电力综合办公大楼供配电系统设计.docx
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电力综合办公大楼供配电系统设计
姓名：
学号：
指导教师：
2022年4月27日
河北工程大学
毕业设计（论文）任务书
题目：
电力综合办公大楼供配电系统设计
学生姓名：
学号：
专业班级：
电气自动化08-2班学院：
信电学院
设计起止日期：
2012、3、8——2012、6、10
题目性质：
联系实际的题目假想的题目
技术要求及原始数据：
了解供配电的相关原理和知识，掌握电气照明技术，建筑电气控制技术，AutoCAD实用教程等
主要任务：
（1）收集整理原始数据，进行需求分析；确定负荷等级。
拟定高低压供配电系统，正确建立负荷统计计算表。
（2）进行整体设计和详细设计；指定设计方案。
根据技术要求，确定合理的设计指标；分析同类产品结构，提出切合实际要求的方案。
（3）变压器台数、容量、型号；开关、线路，发电机容量选择等主要器件的选择设计原理图
（4）空调配电，防雷接地系统的选择和布置
（5）CAD绘制供电系统图
（6）按照要求规范的写出毕业设计论文。
学生（签字）：
系主任（签字）：
指导教师（签字）：
院长（签字）：
河北工程大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：
指导教师签字：
年月日
河北工程大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：
成绩：
评阅教师签字：
年月日
河北工程大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：
成绩：
评阅教师签字：
年月日
河北工程大学毕业设计答辩及综合成绩
答辩情况
提出问题
回答问题
正确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年月日
学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
年月日
摘要
随着社会经济的发展，现代建筑的功能越来越强，建筑电气的重要性也日益明显。
本文设计的是一栋地上8层地下1层的电力办公楼的电气施工图纸及其说明。
原楼为5层，砖混结构。
加固改造后，总面积16000平方米，建筑高度33米，局部设地下室，地上8层，结构形式为钢结构，板厚80-120mm，室内地面做法90mm，办公区、公共区等区域均设置吊顶。
地下1层为生活水泵房和积水坑等，地上8层为办公区、公共区.本文主要讲述在电气设计过程当中设计的思路,器件的选择,设计的原则,设计的参数以及设计时应该主意的问题。
本文设计的范围包括220/380V配电系统，包括电力计照明,建筑防雷接地、接地系统及安全措施，着重于建筑电气的安全可靠性分析，特别是高层建筑的供配电部分，防雷接地保护以及相关的强电部分。
随着人们生活水平的不断提高,更加实用美观和廉价的住房无疑是人们追求的目标之一，所以建筑电气设计不仅仅局限于可以使用,应该采用更加环保节能的新产品.本次设计在很多方面在美观的同时,兼顾了低廉的价格,有很高的实用价值。
关键词：
建筑电气；照明设计；供配电；防雷
Abstract
Withthesocialandeconomicdevelopment,thefunctionsofmodernarchitecturegrowingimportanceofelectricalconstructionhasbecomeincreasinglyevident.Thisarticleisdesignedtolevelthegroundfloorofan8onthegroundfloorofanofficebuildingelectricalpowerandthattheconstructiondrawings.Theoriginalfloorof5storey,brick-concretestructure.Reinforcementandreconstruction,thetotalareaof16,000squaremeters,33metersheight,thebasementofthelocal-based,8onthegroundfloor,thestructureoftheformofsteel,thickness80-120mm,theindoorpracticeground90mm,office,publicareasandotherregionsaresethangingTop.
1layerforthelifeoftheundergroundpumproomandwaterpits,etc.,onthegroundfor8-storeyofficeareas,publicareas.Thisarticlefocusesonthedesignprocessintheelectricaldesignideas,thechoiceofdevices,designprinciples,designparametersanddesignshouldbeideaoftheproblem.
Thisarticlecoversthedesignof220/380Vpowerdistributionsystem,includingthepoweroflighting,constructionofminegrounding,groundingsystemandsafetymeasures,withafocusonbuildingsecurityandreliabilityanalysisofelectrical,inparticularforthedistributionofhigh-risebuildingoftheminegroundingprotection,aswellasthestrong-relatedelectricalparts.
Withthecontinuousimprovementofpeople'slivingstandard,morepracticalandaffordablehousingappearanceisundoubtedlyoneoftheobjectivespursued,soconstructionisnotlimitedtoelectricaldesigncanbeused,itshouldbeamoreenvironmentally-friendlyenergy-efficientnewproducts.ThedesignisveryAtthesametimeinmanyaestheticallypleasing,takingintoaccountthelowpricewithahighdegreeofpracticalvalue.
