亨通商厦建筑供配电及二层照明技术.docx
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亨通商厦建筑供配电及二层照明技术
科信学院
课程设计说明书
（2015/2016学年第一学期）
课程名称：
建筑供配电及照明课程设计
题目：
亨通商厦建筑供配电及二层照明技术
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
岑毅南霍振宇杜永等
设计周数：
2周
设计成绩：
2015年12月31日
一、课程设计的目的
通过对大楼的用电设备进行负荷计算和大楼地上二层的多功能厅照度计算等，对综合大楼的供配电及照明系统进行设计。
从而了解理论与实践的结合的过程,并从中总结和吸取设计经验。
1、高层民用建筑采用10KV甚至35KV高压供电，而一般高层建筑则可采用城市公用变压器低压供电；
2、高层民用建筑的用电量大，对电气设备的要求较高；
3、高层民用建筑对消防系统的安全、可靠性要求较高；
4、高层民用建筑对防雷、接地等安全要求较高；
5、高层民用建筑功能较全，对弱电部分依赖较多，智能化水平较高。
二、课程设计的任务
1、确定符合等级。
2、拟定高低压供配电系统。
3、正确建立符合统计计算表。
4、变压器、发电机台数、容量、型号的选择。
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。
7、CAD绘制供配电系统图及照明平面图。
三、负荷的计算
1、计算负荷的定义：
是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取30分钟平均最大负荷P30、Q30和S30作为该用户的“计算负荷”。
2、其物理意义：
计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。
因此：
PC=P30=Pm
QC=Q30=Qm
SC=S30=Sm
3、求计算负荷的方法
（一）需要系数法
计算简便，最为通用的一种方法。
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）
（二）按二项式法
当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的计算负荷时，采用。
（三）估算方法
单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法。
4、负荷计算表（后面附）
a总功率因数为0.92大于要求的0.9，合格；
b电压损失三相平衡负荷线路
三相线路单位长度的电阻
=0.095（Ω/km）
=1/（10*380*380）∑[（0.095+0.000*tgФ）*P*l
=4.860
线路电压损失Δu%=4.860<5%,合格。
四、变压器的选择
型号
额定容量
（kVA）
电压组合
联结组标号
空载损耗
（kW）
空载电流
（%）
负载损耗75℃
（kW）
阻抗电压75℃
（%）
外形尺寸（mm）
重量（kg）
轨距
（mm）
高压（kV）
高压分接范围
（%）
低压
（kV）
长
宽
高
油
总重
S9-800/10
800
1.40
0.8
7.50
1975
1335
1960
450
2550
820×850
表3S9系列变压器技术参数
T1:
S9-800/10U1=10.5KVU2=0.4KVU%=4.5
T2:
S9-630/10U1=10.5KVU2=0.4KVU%=4.5
五、短路电流的计算
计算短路电流的目的：
1.选择和校验电气设备。
2.继电保护装置的整定计算。
3.设计时作不同方案的技术比
（一）、线路的阻抗
Xl=X0*L=0.35*5=1.75Ω
（二）、变压器的阻抗
T1的阻抗：
X1=U%*Unt2/100*Snt=4.5*0.42/100*800*10-3=0.009Ω
T2的阻抗：
X2=U%*Unt2/100*Snt=4.5*0.42/100*630*10-3=0.010Ω
（三）、总阻抗的计算
对变压器的高次侧
X1=1.75
对变压器的低次侧
X2=1.75*（0.4/10.5）2+0.009=0.01153Ω
X3=1.75*（0.4/10.5）2+0.010=0.01253Ω
（四）、短路参数
对变压器高次侧
1、短路电流周期分量的有效值：
