樓宇自動化實訓(xùn)報告樓宇供配電.

1、樓宇自動化技術(shù)實訓(xùn)結(jié)業(yè)論文專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：_姓 名：學(xué) 號：信息技術(shù)學(xué)院電氣工程系2013年 1月2日綜合樓供配電系統(tǒng)設(shè)計摘 要：本文對地下一層，地上十二層，局部十五層的綜合樓供 配電系統(tǒng)進行全面設(shè)計，保證系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運 行，必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策， 包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。設(shè)計內(nèi)容包括確定大樓的設(shè)備電氣負荷等級，進行負荷計算, 選擇變壓器的容量、類型及臺數(shù)，各個樓層供電線路中的短路電 流的計算，供配電系統(tǒng)的主接線方式、高低壓設(shè)備和導(dǎo)線電纜的 選擇及校驗的設(shè)計。關(guān)鍵詞：綜合樓供配電計算負荷設(shè)備選擇目錄1 緒論 1

2、1.1 概況： 11.2 設(shè)計依據(jù)： 12.1 負荷分級 12.2 負荷數(shù)據(jù)： 22.3 負荷計算書 42.3.1 照明負荷計算 . 42.3.2 10/0.38KV 變電所計算負荷 53 供電電源與電壓選擇 73.1 供電電源 73.2 供電系統(tǒng)主接線 83.3 電壓選擇 94 電力變壓器選擇 94.1 變壓器型式及臺數(shù)選擇 94.2 變壓器容量選擇 105 高低壓配電接線設(shè)計及配電系統(tǒng)要求 105.1 10KV 配電要求 105.2 220V/380V 配電系統(tǒng)及負荷分級 106 短路電流計算及設(shè)備和導(dǎo)線的選擇 116.1 短路電流計算 116.2 設(shè)備選擇 146.2.1 高壓斷路器的選

3、擇 156.2.2 高壓斷路器的校驗 156.2.3 高壓斷路器選擇參數(shù) 166.3 低壓斷路器選擇 166.3.1 低壓斷路器選擇 176.4 低壓斷路器選擇參數(shù) 176.5 電流互感器的選擇 187 總結(jié) 20參考文獻 221緒論1.1概況:本建筑樓宇為綜合樓，地下一層，地上十二層，局 部十五層，總面積約16000平方米，地下層為設(shè)備用房， 一、二層為公寓，十三至十五層為辦公用房及設(shè)備用房。1.2設(shè)計依據(jù)：該建筑屬一類高層綜合建筑，其供配電系統(tǒng)接線方 案的設(shè)計，不僅要滿足負荷的需求，而且還要接線簡單， 運行安全可靠，方式靈活。2負荷分級、負荷計算及無功功率 補償2.1負荷分級該樓宇屬一類高

4、層建筑，用電多為一、二級負荷， 用電負荷分級如下：一類負荷：各層公共照明、乘客電梯及消防電梯、 排污泵，消防負荷包括應(yīng)急照明及平時照明、 電話機房、 消防控制室、消防泵及泵房、噴淋泵、送風(fēng)機、軸流風(fēng) 機、排煙風(fēng)機、提污泵等。二類負荷：平時照明、乘客電梯及消防電梯、生活 泵、空調(diào)機組、商鋪、寫字樓及公寓供電等。三級負荷：設(shè)備房照明、儲藏室照明、用電插座、 空調(diào)水泵等。2.2負荷數(shù)據(jù)：表1本系統(tǒng)照明負荷數(shù)據(jù)用電設(shè)備名稱所在樓 層設(shè)備功率功率因 數(shù)負荷分 級備注地下室照明-1F5KW0.9三級由照明負荷 計算14層公共照 明14F6KW0.9一級由照明負荷 計算57層公共照 明57F4.5KW0.9

5、一級由照明負荷 計算810層公共照明810F4.5KW0.9一級由照明負荷 計算1112層公共照明1112F20KW0.9一級由照明負荷 計算13層公共照明13F26KW0.9一級由照明負荷 計算1415層公共照明1415F16KW0.9一級由照明負荷 計算12層平時照 明12F197KW0.9三級由照明負荷 計算310層平時照明310F680KW0.9三級由照明負荷 計算1112層平時照明1112F10KW0.9三級由照明負荷 計算1314層平時照明1314F15KW0.9三級由照明負荷 計算表2本系統(tǒng)電力負荷數(shù)據(jù)用電設(shè)備名稱所在樓層設(shè)備功率功率因數(shù)負荷分級備注113 層電梯113F24KW

