教室配電方案設(shè)計書

1、教學(xué)樓供配電設(shè)計摘要電力，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、 民用住宅及企事業(yè)單位的主要能源和動力， 是現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)。 沒有電力，就沒有國民經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化。 現(xiàn)代化社會的信息化和網(wǎng)絡(luò)化都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上的。 另外，隨著國家對教育事業(yè)的關(guān)注和加大投入，各地教學(xué)樓的建設(shè)也隨之增加， 相應(yīng)的對學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是電力設(shè)施將提出更大的挑戰(zhàn)。 教學(xué)樓照明設(shè)計是電器設(shè)計的基本內(nèi)容之一，其設(shè)計的質(zhì)量好壞，直接關(guān)系到人們工作、 學(xué)習(xí)和生活質(zhì)量的高低。 照明設(shè)計的目的就是根據(jù)環(huán)境的要求，正確的選擇光源和燈具， 確定合理的照明形式和布燈方案， 在節(jié)約能源和建設(shè)資金的允許下，獲得一個良好、舒適愉快的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)

2、境。因此做好供配電工作對于保證正常學(xué)習(xí)、工作、生活將有十分重要的意義。本次設(shè)計主要內(nèi)容包括：負(fù)荷計算、短路電流計算、電氣主接線的設(shè)計、電氣設(shè)備的選擇與校驗（包括主變壓器的選擇、斷路器及隔離開關(guān)的選擇與校驗、導(dǎo)體的選擇與校驗、 電流互感器的選擇與校驗、 電壓互感器的選擇和避雷器的選擇等）和變配電所的布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中，主接線代表了變配電所主體結(jié)構(gòu)，它對各種電氣設(shè)備的選擇、 配電裝置的布置、 繼電保護(hù)、 自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系， 并將長期影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、 安全性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性學(xué)校的電氣工程及其自動化專業(yè)偏強(qiáng)電，通過這次對教學(xué)樓供電系統(tǒng)的設(shè)計來全面的復(fù)習(xí)和鞏固書本上所

3、學(xué)到的知識， 加強(qiáng)理論與實際相結(jié)合的能力， 在完成設(shè)計的過程中鍛煉搜索和遴選有用資料的能力， 并通過逐步的完善設(shè)計內(nèi)容提升自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。關(guān)鍵詞：變壓器 電氣主接線 電氣設(shè)備 繼電保護(hù)1前言用戶供電系統(tǒng)的基本設(shè)計目標(biāo)是為各電力用戶的生產(chǎn)活動和人民生活提供一個安全、合理、優(yōu)質(zhì)的供電環(huán)境。而教學(xué)樓的供配電設(shè)計質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到我們接受知識， 享受大學(xué)生活質(zhì)量的高低。 教學(xué)樓供配電設(shè)計的目的是根據(jù)具體環(huán)境的要求，來進(jìn)行負(fù)荷計算、主接線計算、短路電流的計算、設(shè)備選擇校驗、變電所平面布置設(shè)計。通過本次課程的設(shè)計， 加深對建筑物供配電的理解， 初步了解教學(xué)樓供配電設(shè)計的

4、基本原理、 步驟及方法。掌握建筑供配電總體方案、 設(shè)計計算、設(shè)備選型。結(jié)合課程設(shè)計的文檔內(nèi)容， 熟悉教學(xué)樓供配電下需要提供的文檔技術(shù)要求， 學(xué)會繪制供電系統(tǒng)圖， 建立負(fù)荷計算表， 學(xué)會查閱有關(guān)專業(yè)技術(shù)資料及設(shè)計手冊， 提高進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計的能力，并完成課程設(shè)計相關(guān)任務(wù)。2第一章 系統(tǒng)供電負(fù)荷的計算1.1 負(fù)荷計算公式根據(jù)工藝和建筑設(shè)計等部門提供的用電設(shè)備及其安裝容量的確定計算負(fù)荷的工作成為負(fù)荷計算。 負(fù)荷計算的理論依據(jù)是相似性原理， 即性質(zhì)相同、 功能相近的用電設(shè)備組、 生產(chǎn)車間或電力用戶， 其負(fù)荷曲線應(yīng)相似， 其負(fù)荷曲線的特征參數(shù)值（負(fù)荷系數(shù)、利用系數(shù)、需要系數(shù)、最大有功負(fù)荷利用時數(shù)等）應(yīng)相近。

