求正常的不间断的对负荷供电，以保证生产和生活的正常进行。然而由于各种原因也难免出现故障，而使系统正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的电阻性短路。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺值法（又称相对单位制法）。
选取变配电所变压器及供电回路WL1到住宅三层配电箱进行短路计算，高压电缆YJV22-8.7/10kV型
标幺值法：
Sd=100MVA，Uav1=10.5kV，Uav2=0.4kV，Soc=500MVA，
（4.1）
（4.2）
（1）电力系统的标幺值
（4.3）
（2）架空线路的标幺值
X0=0.35Ω/km
则 （4.4）
（3）电力变压器的标幺值
S9-800 Dyn11型电力变压器短路阻抗电压百分比Uk%=4.5
则 （4.5）
（4）等效电路如下图所示

（5） k1点总电抗标幺值为
（4.6）
从而 （4.7）

三相短路容量
（4.8）
（6） k2点总电抗标幺值为

三相短路容量

短路计算表如下表所示：
表4-1 短路电流计算表
短路
计算点
三相短路电流（kA）
三相短路容量（MVA）

k1
2
2
2
5.1
3
36.5
k2
17.24
17.24
17.24
43.96
26.03
11.95

5 导线电缆的选择
5.1导线电缆的选取原则
为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。
1、材料选择：优先选用铝材料，下列场合可采用铜导线：
（1）重要的操作回路及二次回路。
（2）移动设备的线路及剧烈振动场合的线路。
（3）对铝有严重腐蚀的场合。
（4）爆炸危险场所有特殊要求者。
（5）国际工程有要求者。
2、按允许载流量选择导线或电缆截面积。
3、按允许电压损失选择导线和电缆截面积。
4、按经济电流密度条件选择导线和电缆截面积。
5、按机械强度选择导线和电缆截面积：要求所选的导线和电缆的截面积不小于其最小允许截面积。
5.2导线截面选择的一般步骤
根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。
距离小于200米和负荷电流较大的供电线路，先按发热条件选择，再按电压损失和机械强度校验。
距离大于200米或电压水平要求较高的供电线路，先按允许电压损失选择截面，再按发热条件和机械强度校验。
高压线路，先按经济电流密度选择截面，再按发热条件和电压损失条件校验，同时还必须校验机械强度。
以计算所得的几个截面中的最大者为准，从产品目录中选择稍大于所求得的值。
5.3导线电缆的选择与校验
5.3.1低压侧
选取回路WL1进行导线选取，配电柜出线经过WL1接三到九层楼层配电箱，该段导线距离较近，假设距离L=100m＜200m，则先按发热条件选择，再按电压损失和机械强度校验。
由前面计算可知该层设备容量为Pe=30kW,需要系数K=0.8，计算负荷为Pj=24kW，功率因数cos=0.8
（1）按发热条件
查表，环境温度为时，可选择4*ZR-VV-150+1*ZR-VV-95，及一根截面为95，其它四根都为150，聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套阻燃电力电缆，其安全载流量为297A，满足条件。
（2）校验电压损失0.55%<5%
5.3.2高压侧
选择变配电室高压侧的电缆，及大楼附近电源引来的10kV进线侧，进行计算并选择合适的电缆线，该部分电缆按照经济电流浓密度计算，先按经济电流密度选择，而后按发热条件和短路热稳定校验
变电所10kV，由第一部分计算负荷可知Pj=712.95kW，=0.91
（1） 按经济密度选择A （6.1）
经济电流密度取
则经济截面积 （6.2）
由以上条件选取YJV22-8.7/10kV型，交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，细钢丝铠装，截面积S=25，查表知其载流量正常允许最高温度。
（2） 按电压损失校验。因距离短，容量不大，电压较高，故可不校验。
（3） 按短路热稳定校验
按公式 （6.3）
假象时间考虑继电保护动作时间0.7s，断路器全分段时间0.2s，热稳定系数C=135，
则 <26 （6.4）
综上所述，该工程线路敷设方式为：
1、10kV高压电缆选用YJV22-8.7/10kV型，细钢丝铠装，埋地敷设，穿保护管进户。
2、 低压电缆选用ZR-VV全塑阻燃型，沿电缆盘，竖井或穿管敷设。
3、 室内配线采用ZR-VV，VV电缆，ZR-BV，BV导线沿电缆盘，电缆竖井，保护管敷设。