Ik1=Uav1/1.732*Xk=10.5/（1.732*1.75）=3.46KA
2、短路电流的冲击值：
Ish=2.55*Ik1=2.55*3.46=8.823KA
Ish=1.52*Ik1=1.52*3.46=5.259KA
3、短路容量：
Sk1=1.732*Uav2*Ik2=1.732*10.5*3.46=62.924KVA
对变压器低次侧
对变压器T1的低次侧：
:
1、短路电流周期分量的有效值：
Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/（1.732*0.01153）=15.88KA
2、短路电流的冲击值：
Ish=1.84*Ik2=1.84*15.88=29.22KA
Ish=1.09*Ik2=1.09*15.88=17.31KA
3、短路容量：
Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*15.88=11KVA
对变压器T2的低次侧：
1、短路电流周期分量的有效值：
Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/（1.732*0.01253）=18.43KA
2、短路电流的冲击值：
Ish=1.84*Ik2=1.84*18.43=33.91KA
Ish=1.09*Ik2=1.09*18.43=20.091KA
3、短路容量：
Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*18.43=12.77KVA
六、设备的选型
（一）断路器的选择
在电力系统中，高压断路器是一种重要的控制和保护电器。
目前国产高压断路器主要有多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。
供电系统的运行状态，负荷的性质是多样的，作为控制，保护元件的高压断路器，为保证供电系统的安全运行，对它的要求是多方面的。
对于开断电路中负荷电流和短路电流的高压断路器，首先应按使用地点和负荷种类及特性选择断路器的类型与型号，即户内或户外式，以及灭弧介质的种类，并能满足下列条件：
1.断路器的额定电压，应不能低于电网的工作电压，即
Ue≥Ug
式中，Ue，Ug-分别为制造厂给出的断路器额定电压和网路的工作电压，伏或千伏。
2.断路器的额定电流Ie，应不小于电路中的最大长期负荷电流，即
Ie≥Ig
3.根据断路器的断路能力，即按照制造厂给定的额定切断电流Ieq，或额定断路容量Sed选择断路器切断短路电流（或短路功率）的能力。
为此，应使额定切断电流Ieq不小于断路器灭弧触头刚分离瞬间电路内短路电流的有效值Idt，或在一定工作电压下应使断路容量Sed不小于短路功率Sdt。
即
Ieq≥Idt
或Sed≥Ue×Ieq≥Sdt（三相系统）
式中，Idt-短路后t秒短路电流有效值（周期分量），对快速断路器，取Idt=I″t≤0.1″；Sdt-短路后t秒短路功率，对快速断路器Sdt=S″。
4.校验短路电流通过时的机械稳定性
在短路电流作用下，对断路器将产生较大的机械应力，为此，制造厂给出了能保证机械稳定性的极限通过电流瞬间时值Igf，即在此电流通过下不致引起触头熔接或由于机械应力而产生任何机械变形。
因而，应使
Igj≥ｉch
式中Igf，ick——分别为断路器的极限通过电流和断路器安装处的三相短路冲击电流（幅值）
5.校验短路时的热稳定性
短路电流通过时断路器的热稳定性，由制造厂给出的在t秒（t分别为4，5或10秒）内允许通过的热稳定电流It来表征，即在给定时间t内，It通过断路器时，其各部分的发热温度不超过规定的短路时最大容许发热温度。
因此，以短路电流Id通过断路器时，其热稳定条件为：
It•t≥Qd
式中It—为制造厂规定的t秒热稳定电流,Qd—短路电流发热效应。
Qd=Qz+Qfi
A.高压断路器的选择
Ic1=38A;In1=2000A
Ic2=57A;In2=1000A
Ic3=57A;In1=1000A
T1高次侧断路器应选为：
ZN5-10/1000
（1）、热稳定性的校验：
Ik12*tima=3.462*（0.5+0.05）<202*2合格
（2）、热稳定性的校验：
Ish=8.823KA<50KA合格
（3）、断流能力的校验：
Ik1=3.46<20KA合格
T2高次侧断路器应选为：
ZN5-10/630
（1）、热稳定性的校验：
