建筑电气供配电课程设计说明书

长春建筑学院电气信息学院《建筑供配电》课程设计——说明书2020/2021（二）专业：电气工程及其自动化班级：电094学生姓名：胡南南学号：31指导教师：李可齐海英所属院（系）：电气信息学院2021 年6 月25 日目录1.工程概况和设计要求 (3)1.1工程概况 (3)1.2设计依据、内容及要求 (3)2.负荷计算及无功功率补偿 (4)2.1负荷计算 (4)2.2系统负荷计算及无功功率补偿 (7)3.供配电系统一次接线设计 (11)3.1供电电源 (11)3.2负荷分级 (11)3.3电力变压器的选择 (12)3.4电能质量的改善方法 (12)3.5接地系统设计 (13)3.6变电所电气主接线设计 (13)4.高低压电气设备选择 (14)5.低压配电系统导线的选择 (15)6.中压系统电力变压器的爱惜 (16)7.总结 (17)8.参考文献 (18)1、工程概况和设计要求1.1工程概况本工程为长春市公安局办公楼变电所电气设计长春市公安局办公楼变电所工程负荷清单1.2设计依据、内容及要求1.2.1设计依据[1]《民用建筑电气设计标准》JGJ 16-2020[2] 中国建筑设计院·《建筑工程设计编制深度实力范本》中国建筑工业出版社：2003,12[3] 孙建民·《电气照明技术》·中国建筑工业出版社：2002,12[4] 韩风·《建筑电气设计手册》·中国建筑工业出版社：1997.3[5]刘宝林·《建筑电气设计图集》·中国建筑工业出版社：2002.10其它有关国家及地址的现行规程、标准及标准全套土建施工图。

1.2.2设计内容确信供配电方案，确信电源的取得方式，确信适合的接地系统，合理选择变电所位置，合理布置变电所各室，确信中压系统结线方案，确信低压系统结线方案，进行无功补偿计算，选择适合的变压器，进行继电爱惜整定。

合理选择低压配电系统各回路导线的型号，截面积和各类开关电器的型号。

1.2.3设计要求图纸图面清楚，设备选择合理，管线标注正确；图纸应达到施dK工要求，知足施工技术条件。

必要时绘制剖面图及大样图。

说明书内容全面，计算准确，字体标准，格式符合要求。

2.负荷计算及无功功率补偿2.1负荷计算本次设计采纳需要系数法进行负荷计算。

（一）需要系数dK的确信将计算负荷与电气设备总容量的关系表达如下：∑=⋅=nii Nd c PKP1以为造成P c和∑P之间不同的因素有：（1）供电范围内所有效电设备不必然同时投入利用，以同时系数K∑表示。

（2）投入利用的所有电气设备不必然任何时候都满载运行。

以负荷系数K L表示。

（3）电气设备的铭牌额定功率与额定运行状态下的输入功率不必然相等。

以电气设备的平均效率e η表示。

（4）用电设备配电线路上的功率损耗致使电网提供的功率大于设备的输入功率。

以线路的平均效率wl η表示。

考虑上述因素取得的系数称为需要系数d K 。

表达式为：wle Ld K K K ηη∑=d K 为统计数据，需查表取得。

设备数量越多，需要系数取值应越小，反之那么越大。

（二）负荷计算的需要系数法1.单组设备计算负荷当分组后同一组中设备台数n 大于3台时，计算负荷应考虑其需要系数，即rcc cc c c c ni iN d c U S I Q P S P Q P K P 3tan 221=+===∑=⋅ϕ式中N P ∑-------总设备功率，单位为KW ； d K -------需要系数；P c -------计算有功功率 ，单位为KW ； Q c ------计算无功功率，单位为Kvar ； S c -------计算视在功率，单位为KV A ； tan ϕ----电气设备功率因素角的正切值； U r -------电气设备额定电压，单位为KV ； I c --------计算电流，单位为A ；当每组电气设备台（套）数n 小于等于3台时，考虑其同时利用率超级高，将需要系数d K 取为1，其余计算与上述公式相同。

2.多组设备的计算负荷当供电范围内有m 个不同的电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算后，考虑各个设备组的计算负荷j c P ⋅、j c Q ⋅在各自的负荷曲线上不可能同时显现，以一个同时系数来表达这种不同时率，因此其计算负荷为rcc c c cmj jc Q c mj jc P c U S I Q P S Q K Q P K P 32211=+===∑∑=⋅∑=⋅∑式中 P K ∑-------有功功率同时系数，关于配电干线的计算负荷，P K ∑取值范围一样在0.8--0.9，关于变电所共计算负荷，P K ∑取值范围一样在0.85--1；Q K ∑-------无功功率同时系数，关于配电干线的计算负荷，Q K ∑取值范围一样在0.93--0.97，关于变电所共计算负荷，Q K ∑取值范围一样在0.95--1；2.2系统负荷计算及无功补偿本次课程设计采取并联补偿电容器装置变电站低压侧集中补偿，其特点是：对补偿装设点到负荷一段的设备及线路上的功率因数不能补偿；但可对变压器及以前的设备和线路上的功率因数进行补偿，保护、治理方便，补偿装置能够和低压配电装置一路安装在变、配电室内。

需补偿的无功功率： )tan (tan 21ϕϕ-=c ccP Q1ϕ、2ϕ别离为补偿前后的功率因数角。

图1 系统负荷计算及功率补偿示用意说明：A一、B1别离是变压器一的高压侧和低压侧，A二、B2别离是变压器二的高压侧和低压侧；C1：1--8层正常照明，C2：9层正常照明，C3：机房层应急照明，C4：变电所照明；D1：一样动力，D2:网络动力，D3：消防潜水泵，D4：客梯，D5：消防电梯，D6：消防中心。

