学位论文金三角供配电系统设计.docx
《学位论文金三角供配电系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学位论文金三角供配电系统设计.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学位论文金三角供配电系统设计
摘要
本次毕业设计题目是对硚口路金三角项目8号楼供配电系统进行全面设计。
硚口路金三角项目8号楼是一栋超高层住宅，由一层地下室及一栋53层的标准住宅塔楼组成，每层4户住宅，建筑高度为162米。
本论文主要阐述了高层住宅楼电气系统的电气设计依据、原则、方法及设计选择的结论。
本次设计主要包括高低压配电系统，照明系统，接地防雷系统。
高低压供配电系统主要讲述如何将从供电局引来的10KV高压电降至220V/380V生活用电，再具体分配到每一层每一户；照明系统的设计要求正确选择光源和灯具，满足经济合理，节约电能，安全可靠的设计原则；防雷接地系统中主要确定防雷等级，明确施工规范以及防雷接地的设计。
本论文绘图部分主要针对公变高压系统图的设计，专变高低压系统图的设计，电表间户内箱配电系统图的设计，住宅楼每层的照明平面图的设计；防雷平面布置图的设计。
本论文的重点设计内容是对8号楼的高低压系统图做了仔细的绘制，对防雷保护措施做了详细的分析。
关键词：
配电系统；照明；防雷接地
Abstract
Thegraduationdesigntopicisonthe8thfloorofgoldentriangleQiaokouroadprojectpowersupplyanddistributionsystemtoconductacomprehensivedesign.GoldentriangleprojectQiaokouroadonthe8thfloorisahigh-risehouse,byalayerofthebasementandastandardoftheresidentialtowers,eachlayer4homes,buildingheightof162meters.
Thisthesismainlyexpoundsthehigh-riseresidentialbuildingelectricaldesignbasis,principles,andmethodsoftheelectricsystemandtheconclusionofdesignchoices.Thisdesignmainlyincludesthehighandlowvoltagepowerdistributionsystem,lightingsystem,groundinglightningprotectionsystem.Highandlowvoltagepowersupplysystemismainlyabouthowtoturnfrompowersupplybureauof10KVhighvoltageto220V/380Vlivingpower,everyfamilytospecificassignedtoeachlayer;Lightingsystemdesignrequirementsforcorrectselectionoflightsourcesandlampsandlanterns,satisfytheeconomicandreasonable,saveelectricity,safeandreliabledesignprinciples;Lightningprotectiongroundingsysteminthemain,definelightningprotectionlevelofconstructionspecificationandthedesignoflightningprotectiongrounding.
Drawingpartofthispapermainlyaimsatthedesignofpublictransformerhvsystemdiagram,designedvariablehighandlowvoltagesystemgraph,metersbetweenindoordistributionsystemdiagramdesign,eachlayerofthelightingplandesign;Lightningprotectionoflayoutdesign.
