华联综合大楼建筑供配电及照明设计.docx

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华联综合大楼建筑供配电及照明设计

科信学院

课程设计说明书

（2012/2013学年第一学期）

课程名称：

建筑供配电及照明

题目：

华联综合大楼建筑供配电及照明设计

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

岑毅南韩昱

设计周数：

两周

设计成绩：

2013年1月2日

1.课程设计目的

1.巩固和扩大所学的专业理论知识，并在课程设计的实践中得到灵活应用；

2．学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想；

3．培养独立分析和解决问题的工作能力及解决实际工程设计的基本技能；4.学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。

2.课程设计的主要任务与设计步骤

2.1主要任务

1）某综合大楼建筑总面积为41592m^2，地下两层，地上二十六层。

地下二层为设备间，层高5m，地下一层为停车场，层高3.5m，地上各层主要是金融，餐饮，娱乐，休闲，住宅等。

层高均为3.5m，在地上四层有一个功能餐厅。

2）大楼用电负荷1一般照明负荷地下一层，二层按单位指标法计算按10w/m^2，建筑总面积为5008m^2，地上一至七层按单位指标法计算，按50w/m^2估算，建筑总面积为17128平方米，地上八层至二十六层为住宅建筑，每层7户，共133户，每户按10kw估算2空调负荷按单位面积法计算，按70w/平方米估算，整栋大楼都采用中央空调控制，除去电梯间面积，建筑总面积为34488平方米3一般电梯三台，两台15KW，一台11KW装在顶层4锅炉房10KW5西餐厅50KW6淋浴15KW7中餐厅26KW8洗衣房动力18KW

9生活水泵两台，每台34KW，一备一用，排污泵一台4KW10消防设备：

消防泵两台每台55KW;喷淋泵两台每台45KW;排烟风机共四台，每台9.5KW分别布置在地下一二层；正压送风机三台，每台5KW；消防电梯一台30KW设在顶层

3）多功能厅长15m宽7.2m层高6m，三面为墙，一面为玻璃罩式墙，天花板反射系数为70%，墙面反射系数为50%，地板反射系数为25%

4）1确定负荷系数2拟定高低压供配电系统3正确建立负荷统计计算表4变压器，发电机台数，容量，型号选择5开关线路各做一个选型6多功能厅照度计算及照明灯具的选择及布置7CAD绘制供配电系统图及电照平面图8编写课程设计说明书，

2.2技术要求

1、多功能餐厅的照度满足300lx，功率因数>0.9，电压损失<5%

2、满足民用建筑电气设计规范要求

2.3设计步骤

（一）初步设计:

1、收集资料2、编制初步设计文件

（二）施工图设计:

1、准备工作2、编制施工图设计文件

3．系统中各部分设计与设备选择

负荷计算及主变压器选择（见负荷表）

计算负荷意义和目的:

（一）求计算负荷（需用负荷）

1.作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压器容量、导体和电气设备的依据。

2.用来计算电压损失和功率损耗。

3.在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率补偿的计算依据。

（二）求尖峰电流：

计算电压波动、选择熔断器等保护元件。

（三）求平均负荷

计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。

负荷计算采用需要系数法，方法如下，计算数据见负荷表：

需要系数法

（一）计算公式如下：

Pc＝Kd·Pe

式中：

Pc——计算有功功率（kw）；

Kd——需要系数（三台以下时Kd＝1）；

Pe——用电设备组的设备容量（kw）。

（二）进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理：

1．照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率加上附属设备的功率。

如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。

2．低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。

3．用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。

4．季节性用电设备（如制冷设备和采暖设备）应择其大者计入总设备容量。

5．反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为25％的设备功率。

6．单相负荷应均衡的分配到三相上。

当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15％时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15％时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。

（三）总负荷计算

对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。

不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。

配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数K∑，一般取为0.8~0.9。

当不同类别的建筑（如办公楼和宿舍楼）共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。

1.用电设备组的计算负荷

2.多个用电设备组的计算负荷

（配电干线和变电所低压母线）

（K∑－－同期系数）

变压器损耗有功△P=0.016*S无功△Q=0.06*S

变压器台数的选择依据：

台数的选择

据负荷性质-----可靠性要求：

一、二级负荷，宜选用两台，互为备用。

二级负荷（无一级负荷〕时，也可采用一台，但在低压侧应与其它备用电源联络。

（1）明备用：

两台变压器均按100%负荷选择，一台工作，一台备用。

（2）暗备用：

每台变压器的容量均按最大负荷的70%来选择，正常情况下两台变压器都参加工作，每台变压器承担50%最大负荷

考虑经济运行

季节负荷较大时，可装二台以上的变压器。

考虑负荷大小

车间原则上一台，总负荷过大可装两台，避免故障影响大。

变压器的选择：

双变压器并联运行，按每台变压器承担75％～85%负荷计算,互为暗备用，采用SC系列10KV铜绕组低损耗电力变压器，额定容量为1250KVA。

1.T1SC-1250/10.5U1=10.5KVU2=0.4KVU%=6

2.T2SC-1250/10.5U1=10.5KVU2=0.4KVU%=6

短路电流计算以及断路器、开关柜、导线的选择（见负荷表和附图）

短路电流计算的目的:

