某賓館大樓的供配電系統(tǒng)設計

1、供配供配電電技技術課術課程程設計設計課題：某賓館大樓的供配電系統(tǒng)某賓館大樓的供配電系統(tǒng) 系系 別別： ： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 自 動 化姓 名： 學 號： 092409245指導教師： 河南城建學院2012 年 6 月 20 日成績評定一、指一、指導導教教師評語師評語（根據(jù)學生設計報告質量、答辯情況及其平時表現(xiàn)綜合評定）。二、二、評評分分（按下表要求評定）設計報告評分答辯評分平時表現(xiàn)評分評分項目任務完成情 況（20 分）課程設計報告質量（40 分）表達情況（10 分）回答問題情 況（10 分）工作態(tài)度與紀律（10 分）獨立工作能力（10 分）合 計 （100 分）得分課程設計成績評定班級

2、班級 姓名姓名 學號學號成績：成績： 分（折合等級分（折合等級 ）指導教師簽字 年 月 日一、設計目的一、設計目的 供配電技術，就是研究電力的供應及分配的問題。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)代文明的物質技術基礎。沒有電力，就沒有國民經(jīng)濟的現(xiàn)代化?，F(xiàn)代社會的信息化和網(wǎng)絡化，都是建立在電氣化的基礎之上的。因此，電力供應如果突然中斷，則將對這些用電部門造成嚴重的和深遠的影響。因此，作好供配電工作，對于保證正常的工作、學習、生活將有十分重要的意義。我們這次的設計的題目是某賓館大樓的供配電系統(tǒng)設計；作為賓館，隨著人民生活水平的不斷提高，對賓館的基礎設施建設特別是電力設

3、施將提出新的挑戰(zhàn)。二、設計要求二、設計要求1、基礎資料基礎資料該工程賓館大樓，地下有三層，地上有 22 層，總建筑面積為 60000 平方米，主要設備有：1空調機房42012冷卻水泵754（三備一用）3冷凍水泵754（三備一用）4冷卻水塔2535冷水機組52036正壓送風6017送 排風機2228噴淋水泵373（兩備一用）9消防水泵753（兩備一用）10消防排煙56111消防電梯15112荷梯18.5113客梯15314自動扶梯15115生活給水泵753（兩備一用）16補水泵222（一備一用）17潛污水泵112 電源情況：兩回 10kv 供電2、要求：要求： （1） 、統(tǒng)計負荷 （2） 、變配

4、電站的主接線設計 （3） 、負荷計算 （4） 、短路電流計算 （5） 、主要電氣設備選擇 （6） 、變壓器的繼電保護設計三、各部分電路設計三、各部分電路設計 1、負荷統(tǒng)計、負荷統(tǒng)計 計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。用電設備計算負荷的確定,在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各國普遍應用的確定計算負荷的基本方法,在此課程設計中采用需要系數(shù)法來確定計算負荷。按需要系數(shù)法確定用電設備的有功計算負荷（kw）的計算公式為 PC=Kd Pn。i 式中Pn。i用電設備組的總的設備容量，單位為 KW。 Kd用電設備組的需要系數(shù)，根據(jù)參考書工廠供電設計指導中的表 2-1

5、查得變配電所的需要系數(shù)為 0.50.7，在此選取0.7。無功計算負荷（kvar）為 QC= PCtan式中tan用電設備組的總的設備組cos的正切值。視在計算負荷（kvA）為 SC= PC/cos式中 cos為功率因數(shù)，有設計任務書取 0.9。 計算電流(A)的計算公式 IC= SC/(Ur)3式中 Ur=380V. 2 2無功功率補償無功功率補償目前我國對用電單位的功率因素要求高壓供電壓者為 0.9 以上，低壓供電者為 0.95 以上，為此絕大多數(shù)的工業(yè)與民用建筑采用補償?shù)霓k法、即在低壓配電室的配電母線上安裝若干組電力電容器補償供電范圍內的無功功率以達到提高功率因數(shù)的目的。從以下的功率三角形