Keydesigncontentofthispaperisonthe8thfloorofhighandlowvoltagesystemmadecarefulmapping,analysisofthelightningprotectionmeasuresindetail.
Keywords:
Distributionsystem;Lighting;Lightningprotectiongrounding
1绪论
1.1工程设计概述
1.1.1本工程设计概述
本次设计的工程名称为硚口路金三角项目8号楼。
本次毕业设计的目的是通过具体楼层的建筑电气设计实践,综合运用所学电气理论知识,理论指导实际,锻炼自己设计分析超高层民用住宅电气回路的能力,为将来中建三局安装部的电气安装工作奠定坚实的专业基础。
硚口路金三角小区8号楼为一栋超高层住宅，由一层地下室及一栋53层的标准住宅塔楼组成，楼高162米，每层有A、B、C三个户型，A户型2户住宅，B、C户型各一户住宅。
硚口路金三角小区8号楼的用电负荷中电梯及应急照明为一级负荷，地下室公变电房B1、专变电房ZB1照明为二级负荷，A、B、C各户型住宅用电为三级负荷。
本设计题目要求完成高低压供配电系统、照明系统、防雷与接地系统的设计以及高压系统图、低压系统图、照明平面图、防雷平面图的绘制。
在设计过程中要全面了解建筑电气行业的发展，高低压电系统设计的主要内容。
设计时，严格按照建筑电气设计规范、国家现行法律法规来建立设计思路，完成高低压电系统的负荷计算、设备选型、系统构成、照度计算、电缆选型以及施工图的绘制。
1.1.2本工程设计依据
（1）《住宅设计规范》GB50045-95（2001年版）；
（2）《民用超高层建筑电气设计规范》JSXJ250-2008；
（3）《低压配电设计规范》GB50054-95；
（4）《建筑照明设计标准》GB50034-2004；
（5）《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；
（6）《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005；
1.2本工程设计内容
1.2.1高低压供配电系统
本工程8号楼用电负荷一级负荷、二级负荷、三级负荷均有分布。
从供电局引来二路10KV高压电进入公变房对硚口路金三角整个小区进行用电分配，然后将高压电引至8号楼专变房ZB1进行10KV高压至380/220V低压转换，再分配给每层的总配电箱，最后分配给各户居民。
1.2.2照明系统
照明系统是民用住宅电气安装工程中的一项重要内容，照明设计的目的是根据具体场合要求，正确的选择光源和灯具，确定合理的照明方式以及布灯方案，在节约能源和电气安装资金的前提下，来获得一个舒适的照明环境。
照明灯具的具体安装由精装人员完成，作为电气安装人员，只需设计一个合理的照明系统，正确计算出照度并预留合适的插座与导线。
1.2.3防雷与接地系统
本工程建筑物按二类防雷建筑设计，在屋顶采用Φ12不绣刚作避雷带，利用建筑物钢筋混泥土柱子内两根Φ16以上主筋通长焊接或钢结构作为引下线，引下线上端与避雷带联接，下端与土建预埋的结构体底梁的两根主刚筋焊接成一个整体回路作为统一接地体。
本工程接地系统采用TN-S方式，户内各回路的PE线与户内主箱内等电位连接，并与防雷接地网共用接地网。
2高压配电系统设计
2.1高压供配电系统概述
民用建筑物的高压供配电系统是指从国家电网取得高压10KV作为供电电源，然后将电能分配到各用电设备处。
电源和负荷之间用各种设备（高压开关柜、熔断器、负荷开关和保护装置）、导线电缆联接起来，组成民用建筑物的高压供配电系统。
武汉供电局的供电电压等级一般为30～210KV，通过硚口变电所将超高压降为10KV电压，然后输送到硚口路金三角小区的公变电房进行计量与分配，8号楼的专变电房ZB1再将10KV电压降为220/380V，分配给用户使用。
2.210KV电源供电方式
本工程住宅从供电局开闭所引来2路10KV电源供8号楼住宅，住宅高压采用环网接线供电方式，并且当一路高压故障时，另一路不应同时故障。
环网供电方式是采用双侧电源或者双供电回路（见图2.1），它除了一个正常的供电电源或供电回路外，还有一个备用电源或者备用供电回路，随时都可能通过简单切换的控制开关，是备用电源投入供电，从而使故障停电影响区域缩小到最小范围。
所以环网接线供电方式，是改善民用建筑住宅供电质量、提高民用建筑住宅供电可靠性的一种有效方法与手段。
图2.1环网供电方式接线图
2.3高压供配电系统的电气设计
2.3.1电气设计说明
