某賓館大樓的供配電系統(tǒng)設(shè)計

1、供配供配電電技技術(shù)課術(shù)課程程設(shè)計設(shè)計課題：某賓館大樓的供配電系統(tǒng)某賓館大樓的供配電系統(tǒng) 系系 別別： ： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 自 動 化姓 名： 學(xué) 號： 092409245指導(dǎo)教師： 河南城建學(xué)院2012 年 6 月 20 日成績評定一、指一、指導(dǎo)導(dǎo)教教師評語師評語（根據(jù)學(xué)生設(shè)計報告質(zhì)量、答辯情況及其平時表現(xiàn)綜合評定）。二、二、評評分分（按下表要求評定）設(shè)計報告評分答辯評分平時表現(xiàn)評分評分項目任務(wù)完成情 況（20 分）課程設(shè)計報告質(zhì)量（40 分）表達情況（10 分）回答問題情 況（10 分）工作態(tài)度與紀律（10 分）獨立工作能力（10 分）合 計 （100 分）得分課程設(shè)計成績評定班級

2、班級 姓名姓名 學(xué)號學(xué)號成績：成績： 分（折合等級分（折合等級 ）指導(dǎo)教師簽字 年 月 日一、設(shè)計目的一、設(shè)計目的 供配電技術(shù)，就是研究電力的供應(yīng)及分配的問題。電力，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、民用住宅、及企事業(yè)單位的主要能源和動力，是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。沒有電力，就沒有國民經(jīng)濟的現(xiàn)代化?，F(xiàn)代社會的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上的。因此，電力供應(yīng)如果突然中斷，則將對這些用電部門造成嚴重的和深遠的影響。因此，作好供配電工作，對于保證正常的工作、學(xué)習(xí)、生活將有十分重要的意義。我們這次的設(shè)計的題目是某賓館大樓的供配電系統(tǒng)設(shè)計；作為賓館，隨著人民生活水平的不斷提高，對賓館的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是電力設(shè)

3、施將提出新的挑戰(zhàn)。二、設(shè)計要求二、設(shè)計要求1、基礎(chǔ)資料基礎(chǔ)資料該工程賓館大樓，地下有三層，地上有 22 層，總建筑面積為 60000 平方米，主要設(shè)備有：1空調(diào)機房42012冷卻水泵754（三備一用）3冷凍水泵754（三備一用）4冷卻水塔2535冷水機組52036正壓送風(fēng)6017送 排風(fēng)機2228噴淋水泵373（兩備一用）9消防水泵753（兩備一用）10消防排煙56111消防電梯15112荷梯18.5113客梯15314自動扶梯15115生活給水泵753（兩備一用）16補水泵222（一備一用）17潛污水泵112 電源情況：兩回 10kv 供電2、要求：要求： （1） 、統(tǒng)計負荷 （2） 、變配

4、電站的主接線設(shè)計 （3） 、負荷計算 （4） 、短路電流計算 （5） 、主要電氣設(shè)備選擇 （6） 、變壓器的繼電保護設(shè)計三、各部分電路設(shè)計三、各部分電路設(shè)計 1、負荷統(tǒng)計、負荷統(tǒng)計 計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。用電設(shè)備計算負荷的確定,在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各國普遍應(yīng)用的確定計算負荷的基本方法,在此課程設(shè)計中采用需要系數(shù)法來確定計算負荷。按需要系數(shù)法確定用電設(shè)備的有功計算負荷（kw）的計算公式為 PC=Kd Pn。i 式中Pn。i用電設(shè)備組的總的設(shè)備容量，單位為 KW。 Kd用電設(shè)備組的需要系數(shù)，根據(jù)參考書工廠供電設(shè)計指導(dǎo)中的表 2-1

5、查得變配電所的需要系數(shù)為 0.50.7，在此選取0.7。無功計算負荷（kvar）為 QC= PCtan式中tan用電設(shè)備組的總的設(shè)備組cos的正切值。視在計算負荷（kvA）為 SC= PC/cos式中 cos為功率因數(shù)，有設(shè)計任務(wù)書取 0.9。 計算電流(A)的計算公式 IC= SC/(Ur)3式中 Ur=380V. 2 2無功功率補償無功功率補償目前我國對用電單位的功率因素要求高壓供電壓者為 0.9 以上，低壓供電者為 0.95 以上，為此絕大多數(shù)的工業(yè)與民用建筑采用補償?shù)霓k法、即在低壓配電室的配電母線上安裝若干組電力電容器補償供電范圍內(nèi)的無功功率以達到提高功率因數(shù)的目的。從以下的功率三角形

