某小区供配电系统设计.doc
《某小区供配电系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某小区供配电系统设计.doc（42页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
南阳理工学院
本科生毕业设计（论文）
学院（系）：
电子与电气工程学院
专业：
电气工程及其自动化
学生：
指导教师：
完成日期2014年5月
南阳理工学院本科生毕业设计（论文）
某小区供配电系统设计
DesignforthePowerSupplyanddistributionsystem
ofaresidencecommunity
总计：
36页
表格：
10个
插图：
9幅
南阳理工学院本科毕业设计（论文）
某小区供配电系统设计
DesignforthePowerSupplyanddistributionsystem
ofaresidencecommunity
学院：
电子与电气工程学院
专业：
电气工程及其自动化
学生姓名：
学号：
指导教师（职称）：
评阅教师：
完成日期：
南阳理工学院
NanyangInstituteofTechnology
某小区供配电系统设计
某小区供配电系统设计
［摘 要］住宅小区供配电系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活及秩序。
因此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。
本课题初步对住宅小区的供配电系统进行设计，并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范化。
分析小区的原始数据和供电特点，对小区各类负荷进行计算；通过计算负荷选择变压器的容量和数目完成变电所的设计；合理选择电气主接线方式；根据短路电流选择合适的电力电缆；确定建筑物防雷等级，做好小区的防雷接地保护。
设计过程中不仅要保证供电的质量和安全性，还应尽量满足供电的经济性，节省能源和材料。
［关键词］计算负荷；短路电流；变压器；供配电设计；防雷接地
DesignforthePowerSupplyandDistributionSystem
ofaResidenceCommunity
ElectricalEngineeringandAutomationSpecialtyMAJun-yao
Abstract:
Residencecommunityforsafeandreliableoperationofthedistributionsystemdirectlyaffectspeople'sdailylives.Thisprojectisinitiallydesignedforthepowersupplyanddistributionsystemoftheresidencecommunity.Andalsothedesignisnormalizedinaccordancewiththerelevantnationalregulationsandstandards.Sothepowersupplyanddistributionsysteminresidencecommunitydistricthowtorealizethesafe,reliableandeconomicoperationhasrealisticmeaning.Analysistherawdatafortheresidencecommunityandloadcalculationoftheresidencecommunity.Basedonthecalculatedloadthemeasuresofpowersupplyanddistributionoftheresidencecommunityisdesigned.Itincludestheelectricmainwiringdesign,transformeranddistributionsubstationdesign.Meanwhiletheappropriateelectricpowercableareselectedaccordingtotheshort-circuitcurrent.Andtheprotectiondesignaboutgroundingforlightningisalsoessential.Notonlymustthequalityandsafetyofpowersupplybeensured,butalsotheeconomicalpowersupply,energy-savingandmaterial-savingshouldbemetasmuchaspossible.
Keywords:
Loadcalculation;Short-circuitcurrent;Transformer;Powersupplyanddistributiondesign;Groundingforlightning
目 录
1引言 1
1.1住宅小区供配电系统现状及研究意义 1
1.2本工程供配电系统概述及相关原则 1
2负荷的计算 2
2.1负荷分级以及要求 2
2.1.1负荷分级和供电电源要求 2
2.1.2本工程建筑的负荷类型 3
