供配电系统设计
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方案二：选择两台不同容量变压器。照明负荷变压器容量按大于其计算负荷 且不小于一、二级负荷要求选择，需2000kVA（变压器负荷率为0.85）；电力负荷 变压器容量按大于其计算负荷且不小于一、二级负荷要求选择，需1250kVA（变压 器负荷率为0.58）。正常运行时照明负荷与电力负荷由不同变压器供电。
/kW
/kW 负荷 /kVA
/kvar
无功功率补偿前低压母 2203 0.69 0.85 1522.9 928.3 1783.5 2711.0
线出线回路WL3、WL4M、
WL5M、WL6M、WL7M、WL8M、
Βιβλιοθήκη Baidu
WL9M、WL10M的计算负荷
合计
计入同时系数KΣp=0.75， 2203 0.52 0.84 1142.2 742.7 1362.4 2070.8
5.1.3所用电设计 、
考虑到经济性，变电所不设所用变压器。
5.1.4电气主接线图绘制
-8-
金城大厦供配电系统设计
本工程变电所施工阶段的高压侧电气主接线图如图5-1所示。
图5-1 高压侧电气主接线图
5.2变电所低压电气主接线设计 5.2.1电气主接线形式及运行方式
变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线也采用分段单母线 形式。运行方式如下：
-4-
金城大厦供配电系统设计
4.电力变压器选择
4.1 变压器型式及台数
本工程为一般高层民用建筑，变电所位于主体建筑地下宰内，故采用SCB10 型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11，无励磁调压，电压比10（1±5%） /0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X (有 的地区要求选用IP4X)。SCB10型干式变压器符合GB20052—2006《三相配电变压器 能效限定值及节能评价值》的要求。
本工程将采取下列措施以使电能质量满足规范要求： （1） 选用Dyn11联结組别的三相配电变压器，采用±5%无励磁调压分接头。 （2） 采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压损失限制在5%以内。 （3） 气体放电灯采用低谐波电子镇流器或节能型电感镇流器，并就地无功 功率补偿使其功率数不小于0.9。在变电所低压侧采取集中补偿，自动投切。 （4） 将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中。 （5） 照明与电力配电回路分开。对较大容量的电力设备如电梯、空调机组、 水泵等采用专线供电。
WL4S、WL5S、WL6S、WL7S、WL8S、WL9S、WL10S、WLE1M、WLE2M、WLE3M、WPE4M、
WPE5M、WPE6M、WPE9M,不计入总负荷。
-7-
金城大厦供配电系统设计
5.变电所电气主接线设计
5.1变电所高压电气主接线设计 5.1.1电气主接线形式及运行方式
本工程变电所的两路10kV外供电源可同时供电，并设有两台变压器。因此， 高压侧电气主接线有两种方案供选。
4.3变压器负荷分配计算及补偿装置选择
-5-
金城大厦供配电系统设计
将电力负荷的配电主冋路、消防用电设备配电回路及部分次要照明负荷配电
回路(节日照明WL1，顶层设备房及15-25层照明WL2)集中于一台变压器低压母线
上，主要照明负荷的配电主回路则集中于另一台变压器低压母线上，以使两台变
压器正常运行时负荷率相当。同时，将给一、二级负荷（包括照明、电力和消防
正常运行时，两台变压器同时运行，母联断路器断开，两台变压器分列运行， 各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母 联断路器， 由另一台变压器承担全部一、二级负荷及部分三级负荷。
5.2.2开关柜型式及配置
