漢中建工院供配電系統(tǒng)設計和實現(xiàn)電氣自動化專業(yè)

《漢中建工院供配電系統(tǒng)設計和實現(xiàn)電氣自動化專業(yè)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《漢中建工院供配電系統(tǒng)設計和實現(xiàn)電氣自動化專業(yè)（83頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 摘 要 當今社會，電力技術的不斷發(fā)展與完善，推動了經(jīng)濟的發(fā)展，加速了工業(yè)技術的發(fā)展。電力的應用已經(jīng)遍布人們生活的方方面面。一個優(yōu)質(zhì)的供配電系統(tǒng)設計對于建筑物來說十分重要。建工院屬于辦公樓，人流量較大，需要滿足的要求也較多。在設計過程中要盡可能的考慮到每層樓、每間房的具體需求，按照需求進行設計。 本次設計的供配電系統(tǒng)，主要涉及強電系統(tǒng)的設計以及相關計算等。主要包括計算負荷量的統(tǒng)計、變壓器選擇、短路電流計算、無功功率補償及補償電容器的選型、高低開關選型、導線選型、變壓器的二次整定以及接地防雷保護系統(tǒng)設計等方面。 本次設計完成一層接地設計、頂層防雷設計以及每層的平面走線圖、一次系統(tǒng)圖

2、；完成一層至五層每層配電箱的系統(tǒng)圖。根據(jù)計算及選型為每圖標注相應的導線、開關、控制柜等型號。同時根據(jù)系統(tǒng)圖，按照行業(yè)規(guī)范完成了所有的連線以及高低壓設備的布置。 關鍵字：建工院，供配電系統(tǒng)，負荷統(tǒng)計，系統(tǒng)圖 ABSTRACT The electric power technology development impelled human society's progress, also has accelerated the technical development. The electric power application a

3、lready proliferated the aspects which the people lived. High quality supplies the electrical power distribution system design to be extremely important regarding the building. The construction work courtyard belongs to the office building, the stream of people quantity is big, needs to satisfy the r

4、equest are also many. In the design process must as far as possible consideration each building, each room concrete demand, carry on the design according to the demand. This design for the electrical power distribution system, mainly involves the strong electricity system the design as well as the

5、 correlation computation and so on. Mainly includes the computation load the statistics, the short-circuit current computation, the transformer shaping, the reactive power computation as well as the compensation, the high and low pressure equipment choice, wire aspects and so on shaping, transformer

6、 two installations as well as earth anti-radar protection. This design completes an earth design, the top layer anti-radar design as well as each level plane walks the graph, a diagram; Completes one to five each distributing box diagrams. According to computation and shaping ，we should label the

7、corresponding wire, switch, control cubicle. Simultaneously acts according to the diagram, has completed all segments as well as the high and low pressure equipment arrangement according to the profession standard. Key words: Construction work courtyard, for electrical power distribution system

8、design, load statistics, diagram. 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 目 錄 IV 第一章 緒論 1 1.1選題的目的與意義 1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3 工程概況及研究方法 2 1.3.1工程概況 2 1.3.2 研究方法 3 1.4 本文的研究內(nèi)容及安排 3 第二章 統(tǒng)計負荷量 4 2.1 概述 4 2.2 負荷計算 4 2.3 電氣負荷的計算 5 2.3.1 負荷按需要系數(shù)法計算 5 2.3.2 負荷按密度計算法計算 6 2.3.3 詳細負荷計算 7 2.3.4

9、負荷量統(tǒng)計表格 8 2.4本章小結 10 第三章 功率因數(shù)改善與無功功率補償 11 3.1 功率因數(shù)的改善 11 3.2無功功率補償及電容器的選擇 12 3.2.1工作原理 12 3.2.2無功功率補償量計算 13 3.2.3 電容器的選擇 14 3.2.4電容器的補償方式 14 3.2.4無功補償接線圖 15 3.3本章小結 16 第四章 短路電流計算 17 4.1 短路電流計算的目的及步驟 17 4.1.1短路電流計算的目的 17 4.1.2短路電流計算的一般規(guī)定 17 4.1.3短路電流的計算步驟 18 4.2短路電流的計算 19 4.2.1 短路電流的

10、計算過程 19 4.2.2 短路電流計算表 19 4.2.3 系統(tǒng)等效電路圖 20 4.3本章小結 20 第五章 系統(tǒng)供配電措施 21 5.1變壓器的選擇 21 5.1.1 變壓器容量選擇 21 5.1.2 變壓器類型及臺數(shù)選擇 23 5.1.3變壓器選型表 25 5.1.4 變壓器的二次整定 25 5.2 高、低壓開關設備的選擇 30 5.2.1 高壓開關設備的選擇 30 5.2.2 低壓開關設備的選擇 31 5.3高、低壓線纜的選擇 33 5.3.1 高壓線纜的選擇 33 5.3.2 低壓線纜的選擇 34 5.3.3線纜選擇結果 35 5.4本章小結

11、37 第六章 防雷接地系統(tǒng)設計 39 6.1 建筑物的防雷措施 39 6.1.1一般規(guī)定 39 6.1.2 建筑物的防雷分類 40 6.1.3第二類防雷建筑物的防雷措施 42 6.2 防雷接地系統(tǒng)設計結果 43 6.2.1屋頂防雷系統(tǒng)設計 43 6.2.2接地系統(tǒng) 44 6.3本章小結 45 第七章 結論 46 致謝 47 參考文獻 48 VI 第一章 緒論 1.1選題的目的與意義 經(jīng)濟進步的同時，建筑行業(yè)也蓬勃發(fā)展起來，與之配套的智能建筑電氣技術也日漸成熟起來。建筑電氣

