某宾馆大楼建筑供配电及照明设计.docx

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某宾馆大楼建筑供配电及照明设计

课程设计说明书

（2013/2014学年第一学期）

课程名称：

建筑供配电及照明设计

题目：

某宾馆大楼建筑供配电及照明设计

专业班级：

电气1024班

*******

学号：

*******28

********

设计周数：

两周

设计成绩：

2013年12月26日

1.课程设计目的

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,用户对电力和供电质量的要求越来越高,特别是随着社会信息化和电气化的高度发展,对供电可靠性的要求也越来越高,配电系统采用原有的运行、控制、管理模式已无法适应新形势的要求.鉴于此,这次供配电的课程设计一是为提高自己学习实力，二是随着科技进步，深感自身所掌握的知识贫乏，已不能更好地适应工作需要，希望通过学习，提高自身的知识文化水平，三是在校学习期间，由于所学理论知识都是书本上的，与实际实践相差很远，结合不深，知识不是掌握得很好，现在，整个大学学习课程已经全部结束，开始做课程设计，这是在全部理论课程及完成各项实习的基础上进行的一项综合性环节，主要目的如下：

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

⑴、某宾馆建筑地下两层，地上十五层。

地下二层为设备层，层高为5m；地下一层为停车场，层高为3.5m，地上一层主要为餐厅、宴会大厅、包厢、商务中心等，层高为4.5m；地上二层至十五层为宾馆，高均为3.5m。

⑵、大楼用电负荷：

①一般照明负荷地下一、二层，按单位指标法计算按10w/㎡，建筑总面积为2672㎡，地上一至十五层按单位指标法计算，按40w/㎡估算，建筑总面积为21865㎡。

；②空调负荷：

按单位面积法计算，按65w/㎡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19558㎡；③一般电梯两台20KW，装在顶层；④锅炉房10kw；⑤厨房40kw；⑥淋浴15kw；⑦观演餐厅30kw；⑧洗衣房动力20kw；⑨生活水泵两台，每台35KW，一备一用，排污泵，一台5kw，；⑩消防设备：

消防泵两台，每台50KW;喷淋泵两台，每25KW;排烟风机共四台，每台9.5kw分别布置在地下一层；正压送风机三台，每台5KW；消防电梯一台30KW设在顶层。

⑶、一层尺寸见附图。

天花板的反射系数为70%，墙面的反射系数为50%，地板的反射系数为25%

（4）、满足民用建筑电气设计规范要求：

功率因数>0.9；电压损失<5%。

（5）、根据课题的原始资料①确定负荷等级；②拟定高低压供配电系统；③正确建立负荷统计计算表；④变压器容量、型号选择，应急电源型号选择；⑤开关、线路各做一个选型；⑥地下一层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写一份完整的设计说明书。

。

2.2技术要求

（1）照度要满足按相关规定；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

（1）熟悉设计资料，明确设计任务，考虑高低压供配电系统，并画出草图

（2）照度计算及灯具选择设计

（3）建立负荷统计计算表、并计算计算负荷、短路电流计算

（4）设备选型（变压器、断路器、开关、导线、配电箱、开关柜等）

（5）CAD绘图（供、配电线路图；布线图；照明布置图等）

（6）编写课程设计说明书

3．照明设计

参考《建筑照明设计标准》/GB50034-2004设计，将大厅分为上下两部分并分别进行照度计算。

3.1照明灯具的选择依据：

按照明设施目的和用途选择光源

1．宴会大厅采用筒灯，既能提高房间亮度，又能节约能源

2．场所宜采用色温低的光源，已取得温馨舒适的氛围

按环境要求选择光源

因为宴会大厅无较大震动，电压波动不大，温度适宜且基本稳定，故选用荧光灯和筒灯即可。

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

3.2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

3.3利用系数的选取

其与多种因素有关，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。

3.4宴会厅照明的设计

照度计算书

（1）

参考标准：

《建筑照明设计标准》/GB50034-2004

参考手册：

《照明设计手册》第二版:

计算方法：

利用系数平均照度法

1.房间参数

房间类别：

照度要求值:

200.00LX,功率密度不超过11.00W/m2

房间名称：

宴会大厅1

房间长度L:

19.64m,房间宽度B:

10.68m,计算高度H:

3.75m

顶棚反射比（%）：

70,墙反射比（%）：

50,地面反射比（%）：

10

室形系数RI:

1.84

2.灯具参数:

型号:

帝欧LED卡罗斯（10W）,单灯具光源数:

1个

灯具光通量:

1000lm,灯具光源功率:

10.00W

镇流器类型:

镇流器功率:

0.00

3.其它参数:

利用系数:

0.61,维护系数:

0.80,照度要求:

200.00LX,功率密度要求:

11.00W/m2

4.计算结果:

E=NΦUK/A

N=EA/（ΦUK）

其中：

Φ--光通量lm,N--光源数量,U--利用系数,A--工作面面积m2,K--灯具维护系数

计算结果:

建议灯具数:

78,计算照度:

182.13LX

实际安装功率=灯具数×（总光源功率+镇流器功率）=780.00W

实际功率密度:

3.72W/m2,折算功率密度:

4.08W/m2

5.校验结果:

要求平均照度:

200.00LX,实际计算平均照度:

182.13LX

符合规范照度要求!

要求功率密度:

11.00W/m2,实际功率密度:

4.08W/m2

符合规范节能要求!