6、的矢量圖可知，要使功率因數(shù)由 cos提高到 cos，必須裝置補償電容器(采用自動補償方式)的容量為: 12)tan(tan21jPQc式中：-設(shè)計電容器補償容量，Kvar;Qc-總有功計算負荷；jP、對應(yīng)于補償前后 cos, cos的正切值。1tan2tan12由附錄可查出上述設(shè)備的需要系數(shù)和功率因數(shù)，計算出每一組的計算負荷，最后計算出總的計算負荷，結(jié)果過程及結(jié)果列表中： 表 1 各設(shè)備的負荷統(tǒng)計設(shè)備組編號設(shè)備名稱設(shè)備容量需要系數(shù)costanPcQcScIc1空調(diào)機房4200.650.80.75273204.7341.25518.49冷卻水泵3*75冷凍水泵3*75冷卻水塔3*252冷水機組3

7、*5200.70.80.751459.51094.631824.382771.94正壓送風(fēng)603送 排風(fēng)機2*220.650.80.7567.650.784.5128.39噴淋水泵2*37消防水泵2*754消防排煙560.70.80.75196147245372.25消防電梯15貨梯18.5客梯3*155自動扶梯1510.51.7393.5161.75186.83283.87生活給水泵2*75補水泵226潛污水泵2*110.70.80.75135.8109.85169.75257.923 3、變配電站的主接線設(shè)計、變配電站的主接線設(shè)計 （1）主接線的定義主接線時有各種開關(guān)電器、電力變壓器、母線

8、、電力電纜或母線一項電容器、避雷器等電氣設(shè)備以一定次序相連接的接受和分配點能的電路。主接線只表達上述電氣設(shè)備之間的電氣連接關(guān)系，與其具體安裝地點無關(guān)。主接線的實施場所是變電站行或配電站。 主接線可以分為有母線結(jié)線和無母線結(jié)線兩大。有母線接線又可分為單母線結(jié)線和雙母線結(jié)線；無母線結(jié)線可分為單元式結(jié)線、橋式結(jié)線和多角形結(jié)線。中、低壓供配電系統(tǒng)中主要采用單母線結(jié)線、單元式結(jié)線和橋式結(jié)線， 。（2） 對主結(jié)線的基本要求1.安全性：必須保證在任何可能的運行方式及檢修狀態(tài)下運行人員及設(shè)備的安全。2.可靠性：主結(jié)線的可靠性要求由人、用電負荷的等級確定。3.靈活性：應(yīng)能適應(yīng)各種可能的運行方式的要求。4.經(jīng)濟性

9、：應(yīng)滿足最少的投資與年運行費用的要求，使得總經(jīng)濟效益為最佳。（3）本設(shè)計中的主接線的一次側(cè)采用單母線分段的接線方式，三個變壓器的容量分別為 500、1600、400KVA,其中的二次側(cè)接空調(diào)機房和消防設(shè)備（噴淋水泵、消防水泵、消防排煙） ，制冷設(shè)備（冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻水塔、冷水機組） ，T3 變壓器的二次側(cè)接風(fēng)機（正壓送風(fēng)、送排風(fēng)機） 、電梯（消防電梯、荷梯、客梯、自動扶梯、 ） 、生活用水設(shè)備（生活給水泵、補水泵、潛污水泵）.其主接線圖如下圖所示: 圖 1 主接線圖4.主接線上各點的負荷計算主接線上各點的負荷計算： 如上圖主接線所示,取 C1/C2/C3 三點進行負荷計算，其計算過程如

10、下，然后根據(jù)所得的計算負荷確定變壓器的容量及臺數(shù)，同時補償?shù)哪繕?biāo)為變壓器高壓側(cè)部分功率因數(shù)不低于 0.9. C1 點的計算負荷： 這一組是多組設(shè)備的計算，由空調(diào)機房和消防設(shè)備兩組設(shè)備構(gòu)成，其中備用設(shè)備不計入在內(nèi)，同時由于變壓器低壓側(cè)上設(shè)有自動無功補償裝置，因此C1、的計算負荷應(yīng)為補償后的值，入下表所示。 表 2 C1、的計算負荷 計算點多組設(shè)備計算有功功率Pc/KW多組設(shè)備計算無功功率Qc/KW有功同時系數(shù)KP無功同時系數(shù)KQ計算有功功率Pc/KW計算無功功率 Qc/kvar計算視在功率Sc/KVA 計算電流Ic/AC1、273+196=469204.75+147=351.750.90.946

