供配电课程设计.docx
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供配电课程设计
吉林建筑大学城建学院
课程设计计算书
题目名称供配电系统设计
院（系）
课程名称办公楼变电所设计
班级
学号
学生姓名
指导教师
起止日期2014.06.16--2014.06.30
摘要
随之国民经济的发展，电在现代生活中起到的作用越来越重要。
本论文是对朝阳办公楼变电所的设计，依据国家相关规定，对系统的负荷计算、短路电流计算、供配电系统设备选择等内容进行了合理的解决。
本论文主要内容包括金桥酒店配电所的设计目的和主要内容，供配电系统的设计。
本论文采用了文字叙述与图表相结合的方式，一步步的推算相关数据，从而得出具体的结论，并作出判断。
这些表方便与计算结果的总结。
关键字：
配电所；设备选择；负荷计算；图表
ABSTRACT
Withthedevelopmentofnationaleconomy,electricityplaystheroleofmoreandmoreimportantinmodernlife.
Thisthesisisinchaoyangofficebuildingdesignofsubstation,accordingtotherelevantprovisionsofthestate,thesystemloadcalculation,shortcircuitcurrentcalculation,thepowersupplyanddistributionsystemequipmentselectionandsoontocarryonthereasonablesolution.Thecontentsofthisthesismainlyincludejinqiaohoteldesignedbydistributionandthemaincontent,thedesignofthepowersupplyanddistributionsystem.
Thispaperadoptsthetextnarrativeandchartthewayofcombiningstepbystep,calculatetherelevantdata,andspecificconclusions,andmakeajudgment.Thetableisconvenientandthecalculationresultsofsummary.
Keywords:
powerdistribution;Equipmentselection;Loadcalculation;Thechart
第1章绪论
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。
本次变配电系统设计。
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
朝阳办公楼变电所
1.2设计依据及绘图工具
1.2.1设计依据
1.国家先行有关设计规程、规范及标准：
《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版）；
《民用建筑设计规范》JGJ/T16-2008；
《供配电系统设计规范》GB50054-95；
《低压配电设计规范》GB50054-95；
《建筑照明设计规范》GB50034-2004；
2.国家先行有关的标准图。
3．有关厂家提供的产品样本及手册。
4．学校提供的有关样图。
5．有关专业提供的原始资料。
1.2.2绘图工具
本设计所有图纸均用AUTOCAD2003及天正电气8.0绘制
1.3设计范围
1.3.1供配电部分
（1）高压配电系统
（2）低压配电系统
（3）变配电所的平、剖面布置
（4）变配电所接地
第2章方案论证
2.1负荷等级
本工程一级负荷包括；消防送风机、排烟机、喷淋泵、排污泵、消防泵、卷帘门、消防电梯、应急照明。
本工程三级负荷包括：
一般照明及其他动力负荷等用电设备。
2.2供电电源
由小区开闭所引来一路10KV电源供电，在地下一层设变电所。
为保证发生事故时一级负荷正常用电，另设一台柴油发电机作为第二电源380V/220V，在设备末端自动投切。
2.3变电所系统
（1）高压供配电系统中，为了保证整个系统中的供电可靠性，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一、二级负荷供电可靠性，拟采用低压母线分段联络的供电方式，并拟采用TN-C-S系统。
（3）为保证本工程一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）根据本工程实际需求要拟将变电所设计在变电所一层。
（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。
2.4方案主结线图
高压侧单电源、单母线、两变压器，低压侧单母线分两段，联络。
发电机单母线不联络。
第3章负荷计算
3.1、负荷计算的依据和目的
系统的构成依赖于系统中的每个设备的确定，以及这些设备必须满足在正常负荷电流作用下长时间安全运行的需求。
