供配电设计某高层住宅供配电设计.docx
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供配电设计某高层住宅供配电设计
供配电设计【某高层住宅供配电设计】
摘要
本设计是按照建筑供配电的模块化要求，以国家标准规范为准则以安全国家用电为用电、节约电能、经济环保为理念！
在满足对供电的要求的同时，同时兼顾省钱施工的可行性以及节约经济预算为理念，设计出满足人们对智能化建筑要求网络化的满意工程，在政府机构设计中严格遵守国家的相关人员规定以及标准，执行国家的方针政策，从而达到科学，人性化模块化的现代化现代化电气工程
建筑设计内容主要包括主要就负荷计算，供电电源、电压的选择、变压器的容量的选择、类型以及台数、变电所的选址、各个楼层的供电线线路中的短路的计算、供配电系统的主接线方式、高低压设备和导线电缆的选择以及校验，防雷接地的设计。
设计中需要绘制、参照相应的CAD图然后进行分别运算设计最后第一组将设计收集整理成文档形式的报告。
关键词：
国家标准、负荷计算、供电线路、防雷接地、CAD图
第一章工程概况
某高层综合楼，总23层，地上22层，地下1层。
总建筑面积28807.1平方米，其中地下室占地约为2916平方米，建筑物总高度为99.8米。
年预计雷击次数0.11次，为二类防雷楼宇。
地底下一层为附建式6级人防地下室，平时做汽车库，战时作为一个防护单元值班人员的二等相关人员掩蔽部，掩蔽人数为800；地面一到四层为商场，三层少于均为办公用房；屋顶为设备层，变电所设在一层。
第二章负荷分级、损耗计算及无功功率补偿
第一节、负荷分级
该建设工程属于一类高层建筑，用电多为一、二级负荷，用电负载分级如下：
地下室：
应急照明，消防设备用电（送、补风机，消防泵）及地面用高空集体生活水泵为一级负荷；战时送风机，消防楼梯口排污泵为二级；其余为三级负荷。
地面：
排烟风机、屋顶正压风机、消防电梯、应急照明、防火卷帘门及普通客梯的电力属一级负荷；其余上均为三级负荷。
第二节、负荷数据
本工程负荷主要包括照明、电力及消防负荷。
所有电源均由一层变电所低压出线直接提供，其中一~四层商场以及二十一、二十二层、屋顶的电源用电缆配电，五到二十层的楼层配电箱用插接式母线槽供电。
计量除五到二十层分层状态参数集中设电表计量以外，其余上均在变电所计量。
该综合楼个部分负荷原始数据见表1~3。
表1
表2
表3
第三节、负荷计算
火灾时运行的消防负荷正常火时必然切除的小于照明负荷和电力负
荷总和，因此火灾时的消防负荷不损耗计入总计算负荷。
本工程10/0.38kv变电所计算过程如下：
一、正常运行时的负荷计算
（一）总计算负荷Pc
总计算负荷等于照明负荷和电力负荷及平时的消防负荷的总和。
由表1、2可得照明计算负荷为：
Pcl=1649.6KW，Qcl=1039.9Kvar电力及平时运行的消防负荷总计算负荷为：
Pcm=814.4KW，Qcm=746.3Kvar
热带性由此可得变电所低压侧总计算负荷为：
Pc=Pcl+Pcm=1649.6+814.4=2464KWQc=Qcl+Qcm=1039.9+746.3=1786.2Kvar
（二）计算同时系数以后总计算负荷和功率因数。
对于总计算负荷，未成并取有功和无功同时系数分别为K∑p=K∑q=0.80,则计入同时数值后的总经计算负荷负荷为：
P
/c
=
K
∑p
p
c
=0.8?
2464=1971.2KW
Q
S
/c
/c
==
KQ
∑q
c
=0.8?
