某大酒店供配电系统设计方案.docx
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某大酒店供配电系统设计方案
课程设计说明书
课程设计题目实验楼电气设计
学院专业班级
学生姓名学号
指导教师黄骏
成绩
设计日期2011.12.5～2011.12.16
第一章工程概述
本次设计的对象——“红藤大酒店”，它是集住宿、餐饮、娱乐、为一体的大型建筑物，建筑面积约为17000平方米，地上13层、地下1层。
其中一层有酒店大厅、服务台、休息厅、舞厅、美发厅、商场、KTV包房、健身房、商务中心、快餐厅、厨房、消防中心等设施；二层是各类餐厅酒吧、厨房等设施；三层有多功能厅、各种会议室、休息厅等；四到十一层为客房其中有套房、标准间；十二层是机房；地下一层有配电室、洗衣房、热交换间、水泵房、消防水池、风机房；另外还有一个游泳馆。
屋顶有卫星接收室、风机房、水箱间、电梯机房等。
序号
用电设备名称
设备功率kW
序号
用电设备名称
设备功率kW
其中工作的
其中工作的
1
1#母线
284
9
二层消防电源
19．5
2
一层景关照明
20
10
消防中心
15
3
一层景关照明
20
11
一层消防电源
22
4
十二层景关照明
20
12
游泳馆消防电源
6．75
5
地下层电力照明
19．6
13
水泵房消防电源
67
6
洗衣房电源
30
14
地下层消防电源
32
7
十二层消防电源
53．1
15
2#母线
273．7
8
三层消防电源
18
16
游泳馆电力照明
140．07
总设备容量
1040kW
本次设计的主要任务是有关酒店的供配电系统、电气照明系统、消防系统及防雷接地系统的设计。
作为一个现代化的大酒店在电气部分中至少应该达到以下要求：
1．整个酒店的电气设备布局合理。
（1）功能规划合理；
（2）设施使用方便，安全；
2．内外装修采用的材料考究，工艺精致具有突出风格。
3．有中央空调系统，使各区域通风良好。
4．有与饭店星级相适应的计算机管理系统。
5．有背景音乐系统。
6．各处应该有逃生指示灯，和线路故障应急灯，这方面应严格按照国家标准实施。
7．前厅面积宽敞与接待能力相适应，风格典雅、色调协调、光线充足。
8．客房中的电气要求和必备的电器设备：
采用区域照明且目的物照度良好，有良好的排风系统，应有床头控制柜、床头灯、台灯、落地灯、110/220V电源插座、电话、电视（有闭路电视系统，播放频道不少于16个，其中有卫星电视节目或自办节目）音箱设备、吹风机、小冰箱等。
9．餐厅及酒吧：
布局合理，灯光氛围要求适当典雅，与装修协调。
10．厨房：
电器设备位置合理、布局科学，有足够的冷气设备和足够的冷冻库，冷菜间内有空气消毒设施。
11．公共区域：
有足够的高质量客用电梯、服务电梯、消防电梯。
具有应急供电专用线和应急照明灯。
本次设计的对象——“红藤大酒店”属于一般负荷，消防属于二级负荷。
市电由区域变电站引来两路电源，供电变压器有两台。
正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，各负担一半左右负荷，一路电源故障时，另一路电源提供全部负荷。
为了减少动力设备用电对照明线路电压波动的影响，照明用电与动力用电线路尽量分开供给。
关于酒店的照明设计应具有浓厚的生活感，给人以温馨、舒适的感觉，与整个酒店的设计思想相融合，突出本地区的特色和文化底蕴。
不同的场所要通过灯光给人以不同的感觉，使环境有合理的照度和显色性，适宜的亮度分布，营造舒适的视觉环境。
本工程照明系统包含大堂照明,餐厅照明,客房照明,一般照明和应急照明。
大堂,餐厅,走廊等照明在本次设计只预留照明电源,具体由二次装修设计完成。
一般照明的光源主要为荧光灯；各机房和办公等用房及公共场所的照度均按现行国家标准进行设计。
本工程在重要机房,人员密集的场所及通道,走廊,楼梯间及其前室安置消防应急照明,各疏散过道及出入口均设置应急疏散指示照明。
应急照明采用消防应急电源系统,其光源为荧光灯。
它们在正常及事故时均点燃。
应急疏散、楼层指示灯均自带蓄电池，应急供电时间不少于20min。
本工程的火灾自动报警系统具有完善的联动控制功能。
系统中每一回路上的总线元件及输入输出该系统的有源、无源信号均有其独立的编码地址。
根据有关消防规范的要求,本工程在变配电所,消防控制中心,电气竖井,及其它公共区域设置智能感烟探测器,在厨房,洗衣房设置智能感温探测器。