12、技術，與建筑相關，同時也具備著電氣工程方面的十分鮮明的特征以及內(nèi)涵。它與電氣工程應用相似，是把電子技術、電工技術、控制技術以及信息技術綜合在一起，應用于建筑之中，在電氣工程中，電氣設備的應用也是如此。近些年來，智能建筑行業(yè)得以快速發(fā)展，智能建筑功能的實現(xiàn)也依賴于供配電系統(tǒng)，現(xiàn)代電氣工程技術的發(fā)展也推動了智能建筑的發(fā)展。與之前簡單的分類不同，現(xiàn)在已經(jīng)不能將建筑電氣設備簡單的劃為電子類、控制類、電工類等設備。[14] 就供配電系統(tǒng)而言，是由供電和配電兩部分組成的。將來自于電網(wǎng)的電壓進過高壓輸電送至區(qū)域變電所，再由區(qū)域變電所將電壓降至所需的電壓等級，配送給用戶，在供電系統(tǒng)中存在微處理器可以檢測系

13、統(tǒng)的狀態(tài)。同時，供電系統(tǒng)中的各類設備可以構成簡單或復雜的計算機網(wǎng)絡，對系統(tǒng)進行實時的監(jiān)控，形成了數(shù)字化的綜合系統(tǒng)。對全部的供電系統(tǒng)進行綜合管理、測控和維修。所以、建筑物的供電系統(tǒng)已經(jīng)不單單指強電系統(tǒng)，而是將其電氣、機電、計算機等各類綜合的應用系統(tǒng)。 所以，對于建筑物或者建筑系統(tǒng)而言，合理有效的供配電系統(tǒng)的設計，對建筑的使用、綜合管理以及功能的實現(xiàn)都十分重要。尤其是伴隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對居住的要求越來越高，同時，各行業(yè)的發(fā)展都離不開供配電技術的支持。對于現(xiàn)代化建筑來說，高效、節(jié)能、合理的供配電系統(tǒng)的設計，是其必備的條件之一。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)代智能建筑電氣控制技術，伴隨

14、著社會經(jīng)濟以及工業(yè)技術的發(fā)展，不斷地趨于完善，走向成熟。我國智能建筑的起步較晚，但近幾年來也發(fā)展的十分迅速。隨著經(jīng)濟水平的提高，人們對居住環(huán)境的要求也提高了，對建筑的使用功能也提出了更高的要求。與此同時，人們對自己的工作環(huán)境也提出了新的要求。在這樣的需求下，建筑技術的發(fā)展必須要能夠促進整體建筑水平的發(fā)展。此外，從建筑電氣的角度出發(fā)，堅持綠色可持續(xù)發(fā)展基本理念為指導的發(fā)展思想，促進現(xiàn)代智能建筑電氣技術的持續(xù)完善的發(fā)展，現(xiàn)有智能建筑模式所體現(xiàn)出來的智能化和綠色化的發(fā)展趨勢，也必定是未來建筑電氣發(fā)展的主流方向。[15] 資料顯示，20世紀80年代起，智能建筑這個概念就已經(jīng)逐漸深入了中國的建筑領域中

15、?！爸悄芙ㄖ鳖櫭剂x就是在建筑內(nèi)可以實行智能化管理的建筑。我國《智能建筑設計標準?GB/T 50314-2000》中對“智能建筑”的描述為：“它是以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO備、辦公自動化及通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，集結構、系統(tǒng)、服務、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境?！盵3]隨著建筑技術的不斷發(fā)展，對于建筑電氣的智能化技術的關注度以及要求也越來越高。在智能化建筑電氣技術以及自動化技術的指導下，越來越多的電氣控制技術實現(xiàn)了用自動控制來替代了傳統(tǒng)的人工操作，在為人們的生活提供更大程度的便捷的同時，也很大程度上的節(jié)省了人力、物力資源，降低能源以及資源的消耗。 在強調(diào)生

16、態(tài)保護以及推崇可持續(xù)發(fā)展策略的當下來講，也可謂對環(huán)境起到了一定的保護作用，是對我國可持續(xù)發(fā)張戰(zhàn)略目標的積極響應。我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，很大程度上取決于人口眾多。智能化小區(qū)也成為了發(fā)展智能建筑電氣技術發(fā)展應用的主要場所。此外，很多的智能化電器控制技術也被廣泛的應用于工廠設計院等相關場所。目前。我國智能建筑的電氣控制技術還處于迅猛發(fā)展，逐漸走向更高水平的階段，很多大學也將此類相關專業(yè)列入重點發(fā)展對象。 1.3 工程概況及研究方法 1.3.1工程概況 本供配電系統(tǒng)設計為沈陽建筑工業(yè)設計研究院有限公司的設計研發(fā)加工基地企業(yè)辦公樓的供配電設計，本工程為多層辦公建筑，建筑長54米，寬21.6米高度

17、為17.7米，總建筑面積約4897平方米。1層為廚房餐廳，2~5層為辦公用房。 一層占地面積950.42平方米，由一間主餐廳，三間包間及其他加工間組成；2-5層為標準層，每層面積980.16平方米，每層由23間辦公室、一間活動室以及洗衣房等組成；屋面層面積75.45平方米，設計中主要用作配電間，頂層需設計防雷保護。 1.3.2 研究方法 根據(jù)基本工程概況及設計任務要求查閱資料，確定設計方案。本設計主要需要完成統(tǒng)計負荷量的計算，采用需要系數(shù)法以及負荷密度估算法；完成短路電流的計算以及基本配電方案中各設備的選型，對選擇的變壓器進行二次正定保護，對建筑物進行接地系統(tǒng)設計和防雷系統(tǒng)設計。

18、最后完成相關圖紙的繪制。 1.4 本文的研究內(nèi)容及安排 本文將詳細介紹漢中建工院供配電系統(tǒng)設計情況，給出完善的計算過程及圖紙繪制。結合要解決的關鍵問題，給出合理優(yōu)質(zhì)的設計方案，旨在讓人對設計一目了然。 第一章為緒論，講解供配電發(fā)展的意義及目的，了解國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，講述工程基本狀況以及研究方法。 第二章介紹了建工院的負荷計算，包括需要系數(shù)法計算和密度估算法，并給出詳細計算過程。 第三章介紹無功功率補償以及電容器的選擇。 第四章旨在介紹短路電流相關知識以及課題涉及的短路電流的計算 第五章介紹供配電方案，包括各高低壓設備的選型。 第六章介紹防雷接地系統(tǒng)的設計。 第七章對本設計進行系

