某住宅楼供配电系统一次部分设计

河南城建学院本科毕业设计(论文)

毕 业 设 计 [论 文]

题目：

系 别：专 业：姓 名：学 号：指导教师：

某住宅楼供配电系统一次部

分设计

电气与电子工程系 自动化 张春涛 122407235 刘海昌 河南城建学院

2011年5月13日

河南城建学院本科毕业设计(论文)

河南城建学院

毕业设计（论文）

任 务 书

题 目

某住宅楼供配电系统一次部分设计

系 别 电气与电子工程 专 业 班 级 学生姓名

1224072 张春涛

学 号 指导教师

电气工程及其自动化

35 刘海昌

发放日期

2010年11月20日

河南城建学院教务处制

河南城建学院本科毕业设计（论文）任务书

河南城建学院本科毕业设计(论文)

一、主要任务与目标： 1、变电站主结线； 2、负荷计算； 3、短路电流计算； 4、电气设备选择 5、变压器保护整定计算。 二、主要内容与基本要求： 1、变电所总体分析，完成开题报告； 2、负荷分析计算与变压器选择； 3、电气主接线设计； 4、短路电流计算及电气设备选择； 5、变压器保护整定计算； 6、防雷保护设计 三、计划进度： 1、熟悉题目、查阅资料、调研；完成开提报告。 第5周 2、变电所总体分析，负荷分析计算与变压器选择 第6-7周 3、电气主接线设计 第8-9周 4、短路电流计算及电器设备选择 第10-11周 5、变压器保护整定计算、防雷保护设计 第12-13周 6、整理设计文档、答辩 第14周：

河南城建学院本科毕业设计(论文)

四、主要参考文献： 1.《供配电系统》雍静 主编.机械工业出版社； 2.《现代建筑电气设计使用指南》主编陈元丽 3.《工厂供电》刘介才 主编 机械工业出版社 4.《智能建筑设备自动化技术》赵乱成 主编.西安电子科技大学出版 5.《电气照明技术》王晓东 主编．机械工业出版社； 6.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92 7.《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000版）； 8.《建筑电气设计技术》主编。徐德强； 9.《供电工程师技术手册》 刘介才主编 机械工业出版社 10.《实用供配电技术手册》 刘介才主编 中国水利电力出版社 11.变电所设计（10-220KV）.辽宁科学技术出版社 12.变电所所址选择和布置. 水利电力出版社. 13.220（110）KV变电所定型屏（上、下册）.许昌继电器厂； 指导教师（签名）： 年 月 日 教研室审核意见： （建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。） 教研室主任签名： 年 月 日 注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。

成绩评定·

河南城建学院本科毕业设计(论文)

一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计（论文）在指定的时间内交给指导， 教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。 二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办 法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答 辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩,最终确定 成绩，并向学生公布。 三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。 四、具体评分标准和办法见《平顶山工学院毕业设计（论文）工作条例》中附录2。 五、答辩小组评分包括两部分：（1）学生答辩情况的得分和评阅教师评分；（2）指导教师对学生毕业设计（论文）的评分

毕业设计（论文）成绩评定

班级 1224072 姓名 张春涛 学号122407235 综合成绩： 分（折合等级 ） 答辩小组组长签字 年 月 日

河南城建学院本科毕业设计(论文) 目录

目录

摘要

第一章 绪论………………………………………………………………………………………1

1．1供配电系统概述…………………………………………………………......................1 1．2设计依据……………………………………………………………………………….1 1.3设计的内容………………………………………………………………………………..1 第二章 低压供配电系统的设计…………………………………………………………………..3

2.1 负荷等级及供电要求……………………………………………………………………3 2.1.1 负荷等级的分类…………………………………………………………………....3 2.1.2供电要求…………………………………………………………………………….4 2.2 负荷计算............................................................................................................................4 2.2.1负荷计算的方法........................................................................................................4 2.2.2变压器T1的负荷计算..............................................................................................8 2.2.3变压器T2的负荷计算..............................................................................................10 2.3电气元件的选择................................................................................................................11 2.3.1主要电气元件及其功能...........................................................................................12 2.3.2 电器的选择..............................................................................................................12 2.4 短路电流的计算……………………………………………………………………….18 第三章 照明系统设计…………………………………………………………………………. 22

3.1 照明设计的基本概念.....................................................................................................22

3.2 照明方式的选择..............................................................................................................22 3.3 照明设计..........................................................................................................................22

第四章 防雷接地系统设计…………………………………………………………………..24

4.1雷电对建筑物产生的危害…………………………………………………………….24 4.2防雷装置...........................................................................................................................24 4.3变电所和电力线路的防雷措施和技术要求....................................................................25 4.4第二类防雷建筑物的防雷措施…………………………………………………………28 4.5本建筑防雷接地系统设计结果........................................................................................29 4.5.1防直击雷的措施…………………………………………………………………….29 4.5.2 防侧击感应雷的措施………………………………………………………………29 4.5.3 接地系统……………………………………………………………………………29 第五章 消防报警系统…………………………………………………………………………..30

5.1 总则……………………………………………………………………………………...30 结论……………………………………………………………………………………………….31

