供配电设计计算书.docx
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供配电设计计算书
供配电课程设计
设计题目：
某工厂办公楼供配电系统设计
所在学院：
电气工程与控制科学学院
专业：
电气工程及其自动化
班级：
浦电气1303
学生姓名:
指导教师：
丁玉林
起讫日期：
2016-06-20〜2016-07-03
2014年06月16日
第一章建筑概况
建筑工程的电气设计中，需要讲究设计的可操作性、延续性、系统性和整体协调性。
本次设计的电气系统包括：
变配电系统，照明系统，消防系统，通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力；学会使用规范及有关的设计资料，掌握设计的基本方法。
1.1设计题目及建筑概况
1.1.1设计题目
某工厂办公楼供配电系统设计
1.1.2建筑概况
本建设项目为南京市厂区内办公楼建筑，该建筑由地面上11层、局部地下
1层组成，建筑面积27464吊，建筑高度44.1m,属2类高层建筑。
该建筑地下1层为水泵房及备用设备房，地上1层为开敞式办公用房及部分设备用房（含变配电所），2层为内部食堂及部分办公用房，3〜5层为开敞式办公用房，6〜11层为办公及会议用房。
1.2设计目的和意义
1）掌握变配电系统设计的理论知识，方法程序，技术规范。
2）学会对变配电所的高低压系统的设计及相关设备的选择。
3）学会合理的布置变配电所内的设备。
4）会用设计规范、规程、设计手册及有关资料进行正确设计。
5）懂得利用产品样本进行设计及设备选型。
6）培养创新意识和获取新知识的能力以及树立起严谨、认真、实事求是、刻苦钻研、团结协作的工作态度。
1.3设计原则
1•安全。
设计阶段应首先充分注意安全用电问题，要从生命、设备、系统及建筑等方面全面考虑。
2.可靠。
体现在供电电源和供电质量的可靠性。
3.合理。
一方面要符合国家有关政策和法令，符合现行的行业行规要求，另一方面要符合建筑方的经济实力、运行维护及扩充发展等的要求。
4.先进。
杜绝使用落后、淘汰设备，不使用未经认可的技术，要充分考虑未来发展。
5.实用。
考虑降低物耗，保护环境，综合利用等实用因素。
如提高功率因数，深入负荷中心，选用高效电光源，选用节能开关等等。
1.4设计依据和设计程序
1.4.1设计依据
1.国家现行的有关规范、规程及相关行业标准：
《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）；
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008；
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《低压配电设计规范》GB50054-95
《建筑照明设计标准》GB50034-2004
其他有关现行国家标准、行业标准。
2.建筑及有关专业提供的方案文本、图纸及资料。
1.4.2设计程序
1.制定设计方案。
确定建筑物供配电方案，照明方式及保护设备控制方式等
2.确定方案后，绘制施工图。
3.进行设计计算，选择设备容量、整定值、型号、台数等编写书。
编写设计计算书。
1.5设计内容
（1）低压配电干线系统设计
（2）10KV变配电所电气主接线图设计
（3）变配电所设备平面布置
（4）短路计算及其各种校验含：
高低压系统短路计算，相关设备、导体的动稳定度、热稳定度校验，相关设备、导体的过电流保护校验，相关线路电
压损耗校验.
（5）（选做）防雷系统设计（在课程设计小结中用文字叙述即可）
第二章方案设计
2.1负荷等级
该工程属一类高层建筑，用电多为二、三级负荷，用电负荷分级如下：
二级负荷：
-1~11楼应急照明，客梯，火灾自动报警设备，电视监控、计算机网络设备，应急消防设备，消防电梯，消火栓泵，喷淋水泵，潜污泵等。
三级负荷：
-1~11楼一般照明，-1~11楼新风机组，空调机组，货梯，屋顶正压风机，2楼厨房电力，生活水泵等。
2.2变配电所系统
（1）高压供配电系统中，为了保证整个系统的供电可靠性，拟采用高压母线分段联络的供电方式。
（2）低压配电系统中为保证本工程的二、三级负荷供电可靠性，拟采用低压母线分段联络的供电方式，并拟用TN-S系统。
（3）为保证本工程二级负荷的供电可靠性，单独设立柴油发电机低压配电系统，此系统与低压配电系统采用分裂运行的方式，不联络。
（4）根据本工程实际需要拟将变电所设置在一层。
（5）根据相关规定，同时为了提高在变配电所工作的安全可靠性，拟采用接地线同基础主筋可靠焊接的方法，对整个变配电室采用等电位系统。
2.3变配电室设计的要求
（1）变配电所设计应该根据工程特点，规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，远近结合，以近期为主，适当考虑发展的可能。
（2）变配电所设计应该根据负荷特点，合理确定设计方案。
（3）变配电所设计采用的设备应该符合国家或行业的产品技术标准，并应优先选用技术先进，经济适用和节能的成套设备和定型产品，不得采用淘汰产
品。
2.4变电所位置选择的要求
根据《10KV及以下变电所设计规范》中第2.0.1条，变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：
