1、.装订线.毕 业 设 计安泰高层住宅楼小区电气设计 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化 3 班 届 次 2015 届 学生姓名 二 O 一五年 六 月 六 日目 录摘要 1AbstractII引言 11 设计概况 11.1 小区概况 11.2 设计依据 11.3 设计要求 21.4 设计成果 22 设计计算书 22.1 负荷分析 22.2 负荷统计计算 22.3 无功功率计算及补偿 32.3.1 电力电容接线方式 32.3.2 无功补偿方式 42.3.3 无功补偿容量 42.3.4 并联电容器的选择 43 变电所位置和形式的选择 53.1 概述 53.2 小区变配电所的布
2、置及结构方案 53.2.1 配电室的结构 63.2.2 值班室的结构 73.3 变电所位置的确定 74 主变压器台数和容量的确定 84.1 变压器主变台数的选择 84.2 变电所主变压器容量的选择 85 变电所主接线方案的选择 95.1 变电所主接线方案的评价 95.2 变电所主接线方案的确定 96 短路电流计算 106.1 短路计算的意义和内容 106.2 短路电流计算方法 106.3 短路计算点的选取 107 变压器一次设备的选择与校验 147.1 概述 147.2 高压一次设备的选择和校验 147.3 低压一次设备的选择和校验 158 变电所高、低压线路的选择 188.1 高压侧线路的选
3、择与校验 198.2 低压侧线路的选择与校验 209 变电所继电保护设计 229.1 概述 229.2 变压器保护设置 239.3 变电所 10kV 馈线保护 249.4 变电所 10KV 母线保护 2410 照明系统 2410.1 光源照度计算 2410.2 电源进线设计 2910.3 照明线路的控制与保护 3111 弱电系统设计 3111.1 概述 3111.2 有线电视系统 3111.3 电话系统 3211.4 网络布线系统 3211.5 访客对讲系统 3212 防雷和接地装置的确定 3212.1 概述 3212.2 变电所防雷接地系统设计 3212.3 单体楼的防雷接地系统设计 33参
4、考文献 35致 谢 36附录 37安泰高层住宅楼小区电气设计（山东农业大学 机械与电子工程学院 泰安 271018） 摘要： 随着社会的发展与进步, 以信息技术与建筑技术相结合的智能小区迅速地发展起来。智能小区的发展为人们提供更为便捷、高雅、舒适的居住环境，它不仅包括服务,空间展开,电子基础设施,缆线管理等一般服务, 更重要的是以建筑为平台，集结构，服务,管理，电气自动化及通信网络系统之间的最优化组合,向人们提供一个安全,高效,舒适,便利的居住环境。本次电气工程设计以最新智能小区的发展为背景，涉及小区的供配电设计，弱电系统设计，单体楼电气照明设计等几部分内容。小区供配电设计是根据小区规模及建筑
5、分布情况规划变电所的位置、类型，主要包括负荷计算和相关设备的选择；单体建筑电气设计是根据国家有关规范完成一栋多层住宅楼的电气施工图设计，主要包括照明配电，防雷与接地，综合系统布线等内容。关键词：负荷计算 继电保护 电气照明设计 弱电系统 供配电设计全套图纸加 153893706The Garden of Antai Electrical Design(Mechanical The single corpus structure electricity design is terminate surd the national relevant norms one many layer home
6、 buildings of the electricity contract drawing design, the main including light, heat and water expense goes together with an electricity, defending thunder with connect solemn, the complex system cloth line etc. contents. Keywords: load calculation; relay protection; electricity light to design; we
7、ak electricity system; power supply design;引言本设计为小区供配电的设计，设计以“电气工程专业毕业设计任务书与指导书”所提供的设计要求，设计任务为依据，结合国家近年来颁布的建筑标准规范和供电技术的最新发展，依托工厂供电电气照明继电保护的授课内容，并查阅有关的图书资料进行的。本设计的主要内容包括：负荷计算,功率因数计算及无功功率因数补偿,变配电所的位置和型式选择,短路电流计算,变压器的选择及连接方案,主接线的方案的选择,高低压一次设备的选择,各线路的计算电流及设备的选择,电气照明设计,单体楼线路及设备的选择,继电保护的整定弱电系统设计,防雷接地保护等。本