Ik22*tima=3.462*（0.5+0.05）<202*4合格
（2）、热稳定性的校验：
Ish=8.823KA<50KA合格
（3）、断流能力的校验：
Ik2=3.46<20KA合格
B.低压断路器的选择
（以T1为例）
（1）、Ic1=1011A;In1=1250A
（2）、T1的选型选为：
MW12
（3）、各脱扣器的整流电流：
a）瞬时脱扣器
Iop.or=（1.1*1.8*1000）/（1.732*0.38）=3000AK3=3
b）短时脱扣器
Iop.or=（1.1*1.3*1000）/（1.732*0.38）=2173AK3=2
c）长延时脱扣器
Iop.tr=1.1*1011=1112AK=0.9
（4）、开断能力校验
Ik=15.88（二）高压熔断器的选择
熔断器是最简单和最早采用的一种保护电路，常和被保护的电气设备串接于电路中。
当发生过负荷和电路故障时，超额电流使熔件发热而熔断，从而切除故障点，实现对电气设备的保护。
熔断器主要由金属熔体，支持熔体的触头和外壳构成。
有些熔断器内还装有特种熄弧物质（如产气纤维管，石英砂等），用来熄灭熔体熔断时产生的电弧。
高压熔断器用以切断过负荷电流和短路电流，选择时应考虑装置的种类与型式，是屋内或屋外使用，对污秽地区的屋外式熔断器还应保证绝缘泄漏比距的要求，以加强绝缘，此外，高压熔断器应满足的条件为：
按工作电压Ue≥Ug（与断路器意义相同）。
按工作电流Ier≥Iej≥Ig
式中Ier，Iei—分别为熔断器额定电流和熔件额定电流；
Ig—网路中最大长期工作电流。
按断流容量
Iq≥I″或Sg≥S″式中Iq，Se—分别为熔断器额定电流和额定断流容量。
对污秽地区屋外安装的熔断器，其绝缘泄漏比距应满足
δ≤δxu
因熔断器的熔断时间很短，故采用熔断器保护的导体和电器可不校验短路电流的机械稳定性和热稳定性。
此外，高压熔断器熔件的选择还必须与网络中各分段，分支电路的熔断器熔件或与馈电线继电保护之间，从时间特性上保证相互间动作的选择性和时限配合关系。
经比对，选用RN2-100.5A熔断器。
（三）隔离开关的选择
隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，它的主要用途是为检修区域提供明显的开断点、保证高压装置检修工作的安全。
由于隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流和短路电流，因此，必须与断路器串联使用时，操作应在断路器完全开断的情况下进行。
选择隔离开关，首先应考虑装置的种类与型式，屋内或屋外使用，对屋外污秽地区安装的隔离开关还应按上述熔断器选择时的条件保证绝缘泄漏比距的需要。
隔离开关的其它选择条件与断路器类似，但对隔离开关不进行切断能力（切断电流或断路容量）的校验。
型号
额定电压
额定电流
极限过电流峰值
配用机构
电流稳定值
GN86-10/600A
10KV
1000A
75KA
CS6-1
30KA（5S）
JDW1-0.5/600A
0.5KV
600A
3150A
1250A（4S）
JDW2-0.5/1000A
0.5KV
1000A
3150A
1250A（4S）
高压侧拟选用GN-10T/1000型隔离开关，低压侧拟选用JDW1-0.5/600A,JDW2-0.5/1000A型刀熔开关。
（四）互感器的选择
互感器是电气测量，控制和保护回路的交流电源，其工作原理与变压器相同，特殊之处是其励磁电流很小，在电路计算中可忽略不计和规定的准确度。
通常0.2级用于实验室精密测量，0.5级用于电能测量，1级用于测量仪表，3级用于继电保护。
电流互感器一次绕组串联在电力回路中，二次测额定电流为5A，由于负载是仪表与保护设备的电流线圈，其阻抗很小，运行中相当于变压器短路。
二次侧绕组匝数远大于一次侧绕组匝数，所以二次侧不能开路，开路将产生危险的高电压。
电压互感器一次并联在电力回路中，二次侧额定电压为100V，由于负载阻抗很大，运行条件相当于变压器空载，二次侧匝数远小于一次侧匝数，所以二次侧不能短路。
短路将产生危险的过电流。
为保证人在接触测量仪表和继电器时的安全起见，互感器的二次侧必须接地。
A．电压互感器的选择
根据设计条件及目的，选用JDZ-10型电压互感器。
一次测U1N=10KV，二次U2N=100V，容量效验：
压互二次回路分别有计量、失压保护和电压测量，其等级要求分别为0.5级、3级、1级。