6、0.8一級由電梯負荷計 算115 層電梯115F41KW0.8一級由電梯負荷計 算生活水 泵-1F31KW0.8二級按單位功率法 預(yù)留功率軸流風(fēng) 機-1F7KW0.7一級按單位功率法 預(yù)留功率表3本系統(tǒng)消防負荷數(shù)據(jù)用電設(shè)備名稱所在樓 層設(shè)備功率功率因 數(shù)負荷分 級備注-1層應(yīng)急照明-1F60.9一級由照明設(shè)計計 算1層應(yīng)急照明1F1.50.9一級由照明設(shè)計計 算24層應(yīng)急照 明24F60.9一級由照明設(shè)計計 算514層應(yīng)急照明514F60.9一級由照明設(shè)計計 算113層電梯113F24KW0.8一級由電梯負荷計 算115層電梯115F41KW0.8一級由電梯負荷計 算設(shè)備照明-1F20 KW0

7、.9一級由照明負荷計 算消防泵-1F52KW0.8一級按單位功率法 預(yù)留功率噴淋泵-1F52KW0.8一級按單位功率法 預(yù)留功率提污泵-1F6.4KW0.8一級按單位功率法 預(yù)留功率26變頻控制柜-1F20KW0.8一級按單位功率法 預(yù)留功率送風(fēng)機13 F20KW0.8一級按單位功率法 預(yù)留功率排煙機13F17KW0.8一級按單位功率法 預(yù)留功率恒壓泵1529KW0.8一級按單位功率法 預(yù)留功率2.3負荷計算書231照明負荷計算照明負荷按負荷性質(zhì)分組，115層公共通道照明為 一組，地下室照明為一組；12層平時照明為一組，310 層平時照明為一組，1112層平時照明為一組，1314 層平時照明為

8、一組；采用需要系數(shù)法進行計算，不計備 用設(shè)備功率。照明負荷計算書見表 4。表4照明負荷計算書設(shè)備名稱設(shè)備功 率(Kvy需系 數(shù)Kd功率 因數(shù)cos負荷 等級Pc(KW)Qc(KW)Sc(KVA)lc(A)115層公共 照明5110.9一級5125.55786地下室照 明510.9一級52.55.68.412層平時照明1970.920.9三級18188201305310層平時 照明6800.920.9三級62630469610571112層平時 照明1010.9三級104.81116.71314層平時 照明1510.9三級15716.725總計9580.690.86662391.37691538

9、.5一級負荷5610.9562762.294.5二級負荷9020.70.85631.4389.7742.81128.6232 10/0.38KV變電所計算負荷本設(shè)計10/0.38kv變電所計算過程如下：1）正常運行時的負荷計算總計算負荷等于照明負荷和電力負荷及平時運行的 消防負荷的總和。由表可知照明計算負荷為：珞二 662kWtQd 二 391.3kvar電力及平時運行的消防負荷總計算負荷為Pcm = lOOJkW = 8O5kvar由此可得變電所低壓側(cè)總計算負荷為 - * - 一一 -二二計入同時系數(shù)后的總計算負荷和功率因數(shù)。對于總 計算負荷，取有功和無功的同時系數(shù)分別為 K 二 K弋卩印=

10、0.8 0,則計入同時系數(shù)后的總計算負荷為：P； = KepPc = 0.8 X 762.3 = 609MQ； = KecQc = 0.8 X 471.8 = 377.4kvar& =舸+Q?=7172WA功率因數(shù)為：p;cos0 = = 0,85S：2)無功補償容量的計算根據(jù)規(guī)范要求，民用建筑低壓側(cè)無功功率補償后的 功率因數(shù)應(yīng)達到0.90以上，一般在計算時按達到0.92來計算，故有對于總計算負荷：AQ= 609.8kW X tan(cos-10.85) - tan(cos_10.92)=118,lkvar,可取接近的120kvar總無功計算負荷為：=2S74kvar= 1 fp2i nn!.

11、視在計算負荷為:L： :662. 6kVA變壓器的損耗為：有功損耗為:泊附無功損耗為 笙上:、*變電所高壓側(cè)的總計算負荷：坯=耳+碼=609.8 + &6 = 61&4KWQcl= Q： + AQt = 259.3 + 331 = 292.4kvar=682.2kvar總功率因數(shù):3供電電源與電壓選擇3.1供電電源本系統(tǒng)高壓供電應(yīng)由區(qū)域變電站不同母線段引來兩路10KV電源至咼壓配電室，10KV配電系統(tǒng)宜設(shè)計為 單母線分段，并設(shè)計為兩臺變壓器，正常工作時，兩路 電源同時供電，互為備用，各負擔(dān) 50%負荷，一路故障 時，另一路電源供全部負荷。3.2供電系統(tǒng)主接線電力的輸送與分配，必須由母線、開關(guān)、