1786.2=1429Kar
/2c
p
/2c
+Q
=.2+1429
Pc"Sc"
=1971.22434.7
22
=2434.7KVA
=0.81
功率因数为：
cosφ=
（三）无功补偿容量的计算
根据规范要求，低压配电侧无功功率补偿后的功率因数应电抗达到0.92，故有：
对于总计算负荷：
△Q=1971.2X[tan（arccos0.81）-tan（arccos0.92）]=587.4Kvar,可取接近的600Ｋvar。
无功功率补偿后的总功率计算负荷保持不变，总无功计算负荷为：
Qc"=Qc＇-△Q=1429-600=829Kvar
视在计算负荷为：
S"=Pc"2+Qc""2=2138.5KVA功率因数为cos?
//=变压器的损耗
无功损耗为?
PT=0.01Sc""=0.01?
2138.5=21.4KW有功损耗为?
Q=0.05Sc""=0.05?
2138.5=107Kvar
T
Pc"Sc""
=
1971.22138.5
=0.92
变电所高压侧的总计算负荷尾端为：
P
c1
=
P
/c
+?
P
T
=1971.2+21.4=1992.6KW
Q
S
c1
==
Q
//c
+?
Q=829+107=936Kvar
T
2c1
c1
P
+Q
2c1
=.62+936
2
=2201.5KVA
总功率因数cosΦ=
S
c1c1
=
1992.62201.5
=0.91
电源以后故障时切除三级负荷后才仅供一、二级负荷运行的负荷计算照明负荷中一级耗电量为Pcl1
=18.84KW
，
Q
cl1
=22.4Kvar
，无二级负荷；
cm1
电力及平时运行时的消防队负荷中的一级负荷为
P
=156KW
，
Qp
cm1
=142.6Kar；二级负荷为
P
cm2
=38.4KW
，Q
cm2
=38.4KW。
则总
的一、二级负荷为
cl2
=
p
cl1
+
p
cm1
+
p
cm2
=18.84+156+38.4=213.24KW
取有功和无功同时系数分别为K∑p=0.80K，K∑q=0.85，则计入同时系数的一二级量测共为计算负荷为
Pcl
Qcl
"
2
=
=
KP
∑p
cl2
=0.8?
213.4=170.7KW
=0.85?
208=176.8Kvar
2cl2
"
2
KQ
∑q
2
cl2
Scl
"
2
=
P"
2cl2+Q"
=.7+176.8
2
=245.8KVA
功率因数为
COSΦ12=
"S"
cl2
=
170.7245.8
=0.7
cl2
无功补偿容?
Q=170.7?
[tan（arccos0.7）-tan（arccos0.92）]=102Kvar，
12
取100Kvar。
无功补偿后的一、二级总有功计算绍代艾负荷保持维持不变，总无功计算负荷为
Q""
cl2
=
Q"
cl2
-?
Q
12
=176.8-100=76.8Kvar，取
补偿后的桑利县在计算负荷为
S""
cl2
=
P"
2
cl2
+
2Q""
=
cl2
.7+76.8
22
=187.2KVA
//
功率因数为COS?
12=
"
S""
cl2cl2
=
170.7187.2
=0.91，未成补偿满足要求。
本工程10/0.38KV变电所负荷计算书如表4所示。
表4
第三章供电电源、电压选择与电能质量
第一节、供电电源
本工程高压侧总有功计算负荷仅为1992.6KW，故可采用10KV供电。
根据当地电源状况，本工程从供电相关部门的110/10KV变电站引来1路10KV专线电源A，可承担全部符合；同时从供电部门负责人的35/10KV变电站引来1路10KV电源B，仅作一、一级负荷的第二电源。
两路10KV电源同时供电，电源A可作为电源B的备用。
两路10KV电缆从建筑物一侧穿管试水设在1层的10/0.38KV变电所。
本工程的两个10KV供电电源偏向独立可靠，可以实现满足规范中以及符合不容置疑双重电源供电且不能同时损坏的条件，且工程中所更为重要没有特别重要的一级负荷，因此不再自备柴油发电机组或其他集中式应急电源。
第二节、电压选择
本工程为要员综合楼，用电设备额定电压为220/380V，低压配电距离最久不大于150m。
本工程只设置数座10/0.38KV变电所，对所有设备均采用低压220/380V三相五线TN-S系统配电。
第三节、电能质量
采用以下措施保证电能质量：
一采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压预先限制在5%以内。
二气体放电灯采用低谐波电子镇流器或节能型电感镇流器，计算所并就地无功功率补偿使其功率因数不小于0.9,。
在变电所低压侧采取集中补偿，自动投切。
三将单项设备均匀分布与三厢配电系统中。
四照明与电力配电继电器分开。
对很小容量容量的电力设备如电梯、空调机组、水泵等采用专线供电。
第四章电力变压器的挑选
第一节变压器型号及台数选择
本工程为一般高层综合楼，属于一类高层，防火要求较高，且为减少占地，变电所位于主体建筑第一层超高压内，故宜采用三项双绕组干式变压器，联结组别为Dyn11,无励磁电压，电压比10/0.4KV。
为节省空间，变压器与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X。
因为本工程具有较大的一、二级负荷，故应选用两台或两台以上的变压器。
第二节变压器容量选择
本工程总视在计算符合国家为2175KVA（cosφ=0.91），其中一、二级负荷187KVA（cosφ=0.91）。
选择四台等容量变压器，互为备用。
每台容量按总视在计算负荷容量的70%（0.7?