低压进线断路器、母联断路器及大容量出线断路器采用空气式断路器(ACB), 低压出线断路器采用塑壳式断路器（MCCB），低压配电屏采用MNS(BWL3)-0.4型抽 出式开关柜。MNS(BWL3)-0.4型开关柜抽屉层的抽出组件规格有8E/4、 8E/2、 4E、 8E、 12E、16E、 20E， 24E等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。需要 说明的是，变电所低压出线回路的设计是以建筑物竖向低压配电干线系统（见下 述）为基础的，并与之相一致。
方案一：采用分段单母线形式，运行方式如下: 正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，母线联络断路器(简称母联断路 器）断开，两个电源各承担一半负荷。当电源B故障或检修时，闭合母联断路器， 由电源A承担全部负荷；当电源A故障或检修时，母联断路器仍断幵，由电源B承担 一半负荷。此方案的供电可靠性高、灵活性好，但经济性稍差。 方案二：采用双回路线路变压器组接线形式，运行方式如下： 正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，两个电源各承担一半负荷。当 任一电源故障或检修时，由另一电源承担一半负荷。由于采用线路变压器组接线， 电源A受变压器容量限制也只能承担一半负荷，其供电能力没有得到发挥。若需电 源A承担全部负荷，则与其连接的变压器容量也需按承单全部负荷选择，单台变压 器容量不能满足要求。此方案经济性好，但灵活性和供电可靠性不如方案一。 综上分析，本工程变电所髙压侧电气主接线采用方案一，即分段单母线形式。
考虑到方案二有一台变压器的负荷率偏低.另一台变压器的负荷率又偏高（若 为降低负荷率，又会使所选变压器容量达2500kVA），不尽合理。且本工程照明负 荷对电压质量无特殊要求，也没有必要对正常照明和电力负荷分设不同变压器供 电。因此，本工程采用方案一。
SCB10—1600/10型变压器技术数据：Uk%=6，ΔPk=10.2kW,IP2X防护外壳尺寸： 长2200㎜×宽1600㎜×高2200㎜。
金城大厦供配电系统设计
绪论
本次设计的题目是金城大厦的电气系统设计。通过具体的实例工 程设计初步掌握高层建筑供配电系统设计的基本方法，更好的将理论 与实践相结合，将所学的课程及知识应用到自己的专业中去，也为将 来的工作打下良好的基础。同时也可以更加详细地了解工程中的电气 规范，提高自身独立完成工程设计的实际操作和研究能力。
用电设备）配电的主回路与备用回路分别接于不同变压器的低压母线上，以保证
供屯可靠性。
变压器负荷分配计算及补偿装置选择见表4-1 、表4-2。
表4-1 10/0.38kV变电所变压器T1负荷分配计算及无功功率补偿装置选择
设备 需要 功率 有功计 无功 视在计 计算电
负荷名称
容量 系数 因数 算负荷 计算 算负荷 流/A
-2-
金城大厦供配电系统设计
2.负荷分级及供电电源
2.1 负荷等级及容量
本工程为一类高层民用建筑，根据相关设计规范规定，本工程负荷等级如下： 一级负荷有：各层公共照明、乗客电梯、地下室排污泵、所有消防负荷包括 应急照明、消防控制室用电、消防电梯、屋顶稳压泵、正压风机、送风机、排烟 风机、喷淋泵、消火栓泵及泵房、消防电梯井坑排污泵等。 二级负荷有：地下室及1-4层照明、商场自动扶梯、商场乘客电梯、生活泵等。 三级负荷有：顶层设备房照明（含插座用电）、夹层及5〜25层照明（含插座 用电〕、屋顶节日照明、商场空调机组、商场空调水泵等。 根据负荷计算结果可知：一级负荷合计304.0kW二级负荷合计1036.2kW，三级 负荷合计1642.5kW。考虑同时系数后的总有功负荷合计2237.0kW，其中一二级负 荷合计1072.1kW。
5.1.2开关柜型式及配置
因本工程变压器容量较大，故主开关采用真空断路器，高压开关柜采用KYN44A 一12型金属铠装中置式手车柜。根据当地供电部门规定，电源进线第一台柜为隔 离柜，电能计量柜在进线断路器柜之前，进线断路器柜与进线隔离柜、联络柜与 联络隔离柜加电气联锁，以防止带负荷操作隔离手车。两个进线断路器与母联断 路器设电气联锁，任何情况下只能合其中的两台断路器，以保证两个电源不并联 运行。
1405.3 2136.0
联电容器）实际取2×
10组，每组20kvar，共
400kvar
无功功率补偿后低压 1943.2 0.57 0.93 1114.3 456.2 1204.1 1830.2
母线的计算负荷
变压器额定容量
1600
变压器负荷率
0.75