为了确定线路接线是否需要采取限制短路电流的措施，保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，为选择继电保护方法和整定计算提供依据，验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流计算，应考虑5－10年的远景发展规划。

线路阻抗X1=X0*L=0.35*5=1.75Ω

变压器阻抗T1=U%*Unt^2/100*Snt=6*0.4^2/100*800=0.012Ω

T2=0.00768ΩT3=0.00768Ω

总阻抗计算

对变压器高压侧

X1=1.75Ω

对变压器低压侧

X2=1.75*（0.4/10.5）^2+0.012=0.01454Ω

X3=1.75*（0.4/10.5）^2+0.00768=0.01022Ω

对变压器高压侧：

短路电流周期分量的有效值Ik1=10.5^2/1.732*1.75=3.46KA

短路冲击电流Ish=1.52Ik1=5.529KAIsh=2.55Ik1=8.823KA

短路容量Sk1=1.73*10.5*3.46=62.924KVA

对变压器T1低压侧：

短路电流周期分量的有效值Ik2=0.4^2/1.732*0.01454=15.88KA

短路冲击电流Ish=1.84Ik1=29.22KAIsh=1.09Ik1=17.31KA

短路容量Sk1=1.73*0.4*15.88=11KVA

对变压器T2T3低压侧：

短路电流周期分量的有效值Ik2=0.4^2/1.732*0.01022=22.6KA

短路冲击电流Ish=1.84Ik1=41.58KAIsh=1.09Ik1=24.63KA

短路容量Sk2=1.73*0.4*22.6=15.66KVASk2=1.73*0.4*4.3=2.98KVA

开关设备的选型1高压断路器的选择Ic1=38KAIn1=630A

Ic2=57KAIn2=630AIc2=57KAIn2=630A

T1高压侧应选ZN5-10/630

（1）热稳定性的校验：

3.46^2*（0.5+0.05）<20^2*2合格

（2）动稳定性的校验：

Ish=8.823KA<50KA合格

（3）断流能力的校验：

Ik1=3.46<20KA合格

T2T3应选ZN5-10/630同理也合格

2低压断路器的选择Ic1=1011KAIn1=1250A

T1选型为MW12

（1）顺势脱扣器：

Iop.or=（1.1*1.8*1000）/（1.732*0.38）=3000AK3=3

（2）短时脱扣器:

Iop.or=（1.1*1.31000）/（1.732*0.38）=2173AK2=2

（3）长延时脱扣器:

Iop.tr=1.1*1011=1112AK=0.9

（4）开断能力校验：

Ik=15.88<35KA合格

二次回路继电保护配置及整定计算

一、根据《继电保护和安全自动装置技术规程》进行保护配置。

（1）变压器继电保护：

纵差保护，瓦斯保护，电流速断保护，复合过流保护（后备保护）

1、纵差保护：

变压器内部故障保护，例如断线、层间、匝间短路等变压器两侧电流不平衡起动保护，断开变压器两侧开关。

2、瓦斯保护：

变压器内部短路，剧烈发热产生气体起动保护。

轻瓦斯发信号，重瓦斯断开变压器两侧开关。

3、过电流保护：

事故状态下可能出线的过负荷电流动作于信号

4、电流速断保护：

相间短路断开线路断路器

（2）10KV线路继电保护：

电流速断保护，过电流保护，单相接地保护

序号

保护方式

保护功能

保护动作形式

1

电流速断保护

相间短路

断开线路断路器

2

过电流保护

相间短路，过负荷

延时断开线路断路器

3

母线单相接地保护

绝缘监察

信号

二、整定计算

电流速断保护整定计算:

1＃T、2＃T电流速断保护整定计算10kv系统都是中性点非接地运行，因此电流速断保护接成两相两继电器式。

此种接线方式的整定计算按相电流接线计算。

变压器外部短路时，流过保护装置的最大短路电流Idz＝KkI（3）d.max

防雷与接地

按照国家标准GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的要求，重要计算机网络系统机房所在大楼为第二类或第三类防雷建筑物，一般都按要求建设有防雷设施，如大楼天面的避雷网（带）、避雷针或混合组成的接闪器等，这些接闪器通过大楼立柱基础的主钢筋，将强大的雷电流引入大地，形成较好的建筑物防雷设施；