（1）计算T1所在回路的计算负荷计算点C1--C4负荷计算B1点负荷（补偿前）功率系数补偿后目标值0.95B1点的负荷（补偿后）补偿后实际功率因数为0.952知足要求。

依照体会公式计算变压器损耗：变压器有功损耗T P ∆=0.02S c =6.3KW 变压器无功损耗T Q ∆=0.08S c =25.2Kvar 计算A1点的负荷高压侧功率因数为0.93知足要求 （2）计算T2所在回路的计算负荷计算B2点负荷（补偿前）功率系数补偿后目标值0.95 B1点的负荷（补偿后）补偿后实际功率因数为0.986知足要求。

依照体会公式计算变压器损耗： 变压器有功损耗T P ∆=0.02S c =0.89KW 变压器无功损耗T Q ∆=0.08S c =3.5Kvar 计算A2点的负荷高压侧功率因数为0.97知足要求。

3.供配电系统一次接线设计3.1供电电源本工程的电源取得方式为：从供电部门的110/10KV 变电所取得两个电源，两个电源别离来自两个不同的区域变电所。

3.2负荷分级本工程的负荷分级情形如下：3.3电力变压器的选择本设计中二级负荷的视在功率为380KV.A，一级负荷的视在功率为63.5KV.A，因此选择两台变压器，变压器1的容量为500KV.A，负荷率为64%，变压器2的容量为80KV.A负荷率为55%；型号均为Dyn11联结组三相干式变压器。

当变压器1发生故障时变压器2能够保证所有的一级负荷正常供电，当变压器2发生故障时，变压器1能够保证所有一级负荷的正常供电并能提供部份二级负荷的供电。

3.4电能质量的改善方法本工程将采取以下方法使电能质量知足标准要求：（1）选用Dyn11联结组的三相配电变压器，采纳 5%无励磁调压分接头。

（2）采纳铜芯电缆，选择适合导体截面，将电压损失限制在5%之内。

（3）气体放电灯采纳低谐波电子镇流器或节能型电子镇流器，并当场无功补偿使其功率因素不小于0.9.在变压器低压侧采取集中补偿，自动投切。

（4）将单相电气设备均匀分派于三相低压配电系统中。

（5）照明与电力配电回路分开。

3.5接地系统本工程采纳柱内钢筋做接地极，变电所各箱体与与槽钢靠得住焊接，从槽钢引线至柱内钢筋，要求接地电阻小于4欧姆。

详细配置见变电所接地平面图。

3.6变电所电气主接线设计图2电气主接线图如下图，现在变压器一、二次侧均采纳单母线分段接线，在一次侧保证电源的备用，二次侧保证变压器的备用，如此当电源容量足够时，一回电源故障不阻碍对所有负荷的用电，而一台变压器故障时，通常只能保证二级负荷的供电，三级负荷的供电将受到阻碍，因此变压器的备用容量通常不考虑三级负荷。

变电所高压系统图、变电所低压系统图详见图纸。

4.高、低压电气设备选择（1）高压设备选择型号如下：（2）低压设备选择型号如下：本次课程设计中压开关为“断路器+隔离开关”的主接线。

值得一提的是，目前，以“中压负荷开关+熔断器”代替“断路器+隔离开关”，在变压器容量不大（一样不大于1250KV.A)的系统中应用的很广。

其优势要紧表此刻以下方面：（1）断路器作继电爱惜执行元件时，为保证各级过电流爱惜动作时刻的配合，继电爱惜爱惜动作时刻往往很难整定。

（2）当严峻故障（如短路）发生时，熔断器的动作时刻往往比断路器快，可更好地起到爱惜作用。

（3）由于“中压负荷开关+熔断器”不需要专门的爱惜装置和复杂的操作操纵回路，可简化供配电系统的二次结线，节省保护工作量。

（4）便于城市环网供电网络的组成及运行。

5.低压配电系统导线的选择选择依据：al op cI I I ≤≤1式中：c I ------线路的计算电流； al I ------导体的许诺持续载流量；I op1------低压断路器长延时脱扣器的动作电流，或熔断器的熔体额定电流； 导线选择结果如下：6.中压系统电力变压器的爱惜变压器是供配电系统中最昂贵、最重要的设备，它的故障将对供电靠得住性和系统的正常运行带来严峻的阻碍。

本次课程设计所选用的两台变压器均为干式变压器，其爱惜形式及爱惜方案如下：1.绕组及其引出线的相间短路包括三相短路和两相短路。

与线路相间短路一样，这种故障的特点是，短路相上电流急剧增加为正常电流的假设干倍，因此可采纳反映电流过量而动作的过电流爱惜装置来加以爱惜。

2.绕组匝间短路绕组匝间短路也是变压器的常见故障。

绕组匝间绝缘是比较薄弱的，较易产生短路。

匝间短路时也会使故障点电流增加，当短路匝数不多时，故障电流与正常电流不同不是专门大，过电流装置不必然能反映出来。

干式变压器采纳反映绕组温度升高的温度爱惜。

3.二次侧单相短路变压器二次侧中性点直接接地，其单相短路时，故障相显现较大的短路电流。

一样，第一考虑用变压器一次侧装设的过电流爱惜兼作单相短路爱惜，假设灵敏度不够，再考虑在变压器二次侧采纳反映三相电流之和的零序电流爱惜。

4.过负荷尽管变压器有必然的过负荷能力，单过负荷时刻不能太长。

因此，当变压器的实际负荷超过其额定负荷时，采纳反映变压器过负荷的过负荷爱惜。