在防雷接地设计中，本工程按三类防雷建筑设计,在各标高女儿墙四周敷设避雷带做防雷接闪器。
利用柱内两根主筋做防雷引下线,引下线间距不大于25M引下线在距地1．8M处设测试点。
本工程防雷接地和电源工作接地共用接地装置,其接地电阻不大于1欧姆。
接地装置利用建筑物基础内的钢筋网,如因地质情况不理想,接地电阻难以满足要求时,可在建筑四周补打接地极,与引至室外的接地线40X4镀锌扁钢焊接。
第二章供配电系统设计
第一节供配电系统设计任务
低压配电系统是民用建筑供配电系统的基本组成部分，无论就其重要性或工程量而言，都有举足轻重的地位。
主要任务是：
确定低压配电方式与配电网络的结构，其主要内容是竖直配电干线与水平配电干线的个数，位置与走向。
进行分干线与干线的负荷计算，选择开关设备及导线、电缆、封闭式母线的截面与形式。
选择保护装置，进行保护整定计算并保证其级间的选择性配合，以防止穿越性跳闸。
确定线路敷设方式，进行电气竖井与配电小间的设计。
低压无功补偿容量计算，补偿方式与调节方式的选择。
按需配置电气测量与电能计量装置。
保护接地、重复接地系统的设计。
电力设计通常指动力负荷的供电设计。
在大型民用建筑中，特别是高层建筑中，动力负荷种类复杂，台数甚多，其容量自数千瓦至数百千瓦以上，此外，在民用建筑中的放火卷帘门、自动门、空调器以及各种生活服务机械的负荷也各不相同，必须通过合理的设计满足其供电要求。
主要设计内容：
确定负荷的位置、容量；按各动力负荷的性质及其对供电可靠性的要求，进行负荷分级，并采取相应的供电保证措施（如双电源互投的供电方式）；确定动力负荷的配电网络型式，通常多采用放射式供电。
确定配电装置的位置、选择开关设备与保护方式。
按设备容量及其分组情况进行配电干线的负荷计算并选择干线保护的开关设备、导线截面与形式；确定线路敷设方式；进行接地系统与防电击技术措施的设计。
第二节负荷计算
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。
一、负荷计算的方法
需要系数法。
用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。
这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、便电所的负荷计算。
利用系数法。
采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。
这种方法的理论依据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数实测与统计较难，在民用建筑电气中一般不用。
二项式法。
在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。
单位面积功率法、单位指标法。
二、负荷计算方法选取原则
1．在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法；对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法；
2．用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用需用系数法，一般用于干线、配变电所的负荷计算；
3．用电设备台数少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法，一般用于之干线和配电（屏）箱的负荷计算。
因此在本工程的负荷计算中，先用根据单位面积功率法大致估算本工程的计算负荷，然后再用须用系数法进行进一步计算。
三、有关负荷计算的几点说明
1、用电设备进行分组计算时，按下列条件考虑：
组成用电设备的设备功率，指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。
三台及以下，计算负荷等于其设备功率的总和；三台以上时，其计算负荷通过计算确定。
类型相同的用电设备，其总容量可以用算数加法求得；
2、当消防用电的计算有功功率大于火灾时可能同时切除的一般电力、照明负荷的计算有功功率时，应按未切除的一般电力，照明负荷，加上消防负荷计算低压总的设备功率，计算负荷。
否则计算低压总负荷时，不应考虑消防负荷。
3、当采用需要系数法计算负荷时，应将配电干线范围内的用电设备按类型统一划组。
配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和在乘以同时系数。