JDZ-10型电压互感器二次线圈容量分别为：
0.5级80VA；1级120VA；
3级300VA；因二次负荷分别接在了三个二次线圈中，且负荷较小每个负荷为小于10VA，所以容量能满足要求。
因电压互感器在主接线中是与主回路并联的，主接线及其主回路发生短路时，电压互感器不会通过短路电流，所以不需要短路稳定性效验。
B．电流互感器的选择
电流互感器选择时所依据的条件为：
①、额定一次电压，所选择电流互感器的额定一次电压U1e必须与互感器安装处的额定电压一致；
②、额定电流应满足I1e≥Ig·max式中I1e﹑Ig·max—分别为互感器原边额定电流和装置的最大长期工作电流
在环境温度条件下，容许连续通过电流互感器的原边电流可达额定值的120%，但过大将使误差增大。
互感器的二次额定电流一般为5A。
与仪表、继电器的标称电流相符。
③、准确度级与铁芯数
电流互感器采用不同铁芯时，二次绕组的准确度级不同，供电度表需用0.5级、一般仪表用1.0级、继电器只需3级准确度，若只有一种用途，则可只选一个铁芯的互感器。
电流互感器的准确度级与一定容量相对应，若负载增大超过某一准确度级所对应的额定容量，则准确度级下降。
④、二次负载的计算与校验
电流互感器次边通过额定电流I2e和负载总阻抗Z2时的功率W2=I22e·Z2
⑤、校验短路时的热稳定性和机械稳定性
电流互感器的热稳定性，应按下式的条件判断，即（I1e·Kt）²·t≥Qd
式中Kt—互感器热稳定倍数，t—为热稳定电流通过的时间（t=1秒），I1e—为电流互感器一次额定电流。
电流互感器机械稳定性，应按下式的条件判断，既
I1e·Ku≥ｉch
式中Ku—电动力稳定倍数，ｉch—短路电流冲击值
产品型号
额定电
流比（A）
级次
组合
准确级及
额定输出
保护级
一秒热稳定
电流（KA）
动稳定
电流（KA）
0.2
0.5
1
3
额定输
出（VA）
准确级及准
确限值系数
LFS-10
20/5
0.2/3
0.5/3
1/3
10
10
10
15
15
10P10
1.6
4
15/5
1.2
3
据设计条件及要求，电源回路拟选用LFS-10系列电流互感器（具体计算步骤略）。
（四）线缆的选择
母线主要是用来集中和分配电能的。
常用铜、铝和钢三种材料制成。
铜的导电性最好、机械强度大、耐腐蚀；铝的导电性比铜差、机械强度小、但比重小、成本低；钢的导电性最差，但机械强度最大，通常只在小电流的情况下采用。
根据我国资源情况和技术政策，选取铝作为母线材质。
硬母线一般采用矩形截面，因为同其它截面相比，矩形母线的集肤效应小，散热条件好，安装方便，因此，母线选择的主要任务是确定其截面。
母线采用竖置放置，三相位置如图：
W＝b2*h*1/6
W：
截面系数，它的物理
图5母线布置示意图
意义是指母线对垂直与力
作用方向为轴线的抗弯距。
h:
宽度、b:
厚度。
①、母线的选择
母线的选择按工作电流选择截面，应满足
Igmax≤Irx
Igmax:
最大长期工作电流，Irx：
母线长期容许电流
本系统额定电流为1713.2A,现拟选TMY-100*6，其长期允许载流量为11810A；低压母线选用TMY-60*6和TMY-50*5。
（最高允许温度＋70度，基准环境温度＋25度）。
电缆见附表。
（五）开关柜的选择
断路器通常装在小室内，根据要求选用KYN系列高压开关柜，该开关柜用于50Hz，电压3～10kV，额定电流600～3000A三相单母线系统，作为发电厂、变电站控制馈电和高压电动机起动和保护之用；低压开关柜选用MNS和GGD系列。
（六）发电机设备选择
潍柴WD615/WD618系列柴油机是从奥地利斯太尔-戴姆勒-普赫公司引进的具有世界先进水平的高速发动机，产品排放可达到非道路国II阶段标准，为环保型产品，具有体积小、重量轻、功率大、油耗低、排放指标先进、噪音低、通用性强等优点。
常用功率：
170KW；电压（V）：
230/400V；额定电流（A）：
270频率（HZ）：
50功率因素：
0.8滞后。
七、绘制供配电系统图（后附）
八、电气设备的保护
1、继电保护
（1）、继电保护的原则
选择性：
切除故障部分，防止越级跳闸。
速动性：
尽快速切断故障，减少故障存在的时间。
灵敏性：
指对故障或不正常运行状态的反映能力。
可靠性：
不拒动、不误动
（2）、过电流保护：
就是利用过流时电流增大的特点构成的保护装置。
分类：
–定时限过电流保护