11、9*0.9=422.1351.75*0.9=316.58422.12+316.582=527.63801.6C1、的計算負荷尚未計及補償，補償后的負荷如下表所示： 現(xiàn)將低壓側(cè)功率因數(shù)補償為 0.93，則需要補償?shù)臒o功功率 Qcc滿足下式：422.1/422.12+（316.58-Qcc）2=0.93故 Qcc=149.74 Kvar表 3 C1 的計算負荷計算點補償前功率因數(shù) cos1無功補償容量Qcc/Kvar實際補償容量/(6 臺，30Kvar/臺)補償后計算有功功率Pc/KW補償后計算無功功率Qc/Kvar補償后計算視在功率Sc/KVA補償后功率因數(shù)cos1補償后計算電流Ic/AC142

12、2.1/527.63=0.8149.74180422.1136.58443.650.95674補償后功率因數(shù) 0.950.93，滿足要求。由 C1 點的計算負荷，我們可以確定所選變壓器型額定容量為 500KVA. C2 點的計算負荷： 表 4 C2 點的計算負荷計算點有功功率Pc/KW有功同時系KP無功功率Qc/Kvar無功同時系數(shù)KQ計算負荷 Pc計算負荷 Qcc計算視在功率Sc/KVA計算電流Ic/AC21459.50.91094.60.91459.5*0.9=1313.51094.63*0.9=985.1671313.52+985.22=1641.92494.7C2 點的計算負荷尚未計及

13、補償，補償后的復(fù)合如下表所示：現(xiàn)將低壓側(cè)功率因數(shù)補償為 0.93，則需要補償?shù)臒o功功率 Qcc滿足下式：1313.5/1313.52+（985.167-Qcc）2=0.93故 Qcc= 519.12Kvar 表 5 C2 的計算負計算點補償前功率因數(shù)cos2需要補償?shù)臒o功功率為Qcc/Kvar實際補償容量/（18臺，30Kvar/臺)補償后計算有功功率Pc/KW補償后計算無功功率Qc/Kvar補償后計算視在功率Sc/KVA補償后功率因數(shù)cos2補償后計算電流Ic/AC20.8519.125401313.5445.1671386.890.9472107.2 由 C2 點的計算負荷，我們可以確定所

14、選變壓器額定容量為 1600KVA. C3 點的計算負荷： 同 C1 類似，C3 也為多組設(shè)備，其計算方法同 C1 類似，其計算結(jié)果如下：表 6 C3 點的計算負荷計算點多組設(shè)備計算有功功率Pc/KW多組設(shè)備計算無功功率Qc/KW有功同時系數(shù)KP無功同時系數(shù)KQ計算有功功率Pc/KW計算無功功率Qc/Kvar計算視在功率Sc/KVA 計算電流Ic/AC367.6+135.8+93.5=296.950.7+109.85+161.75=321.30.90.9267.21289.17393.73598.2 對 C3的計算負荷進行補償后即得 C3 得計算負荷，其計算過程及結(jié)果如下表所示: 表 7 C3

15、 的計算負荷 現(xiàn)將低壓側(cè)功率因數(shù)補償為 0.93，則需要補償?shù)臒o功功率 Qcc滿足下式：267.21/267.212+（289.17-Qcc）2=0.93故 Qcc= 183.57Kvar計算點補償前功率因數(shù)cos3需要補償?shù)臒o功容量實際補償容量/(9 臺，30Kvar/臺)補償后計算有功功率補償后計算無功功率Qc/Kvar補償后計算視在功率Sc/KVA補償后功率因數(shù)cos3補償后計算電流 Ic/APc/KWC30.68183.57270267.2119.17267.900.997407 由 C3 點的計算負荷，我們可以確定所選變壓器定容量為 400KV變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)的校驗（表格）變壓器

16、高壓側(cè)功率因數(shù)的校驗（表格）5.主變壓器的選擇主變壓器的選擇（1）變電所變壓器臺數(shù)的選擇選著主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮以下原則：1. 應(yīng)滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺故障或檢修時，另一臺可以一二級負荷供電。對只有二級負荷而沒有一級負荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但在低壓側(cè)應(yīng)采用敷設(shè)與其它變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。2. 對季節(jié)負荷或晝夜負荷變動較大的易于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。3. 除以上情況外，一般車間宜采用一臺變壓器。但集中重負荷較大者，雖為三級負荷，也可采用兩臺以上變壓器。4. 在確定變電所主變壓器

17、臺數(shù)時，應(yīng)考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。（2） 變電所主變壓器容量的選擇1.只裝有一臺變壓器的變電所。主變壓器容量 Sr，應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負荷 Sca 的需要 ，即St=Sca2. 裝有兩臺主變壓器的變電所。每臺變壓器容量 St，應(yīng)該同時滿足以下兩個條件：（1） 任一臺變壓器運行時，應(yīng)滿足總計算負荷 Sca 的大約 70%的需要，既： St=0.7Sca (2) 任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一二級負荷 Sca（1+2）的需要，即：St=Sca(1+2)據(jù)以上的條件，我們可以確定所選變壓器型號為 SC 系列銅繞組低損耗電力變壓器，并且變壓器容量分別為 500 KVA、1600 K