在负荷计算中，除了已存在的同类型负荷为依据外，还应考虑由于经济的发展，人民生活水平提高所带来的用电量的增加。
3.2、设备负荷的计算
式中
:
总设备功率，单位为kW；
:
需要系数；
:
计算有功功率，单位kW；
:
计算无功功率，单位kvar；
:
计算视在功率，单位kVA；
:
电气设备功率因数角的正切值；
:
电气设备额定电压，单位为kV；
:
计算电流，单位为A；
补偿容量
电容器个数
：
无功功率补偿率；
：
补偿前的功率因数角
：
补偿后的功率因数角
：
每台电容器的容量
因为用电设备多，考虑从简，根据设备的负荷等级进行统计计算：
以三级负荷的普通照明（一区）为例：
PN=216.0，Kd=0.7，cosφ=0.85，tanφ=0.62
利用上述公式对本工程的负荷进行计算，具体数值见表3-1
表3-1T11250KVA变压器所承受用电负荷计算表
序号
回路编号
设备
PN（Kw）
Kd
cosφ
tanφ
Pc（Kw）
Qc（Kvar）
Sc（KVA）
Ic（A）
1
WLM1
普通照明（一区）
216.0
0.7
0.85
0.62
151.2
93.7
177.9
269.5
2
WPM1
普通动力（一区）
154.5
0.8
0.8
0.75
123.6
92.7
154.5
234.1
3
WLME1
应急照明（一区）
41.0
1.0
0.85
0.62
41.0
25.4
48.2
69
4
WPME1
消防动力（一区）
113.0
1.0
0.8
0.75
113.0
84.8
141.2
214.0
5
WPM2
货梯APDT1（一区）
15.0
1.0
0.6
1.3
15.0
20
25
37.9
6
WLM2
普通照明（二区）
76.0
0.8
0.85
0.62
60.8
37.6
71.5
108.4
7
WPM2
普通动力（二区）
127.5
0.8
0.8
0.75
102.0
76.5
127.5
181.8
8
WLME2
应急照明（二区）
32.5
1.0
0.85
0.62
32.5
20.2
37.8
54.7
9
WPME2
消防动力（二区）
88.5
1.0
0.8
0.75
88.5
66.4
110.6
167.6
10
WPME3
电梯APDT1（二区）
20.0
1.0
0.6
1.3
20.0
26.0
32.8
50.5
11
WLM3
普通照明（三区）
194.0
0.75
0.85
0.62
145.5
87.3
169.6
259.4
12
WPM3
普通动力（三区）
188.0
0.7
0.8
0.75
131.6
98.7
164.5
249.2
13
WLME3
应急照明（三区）
36.5
1.0
0.85
0.62
36.5
22.6
42.9
61.4
14
WPME4
消防动力（三区）
44.0
1.0
0.8
0.75
44.0
33
55
83.3
15
WPM4
货梯APDT2（三区）
15.0
1.0
0.6
1.3
15.0
19.5
24.6
37.9
16
WPME5
喷淋泵-1ATp1b（负一层）
75.0
1.0
0.8
0.75
75.0
56.2
93.7
142.0
17
WPME6
消火栓泵1-1ATxhs1（负一层）
22.0
1.0
0.8
0.75
22.0
16.5
27.5
41.7
18
WPME7
消火栓泵2-1ATxhs2（负一层）
22.0
1.0
0.8
0.75
22.0
16.5
27.5
41.7
19
WPME8
稳压泵-1ATqwb1（负一层）
1.1
1.0
0.8
0.75
1.1
0.8
1.4
2.1
20
WPME9
潜污泵-1ATqwb1（负一层）
2.2
1.0
0.8
0.75
2.2
1.65
2.8
4.2
21
WPME10
潜污泵-1Atqwb2（负一层）
2.2
1.0
0.8
0.75
2.2
1.65
2.8
4.2
22
WPME11
潜污泵-1Atqwb3（负一层）
2.2
1.0
0.8
0.75
2.2
1.65
2.8
4.2
23
WPME12
潜污泵-1Atqwb4（负一层）
2.2
1.0
0.8
0.75
2.2
1.65
2.8
4.2
24
WPME13
潜污泵-1Atqwb5（负一层）
2.2
1.0
0.8
0.75
2.2
1.65
2.8
4.2
25
WPME14
排风机-1Atfj（负一层）
1.1
1.0
0.78
0.8
1.1
0.9
1.4
2.1
有功同时系数
0.9
无功同时系数
0.95
总计算负荷
602
475．4
767
1230
3.3、补偿容量计算
表3-2
tanφ1
tanφ2
Qcc/Kvar
Qr
电容器台数
实际补偿/Kvar
0.79
0.48
135.8
25Kvar/台
6
150
3.4、计算负荷
由于变压器的最大负荷率一般取：
对变压器T1额定容量为：
SrT1=Sc/80%=767/0.80=958.8KVA
因此，取变压器容量为：
1000KVA，型号为：
SCB9-1000/10
表3-3T21250KVA变压器所承受用电负荷计算表
序号
回路编号
设备
PN（Kw）
Kd
cosφ
tanφ
Pc（Kw）
Qc（Kvar）
Sc（KVA）