Keywords:
electricalconstruction;lightingdesign;fordistribution;mine
第1章绪论
1.1供配电设计的意义和要求
在日常生活、工厂中，电能虽然是生产生活的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。
电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。
但是如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
从另一方面来说，电能不光给我们的日常生活带来许多便利，更重要的是它已经成为我们赖以生存的必需品。
因此，做好供配电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，促进人类文明具有十分重要的意义。
由于能源节约是供配电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好供配电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
供配电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和日常生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
1、安全在电能的供应、传输、分配和使用中，应确保不发生人身事故和设备事故。
2、可靠在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足电能用户对供电可靠性的要求。
3、优质就是要满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
4、经济降低电力系统的投资和运行费用，并尽可能地节约有色金属的消耗量，通过合理规划和调度，减少电能损耗，实现电力系统的经济运行。
此外，在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
1.2供配电设计必须遵循的一般原则
1）必须遵循国家的有关法令、标准和规范，执行国家的有关方针、政策。
包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。
2）应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气。
3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。
4）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。
关于负荷性质，按GB50052-95《供配电系统设计规范》规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级：
1、一级负荷中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。
2、二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如：
主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位的正常工作者。
3、三级负荷不属于一级和二级负荷电力负荷。
对一级负荷，应由两个电源供电。
当一个电源发生故障时，另一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。
一级负荷中特别重要的负荷，除应由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接应急供电系统。
对二级负荷，宜由两回线路供电。
在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。
当采用架空线时，可为一回架空线供电。
当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。
1.3设计步骤
供配电设计内容主要包括变配电设计、高压配电线路设计、低压配电线路设计和电气照明设计等。
其设计步骤一般如下：
1．收集原始资料
在动手设计之前，应根据设计任务书的要求，收集用电设备的性质、特征、功率、布局、环境及气象条件；各用电单位的平面图及断面图；用电设备平面布置图；电源的电压、容量及可能提供的供电方式。
2．电力负荷的分析计算
根据提供的各用电单位的电力负荷清单，分析那些电力设备属一级负荷，那些属二级负荷，那些属三级负荷，然后按需要系数法分别计算出各用电单位及全部的计算负荷，在中学平面图上画出各用电单位的负荷图。
根据各用电单位的负荷性质及平面布局，确定在那些地方设变电所及各变电所中的变压器台数。
然后根据确定的变电所布局，拟出各用电单位变电所供电范围，并计算各变电所的计算负荷。
3．中学配电系统设计
中学配电系统设计应根据工艺设计所提供的设备平面布置图、拟出两种可行的中学配电系统方案进行比较后，确定一种方案。
4．低压配电屏的选择
5．选择高压电器
6．变配电所平面布置设计：
根据变电所应靠近负荷中心及进出线方便的原则，确定变电所的位置，然后根据环境条件确定变压器是放在户外还是室内。
7．测量保护
8．防雷
凡是与架空线路相连的进出线，在入户处、变电所母线上都要装一组YW型避雷器。
9．接地
按规定10KV配电装置的构架，变压器380V的中性点及外壳，以及380V电气设备的金属外壳等都需要接地，其接地电阻要求小于4Ω。
（1）接地电阻的计算
（2）接地体的布置
（3）列出人工接地所需的材料的规格和数量。
10．绘变电所系统图。
1.4本次设计的主要工作
本次设计是对A市实验中学供配电系统进行设计。
在本次设计中，对实验中学的负荷进行确定计算﹑变电所位置的选择﹑变压器和主结线方案的确定﹑短路电流的计算﹑一次设备的选择校验﹑变电所进出线的选则﹑二次回路方案的选择与继电保护的整定基防雷与接地的设计。
在防雷设计时采用建筑本身结构钢筋或钢结构等自然金属体作为防雷装置的一部分。
针对本次设计力求做到积极采用先进﹑可靠﹑适用的装备，实现无油化﹑绝缘化﹑组合化﹑自动化﹑少污染﹑免维护等一系列高科技装备技术。
供配电系统，照明系统，消防系统，防雷系统是建筑电气的重要组成部分。
本设计本着对安全性，可靠性，先进性和经济性的追求，着重对A市实验中学供配电系统的部分展开了设计。
第2章 系统计算负荷及无功功率补偿
计算负荷是确定供配电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据；计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。
采用无功补偿，提高了系统的功率因数，不仅可以节能，减少线路压降，提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。
本章采用需要系数法对学校的各类用电负荷进行详细计算，并采用并联电容器方法对低压进行集中补偿，以提高功率因数。
2.1负荷计算
2.1.1负荷计算的内容和目的
（1）负荷计算的内容包括设备功率计算，计算负荷，尖峰电流，一、二级负荷和平均负荷等内容。
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