注：变压器T2低压母线上还接重要照明负荷的备用回路及火灾时消防负荷总回路
由于本工程的两个10kV供电电源相对独立可靠，因此，不再设置自备发电机 组或其他集中式应急电源装置。已知供电部门的110/10kV变电站与35/10kV变电站 的两个10kV电源中性点均采用经消弧线圈接地。
-3-
金城大厦供配电系统设计
3.电压选择与电能质量
本工程的总有功负荷只有2237.0kW，故采用10kV供电。本工程为高层民用建 筑， 用电设备額定电压为220/380V，低压配电距离最长不大于150m。所以，本工 程只设置1座10/0.38kV变电所，对所有用电设备均采用低压220/380V三相四线制 TN-S系统配电。
因本工程具有较大容量的一、二级负荷，故采用两台或两台以上变压器。
4.2 变压器容量选择
本工程总视在计算负荷为2451.8kVA（cosφ=0.92〕，其中一、二级负荷为 1168.6kVA（cosφ=0.92），接近总计算负荷的一半。
方案一：选择两台等容量变压器，互为备用。每台变压器容量按0.7×2451. 8kVA左右且不小于1168.6kVA要求选择，为1600kVA。正常运行时照明负荷与电力 负荷共用变压器，通过合理分配负荷，可使两台变压器正常运行时负荷率相当。 10/0.38kV电所变压器T1、T2负荷分配计箅及无功功率补偿装置选择见表4-1、表 4-2。
-1-
金城大厦供配电系统设计
1.工程概况
金城大厦为某市一栋高层单体商业办公建筑，工程概况如下： 建筑面积：37417m2（其中地下：3783.8m2，地上：33633.6m2，不包括技术加 层）。建筑层数：地下 1 层，地上 25 层，建筑高度：90.1m（女儿墙顶高度，不包 括电梯机房、水箱间等）。 主要结构类型：框架，剪力墙结构。 建筑布局及功能：地下一层为设备用房、汽车库，1—4 层为商场，技术夹层 为转换层，5—19 层为公寓式写字间，20—25 为标准写字间，顶层为设备房、电 梯机房及水箱间。1—4 层设有中央空调。 消防设计：主体建筑为一类高层建筑，建筑耐火等级为一级。地下 1 层及地 上 1—4 层为每层两个防火分区，夹层及 5—25 层为每层一个防火分区。
WP8S、WP9S、WP10S、WP11S、WLE1S、WLE2S、WLE3S、WLE4S、WPE1S、WPE2S、WPE3S、
WPE4S、WPE5S、WPE6S、WPE7S、WPE8S、WPE9S、WPE10S，不计入总负荷。
表4-2 10/0.38kV变电所变压器T2负荷分配计算及无功功率补偿装置选择
2.2 供电电源
本工程从供电部门的110/10kV变电站引来1路10kV专线电源A，可承担全部负 荷， 同时从供电部门的33/10kV变电站引来1路10kV环网电源B，仅作一、二级负 荷的第二个电源。两路10kV电源可同时供电，电源A可作为电源B的备用。两路10kV 电缆从建筑物南侧穿管埋地引人设在地下1层的10/0.38kV变电所。
设备容 需要 功率 有功计 无功计 视在计 计算电
负荷名称
量/kW 系数 因数 算负荷 算负荷 算负荷 流/A
/kW /kvar /kVA
无功功率补偿前低压 1943.2 0.76 0.81 1485.8 1070.2 1831.1 2783.2
母线出线回路WL1、
WL2、WP1、WP2、WP3、
WP4、WP5、WP6M、W P7M、
KΣq=0.80
无功功率补偿装置（并联
-240
电容器）实际取12组，每
组20kvar，共240kvar
无功功率补偿后低压母 2203 0.52 0.92 1142.2 502.7 1247.9 1896.8
线的计算负荷
变压器额定容量
1600
变压器负荷率
0.78
注：变压器T1低压母线上还接有电力、消防等重要负荷的备用回路WP6S、WP7S、
WP8M、WP9M、WP10M、
WP11M、WLE4M、WPE1M、
WPE2M、WPE3M、WPE7M、
-6-
金城大厦供配电系统设计
WPE8M、WPE10M的计算
负荷合计
计入同时系数KΣ
1943.2 0.57 0.79 1114.3 856.2
p=0.75，KΣq=0.80
无功功率补偿装置（并
-400
/kW
/kW 负荷 /kVA
/kvar
无功功率补偿前低压母 2203 0.69 0.85 1522.9 928.3 1783.5 2711.0