12、配電線路、變壓器等組成一定的供電電路，這個電路就是供電系統(tǒng)的一次結(jié)線，即 主結(jié)線。智能化建筑由于功能上的需要，一般都采用雙電源進線, 即要求有兩個獨立電源，常用的供電方案如圖 1所示。XT5T JnsT. STSTSTa.)b.)圖1常用供電方案主接線圖1 (a)為兩路高壓電源，正常時一用一備，即當(dāng)正常工作 電源事故停電時，另一路備用電源自動投入。此方案可以減少中 間母線聯(lián)絡(luò)柜和一個電壓互感器柜，對節(jié)省投資和減小高壓配電 室建筑面積均有利。這種結(jié)線要求兩路都能保證100%勺負荷用電 當(dāng)清掃母線或母線故障時，將會造成全部停電。因此，這種接線 方式常用在大樓負荷較小，供電可靠性要求相對較低的建筑中

13、。圖1 (b)為兩路電源同時工作，當(dāng)其中一路故障時，由母線 聯(lián)絡(luò)開關(guān)對故障回路供電。該方案由于增加了母線聯(lián)絡(luò)柜和電壓 互感器柜，變電所的面積也就要增大。這種接線方式是商用性樓 宇、高級賓館、大型辦公樓宇常用的供電方案。當(dāng)大樓的安裝容 量大，變壓器臺數(shù)多時，尤其適宜采用這種方案，因為它能保證 較高的供電可靠性。目前常用的主接線方案為雙電源接入，如圖 2所示3.3電壓選擇該建筑為高層綜合性建筑，用電設(shè)備額定電壓為 交流220/380V，兩路電源同時供電，采用 YJV22 (90) 型電纜由室外變配電室引入地下層配電室。4電力變壓器選擇4.1變壓器型式及臺數(shù)選擇本建筑為一般商住兩用高層民用建筑，變電

14、所位于 主體建筑地下室內(nèi)，故宜采用三相雙繞組式變壓器，連10/接組別為Dyn 11,無勵磁調(diào)壓，電壓比 0.4kV。為節(jié) 省空間，變壓器與開關(guān)柜布置在同一房間內(nèi)，變壓器外 殼防護等級選用IP2X。應(yīng)為本樓宇采用雙電源雙回路供電，故選用兩臺變壓器4.2變壓器容量選擇視在計算負荷為662.6Kva （co二。92）,本設(shè)計為 單母線分段，并設(shè)計為兩臺變壓器，正常工作時，互為 備用，各負擔(dān)50%負荷，一路故障時，另一路電源供全 部負荷。所以選用的變壓器型號為 SC10-500/10。5高低壓配電接線設(shè)計及配電系統(tǒng) 要求5.1 10KV配電要求該建筑高壓配電應(yīng)由區(qū)域變電站的不同母線段引來 兩路10KV

15、電源至高壓配電室，10KV配電系統(tǒng)宜設(shè)計 為單母線分段，并設(shè)計為兩臺變壓器，正常工作時，兩 路電源同時供電，互為備用，各負擔(dān) 50%負荷，一路故 障時，另一路電源供全部負荷。5.2 220V/380V 配電系統(tǒng)及負荷分級該建筑配電電壓為交流220/380V，兩路電源同 時供電，采用YJV22（90）型電纜由室外變配電室引入 地下層配電室，配電室低壓母線分段，各段由一臺變壓 器供電，正常工作時，兩段同時供電，互為備用，各負 擔(dān) 50%負荷，一段故障時，另一段供全部負荷。（ 1）配電系統(tǒng)采用 TN-C-S 系統(tǒng)。消防控制室、電 話機房、消防泵、噴淋泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、 應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)

16、志等供電為一級負荷，均采用末 端自投線路設(shè)計，由不同的母線段引出雙回路放射式或 樹干式供電，線路采用阻燃電纜或?qū)Ь€。（2）商鋪、寫字間、公寓、客梯、空調(diào)機等供電為 二級負荷，由配電室放射式或樹干式配電至各層配電間， 配電干線采用封閉式電纜橋架在地下層敷設(shè)至強電豎井 內(nèi)，在豎井內(nèi)向上敷設(shè)，消防供電電纜與非消防供電電 纜在橋架內(nèi)用金屬隔板隔開。（ 3）電氣豎井內(nèi)、橋架和管線穿越各層樓板處做好 防火隔離。6 短路電流計算及設(shè)備和導(dǎo)線的選 擇6.1 短路電流計算求 K-1 點 的 三 相 短 路 電 流 和 短 路 容 量(Uivl=10.SKV)；計算短路中各元件的電抗和總電抗電力系統(tǒng)電抗為: =