5、計算負(fù)荷是根據(jù)已知的教學(xué)樓的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。本章采用需要系數(shù)法對學(xué)校的各類用電負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)計算，并采用并聯(lián)電容器方法對低壓進(jìn)行集中補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)。1.1.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式（ 1）有功計算負(fù)荷（單位為kW）P30 K d Pe（1-1 ）式中： K d 為需用系數(shù)(1) 無功計算負(fù)荷（單位為 kvar ）Q30 P30 tan（1-2 ）(2) 視在計算負(fù)荷（單位為kvA）S30P30（1-3）cos(3) 計算電流（單位為 A）I 30S30（1-4）3U N式中： U N 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）31.1.2 多組用電設(shè)備計算

6、負(fù)荷的計算公式（5） 多組用電設(shè)備有功計算負(fù)荷基本公式：同時系數(shù) :KP0.8 0.9Kq0.85 0.95本次設(shè)計取Kq0.95Kq0.95P30KPP30Q30KqQ30I 30S303U NcosP30S301.2 教學(xué)樓統(tǒng)計及計算（1）普通教師負(fù)荷統(tǒng)計單臺設(shè)備需要臺總?cè)輈ostanQc/kvSc/K容量系數(shù)Pc/kwIc/A數(shù)量arvAPN/KWKdKW熒15.32光0.081814.40.70.551.5210.082燈風(fēng)0.0640.240.50.750.880.120.106扇電0.2810.280.70.90.330.1960.065腦插0.680.480.70.750.880

7、.3360.296座2.523216.911.7016.11總71計取 KP =0.910.5315.3018.528.2834K q =0.9575表 1-1 普通教室負(fù)荷統(tǒng)計表（2）樓梯過道負(fù)荷統(tǒng)計需單臺臺設(shè)備要Qc/kvSc/Kcos tan Pc/kw容量總?cè)菹礱rIc/APN/KW數(shù)量 KW數(shù)vAKd白熾0.14040.7102.80燈應(yīng)急0.01252.51102.50燈0.11656.55.30總?cè)?KP =0.97.244.770計4.77Kq =0.957表 1-2 樓梯過道負(fù)荷統(tǒng)計表（3）衛(wèi)生間負(fù)荷統(tǒng)計單臺設(shè) 備需 要容量總 容Sc/K系 數(shù)cos tan Pc/kwQc/

8、kvarIc/A臺數(shù)量vAPN/KKdWKW白熾0.160.60.7100.4200.420.64燈5表 1-3 衛(wèi)生間負(fù)荷統(tǒng)計表（4）其他負(fù)荷統(tǒng)計單臺設(shè)備需要臺總?cè)輈ostanQc/kvSc/K容量系數(shù)Pc/kwIc/A數(shù)量arvAPN/KWKdKW生活2400.70.80.75282120水泵403603634.84總?cè)?KP =0.943.866.6計32.433.1K q =0.957459表 1-4其他負(fù)荷統(tǒng)計表（5）左半樓負(fù)荷統(tǒng)計A. 左半樓每層負(fù)荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A普通教442.14861.2274.324112.928室表 1-5 左半樓每

9、層負(fù)荷統(tǒng)計表B.左半樓總負(fù)荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A6每層5210.74306.1371.62564.64樓梯4.7704.777.241過道總計6215.51306.1376.39571.881-6 左半樓總負(fù)荷統(tǒng)計表（6）右半樓負(fù)荷統(tǒng)計A. 右半樓每層負(fù)荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A普通教331.61145.91555.74384.696室衛(wèi)生間10.4200.420.638總計432.03145.91556.16385.3341-7右半樓每層負(fù)荷統(tǒng)計表B.右半樓負(fù)荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A7每層5