7 结论
通过这次课程设计，我加深了对现实生活中供配电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，像低压电气部分的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理到最后完成整个设计等。
在整个过程中，每天进行计算记录，反复演算，反复验证，将每一个小小的错误统计下来进行分析，现在看来之所以有的时候做的很慢还是因为以前上课时没有专心听讲，真是书到用时方恨少呀！这次设计接近实际，对我们以后的发展很重要，前几天，在教三楼里面偶然一个机会听了一场招聘会，因为是电器机电方面的所以才没立马走人，虽然人很少但招聘人员很有激情，其中机械设计的负责人提到了三个他们现在必备的软件，其中就有一个是AutoCAD,所以说它的重要性不言而喻。另外，这次的图纸全是电子版的，提高了我们的电脑实际操作能力，这对以后的建筑电气设计更是重要。
在这里要感谢曹老师细心的给予我们帮助，我们利用这次机会学到了很多，不只是多认识了几个电器元件，最重要的是知道了我们自己的欠缺与不足，能在以后的学习过程中查漏补缺，找准方向，不断求索！

参考文献
[1]《供配电工程设计指导》机械工业出版社，翁双安，2004.
[2]《现代建筑电气供配电设计技术》，中国电力出版社，李英姿等，2008.
[3]《供配电技术》，北京电子工业出版社，唐志平，2005.
[4]《建筑电气设计手册》，中国建筑工业出版社，朱林根，2001.
[5]《低压电器及其配电电控设备选用手册》，科学技术出版社，李茂林，1998.
[6]《中低压配电设备与使用200例》，中国电力出版社，周武仲，2006.
[7]《工厂供配电》，北京大学出版社，王玉华，2006.
[8]《 AutoCAD2008中文版电气设计完全自学手册》，机械工业出版社，孟德星，2008.
[9]供配电系统设计规范，GB50054-2009.
[10]民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2008.

一、课程设计任务书
1、题目：住宅小区的电气设计
设计内容:
建筑的供配电系统、电气照明、综合布线系统、系统集成、电气安全、节能与环保。
设计要点:
1 建筑的供配电系统；（1 供配电系统；2 负荷计算及无功功率补偿；3 短路电流计算、电气设备选择及继电保护；4 变、配电所二次接线；5 变、配电所布置；6 电气传动；7 电线、电缆的选择及敷设；8 电气布置；9 防雷与接地；...）
2 电气照明；
3 建筑的通信技术、有线电视系统、广播音响系统；；
4建筑的综合布线系统、系统集成；
5建筑的防火、防盗；
6建筑的电气安全；
7节能与环保。
二、要求：
1、指导教师能够提供实际工程设计的指导工作，尽量使课程设计接近实际设计工作；发挥学生的主观能动性，引导学生按照国家标准、行业规范进行设计工作；灌输行业、企业文化。
2、学生需要自主完成电气施工图纸的绘制，完成负荷参数的计算，保护装置及电气设备的选择并完成课程设计论文。
三、设计提交材料：
1电气施工图纸一张（1号图纸）。
2课程设计论文一份。
3课程设计任务书一份。
四、设计依据
1．国家及上海有关设计规范、标准：
《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)；
《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)；
《建筑物防雷设计规范》(GB50058-92)；
《住宅设计标准》(DGJ08-20-2001,J10090-2001);
《住宅设计规范》(GB50096-1999)；
《汽车库建筑设计规范》(JGJ100-98)；
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)。
五、设计进度（2011年6月12日至6月25日）
时间
设计内容
12日
布置设计任务、查阅资料
13～15日
制定设计方案
16～20日
数据计算
21～24日
选择设备、绘制图纸
25日
整理论文

六、答疑时间及地点
新实验楼电气机房，新实验楼321全天答疑

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