Ic（A）
15
WLM2
一至十层应急照明
10
1
0.9
0.48
10
4.8
11.1
16.9
16
WLM3
十一至二十层应急照明
10
1
0.9
0.48
10
4.8
11.1
16.9
17
WLM4
一层照明设备
50
1
0.9
0.48
50
24
55.5
67.6
18
WLM5
二至十层照明
180
0.8
0.9
0.48
144
69.12
159.7
243.4
19
WLM6
十一至二十层照明
185
0.8
0.9
0.48
166.5
79.92
184.6
250
20
WPM14
消防控制室
20
1
0.8
0.75
20
15
25
44
21
WPM15
排气扇
43
0.8
0.8
0.75
34.4
25.8
43
86
22
WPM16
电热风幕
36.8
1
0.8
0.75
36.8
27.6
46
73.6
23
WPM17
卷帘门
10
1
0.8
0.75
10
7.5
12.5
20
24
WPM19
排污泵
4
1
0.8
0.75
4
3
5
8
25
WPM18
消火栓泵
90
1
0.8
0.75
90
67.5
112.5
180
27
WPME20
一至十层电热水器
120
0.65
0.8
0.75
78
58.5
97.5
156
28
WPM21
十一至十九层电热水器
108
0.65
0.8
0.75
70.2
52.65
88.8
140
有功同时系数
0.9
无功同时系数
0.95
总计算负荷
630
561.2
857.8
1303.4
3.5、补偿容量再计算
表3-4
tanφ1
tanφ2
Qcc/Kvar
Qr
电容器台数
实际补偿/Kvar
0.92
0.48
206
40Kvar/台
6
240
3.6、柴油发电机的相关计算
3.6.1所承受用电负荷计算表
由于变压器的最大负荷率一般取：
对变压器T2额定容量为：
SrT1=Sc/80%=857.8/0.80=1072.3KVA
因此，取变压器容量为：
1250KVA，型号为：
SCB9-1250/10
表3-5500KW柴油发电机所承受用电负荷计算表
序号
回路编号
设备
PN（Kw）
Kd
cosφ
tanφ
Pc（Kw）
Qc（Kvar）
Sc（KVA）
Ic（A）
1
WPME1
喷淋泵
90
1
0.8
0.75
90
67.5
112.5
180
2
WPME2
排烟风机
10
1
0.8
0.75
10
7.5
12.5
20
3
WPME3
正压送风机
18.5
1
0.8
0.75
18.5
13.8
23
37
4
WPME8
卷帘门
10
1
0.8
0.75
10
7.5
12.5
20
5
WPME10
排污泵
4
1
0.8
0.75
4
3
5
8
6
WPME4
消防电梯
18
1
0.8
0.75
18
13.5
22.5
36
7
WLME1
一至十层应急照明
10
1
0.9
0.48
10
4.8
11.1
16.9
8
WLME2
十一至二十层应急照明
10
1
0.9
0.48
10
4.8
11.1
16.9
9
WPME7
消防控制室
20
1
0.8
0.75
20
15
25
44
10
WPME9
消火栓泵
90
1
0.8
0.75
90
67.5
112.5
180
有功同时系数
0.9
无功同时系数
0.95
总计算负荷
248.9
186.8
311
427.5
3.6.2、补偿容量计算
表3-6
tanφ1
tanφ2
Qcc/Kvar
Qr
电容器台数
实际补偿/Kvar
0.78
0.48
39
20Kvar/台
2
40
3.6.3、额定容量
由于柴油发电机的最大负荷率一般取：
~85％
对柴油发电机额定容量为：
SrT1=Sc/80%=311/0.80=389KVA
因此，取柴油发电机容量为：
450KVA，型号为：
T100PVS
第4章设备选择
4.1低压设备选择依据
4.1.1低压断路器选择依据
1．满足工作电压要求即：
=
Uw
式中
—开关电器最高工作电压；
—开关电器装设处的最高工作电压；
—开关电器额定电压；
—系统的标称电压。
2．满足工作电流要求即：
式中
—开关电器额定电流；
—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
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HSM1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
比末端
大2~3级
4.1.2低压电流互感器选择依据
1．满足工作电压要求即：
=
式中
—开关电器最高工作电压；
—开关电器装设处的最高工作电压；
—开关电器额定电压；
—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：
Ir1=（1.25~1.5）Ic
（2）二次侧额定电流Ir2：
Ir2=5A
4.1.3线缆选择依据
根据规范，一般取Ial
Ir
4.2短路电流的计算
1、画出计算电路图，如下所示：
UAV=10.5KVL1=3.7kmL2=1kmTI=1250KVA