10、160.155229.575280.815426.67樓梯14.7704.777.24過道總計6164.925229.575285.585433.911-8右半樓負(fù)荷統(tǒng)計表（7） A 樓負(fù)荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A左半1215.51306.1376.39571.88樓右半1164.925229.575285.585433.91樓其他132.433.143.87466.6593412.8568.8總計取KP=0.9371.5540.4655.7996.3Kq =0.951-9A 樓總負(fù)荷統(tǒng)計81.3 低壓配電在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)， 當(dāng)大部分用電設(shè)備為中小容量

11、， 并且無特殊要求時候，應(yīng)采用樹干式配電。當(dāng)用電設(shè)備為大容量時，或負(fù)荷性質(zhì)質(zhì)量，或在有特殊要求的建筑物內(nèi)，應(yīng)采用放射式配電。放射式的優(yōu)點(diǎn)是： 供電可靠性高， 故障發(fā)生后影響范圍??； 繼電保護(hù)裝置簡單且易于整定；便于實現(xiàn)自動化；運(yùn)行簡單，切換操作方便。樹干式的優(yōu)點(diǎn)是變配電所的饋出線回路少、投資小、結(jié)構(gòu)簡單。還有一種為混合式，它兼具前兩者的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛。圖 1-1 一級放射式圖 1-2 樹干式在本次設(shè)計中對干同一區(qū)變管轄范圍內(nèi)用電設(shè)備性質(zhì)相同的采用放射式配電，而少區(qū)域內(nèi)采用樹干式配電。本教學(xué)樓采用放射式和樹干式相結(jié)合。具體圖如下所示：9第二章 主接線設(shè)計變配電所是電力網(wǎng)的重要組成

12、部分，承擔(dān)著電網(wǎng)電壓的變換和電能傳輸任務(wù)。他的設(shè)計（變電所位置的確定和主變壓器及主接線方案的選擇）至關(guān)重要，其中主接線代表了變配電所主體結(jié)構(gòu)，它對各種電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系，并將長期影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。2.1 變配電所位置的選擇變配電所位置選擇的一般原則：（1）盡量靠近負(fù)荷中心，以減少配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗及有色金屬消耗量。（2）進(jìn)出線方便，特別是采用架空線進(jìn)出時應(yīng)考慮這一點(diǎn)。（3）接近電源側(cè)，對總變、配電所特別要考慮這一點(diǎn)。（4）設(shè)備運(yùn)輸方便。（5）盡量避開劇烈震動和高溫場所。（6）不宜設(shè)在有多塵

13、和有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時。則應(yīng)設(shè)在污源的上風(fēng)側(cè)。（7）不宜設(shè)在廁所、浴池或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。（8）不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方。且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方。（9）不應(yīng)妨礙其他建筑物的發(fā)展，并適當(dāng)考慮今后的擴(kuò)建。2.2 變壓器型號的選擇2.2.1 變壓器臺數(shù)的選擇我們知道現(xiàn)學(xué)校采用10KV 線路電源進(jìn)線，由于學(xué)校用電大多為三級負(fù)荷，只有行政樓和圖書館消防為二級負(fù)荷，對供電可靠性和靈活性要求不是太高。因此，用一臺變壓器就可以了。102.2.2 變壓器型號的選擇用高效節(jié)能型三相電力變壓器S9 來取代用熱軋硅鋼片的SJ1 三相電力變壓器