1

河南城建学院本科毕业设计(论文) 目录

主要参考文献……………………………………………………………………………………..32 致谢………………………………………………………………………………………………..33 图1为本设计的供配电系统的简略的电气连接方式…………………………………………...13 图2过电流保护的原理图………………………………………………………………………..16 图3变压器进行保护接线图……………………………………………………………………..17 图4本设计的电气连接方式图…………………………………………………………………..18 图5电路的短路简化图...................................................................................................................19 图6照明设计的电气连接方式.......................................................................................................23 图7 35KV对接线.........................................................................................................................27 图8 6~10KV变配电装置对接线.................................................................................................27 表2-1变压器T1的计算负荷...........................................................................................................9. 表2-2变压器T2的计算负荷..........................................................................................................10 表2-3D1~D8点的计算负荷...........................................................................................................13 表2-4未补偿时B1’点的计算负荷..............................................................................................14 表2-5补偿后B1点的计算负荷......................................................................................................14 表2-6E1~E6点的计算负荷............................................................................................................14 表2-7未补偿时B2’点的计算负荷...............................................................................................14 表2-8补偿后B2点的计算负荷......................................................................................................15 表4-1阀式避雷器与主变压器及其他被保护设备的最大电气距离………………………….26 附录A 10KV级S9系列铜线电力变压器的主要技术数据..........................................................34 附录B部分常用高压断路器的主要技术数据..............................................................................38

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 绪论

第一章 绪论

1．1供配电系统概述

随着改革开放步伐的迈进，我国已经和世界逐步接轨。我国电气事业发展很快，无论是从内容的深度和广度上都在发生日新月异的变化，因而它必将带来设计领域的深刻变革。电气是现代社会不可缺少的重要组成部分, 而且电能的生产量与使用量已成为现代社会衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。

供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及电力系统电能发、输、配、用的两个环节，其运行特点、要求和电力系统基本相同。只是由于供配电系统直接面向用电设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤其重要。

随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对生活中有关照明、室内供电线路、接地防雷、消防安全、有线电视和通信等系统的要求也是越来越高，这促使了电气技术无论在横向上还是纵向上将更进一步的发展，要求多学科的理论能够很合理的交融发展。

电气设计包括强电和弱电的设计。在认真执行国家有关经济技术政策和标准规范的前提下，要求设计出能保障人身、财产、设备和建筑物安全的图纸，并力求可靠、安全、合理、节约、先进。

为了为以后走向电气岗位的我打下坚实的基础，也必须力图使自己掌握好该专业技术知识。大学即将毕业，为了检验本科四年的学习情况，同时为了在工作之前能够掌握更多专业技术知识，我的毕业设计选择了电气设计方面的课题。

1．2设计依据

本次设计是对高27层的住宅楼进行的电气设计，其主要概况是：住宅楼，地下一层为架空层，作为变配电站，1--3层为商业用楼，其中一层为高级商业设施，二、三层为一般商业设施，四层以上为住宅楼，高为87m，属二类建筑。设计要综合运用所学的理论知识，利用AUTO CAD绘图，理论联系实际，认真贯彻国家的相关标准和规范的要求，执行我国建筑电气行业相关的政策方针，力求使设计做到安全合理、运行可靠、技术先进、节约成本。

1.3设计的内容

本论文根据给出的要求，联合实际的情况进行设计。本论文主要阐述了该住宅楼建筑电气各方面系统的设1计理论依据、原则和方法以及设计选择的结论

1

河南城建学院本科毕业设计(论文) 绪论 等。本论文共包括强电和弱电两大块，分为五章,前四章为强电部分，五章为弱电部分。

第二章为低压配电系统设计，主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求、用需要系数法进行负荷计算和配电的方式等内容的相关原理、方法。用需要系数法进行的负荷计算，用于确定各个系统照明和用电设备等负荷的容量、计算电流，并以此选择出所需要的断路器、刀闸开关和导线，并根据不同级别的负荷及负荷大小采取不同的配电方式，选择合适的配电箱。

第三章为照明系统设计，主要内容包括屋顶泛光照明、地下室照明、变电所照明等。

第四章为防雷接地系统设计，主要说明对直击雷、侧击雷和感应雷的防护和接地系统的方式及其具体要求等内容，并根据文献且结合本建筑的特点，做了防直击雷、侧击雷和感应雷设计及接地系统设计。

第五章为消防报警系统设计，主要介绍了火灾报警系统的选取结果。

2

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

第二章 低压供配电系统的设计

2.1 负荷等级及供电要求

2.1.1 负荷等级的分类

不同的电力负荷，其重要程度是不同的。重要的负荷对供电可靠性的要求

高，反之则低。因此电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。

①. 一级负荷

1)中断供电将造成人身伤亡的负荷。例如：医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。

2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。例如:重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常供电。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。 ②.二级负荷

1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。 2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱。 ③.三级负荷