2.2计算负荷概述 4
2.2.1概述 4
2.2.2计算负荷的步骤 5
2.2.3本工程负荷计算 8
2.3无功补偿 10
2.3.1无功补偿的目的 10
2.3.2无功补偿的方法 10
2.3.3无功补偿容量 11
3短路电流的计算 12
3.1短路计算的目的 12
3.2无限大容量电源条件下短路电流的计算 12
3.2.1短路电流计算基本步骤 12
3.2.3本工程短路电流计算 14
4本工程供配电措施设计方案 16
4.1供配电系统概述 16
4.2变电所的设计 16
4.2.1变电所位置及环境 16
4.2.2变压器容量和数目的选取原则 17
4.2.3变压器容量及数目的选择 17
4.2.4变压器类型的选择 21
4.2.5本工程变电所的设计 21
4.3电气主接线方式的设计 22
4.3.1高压电气主接线 22
4.3.2低压电气主接线 22
4.4配电系统线路的设计 23
4.4.1配电线路的接线方式 23
4.4.2本工程选用的接线方式 24
4.5电缆的选择 24
4.5.1电缆型号选择 24
4.5.2电缆的敷设 25
4.5.3电缆截面积的选用原则 25
4.5.4高压侧电缆截面积的选择 26
4.6本工程设计说明 27
5防雷接地保护 28
5.1防雷保护系统 28
5.1.1建筑物的防雷分类 28
5.1.2本工程建筑物防雷保护 28
5.2接地保护系统 29
5.2.1接地方式 29
5.2.2本工程采用的接地方式 30
5.3等电位联结 30
结束语 32
参考文献 33
附录 34
致谢 36
III
某小区供配电系统设计
1引言
1.1住宅小区供配电系统现状及研究意义
随着社会的发展越来越快，越来越发达，电能也逐渐成为人们生活中最重要的能源之一，人们对电能的依赖程度越来越高，是生活中必不可少的一种能源。
在过去，家用电器并未普及，居民用电量非常少，每家每户可能只点一支电灯，或者一台电扇。
现如今，人们生活水平提高，家用电器的种类增多，居民用电量也在与日俱增，电视、冰箱、洗衣机、电脑等各种家电也是居民生活必不可少的。
同时，我国整体的用电结构也在逐渐的发生着变化，居民用电量逐渐增多，非工业用电比重逐渐升高。
电能的正常运行直接影响人们的一切，对人们的生活具有非常大的影响作用。
住宅小区内的供配电系统能否安全而又稳定的运行，对于提高小区居民的生活质量具有至关重要的作用,可以说现代人离不开电能。
因此需要保证电能的稳定并且安全的运行，不仅如此，当某些重要的设备发生故障时，则必须保证其不断电，能够继续正常运行，保证电能可靠运行。
此外节能减耗是我国基本的国策之一，在满足供电需求的前提下，还应提高能源利用率，降低能源消耗，这也是今后探索研究的一大方向。
住宅小区供配电设计必须根据实际，结合其特点，根据小区建筑功能以及负荷等级对其采用合适的供配电形式和方法，满足使用功能的要求。
不仅要做到整体布局合理，满足供电质量，而且还要给每个用户提供良好的用电环境。
实现安全可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使小区的供配电合理、经济。
小区的供配电系统设计应根据实际情况，小区的未来发展和规模进行分析设计，不仅要做到满足近期内的要求，还要为将来的发展留有一定的空间，将远期和近期结合起来，统筹规划。
1.2本工程供配电系统概述及相关原则
住宅小区的供配电系统建设工程的应坚持统一规划的原则，将电力网的运行状况和建设规划相结合，并且使经济发展和配电网的现状结合起来。
本着以人为本的原则，保证供电品质，建设经济、安全、适度超前、提高供电可靠性的原则，合理选择小区供配电措施[1]。
方案设计时应根据电力相关行相业的标准进行设计。
使设计尽量简单，便于维护和管理，尽量减少电能消耗，提高电能利用率。
还需要将近期和远期结合起来发展分析。
建设近期的同时考虑到远期的发展可能，并根据用户用电负荷重要程度、用电需求、用电容量、用电性质等，结合区域电网规划和当地供电条件等因素，进行技术比较后制定出合理的供电方案。
本次的课题设计主要先对该小区的用电特点和相关资料进行分析。
对小区进行负荷计算，无功补偿。
根据计算负荷得出的结果，对变压器容量和数目进行设计，并对配电所设计。
设计出合适的电气主接线方式和配电线路接线方式。
并根据短路电流计算结果，选择和校验电缆设备。
根据建筑的特点，确定各类建筑物的防雷等级，进行相关的防雷及接地设计和等电位联结，并选择低压配电系统的接地形式。
依据相关专业提供的原始资料和国家行业标准规范和图集绘出电气设计图。
本工程基本概况：
（1）总体概况：
本工程总建筑面积为41723.8平方米，由两栋主体建筑及地下公共汽车库、设备用房等组成。
其中一个主体建筑为6层商业写字楼建筑，高约23.75米，属于多层办公建筑。
该多层建筑1、2层为临街商铺，3至6层为公寓式办公写字楼。
另外一个主体建筑为31层高层住宅建筑，高约96.75米，属于一类高层住宅建筑，耐火等级为一级。
该高层建筑1、2层为临街商铺，3至31层为居民住宅。
地下1层和地下2层均为汽车库、附属设备用房等组成。
（2）具体数据：
高层建筑3-31层为住宅楼，每层15户，共三种户型。
其中，一层里户型1共4户面积为80-100㎡、户型2共9户面积为100-130㎡、户型3共2户面积为130-150㎡，全楼共435户。