14、節(jié)能效果十分明顯， 通常所需的新增投資費(fèi)用在3 年左右時間內(nèi)即可收回， 在整個變壓器壽命期間可節(jié)約的電費(fèi)支出約為整個投資費(fèi)用的3-4 倍，并有利于綠色環(huán)保。因此，我校采用的變壓器為S9-800/10(6),主變壓器的聯(lián)結(jié)組均采用Yyn0。2.3 變配電所接線圖設(shè)計在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)， 當(dāng)大部分用電設(shè)備為中小容量， 并且無特殊要求時候，應(yīng)采用樹干式配電。當(dāng)用電設(shè)備為大容量時，或負(fù)荷性質(zhì)質(zhì)量，或在有特殊要求的建筑物內(nèi)，應(yīng)采用放射式配電。放射式的優(yōu)點(diǎn)是： 供電可靠性高， 故障發(fā)生后影響范圍??； 繼電保護(hù)裝置簡單且易于整定；便于實現(xiàn)自動化；運(yùn)行簡單，切換操作方便。樹干式的優(yōu)點(diǎn)是變配電所的饋出線

15、回路少、投資小、結(jié)構(gòu)簡單。還有一種為混合式，它兼具前兩者的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛。圖 2-1 一級放射式圖 2-2 樹干式在本次設(shè)計中對干同一區(qū)變管轄范圍內(nèi)用電設(shè)備性質(zhì)相同的采用放射式配電，而少區(qū)域內(nèi)采用樹干式配電。本教學(xué)樓采用放射式和樹干式相結(jié)合。具體圖如下所示：11圖 2-3 變電所的主接線路圖第三章 短路電流的計算“短路”是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的一種故障。所謂短路是電網(wǎng)中某一相導(dǎo)體未通過任何負(fù)荷而直接與另一相導(dǎo)體或“地” 相碰觸。電網(wǎng)正常運(yùn)行的破壞大多數(shù)是由短路故障引起的。因此，正確計算短路電流尤為重要。3.1 短路電流計算短路電流計算的方法常用的有名值法和標(biāo)么值法。在電力系統(tǒng)計算短

16、路電流時，如計算低壓系統(tǒng)的短路電流，常采用有名值；但計算高壓系統(tǒng)短路電流， 由于有多個電壓等級， 存在著電抗換算問題， 為使計算簡化常采用標(biāo)么制。因此，本設(shè)計采用的是標(biāo)么值法來計算短路電流。3.1.1 供電系統(tǒng)中各標(biāo)幺值的確定標(biāo)么制中各元件的物理量不用有名單位值，而用相對值來表示。 相對值就是實際有名值與選定的基準(zhǔn)值間的比值，即實際值 (任意單位 )標(biāo)么值基準(zhǔn)值 (同實際值單位)從上看出，標(biāo)么值是沒有單位的。另外, 采用標(biāo)么值計算時必須先選定基準(zhǔn)值。12我們一般先選定基準(zhǔn)容量Sd 和基準(zhǔn)電壓Ud。根據(jù)三相交流電路中的基本關(guān)系，推得基準(zhǔn)電流I d 和基準(zhǔn)電抗值分別為I dSd（3-1 ）3U d

17、U d2X dU d（3-2 ）3 I dSd據(jù)此，可以直接寫出以下標(biāo)么值表示式容量標(biāo)么值*S（3-3 ）SSd電壓標(biāo)么值U *U（3-4 ）U d電流標(biāo)么值I *I3Id（3-5 ）II dSd電抗標(biāo)么值*XX Sd（3-6 ）X2X dU d在進(jìn)行短路計算時， 為方便起見通常選擇基準(zhǔn)值 Sd 100MVA，基準(zhǔn)電壓（Ud）為線路平均額定電壓（ Uc）。3.1.2短路電流的計算（ 1）繪制計算電路，如圖3-1 所示：k-1k-2(1)(3)500MVA(2)LGJ-150,8kmS9-800系統(tǒng)10.5kV0.4kV圖 3-1 短路計算電路（ 2）確定短路計算基準(zhǔn)值設(shè) S100MVA UUc

