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)濟的現(xiàn)代化?，F(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

2、活環(huán)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、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)運行的可靠性、 安全性、靈活性 和經(jīng)濟性學(xué)校的電氣工程及其自動化專業(yè)偏強電，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

3、本上所學(xué)到的知識， 加強理論與實際相結(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、八、-前言用戶供電系統(tǒng)的基本設(shè)計目標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，來進行負荷計算、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

4、電 設(shè)計的基本原理、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 高進行獨立設(shè)計的能力，并完成課程設(shè)計相關(guān)任務(wù)。(1-1)(1-2)(1-3)(1-4)第一章系統(tǒng)供電負荷的計算1.1負荷計算公式根據(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荷的 工作成為負荷計算。負荷計算的理論依據(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，其負荷曲線應(yīng)相似，其負荷曲線的特征參 數(shù)值（負荷系數(shù)、利用系數(shù)、需要系數(shù)

5、、最大有功負荷利用時數(shù)等）應(yīng)相近。計算負荷是根據(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 荷。本章采用需要系數(shù)法對學(xué)校的各類用電負荷進行詳細計算，并采用并聯(lián)電 容器方法對低壓進行集中補償，以提高功率因數(shù)。單組用電設(shè)備計算負荷的計算公式（1）有功計算負荷（單位為kWP3o = K d Pe式中：Kd為需用系數(shù)（1）無功計算負荷（單位為kvar）Q30 = P30ta n （2）視在計算負荷（單位為kvA）P3030 _ cos7計算電流（單位為A）S30I 30V3U n式中：Un為用電設(shè)備的額定電壓（單位為 KV多組用電設(shè)備計算負荷的計算公式(5)多組用電設(shè)備有功計算負荷基本

6、公式：同時系數(shù)：K' P=0.80.9 K' q=0.850.95本次設(shè)計取 K' q=0.95 K' q=0.95P30 = K ' P F30I30=S3 3U n1.2教學(xué)樓統(tǒng)計及計算(i)普通教師負荷統(tǒng)計單臺容量PN/KW臺數(shù)設(shè)備總?cè)萘縆W需要系數(shù)KdcostanPc/kwQc/kv arSc/KvAIc/A熒光燈0.081814.40.70.551.5210.0815.322風(fēng)扇0.0640.240.50.750.880.120.106電腦0.2810.280.70.90.330.1960.065插座0.680.480.70.750.880.3

7、360.296總 計2.523216.911.70716.111取 KP=0.910.5315.3018.5828.235=0.9575表1-1普通教室負荷統(tǒng)計表(2)樓梯過道負荷統(tǒng)計單臺容量PN/KW臺數(shù)設(shè)備總?cè)萘縆W需 要 系 數(shù)KdcostanPc/kwQc/kv arSc/KvAIc/A白熾燈0.14040.7102.80應(yīng) 急 燈0.01252.51102.50總 計0.11656.55.30取仿=0.9匕=0.954.7704.777.247表1-2樓梯過道負荷統(tǒng)計表(3 )衛(wèi)生間負荷統(tǒng)計單臺 容量PN/KW臺數(shù)設(shè)備 總?cè)?量KW需要 系數(shù)KdcostanPc/kwQc/kvarS

8、c/K vAIc/A白 熾 燈0.160.60.7100.4200.420.64表1-3衛(wèi)生間負荷統(tǒng)計表(4)其他負荷統(tǒng)計單臺容量PN/KW臺數(shù)設(shè)備總?cè)萘縆W需要系數(shù)KdcostanPc/kwQc/kv arSc/KvAIc/A生 活 水 泵202400.70.80.752821總計403603634.84取 Kd=0.9Kq=0.9532.433.143.87466.659表1-4其他負荷統(tǒng)計表(5 )左半樓負荷統(tǒng)計A.左半樓每層負荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A普通教室442.14861.2274.324112.928表1-5左半樓每層負荷統(tǒng)計表B.左半樓總負荷統(tǒng)

9、計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A每層5210.74306.1371.62564.64樓梯過道14.7704.777.24總計6215.51306.1376.39571.881-6左半樓總負荷統(tǒng)計表(6 )右半樓負荷統(tǒng)計A.右半樓每層負荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A普通教室331.61145.91555.74384.696衛(wèi)生間10.4200.420.638總計432.03145.91556.16385.3341-7右半樓每層負荷統(tǒng)計表B.右半樓負荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A每層5160.155229.575280.

10、815426.67樓梯過道14.7704.777.24總計6164.925229.575285.585433.911-8右半樓負荷統(tǒng)計表(7) A樓負荷統(tǒng)計類型個數(shù)Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A左半樓1215.51306.1376.39571.88右半樓1164.925229.575285.585433.91其他132.433.143.87466.659總計3412.8568.8取K送p=0.9匕=0.95371.5540.4655.7996.31-9 A樓總負荷統(tǒng)計1.3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，并且無特殊 要求時候，應(yīng)采用樹干式配電。當(dāng)用

11、電設(shè)備為大容量時，或負荷性質(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)點是：供電可靠性高，故障發(fā)生后影響范圍小；繼電保護裝置簡 單且易于整定；便于實現(xiàn)自動化；運行簡單，切換操作方便。樹干式的優(yōu)點是變 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，在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛。QK6-10KV380-220VFU圖1-2樹干式圖i-i 一級放射式在本次設(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：第二章主接線設(shè)計變配電所是電力網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著電網(wǎng)電