线出线回路WL3、WL4M、
WL5M、WL6M、WL7M、WL8M、
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WL9M、WL10M的计算负荷
合计
计入同时系数KΣp=0.75， 2203 0.52 0.84 1142.2 742.7 1362.4 2070.8
5.1.3所用电设计 、
考虑到经济性，变电所不设所用变压器。
5.1.4电气主接线图绘制
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金城大厦供配电系统设计
本工程变电所施工阶段的高压侧电气主接线图如图5-1所示。
图5-1 高压侧电气主接线图
5.2变电所低压电气主接线设计 5.2.1电气主接线形式及运行方式
变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线也采用分段单母线 形式。运行方式如下：
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金城大厦供配电系统设计
4.电力变压器选择
4.1 变压器型式及台数
本工程为一般高层民用建筑，变电所位于主体建筑地下宰内，故采用SCB10 型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11，无励磁调压，电压比10（1±5%） /0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X (有 的地区要求选用IP4X)。SCB10型干式变压器符合GB20052—2006《三相配电变压器 能效限定值及节能评价值》的要求。
本工程将采取下列措施以使电能质量满足规范要求： （1） 选用Dyn11联结組别的三相配电变压器，采用±5%无励磁调压分接头。 （2） 采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压损失限制在5%以内。 （3） 气体放电灯采用低谐波电子镇流器或节能型电感镇流器，并就地无功 功率补偿使其功率数不小于0.9。在变电所低压侧采取集中补偿，自动投切。 （4） 将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中。 （5） 照明与电力配电回路分开。对较大容量的电力设备如电梯、空调机组、 水泵等采用专线供电。
WL4S、WL5S、WL6S、WL7S、WL8S、WL9S、WL10S、WLE1M、WLE2M、WLE3M、WPE4M、
WPE5M、WPE6M、WPE9M,不计入总负荷。
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5.变电所电气主接线设计
5.1变电所高压电气主接线设计 5.1.1电气主接线形式及运行方式
本工程变电所的两路10kV外供电源可同时供电，并设有两台变压器。因此， 高压侧电气主接线有两种方案供选。
4.3变压器负荷分配计算及补偿装置选择
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金城大厦供配电系统设计
将电力负荷的配电主冋路、消防用电设备配电回路及部分次要照明负荷配电
回路(节日照明WL1，顶层设备房及15-25层照明WL2)集中于一台变压器低压母线
上，主要照明负荷的配电主回路则集中于另一台变压器低压母线上，以使两台变
压器正常运行时负荷率相当。同时，将给一、二级负荷（包括照明、电力和消防
正常运行时，两台变压器同时运行，母联断路器断开，两台变压器分列运行， 各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母 联断路器， 由另一台变压器承担全部一、二级负荷及部分三级负荷。
5.2.2开关柜型式及配置
低压进线断路器、母联断路器及大容量出线断路器采用空气式断路器(ACB), 低压出线断路器采用塑壳式断路器（MCCB），低压配电屏采用MNS(BWL3)-0.4型抽 出式开关柜。MNS(BWL3)-0.4型开关柜抽屉层的抽出组件规格有8E/4、 8E/2、 4E、 8E、 12E、16E、 20E， 24E等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。需要 说明的是，变电所低压出线回路的设计是以建筑物竖向低压配电干线系统（见下 述）为基础的，并与之相一致。
