某供电局综合楼电气设计毕业设计说明书文档格式.docx
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按“高规”划分，属一类高层建筑。
设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。
此次设计的目的是通过对该办公楼的各个系统的设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国建筑电气行业有关方针政策，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。
1.3设计技术要求及原始数据
某建筑大楼，负荷见负荷统计表，电源距大楼2KM，架空进线。
最大运行方式下的系统的短路容量：
Smax=1000MVA最小运行方式下的系统的短路容量Smin=800MVA
要求：
设计某建筑大楼总降压变电站。
包括供配电系统图的确定,变压器的选择，开关设备和线缆的选择，变电所的平面的布置。
照明设计和电照平面图绘制。
1.4设计内容
建筑变电所在智能建筑有着重要的地位，保证变电所的安全、可靠的运行是十分必要的。
掌握变电所的设计和相关的运行、管理、维护等方面的技术，对现场工程技术人尤为重要，通过该设计训练学生学会查手册、资料、和综合能力、绘图等工程师的基本训练。
设计建筑总降压变电站。
包括供配电系统图的确定，变压器的选择，开关设备和线缆的选择，变电所的平面布置。
2配电系统设计
2.1负荷等级及供电要求
2.1.1负荷等级分类
电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。
一级负荷
（１）中断供电将造成人身伤亡者。
（２）中断供电将造成重大政治影响者。
（３）中断供电将造成重大经济损失者。
（４）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。
对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷，为特别重要负荷。
中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。
二极负荷
（１）中断供电将造成较大政治影响者。
（２）中断供电将造成较大经济损失者。
（３）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。
三级负荷
不属于一级和二级的电力负荷。
2.1.2供电要求
根据文献［１］
（１）一级负荷的供电“应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏”。
但在实际设计中为了满足一级负荷的供电，可以采用两路高压供电，但当供电不能满足要求时，应设自备发电机，故可以采用一路高压电源加一路备用电源---应急柴油发电机组供电，当一级负荷容量较大时，应采用两路高压供电。
对于特别重要的负荷供电，除了必须采用两路高压外，还必须设置应急电源（应急柴油发电机），并且该电源中严禁接入其他负荷。
（２）二级负荷的供电要求“宜由两回线路供电”，即当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。
设计中常采用一用一备两路高压电源供电或一路高压，另一路备用电源（柴油发电机组），但当负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6KV及以上专用架空线供电。
（３）三级负荷对供电无特殊要求。
此外，根据文献［７、８］对消防用电设备进行负荷等级划分，对于一类高层建筑的消防用电按一级负荷要求供电并且消防用电设备应采用专用的供电回路。
火灾事故照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备用电源，其配电设备应明显标志。
本工程为一类高层建筑，指挥中心、审讯室、通信机房、应急照明按一级负荷，采用单电源供电，从附近一变电站引入一回路，并在最末一级配电箱处设置自动切换装置。
其它动力设备、照明用电为三级负荷。
2.2负荷计算
负荷计算一般采用需要系数法。
照明负荷计算：
采用单位面积功率法
每层配电箱有功
（2-1）
计算电流:
（2-2）
用电设备组计算负荷：
（2-3）
（2-4）
（2-5）