19、統(tǒng)性總結。 第二章 統(tǒng)計負荷量 2.1 概述 電力負荷的概念如下：用電單位或用電設備所消耗的電功率、容量或者電流。民用供電系統(tǒng)中，對用電單位進行如下分類： 按用電性質(zhì)分：住宅電能用戶、商業(yè)電能用戶、公用建筑電能用戶等；按照電能用途分：照明負荷、動力負荷以及重要負荷等。用電設備有很多類型，一般來講主要分類有照明設備、空調(diào)設備、電梯、水泵、家電設備等。[4] 在設計中，為了滿足電力用戶對供電可靠性的要求，以及中斷供電對政治上、經(jīng)濟上所造成的影響和損失程度，把電力負荷分為三級。[4] 表2.1 負荷分級表 此次設計的漢中建工院屬于大型辦公樓，屬于二級

20、負荷范疇。 2.2 負荷計算 在相關規(guī)定中指出電力負荷是指用電設備所消耗的電功率或者說用電線路中所通過的電流。對于供電部門來說，會分配給用戶負荷指標，這里的負荷指的是每小時平均的有功功率。而對于變電所及配電所來說，他們所限定的負荷指標又是指視在功率。在我們進行供配電系統(tǒng)設計時，首先要完成的就是負荷的計算，準確計算出負荷相關指標才能保證后續(xù)設計的順利進行。計算負荷的方法有很多，本次設計中我們主要涉及需要系數(shù)法和密度估算法，在后續(xù)會進行詳細介紹。 2.3 電氣負荷的計算 電氣負荷統(tǒng)計負荷量常用方法： 1) 需要系數(shù)法； 2) 二項式法； 3) 利用系數(shù)法； 4) 單位面積功率法（密

21、度法）和單位指標法。 2.3.1 負荷按需要系數(shù)法計算 需要系數(shù)計算電力負荷時，先根據(jù)統(tǒng)計資料確定系數(shù)，然后用設備容量乘以需要系數(shù)求得計算負荷。需要系數(shù)一般用KX表示。以Ps為基本統(tǒng)計量，以KX為關鍵計算系數(shù)，綜合各方面，考慮經(jīng)濟、安全、合理等因素，以發(fā)熱條件為依據(jù)，需要系數(shù)法統(tǒng)計負荷量被廣泛應用。 對于單組設備而言，用需要系數(shù)法計算時，有如下公式： （2-1） （2-2）

22、 （2-3） （2-4） 其中：Ps————設備容量，單位kW Pjs————有功計算功率，單位kW； Qjs————無功計算功率，單位kvar； Sjs————視在計算功率，單位kVA； Ijs————計算電流，單位A。 設備容量Ps的確定，對于一般長期連續(xù)工作的用電設備，如水泵、電爐等其設備容量就是該設備銘牌上標示的額定容量，Ps=Pn。 斷續(xù)周期性工作

23、的用電設備，存在“暫載率”這一概念，需要經(jīng)過換算計算出設備容量，換算公式如下： （2-5） 2.3.2 負荷按密度計算法計算 當用電設備還沒有完全確定時，且需要做初步方案設計時，需要用密度估算法對樓層進行負荷計算。 負荷密度計算法公式為： （2-6） 對于目標建筑，每層樓的負荷我們都需要用密度法進行估算，負荷密度選取根據(jù)下表完成。 表2.2 各類民用建筑物

24、的負荷密度指標 建筑類別 負荷密度指標 建筑類別 負荷密度指標 公寓 30-50 高等學校 20-40 辦公樓 40-80 中小學校 12-20 醫(yī)院 40-70 展覽館 50-80 住宅 普通住宅 30-60 中級住宅 50-100 高級住宅、別墅 60-100 商業(yè) 一般 40-80 大中型 70-130 體育場 40-70 旅館 40-70 劇場 50-80 汽車庫 8-15 2.3.3 詳細負荷計算 目標建筑的具體計算如下所列： 1. 生活與消防電梯： 計算得 綜合數(shù)據(jù)計算電梯計算功率如

25、下（需要系數(shù)法）： 有功計算負荷： （2-7） 無功計算負荷： （2-8） 視在計算功率： （2-9） 計算電流： （2-10） 2. 生活與消防泵： 計算得 綜合數(shù)據(jù)計算水泵計算功率如下： 有功計算功率： （2-11） 無功計算功率： （2-12） 視在計算功率；（2-13） 計算電流： （2-14） 3. 樓層負荷統(tǒng)計（負荷密度法）： 負荷密度法計算公式： 　　　　　　　　　　式中： 　　　　　目標建筑為辦公樓，查閱資料取負荷密度為0.06 1. 一層計算負荷： 目

26、標建筑一層面積A1=950.42平方米； （2-16） 2. 二層計算負荷： 目標建筑二層面積A2=980.16平方米 （2-17） 3. 三層計算負荷： 目標建筑三層面積A3=980.16平方米 （2-18） 4. 四層計算負荷： 目標建筑四層面積A4=980.16平方米 （2-19） 5. 五層計算負荷： 目標建筑五層面積A5=980.16平方米 （2-20） 對整棟樓進行負荷統(tǒng)計，是后續(xù)設備選

27、型、短路電流計算、無功補償計算的前提條件。 2.3.4 負荷量統(tǒng)計表格 根據(jù)上述計算結果，列出負荷量統(tǒng)計表格如下： 表2.3 負荷量統(tǒng)計表格 指標 負荷名稱 PN /kW PS /kW KX Pjs kW Kvar KVA A 公式 已知 =PN 查表 KXPN 已知 查表 Pjs* Sjs 3U 樓層估算 一層 1 57.03 0.63 1.23 70.14 90.39 137.3 二層 1 58.81 0.63