Sx=200MVAr0=0.08Ω/kmr0=0.51Ω/kmT2=1250KVA
X0=0.4Ω/km`X0=0.08Ω/kmUK1%=6UK2%=6
2、各元件阻抗的计算
（1）选基值:
SB=100MVA,UB1=10.5KV,UB2=0.4KV
（2）各元件阻抗标幺值:
①系统:
X1*=SB/SX=100/200=0.5
②架空线路L:
XL1*=X0L1SB/UB12＝0.4×3.7×100/10.52=1.34
RL1*=r0L1SB/UB12=0.08×3.7×100/10.52=0.27
③电缆C:
=X0L2SB/
=0.08×3.7×100/10.52=0.27
RL2*=r0L2×SB/
=0.51×1×100/10.52=0.46
④变压器T:
XT1*=UK1%/100×SB/ST1=6/100×100/1.25=4.8
XT2*=UK2%/100×SB/ST2=6/100×100/1.25=4.8
XT*=4.8
3、计算回路总阻抗:
因为R*∑＜X*∑故R*∑省去
X*∑=X1*+XL1*+XL2*+XT*=0.5+1.34+0.27+4.8=6.91
4、计算短路电流:
（1）计算基准电流:
IB=SB/UB2=100×103/
×0.4=144.3KA
（2）短路电流:
IK（3）=I*×IB=1/X*∑×IB＝0.53×144.3=20.9KA
（3）冲击电流:
ish=1.84×IK（3）=38.5KA
Ish=1.09×IK（3）=22.8KA
（4）短路容量:
SK=
×UB2×IK（3）
=
×0.4×20.9
=14.8MVA
4.3导线校验
1、电压损失校验
找最长的做校验：
选客运电梯L=72m，P=96KW，Q=166Kvar，r=0.25mΩ/m，x=0.078mΩ/m，R=r*100，X=x*100
ΔU%=
%ΔU%<5%合理
2、机械强度校验
所选导线截面都大于1.0mm
满足机械强度
4.4变压器选择
4.4.1T1变压器的选择
根据补偿后的计算视在功率，因为有
（
为变压器的负荷率一般取75%~85%）取
=958.8KVA，所以选择变压器SCB9－1000kVA/10/0.4kV，联结组标号D,yn11，变压器短路电压百分数Uk％＝6，则其负荷率为80％。
L×W×H=1500×800×2200。
选择低压母线空开断路器,Ic=1230A选取NS1500/3-1500
变压器出线电缆5（ZR-VV-3*185+1*95）
变压器母线的选择TMY-4（80X8）选择保护线PE-TMY-60X8
选择变压器电流互感器：
LZM1-0.5-1500/5
4.4.2T2变压器的选择
根据补偿后的计算视在功率，因为有
（
为变压器的负荷率一般取75%~85%）取
=1072.3KVA，所以选择变压器SCB9－12500kVA/10/0.4kV，联结组标号D,yn11，变压器短路电压百分数Uk％＝6，则其负荷率为73％。
L×W×H=1500×800×2200。
选择低压母线空开断路器,Ic=1303A选取NS1500/3-1500
变压器出线电缆5（ZR-VV-3*185+1*95）
变压器母线的选择TMY-4（80X8）选择保护线PE-TMY-60X8选择变压器电流互感器:
LZM1-0.5-1500/5
4.5柴油发电机的选择
根据一级负荷求得Pc=249KW，选择柴油发电机
=500KVA型号为：
T100PVS
规格：
长×宽×高（mm×mm×mm）=3500×1300×2000
选择低压母线空开断路器,Ic=427A选取NS1000/3-700
发电机出线电缆2（ZR-VV-3*185+1*95）
发电机母线的选择TMY-4（80X8）选择保护线PE-TMY-60X8选择变压器电流互感器：
LZM1-0.5-700/5
4.6高压柜的选择
10KV高压开关柜选用金属铠装中置移开式开关柜。
型号：
HXGN-12，本柜具有分断能力大、体积小、重量轻、操作安全方便、质量稳定、不会发生火灾爆炸危险的特点。
AH1～AH5其规格均为：
L×W×H=800×1500×2300（mm）。
柜内配有性能优良的真空断路器，可靠性高、使用寿命长、几乎不需要维修，而且开关柜具有“五防”功能，即：
防误合、误分断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。
高压设备的选择：
根据一次侧短路电流及其高压开关设备选用真空断路器VD4-10/630,25KA，且选用电磁操作机构。
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值或等于变压器额定电流的1.4～2倍，故选择RN-10型高压熔断器。
电流互感器选择LZZBJ9-10型号
电压互感器选择RZL-10型号
接地开关选择JN110型号
避雷器选择HY5WZ2型号
4.7低压柜的选择
选用MNLY型低压抽出式开关柜，低压柜中AA1AA2AA10AA11AA12AA13规格为L×W×H=1000×800×2200（mm），其余柜规格为L×W×H
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