变电所或配电所的计算负荷，为各配电干线计算负荷之和在乘以同时系数。
计算变电所高压侧负荷时，应加上变压器的功率损耗。
四、本工程负荷计算
（一）根据单位面积功率法大致估算计算负荷：
表2．2．1旅游酒店的负荷密度及单位指标[4]
用电设备
K（W/m2）
K（W/床）
平均
推荐范围
平均
推荐范围
全馆总负荷
72
65～79
2242
2000～2400
全馆总照明
15
13～17
928
850～1000
全馆总电力
56
50～62
2366
2100～2600
冷冻机房
17
15～19
969
870～1100
锅炉房
5
4．5～5．9
156
140～170
水泵房
1．2
1．2
43
40～50
风机
0．3
0．3
8
7～9
电梯
1．4
1．4
28
25～30
厨房
0．9
0．9
55
30～60
洗衣机房
1．3
1．3
48
45
窗式空调
10
10
357
320～400
根据单位面积功率法大致估算本工程的计算负荷为（关于旅游酒店的负荷密度及单位指标：
参见表2．2．1）：
Pjs=（Ks*A）/1000为960KW（建筑面积17000m2），暂时设想用两台变压器供电，等经过以下深入计算后在进一步确定变压器的容量和型号。
（二）使用需用系数法进行深入计算：
用需要系数法确定计算负荷的公式为：
[4]
（1）用电设备组：
（2）配电干线或变电所：
其中：
K∑p、K∑q是有功功率、无功功率同时系数，分别取：
0．8～0．9和0．93～0．97。
根据以上负荷计算方法，确定整个酒店的所有用电负荷情况如下（表2．2．2）单位（KW）
表2．2．2整个酒店负荷情况
序号
用电设备名称
设备功率
序号
用电设备名称
设备功率
其中工作的
其中工作的
1
1#母线
284
9
二层消防电源
19．5
2
一层景关照明
20
10
消防中心
15
3
一层景关照明
20
11
一层消防电源
22
4
十二层景关照明
20
12
游泳馆消防电源
6．75
5
地下层电力照明
19．6
13
水泵房消防电源
67
6
洗衣房电源
30
14
地下层消防电源
32
7
十二层消防电源
53．1
15
2#母线
273．7
8
三层消防电源
18
16
游泳馆电力照明
140．07
总设备容量
1040KW
若需用系数K选0．7COS
取0．8同时系数K∑p取0．85、K∑q取0．95。
这样整个酒店总的计算负荷是：
Pj=616．38KW；Qj=516．68Kvar；Sj=804KVA；
在设计中有关电力负荷的分布形式参考了国内许多其它酒店的情况：
具体有以下几个（表2．2．3）[6]
表2．2．3北京部分酒店电耗的构成（%）
序号
用电设备名称
亮马河大厦
新世纪饭店
天桥饭店
宝辰饭店
香山饭店
1
空调系统
55
44
50
40
50
2
照明系统
17
20
17
22
6
3
锅炉
2
2
4
16
5
4
电梯
9
9
13
16
14
5
给排水
9
17
12
6
16
6
办公设备
8
8
4
9
注：
摘自《商业建筑空调节能改造技术指南》
计算负荷为各变电所计算负荷之和在乘以同时系数K∑p、K∑q。
对配电所的K∑p、K∑q分别取：
0．85～1和0．95～1；对总降压变电所的K∑p、K∑q分别取：
0．8～0．9和0．93～0．97。
对于酒店而言它的具体需要系数和功率因数参看下（表2．2．4）[6]
序号
负荷名称
需要系数Kz
自然平均功率因数COS
δ
平均值
推荐值
平均值
推荐值
1
全馆总负荷
0．45
0．4～0．5
0．84
0．8
2
全馆总照明
0．55
0．5～0．6
0．82
0．8
3
全馆总电力负荷
0．4
0．35～0．45
0．9
0．85
4
冷冻机房
0．65
0．65～0．75
0．87
0．8
5
锅炉房
0．65
0．65～0．75
0．8
0．75
6
水泵房
0．65
0．6～0．7
0．86
0．8
7
风机
0．65
0．6～．7
0．83
0．8
8
电梯
0．2
0．18～0．22
直流0．5
直流0．4
交流0．8
交流0．8
9
厨房
0．4
0．35～0．45
0．7～0．75
0．7
10
洗衣机房
0．3
0．3～0．35
0．6～0．65
0．7
11
窗式空调
0．4
0．35～0．45
0．6～0．65
0．7
12
总同时系数
0．92～0．94
根据公式计算得出各个设备组的计算负荷（系数取值参见表2．2．4）。
