完整大型停车场供电系统设计.docx
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完整大型停车场供电系统设计
（完整）大型停车场供电系统设计
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专业课课程设计
专业课课程设计
题目:
大型停车场供电系统设计说明书
院系名称：
电气工程学院专业班级:
电气F1104班
学生姓名：
陈j超学号：
2011239
指导教师：
教师职称:
大型停车场供电系统设计说明
第一章绪论
1.1研究背景：
近年来，在国内私家车迅速增长的情形下,一些大型城市面临“车多位少"的困境，迫使很多车主把车直接停在道路上，这一方面影响交通畅通，带来交通安全隐患；另一方面也不利用车辆的管理，车辆容易被破坏或被偷盗,给车主带来财产损失。
与此同时，随着城市停车场规模也日益大型化，加之服务车辆繁杂,人工管理的效率和可靠性已难以满足其在管理上提出的要求，此时，运用监控、诱导、路闸等手段实现车辆的智能化管理应运而生。
停车场智能管理系统是现代化停车场车辆收费及设备自动化管理的统称，是将车场完全置于计算机管理下的高科技机电一体化产品。
据恒业国际控股集团有限产品经理罗海江介绍，停车场智能管理系统兴起于2001年，发展到现在系统正日趋完善，功能越来越面向国内的实际需求，系统操作也更加人性化。
如今智能停车场管理系统已经经过了从早期对国外产品的跟随和模仿阶段，进入到了一个产品创新，紧随市场需求并不断壮大的阶段.目前国内停车场系统生产企业有400多家，其中国产停车场系统产品约占市场份额的80％左右，国外停车场系统市场占20％。
而在欧美地区，据了解，欧洲一些国家的停车产业发展已有50年的历史，并已达到一种良性循环和有序发展。
停车产业也已成为年产值数十亿美元的大产业.美国的停车产业每年收入约达260亿美元,占全美GDP的3.25％。
而我国的停车产业尚处于起步阶段，城市汽车保有量与停车位之比远低于国际公认的1∶1.3的合理比例,加之今后相当长的一段时期内,作为国家支柱产业的汽车工业和汽车市场还将保持高速成长的态势，汽车保有量的增加必将带来对停车市场的需求增长，可见，只要城市有关政策给予适当支持，停车业作为一个新兴产业具有广阔的前景,其发展规模和潜力巨大。
在此期间,采用可靠的供电系统尤为重要，关系着停车场的发展。
1。
2国内外现状：
当前国内外开始转向光伏发电向停车场供电，我国于1958年开始研究光伏电池，1972年首次成功地将光伏电池用于地面，1979年开始生产单晶硅太阳能电池.中国的光伏产业的发展有2次跳跃，第一次是在上世纪80年代末，我国的改革开放正处于蓬勃发展时期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使我国的太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百千瓦一下子上升到6个厂的4。
5 MW,引进的太阳电池生产设备和生产线的投资主要来自中央政府、地方政府、国家工业部委和国家大型企业。
第二次光伏产业的大发展在2000年以后,主要是受到国际大环境的影响、国际项目/政府项目的启动和市场的拉动；例如：
2002年由国家法改委负责实施的“光明工程”送电到乡和即将实施的送电到村工程均采用了太阳能光伏发电技术.由于我国西部人口密度小，居住分散，同时又拥有丰富的太阳能资源.太阳能光伏发电是即廉价又清洁的能源选择。
近20年来，我国光伏产业的发展已初具规模，但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距，表现为：
（1）生产规模小.我国太阳电池制造厂的生产能力约为0.5～1兆瓦/年，比国外生产规模低一个多数量级.
（2）技术水平较低。
电池效率、封装水平同国外存在一定差距。
（3）专用原材料国产化经过“八五”攻关取得一定成果，但性能有待进一步改进，部分材料仍采用进口品。
（4）成本高.目前我国电池组件成本约30元/瓦，平均售价42元/瓦，成本和售价都高于国外产品。
（5）市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策、措施。
总的来说，光伏发电向停车场供电不能保证供电的可靠性，不能实现停车场的自动化管理。
因此，采用供电可靠的供电系统是停车场必要条件。
1.3课题研究内容:
本次设计题目为某市停车场供配电系统设计，该系统通过降压变压器与6kv公共电源干线相连,然后向停车场供给电能。
该停车场对供电可靠性要求也较高。
因此，必须采用可靠性较高的接线形式。
设计主要内容包括：
负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。
其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系,并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。
在设计的过程中，参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册,最后对该停车场供配电系统进行了初步设计。
本课程设计的目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。
1.4 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。
1.5 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。
第二章系统设计方案
2.1 变配电所主接线方案的选择
变（配）电所的主结线（一次接线）是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。
它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。
用图形符号表示主要电气设备在电路中连接的相互关系，称为电气主结线图。
电气主结线图通常以单线图形式表示.
