供配电参考计算书.docx
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供配电参考计算书
摘要I
AbstractII
第一章 系统概述1
1.1工程概况1
1.2设计概述1
第二章 供配电系统初步方案设计2
第三章 低压配电系统施工图设计
3.1 1AP-1照明配电箱3
3.29一层照明总配电箱3
3.45 生活水泵控制箱.
.
.
.
第四章 变压器负荷计算电容补偿及设备选型4
4.1一号变压器负荷计算、电容补偿计算4
4.2二号变压器负荷计算、电容补偿计算5
4.3 高低压侧短路电流计算
第五章低压一次设备选型、保护整定及各种校验9
5.1对109出线柜12
5.2对104电容补偿柜13
5.3对101进线柜13
5.4对107联络柜14
第六章高压一次设备选型、保护整定及各种校验
6.1对AH01进线柜9
6.2对AH02进线柜9
第七章电压损失校验33
4.1电气设备的基本阻抗参数33
4.1.1变压器的阻抗33
4.1.2自动开关过电流线圈的阻抗33
4.1.3空气断路器的阻抗34
4.1.4电流互感器的阻抗34
4.1.5其它有些电气设备阻抗34
4.2各回路校验34
第八章建筑物防雷设计58
6.1防雷接地设计58
6.2建筑物防雷措施58
6.3确定防雷等级58
6.3.1建筑物年预计雷击次数计算58
6.3.2本建筑防雷等级59
参考文献61
致62
第一章系统概述
1.1工程概况
本工程建筑面积20726.86m2，大楼共计19层，总高度约为82.5m，地下一层，地上十九层，其中地下一层为地下停车场，首层到三层为商场，四到十九层为办公楼，顶层为电梯机房、冷却塔、排烟风机等。
1.2设计概述
无论是民用建筑设计还是工业建筑设计，主要包括三个容：
建筑设计，建筑结构（包括地基）设计和建筑设备设计，建筑电气设计是建筑设备设计中的一个子项。
其中建筑设计是主导，结构和地基设计的作用是保证建筑设计的实现，而建筑设备设计的作用则是完备建筑设计，扩充建筑的涵。
建筑电气设计在工程中一般分为强电设计与弱电设计两部分。
强电设计包括供配电（变电）系统设计、照明系统设计、动力系统设计及避雷和接地系统设计；弱电设计包括电视、、网络、消防自动报警及联动控制、楼宇自控、视频监控、停车场管理、门禁、公共广播及紧急广播分系统、可视对讲等等。
近年来兴起的建筑物智能化控制系统设计也属于弱电设计。
电气设计的容虽然繁多，每个容都自成独立的系统，但它们之间又常有紧密的联系。
设计容：
1.保证消防负荷等的双电源供电。
2.两路10KV高压进线，两台变压器互为热备用。
3.动力和照明设备分别计量。
4.供电系统采用TN-S工作制。
5.防雷接地系统要求防直击接雷和侧击雷，联合接地电阻≤1欧姆。
6.功率因素补偿到0.9以上。
7.用户端电压应保证在额定电压的±5％以。
8.正常工作时变压器应处于最佳经济运行状态，火灾等故障状态时单台变压器应负担全部一级负荷和部分二级负荷。
9.设备应技术先进，如便于实现远程监控等。
其余要求参见国家有关规，做到安全、可靠、先进实用，具有较高的性能价格比。
第2章供配电系统初步方案设计
变配电系统设计先用负荷密度法进行变配电系统初步方案设计，确定变压器数量、高低压主接线方式。
专业条件齐全后用需要系数法进行准确的负荷计算，同时进行变配电系统施工图设计、变配电室设计。
2.1供配电系统初步方案设计
本综合楼采用室变配电室，变配电室设置在地下一层。
2.1.1估算总计算负荷
初步设计负荷计算采用负荷密度法，根据建筑的类型、特点查建筑电气设计手册该楼取用负荷密度为Kp=100W/m2。
总计算有功功率Pjs=Kp×A/1000=20726.86×100/1000=2072.686KW
高压进线计算电流＝
2.1.2高低压主接线方案设计
由于本建筑计算负荷较大，一二级负荷较多，所以初步确定采用供电部门提供的两路独立的10KV电源供电，两路电源同时工作互为备用，每路电源均能承担全部负荷。
高压高压进线计算电流为120A，故高压电源由YJV—10—3×90电缆各自从就近的电网单路引进。
高压主接线采用单母线分段方式，两段母线各带一台变压器，两段母线之间设置联络开关，正常时两个高压电源同时供电。