–反时限过电流保护
–无时限电流速断保护
–有时限电流速断保护。
2、防雷的过电压保护
（1）、防雷设备组成：
接闪器、引下线和接地装置。
（2）、防雷的类型：
A.防直接雷
采用避雷针，避雷带或避雷网。
接闪器：
避雷针、避雷带和避雷网。
接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引导入地，使接闪器下面一定范围内的建筑物免遭直接雷击
B.防间接（感应）雷
通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品，全部加以良好的接地处理来消除。
防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其它金属线的绝缘距离应符合防雷的安全距离。
将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体并加以接地的办法来消除。
C.防高电位侵入
在整个雷害事故中占50％～70％。
配电线路全部采用地下电缆;
进户线采用50~100m长的一段电缆;
在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。
（图后附）
九、照明的设计
1、选择照明器的型式，并确定型号
选用“双管格栅式日光灯—2*40W”，型号JG-B502,光通量为5400lm
2、平均照度计算基本公式：
计算方法：
利用系数法
其中：
Eav－－工作面平均照度，lx；
——每个照明器中光源总光通量，lm；
N——照明器数
U——利用系数
A——工作面面积,m2
K——灯具维护系数
室空间系数RCR
顶棚空间系数CCR
地板空间系数FCR
有效空间反射比
顶棚（或地板）空间可等效到假象平面
顶棚有效反射比ρcc，地面有效反射比ρfc
A0－－顶棚（或地板）平面面积，m2；
As－－顶棚（或地板）空间各表面的总面积，m2；
ρ－－顶棚（或地板〕空间各表面的平均反射比；
墙平均反射比ρw
3、计算照明器个数
餐厅：
长——12m,宽——15m,层高——6m,
天花板的有效反射比ρcc=70%，墙面的有效反射比ρw=50%，地板的有效反射比ρfc=25%
根据以上数据查表得：
RCR1=2,U1=0.5；RCR2=3,U2=0.53；照度补偿系数K0=1.3；
=5*6*（12+15）/（12*15）=4.5
=0.56
=0.675
K=0.8
N=Eav*A/（
*U*K）=300*12*15/（400*0.675*0.8）=25
考虑餐厅建筑平面的实际情况和照度要求，选择4*7=28只双管格栅式日光灯。
4、照明器布置
主要考虑照度均匀度
满足灯具的距高比L/H。
当布置不为矩形时，有其距离的求法。
正方形L=L1=L2
矩形
菱形
一般离墙距离（1/3~1/2）L,有工作面时，取（1/4~1/3）L。
查表得：
灯具的距高比L/H=1.6m
4、照明平面图（后附）
十、参考文献
[1]刘江电气工程标准规范综合应用手册.中国建筑工业出版社
[2]刘江建筑电气设备选型中国建筑工业出版社
[3]唐志平供配电技术电子工业出版社2005.1
[4]《全国民用建筑工程设计技术措施》，中国建筑标准研究所主编，第一版，中国计划出版社出版，［2003］
[5]《通用用电设备配电设计规范》，中华人民共和国机械工业部主编，GB50055—93，建设部标准定额研究所出版，［1993］
[6]《供配电系统设计规范》，中国人民共和国机械工业部负责主编，GB50052-95，中国计划出版社出版，［1995］
十一、心得体会
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。
十二、成绩、评语表
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
亨通商厦负荷计算表
序号
负荷名称
设备容量KW
工作台数
kd
Cos
tg
计算负荷
计算电流
A
选用的变压器
Pckw
Qckvar
Sckva
一
1#变压器
1
照明地下一层
14
1
0.7
0.9
0.48
9.8
4.7
10.9
16.5
2
照明地上一至十一层
755
1
0.9
0.9
0.48
679.5
326.2
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