配电干线计算负荷：
（2-6）
（2-7）
（2-8）
（2-9）
式中W------------------单位面积功率（W/m2）
S------------------供电面积（
）
------------------同时系数
------------------需要系数
Q-------------------用电设备组无功功率（KVA）
P--------------------用电设备组有功功率（W）
负荷计算表如下所示：
表2-1计算负荷表
计算负荷表
变压器/EPS
设备容量/KW
需要系数/Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
Ic/A
Pe/KW
Qc/Kvar
Sc/KVA
变压器
一到十层照明
408.90
0.90
0.48
368.0100
176.6448
408.2092
620.2097
空调机组
505.08
0.70
0.80
0.75
353.5560
265.1670
441.9450
671.4660
电梯
12.60
1.00
0.50
1.73
12.6000
21.7980
25.1776
38.2534
电热水炉
8.00
0.60
0.95
0.33
4.8000
1.5840
5.0546
7.6797
厨房
30.00
0.40
0.88
12.0000
10.5600
15.9848
24.2864
指挥中心、审讯室
6.50
4.5500
3.4125
5.6875
8.6413
通信机房
3.20
2.2400
1.6800
2.8000
4.2542
合计
974.28
757.7560
480.8463
有功同时系数
无功同时系数
负荷总计
681.9804
456.8040
820.8332
1374.7906
补偿前功率因数
0.83
补偿后功率因数
0.9500
无功补偿容量
232.65
补偿后负荷总计
224.1561
717.8741
1090.6969
EPS
6.5000
4.8750
8.1250
12.3447
3.2000
2.4000
4.0000
6.0774
应急照明
81.78
81.7800
39.2544
90.7132
137.8244
合计
91.4800
46.5294
102.6332
156.2464
0.8913
16.4614
30.0680
96.2947
146.3047
2.3高低压配电系统设计
2.3.1电力供应主要指标和接线方式
1、根据负荷计算确定总的供电指标如（表2-2）：
表2-2总电力供应主要指标
总电力供应主要指标
序号
名称
单位
数量
备注
1
总设备容量
KVA
820
2
总计算容量
KW
804
3
需用系数
Kx
0．7
4
功率因数
cosψ
0．8
补偿前平均功率因数
0．83
补偿后平均功率因数
0．95
5
静电电容器总容量
Kvar
233
6
安装变压器
台
7
变压器总容量
1000
8
年用电小时数
H
8760
2、电能质量：
电压偏差值，对电动机系根据国家标准《电机基本技术要求》（GB755-81）第4．1条规定：
“电动机当电源电压（如为交流电源时频率为额定）与额定值的偏差不超过±
5%时，输出功率仍能维持额定值”。
对照明系根据《工业企业照明设计标准》中有关的规定：
“灯的端电压一般不宜高于其额定电压的105%，亦不宜低于其额定电压的95%（一般工作场所）及90%（对露天工作场所照明、远离变电所的小面积工作场所难于满足95%时，对应急照明、道路照明、警卫照明及电压为12～42V的照明）”。
对于其它用电设备，其允许电压偏差的要求应符合用电设备制造标准的规定，当无特殊规定时，根据一般运行经验及考虑与电动机、照明对允许电压偏差值基本一致，故条文规定为±
5%。
用电设备，尤其是用得最多的异步电动机，端子电压如偏离GB755-81规定的允许电压偏差范围，将导致它们的性能变劣，寿命降低，及在不合理运行下增加运行费用，故要求验算端子电压。
对于少数距离电源（变电所等）较远的电动机，如电动机端电压低于额定值的95%时，仍能保证电动机温升符合GB755-81的规定（电压为额定值的95%时温升允许超过的最大值：
1000kW及以下为10K，1000kW以上为5K），且堵转转矩、最小转矩、最大转矩均能满足传动要求时，则电动机的端电压可低于95%（但不得低于90%），即电动机的额定功率适当选得大些，使其经常处于轻载状态，这时电动机的效率不比满载时低，但要增加电网的无功负荷。