方案一：采用分段单母线形式，运行方式如下: 正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，母线联络断路器(简称母联断路 器）断开，两个电源各承担一半负荷。当电源B故障或检修时，闭合母联断路器， 由电源A承担全部负荷；当电源A故障或检修时，母联断路器仍断幵，由电源B承担 一半负荷。此方案的供电可靠性高、灵活性好，但经济性稍差。 方案二：采用双回路线路变压器组接线形式，运行方式如下： 正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，两个电源各承担一半负荷。当 任一电源故障或检修时，由另一电源承担一半负荷。由于采用线路变压器组接线， 电源A受变压器容量限制也只能承担一半负荷，其供电能力没有得到发挥。若需电 源A承担全部负荷，则与其连接的变压器容量也需按承单全部负荷选择，单台变压 器容量不能满足要求。此方案经济性好，但灵活性和供电可靠性不如方案一。 综上分析，本工程变电所髙压侧电气主接线采用方案一，即分段单母线形式。
考虑到方案二有一台变压器的负荷率偏低.另一台变压器的负荷率又偏高（若 为降低负荷率，又会使所选变压器容量达2500kVA），不尽合理。且本工程照明负 荷对电压质量无特殊要求，也没有必要对正常照明和电力负荷分设不同变压器供 电。因此，本工程采用方案一。
SCB10—1600/10型变压器技术数据：Uk%=6，ΔPk=10.2kW,IP2X防护外壳尺寸： 长2200㎜×宽1600㎜×高2200㎜。
金城大厦供配电系统设计
绪论
本次设计的题目是金城大厦的电气系统设计。通过具体的实例工 程设计初步掌握高层建筑供配电系统设计的基本方法，更好的将理论 与实践相结合，将所学的课程及知识应用到自己的专业中去，也为将 来的工作打下良好的基础。同时也可以更加详细地了解工程中的电气 规范，提高自身独立完成工程设计的实际操作和研究能力。
用电设备）配电的主回路与备用回路分别接于不同变压器的低压母线上，以保证
供屯可靠性。
变压器负荷分配计算及补偿装置选择见表4-1 、表4-2。
表4-1 10/0.38kV变电所变压器T1负荷分配计算及无功功率补偿装置选择
设备 需要 功率 有功计 无功 视在计 计算电
负荷名称
容量 系数 因数 算负荷 计算 算负荷 流/A
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2.负荷分级及供电电源
2.1 负荷等级及容量
本工程为一类高层民用建筑，根据相关设计规范规定，本工程负荷等级如下： 一级负荷有：各层公共照明、乗客电梯、地下室排污泵、所有消防负荷包括 应急照明、消防控制室用电、消防电梯、屋顶稳压泵、正压风机、送风机、排烟 风机、喷淋泵、消火栓泵及泵房、消防电梯井坑排污泵等。 二级负荷有：地下室及1-4层照明、商场自动扶梯、商场乘客电梯、生活泵等。 三级负荷有：顶层设备房照明（含插座用电）、夹层及5〜25层照明（含插座 用电〕、屋顶节日照明、商场空调机组、商场空调水泵等。 根据负荷计算结果可知：一级负荷合计304.0kW二级负荷合计1036.2kW，三级 负荷合计1642.5kW。考虑同时系数后的总有功负荷合计2237.0kW，其中一二级负 荷合计1072.1kW。
5.1.2开关柜型式及配置
因本工程变压器容量较大，故主开关采用真空断路器，高压开关柜采用KYN44A 一12型金属铠装中置式手车柜。根据当地供电部门规定，电源进线第一台柜为隔 离柜，电能计量柜在进线断路器柜之前，进线断路器柜与进线隔离柜、联络柜与 联络隔离柜加电气联锁，以防止带负荷操作隔离手车。两个进线断路器与母联断 路器设电气联锁，任何情况下只能合其中的两台断路器，以保证两个电源不并联 运行。
1405.3 2136.0
联电容器）实际取2×
10组，每组20kvar，共
400kvar
无功功率补偿后低压 1943.2 0.57 0.93 1114.3 456.2 1204.1 1830.2
母线的计算负荷
变压器额定容量
1600
变压器负荷率
0.75
注：变压器T2低压母线上还接重要照明负荷的备用回路及火灾时消防负荷总回路