17、0.220500MVA架空線路電抗L = xo1 = 038X4 = L522K-1點的短路等效電路總電抗為：xEi=VV174fi計算K-1點的三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量的有效值為:VXE1 V3 X174二 348kA三相次暫態(tài)短路電流及短路電流為:三相短路沖擊電流為i；li 二 2S5X348kA 二 8田kA1影=1.51 X 3.48kA = 525kA三相短路容量為：f 二的洛沙砒二 1.732 X 5.25kA X105KV = 95.6MVA1| zfllRlA-求K-2點的短路電流和短路容量(:- 電路系統(tǒng)電抗為：X；= = - = 3.2X10-41 Soe

18、 5OOMVA架空線路電抗為：電纜線路電抗為：20,38 X 4 X I 10= 2.21X103Q=6.96X10% 聞皿5丿電力變壓器電抗-1：-為：倔X%_4X(好叫008=0.08 X 0.6 X繪K-2點的短路等效電路圖其總電抗為X 廠 X；+X；+X；+X；%015 39Q計算K-2點的短路電流和短路容量三相短路電流周期分量的有效值為:V3X 0.015390=15,0kA三相次暫態(tài)短路電流及段路穩(wěn)態(tài)電流為:吧=I昌=15.0U三相短路沖擊電流為：i_: = L84X15f0kA = 27MkA 岀“ =1-09 X 15.0kA = 1635kA三相短路容量為：昭二占f I曲二

19、1-732 X 15(0kA X 0.4KV = 1039MVA6.2設(shè)備選擇根據(jù)目前我國高壓電器制造情況，電壓等級635KV的電網(wǎng)中，一般選用真空斷路器。額定電壓應(yīng)片 I不低于所在電網(wǎng)處的額定電壓-。額定電流應(yīng)等于或大于所在回路的最大長期工作電流 -二（一般即為計算如果單相短路電流比三相短路電流大 15%以上是, 應(yīng)以單相短路電流為校驗條件。6.2.1高壓斷路器的選擇取L,二12KV,變壓器容量為ioookvA,得1000I = 144.3A選擇斷路器L二2二1滿足要求。根據(jù)VK型高壓真空斷路器產(chǎn)品手冊選擇VK-10J25-630A。其開斷電流為:_ -，額定峰值耐受電流 二嚴轄芫額定短時耐

20、受電流（3s）八。6.2.2高壓斷路器的校驗額定開斷電流校驗：；一 一一開斷 電流滿足條件。動穩(wěn)定性校驗：L：. U t：-門:.止巳動穩(wěn)定條件滿足。熱穩(wěn)定性校驗：1/:-:-十,熱穩(wěn)定條件滿足。-遐想時間-斷路器反應(yīng)時間-斷路器開斷電流-三相短路電流-計算電流-.-沖擊電流623高壓斷路器選擇參數(shù)表5高壓斷路器選擇參數(shù)設(shè)備參數(shù)VK-10J25-630A比較條件計算數(shù)據(jù)UN (KV)12滿足% 10In W630滿足92.4I 昭 KA)25滿足9.76/ 屮 tCKA2/)252 +滿足90.4963滿足Uh(KA)24.896.3低壓斷路器選擇低壓短路器以1#變壓器組為例進行選擇6.3.1

21、低壓斷路器選擇選擇萬能低壓斷路器DW15-2500.額定電流選擇:昭-皿二心,滿足條 件。斷流能力校驗：蝕冃擁滋界冃薦旳組,滿足條 件。長延時過電流脫扣器征訂電流Io：l：= 2500AIc = 1793.46A短延時過電流脫扣器征訂電流財和毗帥嘲54A瞬時過電流脫扣器整定電流6.4低壓斷路器選擇參數(shù)表6低壓斷路器選擇參數(shù)設(shè)備參數(shù)DW-15-2500比較條件計算數(shù)據(jù)%（V）380滿足% 1.5lc=184.2A本系統(tǒng)供配電系統(tǒng)的電流互感器主要用于測量，因 此準(zhǔn)確級選0.5級，因此初選用電流互感器LQG-0.5-200/5 (準(zhǔn)確度為：0.5級；一次側(cè)額定電流為200A,二次 側(cè)額定電流：5A )。2、電壓互感器的選擇1)滿足工作電壓要求對一、二次側(cè)分別考慮如下：(a) 次側(cè)電壓：Ur1=UN Um1 三 Uw式中Um1電壓互感器最高工作電壓Uw 電壓互感器裝設(shè)處的最高工作電壓Ur1電壓互感器額定電壓UN系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓(b) 二次側(cè)電壓 Ur2: Ur2=100V本樓宇高壓供配電系統(tǒng)中Ur仁10kV,因此選用電壓互感器JDJ-10