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计 不属于一级和二级负荷的负荷为三级负荷。

2.1.2 供电要求

对于供电要求有如下规定

①.一级负荷的供电应由两个电源供电，当一个电源发生故障而中断供电时，另一个电源应不致同时受到损坏，而应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。当一级负荷设备容量在200KW以上或有高压用电设备时，应采用两个电压等级相同的高压电源供电。当需双电源供电的用电设备容量在100KW及以下，又难于从地区电力网取得第二电源时，宜从邻近单位取得第二低压电源或用柴油发电机组作为备用电源。对于特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源（如应急柴油发电机），并且该电源严禁接入其他负荷。

②.二级负荷的供电宜由两个回路供电，其第二回路可来自地区电力网或邻近单位，可用自备柴油发电机组，且供电系统应做到当电力变压器或线路发生故障时，不致中断供电或中断供电能够及时恢复。当负荷较小或地区变电条件困难时，可由一路6KV及以上专用的架空线路供电，或采用两根电缆供电，其每根电缆应能承担全部二级负荷。

③.三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电，但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。

此外，应该注意，作为应急用电的自备电源与电力网的正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。

2.2负荷计算

2.2.1 负荷计算的方法

目前负荷计算的常用方法有:需要系数法,二项式法和利用系数法。其中前两种方法在国内各设计单位的使用最为普遍.

①需要系数法

需要系数法比较简便因而广泛使用,但当用电设备台数多而功率相差不大时,需要系数法的计算结果往往偏小,故不适用于低压配电线路的计算,而适用于计算变,配电所的负荷. 需要系数法的计算公式如下：

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

式（2-1）

Qc=PctanΦ; 式（2-2）

式（2-3）

式（2-4）

式中∑PN—总设备功率，单位为KW; Kd –-需要系数；

Pc –-计算有功功率，单位为KW; Qc --计算无功功率，单位为KW; Sc --计算视在功率，单位为KW; tanΦ –-电气设备功率因数角的正切值； Ur --电气设备额定电压，单位为KV; Ic –-计算电流，单位为A. ②二项式系数法

二项式法也比较简便,它考虑了数台大功率设备工作时对负荷影响的附加功率,但计算结果往往偏大,一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算. 由于二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均功率,而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响,所以二项式法比较适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷.但是二项式计算系数b,c和x的值,缺乏充分的理论根据,而且这些系数,也只适于机械加工工业,其他行业的这方面数据缺乏,从而使其应用受到一定局限。二项式系数法的计算公式如下：

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

1）单组用电设备组中设备台数≧3台时的计算负荷为：

式（2-5）

2）多组用电设备组的计算负荷为：

式（2-6）

式中 j--用电设备组序号，j=1，2，?，m;

--各组中的该部分最大值。 ③ 利用系数法

式（2-7）

用利用系数法进行负荷计算时的步骤与需要系数法相同，使用利用系数法时的计算公式如下：

1）单组用电设备组中设备台数≧3台时的计算负荷为： a.先利用系数求平均负荷为：

式中Kx --利用系数

式（2-8）

b.再由附加系数求计算负荷。附加系数由设备等效台数和利用系数Kx得到：

式（2-9）

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计 Qc=PctanΦ 式（2-10）

式（2-11）

式中 K

式（2-12）

--附加系数。

2)多组用电设备组的计算负荷为：当供电范围内有多个不同的用电设备组时，设备等效台数neq为所有设备的等效台数；利用系数Kx以各设备组的加权利用系数Kxav替换，同样使用附录查得Kad。有功功率计算公式变为：

加权利用系数Kxav

式（2-13）

式中

式（2-14）

--各组设备平均功率之和（KW）; --各组设备额定功率之和（KW）；

④利用各种用电指标的负荷计算方法

当用电设备台数及容量尚未确定，但需作初步的负荷计算时，如：供配电系统处于规划阶段时，具体设备台数尚未明确；处于初步设计阶段时，部分主要的、大容量的用电设备已经清楚，但某些分散的、小容量用电设备并未确定。这时，均需借助用电指标进行负荷计算。常见的方法有：负荷密度法、单位指标法和住宅用电量指标法。

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

1）负荷密度法 负荷密度法的计算公式如下： Pc=ρA 式（2-15） 式中 Pc—计算负荷，单位为KW； A—计算范围的使用面积，单位为㎡； Ρ—负荷密度指标，单位为KW／㎡

2）单位指标法 单位指标法的计算公式如下： Pc=aN 式（2-16）

式中 a—单位用电指标，单位为KW∕人、KW∕床、KW∕产品等； N—单位数量，单位为人数、床数、产品数量等。

3）住宅用电量指标 法住宅用电量指标法的计算公式如下： Pc=K∑βN 式（2-17） 式中 β—住宅用电指标，单位KW∕户； N—供电范围内的住宅户数； K∑--住宅用电同时系数。

本工程为二类高层建筑，应急照明设备用电、消防控制室、消防电梯为一级负荷，采用两路专用回路供电。普通客梯、生活水泵、楼梯照明等用电设备为二级负荷，应由两路电源供电，楼梯照明灯采用声控并且使用电子延时开关控制，火灾时强制点亮。其他的一般电力、照明用电属于三级负荷。