主结线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等。
2.2 变配电所主接线设计要求
电气主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。
（1） 可靠性
供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力,是电力生产和分配的首要要求,主接线的设计首先应满足这个要求.
电气主接线不仅要保证在正常运行时，还要考虑到检修和事故时,都不能导致一类负荷停电,一般负荷也要尽量减少停电时间。
显然,这些都会导致费用的增加,与经济性的要求发生矛盾。
因此,应根据具体情况进行技术经济比较，保证必要的可靠性,而不可片面地追求高的可靠性.
（2） 灵活性
①满足调度时的灵活性要求。
应能根据安全、优质、经济的目标,灵活地投入和切换电源、变压器和线路，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。
②满足检修时的灵活性要求。
在某一设备需要检修时，应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电,并使该设备与带电运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员检修时的方便和安全。
③满足扩建时的灵活性要求.大的电力工程往往要分期建设。
从初期的主接线到最终方案的确定，每次过渡都应比较方便，对已运行部分影响小，不影响连续供电或停电时间最短的情况下,投入新装变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。
（3）经济性
在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。
欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加.因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。
一般应当从以下几方面考虑。
①节省一次投资。
主接线应简单清晰,并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。
②电能损耗少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数,避免两次压降而增加电能损失。
③占地面小。
主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少;同时，要注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。
对大容量电厂或变电站，在可能和允许的条件下,应采取一次设计，分期投资建设，尽快发挥经济效益。
2。
3变配电所主接线方案的拟定
本工程所选方案是双电源进线，单母线分段形式，分为两个配电柜，每个配电柜对不同用电设备进行供配电。
按照国家相关文件、法规，地下停车场中的应急照明、通信设备电源、消防风机、消防动力等是比较重要的负荷,因此划分为一级负荷.普通照明及其他为三级负荷.因此应该选用双电源进线,如图2-1所示，两电源分别从不同的配电所引来，以备其中一个配电所因维修等原因断电后，停车场用电设备能从另一个配电所得电，从而保证设备正常运行。
两个配电柜分居两地,分别对其所管的用电设备单独供电。
一方面,单独供电，互不影响，且便于维护.另一方面，单个房间不方便装两台配电柜,分开后，利于散热,节约单个房间的空间。
此方案中没有另设柴油发电机组作为备用电源，考虑到双电源供电已经保证用电的可靠性，另外也节约了成本。
本工程保护接地采用TN-C—S，三相四线制,一部分中性线与保护线合一，节省中性线的成。
图2-1采用双电源大母线分段主接线
而采用单电源供电时，如图2—2所示，系统不稳定性，可靠性差，母线或者母线隔离开关检修或故障时全系统都必须停止运行，造成全厂长期停电.
图2—2采用单电源单母线主接线
第三章负荷的计算
3.1负荷计算的依据和目的
负荷计算是供配电工程设计的基础，必须正确计算负荷，才
能设计出合理的供配电系统。
负荷计算的内容包括：
计算负荷、尖峰电流、平均负荷。
计算负荷又称半小时最大负荷，是供配电设计时选择变压器容量、无功补偿容量、季节性负荷容量 ，选择
电器、电线电缆。
计算电压偏差、功率损耗和电能损耗的依据。
尖峰电流一般取启动电流的周期分量作为计算电压下降、电压波动以及选择保护电器和保护原件等的依据。
平均负荷用来计算电能消耗量和最大负荷.
3.2负荷计算方法
负荷计算分为需要系数法,利用系数法和单位指标法。
本工程采用需要系数法，其特点是：
计算简便，计算精度一般，用电设备台数少时，误差较大。
适用于各类项目，尤其是变电所负荷计算
表3—1设备负荷计算表
类型
负荷等级
设备功率/KW
需要系数
功率因数
有功计算负荷/KW
无功计算负荷/Kvar
视在计算负荷/KVA
计算电流/A
数量
普通照明AL1
三级
4。
5
0。
9
0。
9
4.05
1。
96
4.5
6。
84
20
应急照明ALE1
一级
3
1
0。
85
3
1.86
3。
53
5.36
10
应急照明ALE2
一级
3
0.9
0.9
2。
7
1.31
3
4。
56
10
潜污泵AS55-4CB
一级
7.5
0.65
0。
8
4。
88
9.53
10。
55
8.9
5
喷淋泵XBD9。
8/20-100L
一级
30
1
0.9
30
14
33。
69
52.7
10
消防总计
337.5
0.9
0。
88
324.59
185
389.65
560
15
3.3无功补偿计算及选择
在工厂总配电所的10KV进线侧计量，工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，,因此在配电所二次侧进行高压无功集中补偿，进线侧补偿后的功率因数由0。
88提高到0。
92，要想达到0.92需取cos=0。
92。
二次侧需装设的并联电容器容量为：
QC=324.59＊（arccostan0。
88－arccostan0.92 ）KVar≈33.97Kvar
补偿后的负荷
第四章 设备与导线的选择
4。
1 变电所主变压器的选择
主变压器的选择包括主变台数和容量的选择，它的确定应结合变电所主接线方案的选择,下面将做详细介绍。
4。
1.1变电所主变压器选型的原则
为了调压和降低电能损耗，变压器选择应考虑以下原则：
（1）变压器应尽量选节能型的油浸或干式变压器;
（2）独立的变配电所，可选节能型干式变压器；
（3）非一类建筑物，当变压器附设在首层靠外墙时,可安装油浸变压器，但容量不得超过400KVA。
4。
1.2变电所主变压器台数的选择
变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。
当符合下列条件之一时，宜采用两台及以上变压器：
（1）有大量一级负荷或者虽为二级负荷，但有一定数量的消防设备、保安设备等用电；
（2）集中负荷较大,所需变压器容量超过500kVA时，可选用两台小容量变压器，以确保供电安全;
（3）季节性负荷变化较大时，可设两台或两台以上变压器，以便在淡季时可切除整台变压器。
其它情况下宜装设一台变压器.