2175=1522.5KVA）左右且大于全部一、二级负荷选择，故选择1600KVA变压器两台。
正常运行时照明负荷与电力公用变压器，通过合理分配负荷，可以使两台变压器正常运行负荷率相当，且都在70%~80%之间。
当一台变压器故障时，另一台变压器可带全部的一、二级负荷和部分三级负荷交通流量运行。
第五章变电所电气主接线设计与变电所所址和
型式的选择
第一节变电所高压电气主接线
采用单母线分段主接线形式。
正常运行时，由10KV电源Ａ和电源Ｂ同时供电，母线断路器断开，两个电源各独自承担一半负荷。
当电源B故障或检修时，闭合母线联络断路器，由电源A承担全部负荷；当电源Ａ故障或检修时，母线联络断路器仍断开，由电源Ｂ承担一半负荷。
供电可靠性高，灵活性好。
第二节变电所低压电气毕阳接线
变电所设有两台变压器，低压侧电气主接线也采用单母线分段接线形式。
正常运行时，两台变压器同时高速运行，母联断路器断开，两台变压器各承担一半负荷。
当任一台系统故障变压器故障或检修时，摘除部分三级负荷后，闭合母联断路器，由另一台变压器承担全部一、二类负荷和部分三级负荷。
该接线方式供电可靠性高。
第三节变电所所址的选择
本工程设置一层室内型变电所，内有两台干式变压器。
第六章短路电流计算
供电部门提供的系统短路数据如下
提供10KV专线电源A的110/10KV变电站距离本工程4km，110/10KV变电站10KV母线处三相短路容量SocA=500MVA。
提供10KV电源B的35/10KV变电站距离本工程1km，35/10KV变电站10KV母线处三相短路容量SocB=200MVA。
第一节、变电所高压侧短路阻抗计算
本工程有两个10kv电源供电，需要分别计算变电10kv母线上的三相和两相短路电流。
采用标幺值法需要进行计算，取Sd=100MVA。
此处仅以系统A高压侧短路（如图1）电流计算为例进行介绍。
1）基准值计算U
基准电流Id1=2）电抗标幺值
电力系统电抗标幺值：
Xs*=
d1
=U
av1
=（1+5%）U
1003?
10.5
N
=10.5KV
3U
d
=
d1
=5.5KA
SS
doc
=
100MVA500MVA
=0.2
电缆线路单位长度电抗值x0=0.095Ωkm，长度4km，则电缆线路电抗标幺值为：
X
*
L
=
x0l
S（U
d
2
）av1
=0.095?
4?
100（10.5）
2
=0.35
K-1点短路时等效电路如图2所示：
K-1点后短路时总电抗标幺值为
X∑=X
*
*
s
+X
*L
=0.2+0.35=0.55
=10kA
三相短路电流为Ik（3）=
d1*
X∑
=
5.50.55
三相次暂态短路电流及短路稳态电流为：
Ii
（3）k
"
=
I
∞
=
I
（3）k
=10kA
三相短路冲击电流为：
（3）sh
（3）sh
=2.55?