照度计算书

（2）

参考标准：

《建筑照明设计标准》/GB50034-2004

参考手册：

《照明设计手册》第二版:

计算方法：

利用系数平均照度法

1.房间参数

房间类别：

照度要求值:

200.00LX,功率密度不超过11.00W/m2

房间名称：

宴会大厅2

房间长度L:

15.68m,房间宽度B:

11.50m,计算高度H:

3.75m

顶棚反射比（%）：

墙反射比（%）：

地面反射比（%）：

室形系数RI:

1.84

2.灯具参数:

型号:

帝欧LED卡罗斯（15W）,单灯具光源数:

1个

灯具光通量:

850lm,灯具光源功率:

15.00W

镇流器类型:

镇流器功率:

0.00

3.其它参数:

利用系数:

0.61,维护系数:

0.80,照度要求:

200.00LX,功率密度要求:

11.00W/m2

4.计算结果:

E=NΦUK/A

N=EA/（ΦUK）

其中：

Φ--光通量lm,N--光源数量,U--利用系数,A--工作面面积m2,K--灯具维护系数

计算结果:

建议灯具数:

79,计算照度:

181.73LX

实际安装功率=灯具数×（总光源功率+镇流器功率）=1185.00W

实际功率密度:

6.57W/m2,折算功率密度:

7.23W/m2

5.校验结果:

要求平均照度:

200.00LX,实际计算平均照度:

181.73LX

符合规范照度要求!

要求功率密度:

11.00W/m2,实际功率密度:

7.23W/m2

符合规范节能要求!

4、系统中各部分设计与设备选择

4.1电气主接线的设计:

分析任务书给定的原始资料，根据变电所在电力系统中的地位和建设规模，考虑变电所运行的安全性、可靠性、灵活性、经济性,全面论证，确定主接线的最佳方案。

除线路、变压器的互为暗备用外，紧急应急电源采用360KW发电机作为备用。

高压配电系统考虑设计四台配电柜，市电及电能表柜，母线避雷器柜，一、二号变压器配出柜，以及柴油发电机组配电柜。

低压配电系统一号变压器配置五条排污水泵、生活水泵、空调负荷、洗衣房动力、锅炉房回路以及一条备用回路，五条消防泵、喷淋泵、排烟风机、正压送风机、消防电梯以及一条备用回路。

二号变压器配置四条照明回路以及一条备用回路，两条电梯回路以及一条备用回路

4.2负荷计算及主变压器选择（见负荷表）

依据原始资料，考虑设计两台变压器，一号变压器配出接于地下一层照明、一至十五层照明、电梯、厨房、观演餐厅。

二号变压器配出接于空调负荷、锅炉房、洗衣房动力、生活水泵、排污泵、消防泵、喷淋泵、排烟风机、正压送风机、消防电梯。

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）

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。

考虑负荷的发展

主变压器的选择：

1.按年负荷增长率6％计算，考虑8年。

2.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，额定容量分别为630KVA和1250KVA。

1.T1SC-630/10.5U1=10.5KVU2=0.4KVU%=6

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

4.3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）

（1）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

（2）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

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。

T1进线侧：

采用中压断路器ZN5-10/1000、中压隔离开关GN-10T/1000,二者组合成套使用。

T2进线侧：

采用中压断路器ZN5-10/1000、中压隔离开关GN-10T/1000,二者组合成套使用。

T1侧：

采用中压断路器ZN5-10/1000、中压隔离开关GN-10T/1000,二者组合成套使用。

T2侧：

采用中压断路器ZN5-10/1000、中压隔离开关GN-10T/1000,二者组合成套使用。

T1和T2高压母线段互为备用连接开关选用：

中压断路器ZN5-10/1000、中压隔离开关GN-10T/1000,二者组合成套使用。

备注：

中压断路器ZN5-10/1000的技术数据，额定电压10KV,额定电流1000A，开断电流20KA，断流容量750MVA，动稳定电流标称值50KA，热稳定电流20KA（2s）。

中压隔离开关GN-10T/1000的技术数据，额定电压10KV,额定电流1000A，极限通过电流峰值75KA，极限通过电流有效值43KA，5s热稳定电流30KA。

高压开关柜选择KYN-10系列，低压开关柜采用MNS系列，各种断路器及其开关的选择都以开关柜为组合进行选择，而且开关柜中的开关设备以断路器和隔离开关组合成套，依据负荷表进行具体选取，选择依据参见负荷表和附图。

选取导线的环境温度取为25摄氏度时，导线全部采用绝缘交联聚乙烯YJV绝缘导线穿塑料管暗敷，具体选取依计算负荷表为依据进行，选取结果见低压侧附图。

4.4二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

4.5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。

4.6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

5.建筑概况附表、计算负荷表（见附图）

6．课程设计总结

通过这次设计，我加深了对供配电及照明知识的理解，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。

作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高。

非常高兴能有这样一个学习机会。

 这次的设计让我:

（1）巩固和加深专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力；  

（2）学习了怎样查找文献资料，正确使用技术资料的方法；  

（3）熟悉了与“建筑电气工程”相关的工程设计规范、国家有关标准手册和工具书、设计程序及方法； 

 （4）通过大量的参数计算，锻炼从事工程技术设计的综合运算能力；  

（5）设计过程应该严肃认真，培养自己一丝不苟和实事求是的工作作风，从而尽快实现从学生到一个合格的工程技术人员的过渡。

7．参考文献

建筑供配电与照明魏明主编

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日