28、 1.23 72.33 93.22 141.4 三層 1 58.81 0.63 1.23 72.33 93.22 141.4 四層 1 58.81 0.63 1.23 72.33 93.22 141.4 五層 1 58.81 0.63 1.23 72.33 93.22 141.4 消防電梯 20 20 0.8 16 0.4 2.29 36.44 39.88 60.74 生活電梯 20 20 0.8 16 0.4 2.29 36.44 39.88 60.74 消防泵 18

29、 18 0.8 14.4 0.8 2.29 10.8 18 27.34 生活泵 18 18 0.8 14.4 0.8 2.29 10.8 18 27.34 總負荷 353.07 0.63 1.23 454.34 579.23 879.78 77 注：PN———銘牌額定功率 COSα———功率因數(shù) Tanα———功率因數(shù)對應正切 KX———需用系數(shù) PS———電氣設備的設備容量 Pjs———系統(tǒng)有功計算功率 Qjs———系統(tǒng)無功計算功率 Sjs———系統(tǒng)視在計算功率 Ijs———系統(tǒng)計算電流

30、2.4本章小結 本章對負荷分級以及高壓系統(tǒng)做了講述，對系統(tǒng)的負荷量進行了詳細計算，運用需要系數(shù)法和密度估算法對目標建筑做了負荷量統(tǒng)計，最后列出詳細負荷量統(tǒng)計表格。負荷量統(tǒng)計是后續(xù)計算的關鍵部分。 第三章 功率因數(shù)改善與無功功率補償 在民用建筑設計的供配電系統(tǒng)中，設備多為感性負載，用電設備正常工作時，需要和電網(wǎng)交換大量無功功率，并且需要從電網(wǎng)吸收無功功率，導致總的系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，影響供電質(zhì)量。無功功率增加會導致電能浪費，各種損耗都隨之增加。如何提高自然功率因數(shù)，對提高供電質(zhì)量，提高系

31、統(tǒng)性能有十分重要的意義。 一般情況下，綜合負荷的功率因數(shù)在0.6-0.9之間，[7]要求補償后再0.9-0.96之間。 3.1 功率因數(shù)的改善 1. 提高功率因數(shù)的意義 1) 提高功率因數(shù)能充分發(fā)揮電能的潛力，用發(fā)電機或變壓器作為電源設備時，功率因數(shù)越高，就可以獲得越高的有功功率，能被用電設備利用的有功功率就越多,電能利用率越高。 2) 提高功率因數(shù)可以減少各類損耗。目前普遍采用高壓輸電，一般情況下高壓輸電的線路電壓是一定的。而輸電線路的電流有電壓、功率因數(shù)和用戶需求共同決定，用戶需求可以預先計算，也是一定的。這種情況下，功率因數(shù)越高，線路電流越小，隨之產(chǎn)生的線路損耗以及系統(tǒng)損耗也會

32、降低。 2. 提高功率因數(shù)的辦法 在供配電系統(tǒng)設計中，提高功率因數(shù)可采取兩種方法，分別是提高自然功率因數(shù)和人工補償法提高功率因數(shù)。 1) 提高自然功率因數(shù) 合理的使用和選擇用電設備。降低各用電設備的無功需求量，提高系統(tǒng)的自然功率因數(shù)。在選擇變壓器時，要合理選擇型號和容量。合理選擇異步電動機的型號和規(guī)格。選擇燈具時，盡量選擇節(jié)能型熒光燈。 2) 人工補償法提高功率因數(shù) 有時候采用基于用電設備的選擇提高自然功率因數(shù)后還是不能滿足設計的基本要求，就需要人為加以干預，來提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。常用的方法有同步電機補償法和并聯(lián)電容器補償法。 目前，有專門用于無功補償?shù)碾妱訖C稱為同步調(diào)相機，它的

33、工作原理為通過改變勵磁電流來改變供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，但由于其特殊性，后期維護不方便，且成本過于高昂，因此，使用范圍很小，暫時還未被廣泛應用到建筑供配電系統(tǒng)里。 除了采用同步電機外，還可以進行并聯(lián)電容器進行無功功率補償。在用電系統(tǒng)中，大部分設備為感性負載，會和電網(wǎng)進行大量無功功率的交換，造成電能的浪費。采用并聯(lián)電容器可以對感性負載進行補償，雖然較同步電機而言，無法進行平滑無極調(diào)節(jié)，但是由于其成本不高，補償容量以控制，后期維護方便等特點，被廣泛應用于建筑供配電系統(tǒng)中。 3.2無功功率補償及電容器的選擇 綜合考慮后，我們選擇用并聯(lián)電容器的方法進行無功功率補償。 3.2.1工作原理 在建筑

34、供配電系統(tǒng)中，絕大部分用電設備都為感性用電設備，其等值電路可以看做是電感和電容的串聯(lián)電路，見圖6.1。由電路方面知識我們可以知道，感性負載的電流是滯后于電網(wǎng)電壓的，而電容器呈現(xiàn)容性，其電流超前于電網(wǎng)電壓，采用電容和電感相互抵消的方法，可以減小功率因數(shù)角，從而提高功率因數(shù)。 圖3.1 等效電路圖 補償?shù)姆椒ǚ譃榍费a償和過補償，一般采用欠補償而不采用過補償。過補償?shù)姆椒〞鹱儔浩鞲边呺妷荷?，會使得電容器損耗增大，溫度升高，損害電容器壽命，線損也會隨之增加。 3.2.2無功功率補償量計算 無功功率補償中涉及的計算主要與無功功率有關。功率因數(shù)角與無功功率之間存在圖6.2所示的關系。

35、 圖 3.2 功率因數(shù)角與無功功率的關系 圖中S1對應的角度為，對應的無功功率為Q1，S2對應的角度為，對應的無功功率為Q2，Q1與Q2的差值就為需要計算的無功補償量. 根據(jù)無功功率的計算公式我們可以知道： （3-1） （3-2） 所以我們可以得到計算無功補償量的計算公式為： （3-3） 由已知條件得 計算得 3.