2.2.2 变压器T1的负荷计算

负荷计算一般采用需要系数法。

用电设备功率乘以需要系数和同时系数（一般可取K∑=0.9），便可直接求出计算负荷。这种方法比较简单、应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计 需要系数值是在一定的范围内按统计方法来确定的，它的准确性对负荷计算有重要的意义，可从许多文献中查表得到。但是，需要系数表中给出的只能是推荐值，这就要求设计者根据设计经验和具体情况从中选取一个比较恰当的值。一般来说，当用电设备组的设备台数多时选取较小值，否则选取较大值；设备使用率高时选取较大值，否则选取较小值。

因商业用电给出了负荷密度，一层为高级商业设施，负荷密度ρ=130W/m2，二、三层为一般商业设施，负荷密度ρ=85W/m2，故应根据负荷密度法求出计算负荷。负荷密度法的计算公式如下：

Pc=ΡA

一层商业用电的计算负荷为：

Pc1=0.13×50000÷27=240.7≈241KW 二层商业用电的计算负荷为：

Pc2=0.085×50000÷27×2=314.8≈315KW 一、 二层商业用电的计算负荷为

Pc= Pc1+ Pc2=556KW

其它负荷计算用需要系数法进行计算。 计算负荷如下表：

表2-1 设备组编号 1 设备名称 1-3F商业用电 屋顶泛光照明 地下室照明 生活水泵 客梯、消防电梯 消防控制室 变电所照明 住宅楼设备容量PN/kW 560 需要系数kd 0.8 cosФ tanФ 0.62 Pc/kw 556 Qc/kvar Sc/kVA 334 634 Ic/A 993 0.85 2 3 4 20 4 25 1 0.8 1 0.80 0.90 0.80 0.75 0.48 0.75 1.73 20 3 25 82 15 2 19 142 25 4 31 164 38 5 47 249 5 82 1 0.50 6 7 8

20 4 10 1 0.8 0.7 0.80 0.90 0.95 9

0.75 0.48 0.33 20 3 7 15 2 2 25 4 7 38 5 11 河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

梯照明 总计 有功同时系数 无功同时系数 总负荷计算 644 514 824 1252 725 0.9 0.95 716 541 注：1-3F商业用电用的是负荷密度法进行的负荷计算。

2.2.3变压器T2负荷计算

变压器T2的负荷计算用的是需要系数法。计算结果如表2-2：

表2-2

设备组编号 1 设备名称 4-11层住宅用电 12-19层住宅用电 20-26层住宅用电 生活水泵 客梯 5 消防电梯 总计 有功同时系数 无功同时系数 总负荷计算 10

设备容需要cosФ PN/kW 系数Kd tanФ Pc/kw Qc/kvar Sc/kVA Ic/A 512 0.4 0.85 0.62 205 127 241 366 2 512 0.4 0.85 0.62 205 127 241 366 3 448 0.4 0.85 0.62 179 111 211 320 4 25 42 40 1579 1 0.76 0.65 25 21 33 50 1 0.76 0.65 0.9 0.95 82 696 70 456 108 164 626 433 762 1157 河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

2.3 电气元件的选择

2.3.1 主要电器元件及其功能

①、断路器 是一种开关电器，能切除或投入正常负荷，并能切断故障回

路。故障回路中故障电流通常很大，切断故障回路需专门具有强灭弧能力的灭弧装置，所以断路器主触头设于灭弧装置内，无法观察其通断状态，即断开时无可见断点。考虑使用安全，除小容量低压断路器外，一般断路器均不能单独使用，必须与能产生可见断点的隔离电器配合使用。

②、负荷开关 也是一种开关电器，能切除或投入正常负荷，具有一定的灭弧能力，断开时有明显可见断点。

③、隔离开关 是一种隔离电器，只能切除或投入空载或很小的负荷，断开时有明显可见的断点。往往与断路器配合使用。

④、熔断器 是一种保护电器，专门用于切断过负荷较大的回路。当熔断器熔体上通过的电流超过一定值后，熔体发热熔断，切断电路。

⑤、电流互感器 是一种电流变换电器，隔离高电压，通常将大电流变成小电流，以取得测量和保护用电流信号。

⑥、电压互感器 是一种电压变换电器，隔离高电压，通常将高电压变成低电压，以取得测量和保护用电压信号。

⑦、避雷器 防过电压侵入。避雷器设于被保护设备的前端，当有过电压侵入时，将避雷器击穿，对地放电，以起到保护后面的电气设备的作用。

⑧、移相电容器 作无功功率补偿。供配电系统大多都是感性负荷，从系统汲取感性无功，致使系统中感性无功成分增加，功率因数下降；电容器向系统汲取容性无功，使系统容性无功成分增加，以抵消部分感性无功，提高功率因数。

在确定开关元件时，要考虑到既能投、切入正常负荷，又能在回路故障时切断故障回路，因此通常采用“断路器+隔离开关”或“负荷开关+熔断器”的开关组合方式来完成上述功能。当断路器的回路侧无电流倒送可能时，则可省去断路器负荷侧的隔离开关。在进行回路投入和退出操作时，开关电器必须遵循的操作顺序是：