当任意一路高压出现故障，可切断故障高压电源，闭合联络开关，由正常的一个高压电源对两台变压器供电，以提高供电可靠性。
低压主接线也采用单母线分段方式。
正常时两台变压器同时工作，各带50%的负荷。
当任意一台变压器出现故障时，可切断故障变压器以及部分三级负荷，闭合低压母线之间的联络开关，由正常的一台变压器来带所有的一二级负荷以及部分三级负荷，考虑变压器负荷率一般取70％～80％以及变压器可以短时间过负荷工作，因此故障时单台变压器可短时间承担总负荷的80％以上，使供电可靠性进一步提高。
供配电系统方案及高低压主接线图如图1所示。
图1 供配电方案图
2.1.3变压器初步选择
初步选择变压器的总安装容量为：
=2072.686/（0.8×0.9）（2-1）
=2878.7KVA
β——变压器的最佳负荷率，查得SCB系列的最佳负荷率为0.7～0.8
cosф——功率补偿后的平均功率因素，一般为0.9以上，取0.9
根据主接线方案、变压器需要容量及安装环境，选用2台1600KVA的干式变压器，型号为SCB10—1600/10，外型尺寸（长×宽×高）1800×1255×1980，阻抗电压为Uk=6%。
2.1.4高低压柜的初步选择
变电所安置5台高压柜开关柜，柜子编号为AH01—AH05。
变电所选用低压开关柜13台，一号变压器连接低压柜编号101—106；二号变压器连接低压柜编号201—207。
低压柜采用MNS型抽出式低压成套开关柜，装置适用于交流50Hz，额定工作电压为400V，额定工作电流为4000A及以下的低压电网，用于发电、输电、配电系统中作为动力照明、电能转换、保护控制等场合。
主要断路器选用智能型低压真空断路器。
变压器供电段的功率因数采用低压侧电容集中自动补偿，补偿后满足cosф≥0.9。
电容补偿柜约４台。
2.1.5接地方式及低压配电方案的初步设计
变压器采用Dyn11接法，可以减小系统的高次谐波。
接地方式采用TN—S制，中性点接地，并且从变配电室引出专用保护接地线。
这样可同时对三相和单相负荷供电，同时方便用电设备接地，系统安全线更高。
低压配电按消防设备和大功率设备采用放射式配电，照明设备采用树干式配电，整个建筑为既有放射式配电又有树干式配电的混合的配电方式；变配电室出来的电缆、母线经电缆沟、强电井、墙连接到各用电设备。
第三章 低压配电系统施工图设计
设计原则：
普通设备采用单电源一条线路配电，确定配电箱或者控制箱的安装位置并进行配电箱、控制箱和配电线路的编号。
消防负荷采用双电源配电，来自不同变压器的两条线路配电到消防设备安装地的双电源切换箱，切换箱再带配电箱、控制箱或者负荷。
确定切换箱、配电箱或者控制箱的安装位置并进行切换箱、配电箱或者控制箱及两条线路的编号。
所有箱子用电线、电缆或者母线连接至强电井，再汇集到变配电室低压母线。
从平面图中的端终端箱开始，对每个箱子、每条干线进行负荷计算，设备选型。
绘制配电箱系统图。
确定线路和箱子的安装、敷设方式等。
绘制出照明、动力施工平面图。
3.1低压配电箱设计、选型及校验
箱、柜及开关等电气设备的选择一般原则：
额定电流＞计算电流；额定电压＞最大工作电压；低压断路器的最大分断电流＞安装点的最大短路电流。
配电箱采用三相五线制进线，箱设置进线隔离器断路器等。
照明配电箱出线安装照明用微型断路器，瞬动电流倍数为4倍。
插座支线安装带漏电保护的微型断路器。
动力配电箱出线安装电机用断路器，瞬动电流倍数为10倍。
干线断路器应具有长延时、短路短延时、短路瞬时过电流保护功能，并且进行动作电流整定。
过流脱扣器的额定电流IN.OR≥长延时过流脱扣器动作电流Ir1≥1.1倍线路计算电流IC。
短延时过流脱扣器动作电流Ir2≥1.2（（2～2.5）（KstIN）m+Ic（n-1））。
一般按（2～5）Ir1整定。
动作延时取0.2s、0.4s、0.6和0.8s。
前一级动作时间比后一级动作时间长一个时间级差0.2s。
瞬时过流脱扣器动作电流Ir3≥1.2（（KstIN）m+Ic（n-1））。
一般按（3～10）Ir1整定。
过流脱扣器动作电流保护的选择性由前级断路器脱扣电流＞后级断路器脱扣电流1～2级或者前级断路器动作延时时间＞后级断路器动作延时时间1～2级来保证，在低压配电线路中无需查断路器安秒特性曲线来校验。
动力控制箱尽可能选择定型产品，选择控制方式，断路器、交流接触器的额定电流。