正常运行情况下用电设备端子处电压偏差允许值（以额定电压的百分数表示）可下列要求验算：
①一般电动机-5%～+5%
②电梯电动机-7%～+7%
③照明：
一般工作场所为-5%～+5%；
在视觉要求较高的屋内场所为-2．5%～+5%；
对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为-10%～+5%；
应急照明、道路照明和警卫照明为-10%～+5%；
④其他用电设备，当无特殊规定时为-5%～+5%
为减少电压偏差提高供电质量，供配电系统应符合下列要求：
①正确选择变压器的变压比和电压分接头；
②合理减少系统阻抗；
③合理补偿无功功率；
④尽量使三相负荷平衡。
3、接线方式：
树干式配电包括变压器干线式及不附变电所的车间内干线式配电。
其推荐理由如下：
（1）、我国各工厂对采用树干式配电已有相当长的时间，积累了一定的运行经验。
绝大部分车间的运行电工没有对此配电方式提出否定的意见。
（2）、树干式配电的主要优点是结构简单，投资和有色金属较省。
（3）、有人认为这种方式的线路的接头不可靠，容易发生故障。
此外，目前各级配电保护装置的遮断时间很难满足选择性的要求，常常因此而越级跳低压侧总的自动空气断路器，停电影响的范围较大，不及放射式供电可靠。
但从调查的工厂反映，此配电方式一般能满足生产要求。
（4）、干线的维修工作量是不大的，正常的维修工作一般一年仅进行二三次，大多数工厂均可能在一天内全部完成。
如能统一安排就不需要分批或分段进行维修工作。
综上所述，高压配电系统及低压干线配电方式常采用放射式，楼层配电则为混合式。
竖井采用插接母线槽。
水平干线因走线困难，采用动力与竖井母线通过插接箱连接。
每层楼竖井设层配电小间，经过插接箱从竖井母线取得电源。
4、高压系统设计
1、高压系统配电原则
（1）配电系统要保证供电可靠，具体要求就是：
对一级负荷应有两个独立电源；
对二级负荷一般有两个电源，可以手动切换；
在有必要的情况下可以设置备用应急电源。
（2）接线简单灵活，便于操作和维护，并能适应负荷的变化和系统的发展，同一电压的配电级数不宜多于三级。
（3）制定配电系统方案时要充分考虑节省基建投资，降低运行费用，减少有色金属消耗量。
（4）配电系统应考虑负荷的增长，预留必要的发展余地或做出分期建设的规划。
配、变电所的电源进线应能承担全部一级负荷及大部分二级负荷。
（5）配电电压的确定。
2、高压系统接线
根据对供电可靠性的要求、变压器的容量及分布、地理环境等情况，高压配电系统宜采用放射式，也可采用树干式、环式或其它组合方式，下面是它们各自的特点。
（1）放射式：
供电可靠性高，故障发生后影响范围较小，切换操作方便，保护简单，便于自动化，但配电线路和高压开关设备较多造价高。
（2）树干式：
配电线路和高压开关设备数量少投资少，当故障影响范围大，可靠性较差。
（3）环式：
有闭路环式和开路环式两种。
为简化保护一般采用开路环式，其供电可靠性较高，运行比较灵活，但切换操作较麻烦。
在本次设计中，根据供电的特点在高压系统接线方式中采用树干式接线，在母线之间设置联络开关柜，提高供电的可靠性，还设有电容补偿柜用以提高功率因数。
5、低压系统设计
1、低压配电系统设计应遵循以下基本原则：
（1）低压配电电压采用220/380V，带电导体系统的形式宜采用单相二线制、两相三线制和三相四线制；
（2）在正常环境的建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求时，宜采用树干式配电；
（3）当用电设备距供电点较远，而彼此相距近、容量小的次要用电设备，可采用链式配电，但每一回路上的设备不宜超过5台，其容量不宜超过10Kw容量较小的用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链的设备数量可适当增加；
（4）在高层建筑物内，当楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；
但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应由低压配电室的放射式配电；
（5）在TN及TT系统接地形式的低压电网中，宜选用D，Ynll接线组别的三相变压器作为配电变压器；