（1）本工程为一栋超高层民用住宅楼，包括53层标准层住宅和一层地下室，该工程的用电负荷中电梯及应急照明为一级负荷，地下室公变电房B1、专变电房ZB1照明为二级负荷，A、B、C各户型住宅用电为三级负荷。
小区进线使用两路10kV高压进线，在8号楼地下负一层设公变电房B1，选用2台1100KVA，Uk=6.6%d的负荷开关柜SF6。
在8号楼地下负一层设专变电房ZB1，选用2台800KVA，Uk=6%d的户内型干式变压器，接线为D，Yn11，负荷率约为：
69%和71%。
（2）地下室，裙楼架空层，住宅电梯和公共照明等配套设施，在8栋负一层设置公变电房B1与专变房ZB1，为提高供电可靠性，住宅高压采用环网接线供电方式，并且当一路高压故障时，另一路不应同时故障。
（3）高压系统为单母线分段运行方式；专变和公变低压为单母线分段运行，联络开关采用手动投切。
低压主进开关与联络开关之间设电气连锁和机械连锁，任何情况下只能合其中的两个开关。
（4）在变配电室低压侧设功率因素集中自动补偿装置，采用自动循环投切手段补偿电容器组，补偿后的功率因素必须大于等于0.90，并规定气体放电灯单灯就地补偿，并使补尝后的功率因素大于等于0.90。
（5）公变高压选用SF6负荷开关柜，手动操作，无操作电源要求。
专变高压配电设备选用SF6负荷开关柜。
（6）该工程的高压电缆选用ZR-YJV-10KV电力电缆及电缆穿保护管或沿桥架敷设,电缆沿着桥架一直敷设至电气竖井
2.3.2公变高压系统图
8号楼公变电房B1的线路，电气设备全部由供电局安装、维护、管理。
供电局将10KV高压电引入公变电房对整个硚口路金三角小区进行电能计量及用电分配。
根据8号楼供电电源情况，8号楼负荷等级、负荷的分布，通过计算并经分析比较设计出图2.2所示公变高压系统图：
图2.2公变高压系统图
2.3.3专变高压系统图
专变高压系统图主要表示从公变电房B1引出的10KV高压电，进电容补偿，避雷器接地，下部接地开关、负荷开关、电流互感器保护，再由ZB1专变出线引出至低压供配电系统。
由公变电房引出的10KV高压电，在专变电房降为380/220V，分配给用户使用，专变高压系统图主要反映将10KV高压电从公变电房引入专变电房这一过程。
由8号楼负荷的分布情况，经统计分析，画出图2.3所示专变高压系统图。
图中，TMY-60*60表示铜排导线的截面积为60x60平方毫米。
图2.3专变高压系统图
3低压配电系统设计
3.1低压供配电系统概述
8号楼的低压供配电系统是指从ZB1专变房10KV高压末端起，直至低压用电设备进线端的整个电路系统，期中包括用电设备所在单位内部的变电所ZB1和所有低压配电设备、供配电线路。
建筑供配电系统由高压及低压配电线路，变电站（包括配电站）和用电设备组成。
专变房ZB1将从公变房B1引来的10KV高压转变至380/220V低压后，再进行整个8号楼电能的分配。
随着武汉市民生活水平的提高和武汉房地产业的蓬勃发展，武汉各高档住宅楼层越来越多。
低压供配电系统主要讲述如何将从供电局引来的10KV高压电降至220V/380V生活用电，再具体分配到每一层每一户，合理选择供电设备（低压开关柜，低压断路器，电流互感器），既能满足小区住户的用电需求，又能降低安装经费、节省资金。
设计低压供配电系统时，必须了解建筑电气设计标准及国家现行法律法规，必须保障安装工作人员及住户人身安全，必须采用先进的电气安装技术，必须保证用电可靠性，必须最大程度的节约安装资金。
此外，低压供配电系统的还必须兼顾高压配电系统与照明系统，合理确定设计方案。
3.2低压供配电系统的电气设计
3.2.1电气设计说明
（1）本工程为一栋超高层民用住宅楼，包括53层标准层住宅和一层地下室，该工程的用电负荷中电梯及应急照明为一级负荷，地下室公变电房B1、专变电房ZB1照明为二级负荷，A、B、C各户型住宅用电为三级负荷。
进线由公变电房B1引入10KV高压电至专变电房ZB1。
（2）本工程采用三相五线制即TN-S系统，低压侧供电电压等级为380/220V。
（3）低压保护装置：
低压主进、联络断路器设过载长延时、短路短延时保护脱扣器，其他低压断路器设过载长延时、短路瞬时脱扣器，部分回路设分离脱扣器。
（4）低压出线电缆（低压系统图回路1N4）采用WSZ-YSB-1KV-5*16电缆线，阻燃级别为C级；电缆安装在桥架外侧，无需安装在桥架里面，不过施工时必须在桥架外涂防火漆。
（5）本工程的住宅单元只设计到户内总箱，户内的照明及插座设计，详见附录A《8号楼标准层照明平面图》。