导线截面发热条件选择，按机械条件、经济性进行及电压损失进行校验。
开关保护应与被保护的导线配合，做到断路器脱扣电流＜导线的允许载流量。
3.2.1AP-1配电箱
表2-1 1AP-1配电箱设备及容量表
回路
容量（KW）
Kd
Pjs（KW）
Sjs（KVA）
Ijs（A）
IN.OR（A）
断路器
导线选型
1WP1
15
0.6
0.5
9
18
27.35
36
CM1-63L/32
BV-5×10-SC32-CT/WS
1WP2
20
0.9
0.85
18
21.18
32.17
49
CM1-63L/63
BV-5×16-SC40-CT/WS
1WP3
20
0.9
0.85
18
21.18
32.17
49
CM1-63L/63
BV-5×16-SC40-CT/WS
1WP4
3
0.5
1
1.5
1.5
2.28
10
CM1-63L/10
BV-5×1.5-SC20-CT/WS
1WP5
10
0.65
0.8
6.5
8.125
12.34
20
CM1-63L/32
BV-5×4-SC25-CT/WS
进线
68
53
69.985
106.31
160
HH15（QA）-125/3
BV-5×20-SC40-CT/WS
总计算负荷：
Pe=68KW，cosф=0.8
Pjs=53KW
Sjs=69.985KVA
Ijs=106.31A
进线导线选用BV-5×16-SC40-CT/WS，允许载流量200A＞Ijs=106.31A满足要求。
熔体额定电流IN.FE选择160A＜导线允许载流量200A，可有效保护导线。
刀熔开关选用HH15（QA）-200/3型，IN=200A＞IN.FE＝160A＞Ijs=106.31A满足要求。
熔断器分断能力：
50KA＞低压短路电流20KA，能可靠分断短路电流。
配电箱出线设备选择见表。
.
.
.
.
其它箱子依此类推
第四章 负荷、电容补偿、短路电流计算及设备选型4
高低压主接线方式与初步设计一样，即两路10KV高压供电，高低压均采用单母线分段，并且设联络开关的的主接线方式。
变配电室主要设备型号、规格等的计算、选择及校验根据各专业提供的实际用电设备进行准确的设计。
4.1一号变压器负荷
根据各专业提供的用电负得到的一号变压器计算负荷如表1-1所示。
表1-1一号变压器负荷表
设备名称
回路
设备容量Ps（KW）
Kd
cosф
Pjs（KW）
Qjs（Kvar）
Sjs（KVA）
Ijs（A）
整定电流In
照明母线1
1WL1
149.87
0.8
0.9
119.89
58.08
133.21
202.4
225
照明母线2
1WL2
156.83
0.8
0.9
125.46
60.78
139.4
211.8
250
12-16层中央空调
1WL3
300
0.9
0.85
270
167.4
317.7
482.6
630
消防泵
1WL4
15
0.75
0.8
11.25
8.44
14.06
21.37
40
稳压泵
1WL5
10
0.75
0.8
7.5
5.625
9.375
14.24
25
17-19层中央空调
1WL6
180
0.9
0.85
162
100.44
190.6
300.2
350
排烟风机
1WL7
15
0.7
0.8
10.5
7.875
13.125
19.94
32
喷淋泵
1WL8
15
0.75
0.8
11.25
8.44
14.06
21.37
32
应急照明
1WL9
2.01
0.8
0.9
1.61
0.78
1.78
2.71
6
扶梯
1WL10
15
0.6
0.5
9
15.59
18
27.35
32
消防电梯
1WL11
15
0.5
0.8
7.5
5.625
9.375
14.24
32
排污泵
1WL12
10
0.75
0.8
7.5
5.625
9.375
14.24
32
新风机
1WL13
190
0.65
0.8
123.5
92.625
154.375
234.55
315
正压风机
1WL14
15
0.7
0.8
10.5
7.875
13.125
19.94
32
热水器
2WL15
60
0.5
1
60
0
60
91.2
63
总计K
937.46
545.2
1037.56