（1）接近负荷中心；
（2）进出线方便；
（3）接近电源侧；
（4）设备运输方便；
（5）不应设在有剧烈振动或高温场所；
（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离室，不应设在污染源盛行风向的下风侧；
（7）不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不与上述场所相贴邻；
（8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有保证或火灾危险环境的建筑毗邻时，应符合先行国家标准《保证和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；
（9）不应设在地势低洼和可能积水场所。
本工程变配电室设置在地下一层，根据第4.1.1条，可设组合式成套变电站，且设置单独值班室。
根据房间几何图形及变配设置的规格设置变压器及高低压开关柜等的方位，见电施图。
2.5变配电所接地
根据相关规定，变配电所接地线与基础结构主筋可靠焊接，且保证接地极电阻W4Q，变配电所整体采用10X40的镀锌扁钢进行等电位连接，具体接线见接地平面图。
第三章负荷计算
3.1负荷计算
3.1.1计算方案中涉及到的公式:
1~30
KdPe
Q30
F3°tg
$0
1
■,p30Q30P：
30
S30
I30
、3Un
式中
Kd:
需要系数；Fe:
用电设备组的设备容量，单位kW；
P30:
计算有功功率，单位kW；Q30:
计算无功功率，单位kvar；
回路编号
设备名称
设备容量
需要系数
COS0
计算负荷
PC（kW）
QC（Kvar）
SC（kVA）
IC（A）
Ir（A）
负荷等级
1WL1
1F一般照明
140
0.8
0.9
112
53.76
124.23
188.98
207.88
3
1WL3
3-6F一般照明
424
0.8
0.9
339.2
162.816
376.25
572.33
629.57
3
1WL5
'-1F一般照明
40
0.8
0.9
32
15.36
35.50
53.99f
939
2
1WLE1
1-11F应急照明
22
1
0.9
22
10.56
24.40
37.124
■0.83
2
1WP1
6-11F新风机组
4.8
0.8
0.8
3.84
2.88
4.80
7.30
9.86
3
1WP3
空调机组
240
0.5
0.8
120
90
150.00
228.17
308.03
3
1WP5
客梯
40
0.22
0.7
8.8
8.976
12.57
19.122
!
5.81
2
1WP6
货梯
10
1
0.5
10
17.3
19.98
30.404
■1.03
3
1WP7
屋顶正压风机
20
1
0.8
20
15
25.00
38.035
i1.34
3
1WP8
2F厨房电力
150
0.4
0.8
60
45
75.00
114.09
154.02
3
1WPE1
火灾自动报警设备
10
1
0.8
10
7.5
12.50
19.012
!
5.67
2
1WPE2
电视监控、计算机网络设备
20
1
0.8
20
15
25.00
38.035
i1.34
2
1WPE3
应急消防设备
4
1
0.8
4
3
5.00
7.61
10.27
2
1WPE4
消防电梯
10
1
0.7
10
10.2
14.28
21.732
!
9.33
2
1WPE5
消防电梯
10
1
0.7
10
10.2
14.28
21.732
!
9.33
2
1WPE6
'-1F总配电箱A2
75
1
0.7
75
76.5
107.13
162.96
220.00
2
一号变压器
1219.8
856.84
1025.94
1893.7
0
去除非常用消防设备
0.85
755.84
889.40
2WL2
2F一般照明
106
0.8
0.9
84.8
40.704
94.06
143.08
157.39
3
2WL4
7-11F一般照明
530
0.8
0.9
424
203.52
470.32
715.42
786.96
3
2WLE1
1-11F应急照明
22
1
0.9
22
10.56
24.40
37.124
■0.83
2
2WP2
‘-1-5F新风机组
4.8
0.8
0.8
3.84
2.88
4.80
7.30
9.86
3
2WP4
空调机组
240
0.5
0.8
120
90
150.00
228.17
308.03
3
2WP5
客梯
40
0.22
0.7
8.8
8.976
12.57
19.122
!
5.81
2
2WP7
屋顶正压风机
20
1
0.8
20
15
25.00
38.035
i1.34
3
2WPE1
火灾自动报警设备
10
1
0.8
10
7.5
12.50
19.012
!
5.67
2
2WPE2
电视监控、计算机网络设备
20
1
0.8
20
15
25.00
38.035
i1.34
2
2WPE3
应急消防设备
4
1
0.8
4
3
5.00
7.61
10.27
2
2WPE4
消防电梯
10
1
0.7
10
10.2
14.28
21.732
!