36、2.3 電容器的選擇 1. 電容器的數(shù)量 計算出總的無功補償量后，我們需要根據(jù)單個電容器的補償量來計算需要的電容器的套數(shù)，計算公式如下： （3-4） 單個電容器的補償容量是由廠家預先設置好的，我們在選擇時，查相關手冊確定，然后進行計算。 2. 電容器型號選擇 此次選取電容器型號為BW-10.5-14-3 求得所需的套數(shù)N=24.7 一般取2的倍數(shù)，所以最后求得N=26套。 3.2.4電容器的補償方式 并聯(lián)電容器補償方式分為以下三種： 1. 就地補償 就地補償是指將

37、補償電容器裝設在需要補償?shù)脑O備旁邊。其優(yōu)點是補償區(qū)域范圍大，節(jié)能效果顯著，但是設備利用率低，維護困難。 此種補償方式適用于對無功補償量需求大的情況。適用于使用頻繁的負載。電容器的安裝位置應與各類諧波源保持一定距離。 對于短時工作制的設備，例如電動機、電梯等，不允許設置就地補償裝置。 2. 低壓集中補償 低壓集中補償是建筑供配電系統(tǒng)中常用的補償方式，是將補償電容器裝設在低壓母線上，根據(jù)用戶需求情況，可以是自投運行，也可以是固定模式運行。 低壓集中補償?shù)难a償范圍較大，可以補償變壓器前向設備和線路的功率因數(shù)，不能補償變壓器至用電設備的線路功率因數(shù)。此種方式，由于其集中性，維護管理方便且設備

38、利用率高，節(jié)能效果較就地補償有所欠缺。 3. 高壓集中補償 與低壓集中補償相對，高壓集中補償是指將補償裝置設在高壓母線側。補償范圍小，只能對高壓側的線路進行補償，而對低壓側無效果。達不到低壓側節(jié)能效果，且造價高，一般民用建筑中不適用。 圖3.3 補償方式 3.2.4無功補償接線圖 三相電容器的接線方式有：三角形接線和星形接線。電容器額定電壓等于電網(wǎng)線電壓時，兩種方式都可以使用；等于電網(wǎng)相電壓時，只用星形連接。補償容量相同時，采用三角形連接比采用星形連接可節(jié)約大約三分之二的電容值。所以，在一般民用建筑中，多采用補償電容三角形連接方式。 圖3.4 電容器接線圖 3.3本章小結

39、 本章主要對系統(tǒng)無功功率進行補償。由于用電系統(tǒng)中感性用電設備居多，經(jīng)常存在設備與電網(wǎng)之間發(fā)生大量無功功率交換的過程。不利于電能的充分利用。選擇電容器對系統(tǒng)進行無功功率補償，可以提高電能利用率。 第四章 短路電流計算 在本章我們主要對短路電流有所了解，并完成系統(tǒng)的短路電流的計算，列出短路電流計算表格，繪制系統(tǒng)負荷等效電路圖。 4.1 短路電流計算的目的及步驟 4.1.1短路電流計算的目的 電力系統(tǒng)在運行過程中，常常會發(fā)生一些故障。電力系統(tǒng)的故障,可以將其分為兩類，一是簡單故障，一是復合故障。 簡單故障：指的是電力系統(tǒng)發(fā)生的單一地方的故障，也就是說在某一時刻電力系統(tǒng)中只有一個地

40、方發(fā)生故障；復合故障，故名思議就是復合型簡單故障，一般是指某一時刻在電力系統(tǒng)兩個及兩個以上的地方同時發(fā)生故障。 電力系統(tǒng)的故障通常是短路故障和斷路故障。通常情況下，短路故障比斷路故障發(fā)生的幾率要大，也比斷線故障要嚴重，在設計中也更值得我們關注。 短路是電力系統(tǒng)故障中的嚴重故障。當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障發(fā)生時，系統(tǒng)的運行狀態(tài)將從預期運行狀態(tài)劇變到另一種不可預測的非正常運行狀態(tài)，并伴隨一系列復雜的變化。這樣一來，計算系統(tǒng)的短路電流，對于我們所設計的系統(tǒng)來說顯得尤為重要。 4.1.2短路電流計算的一般規(guī)定 1. 系統(tǒng)基本情況 （1）電力系統(tǒng)的所有電源均在額定負荷下運行； （2）所有同步電機

41、都具備自動調(diào)整勵磁的裝置； （3）短路故障發(fā)生在系統(tǒng)短路電流為最大值的瞬間； （4）電力系統(tǒng)所有電源具有相同的的電動勢相位角； （5）考慮對短路電流有影響的所有元器件，但不考慮短路點的電弧電阻。 2. 接線方式 計算短路電流時，系統(tǒng)所采用的接線方式，應是最大短路電流可能產(chǎn)生的正常接線方式即所說的最大運行方式，而不能是僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 3. 短路種類 在三相交流供配電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路種類有三相短路電流、兩相短路電流、單相短路電流。 4. 短路計算點 在正常接線方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的點，稱為短路計算點。 4.1.3短路電流的計算步驟

42、 1. 系統(tǒng)已知條件 系統(tǒng)電源由地區(qū)變電所經(jīng)4Km、10KV高壓架空線然后再經(jīng)1Km、10KV高壓電纜送入本變電所。電力系統(tǒng)出口斷路器斷流總容量為200MVA。 表4.1 電力線路每相的單位長度電抗近似值表格 2. 計算方法 三相短路電流的計算方法有歐姆值法和標幺值法，由于歐姆值法在計算三相短路電流時需要進行電壓等級換算，因此在此采用標幺值法。 相關物理量和公式： 三相短路電路 （4-1） 兩相短路電流 （4-2） 三相短路電流穩(wěn)態(tài)值

43、 （4-3） 三相短路電流沖擊值：高壓 （4-4） 低壓 （4-5） 4.2短路電流的計算 4.2.1 短路電流的計算過程 1. 確定基準值 取 Sj=100MVA ；Uj1=10.5kV ；Uj2=0.4kV計算短路電流 而 Ij1=Sj/3Uj1=5.50kA （4-6） Ij2=Sj/3Uj2=144kA