8、设计是在专业老师的指导和同学的帮助下完成的，由于时间仓促和限于本人的水平，设计中难免出现疏漏，敬请各位老师和同学批评指正，本人不胜感激。1 设计概况1.1 小区概况本工程为二类住宅楼。建筑面积 8471.28 平方米，建筑高度 31.85m。地下 1 层及 1层为储藏室。211 层为住宅，共 2 个单元，结构型式为剪力墙结构，基础型式为筏板基础。耐火等级为二级，地下室耐火等级为一级。抗震设防烈度为 6 度，小区年最大负荷利用小时为 2500h,日最大负荷持续时间为 8h, 本小区均属于三级负荷。低压动力设备均为三相供电，额定电压为 380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为 220V。1.2
9、 设计依据供电电源：按照甲方与当地供电部门签订的供用电协议规定，本小区可由附近一条10KV 的公用电源线引来。该干线的导线型号为 LGJ-185,导线为等边三角形，线距为1.2m；电力系统馈电变电站距本小区 6km，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定动作时间为 1.5s。气象资料：年最高气温为 35，年平均气温为 20，年最低气温为-18.5，最热月平均最高气温 31.5，年最热月地下 0.81 米处平均温度 20，土壤冻结深度为 0.75 米。夏季主导风向为南风，年雷暴日 31 天。地质水文资料：所在地区平均海
10、拔 130m，地层以沙粘土为主，地质条件较好，地下水位为 2.85.3m，抵制压力为 20 吨/平方米。电费制度：小区与当地供电部门达成协议，在变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。一部分为基本电费，按所装用的主变压器容量来计费。另一部分为电度电费，按每月实际耗用的电能计费。小区最大负荷时的高压侧功率因数不低于 0.9。1.3 设计要求根据小区所取得的电源及小区用电负荷情况，并考虑小区以后的发展，应采用安全可靠，技术先进，经济合理的原则，统计负荷计算、功率因数计算及无功功率因数补偿；确定变配电所的位置和型式选择,确定变电所主变压器的台数与容量；计算短路电流；选择变电所主接线
11、方案,选择并校验高低压侧一次回路设备,选择各单体楼线路及设备,选择整定继电保护装置；确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。1.4 设计成果设计计算书一份,设计图纸 27 张。2 设计计算书2.1 负荷分析负荷分类及定义一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。三级负荷：不属
12、于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。按照 GB500-1995供配电系统设计规范规定，电力负荷据其对供电可靠性的要求及中断电造成的损失或影响分为三级，本工程设计按三级负荷进行供电设计。2.2 负荷统计计算根据小区的负荷情况，年最大负荷利用小时为 2500 h,日最大负荷持续时间为 8h，按照我国普遍采用的需要系数法确定小区计算负荷，需要系数参照下表：表 2-1 需要系数表住宅户数 需要系数 住宅户数 需要系数 住宅户数 需要系数61 52-57 0.50 169-186 0.347-9 0.89 58-60 0.49 187-204 0.3
13、310-12 0.81 61-63 0.48 205-222 0.3213-15 0.76 64-69 0.47 223-246 0.3116-18 0.72 70-72 0.46 247-273 0.3019-21 0.68 73-78 0.45 274-303 0.2922-24 0.66 79-84 0.44 304-336 0.2825-27 0.63 85-90 0.43 337-375 0.2728-30 0.61 91-96 0.42 376-423 0.26表 2-1 需要系数表（续）住宅户数 需要系数 住宅户数 需要系数 住宅户数 需要系数31-33 0.59 97-105
14、0.41 424-477 0.2534-36 0.58 106-111 0.40 478-540 0.2437-39 0.56 112-120 0.39 541-615 0.2340-42 0.55 121-132 0.38 616-708 0.2243-45 0.54 133-141 0.37 709-816 0.2146-48 0.52 142-156 0.36 817-948 0.2049-51 0.51 157-168 0.35 949-1000 0.19本小区共 6 栋楼，一栋 10 层，一层八户，共 480 户。根据GB50096-1999 住宅设计规范和小康住宅设计导则 的有关规
15、定，每户用电指标 6kW，考虑到电梯负荷与公共照明用电，每户增加 0.6kW，合算每户 6.6kW 进行计算。需要系数参照民用建筑电气设计规范的规定，取看，则有功计算负荷： =N=480*0.24*6.6=760.32 kW30P依据民用建筑电气设计规范相关规定，取功率因数 ， ，则cos0.8tan0.75无功计算负荷： =760*0.75=570 kvar30Q总的视在计算负荷： = =950 kVA30S25760总的计算电流：I= = =1443.4 AU9.8功率因数：760cos.95PS2.3 无功功率计算及补偿在确定小区的低压侧的计算负荷后，要进一步确定小区的高压总计算负荷，这