多层建筑3-6层为写字楼，共4160㎡,安装容量为208KW。
商业面积共5230㎡，安装容量为261KW。
（3）设计范围：
高压侧从市政开闭所10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置明显断开点，低压侧至小区内各建筑低压用电计量装置上表位。
（4）自然环境：
本地区年平均雷暴日24.8d/a，通廊式住宅建筑年物预计雷击次数为：
0.0812次/a；建筑商业写字楼建筑年物预计雷击次数为：
0.0359次/a。
2负荷的计算
2.1负荷分级以及要求
用电负荷分级，是为了能够正确地反映出对于用电可靠性要求的界限，以便选出合适的、符合实际水平的供电方式，保护人员安全，并能有效地节约投资提高经济效益。
负荷分级主要是从经济损失和安全这两方面来确定的。
2.1.1负荷分级和供电电源要求
（1）负荷分级[2]
根据JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》行业标准规定，用电负荷应根据供电可靠性及中断供电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。
各级负荷应符合下列规定：
l符合下列情况之一时，应为一级负荷：
中断供电将造成人身伤亡；中断供电将造成重大影响或重大损失；中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序严重混乱。
例如：
重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。
在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应为特别重要的负荷。
l符合下列情况之一时，应为二级负荷：
中断供电将造成较大影响或损失；中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。
l三级负荷属于一般的电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷的，均属于三级负荷。
（2）各级电力负荷对供电电源的要求：
一级负荷是重要负荷，要求由两路电源供电，若其中一路电源发生故障停止工作时，则另一路电源不会同时损坏。
同时，除两路电源外，还必须增设应急电源。
其中，常用的应急电源有：
蓄电池；干电池；供电网络中独立于正常电源的专门供电线路；独立于正常电源的发电机组。
二级负荷也是重要负荷，也要由两路电源供电，并有两台供电变压器。
在其中一台或回路中发生故障时，二级负荷不会中断供电，或中断后迅速能恢复供电。
三级负荷属于一般负荷，所以对供电电源没有特殊的要求。
2.1.2本工程建筑的负荷类型
本工程为综合性住宅小区，有高层住宅楼、多层办公楼、商铺、泵房、热力交换站、地下车库等公共用电设施。
本次设计的高层住宅楼属于一类高层民用建筑，此类建筑内的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷。
住宅小区内的生活给水泵房以及热力交换站的用电负应根据工程规模、重要性等因素合理确定负荷等级，且不应低于二级。
商铺内的主要通道照明和应急照明以及和地下停车库的消防设备被归为二级负荷。
其余的如居民、商业、办公等用电为三级负荷。
用电设备条件汇总如表1所示。
表1用电设备条件汇总表
用电设备名称
用电设备台数
负荷等级
用电设备
相数
常用
备用
单台容量（KW）
电压（V）
低区生活泵
1
一级
7
380
三相
中区生活泵
1
一级
8.6
380
三相
高区生活泵
1
1
一级
11
380
三相
普通客梯
2
一级
18.5
380
三相
观光电梯
2
一级
10
380
三相
消防电梯
1
一级
18.5
380
三相
正压风机A
4
一级
11
380
三相
正压风机B
2
一级
7.50
380
三相
排烟风机
1
一级
5.50
380
三相
换热机组A
2
一级
7.00
380
三相
换热机组B
1
一级
4.10
380
三相
消火栓泵
1
1
一级
75.00
380
三相
自动喷淋泵
1
1
一级
90.00
380
三相
潜水排污泵A
1
1
一级
4.00
380
三相
潜水排污泵B
3
3
一级
2.20
380
三相
防火卷帘
6
一级
1.00
380
三相
送风兼消防补机A
1
一级
7.50
380
三相
送风兼消防补机B
2
一级
1.10
380
三相
送风兼消防补机C
1
一级
3.00
380
三相
送风兼消防补机D
2
一级
2.20
380
三相
送风兼消防补机E
3
一级
5.50
380
三相
双速排风兼排烟风机A
1
一级
17/12
380
三相
双速排风兼排烟风机B
1
一级
11/9
380
三相
双速排风兼排烟风机C
1
一级
8/6.5
380
三相
双速排风兼排烟风机D
1
一级
16/13
380
三相
双速排风兼排烟风机E
4
一级
3/2.4
380
三相
景观照明
80
车库照明
40
变电所照明
15
2.2计算负荷概述
2.2.1概述
现代社会发展迅速，人们对生活环境有了更高的追求。