10kA=25.5kA=1.51?
10kA=15.1kA
I
三相短路容量为
S
（3）k
=
3U
av1
I
（3）k
=1.732?
10.5?
10=181.9MVA
两相短路电流为
I
（2）k
=0.866
I
（3）k
=0.866?
10=8.7KA
按照同样的方法可以计算出系统B高压侧k-2点短路时三相短路和两相短路电流。
变电所高温高压计算侧短路计算书如表5所示。
表5
第二节、过载变电所低压侧短路电流计算
本工程变电所低压侧短路电流计算电路如图3所示。
正常运行时，电源A和电源B同时供电，低压母线分段不联络，短路点选电动机在两台变压器低压绕组出口处k-3、k-4点，两台低压进线开关负荷侧k-5、k-6点和离
低压进线开关最远端母线处k-7、k-8点。
以变压器Ｔ１低压侧ｋ-3短路时短路电流计算为例介绍计算过程。
U
I
d
d
=1.05U
N
=1.05?
0.38=0.4KV
1003?
0.4
=
3U
d
=
d
=144.3KA
变压器加性标幺值：
X
*T
=
k
%
100
S
dN
=
4.5100?
10100
1600
3
=2.8
总电抗标幺值
X∑=Xs+X
*
*
*L
+
X
*T
=0.2+0.35+2.8=3.35
三相短路电流为
Ik
（3）
=
X
d*∑
=
144.33.35
=43.1kA
三相次暂态短路电流及短路稳态电流为：
I
（3）k
"
=
I
∞
=
I
（3）k
=43.1kA
三相短路冲击电流为：
i
（3）sh
（3）sh
=1.84?
43.1kA=79.3kA=1.09?
43.1kA=47kA
I
三相短路容量为
S
（3）k
=
3U
av1
I
（3）k
=1.732?
0.4?
43.1=29.9MVA
两相短路电流为
I
（2）k
=0.866
I
（3）k
=0.866?
43.1=37.3KA
第七章防雷与接地系统人体工学
第一节建物防雷类别的确定
本工程为一类高层领导综合楼，地面22层，地下一层，地面一到四层为商场，四层以上均为办公用房，顶层为设备层，变电所设在一层。
楼高99.8m，年预计累计次数为N=0.11，为二类防雷建筑。
第二节建筑物防雷措施
作为第二类防雷建筑物，应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。
由于楼高度超过45m，还应采用防侧击雷和等电位的保护措施。
另外，本建筑物内内装有电子信息系统设备，还应有防雷击电磁脉冲的措施。
第三节建筑物外部防雷装置的布置
一、屋面采用?
12mm不锈钢圆钢作为接闪器，沿女儿墙四面敷设，支持
卡子间距为1m，转角处往上段不大于0.3m,避雷带高出屋面装饰柱或女儿墙0.15m。
屋面采用?