1586.95
注：
火灾时投入的消防负荷小于切除三级负荷，故消防负荷不计入总负荷。
4.2二号变压器负荷
根据各专业提供的用电负得到的二号变压器计算负荷如表1-2所示。
表1-2二号变压器负荷表
设备名称
回路
设备容量Ps（KW）
Kd
cosф
Pjs（KW）
Qjs（Kvar）
Sjs（KVA）
Ijs（A）
整定电流In
照明母线3
2WL1
157.39
0.8
0.9
125.91
61.0
139.9
212.6
250
压缩机组
2WL2
200
0.9
0.9
180
87.2
200
303.9
350
正压风机
2WL3
15
0.7
0.8
10.5
7.875
13.125
19.94
32
喷淋泵
2WL4
15
0.75
0.8
11.25
8.44
14.06
21.37
32
应急照明
2WL5
2.01
0.8
0.9
1.61
0.78
1.78
2.71
10
消防电梯
2WL6
15
0.5
0.8
7.5
5.625
9.375
14.24
32
消防泵
2WL7
15
0.75
0.8
11.25
8.44
14.06
21.37
32
1-6层中央空调
2WL9
300
0.9
0.85
270
167.4
317.7
482.6
630
7-11层中央空调
2WL10
300
0.9
0.85
270
167.4
317.7
482.6
630
冷却塔
2WL11
20
0.85
0.8
17
12.75
21.25
32.29
40
生活泵
2WL12
20
0.65
0.87
13
7.37
14.94
22.7
32
电梯
2WL13
20
0.35
0.5
7
12.12
14
21.27
32
冷却水泵
2WL14
15
0.75
0.8
11.25
8.44
14.06
21.37
32
冷冻水泵
2WL15
15
0.75
0.8
11.25
8.44
14.06
21.37
32
排烟风机
2WL16
15
0.7
0.8
10.5
7.875
13.125
19.94
32
总计计算值
0.82
958.02
510.16
1149.14
1745.87
注：
火灾时投入的消防负荷小于切除三级负荷，故消防负荷不计入总负荷。
以上数据表明施工图计算负荷和初步设计时的估算负荷很接近，说明负荷计算没有重大错误。
变压器实际额定容量SN=（937.46+958.02）/0.75/0.9=2800KVA。
根据主接线方案、变压器需要的总容量及安装环境，最终选用2台1600KVA的干式变压器，型号为SCB10—12500/10，外型尺寸（长×宽×高）1800×1255×1980，阻抗电压为Uk=6%。
变压器实际负荷率为：
（937.46+958.02）/0.9/3200=66%。
变压器运行效率稍低，但单台变压器可短时间负担90％的负荷，选择可行。
4.3一号变压器电容补偿计算
补偿容量
补偿前cosф1=0.82
补偿后cosф2=0.9
查无功功率补偿表得
（2-2）
选用CLMD43—30KVA电容补偿柜1台，即取
补偿后低压侧的功率因素和计算负荷：
Qjs=545.2-184.27=360.93kvar
Pjs=877.46KW
cosф=Pjs/Sjs=0.92
满足规要求。
（2-3）
变压器损耗
变压器损耗计算公式
（１）有功损耗：
（２）无功损耗：
式中：
有功损耗
无功损耗
补偿后高压侧计算负荷：
Qjs=360.93+57=417.93kvar
Pjs=877.46+7.73=885.19kW
cosф=Pjs/Sjs=885.19/978.89＝0.904>0.9（供电部门的要求）
变压器容量预留20%Se=978.89×1.2=1174.7<16000KVA
变压器选型：
SCB10-1600/10
4.4二号变压器电容补偿计算
补偿容量
补偿前cosф1=0.8
补偿后cosф2=0.9
查无功功率补偿表得qc=0.27
（2-4）
选用CLMD43—30KVA电容补偿柜1台，即取△Qc=270KVA
补偿后低压侧：
Qjs=510.16-266.8=243.36KVA
Pjs=988.02KW
cosф=Pjs/Sjs=0.97
变压器损耗
变压器损耗计算公式
（１）有功损耗：
（２）无功损耗：
式中：