（6）当采用220/380V的TN及TT系统接地形式的低压电网时，照明和其它电力设备宜由同一台变压器供电。
必要时，亦可单独设置照明变压器供电；
2、低压系统接线
在低压配电系统设计中，采用放射式的接线方式，同样在1#、2#母线中设置联络开关柜。
两条低压母线同时向消防等二级符合供电。
具体分配情况参考电施3和电施4。
3、干线系统接线
常用的低压配电干线接线方案参看（表2-3）
表2-3常用的低压配电干线接线方案参看[5]
在本次设计中我们采用了方案3：
目的是使消防供电有可靠的保障。
各层的具体配电情况请参阅电施5。
4、低压配电系统接地型式
本工程采用TN-S系统。
TN电力系统有一点直接接地，电气设施的外露可导电部分用保护线与该点连接。
TN-S系统（见图2-1），整个系统的中性线与保护线是分开的。
图2-1低压配电系统接地型式
6、配电设备的布置
（1）、一般规定
变电所低压配电室的配电设备布置，应符合国家标准《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）的规定。
第3．1．2条配电室的位置应靠近用电负荷中心，设置在尘埃少、腐蚀介质少、干燥和震动轻微的地方，并宜适当留有发展余地。
第3．1．3条配电设备的布置必须遵循安全、可靠、适用和经济等原则，并应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测。
第3．1．4条配电室内除本室需用的管道外，不应有其它的管道通过。
室内管道上不应设置阀门和中间接头；
水汽管道与散热器的连接应采用焊接。
配电屏的上方不应敷设管道。
第3．1．5条落地式配电箱的底部宜抬高，室内宜高出地面50mm以上，室外应高出地面200mm以上。
底座周围应采取封闭措施，并应能防止鼠、蛇类等小动物进入箱内。
第3．1．6条同一配电室内并列的两段母线，当任一段母线有一级负荷时，母线分段处应设防火隔断措施。
第3．1．7条当高压及低压配电设备设在同一室内时，且二者有一侧柜顶有裸露的母线，二者之间的净距不应小于2m。
第3．1．8条成排布置的配电屏，其长度超过6m时，屏后的通道应设两个出口，并宜布置在通道的两端，当两出口之间的距离超过15m时，其间尚应增加出口。
第3．1．9条成排布置的配电屏，其屏前和屏后的通道最小宽度应符合（表2-4）的规定。
表2-4配电屏前后的通道最小宽度
注:
1．受限制时指受到建筑平面的限制、通道内有柱等局部突出物的限制；
2．控制屏、柜前后的通道最小宽度可按规定执行或适当缩小;
3．屏后操作通道是指需在屏后操作运行中的开关设备的通道。
（2）对建筑的要求
第3．3．1条配电室屋顶承重构件的耐火等级不应低于二级，其它部分不应低于三级。
第3．3．2条配电室长度超过7m时，应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。
当配电室为楼上楼下两部分布置时，楼上部分的出口应至少有一个通向该层走廊或室外的安全出口。
配电室的门均应向外开启，但通向高压配电室的门应为双向开启门。
第3．3．3条配电室的顶棚、墙面及地面的建筑装修应少积灰和不起灰；
顶棚不应抹灰。
第3．3．4条配电室内的电缆沟应采取防水和排水措施。
第3．3．5条当严寒地区冬季室温影响设备的正常工作时，配电室应采暖。
炎热地区的配电室应采取隔热、通风或空调等措施。
有人值班的配电室，宜采用自然采光。
在值班人休息间内宜设给水、排水设施。
附近无厕所时宜设厕所。
第3．3．6条位于地下室和楼层内的配电室，应设设备运输的通道，并应设良好的通风和可靠的照明系统。
2.4短路电流计算
短路电流是供配电系统中的相间或相地之间因绝缘破坏而发生电气连通的故障状态。
它的数值可达额定电流的十余倍至数十倍，而电路由常态变为短路的暂态工程中，还出现高达稳态短路电流1．8～2．5倍的冲击电流。
会对供配电系统造成严重的破坏。
2.4.1短路电流计算目的及说明
在供配电系统中除应采取有效技术措施防止发生短路外，还应设置灵敏、可靠的继电保护装置和有足够断流能力的断路器，快速切除短路回路，把短路危害抑制到最低限度。
为此必须进行短路电流计算，以便正确选择和整定保护装置、选择限制短路电流的元件和开关设备。
（1）由于民用建筑内所装置的元件，其容量远比系统容量要小，
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