在大楼周围做接地网，用较少的材料和较低的安装成本，完成最有效的接地装置；接地电阻值要求R＜1Ω；接地体应离机房所在主建筑物3~5m左右设置；水平和垂直接地体应埋入地下0.8m左右，垂直接地体长2.5m，每隔3~5m设置一个垂直接地体；垂直接地体采用50×50×5mm的热镀锌角钢，水平接地体则选50×5mm的热镀锌扁钢；在地网焊接时，焊接面积应≥6倍接触点，且焊点做防腐蚀防锈处理；各地网应在地面下0.6~0.8m处与多根建筑立柱钢筋焊接，并作防腐蚀、防锈处理；土壤导电性能差时采用敷设降阻剂法，使接地电阻≤1Ω；回填土必须是导电状态较好的新粘土；与大楼基础地网多点焊接，并预留接地测试点。

无功补偿--采用低压分组补偿（见负荷表）

无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。

合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。

在本设计中采用容量为12Kvar,三角形连接方式。

提高功率因数的方法:

1、提高负荷的自然功率因数：

1）正确的选择、合理的使用电动机和变压器。

尽量选择鼠笼型电动机。

避免：

空载、轻载运行。

2）更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的设备采用同步电动机，使其工作在过激状态。

2、人工补偿提高功率因数（无功补偿）

当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。

单独就地补偿方式：

优点：

补偿范围大，补偿效果最好

缺点：

投资大，利用率低。

适用经常运转而容量大的感性用电设备。

低压分组补偿方式：

优点：

补偿范围较大，补偿效果较好

适用：

车间变电所。

工厂广泛采用。

高压集中补偿方式：

优点：

初期投资少，便于集中管理，利用率高。

缺点：

补偿效果差

适用对象：

6～10kV大中型工厂采用补偿方式

4．照明设计

照明灯具的选择依据：

按照明设施目的和用途选择光源

1．办公、工作、学习场所宜采用色温较高的日光型光源，以提高工作、学习效率

２．休息场所宜采用色温低的光源，已取得温馨舒适的氛围

３．在有高速机械运行的地方不宜用一般的气体放电灯，以避免频闪效应

４．频繁操作的灯宜选用白炽灯，需要光的用白炽灯和卤钨灯

按环境要求选择光源

有较大震动的环境中可使用氙灯；电压波动大的地方不宜使用易熄灭的灯；低温环境中，不宜用荧光灯以免启动困难。

按投资和年运行费选择光源

选用节电，光效高，寿命长的电源

（一）利用系数法的特点与适用范围

方法名称

特点

适于范围

利用系数法

用利用系数计算

此法考虑了直射光及反射光两部分所产生的照度，计算结果为平均照度

计算室内水平面上的平均照度，特别适于反射条件好的房间

查概算曲线

一般生产及生活用房的灯数概略计算

单位容量法

适用于均匀一般照明，估计照明用电量

（二）利用系数的选取与多种因素有关，与房间的空间特征系数，反射比等有关。

室内空间系数：

顶棚有效反射比：

墙平均反射比ρw：

插值公式:

平均照度：

Eav－－工作面平均照度，lx；N－－照明器数；A－－工作面面积，m2；K－－维护系数。

多功能厅的照明设计：

根据给定的材料与数据，采用利用系数法进行设计，室内空间系数：

=4.hrc=3.5m　l=15mw=7.2棚有效反射比ρcc=70%

墙平均反射比ρw=50%

查表有插值公式确定利用系数u=0.477,根据要求照度不低于300lx，根据照度计算公式得，应布置12只嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯，每支灯管额定光通量是2400Lm（对应40W）具体布置参见布置图；同理计算得其他建筑部位，具体参见附图。

5.计算负荷表

6．课程设计总结

通过两周的课程设计，不仅巩固了本学期所学的有关供配电和CAD的理论知识，而且提升了我的动手能力，更令我的创造性逻辑思维得到拓展。

对理论知识的实现是通过不断的实践,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。

回顾起此次供配电课程设计，至今我仍感慨颇多，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

通过课程设计，我们的团队合作意识得到加强，合作能力得到提高。

上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言和提出意见，同时我们还向别的同学请教。

在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法，希望得出最好的方案。

在这过程也提高了我们的沟通能力。

7．参考文献

建筑供配电与照明魏明主编

8、附图如下页

系统结构图

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日