9.33
2
2WPE5
消防电梯
10
1
0.7
10
10.2
14.28
21.732
!
9.33
2
2WPE7
'-1F总配电箱A1
89
1
0.7
89
90.78
127.13
193.38
261.07
2
S30:
计算视在功率，单位kVA；tg:
电气设备功率因素角的正切值；
Un：
电气设备额定电压，单位为kV；130:
计算电流，单位为A；
3.2负荷数据:
331负荷计算
一般照明：
P0
（1）
Q30
（1）
（（14042440106530））0.8992KW
9920.75744Kvar
S30
（1）
992274421240KVA
1240—…
I30
（1）
1886.2A
1.730.38
普通动力设备:
P0
（1）
Q30
（1）
4.80.8222400.5400.2210201500.4346.48KW
281.1Kvar
S30
（1）
346.482281.12446.2KVA
446.2
I30
（1）
678.7A
1.730.38
应急消防设备:
P30
（1）
S30
（1）
22102042089165KW
165KVA
165
I30
（1）
251A
1.730.38
取本大楼同时系数：
Kp0.9Kq0.95
3.4无功功率补偿
由以上计算可得一台变压器视在计算负荷为：
S=1003.75kVA
去除非常用的应急消防设备的视在计算负荷为：
S=867.22kVA
这时功率因素为：
cos©=867.22/1003.75=0.85
为使高压侧功率因素0.90，则低压侧补偿后功率因素因高于0.95,
取：
cos©=0.95。
要使低压侧功率因素由0.85提高到0.96，则低压侧需装设的并联电容器容量为：
Q=735.84*0.33=243kVA
取：
Q=256kVA选用两台128kVA的电容补偿柜。
则补偿后变电所低压侧视在计算负荷为：
计算电流130
1654
30.38
2513A
补偿后的功率因素为：
cos14980.91满足（大于0.90）的要求。
1654
变压器功率损耗为：
Pr0.01S300.01190819kw
Qr0.05S300.05190895.4kvar
变电所高压侧的计算负荷为：
巳01
1479KW19KW1498KW
Q301
1205-575.5Kvar94.5Kvar724Kvar
S301
1498272421664KVA
1664KVA门…
I301
96.1A
310KV
3.5变压器选择
3.5.1变压器型式及台数选择
本工程高层民用住宅建筑，防火要求较高，且为减少占地面积，变电所位
于主体建筑地下室内，故宜采用三相双绕组式变压器，连接组别为Dyn11,无励
磁调压，电压比错误!
未找到引用源。
kV。
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。
应为本工程采用双电源双回路
供电，故选用两台变压器。
3.5.2变压器容量选择
本工程视在计算负荷为1654KVA设计为单母线分段接线方式，并设计为两台变压器，正常工作时，互为备用，各负担50%负荷，一路故障时，另一路电源供全部负荷。
所以选用的变压器型号为SCB10-1250/10。
Snt（0.6~0.7）S'30（0.6~0.7）1654KVA（992.4KVA~1157.8）KVA
SntS452kVA
所以选择变压器容量为1250KVA.
计算电流：
130Snt/（..3Un）1250KVA（310KV）72.2A
变压器主要参数
型号
额定
容量
（kVA
）
一次额定电压
（kV）
二次额定电压
（kV）
空载损耗
（W）
负载损耗
（W）
阻抗电压
（%）
空载电流
（%）
外形尺寸（长x宽x高）/mm
SC（Z）（L）B10-1250/10
1250
10
0.4
1830
8460
6
0.6
1580x1270x1600
第四章短路电流计算
4.1短路电流计算的目的及方法
短路点利益计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。
进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。
在电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电器元件有最大可能的短路电流通过。
接着，按所选择的短路计算点绘制等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。
在等效图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。
4.2短路电流的计算
本住宅的供电系统见图4-1。
（1）
图4-1
本住宅供电系统图
计算高压10KV母线上K-1点短路和低压380V母线上K-2点短路的三相短路电流和短路容量。
本设计采用标幺值发进行短路电流的计算。
（1）确定基准值
I蛍
Id1Ud
I电
Id2Uc2
100MVA
.310.5KV
100MVA
30.4KV
5.50KA
144.00KA
所以:
（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值:
1）电力系统的电抗标幺值:
、厂100MVA
X10.167
600MVA
2）架空线路的电抗标幺值:
由电线的型号LJG-240,查表得：
X。
0.132km
