1、 郑州电力职业技术学院毕业生论文 题目： 24 层智能建筑物供电系统设计 论文成绩 指导教师 答辩成绩 主答辩教师 综合成绩 答辩委员会主任 摘 要 本设计是对 26 层商业办公建筑楼的供配电系统进行全面设计，为 保证供电系统安全 、 可靠、优质、经济地运行 ， 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策 。 设计内容包括确定大楼的设备电气负荷等级，进行负荷 计算；无功补偿的计算；选择电力变压器的容量、类型及台数；各个楼层供电线路中的短路电流的计算；变电所的电气主接线设计。设计过程中需要绘图的部分 使用 AutoCAD 绘图，最后将整个设计过
2、程整理、总结设计文档报告。 关键词 ： 商 业办公 楼 ；供 配电 ；负荷计算；设备选择；电气主接线 2 目 录 摘 要 .1 1.绪论 .1 2.负荷计算 .1 2.1 确定计算负荷 . 2 2.2 无功补偿 . 2 3.负荷分级及供电电源设计 .4 3.1 负荷分级 . 4 3.2 供电电源设计 . 4 4.电力变压器选择 .6 4.1 变压器型式及台数 . 6 4.2 变压器容量选择 . 6 4.3 变压器负荷分配计算及补偿装置选择 . 6 5.计算短路电流 .9 5.1 高压侧短路电流计算 . 9 5.2 低压电网短路电流的计算 . 10 5.2.1 变压器低压侧短路电流的计算 . 1
3、0 5.2.2 低压配电线路短路电流计算 . 11 6.变电所电气主接线设计 . 14 6.1 变电所高压电气主接线设计 . 14 3 6.1.1 电气主接线形式及运行方式 . 14 6.1.2 开关柜型式及配置 . 14 6.1.3 变电所用电设计 . 14 6.1.4 电气主接线图绘制 . 14 6.2 变电所低压电气主接线设计 . 15 6.2.1 电气主接线形式及运行方式 . 15 6.2.2 开关柜型式及配置 . 15 6.2.3 电气主接线图绘制 . 15 参考文献 . 16 附录 1 . 17 附录 2 . 21 1 1.绪论 本设计为某市一栋高层单位商业办公建筑，工程概况如下：
4、 建筑面积： 37417 平方米（其中地下： 3783.8 平方米，地上： 33633.6 平方米，不包括技术夹层）。建筑层数：地下一层，地上 25 层。建筑高度 90.1 米（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 1 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 层为标准写字间，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 14 层为每层 2 个防火分区，夹层及 5 25 层为每层 1
5、 个防火分区。 设计思路与方法：首先，根据设计要求和目的，按照最新的供配电系统设计规范对其中的建筑负荷进行分类统计，根据高层民用建 筑设计防火规范，按照现行的国家标准工业与民用供配电系统设计要求进行设计，然后进行负荷等级与无功补偿计算，列出负荷计算表。其次，根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，根据最后计算的总负荷选择变压器容量及台数、主接线方案以及是否需要柴油发电机，确定配电所主接线方式。对其变电所基本要求，即要安全可靠又要灵活经济并且安装容易、维修方便。最后进行大楼的高低压部分短路电流的计算，并列出计算表格，选择配电所的一次设备及其校验，包括高低压断路器、熔断器、隔离开关、避雷器、
6、开关柜，电流、电压互感器等设备，并根据需要 进行热稳定和力稳定性检验，列表表示。 2 2.负荷计算 计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用半小时的最大负荷作为选择变压器容量，确定备用电源的容量、无功补偿容量、季节性负荷容量的标准。 负 荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种 ， 本设计 将 采用需要 系数法 予以 确定 ， 需要系数法 是 用设备功率乘以需要系数和同时系数 ,直接求出计算负荷 。 2.1 确定计算负荷 进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率 Pe。 在计算设备
7、组单台设备的容量 Pe 后，可以根据所提供的需要系数 Kx,得到设备组的有功计算负荷 exj PKP （ 2.1） 式中， Kx 为给出的需要系数 ， Pe 为单台电气设备的设 备容量（ kW）。 设备组的无功计算负荷 tanjj PQ （ 2.2） 式中，Sk k-2k-1Sk0.38kV10kV10kV10kV电缆线 0.1km电缆线 4kmSCB10-1600SCB10-1600电源B电源A为给出的正切值 ， Pj 为有功计算负荷 （ kW）。 设备组的计算容量 22 jjj QPS （ 2.3） 设备组的计算电流 Nj USjI 3（ 2.4） 式中， UN 为系统的额定电压（ kV）
8、。 设备组的功率因数 jjSPcos（ 2.5） 2.2 无功补偿 用户供电系统在最大负荷时的功率因数应满足当地供电部门的要求，当无明确要求3 时：高压用户的功率因数应满足在 0.9 以上；低压用户的功率因数应在 0.85 以上。 一般用户均采用并联电容器装置进行无功补偿，在确定变压器台数及容量后还应将所有负荷分配到每台变压器的低压母线上，进行负荷校验，以确定每台变压器的 负荷率及具体选择无功补偿装置。 4 3.负荷分级及供电电源设计 3.1 负荷分级 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
9、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。 3.2 供电电源设计 本工程从供电部门的 110/10kV 变电站引来
10、 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。 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。 本工程的总有功负荷只有 2237.0kW，故采用 10kV 供
11、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。 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。 5 （ 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
12、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。 6 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。 因本工程具有较大容量的一、二级负荷，故采用
13、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（ cos=0.92），其中一、 二级负荷为 1168.6kVA（ cos=0.92），接近总计算负荷的一半。 方案 1：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。 方案 2：选择两台不同容量变压器。照明负荷
14、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。 考虑到方案 2 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 1。 SCB10 1600/10 型变压器技术数据： Uk%=6， Pk=10.2kW,IP2X 防护外壳尺寸：长 2200 宽 1600 高 2200 。 4.3 变压器负荷分配计算及补偿装置选择