（6）根据供电部门要求设置计量电表，每个变压器设置低压总计量柜，住户电费采用带有远传功能借口的直读式电表。
专用变压器低压每回路设置智能电度表，精度符合汉口供电局要求。
户表集中放置在电气竖井电表箱内。
（7）该工程的用电负荷中电梯及应急照明为一级负荷，地下室公变电房B1、专变电房ZB1照明为二级负荷，A、B、C各户型住宅用电为三级负荷。
（8）标准层采用树干式方式供电。
（9）过电压保护：
在专变房ZB1低压TMY铜排母线上装一级电涌保护器，各层的照明总配电箱8-1-nALE内装二级电涌保护器。
各户的住宅照明配电箱8-1-nALEx装三级电涌保护。
（10）本工程的小区住宅8号楼共有A、B、C三个户型。
每层四户住宅，A户型住宅两套，B户型住宅型、C户型住宅各一套，住宅详情参考附录A《8号楼标准层照明平面图》。
（11）在竖井内的照明配电箱8-1-nALE采用明装外，各户的住宅照明配电箱8-1-nALEx均采用暗装
3.2.2专变房低压系统图
专变房低压系统图主要反映低压开关柜将10KV高压降至380V低压再进行电能的分配。
从专变高压柜引出的10KV高压电由型号为SC（B）10-1000KVA的户内型干式变压器降至380V后接入低压开关柜1D1进行熔断器保护，低压防雷接地保护，电流互感器二次侧测量和监视。
1D1的出线接至铜排母线上，再分配给低压开关柜1D2、低压开关柜1D3。
低压开关柜1D2主要作用是无公补偿与自动投切。
低压开关柜1D3由两个回路1N1、1N2组成，回路1N1负责1到25层住宅用电，回路1N2负责26到53层住宅用电。
图中电流互感器是为保证高低压系统安全地运行,必须对电力系统的运行情况进行监视和测量，但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次高压侧的大电流按互感器的变比换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用。
电流互感器型号LM-0.5-2000/5中，LM是穿母线型电流互感器，0.5是精确度等级，2000/5是互感器的变比。
户内型干式变压器容量为1000KVA，Uk=6%，接线为D，Yn11。
图3.1专变房低压系统图
3.2.3公共照明系统图
图3.21到10层公共照明系统图
标准层公共照明系统图反映由专变电房B1引来的380V/220V低压电，分配到各层总配电箱8-1-nALE。
图3.4表示1到10层公共照明系统与各层总配电箱连接，图3.5表示11到53层的公共照明系统与各层总配电箱连接。
为便于管理，1到5层的公共照明用电系统都集中在一层楼总配电箱8-1-1ALE，6到10层的公共照明、竖井照明、消防应急照明都集中在六层楼层总配电箱8-1-6ALE。
图中导线ZR-BV-3*2.5-PC20-CC中BV表示塑料绝缘铜芯导线，3*2.5表示3根截面积为2.5毫米平方，PC20表示穿直径20毫米的阻燃塑料PVC管，ZR表示阻燃，CC表示暗敷在顶棚。
WDZ-BV-5*6表示5根截面积为6平方毫米的塑料绝缘铜芯导线（BV），耐火（WDZ）。
SH20-C16是微型断路器型号；GSH202-C16/0.03是漏电断路器型号，漏电电流精度为0.03A；6~10层疏散应急照明采用接触器控制。
图3.311到53层公共照明系统图
3.2.4电表间配电系统图
电表间配电系统图主要反映每层的总配电箱8-1-nAL，经过断路器，智能电表分配给每层的四户住宅配电箱8-1-nALx。
A户型总功率为8KW，B、C户型总功率都为12KW；A户型断路器采用SH201-C63，电缆导线采用ZR-BV-3*16-PC32-CC,B、C户型断路器采用SH203-C40，电缆导线采用ZR-BV-5*10-PC32-CC。
图中ZR-BV-3*16-PC32-CC为3根截面积为16毫米平方的塑料绝缘铜芯导线，穿直径32毫米的PVC管（阻燃塑料管），阻燃，暗敷在顶棚；SH20-C63是微型断路器型号；漏电断路器T1N-160M/3P，100A是指ABB的T系列开关框架电流160M，额定电流100A，3P是指3极。
图3.4电表间配电系统图
3.2.5户内箱配电系统图
每户住宅用户都有自己的配电箱，户内配电箱系统图主要反映户内用电的电气原理。
由每层总配电箱8-1-nAL引来的低压电经过断路器SH-201-C50引入到每户的配电箱8-1-nALx，再分配给插座，照明系统使用。
图3.5户内箱配电系统图
3.3节能环保措施
民用建筑住宅节能是指安装人员在电气设计、住户在电能使用的过程中，采用各种节能手段，最大程度的降低电能浪费的活动。