X20.132（km）5km卫哼0.60
（10.5KV）2
3）电力变压器的电抗标幺值：
由所选变压器技术参数得Uk%6
*
X3
Uk%Sd
100Snt
6100MVA4.8
1001250KVA
可绘得等效短路电路图如图4-2所示:
图4-2等效电路图
（3）计算K-1点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1）总电抗标幺值：
X*（K-1）X*x20.1670.60.767
2）三相短路电流周期分量有效值:
3）其它三相短路电流：
IIIK-17.17KA
iS3）2.557.17KA18.28KA
（3）
Ish1.517.17KA10.83KA
4）
s（3）Sd
SK-1Tp
X（K-1）
100MVA
0.767
130.39MVA
三相短路容量：
（4）计算K-2点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1）总电抗标幺值：
X*（K-2）X；x2x30.1670.64.85.567
2）三相短路电流周期分量有效值：
3）
IK-2
Id2
（K-2）
144KA
5.567
25.87KA
3）其它三相短路电流：
l"（3）
iSh1.8425.87KA47.59KAI（3）
Ish
（3）
25.87KA
1.0925.87KA28.20KA
Sd
型MVA17.96MVA
5.567
4）三相短路容量:
短路计算点
总电抗标幺值
*
X
三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA
SK3）
（3）
1K
「⑶
（3）
・（3）ish
1⑶
丨sh
K-1
0.767
7.17
7.17
7.17
18.28
10.83
[130.39
K-2
5.567
25.87
25.87
25.87
47.59
28.20
17.96
*
X（K-2）
短路计算表
第五章设备选择
5.1高压开关柜的选择
高压开关柜用在高压电力系统中，作电能接受和分配的通、断和监视及保护之用。
根据本工程变压器使用环境是户内，工作电压是10kV，为了提高设备工作可靠性要求，本工程确定使用手车式开关柜，额定工作电压为
12kV的KYN28/型高压开关柜。
开关柜大小为800X2200X1500（mm）。
5.2高压断路器的选择
高压断路器是供电系统最重要的设备之一，采用成套配电装置，本处断路器选择户内型号。
又因为本次电压等级为35KV以下，断路器应选用真空断路器。
根据变压器二次侧的额定电流来选择断路器的额定电流：
计算电流：
丨30Snt/（.-3Un）1250KVA/（,310KV）72.2A
查表可知，选择VD4-12/630型真空断路器，其有关的技术参数及安装地点的电气条件和计算结果如下表，从中可以看出断路器的参数大于装设地点的电气条件，故选断路器合格。
序号
VD4-12/630
要
求
装设地点电气条件
项目
数据
>
项目
数据
1
Un
12KV
>
Un.s
10KV
2
IN
630A
>
Ic
72.2A
3
Ics
16KA
>
I（3）
IK.max
7.17KA
4
■
imax
40KA
>
i（3）
ish
18.28KA
5
I
thlh
16241024>
1⑶2t
1uima
7.172（1.60.1）874KA2s
5.3高压熔断器的选择
熔断器熔体的额定电流应大于变压器低压出口处三相短路电流或等于变压器额定电流的1.4~2倍，故选用RN2-10型高压熔断器。
电流互感器选择LZZBJ9-0.5/10P10150/5型号
电压互感器选择JDZ10型号
接地开关选择JN15-12/31.5型号
带电显示装置选择GSN-10/T型号
5.4低压设备选择依据
5.4.1低压断路器选择依据
（1）满足工作电压要求，即：
UrUnUmUw
式中Um开关电器最高工作电压；Uw开关电器装设处的
最高工作电压；Ur开关电器额定电压；Un系统的标称电压。
（2）满足工作电流要求，即：
IrIc
式中Ir开关电器额定电流；Ic开关电器装设处的计算电
流。
（3）满足开关电器分断能力的要求
Ibr
（3）
kmax
断路器应能分断最大短路电流
低压侧取断路器为断能力30KA
根据AH-6B系列塑料外壳式断路器样本选择断路器
考虑2~3级配电，根据规范，取Ir比末端Ir大2~3级
5.4.2低压电流互感器选择依据
（1）满足工作电压要求，即：
UrUnUmUw
式中Um开关电器最高工作电压；Uw开关电器装设处的
最高工作电压；Ur开关电器额定电压；Un系统的标称电压。
（2）满足工作电流要求，应对一、二次侧分别考虑
1）一次侧额定电流Ir1:
Ir=（1.25~1.5）Ic
2）二次侧额定电流It:
Ir=5A
543线缆选择依据
根据规范，一般取laiIr
低压设备选择
负荷名称
回路编号
P30
（KW）
Q30
（Kvar）
S30
（KV
A）
I30
（A）
整定电流
Ir（A）
选用电缆型号规格
断路器规格
1-4F
住宅电源
（A单元）
WL
M1
72
54
90
143.5
160
YJV-0.6/1-4冰0+
1>35
NS250H
/160,
5-8F住宅电
源
（A单元）
WL
M2
72
54
90
143.5
160
YJV-0.6/1-4>0+
1>35
NS250H
/160
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