44、 （4-7） 2. 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 電力系統(tǒng)：Soc=200MVA X*1=100MVA/200MVA=0.5 （4-8） 架空線路（ Xo1=0.4Ω /km ）：X*2= Xo1lSjUj2=1.45 （4-9） 電纜線路( Xo2=0.08Ω /km ): X*3= Xo2lSjUj2=0.07 （4-10） 電力變壓器（Uk%=4）：X*T=Uk%Sj/100SNT=16 （4-

45、11） 4.2.2 短路電流計算表 短路電流的具體計算結果見下表： 表4.2 短路電流計算表格 說明：由計算可知，一臺變壓器的電抗標幺值為16。T分列運行時，即在最小運行方式，X*T=16；T并列運行時，即在最大運行方式，X*T=8。 4.2.3 系統(tǒng)等效電路圖 經(jīng)過計算，得到短路回路中的總阻抗，繪制簡化等效電路圖如下： 圖4.1 等效電路圖 4.3本章小結 本章對系統(tǒng)的短路電流做了詳細計算。由于電力系統(tǒng)在運行過程中可能會發(fā)生短路故障，短路故障引起的危害及其大。我們要對系統(tǒng)的短路電流做一計算，方便了解系統(tǒng)狀況，也是后面供配電系統(tǒng)設備選型的重要依據(jù)。 第五章 系

46、統(tǒng)供配電措施 供配電方案的確定屬于設計的主體部分，在這一部分，我們將根據(jù)之前章節(jié)的負荷量計算、短路電流計算等前期準備工作，確定一套較為完善的供配電方案。我們需要對高壓進線、低壓配電進行線纜的選擇，對高壓電進行變電后配送入戶，需要對變壓器進行選型；為了保障用電的安全與合理，我們要進行各種高低壓設備的選型等。 建工院屬于獨立辦公樓，供電面積不大，供電相對集中。高壓電經(jīng)高壓電纜引入一樓變壓間經(jīng)變壓后配電至每層。一層至五層各設一低壓配電箱。設置配電變壓所在一樓。 5.1變壓器的選擇 變壓器是根據(jù)電磁感應原理制成的一種靜止的電能轉換設備，用來將交流電由一種等級的電壓與電流轉換為同頻的另一種等級的

47、電壓與電流。[2] 變壓器按相數(shù)分有單相、三相、或多相變壓器；按作用分，有升壓變壓器、降壓變壓器、接地變壓器；按用途分，有用于電力系統(tǒng)的電力變壓器、用于局部動力和照明的小容量變壓器以及用于傳遞信號的耦合和控制變壓器；根據(jù)繞組數(shù)量分，有自耦變壓器、兩繞組變壓器、三繞組變壓器；根據(jù)冷卻方式分，有自冷干式變壓器、風冷干式變壓器、自冷油浸式變壓器、風冷油浸式變壓器、水冷油浸式變壓器。另外，還有一些專門用途的特種變壓器。[2] 圖5.1 電力變壓器 5.1.1 變壓器容量選擇 合理選擇變壓器在智能建筑的供配電系統(tǒng)中顯得尤為重要。變壓器將來自電網(wǎng)的高壓電經(jīng)過變換后送至用戶配電箱。選擇合適的變壓

48、器是供配電系統(tǒng)的關鍵。變壓器的容量一般可以在銘牌上看到。變壓器的選擇包括容量、類型臺數(shù)的選擇。 圖5.2 變壓器銘牌 1. 容量 1) 單臺時， （5-1） 2) 雙臺時， （5-2） 2. 計算方法 （5-3） 3. 變壓器容量 1) 變壓器視在容量計算： （5-4） （5-5）

49、 （5-6） （5-7） （5-8） （5-9） 2) 變壓器額定容量計算： （5-10） 經(jīng)過計算得到變壓器計算容量為459.53KVA，額定容量為367.62KVA。基本確定變壓器容量。 5.1.2 變壓器類型及臺數(shù)選擇 確定變壓器額定容量要對變

50、壓器的型號及臺數(shù)做一選擇，變壓器類型很多，具體分類如下： 1. 變壓器按相數(shù)分有單相、三相、或多相變壓器； 2. 按作用分，有升壓變壓器、降壓變壓器、接地變壓器； 3. 按用途分，有用于電力系統(tǒng)的電力變壓器、用于局部動力和照明的小容量變壓器以及用于傳遞信號的耦合和控制變壓器； 4. 按繞組數(shù)量分，有自耦變壓器、兩繞組變壓器、三繞組變壓器； 5. 按照冷卻方式分，有自冷干式變壓器、風冷干式變壓器、自冷油浸式變壓器、風冷油浸式變壓器、水冷油浸式變壓器； 6. 此外，還有一些專門用途的特種變壓器。 變壓器臺數(shù)的選擇要考慮目標建筑的負荷大小、供電方面的可靠性以及電能的質(zhì)量來決定，并結合節(jié)

51、約電能、經(jīng)濟適用以及維護方便等要求考慮。 對于此次設計的供配電系統(tǒng)，我們僅考慮設置普通變壓器，所要考慮因素如下： 1. 設置一臺變壓器 根據(jù)負荷分級，考慮變壓器所帶的負荷級數(shù)。變壓器一、二、三級負荷時，但所帶的一、二級負荷較少時，并且可以從鄰近變電所獲得低壓備用電源時，可以考慮選擇一臺變壓器；另外，如果變壓器僅僅帶有少量的三級負荷，也只選擇一臺變壓器，選擇容量不應大于1250KVA，選擇節(jié)能型變壓器。 2. 設置兩臺及以上變壓器 變壓器同時帶有一、二、三級負荷時，而且一、二級負荷較多時，且建筑內(nèi)設有一定的消防設備以及安全保護設備等時，僅設置一臺變壓器時不能滿足要求；或者變壓器帶的三級