接通回路时，先闭合隔离开关，后闭合断路器。 断开回路时，先断开断路器，后断开隔离开关。

2.3.2 电器的选择

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

①、变压器的选择

1)变压器的选取原则

a.根据负荷性质选择

当变压器所有大量一、二级负荷时，易装设两台主变压器，但变电所如能另外取得足够容量的备用电源时，亦可只装设一台主变压器。

b.考虑经济运行方式

当季节性负荷变化较大，宜于采取经济运行方式时，可装设两台主变压器。 c.对三级负荷的考虑

三级负荷变电所一般只装设一台主变压器，但集中负荷较大时，装设两台主变压器。

d.考虑今后发展

根据负荷发展远景，可以当前装设一台变压器，但变电所按以后装设两台主变压器来设计。 2)变压器的选取

变压器的选取应先计算变压器的视在功率，根据视在功率确定变压器的额定容量。本设计的供配电系统的简略的电气连接方式如图1。 图1

a.首先计算变压器T1的计算负荷。由图可知应先求D1~D8的负荷，如表

2-3。

表2-3

计算点

设备容量功率因数 计算有功12

计算无功计算视在计算电流河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

/kw D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 560 20 4 25 82 20 4 10 0.85 0.80 0.90 0.80 0.50 0.80 0.90 0.95 功率/kw 556.0 20.0 3.2 25.0 82.0 20.0 3.2 7.0 功率/kvar 344.6 15.0 1.5 18.8 141.9 15.0 1.5 2.3 功率/kVA 654.1 25.0 3.6 31.3 164.0 25.0 3.6 7.4 /A 993.9 38.0 5.4 47.5 249.2 38.0 5.4 11.2 再求取未补偿时B1’的负荷如表2-4。 表2-4

计算点 B1’ 计算有功功率/kw 716.4 计算无功功率/kvar 540.6 计算视在功率/kVA 897.5 计算电流/A 1363.6 再求出补偿后的B1点的负荷，如表2-5。 表2-5

补偿前功率因数cosФ1 补偿后功率因数cosФ2 实际补偿容量无功补Qc/kvar偿容量（18Qcc/kvar 台，12 kvar /台） 257.5 288.0 补偿后计算有功功率Pc /kw 补偿后计算无功功率Qc/kvar 补偿后计算视在功率Sc/kVA 计算点 补偿后计算电流Ic/A B1 0.80 0.93 671.4 252.6 717.3 1089.9 因补偿后的计算视在功率为717.3KVA，所以根据附录1得：变压器T1应选取额定容量为1000KVA的10KV级S9系列铜先电力变压器S9—1000∕10（6）型D，yn11型变压器

b.计算变压器T2的计算负荷，由 图1可知应先求E1~E6的计算负荷，如表2-6。

表2-6

计算点 E1 E2 E3 E4 E5 E6 设备容量/kw 512 512 448 25 42 40 功率因数 0.85 0.85 0.85 0.76 0.76 0.76 计算有功功率/kw 204.8 204.8 179.2 25.0 42.0 40.0 计算无功功率/kvar 126.9 126.9 111.1 21.4 35.9 34.2 计算视在功率/kVA 240.9 240.9 210.8 32.9 55.3 52.6 计算电流/A 366.1 366.1 320.3 50.0 84.0 80.0 再求取未补偿时B2’的负荷如表2-7. 13

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

表2-7 计算点 B2’ 计算有功功率/kw 695.8 计算无功功率/kvar 456.4 计算视在功率/kVA 832.1 计算电流/A 1264.3 再求出补偿后的B2点的负荷，如表2-8. 表2-8 补偿前功率因数cosФ1 补偿后功率因数cosФ2 实际补偿容量Qc/kvar（15台，12 kvar /台） 180.0 补偿后计算有功功率Pc /kw 补偿后计算无功功率Qc/kvar 补偿后计算视在功率Sc/kVA 计算点 无功补偿容量Qcc/kvar 补偿后计算电流Ic/A B2 0.84 0.93 174.4 695.8 276.4 748.7 1137.5 因补偿后的计算视在功率为748.7KVA，所以根据附录1得：变压器T2应选取额定容量为1000KVA的10KV级S9系列铜先电力变压器S9—1000∕10（6）型D，yn11型变压器

②变压器的保护整定 1) 过电流保护

工作原理：当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA瞬时动作，其触点闭合，使时间继电器KT通电动作。KT经过整定的时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器KS和中间继电器KM通电工作。KS动作后，其信号牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光或音响信号；KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除一次电路的短路故障。QF跳闸时，其铺助触头QF1-2随之断开跳闸回路，同时KA和KT自动返回起始状态，而KS则可手动复位。原理图如图2 公式为