6、的矢量圖可知，要使功率因數(shù)由 cos提高到 cos，必須裝置補償電容器(采用自動補償方式)的容量為: 12)tan(tan21jPQc式中：-設計電容器補償容量，Kvar;Qc-總有功計算負荷；jP、對應于補償前后 cos, cos的正切值。1tan2tan12由附錄可查出上述設備的需要系數(shù)和功率因數(shù)，計算出每一組的計算負荷，最后計算出總的計算負荷，結果過程及結果列表中： 表 1 各設備的負荷統(tǒng)計設備組編號設備名稱設備容量需要系數(shù)costanPcQcScIc1空調機房4200.650.80.75273204.7341.25518.49冷卻水泵3*75冷凍水泵3*75冷卻水塔3*252冷水機組3

7、*5200.70.80.751459.51094.631824.382771.94正壓送風603送 排風機2*220.650.80.7567.650.784.5128.39噴淋水泵2*37消防水泵2*754消防排煙560.70.80.75196147245372.25消防電梯15貨梯18.5客梯3*155自動扶梯1510.51.7393.5161.75186.83283.87生活給水泵2*75補水泵226潛污水泵2*110.70.80.75135.8109.85169.75257.923 3、變配電站的主接線設計、變配電站的主接線設計 （1）主接線的定義主接線時有各種開關電器、電力變壓器、母線

8、、電力電纜或母線一項電容器、避雷器等電氣設備以一定次序相連接的接受和分配點能的電路。主接線只表達上述電氣設備之間的電氣連接關系，與其具體安裝地點無關。主接線的實施場所是變電站行或配電站。 主接線可以分為有母線結線和無母線結線兩大。有母線接線又可分為單母線結線和雙母線結線；無母線結線可分為單元式結線、橋式結線和多角形結線。中、低壓供配電系統(tǒng)中主要采用單母線結線、單元式結線和橋式結線， 。（2） 對主結線的基本要求1.安全性：必須保證在任何可能的運行方式及檢修狀態(tài)下運行人員及設備的安全。2.可靠性：主結線的可靠性要求由人、用電負荷的等級確定。3.靈活性：應能適應各種可能的運行方式的要求。4.經(jīng)濟性

9、：應滿足最少的投資與年運行費用的要求，使得總經(jīng)濟效益為最佳。（3）本設計中的主接線的一次側采用單母線分段的接線方式，三個變壓器的容量分別為 500、1600、400KVA,其中的二次側接空調機房和消防設備（噴淋水泵、消防水泵、消防排煙） ，制冷設備（冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻水塔、冷水機組） ，T3 變壓器的二次側接風機（正壓送風、送排風機） 、電梯（消防電梯、荷梯、客梯、自動扶梯、 ） 、生活用水設備（生活給水泵、補水泵、潛污水泵）.其主接線圖如下圖所示: 圖 1 主接線圖4.主接線上各點的負荷計算主接線上各點的負荷計算： 如上圖主接線所示,取 C1/C2/C3 三點進行負荷計算，其計算過程如

10、下，然后根據(jù)所得的計算負荷確定變壓器的容量及臺數(shù)，同時補償?shù)哪繕藶樽儔浩鞲邏簜炔糠止β室驍?shù)不低于 0.9. C1 點的計算負荷： 這一組是多組設備的計算，由空調機房和消防設備兩組設備構成，其中備用設備不計入在內，同時由于變壓器低壓側上設有自動無功補償裝置，因此C1、的計算負荷應為補償后的值，入下表所示。 表 2 C1、的計算負荷 計算點多組設備計算有功功率Pc/KW多組設備計算無功功率Qc/KW有功同時系數(shù)KP無功同時系數(shù)KQ計算有功功率Pc/KW計算無功功率 Qc/kvar計算視在功率Sc/KVA 計算電流Ic/AC1、273+196=469204.75+147=351.750.90.946

11、9*0.9=422.1351.75*0.9=316.58422.12+316.582=527.63801.6C1、的計算負荷尚未計及補償，補償后的負荷如下表所示： 現(xiàn)將低壓側功率因數(shù)補償為 0.93，則需要補償?shù)臒o功功率 Qcc滿足下式：422.1/422.12+（316.58-Qcc）2=0.93故 Qcc=149.74 Kvar表 3 C1 的計算負荷計算點補償前功率因數(shù) cos1無功補償容量Qcc/Kvar實際補償容量/(6 臺，30Kvar/臺)補償后計算有功功率Pc/KW補償后計算無功功率Qc/Kvar補償后計算視在功率Sc/KVA補償后功率因數(shù)cos1補償后計算電流Ic/AC142