（2）负荷计算的目的是为了合理的选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等元件、整定继电保护，使电气设备和材料得以充分利用和安全运行。
2.1.2计负荷的确定
计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。
前一种方法比较简便，在设计单位的使用最为普遍。
当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。
当用电设备台数较少而容量又相差悬殊时，则宜采用二项式法计算，凡是民用建筑中的负荷，一般都是用需要系数Kd进行计算的。
它既简便又实用，因为民用建筑中单机负荷较大的各类设备都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的，所以普遍采用需要系数法。
本设计则采用需要系数法来确定计算负荷。
2.1.3按需要系数法确定计算负荷的公式
（1）有功计算负荷（单位为kw
）
式中Pe——用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kw）。
Kd——用电设备组的需要系数。
（2）无功计算负荷（单位为kvar）
（3）视在计算负荷（单位为KVA）
（4）计算电流（单位为A）
（5）多组用电设备有功计算负荷基本公式：
同时系数:
本次设计取
2.1.4负荷计算的结果
根据实验中学计资料，按照需要系数法，负荷计算结果如表2-1所示。
表2-1负荷计算表
亨通商厦负荷计算表信电学院电气06-2班
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
照明地上一至九层
755
1
0.9
0.9
0.48
679.5
326.2
753.7
1145.2
小计
769
689.3
330.9
764.6
1161.7
乘以同时系数（0.9；0.95）后
0.89
620.4
314.3
695.5
1056.7
无功补偿
-144.0
无功补偿后负荷
0.96
585.9
170.3
610.2
927.1
T1变压器损耗
9.8
36.6
37.9
57.6
T1变压器高压侧
0.94
595.7
206.9
630.6
958.1
800kva
二
2#变压器
1
空调设备
1142
1
0.35
0.8
0.75
399.7
299.8
499.6
759.1
2
电梯
15
2
1
0.5
1.73
30.0
51.9
59.9
91.1
3
观演餐厅
26
1
0.9
0.8
0.75
23.4
17.6
29.3
44.4
小计
506.2
406.2
649.0
986.1
乘以同时系数（0.9；0.95）后
0.76
455.6
385.9
597.0
907.1
无功补偿
-216
无功补偿后负荷
0.94
455.6
169.9
486.2
738.8
T2变压器损耗
7.8
10.2
12.8
19.5
T2变压器高压侧
0.93
463.4
180.1
497.1
755.4
630kva
T1、T2的总负荷
1059.0
387.0
1127.5
1713.2
乘以同时系数（0.9；0.95）后
0.93
953.1
367.7
1021.6
1552.2
1
消防泵
45
2
1
0.8
0.75
90
67.5
112.5
170.9
2
喷淋泵
23
2
1
0.8
0.75
46
34.5
57.5
87.4
3
排烟风机
9.5
4
1
0.8
0.75
38.0
28.5
47.5
72.2
4
正压逆风机
5
3
1
0.8
0.75
15.0
11.3
18.8
28.5
5
消防电梯
30
1
1
0.6
1.33
30.0
39.9
49.9
75.8
6
应急照明
20.00
1.00
1
1
0
20.0
0.0
20.0
30.4
小计
239.0
181.7
300.2
456.1
乘以同时系数（0.9；0.95）后
0.78
215.1
172.6
275.8
419.0
2.2无功功率补偿及其计算
2.2.1无功补偿的目的
按供电局的规定，低压功率因数补偿到0.95，高压功率因数要求0.9。
采用无功补偿，提高系统的功率因数，既可以节能、减少线路压降，又能提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。
因此，供配电系统中的无功功率补偿是必不可少的。
2.2.2无功功率的人工补偿装置
工程中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。
并联电容器的补偿方式，有以下三种：
（1）高压集中补偿电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联（如图2-1）。
（2）低压集中补偿电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。
它利用指示灯或放电电阻放电。
按GB50227—95规定：
低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式（如图2-2）。
（3）低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。
它就利用用电设备本身的绕组放电。
电容器组多采用三角形结线（如图2-3）。
民用建筑供电有它的特殊性：
一是照明负荷占的比重比较大，属于分散负荷；二是电机大部分是空调风机、防排烟风机，其容量也是小而分散。
由于上诉原因，在民用建筑的供电系统中，一般都是采用低压配电装置处集中补偿。
而且，采用低压集中补偿不需要从电力系统中获取无功，可以减少电力系统的无功功率发生装置，也减少了电力系统到用户的线路上的无功传输，从而减少了这部分线路的电压损失及电能损耗。
因此，本设计采用低压集中补偿。
2.2.3并联电容器的选择计算方法
（1）无功功率补偿容量（单位为kvar）的计算
（2）并联电容器个数
式中qc——单个电容器的容量（单位为kvar）
2.2.4无功功率补偿的计算
由负荷计算表知，该学380侧最大负荷时的功率因数为0.81。
而民用建筑各地供电局规定低压功率因数补偿到0.95,高压功率因数补偿到0.9以上。
（1）低压电容器柜（屏）的选择方法
PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案。
其中1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。
1、3屏各有六条支路，电容器为BW0.4-14-3型，每屏共84kvar，采用六步控制，每步投入14kvar。
2、4屏各有八条支路，电容器亦为BW0.4-14-3型，每屏共112kvar，采用8步控制，每步投入14kvar。
选择步骤：
①根据控制步数要求，选择一台1号或2号主屏。
②根据所需无功补偿容量再补充一台或数台3号或4号辅屏
（2）低压电容器柜（屏）的选择
选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型.其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）1台相结合,总共容量84kvar×2=168kvar。
无功补偿后，380v侧和10kv侧负荷计算如表2-2
表2-2无功补偿后宾馆的计算负荷
项目
Cos
计算负荷
380V侧补偿前负荷
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