Iop=Krel∕Kre*Il.max 式（2-18）

Krel—可靠系数，电磁型继电器去1.2，感应型继电器取1.3；Kre—返回

系数，取0.85；

2)速断电流的整定 公式

Iop=KrelKKX∕Kre*Il.max 式（2-19）

3)过负荷保护 公式

Iop=Krel∕Kre*Ir.T 式（2-20）

Ir.T 为55A，故

14

根据变压器的型号确定

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

过电流保护整定

Iop=Krel∕Kre*Il.max

=1.2/0.85×1.5×55A=116.47A

图2

速断电流的整定Iop

=KrelKKX∕Kre*Il.max

=1.3×1.2/0.85×55×1.5=151.41A

过负荷保护

Iop=Krel∕Kre*Ir.T

=1.1/0.85×55=71.18A

对变压器进行保护接线，如图3

③ 其它元件的选择 1)断路器的选取原则

a.断路器的额定电压必须大于或等于线路的工作电压。

15

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

b.断路器的额定电流≥线路的负载电流。

c.断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流。

图3

d.断路器末端单相对地短路时能使选用B、C、D型瞬时脱扣器的开关动作，对于不同类型的负载（用电设备）选用不同的瞬时脱扣器和相应的电流等级的产品。

e.漏电断路器的额定漏电动作电流必须≥2倍的线路业已存在的泄漏电流。 f.在装漏电保护器之前必须搞清原有的供电保护型式，以便判断是否可以直接安装或需改动。

G.有进出线规定的产品必须严格按要求接线，进出线不可反接。 2)选择结果

因变压器TI补偿前电流为1248.5A，根据附录2得：断路器选择SN-10Ⅲ型号中，额定电流为2000A的少油户内式断路器。

④.配电方式的确定

高层建筑低压配电系统的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。应将照明与电力负荷分成不同的配电系统；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电；对各层配电间的配电宜采用下列方式之一

1）工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式。

2）工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。

16

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

3）工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干。 本工程配电采用分区树干式，详见图4。

图4

说明：本工程为二类高层建筑，应急照明设备用电、消防控制室、消防电梯为一级负荷，采用两路专用回路供电。普通客梯、生活水泵、楼梯照明等用电设备为二级负荷，应由两路电源供电，楼梯照明灯采用声控和电子延时开关控制，火灾时强制点亮。其他的一般电力、照明用电属于三级负荷。

17

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

2.4 短路电流的计算

先画出电路的短路简化图，如图5所示。 图5

由前面所知，变压器T1、T2均为S9-1000/10(6)型号，查表得各项参数为1000KVA，10.5/0.4KV，uk.T%=6 .断路器为额定电流为2000A的SN10-10Ⅲ型号，查表得断路器的S0C=750MVA。

令Sd=100MVA,取Ud1=Uc1=10.5KV, Ud2=Uc2=0.4KV

因不知由区域变电站到该楼变电站的电缆长度，故线路的电抗标幺值忽略不计。

电力系统的电抗标幺值为

X1*=X2*=Sd/Soc=100/750=0.13

X1a*=X2a*= uk.T%Sd/100SN.T=6×100/(100×1)=6

因变压器T1与T2的型号完全相同，所以对K1a和K2a、K1b和K2b点的电抗标幺值相同，故求出其中的一组就行。 K1a点的电抗标幺值为 XK1a*=x1*=0.13 K1b点的电抗标幺值为 XK1b*=X1*+ X1a*=6.13 Id=Sd/(Ud×√(3))

18

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计 所以，对K1a点，求短路电流和短路容量：

=Id1/ X

K1a*

=100/(10.5×√(3))/0.13=42.30KA

=

=2.55

=1.51

==42.30KA

=107.87KA =63.87KA

? Sd/ XK1a*=100MVA/0.13=769.23MVA;

对K1b点，求短路电流和短路容量：

=Id2/XK1b=100/(0.4×√(3))/6.13

=23.55KA

=

=1.84

==23.55KA

=25.67KA

=43.33KA

=

=1.09

= Sd/XK1b=100MVA/6.13=16.31MVA

因为K2a点、K2b点分别与K1a点、K1b点的电抗标幺值相同，故短路电流和短路容量相同，所以，K2a点的短路电流和短路容量为

=42.30KA

=42.30KA

=

=2.55=1.51

=107.87KA =63.87KA

19

河南城建学院本科毕业设计(论文) 低压供配电系统设计

=769.23KA

K2b点的短路电流和短路容量为

==23.55KA =

=23.55KA

=1.84=43.33KA =1.09

=25.67KA

=16.31MVA

20

河南城建学院本科毕业设计(论文) 消防报警系统设计

第三章 照明系统设计

3.1 照明设计的基本概念

电气照明设计的基本原则主要是实用、经济、安全、美观。根据这一原则，

在进行照明设计时，应根据视觉要求、作业性质和环境条件，使工作区或空间获得：良好的视觉功效，合理的照度和显色性、适宜的亮度分布以及舒适的视觉环境。在确定照明方案时，应考虑不同类型建筑对照明的特殊要求，处理好电气照明与天然采光的关系、合理使用建设资金与采用节能光源高效灯具等技术经济效益的关系。要求我们设计时要正确选择照明方式、光源种类、灯泡功率、灯具数量、形式与光色，防止人与光环境之间失去协调性。

3.2照明方式的选择

照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。

不同的照明种类有不同的照度要求。所谓照度，是用来表示被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示。选择照度是照明设计的重要问题，照度太低会损害工作人员的视力，不合理的高照度则会浪费电力。选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。

照明方式有一般照明、局部照明和混合照明三种。在满足标准照度的条件下，为节约电力，应恰当选用合适的照明方式，当一种光源不能满足显色性要求时，可采用两种以上光源混合照明的方式，这样既提高了光效，又改善了显色性。

另外，充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色墙面的反射系数可达70－80％，同样能起到节电的作用。