52、負荷量較大或者負荷相對集中時，選擇一臺變壓器不能滿足要求時，我們需要根據(jù)實際情況選擇兩臺或者以上變壓器。 本次設計的系統(tǒng)屬于10KV/0.4KV供配電系統(tǒng)。國內(nèi)目前用于10kV及以下配電網(wǎng)的變壓器主要采用的類型有：普通油浸式配電變壓器S9系列，主要用于室內(nèi)變電所以及防火要求一般的場所；S11系列節(jié)能低損耗配電變壓器等；SC8、SC9干式變壓器等，用于多層或高層主體建筑內(nèi)的變電所；預裝箱式變壓器，用于城市公共配電、高層建筑、城市住宅小區(qū)等，比如ZWB、XWB系列等。 圖5.3 油浸式變壓器結構圖 對于此次設計，根據(jù)前述所計算的容量，可知所選擇的為800KVA以下的變壓器，通常要滿足結構

53、簡單，維護方便等特點，同時又要具備防火、難燃等特點。所以我們可以考慮選擇環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器，干式變壓器雖然相比于普通較油浸式變壓器價格較高。但由于結構和工藝原因，可以長期免于維護，而且不必加裝重瓦斯保護裝置，總體來說性價比高也更合適用于此次設計。 另外，建工院屬于二級負荷，且負荷量較大，在臺數(shù)上，我們選擇兩臺。 綜上所述，本工程所使用的兩變壓器型號為SC9-400-10/0.4型變壓器，記為T1和T2。 圖5.4 SC9-10系列變壓器 5.1.3變壓器選型表 經(jīng)過前述計算及選型，我們將變壓器選型列表如下： 表5.1 變壓器選型表 線損（KVA） 鐵損（KVA）

54、（KVA） △PWL=0.06 △QWL=0.08 △PT=0.02 △QT=0.1Sjs =0.96(補償后的功率因數(shù)) △PWL=34.75 △QWL=46.33 △PT=11.58 △QT=57.9 331.30 459.53 選變壓器的公式： 單臺：STN=1.25 SjsT 兩臺：STN=（0.7~0.8）SjsT 多臺：STN（工作）≥ SjsT（Ⅰ+Ⅱ） （說明：按兩臺選擇，初選SC9-400/10.5） 5.1.4 變壓器的二次整定 為了保障變壓器在運行盡可能少的發(fā)生故障，以及不正常的工作狀態(tài)，需要根據(jù)變壓器的容量大小等對其

55、設置專用的保護裝置，對變壓器進行二次整定。 選取的變壓器型號為SC9-400-10/0.4，共兩臺。對所選取的變壓器進行二次整定，包含以下保護項目。 1. 過流保護 整定原則公式： （4-10） 其中： 計算得： （4-11） 靈敏度檢驗公式： （4-12） 計算得： （4-13） 檢驗結果： 檢驗目的：當T進線柜中的二次保護裝置安裝位到末端負荷，當時，延時跳閘。 2. 速斷保護 整定原則公式：

56、 （4-14） 其中： 計算得： （4-15） 靈敏度校驗公式： （4-16） 計算得： 檢驗結果： 檢驗目的：從T進線控制柜中的二次保護裝置安裝位到低壓母線，當時，瞬間跳閘并有報警信號。 3. 副邊單相接地 整定原則公式： （4-17） 計算得： （4-18） 整定結果： 校驗目的：從T的副邊到末端負荷，當時，瞬間跳閘。 4. 過負荷保護 整定原則公式：

57、 （4-19） 計算得： 整定結果： 整定目的：在末端負荷，當時，不跳閘但有報警信號。 變壓器整定結果下表。 表5.2 變壓器二次整定表 保護項目 動作整定值 過流保護 速斷保護 整定原則公式 整定計算過程 Kk=1.3 Kjx=1 Kzf=1.5 KTA=4 ⅠTN1=S/U1=23.09A ⅠgD=13.24A Kk=1.3 Kjx=1 KTA=4 Ⅰ(3)maxd2-1=Ⅰ(3)maxd2X(N2/N1)=0.69KA ⅠSD=224.3A 整定結果 ⅠgD=14

58、A ⅠSD=225A 靈敏度檢驗公式 計算過程 KTA=4 ⅠgD=14A KImg=6.06 KTA=4 =225A KIms=2.62 檢驗結果 KImg＞1.5 KIms＞2 各校驗原則目的 當T進線柜中的二次保護裝置安裝位到末端負荷，當時，延時跳閘。 從T進線控制柜中的二次保護裝置安裝位到低壓母線，當時，瞬間跳閘并有報警信號。 保護項目 動作整定值 副邊單相接地 過負荷 備注 整定原則公式 ——接線系數(shù)，取值與接線形式有關； ——最大負荷系數(shù)，取值為1.3-1.5； ——可靠動作系數(shù)，與K

59、A類型有關，取值1.2或者1.3；過負荷保護的與變壓器過負荷能力有關，取值1.05-1.1。 ——電壓繼電器返回系數(shù)，取0.85； ——電流互感器匝數(shù)； 整定計算過程 ITN2=S/√3U2=577.3A KTA=100 ⅠDD=1.88A ⅠTN1=SU1=23.09A KTA=4 ⅠgfD=7.5A 整定結果 ⅠDD=2A ⅠgfD=8A 靈敏度檢驗公式 計算過程 檢驗結果 各校驗原則目的 從T的副邊到末端負荷，當時，瞬間跳閘。 在末端負荷，當時，不跳閘但有報警信號。 5.2 高、低壓開關設備的選擇 在智能建筑

60、供配電系統(tǒng)中，高低壓開關設備的選擇可以保障系統(tǒng)安全可靠的運行，在進行高低壓開關設備選擇時，設備應滿足在正常情況下正常工作的電壓、電流要求，還要滿足非正常情況下要承受的沖擊電流產(chǎn)生的效應。在選擇時要考慮電壓原則、電流原則、熱穩(wěn)、動穩(wěn)等原則。具體選擇如下。 5.2.1 高壓開關設備的選擇 1. 電壓選擇原則（UN≥Ux） 高壓進線柜中高壓斷路器QF：10KV≥10KV 高壓隔離開關QS：10KV≥10KV 高壓進線柜中電流互感器：10KV≥10KV 高壓進線柜中電壓互感器：63≥10KV 校驗原則目的：防絕緣損壞。 2. 電流原則（IN＞Ijs） 高壓進線柜中高壓斷路器QF：63