由于本工程的两个10kV供电电源相对独立可靠，因此，不再设置自备发电机 组或其他集中式应急电源装置。已知供电部门的110/10kV变电站与35/10kV变电站 的两个10kV电源中性点均采用经消弧线圈接地。
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金城大厦供配电系统设计
3.电压选择与电能质量
本工程的总有功负荷只有2237.0kW，故采用10kV供电。本工程为高层民用建 筑， 用电设备額定电压为220/380V，低压配电距离最长不大于150m。所以，本工 程只设置1座10/0.38kV变电所，对所有用电设备均采用低压220/380V三相四线制 TN-S系统配电。
因本工程具有较大容量的一、二级负荷，故采用两台或两台以上变压器。
4.2 变压器容量选择
本工程总视在计算负荷为2451.8kVA（cosφ=0.92〕，其中一、二级负荷为 1168.6kVA（cosφ=0.92），接近总计算负荷的一半。
方案一：选择两台等容量变压器，互为备用。每台变压器容量按0.7×2451. 8kVA左右且不小于1168.6kVA要求选择，为1600kVA。正常运行时照明负荷与电力 负荷共用变压器，通过合理分配负荷，可使两台变压器正常运行时负荷率相当。 10/0.38kV电所变压器T1、T2负荷分配计箅及无功功率补偿装置选择见表4-1、表 4-2。
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金城大厦供配电系统设计
1.工程概况
金城大厦为某市一栋高层单体商业办公建筑，工程概况如下： 建筑面积：37417m2（其中地下：3783.8m2，地上：33633.6m2，不包括技术加 层）。建筑层数：地下 1 层，地上 25 层，建筑高度：90.1m（女儿墙顶高度，不包 括电梯机房、水箱间等）。 主要结构类型：框架，剪力墙结构。 建筑布局及功能：地下一层为设备用房、汽车库，1—4 层为商场，技术夹层 为转换层，5—19 层为公寓式写字间，20—25 为标准写字间，顶层为设备房、电 梯机房及水箱间。1—4 层设有中央空调。 消防设计：主体建筑为一类高层建筑，建筑耐火等级为一级。地下 1 层及地 上 1—4 层为每层两个防火分区，夹层及 5—25 层为每层一个防火分区。
WP8S、WP9S、WP10S、WP11S、WLE1S、WLE2S、WLE3S、WLE4S、WPE1S、WPE2S、WPE3S、
WPE4S、WPE5S、WPE6S、WPE7S、WPE8S、WPE9S、WPE10S，不计入总负荷。
表4-2 10/0.38kV变电所变压器T2负荷分配计算及无功功率补偿装置选择
2.2 供电电源
本工程从供电部门的110/10kV变电站引来1路10kV专线电源A，可承担全部负 荷， 同时从供电部门的33/10kV变电站引来1路10kV环网电源B，仅作一、二级负 荷的第二个电源。两路10kV电源可同时供电，电源A可作为电源B的备用。两路10kV 电缆从建筑物南侧穿管埋地引人设在地下1层的10/0.38kV变电所。
设备容 需要 功率 有功计 无功计 视在计 计算电
负荷名称
量/kW 系数 因数 算负荷 算负荷 算负荷 流/A
/kW /kvar /kVA
无功功率补偿前低压 1943.2 0.76 0.81 1485.8 1070.2 1831.1 2783.2
母线出线回路WL1、
WL2、WP1、WP2、WP3、
WP4、WP5、WP6M、W P7M、
KΣq=0.80
无功功率补偿装置（并联
-240
电容器）实际取12组，每
组20kvar，共240kvar
无功功率补偿后低压母 2203 0.52 0.92 1142.2 502.7 1247.9 1896.8
线的计算负荷
变压器额定容量
1600
变压器负荷率
0.78
注：变压器T1低压母线上还接有电力、消防等重要负荷的备用回路WP6S、WP7S、
WP8M、WP9M、WP10M、
WP11M、WLE4M、WPE1M、
WPE2M、WPE3M、WPE7M、
-6-
金城大厦供配电系统设计
WPE8M、WPE10M的计算
负荷合计
计入同时系数KΣ
1943.2 0.57 0.79 1114.3 856.2
p=0.75，KΣq=0.80
无功功率补偿装置（并
-400