而本论文主要对屋顶泛光照明、地下室照明、变电所照明、楼梯照明和应急照明进行设计。

3.3 照明设计

本建筑的照明设计可分为一般照明设计和应急照明设计。本建筑为普通民用住宅，一般照明主要为住宅室内照明和楼梯照明。应急照明是在正常照明系统

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河南城建学院本科毕业设计(论文) 消防报警系统设计 因电源发生故障，不再提供正常照明的情况下，供人员疏散、保障安全或继续工作的照明。屋顶泛光照明、地下室照明、变电所照明和楼梯照明均使用白炽灯，但应急照明应该具有蓄电池对其进行供电，平时对蓄电池进行充电，确保蓄电池充满电，当线路出现故障时能对其进行供电。照明设计的电气连接方式如下图6。

图6

22

河南城建学院本科毕业设计(论文) 防雷接地系统设计

第四章 防雷接地系统设计

4.1 雷电对建筑物产生的危害

①直接雷击过电压 又称“直击雷”，是空中的雷云直接向电气设备、线路、建筑物或大地放电的过电压，其过电压幅值可达1亿伏，其雷电流幅值可高达几十万安，它产生的热效应和机械效应破坏性极大，并相伴产生危险的电磁效应和闪络放电。

②感应过电压 又称“感应雷”，是雷云对电气设备、线路或建筑物产生的静电感应或电磁感应多引起的过电压，其过电压幅值可高达几十万伏，危害也很大。

③雷电波侵入 雷电过电压除以上直击雷和感应雷两种基本形式外，尚有沿电气线路进入建筑物的一种过电压，又称“雷电波侵入”或“高电位侵入”。这种雷电波侵入可由于线路上遭受直击雷或发生感应雷所引起。据统计，城市中发生的雷害事故中有约50%~70%属雷电波侵入所照成。

4.2防雷装置

①接闪器：就是专门用来接受直接雷击的金属物体，包括：避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。

1）避雷针：通常安装在电杆或构架、建筑物上，它的下端要经引下线与接地装置连接。

2）避雷线：一般采用截面不小于35地，因此它又称为架空地线。

3）避雷带和避雷网：主要用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应雷。 ②避雷器：避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在保护设备的电源侧。包括阀式避雷器和排气式避雷器。

1)阀式避雷器又称阀型避雷器，用来保护重要的或绝缘较为薄弱的设备。

23

的镀锌铜绞线，架设在架空线路的

上面，以保护架空线路或其他物体免遭直接雷击。由于避雷线既是架空，又要接

河南城建学院本科毕业设计(论文) 防雷接地系统设计 2)排气式避雷器又称管型避雷器，它只能用于室外架空场所，主要是架空线路。

3）保护间隙又称角型避雷器，只能用于室外且负荷不重要的线路上。 4）金属氧化物避雷器又称压敏避雷器，已广泛用于低压设备的防雷保护。随着制造成本的降低，它在高压系统中也开始获得推广应用。

4.3变电所和电力线路的防雷措施和技术要求

①对直击雷的防护 1）防雷措施

a.架设独立避雷针 适用于变配电所及架空线路中易受雷击的个别杆塔上（如在相邻的高层建筑物的防雷保护范围以内时不再装设）

b.架设架空避雷线 适用于35KV以上的架空线路上特别是进线段和峡谷地区的变配电所 2)主要技术要求

a.独立避雷针和避雷线宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频电阻RE≦10Ω.当有困难时，接地装置可与主接地网连接，但避雷针（线）与主接地网的地下连接点至35KV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15m

b.独立避雷针与变配电装置在空气中的间距（单位m）: S0≧0.2Rsh+0.1h，且 S0≧5m

式中h为避雷针检验点离地高度（m）；Rsh为避雷针的冲击接地电阻（Ω） c.独立避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中的水平间距（m）： SE≧0.3 Rsh ，且SE≧3 m

d.进线保护段上的避雷线保护角不宜大于20°，最大不应大于30°.进线保护段范围内的电杆工频接地电阻RE≦10Ω.

24

河南城建学院本科毕业设计(论文) 防雷接地系统设计 ②对雷电侵入波的防护 1)防范措施 a.高压侧的防护

1.装设阀式避雷器（FV） 适用于高压母线、变压器高压侧、高压架空进线末端和出线首端。

2.装设排气式避雷器(FE)或保护间隙（FG） 高压架空线路上个别绝缘薄弱的地点。

b.低压侧的防护 装设阀式避雷器（FV）或击穿保险器（FG） 多雷区及以上的配电变压器低压侧不接地中性点。

2)主要技术要求

a.阀式避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气应尽量缩短，其最大电气距离如表4-1所示。

表4-1 线路电压（KV） 进线长度(Km) 1 35 1.5 2 1 66 1.5 2 1 110 1.5 70 25

进线路数 1 25 40 50 45 60 80 45 2 40 55 75 65 85 105 70 95 3 50 65 90 80 105 130 80 115 4 55 75 105 90 115 145 90 130 河南城建学院本科毕业设计(论文) 防雷接地系统设计

