教室配电设计

教学楼供配电设计

摘要

电力，是现代工业生产、民用住宅及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代化社会的信息化和网络化都是建立在电气化的基础之上的。另外，随着国家对教育事业的关注和加大投入，各地教学楼的建设也随之增加，相应的对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出更大的挑战。教学楼照明设计是电器设计的基本内容之一，其设计的质量好坏，直接关系到人们工作、学习和生活质量的高低。照明设计的目的就是根据环境的要求，正确的选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布灯方案，在节约能源和建设资金的允许下，获得一个良好、舒适愉快的工作、学习和生活环境。因此做好供配电工作对于保证正常学习、工作、生活将有十分重要的意义。

本次设计主要内容包括：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

学校的电气工程及其自动化专业偏强电，通过这次对教学楼供电系统的设计来全面的复习和巩固书本上所学到的知识，加强理论与实际相结合的能力，在完成设计的过程中锻炼搜索和遴选有用资料的能力，并通过逐步的完善设计内容提升自己发现问题、解决问题和所学知识的综合应用能力。

关键词：变压器电气主接线电气设备继电保护

前言

用户供电系统的基本设计目标是为各电力用户的生产活动和人民生活提供一个安全、合理、优质的供电环境。而教学楼的供配电设计质量的好坏，直接关系到我们接受知识，享受大学生活质量的高低。教学楼供配电设计的目的是根据具体环境的要求，来进行负荷计算、主接线计算、短路电流的计算、设备选择校验、变电所平面布置设计。

通过本次课程的设计，加深对建筑物供配电的理解，初步了解教学楼供配电设计的基本原理、步骤及方法。掌握建筑供配电总体方案、设计计算、设备选型。结合课程设计的文档内容，熟悉教学楼供配电下需要提供的文档技术要求，学会绘制供电系统图，建立负荷计算表，学会查阅有关专业技术资料及设计手册，提高进行独立设计的能力，并完成课程设计相关任务。

第一章 系统供电负荷的计算

1.1 负荷计算公式

根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其安装容量的确定计算负荷的工作成为负荷计算。负荷计算的理论依据是相似性原理，即性质相同、功能相近的用电设备组、生产车间或电力用户，其负荷曲线应相似，其负荷曲线的特征参数值（负荷系数、利用系数、需要系数、最大有功负荷利用时数等）应相近。

计算负荷是根据已知的教学楼的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负

荷。

本章采用需要系数法对学校的各类用电负荷进行详细计算，并采用并联电容器方法对低压进行集中补偿，以提高功率因数。

1.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式

（1）有功计算负荷（单位为kW ）

e d P K P =30 （1-1）

式中：d K 为需用系数

(1)无功计算负荷（单位为kvar ）

ϕtan 3030P Q = （1-2）

(2) 视在计算负荷（单位为kvA ）

ϕ

cos 30

30P S =

（1-3） (3)计算电流（单位为A ）

N

U S I 33030=

（1-4）

式中：N U 为用电设备的额定电压（单位为KV ）

1.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式

（5） 多组用电设备有功计算负荷基本公式： 同时系数: 0.8~0.9K P =∑ 0.85~0.95K q =∑ 本次设计取 0.95K q =∑ 0.95K q =∑

3030

P K P P =⨯∑ 3030

Q K q Q =⨯∑

30N I S =

3030cos P S ϕ=

1.2 教学楼统计及计算

（1）普通教师负荷统计

表1-1普通教室负荷统计表（2）楼梯过道负荷统计

表1-2楼梯过道负荷统计表

表1-3 卫生间负荷统计表

（5）左半楼负荷统计

A.

表1-5 左半楼每层负荷统计表B.

1-6 左半楼总负荷统计表（6）右半楼负荷统计

A.

B.右半楼负荷统计

1-8 右半楼负荷统计表（7）A楼负荷统计

1.3 低压配电

在正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，并且无特殊要求时候，应采用树干式配电。当用电设备为大容量时，或负荷性质质量，或在有特殊要求的建筑物内，应采用放射式配电。

放射式的优点是：供电可靠性高，故障发生后影响范围小；继电保护装置简单且易于整定；便于实现自动化；运行简单，切换操作方便。树干式的优点是变配电所的馈出线回路少、投资小、结构简单。

还有一种为混合式，它兼具前两者的优点，在现代建筑中应用最为广泛。

图1-1 一级放射式图1-2 树干式

在本次设计中对干同一区变管辖范围内用电设备性质相同的采用放射式配电，而少区域内采用树干式配电。

本教学楼采用放射式和树干式相结合。

具体图如下所示：

第二章主接线设计

变配电所是电力网的重要组成部分，承担着电网电压的变换和电能传输任务。他的设计（变电所位置的确定和主变压器及主接线方案的选择）至关重要，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。

2.1 变配电所位置的选择

变配电所位置选择的一般原则：

（1）尽量靠近负荷中心，以减少配电系统的电能损耗、电压损耗及有色金属消耗量。

（2）进出线方便，特别是采用架空线进出时应考虑这一点。

（3）接近电源侧，对总变、配电所特别要考虑这一点。

（4）设备运输方便。

（5）尽量避开剧烈震动和高温场所。

（6）不宜设在有多尘和有腐蚀性气体的场所，当无法远离时。则应设在污源的上风侧。

（7）不宜设在厕所、浴池或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。

（8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方。且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。

（9）不应妨碍其他建筑物的发展，并适当考虑今后的扩建。

2.2 变压器型号的选择

2.2.1 变压器台数的选择

我们知道现学校采用10KV线路电源进线，由于学校用电大多为三级负荷，只有行政楼和图书馆消防为二级负荷，对供电可靠性和灵活性要求不是太高。因此，用一台变压器就可以了。