12、2.1/527.63=0.8149.74180422.1136.58443.650.95674補償后功率因數(shù) 0.950.93，滿足要求。由 C1 點的計算負荷，我們可以確定所選變壓器型額定容量為 500KVA. C2 點的計算負荷： 表 4 C2 點的計算負荷計算點有功功率Pc/KW有功同時系KP無功功率Qc/Kvar無功同時系數(shù)KQ計算負荷 Pc計算負荷 Qcc計算視在功率Sc/KVA計算電流Ic/AC21459.50.91094.60.91459.5*0.9=1313.51094.63*0.9=985.1671313.52+985.22=1641.92494.7C2 點的計算負荷尚未計及

13、補償，補償后的復合如下表所示：現(xiàn)將低壓側功率因數(shù)補償為 0.93，則需要補償?shù)臒o功功率 Qcc滿足下式：1313.5/1313.52+（985.167-Qcc）2=0.93故 Qcc= 519.12Kvar 表 5 C2 的計算負計算點補償前功率因數(shù)cos2需要補償?shù)臒o功功率為Qcc/Kvar實際補償容量/（18臺，30Kvar/臺)補償后計算有功功率Pc/KW補償后計算無功功率Qc/Kvar補償后計算視在功率Sc/KVA補償后功率因數(shù)cos2補償后計算電流Ic/AC20.8519.125401313.5445.1671386.890.9472107.2 由 C2 點的計算負荷，我們可以確定所

14、選變壓器額定容量為 1600KVA. C3 點的計算負荷： 同 C1 類似，C3 也為多組設備，其計算方法同 C1 類似，其計算結果如下：表 6 C3 點的計算負荷計算點多組設備計算有功功率Pc/KW多組設備計算無功功率Qc/KW有功同時系數(shù)KP無功同時系數(shù)KQ計算有功功率Pc/KW計算無功功率Qc/Kvar計算視在功率Sc/KVA 計算電流Ic/AC367.6+135.8+93.5=296.950.7+109.85+161.75=321.30.90.9267.21289.17393.73598.2 對 C3的計算負荷進行補償后即得 C3 得計算負荷，其計算過程及結果如下表所示: 表 7 C3

15、 的計算負荷 現(xiàn)將低壓側功率因數(shù)補償為 0.93，則需要補償?shù)臒o功功率 Qcc滿足下式：267.21/267.212+（289.17-Qcc）2=0.93故 Qcc= 183.57Kvar計算點補償前功率因數(shù)cos3需要補償?shù)臒o功容量實際補償容量/(9 臺，30Kvar/臺)補償后計算有功功率補償后計算無功功率Qc/Kvar補償后計算視在功率Sc/KVA補償后功率因數(shù)cos3補償后計算電流 Ic/APc/KWC30.68183.57270267.2119.17267.900.997407 由 C3 點的計算負荷，我們可以確定所選變壓器定容量為 400KV變壓器高壓側功率因數(shù)的校驗（表格）變壓器

16、高壓側功率因數(shù)的校驗（表格）5.主變壓器的選擇主變壓器的選擇（1）變電所變壓器臺數(shù)的選擇選著主變壓器臺數(shù)時應考慮以下原則：1. 應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺故障或檢修時，另一臺可以一二級負荷供電。對只有二級負荷而沒有一級負荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但在低壓側應采用敷設與其它變電所相連的聯(lián)絡線作為備用電源。2. 對季節(jié)負荷或晝夜負荷變動較大的易于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。3. 除以上情況外，一般車間宜采用一臺變壓器。但集中重負荷較大者，雖為三級負荷，也可采用兩臺以上變壓器。4. 在確定變電所主變壓器

17、臺數(shù)時，應考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。（2） 變電所主變壓器容量的選擇1.只裝有一臺變壓器的變電所。主變壓器容量 Sr，應滿足全部用電設備總計算負荷 Sca 的需要 ，即St=Sca2. 裝有兩臺主變壓器的變電所。每臺變壓器容量 St，應該同時滿足以下兩個條件：（1） 任一臺變壓器運行時，應滿足總計算負荷 Sca 的大約 70%的需要，既： St=0.7Sca (2) 任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一二級負荷 Sca（1+2）的需要，即：St=Sca(1+2)據(jù)以上的條件，我們可以確定所選變壓器型號為 SC 系列銅繞組低損耗電力變壓器，并且變壓器容量分別為 500 KVA、1600 K