18、1.05UN ，即高壓側(cè)Ud 110.5kV，低壓側(cè)Ud 20.4kV，d， d13則：I d 1SdKA（3-7 ）5.53U d 1I d 2SdKA（3-8）3U d 2144（ 3）計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng) 已知 Soc 500MVA ，故X1100/ 5000.2（3-9）MVAMVA架空線路 查表的 LGJ-150 的 x00.36/ km，而線路長 8km，故X 20.36 8100MVA2.6（ 3-10 ）210.5KV電力變壓器 查表的 S9-830 的 U Z % 4.5，故X 34.5100MVA5.625（ 3-11 ）100800kVA因此繪短路計算

19、等效電路如圖3-2所示：12k 1 3k 20.22.65.625圖 3-2 短路計算等效電路（ 4）計算 k-1 點(diǎn)（ 10.5kV ）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量：總電抗標(biāo)幺值Xk 1X 1X 20 . 22 . 62 . 8（3-12 ）三相短路電流周期分量有效值I (3)Id1 /X(k 1)5.5 / 2.8 1.96kA（3-13）k 1其他短路電流I (3)I (3)I (3)kA（ 3-14 ）k 11.96i( 3)I (3)2.55kA（3-15）sh2.551.96 5.014I sh(3)1.51I ( 3)1.51 1.96 2.96kA（3-16 ）三相

20、短路容量Sk 1( 3)Sd10035.7M V A（ 3-17 ）Xk 12.8（ 5）計算 k-2 點(diǎn)（ 0.4kV 側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量：總電抗標(biāo)幺值Xk 2X1X 2X 30.22.65.6258.425（ 3-18 ）三相短路電流周期分量有效值I( 3)Id 2/X( k 2)144/ 8.425kA（ 3-19 ）k 217.1其他短路電流I (3)I (3)I (3)kA（3-20 ）k 117.1i(3)I (3)1.8417.1kA（3-21）sh1.8431.5I sh(3 )1.09I (3)1.0917.118.6kA（3-22 ）三相短路容量S

21、k(3 )Sd10011.9M V A（ 3-23 ）22Xk 28.425以上短路計算結(jié)果綜合如下所示：三相短路電流 /KA三相短路容量 /MVA短路計算點(diǎn)( 3)I (3)I (3)(3)(3)SK(3)I kishI shk11.961.961.965.02.9635.7k217.117.117.131.518.611.9表 3-1短路電流計算統(tǒng)計表15第四章 設(shè)備選擇與校驗供電系統(tǒng)中各電氣設(shè)備的選擇是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的要求和設(shè)備的安裝環(huán)境條件，保證在正常工作時，安全可靠、運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。在短路情況下，能滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求而不知損壞，并在技術(shù)合理的情況下力求經(jīng)濟(jì)。1.按正常

22、工作條件選擇時需要根據(jù)以下幾方面：（ 1）環(huán)境（ 2）電壓（ 3）電流2.按短路情況進(jìn)行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗（ 1）動穩(wěn)定校驗（ 2）短路情況下的熱穩(wěn)定4.1 一次設(shè)備的選擇與校驗一次設(shè)備是指直接參與生產(chǎn)變換輸送分配和消耗電能的設(shè)備，常用的高壓一次電氣設(shè)備有：高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓斷路器等。在建筑工程常見的低壓電氣設(shè)備有刀開關(guān)、熔斷器、自動空氣開關(guān)、接觸器、低壓配電柜等。選擇一次設(shè)備時應(yīng)校驗的項目如下表所示：16選擇校驗項目電壓電流斷流能動穩(wěn)定力度裝參數(shù)U NI N( 3)( 3)I ki sh置地點(diǎn)數(shù)據(jù)10KV57.7A1.96kA5.0kA條件額定參數(shù)U N eI N eI ocimax一高壓隔離開關(guān)6 10/200次GN10KV200A25.5kA8設(shè)備高壓熔斷器10KV0.5A50kA型RN2-10號電壓互感器10/0.1kV規(guī)JDJ-10格電流互感器100/5A31.810KVkALQJ-10避雷器 FS4-1010KV表 4-1 10KV 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗熱穩(wěn)定度I ( 3)t ima1.9621.97.3I t2t10255008117表 4-2 380V 側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目