16、需要逐级计入有关线路和变压器的功率损耗。本工程设计采用逐级计算法确定工厂高压计算负荷，但因小区的配电线路不长，故该部分功率损耗不计，在此只考虑变压器的损耗。2.3.1 电力电容接线方式采用三角形连接，该接线方式提供的补偿容量，所用器件为静电电容器补偿器件。图 21 电容接线方式2.3.2 无功补偿方式本工程设计采用低压集中补偿方式，其有管理方便，电容器充分利用等优点，但补偿范围较分散补偿小。2.3.3 无功补偿容量根据供电企业规则规定：用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到以下规定：10KV 及高压供电用户功率因数为 0.90 以上，考虑到变压器无功功率损耗 远大于有功功率损耗
17、 ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后TQTP的功率因数应略高于高压侧补偿后的功率因数，这里取低压侧功率因数 =0.92，则低cos压侧需装设的并联电容器容量应为: 30tanrcos0.8tanrcos0.9246.kvarCP补偿后的变电所低压侧的视在计算负荷为：2230302()76546.8.1kVACSQ变压器有功功率损耗： T302.1.5.24 wPS变压器无功功率损耗：T302.6.68.19.6kvarQ变电所高压侧计算负荷为：/3017.4=.kWP/301(5724.8)9.6=372.8 kvarQ/2/22301301.4kVAS=130/I/857ANU
18、无功补偿后，小区功率因数为: ，满足规定要求。/301/ 72.4 kWcos0.9585VPS2.3.4 并联电容器的选择根据供电设计要求，低压集中补偿所采用的电容器电压为 400V，为满足补偿需要，电容器具体型号：BKMJ0.4153 电容器所需数量为： N= =246/15=15.4（实际CcQq数量为 16 个）。则实际补偿无功功率为： /157=2 kvarCQ补偿后变电所低压侧的实际视在计算负荷为： 2230302()765468. kVACSPQ变压器实际有功功率损耗： T302.1.WS变压器实际无功功率损耗：T302.649.6kvarQ变电所实际高压侧计算负荷为：/3017
19、.=.P/301(57246.)9.=37.4 kvarQ/2/22301301.4.8. VAS= 130/I/857.9.ANU无功补偿后，小区的实际功率因数为: ，满足规定要求。/301/72.4 kWcos0.9385VPS3 变电所位置和形式的选择3.1 概述变电所担负着从电力系统受电，经过变压，再分配电能的任务。它是供电系统的枢纽，在供电系统中占有特殊重要的地位。本工程设计结合供电技术的最新发展，从合理规划，考虑发展角度出发，对该小区设置一座降压变电所，采用独立式结构。3.2 小区变配电所的布置及结构方案本小区的变配电所总体的布置方案采用独立式，变压器在室内。应因地制宜，合理设计，
20、布置方案示例见图纸。设计变压器室的结构布置时，应根据 GB50053199410 kV 及以下变电所设计规范和全国通用建筑标准设计 电气装置标准图集中的88D264电力变压器室布置（610 KV，2001600 kV）进行布置。3.2.1 配电室的结构（1） 高压配电室表 31 高压配电室内各种通道的最小宽度开关柜布置方式 柜后维护通道/ 柜前操作通道/固定式柜手车式单列布置 800 1500 单车长度+1200双列面对面布置 800 2000 双车长度+900双列背对背布置 1000 1500 单车长度+1200按 GB50053-1994 规定，高压配电室的开关柜成列布置时，其屏前后的通道
21、的最小宽度如上表所示。参考表中数据，本高压配电室的开关柜采用单列布置。a)高压开关柜为距墙布置时，柜后与墙净距大于 800，侧面与墙净距应大于 200。b)通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可以减少200。c)当电源从柜后正背后墙上另设隔离开关及其手动操作机构时，柜后通道净宽不小于1.5 米；当柜背面防护等级为 IP2X 时，可减为 1.3 米。d)高压配电室的防火等级不应低于二级。（2）低压配电室 表 32 低压配电室内屏前后通道最小宽度配电屏形式 配电屏的形式 屏前通道/mm 屏后通道/mm单列布置 1800 1000双列面对面布置 2500 1000抽屉式双列背
22、对背布置 1800 1000低压配电室内成列布置的低压配电屏，其屏前后的通道的最小宽度，按 GB50053-1994 规定，如上表。本低压配电室的配电柜采用双列面对面布置，参考表中数据。a)低压配电室与抬高地坪的变压器室相邻时，配电室高度不应小于 4m；与不抬高地坪的变压器室相邻时，配电室高度不应小于 3.5m。b)低压配电室的防火等级不应低于三级。c)电源从柜后正背后墙上另设隔离开关及其手动操作机构时，柜后通道净宽不应小于1.5 米；当柜背面防护等级为 IP2X 时，可减为 1.3 米。3.2.2 值班室的结构值班室的结构型式，要结合变配电所的总体布置和值班制度全盘考虑，以利于运行维护。3.