12、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、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)運行的可靠性、安全性、靈活性和經(jīng)濟性。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）進出線方便，特別是采用架空線進出時應(yīng)考慮這一點。（3）接近電源側(cè)，對總變、配電所特別要考慮這一點。（4）設(shè)備運輸方便。（5）盡量避開劇烈震動和高溫場所。（6）不宜設(shè)在有多塵和有腐蝕性

13、氣體的場所，當(dāng)無法遠離時。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)考慮今后的擴建。2.2變壓器型號的選擇變壓器臺數(shù)的選擇我們知道現(xiàn)學(xué)校采用10KV線路電源進線，由于學(xué)校用電大多為三級負荷， 只有行政樓和圖書館消防為二級負荷， 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。222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 器節(jié)能效果十分明顯，通常

14、所需的新增投資費用在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)約的電費支出約為整個投資費用的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Yyn 0。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)點是：供電可靠性高，故障發(fā)生后影響范圍小；繼電保護裝置簡 單且易于整定；便于實現(xiàn)自動化；運行簡單，切換操作方便。樹干式的優(yōu)點是變 配電所的饋出線回路少、投資小、結(jié)構(gòu)簡單。還有

15、一種為混合式，它兼具前兩者的優(yōu)點，在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛。6-10KVQKFU380-220V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：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)體未通過任何負荷而直接與另一相導(dǎo)體或“地”相碰觸。電網(wǎng)正常運行的破壞大多數(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么值法。在電力系統(tǒng)計算短路電流時，如計算低壓系統(tǒng)的短路

16、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 算簡化常采用標么制。因此，本設(shè)計采用的是標么值法來計算短路電流。供電系統(tǒng)中各標幺值的確定標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值間的比值，即標么值= 實際值（任意單位）基準值（同實際值單位）從上看出，標么值是沒有單位的。另外，采用標么值計算時必須先選定基準我們一般先選定基準容量 Sd和基準電壓Ud。根據(jù)二相交流電路中的基本關(guān)推得基準電流I d和基準電抗值分別為Sd(3-1 )2UdUdXd :V3j d Sd(3-d)據(jù)此，可以直接寫出以下標么值表示式

17、容量標么值* S SSd(3-3)電壓標么值* U UUd(3-4)電流標么值,* j ,屈 d jj -j dSd(3-5)電抗標么值x*=x =XS； XdU d(3-6)在進行短路計算時，為方便起見通常選擇基準值100MVA基準電壓(Ud)為線路平均額定電壓(UC)o短路電流的計算(1) 繪制計算電路，如圖3-1所示:圖3-1短路計算電路(2) 確定短路計算基準值設(shè) Sd =100MVA , Ud 二匕"05Un ,即高壓側(cè) Ud10.5kV，低壓側(cè) Ud0.4kV ,(3-7)(3-8)則:Id2 ： Sd =144KA 3Ud2（3）計算短路電路中各元件的電抗標幺值 電力系

18、統(tǒng)已知S°c二500MVA，故X； =100MVA/500MVA =0.2( 3-9) 架空線路 查表的LGJ-150的x0 =0.36/km，而線路長8km故X2 二 0.36 8 門 100MVA2 =2.6( 3-10)(10.5KV ) 電力變壓器 查表的S9-830的UZ% =4.5,故因此繪短路計算等效電路如圖X34.5 100MVA 七625100800 kVA(3-11)3-2所示:10.2VA22.6WVk - 135.625圖3-2短路計算等效電路（4）計算k-1點（10.5kV）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量： 總電抗標幺值X（ k 一 = X 1 X

19、 2 = 0 .22 .6 = 2 .8（ 3-12） 三相短路電流周期分量有效值Ik? = I d1 /X（k書=5.5/2.8 = 1.96kA（3-13） 其他短路電流I"（3）=I （3） = Ik3! =1.96kA（3-14）ish=2.55I"=2.55 1.96 = 5.0kA（ 3-15）Ish=1.51l"(3) =1.51 1.96 = 2.96kA(3-16) 三相短路容量Sk,3)= Sd=10° = 35.7MVA(3-17)X"2.8(5) 計算k-2點(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

20、電抗標幺值(3-18)x 2X2 X40.2 2.6 5.625 = 8.425 三相短路電流周期分量有效值I篤二 Id2/X(kq = 144/8.425 = 17.1kA(3-19) 其他短路電流|"(3) = |(3)= |醫(yī)=17.1kA( 3-20)ish =1.84I"=1.84 17.1=31.5kA( 3-21)(3-22)Ish =1.09I"=1.09 17.1 =18.6kA 三相短路容量Sk(3)22Sj_ 100x* 8= 11.9M VA(3-23)以上短路計算結(jié)果綜合如下所示:短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量/MVAI(3)1

21、 kI "(3)1 (3)I cd(3)ishI(3)I shSSKk 11.961.961.965.02.9635.7k -217.117.117.131.518.611.9表3-1短路電流計算統(tǒng)計表第四章 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、運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。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。1按正常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

22、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：選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置 地 占 八、 條 件參數(shù)Un1 N1 (3)I k(3)1 sh丨t1 oq Lima數(shù)據(jù)10KV57.7A1.96kA5.0kA21.96 x9 = 7.3次設(shè) 備 型 號 規(guī) 格額定參數(shù)UNe1 N *1 ocimaxl：t咼壓隔離開關(guān)6GN -10/200810KV200A25.5kA102x5 = 500高壓熔斷器RN2-1010KV0.5A50kA電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電流互感器LQJ-1010KV100/5A31.8kA81避雷器FS4-1010KV表4-1 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗表4-2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目