全方面的建筑节能是一项系统工程，设计过程必须严格依照国家节能政策和节能标准的规定，合理选择各种高低压设备，正确选择导线型号，最大程度的降低电能浪费，提高电能利用率。
本工程采用以下措施，确保整个供配电系统最大程度的节省电能：
（1）变电房和电气竖井靠近负荷中心，减少线路损耗。
（2）选用节能型变压器，节能型控制设备和用电设备。
（3）控制变压器的负载率在65%~82%之间，使变压器尽量在高效区间运行，减少变压器损耗。
（4）选用自动调节的无功补偿装置，提高系统功率因素，减少线路损耗，在低压电容补偿柜内设置电抗器，抑制系统谐波。
（5）控制各房间的照明功率密度值，采用节能高效照明光源和灯具，选用高效电子镇流器。
（6）选用容易维护的灯具，方便定期维护灯具，提高照明光效。
（7）充分利用自然光，合理分组照明灯具，对于二次装修的房间，要求所控灯与侧窗平行，楼梯间采用智能照明控制系统，声光红外感应开关。
（8）合理选择配电接线形式，可对各用电单元计费管理，促使用户节约用电，设置自动抄表系统，加强能源管理。
4照明系统设计
4.1概述
照明系统由公共照明和用户照明两部分组成。
楼梯间照明，竖井照明，疏散应急照明属于公共照明。
没有特别指明的照明属于用户照明。
用户照明设计是由照明供电设计和灯具设计两部分组成。
灯具设计由精装部门完成，作为一个电气安装人员，主要考虑的是照明供电设计。
照明设计的基本原则归纳起来主要是安全、适用、经济、美观。
本工程将从专变低压电房引来的220V低压电分配至各楼层的配电箱，各楼层配电箱又连接公共照明以及用户照明系统。
本工程每层楼有4户居住，每户居民房都设有专门的配电箱。
4.2照度的计算
照度计算即是照明系统设计的重要组成部分，同时也是照明功能效果得以良好体现的方式手段。
照度计算的目的是依据所需要的照度值，结合其他已知条件来决定灯泡的容量和灯的数量。
照度的计算方法有单位容量法、利用系数法和逐点法等多种。
任何一种计算方法，都只能计算出大致照度。
本工程采用单位容量法计算照度。
4.2.1单位容量法
单位容量法的基本公式：
W=P/A4.1
W—在最低照度下每单位面积的安装功率（W）
P—房间内全部灯泡（管）的总安装功率（W）
A—房间的面积（㎡）
根据已知的面积和所选的灯具形式、最小照度E、计算高度h，从表4.1到表4.3查得每单位面积的安装容量W，按上式算出全部灯泡的总安装功率P,然后根据灯具的总功率必须大于等于房间内全部灯泡的总安装功率，再考虑到房间形状及对照明的要求即可得灯具的型号和数量。
表4.1住宅建筑照明的标准值
类别
参考平面
及其高度
照度标准值（lx）
低
中
高
起居室
卧室
一般活动区
0.75m水平面
20
30
50
书写、阅读
0.75m水平面
150
200
300
窗头阅读
0.75m水平面
75
100
150
精细作业
0.75m水平面
200
300
500
餐厅或方厅、厨房
0.75m水平面
20
30
50
卫生间
0.75m水平面
10
15
20
楼梯间
地面
5
10
15
表4.2荧光灯单位面积安装功率
计算高度
（m）
房间面积
（m2）
荧光灯照度（lx）
30
50
75
100
150
200
2～3
10～15
15～25
25～50
50～150
150～300
300以上
3.2
2.7
2.4
2.1
1.9
1.8
5.2
4.5
3.9
3.4
3.2
3.0
7.8
6.7
5.8
5.1
4.7
4.5
10.4
8.9
7.7
6.8
6.3
5.9
15.6
13.4
11.6
10.2
9.4
8.9
21
18
15.4
13.6
12.5
11.8
3～4
10～15
15～20
20～30
30～50
50～120
120～300
300以上
4.5
3.3
3.2
2.7
2.4
2.1
1.9
7.5
6.2
5.3
4.5
3.9
3.4
3.2
11.3
9.3
8.0
6.8
5.8
5.1
4.8
15
12.4
10.6
9
7.7
6.8
6.3
23
19
15.9
13.6
11.6
10.2
9.5
30
25
21.2
18.1
15.4
13.5
12.6
表4.3灯单位面积安装功率
计算高度
（m）
房间面积
（m2）
白炽灯照度（lx）
5
10
15
20
30
40
2～3
10～15
15～25
25～50
50～150
150～300
300以上
4.9
4.1
3.6
2.9
2.4
升级会员 