从大的方面来说，住宅小区内的基本生活设施越来越丰富，住宅楼房越来越多样化。
本次设计的小区内就包含高层住宅楼、多层住宅楼、写字楼、商铺、泵房、热力交换站和地下停车库等设施，不同的建筑用电负荷也大不相同，对整个小区的电气设计要求也有所提高。
从小的方面来说，人们生活富裕了，每家每户像是空调、彩电、洗衣机之类的家用电器也在逐渐增多，用电负荷与过去相比有了大幅度的增长。
居民用电越来越多样化，所以要根据不同的负荷选取合适的计算方法。
小区的供电系统要能正常，安全可靠地运行，就需要对整个住宅小区的负荷容量和计算负荷进行可靠地计算，才能正确地选择适合变压器的类型、容量以及数目。
只有这样，才能满足小区居民现在以及将来的用电需求，并且合理降低了工程造价，节省材料。
2.2.2计算负荷的步骤
负荷计算主要内容有负荷容量，计算负荷。
负荷容量也称安装容量，是住户所使用的用电设备的额定容量或是额定功率的和，是配电系统设计和计算的基础资料和依据。
计算负荷也称计算容量、需要负荷，它标志用户的最大用电功率，是配电设计时选择变压器、确定可作为按发热条件选择变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗，也可作为电能消耗及无功功率补偿的计算依据。
计算负荷需要采用的方法主要有需要系数法、二项式法、单位面积法。
方案设计阶段可采用单位指标法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。
且根据《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-20113.4.1条：
对于住宅建筑的负荷计算，方案设计阶段可采用单位指标法和单位面积法；初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法进行计算[3]。
因此本论文主要使用需要系数法对有关内容进行计算，并简单介绍单位面积法的基本概念。
（1）单位面积法
建筑的用电负荷常与建筑面积直接相关。
对于具有相同功能、用途和档次的建筑，尽管建筑的规模不同，但单位建筑面积上的负荷密度具有统计规律上的相似性。
表2列出了当前经济发展情况下各类建筑物的负荷密度。
若已知建筑面积A（m²），并查表2得到同类建筑的负荷密度指标r（W/m²），可根据下式估算出计算负荷的大小：
（1）
各类建筑物用电指标如表2所示。
表2各类建筑物的用电指标
建筑类别
用电指标（W/m²）
建筑类别
用电指标（W/m²）
公寓
30～50
医院
40～70
旅馆
40～70
高等学校
20～40
办公
30～70
中小学
12～20
商业
一般：
40～80
展览馆
50～80
大中型60～120
体育
40～70
演播室
250～500
剧场
50～80
汽车库
8～15
（2）需要系数法
需要系数标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。
需要系数的值总小于1，它不仅与设备的负荷率、效率、台数、工作情况及线路损耗有关，而且与维护管理水平等因素也有关系。
l单台用电设备的计算负荷
考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。
（2）
（3）
（4）
（5）
PN——用电设备的安装容量（KW）；
UN——设备的额定电压（KV）；
tanj——用电设备铭牌给出的功率因数角的正切值；
Pc——有功计算负荷（KW）；
Qc——无功计算负荷（Kvar）；
Sc——视在计算负荷（kVA）；
Ic——计算电流（A）。
l用电设备组的计算负荷
当计算配电干线（例如，第j条）上的计算负荷时，首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i，然后查表得到各组用电设备的需要系数Kd.i及对应的功率因数cosji和功率因数正切值tanji，则：
（6）
（7）
（8）
l建筑物总计算负荷
建筑物总的负荷计算以建筑内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同时系数KΣp，即：
（9）
（10）
（11）
需要系数和功率因数可根据表3、表4来进行选择，但并不能局限于此表。
电器设备在不断地更新换代，其性能也不断改善，还与它的使用场合有关。
所以，需要系数不是一成不变的，不能随便拿起一本书就套用系数，需要研究设备样本里提供的相关数据，结合工程的供电特点和当地的生活条件等因素，从而确定比较合适的需要系数。
需要系数选择表如表3、表4所示。
表3住宅用电负荷需要系数选择表
按单相配电计算时所连接的基本户数
按三相配电计算时所连接的基本户数
需要系数
3
9
1
4
12
0.95
6
18
0.75
8
24
0.66
10
30
0.58
12
36
0.50
14
42
0.48
16
48
0.47
18
54
0.45
21
63
0.43
24
72
0.41
25～100
75～300
0.40
125～200
375～600
0.33
260～300
780～900
0.26
表4需要系数及自然功率因数表
负荷名称
规模（台数）
需要系数（Kd）
功率因数（cosj
升级会员 