消防用电作为二级负荷，由两条母线负责供电，其它一般负荷平均分配到两条母线上,尽量使两台变压器所带的负荷相等。
计算结果见（表2．2．5）。
表2．2．5各台变压器所带的负荷参见下：
序号
用电设备名称
设备功率
计算系数
计算负荷
其中工作的
Kx
COS
ψ
Tgψ
Pj
Qj
（kW）
（kVAr）
1＃变压器
1
1#母线
284
0．7
0．8
0．75
198．8
149．10
2
一层景关照明
20
0．7
0．8
0．75
14
10．50
3
一层景关照明
20
0．7
0．8
0．75
14
10．50
4
十二层景关照明
20
0．7
0．8
0．75
14
10．50
5
地下层电力照明
19．6
0．7
0．8
0．75
13．72
10．29
6
洗衣房电源
30
0．7
0．8
0．75
21
15．75
7
十二层消防电源
53．1
0．7
0．8
0．75
37．17
27．88
8
三层消防电源
18
0．7
0．8
0．75
12．6
9．45
9
二层消防电源
19．5
0．7
0．8
0．75
13．65
10．24
10
消防中心
15
0．7
0．8
0．75
10．5
7．88
11
一层消防电源
22
0．7
0．8
0．75
15．4
11．55
12
游泳馆消防电源
6．75
0．7
0．8
0．75
4．725
3．54
13
水泵房消防电源
67
0．7
0．8
0．75
43．55
32．66
14
地下层消防电源
32
0．7
0．8
0．75
22．4
16．80
小计
626．95
435．515
326．64
乘以同期系数0．85、0．93
370．19
303．775
序号
用电设备名称
设备功率
计算系数
计算负荷
其中工作的
Kx
Cosψ
tgψ
Pj
Qj
（kW）
（kVAr）
2＃变压器
1
2#母线
273．7
0．7
0．8
0．75
191．59
143．69
2
游泳馆电力照明
140．07
0．7
0．8
0．75
98．049
73．54
3
十二层消防电源
53．1
0．7
0．8
0．75
37．17
27．88
4
三层消防电源
18
0．7
0．8
0．75
12．6
9．45
5
二层消防电源
19．5
0．7
0．8
0．75
13．65
10．24
6
消防中心
15
0．7
0．8
0．75
10．5
7．88
7
一层消防电源
22
0．7
0．8
0．75
15．4
11．55
8
游泳馆消防电源
6．75
0．7
0．8
0．75
4．725
3．54
9
水泵房消防电源
67
0．7
0．8
0．75
43．55
32．66
10
地下层消防电源
32
0．7
0．8
0．75
22．4
16．80
小计
647．12
449．634
337．23
乘以同期系数0．85、0．93
382．19
313．62
由计算结果本工程选用容量为630KVA的SCB9系列低损耗干式变压器两台。
这中变压器的特点是损耗低，适宜安置在多层或高层主体建筑物内的变电所里。
变压器的接线采用D，yn11形式：
以D，ynl1接线与Y，yn0接线的同容量的变压器相比较，前者空载损耗与负载损耗虽略大于后者，但三次及以上的高次谐波激磁电流在原边接成△形的情况下，可在原边形成环流，与原边接成Y形的情况下相比较，有利于抑制高次谐波电流，这在当前电网中接电力电子元件日益广泛的情况下，采用△形接线是有利的。
另外D，ynl1接线比Y，yn0接线的零序阻抗要小得多，有利于单相接地短路故障的切除。
还有，当接单相不平稳负荷时，Y，yn0接线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，严重地限制了接单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分利用。
因而在TN及TT系统接地型式的低压电网中，推荐采用D，ynl1接线的配电变压器。
这种接线的特点是可以改善三相不平衡的状况、可以提高单相接地保护装置动作灵敏度、可以阻止三次谐波含量。
变压器的损耗：
△PT≈0．02SN·T（KW）；△QT≈（0．08～0．10）SN·T（kavr）
所以：
△PT≈12．6（KW）；△QT≈63（kvar）
因此高压侧的计算负荷为：
Pj=394．6（KW）；Qj=376．6（kVar）；Sj=545．5（KVA）；
计算电流：
；Ij=31．49（KA）；