12mm镀锌圆钢放进去小于10mX10m避雷网格，并与屋面的钢网架、屋面板及现浇梁、柱内的钢筋与柱内作为防雷引下线的两更柱子主筋桥面做有效的相连接，全部金属物均连接相连接成为一体。
二、突出屋面的所有金属构件、金属通风管、屋顶正压风机等均应与
避雷带可靠焊接。
三、本工程采取以下侧击和等电位的保护措施:
a）将45m及以上各层外围梁两个主筋通长焊接，并与各引下线焊接。
b）将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较小的金属物与防护防雷装置连接。
c）竖直敷设的金属物管道及金属的底端和底端与防雷装置连接。
第四节大风过电压保护设计
一、高压电气装置过电压电子装置保护设计
本工程10KV变电所布置于室内一层，已在基本特征建筑物的防雷防雷保护范围之内，因此高压电气设备不可能需要装设直接雷击保护装置，但强行进入须采取防雷电波侵入的过电压保护。
具体做法是在两路10KV电源进线隔离柜内电源电缆终端侧和变压器柜出线电缆终端侧安装氧化锌避雷器，其接地线与变压器中性点以及金
原属外壳连接在一起。
二、低压电气装置过电压保护设计
本工程具有中等规模的商场系统与电子化系统，具有较高的自动化与智能化程度，有大量的电子信息电源，需要防雷击电磁脉冲。
除根据建筑物和建筑物房间不同防雷区的电磁环境要求在外部设置屏蔽措施，以合适微波的路径辐射线路屏蔽具体措施外，还采取以下措施：
①向电子信息系统的低压配电系统采用TN-S接地形式。
②分别在变电所低压母线上和终端配电箱处安装电涌保护器，放置安装于变电所低压配电柜处为第一级SPD，安装与终端配电箱处为第二级SDP。
第五节、电气装置接地与等电位联结设计
一、电气装置的接地与接地电阻其要求的要求
本工程电气汽轮机装置的接地类型由系统工作接地、安全保护接地、雷电保护接地等。
将接地与建筑物电子信息系统采用共同的接地系统，并实施等电位连接措施。
共用接地装置的接地电阻按接入电源要求的最小值确定，不大于1Ω。
二、接地装置的设计
（一）借助于形体建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋作为自然接地体，将基础底板上下两层主筋沿建筑物焊接外圈焊接成小环形，并将主轴线上才的基础梁及结构底板上下两层主筋相互焊接做接地体。
（二）接地装置完工后，应实测其接地电阻，如大于1Ω，还应补设人工接地体，人工接地体采用以水平接地体为主的闭合环形接地网。
（三）各种接地引下线一般利用柱子或内两根?
16mm以上主筋通长相互焊接，引至局部等电位端子箱LEB，再通过镀锌扁钢与各设备房接地干线相连。
各种接地引下线的下端必须通过镀锌扁钢万萨县或连接导线与基础接地网可靠焊接并作防腐。
（四）（本工程还采用一40mmX4mm镀锌扁钢沿建筑物四周辐射成闭合自然的水平人工接地体与状接地体相连。
水平人工接地体埋深0.8m，规格材料满足规范要求。
（五）变配电室内、强电竖井内采用一40mmX4mm镀锌扁钢做接地干活
线。
第六节等电位联结设计
一、本工程采用总等电位联结，其总等电位联结线必须与楼内所有可
导电部分相互连接。
二、本活动场所工程在下列场所实施局部等电势联结：
电梯机房、转换空调机房、水泵房、配电间、每层强电竖井等。
心得体会
一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的现代医学医学知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何已经完成一件事情。
在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与克己。
是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，涉足职业工作前一个必不少的之后过程．通过今次课程设计，我深深体会到这句千古名言的含义．进行我昨天认真的进行课程设计，法学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在翻滚社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
通过这次配运设计，本人在多方位都有所提高。
通过这次配运设计，综合运用本专业实际课程的理论和生产所学知识进行一次高层建筑供公用设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了建筑供配电系统设计等课程所学的内容，掌握建筑供配电设计的方法和步骤，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了标准化和标准，同时各科相关的课程都有了该些全面的复习，创造性的能力也有了提高。
在这次设计整个过程中，体现出自己三方设计配电的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
致谢：
在此感谢的曹祥红老师以及其它能够帮助我们的老师.，老师严谨细致、兢兢业业的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的循循善诱教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次供配电设计的每个实验细节展枝和每个数据，都同学们离不开老师您的细心指导。
而您善意开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我哈哈的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计技能有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。
在这里祝愿预祝亲爱的老师新年愉快！
参考文献
参考资料：
[1]《高层民用建筑设计防火规范性》，GB50045-95
[2]《民用建筑电气设计规范》，JGJ/T16-92
[3]《低压配电设计规范》，GB5004-95
[4]《人民防空地下室设计规范》，GB50038-94，2003
[5]《人民地空导弹工程设计防火规范》，GB50098-98，2001
[6]《汽车库、修车库、停车场设计防火进行规范》,GB50067-97
[7]《火灾自动报警系统求救设计规范》，GB50116-98
[8]《建筑物防雷设计规章》，GB50057-94,2000
[9]《智能建筑设计标准》，GB50314-2000
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