61、0A＞26.55A 高壓隔離開關QS：400A＞26.55A 高壓進線柜中電流互感器：30A＞26.55A 高壓進線柜中電壓互感器：免校 校驗原則目的：保證長期正常運行的耐熱能力。 3. 熱穩(wěn)校驗（Ⅰr2 *tr≥Ⅰ∞2*tjKA2*S） 高壓進線柜中高壓斷路器QF：162 *4≥2.722*1.7 高壓隔離開關QS：> 高壓進線柜中電流互感器：> 高壓進線柜中電壓互感器：免校 校驗原則目的：防燒壞，校驗設備對于熱損壞的承受能力。 4. 動穩(wěn)校驗（imax ＞ich（KA）） 高壓進線柜中高壓斷路器QF：40 KA＞6.94 KA 高壓隔離開關QS：31.5KA＞6.

62、94 KA 高壓進線柜中電流互感器：160KA＞6.94KA 高壓進線柜中電壓互感器：免校 校驗原則目的：防形變。 5. 滅弧能力校驗（Ⅰoc≥Ⅰd） 高壓進線柜中高壓斷路器QF：16KA ＞2.72KA 高壓隔離開關QS：免校 高壓進線柜中電流互感器：免校 高壓進線柜中電壓互感器：免校 校驗原則目的：防假性跳閘。 6. 導線配合（ⅠZL＞1.2ⅠRD ⅠRD＞Ⅰjs） 高壓進線柜中高壓斷路器QF：免校 高壓隔離開關QS：免校 高壓進線柜中電流互感器：免校 高壓進線柜中電壓互感器：免校 校驗原則目的：防越級跳 5.2.2 低壓開關設備的選擇 1. 電壓選擇原則

63、（UN≥Ux） 低壓配電屏中低壓斷路器：380v≥380v 校驗原則目的：防絕緣損壞 2. 電流原則（IN＞Ijs） 低壓配電屏中低壓斷路器：250＞229.68A 校驗原則目的：保證長期正常運行的耐熱能力。 3. 熱穩(wěn)校驗（Ⅰr2 *tr≥Ⅰ∞2*tjKA2*S） 低壓配電屏中低壓斷路器：免校 各校驗原則目的：防燒壞，校驗設備對于熱損壞的承受能力。 4. 動穩(wěn)校驗（imax ＞ich（KA）） 低壓配電屏中低壓斷路器：免校 校驗原則目的：防形變。 5. 滅弧能力校驗（Ⅰoc≥Ⅰd） 低壓配電屏中低壓斷路器：免校 校驗原則目的：防假性跳閘。 6. 與導線配合（ⅠZ

64、L＞1.2ⅠRD ⅠRD＞Ⅰjs） 低壓配電屏中低壓斷路器：300A≥1.2*250；250A＞45.9 各校驗原則目的：防越級跳 低壓開關主要是低壓斷路器，配合以上原則進行校驗，具體選型見下表。 表5.3 設備選型表 5.3高、低壓線纜的選擇 在此節(jié)中，我們要了解設計中要選擇的線纜，包括高壓輸電的架空線、電纜、高壓母線、低壓母線、低壓進線等。 線纜通常的分類為母線、導線和電纜線。母線起著匯聚電能以及分配電能的作用，電纜和導線一般用于配送電。 5.3.1 高壓線纜的選擇 各類導線選擇原則有：發(fā)熱原則、電壓損失原則、機械強度原則、熱穩(wěn)校驗、動穩(wěn)校驗、經(jīng)濟電流密度。經(jīng)濟電

65、流密度原則一般用于發(fā)電廠和地區(qū)變電所，不用于民用建筑工程，在此不做考慮。 選擇高壓母線時以發(fā)熱原則、熱穩(wěn)、動穩(wěn)原則為主選；選擇高壓架空線以發(fā)熱原則、電壓損失原則、機械強度校驗原則為主選；高壓電纜以發(fā)熱原則、電壓損失原則、熱穩(wěn)校驗原則；低壓絕緣導線以發(fā)熱原則為主選。 1. 架空線 架空線分為架空裸線和架空絕緣線。 架空裸線一般采用鋁、路合金以及鋼材料制成。常見的架空裸線截面可以為矩形、槽型、管型和圓形等。 一般10KV及以下架空線路可采用架空絕緣線。 2. 電纜線 電纜是由一根或者多跟相互絕緣的導體和外包絕緣保護層制成，完成電力或者信息傳輸?shù)膶Ь€。電纜有電力電纜、補償電纜、同軸電纜

66、等。 3. 線纜選擇 高壓線纜的選擇要考慮電壓、電流等多個方面。電壓選擇表如下。 表4.2高壓電纜的絕緣水平選擇 系統(tǒng)標稱電壓UN/kV 3 6 10 35 電纜的額定電壓UN/kV 3/3 6/6 8.7/10 26/35 線纜之間工頻最高電壓Umax/kV 3.6 7.2 12 42 纜芯對地的雷電沖擊耐受電壓峰值UP1/kV - 75 95 250 5.3.2 低壓線纜的選擇 低壓配電導體截面積的選擇： 1. 按環(huán)境及敷設方式初選的截面積，載流量不應該小于與其負荷的最大計算電流和按保護條件所確定的電流； 2. 電壓損失不允許超過規(guī)定值； 3. 滿足動穩(wěn)和熱穩(wěn)原則； 4. 最小截面滿足機械強度原則。 綜合以上原則，選擇出各項原則校驗中的最大截面積。 5.3.3線纜選擇結果 1. 高壓架空線 高壓架空線選擇時除熱穩(wěn)、動穩(wěn)原則外都要校驗。 1) 發(fā)熱原則校驗： 導線所在地流過的計算電流：,暫選LJ-35*3 查表的 滿足 2) 機械強度校驗： 初選S=35 滿足 3) 電壓損失原則校驗： 要求滿足