第三节无功功率补偿
供电部门一般要求新建企业的月平均功率因数达到0．9以上。
当达不到这个指标的时候就需要依靠无功功率设备进行补偿，从而提高企业的功率因数。
一、无功功率在系统的传输中所造成的影响
1、无功功率在通过电网时，会引起线路及设备的有功损耗。
2、电网的电压损失将会随着无功功率的增加而增加。
3、在电网输送有功不变下，无功增加而使总电流增加，会使供电系统中的如变压器、断路器、导线以及测量仪器、仪器等等的一次、二次设备的容量、规格尺寸增大，从而使投资费用增加。
二、本工程无功功率补偿
采用电力电容作无功补偿装置时，宜采用就地平衡原则，低压部分的无功负荷由低压电容器补偿。
高压部分的无功负荷由高压电容器补偿。
容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备的无功负荷宜单独就地补偿。
高压电容器组宜串联适当的电抗器以减少合闸冲击涌流和避免谐波放大。
有谐波源的用户，装设低压电容时，宜采取措施，避免谐波造成过电压。
1、基本要求：
（1）设计中应正确选择电动机、变压器的容量，减少线路感抗。
（2）当采用提高自然功率因数措施后，仍打不到下列要求时，应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。
①高压供电的用电单位，功率因数为0．95；
②低压供电的用电单位，功率因数为0．9。
（3）高压供电的用电单位采用低压补偿时，高压侧的功率因数应满足供电部门的要求。
（4）采用电力电容器作为无功补偿装置时，宜采用就地平衡原则。
低压部分的无功负荷由低压电容器补偿，高压部分的无功负荷由高压电容器补偿。
容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备的无功负荷宜单独就地补偿。
补偿基本无功负荷的电容器组，宜在配变电所内集中补偿。
居住区的无功负荷宜在小区变电所低压侧集中补偿。
补偿装置的开关及导线的长期允许电流，高压不应小于电容器额定电流的1．35倍，低压不应小于电容器额定电流的1．5倍。
在一、二类建筑中的电容器应采用干式电容器。
电容器组应设有放电装置。
在本次设计中采用高、低压混合补偿形式，低压功率因数补偿到0．9以上，高压功率因数补偿到0．95。
以互相补充，发挥各补偿方式的特点。
操作形式选用手动投切式。
2、公式：
（1）自然功率因数的计算：
（2）补偿后平均功率因数为：
（3）人工补偿装置的补偿容量：
Pjs------企业的计算负荷有功功率，KW；
Qjs------企业的计算负荷无功功率，Kvar；
Qc------人工补偿的无功功率，用电容器补偿时则称补偿补偿容量，Kvar；
αn、βn-----年平均有功、无功负荷系数，αn一般取0．7～0．75，βn一般取0．76～0．82；
α-----负荷系数，取0．7～0．8；
tg
1------补偿前自然功率因数的正切值；
tg
2------补偿后自然功率因数的正切值；
经过计算：
自然功率因数为cos
=0．722tg
=0．958；Pjs=616．38KW；Qjs=516．68Kvar；高压侧需要达到的功率因数为0．95所以高压侧需要补偿的容量Qc=163Kvar；低压侧需要达到的功率因数为0．9，所以低压侧需要补偿的容量Qc=123Kvar。
、并联电容器补偿方式
本次设计中电容补偿的接线方式采用下图（图2．3．1）的接线方式：
特点是初投资较少，运行和维护方便。
图2．3．1电容补偿的接线方式
第四节高低压配电系统设计
一、电力供应主要指标和接线方式
1、根据负荷计算确定总的供电指标如（表2．4．1）：
表2．4．1总电力供应主要指标
总电力供应主要指标
序号
名称
单位
数量
备注
1
总设备容量
KW
1040
2
总计算容量
KW
804
3
需用系数
Kx
0．7
4
功率因数
Cosψ
0．8
补偿前平均功率因数
Cosψ
0．72
补偿后平均功率因数
Cosψ
0．95
5
静电电容器总容量
Kvar
163
6
安装变压器
台
2
7
变压器总容量
KVA
1260
8
年用电小时数
H
8760
2、电能质量：
电压偏差值，对电动机系根据国家标准《电机基本技术要求》（GB755-81）第4．1条规定：
“电动机当电源电压（如为交流电源时频率为额定）与额定值的偏差不超过
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