18、VA、400KVA.6.短路電流的計算：短路電流的計算： 計算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設備，如果短路電流太大，必須采取限流措施，以及進行繼電保護裝置的整定計算。如上主接線圖所示，取 C1/C2/C3 做短路電流計算，其計算結果如下： 短路電流的計算 經(jīng)查表的：所選三個型號為 SC 系列銅繞組低損耗電力變壓器的額定參數(shù)為： 表 8 三個變壓器的額定參數(shù)額定電壓（KV）變壓器額定容量kVA一次二次空載損（w）短路損耗（kw）空載電流（%）阻抗電壓（%）T150010.50.411805.11.44T2160010.50.426014.51.06T34

19、0010.50.410004.31.44 短路點 C1 : 據(jù)公式 高壓系統(tǒng)的電抗 X1=Uav2/Sk=4002/(150*1000)=16m （取變壓器一次側短路容量 Sk=150MV） 電阻 R1忽略不計 變壓器阻抗 Z2=(uk%*Ur2.T2)/(100*Sr.T)=12.8m 變壓器電阻 R2= P k*Ur2.T2/ Sr.T=1.632m 變壓器電抗 X2= =12.7m2222RZ 所以 C1 點的短路的總阻抗為R=R1+R2=0+3.26=3.26mX=X1+X2=28.7mZ=R2+X2=28.9m C1 的三相短路電流為 Ik（3）=Uav/（3* Z）=7.99KA

20、（1） 、三相短路全電流沖擊值 ish對于 L 較大的中、高壓系統(tǒng)，取=1.8， 則 ish=2.55IpshK對于 R 較大的低壓系統(tǒng)，取=1.3， 則 ish=1.84IpshK 對于本設計而言，L 較大，故 ish=2.55Ip=20.37KAish主要用來校驗電氣設備短路時的動穩(wěn)定性。（2） 、短短路沖擊電流有效值 Ish = IpshI2) 1(21shKIsh主要用于校驗設備在短路沖擊電流下的熱穩(wěn)定性。當斷路發(fā)生 57 個周波之后，可以認為 Ip= Ik（3）=Ik對于本設計而言= Ip=11.99KAshI2) 1(21shK同理 ，可計算出 C2、 C3 處的三相短路電流：整理

21、于下表： 表 9 C1、C2、C3 處的短路電流 短路點高壓系統(tǒng)的電抗 X1 (m) 變壓器阻抗 Z2 (m) 變壓器電阻 R2 (m)變壓器電抗 X2 (m)短路處總阻抗Z(m)Ik（3）(KA)ish(KA) shI(KA)C11612.81.63212.728.98.1320.7311.99C21661.455.8221.8710.5626.9316.16C316161.7215.931.957.3818.8311.37.變壓器的繼電保護變壓器的繼電保護一般規(guī)定：（1）電力網(wǎng)中的電力設備和線路，應裝設反應短路故障和異常運行的繼電保護和自動裝置。繼電保護和自動裝置應盡快切除短路故障和恢復供

22、電。 （2）電力設備和線路應有主保護，后備保護和輔助保護。 （3）在本設計中需對變壓器進行相間短路保護、單相短路保護?，F(xiàn)以變壓器 T1 為例對其進行保護。1、相間短路保護 確定保護裝置的結線方式。由于變壓器一次側為中性點不好接地系統(tǒng)，對其進行相間短路保護可采用二繼電器二互感器的不完全星形接線，此時接線系數(shù) kkx為 1。 確定電流互感器的電流比。因為線路上的最大負荷電流I1.max=1.5Ir.t=1.5*1600/（3*10）A=138.56 A，根據(jù)經(jīng)驗取值法，即電流互感器變比 KTA=（1.52）I1.max/5，取 KTA=250/5=50.用電磁型繼電器進行保護。i）定時限過電流保護一次側動作電流：Iop.1=Krel *I1.max/Kre =1.2/0.85138.56=195.6A繼電器動作電流：Iop.k=KrelKKX/（KreKta）I1.max =1.2*1/（0.8550）138.56 A =3.9A。為了便于整定，取繼電器整定值 Iop.k=4.0A，則一次側實際動作電流值 Iop.l=50*4.0=200 A保護裝置的動作時間 t1=t2+t=0