每台变压器的容量NTS应同时满足以下两个条件:
（1）任一台变压器单独运行时，宜满足：
Sr=70％Sjs
（2）任一台变压器单独运行时，应满足：
Sr〉=Sc，即满足全部负荷求。
代入数据可得:
NTS=0。
7×630KV.A=441kVA>=355KV.A。
确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。
型号:
S9-630 ，其主要技术指标如表所示：
短路电流计算
〈1>确定基准容量
Sd=100MVA，Uav1=10。
5kV，Uav2=0.4kV，Soc=500MVA，
〈2>计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
（1）电力系统的标幺值
（2）架空线路的标幺值 查表知， X0=0.35Ω/km
（3）电力变压器的电抗标幺值，查表知 Uk%=6
绘制短路等效电路图如下：
<3〉计算K-1点短路容量
<4>计算K-2点短路容量
即短路计算表如下表所示：
4.2 低压断路器
低压断路器是供配电系统中最重要的开关设备之一，它能在事故情况下迅速地断开短路电流，防止事故扩大。
1 低压断路器种类按其灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：
多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器及真空断路器等。
2 选择原则
（1）满足正常工作条件
a。
满足工作电压要求 即：
b.满足工作电流要求 即：
c.满足工作环境要求
（2）满足短路故障时的动,热稳定条件
a。
满足动稳定要求 短路时电器设备能受到的电动力，与导体间形状系数、间距、长度、材料以及通过电流的大小有关.对开关电器而言，一旦制造出来，无论用于系统何处，其导线间间距、长度及形状系数都不会改变,因此通过导体的电流的大小就成为决定该开关电器能否达到稳定要求的唯一因素，即只要满足：
b.满足热稳定要求 开关电器自身可以承受的热脉冲应大于短路时最大可能出现的热脉冲,称为满足热稳定要求，即
表4—1热稳定要求
4.3 电缆的选择
（1）满足发热条件：
Ial>=Ic;
（2）满足电压损失U％<=5％;
（3）满足机械强度条件 铜芯电缆Smin≧300mm2；
a．经计算IC=536.8A,因此拟定ZB—ACW90—4＊400的电缆，
Ial=590A，则满足要求;
4.4电流互感器的选择
（1）满足工作电压要求即：
（2）满足工作电流要求，应对一、二次侧电流进行考虑。
a.一次侧额定电流Ir1:
式中Ic—-——线路计算电流。
b。
二次侧额定电流Ir2：
（3）准确度等级
由于考虑到仪表指针在仪表盘1/2~2/3左右较易准确读数，因此:
本工程供配电系统的电流互感器主要用于测量，因此准确级选0。
5级，因此选用电流互感器BH—0.55。
4.5 低压开关柜选择
低压开关柜用在低压电力系统中，作为低压配电系统。
低压开关柜选用GCK1型号的开关柜
第五章 防雷保护和接地装置的设计
5。
1 防雷设备和措施
防雷的设备主要有接闪器和避雷器.其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。
接闪的金属称为避雷针。
接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。
接闪的金属带称为避雷带。
接闪的金属网称为避雷网。
避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。
避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。
当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时,避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。
避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。
防雷措施为：
（1）架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设.35KV的架空线路上,一般只在进出变配电所的一段线路上装设。
而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线.
（2）提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。
（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 由于3～10KV的线路是中性点不接地系统,因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。
在出现雷电过电压时,顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流,从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。
（4）装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。
在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭.如果采用一次ARD,使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃,从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响.
（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。
变配电所的防雷措施：
（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。
如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。
（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。
为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装.避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。
在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。
如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器,其接地端与电缆头外壳相联后接地。
（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。
当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统）,其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。
在本设计中,配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢,主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢.
5。
2接地与接地装置
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。
埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体，或称接地极。
专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。
兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。
连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体,称为接地线。
接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。
接地线与接地体合称为接地装置。
由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。
其中接地线又分为接地干线和接地支线。
接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。
总结
在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中,与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督.学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练
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