18、VA、400KVA.6.短路電流的計算：短路電流的計算： 計算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采取限流措施，以及進行繼電保護裝置的整定計算。如上主接線圖所示，取 C1/C2/C3 做短路電流計算，其計算結(jié)果如下： 短路電流的計算 經(jīng)查表的：所選三個型號為 SC 系列銅繞組低損耗電力變壓器的額定參數(shù)為： 表 8 三個變壓器的額定參數(shù)額定電壓（KV）變壓器額定容量kVA一次二次空載損（w）短路損耗（kw）空載電流（%）阻抗電壓（%）T150010.50.411805.11.44T2160010.50.426014.51.06T34

19、0010.50.410004.31.44 短路點 C1 : 據(jù)公式 高壓系統(tǒng)的電抗 X1=Uav2/Sk=4002/(150*1000)=16m （取變壓器一次側(cè)短路容量 Sk=150MV） 電阻 R1忽略不計 變壓器阻抗 Z2=(uk%*Ur2.T2)/(100*Sr.T)=12.8m 變壓器電阻 R2= P k*Ur2.T2/ Sr.T=1.632m 變壓器電抗 X2= =12.7m2222RZ 所以 C1 點的短路的總阻抗為R=R1+R2=0+3.26=3.26mX=X1+X2=28.7mZ=R2+X2=28.9m C1 的三相短路電流為 Ik（3）=Uav/（3* Z）=7.99KA

20、（1） 、三相短路全電流沖擊值 ish對于 L 較大的中、高壓系統(tǒng)，取=1.8， 則 ish=2.55IpshK對于 R 較大的低壓系統(tǒng)，取=1.3， 則 ish=1.84IpshK 對于本設(shè)計而言，L 較大，故 ish=2.55Ip=20.37KAish主要用來校驗電氣設(shè)備短路時的動穩(wěn)定性。（2） 、短短路沖擊電流有效值 Ish = IpshI2) 1(21shKIsh主要用于校驗設(shè)備在短路沖擊電流下的熱穩(wěn)定性。當(dāng)斷路發(fā)生 57 個周波之后，可以認為 Ip= Ik（3）=Ik對于本設(shè)計而言= Ip=11.99KAshI2) 1(21shK同理 ，可計算出 C2、 C3 處的三相短路電流：整理

21、于下表： 表 9 C1、C2、C3 處的短路電流 短路點高壓系統(tǒng)的電抗 X1 (m) 變壓器阻抗 Z2 (m) 變壓器電阻 R2 (m)變壓器電抗 X2 (m)短路處總阻抗Z(m)Ik（3）(KA)ish(KA) shI(KA)C11612.81.63212.728.98.1320.7311.99C21661.455.8221.8710.5626.9316.16C316161.7215.931.957.3818.8311.37.變壓器的繼電保護變壓器的繼電保護一般規(guī)定：（1）電力網(wǎng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)短路故障和異常運行的繼電保護和自動裝置。繼電保護和自動裝置應(yīng)盡快切除短路故障和恢復(fù)供

22、電。 （2）電力設(shè)備和線路應(yīng)有主保護，后備保護和輔助保護。 （3）在本設(shè)計中需對變壓器進行相間短路保護、單相短路保護?，F(xiàn)以變壓器 T1 為例對其進行保護。1、相間短路保護 確定保護裝置的結(jié)線方式。由于變壓器一次側(cè)為中性點不好接地系統(tǒng)，對其進行相間短路保護可采用二繼電器二互感器的不完全星形接線，此時接線系數(shù) kkx為 1。 確定電流互感器的電流比。因為線路上的最大負荷電流I1.max=1.5Ir.t=1.5*1600/（3*10）A=138.56 A，根據(jù)經(jīng)驗取值法，即電流互感器變比 KTA=（1.52）I1.max/5，取 KTA=250/5=50.用電磁型繼電器進行保護。i）定時限過電流保護一次側(cè)動作電流：Iop.1=Krel *I1.max/Kre =1.2/0.85138.56=195.6A繼電器動作電流：Iop.k=KrelKKX/（KreKta）I1.max =1.2*1/（0.8550）138.56 A =3.9A。為了便于整定，取繼電器整定值 Iop.k=4.0A，則一次側(cè)實際動作電流值 Iop.l=50*4.0=200 A保護裝置的動作時間 t1=t2+t=0