23、3 变电所位置的确定根据变配电所位置选择一般原则：(1)尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属损耗。(2)进出线方便，特别是要便于架空进出线。(3)靠近电源侧。(4)设备运输方便，特别考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。(5)不应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时，应有防振和隔热的措施。(6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。(7)不宜设在厕所、浴室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)不应设在地势较洼和可能积水的场所
24、。负荷功率矩法确定负荷中心:小区的负荷中心是变电所所址选择的首要考虑因素，本工程设计采用负荷功率矩法确定负荷中心，根据负荷指示图按负荷功率矩法确定小区的负荷中心：（可取小区的外围图框的左下角点为坐标原点，外围框的左边框为坐标 X 轴正方向，下边框为坐标的 Y轴正方向，采用的距离参考数据为图纸距离）。由以上计算可知负荷中心在小区负荷指示图上的坐标，考虑到小区的实际内部结构，在小区 6 号楼的草坪的位置，为了降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量，同时参考 GB50053-199410kV 级以下变电所设计规范有关所址选择的规定，综合其他诸多因素，本变电所选在小区中央草坪地带的东南侧(详
25、见小区强电布置图)。变电所型式方案选择：变配电所的布置方案，应因地制宜，合理设计。本工程设计装设的变电所为 10/0.4kV的独立变电所，其设备平面布置图详见配电室设备平面布置图，其设备布置特点：(1)独立式变配电所的变压器采用油浸式，变压器通风以自然通风为主，变压器室地坪抬高，北面下设进风口，南面上设出风口。(2)高压配电室南北两端开两大门，不设采光窗，高压柜下设电缆沟，高压开关柜双面维护，前面设操作通道，后设置维护通道。(3)低压配电室与变压器室相邻，便于低压母线连接。低压配电柜双面维护，前面设操作通道，后设置维护通道。柜下和柜后设电缆沟，低压进出线由西侧和高压室东侧引进和引出，低压配电室
26、西侧开一扇大门，对外出口，东侧开一扇大门与高压室相通，门向低压室开启。(4)变压器室为一级防火建筑，设钢门，向外开 。高低压配电室设钢门外开，电缆180沟作防水处理。4 主变压器台数和容量的确定电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力系统中的电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和利用。本工程设计变电所装设 SCB10 型环氧树脂浇注干式变压器，相数为三相，调压方式为无载调压，绕组形式为双绕组,联结组别为 Dyn11 方式。4.1 变压器主变台数的选择选择变压器时应考虑以下几条原则：(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所应装设两台变压器。(2)对
27、季节性负荷或昼夜负荷变动较大宜采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台变压器。(3)负荷集中而容量相当大的变电所，即使为三级负荷，也应采用两台或多台变压器。(4)在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。本次工程设计综合考虑以上原则，确定装设两台变压器。4.2 变电所主变压器容量的选择装设两台主变的变电所，每台主变容量 同时满足以下两个条件：TNS(1)任一台变压器单独运行时能满足总计算负荷 60%70%的需要，即：=(0.60.7)950=(570665) kVA。NTS本小区所在地区的年平均气温为 20 ，且变压器采用室内安装，一般变压器的出风C口和进风口间有约 15 的温差，从而使处在室内的变压器环境温度比户外变压器环境温C度高出 8 ，故变压器实际容量较上式计算还要减少 8%，其实际容量为：