有功损耗
无功损耗
补偿后高压侧计算负荷：
Qjs=243.36+57=300.36Kvar
Pjs=977.52+7.73=985.25KW
Sjs=
=1030.0KVA
cosф=Pjs/Sjs=985.25/1030.0＝0.96>0.9（供电部门的要求）
变压器容量预留20%Se=1030.0×1.2=1236<1250KVA
变压器选型：
SCB10-1250/10
4.5短路计算
短路电流计算等效电路如图2－1。
图2－1短路电流计算等效电路
系统高压侧短路容量为Sk1=300MVA，即无限大容量电力系统断路器的断流容量。
变压器容量SNT=1250KVA，基准容量Sd=100MVA
高压侧基准电压Ud1=10KV则Id1=Sd/（
×10）=100/（
×10）=5.77KA
低压侧基准电压Ud2=0.4KV则Id2=Sd/（
×0.4）=100/（
×0.4）=144.3KA
计算系统各元件阻抗标幺值
X×1=Sd/Sk1=100/300=0.33X×T=UK%/100（Sd/SNT）
查得SCB10-1250/10的短路电压为UK%=6则X×T=6/100×（100/1.6）=3.75
高压侧短路电流计算：
短路电流标幺值I×d1=1/X×1=1/0.33=3
短路电流有效值Id1=I×d1×Id1=3x5.77=17.31KA
短路全电流有效值Ic=1.52×Id1=1.52×17.31=26.3KA
短路冲击电流ic=2.55×Id1=2.55×17.31=44.14KA短路容量Sk1=300MVA
低压侧短路电流计算：
短路电流标幺值I×d2=1/（X×1+X×T）=1/（0.33+3.75）=0.245
短路电流有效值Id2=I×d2×Id2=0.245×144.3=35.34KA
短路全电流有效值Ic=1.09×Id1=1.09×35.34=38.52KA
短路冲击电流ic=1.84×Id2=1.84×35.34=65.03KA
短路容量Sk2=Sd×I×d2=100×0.245=24.5M
第五章 低压一次设备选型、保护整定及各种校验
本工程低压柜型号选择XXXXXXX。
低压进线柜断路器、联络柜断路器等重要断路器应具有长延时、短延时、瞬时过电流保护功能，并且进行动作电流和延时时间整定。
重要断路器需要进行热稳定、动稳定校验。
重要断路器的保护整定原则：
过流脱扣器的额定电流IN.OR≥长延时过流脱扣器动作电流Ir1≥1.1倍线路计算电流IC。
短延时过流脱扣器动作电流Ir2≥1.2（（2～2.5）（KstIN）m+Ic（n-1））。
一般按（2～5）Ir1整定。
动作延时取0.2s、0.4s、0.6和0.8s。
前一级动作时间比后一级动作时间长一个时间级差0.2s。
瞬时过流脱扣器动作电流Ir3≥1.2（（KstIN）m+Ic（n-1））。
一般按（3～10）Ir1整定。
过流脱扣器动作电流保护的选择性由前级断路器脱扣电流＞后级断路器脱扣电流1～2级或者前级断路器动作延时时间＞后级断路器动作延时时间1～2级来保证，必要时需查断路器安秒特性曲线来校验。
开关保护应与被保护的导线配合，做到断路器脱扣电流＜导线的允许载流量。
所有断路器应进行分断能力校验。
低压母线需要进行稳定性校验。
5.1出线107柜
回路1，1WL1
选用MNS型
外型尺寸（mm）：
2200×800×1000
Pe=149.87KW，Kd=0.8，cosф=0.9
Pjs=119.89KWQjs=58.08KW
Sjs=133.21KVA
Ijs=202.4A
选用CM1—400L/225型开关，InQ=400>Ijs=202.4A
长延时过载反时限脱扣器整定值IZ1>1.1×Ijs=222.64A
选定IZ1=225A
瞬动电流倍数整定为10IZ1。
分断能力120KA＞最大三相短路电流90KA，能可靠跳闸。
电流互感器选用BH-0.6640I300/5A型1个
选用ZR-VV0.6/1kv-5×95.0型电缆引至强电井
所以，所选设备合格。
回路1，1WL2
选用MNS型
外型尺寸（mm）：
2200×800×1000
Pe=156.83KW，Kd=0.8，cosф=0.9
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