2 220 2 100 105 135 165 160 195 180 200 对3~10KV主变压器，进线为1路的最大电气距离为15m，2路为20m。

b.35KV和6~10KV变配电装置对接线分别如图7和图8所示。

图7

图8

c.避雷器应以最短的接地线与变配电所的主接地网连接，或通过电缆的金属外皮连接。

26

河南城建学院本科毕业设计(论文) 防雷接地系统设计

4.4 第二类防雷建筑物的防雷措施

①防直击雷的措施

1)宜采取在建筑物上装设避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。

2)引下线不应少于两根，间距不应大于18m，每根引下线的冲击接地电阻Rsh≦10Ω。

3)防直击雷接地宜与防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连；当不共用、不相连时，两者在地中的距离不应小于2m。

4)高度超过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，尚应采取防侧击和等电位的防护措施。

②防雷电感应的措施

1)建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，可不另设接地装置。

2)平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物在净距离小于100mm时应采用金属线跨接，但长金属物连接处可不跨接

3)建筑物内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处 ③防雷电波侵入的措施

对第二类防雷建筑物中非爆炸危险建筑物，其低压电源线路应符合下列要求：

1)当架空线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将其与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。靠近建筑物的两基电杆上的绝缘子铁脚应接地，其Rsh≦30Ω

27

河南城建学院本科毕业设计(论文) 防雷接地系统设计

2)架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷的接地装置相连；当不相连时，架空管道应接地，其Rsh≦10Ω

4.5本建筑防雷接地系统设计结果

4.5.1防直击雷的措施

本建筑利用基础钢筋网（成电气通路）做接地体，接地电阻小于1Ω（否则增加人工接地体）。屋面避雷带用?10mm的圆钢沿着墙暗敷于粉刷层中，粉刷层厚度需小于20mm。利用柱内不少于四根?12mm以上的钢筋做通常焊接做引下线，共13处，在建筑物四周均匀或对称布置，其间距小于18m。

4.5.2 防侧击感应雷的措施

①为防侧击雷，从45m以上，每三层设均压环，屋面所有金属门窗、建筑玻璃幕墙、设备金属外壳、露出屋面的金属物、装饰构件内钢筋均应与作防雷引下线的钢筋连通；

②钢结构和混凝土的钢筋应互相连接，竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接，平行敷设的金属管道如果间距小于0.1m应跨接；

③电源从邻近两不同变电站由电缆引入，并在入楼处设置避雷器，电缆金属外皮、金属线槽接地。

4.5.3 接地系统

①本工程低压配电系统接地型式采用TN-S，在电源引入处作重复接地；其工作零线和保护地线在接地点后要严格分开。凡正常不带电而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。

②防雷接地、变压器中性点接地及电气设备、信息系统等接地共用统一的接地装置，要求接地电阻不大于1Ω，否则应在室外增设人工接地体。

③本工程采用总等电位连接，在配电室设总等电位连接端子；将建筑物内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件进行连接。

④弱电机房、电梯机房、浴室、卫生间等处设局部等电位连接。

28

河南城建学院本科毕业设计(论文) 致谢

6 11,10.5 Y,yn0 0.4 D,yn11 400 2200 1.4 4 S9-160160 /10 (6) 10,6.3, 430 2100 3.5 4 6 11,10.5 Y,yn0 0.4 D,yn11 480 2600 1.3 4 S9-200200 /10 (6) 10,6.3, 500 2500 3.5 4 6 11,10.5 Y,yn0 0.4 D,yn11 560 3050 1.2 4 S9-250250 /10 (6) 10,6.3, 600 2900 3.0 4 6 11,10.5 Y,yn0 0.4 D,yn11 670 3650 1.1 4 S9-315315 /10 (6) 10,6.3, 720 3450 3.0 6 11,10.5 Y,yn0 0.4 D,yn11 800 4300 1.0 S9-400400 /10 (6) 10,6.3, 870 4200 3.0 6 11,10.5 Y,yn0 0.4 D,yn11 960 1030 1030 1200 1300 5100 4950 4950 6200 5800 1.0 3.0 1.5 0.9 3.0 4 4 4.5 4.5 5 S9-500500 /10 (6) 10,6.3, 6 S9-630630 /10 (6)

Y,d11 Y,yn0 0.4 D,yn11 34

11,10.5 10,6.3, 河南城建学院本科毕业设计(论文) 致谢

6 11,10.5 Y,d11 Y,yn0 0.4 D,yn11 1200 1400 1400 1400 1700 1700 1700 1950 2000 1950 2400 2400 2400 3000 3000 3000 3500 3500 3500 6200 7500 7500 7500 10300 9200 9200 12000 11000 12000 14500 14000 14500 18000 18000 18000 25000 25000 19000 1.5 0.8 2.5 1.4 0.7 1.7 1.4 0.6 2.5 1.3 0.6 2.5 1.3 0.8 0.8 1.2 0.8 0.8 1.2 4..5 4.5 S9-800800 /10 (6) 10,6.3, 5 5.5 4.5 5 5.5 4.5 5 5.5 4.5 6 5.5 6 6 6 6 S9-1000/10 (6) S9-1250/10 (6) S9-1600/10 (6) S9-2000/10 (6) S9-2500/10 (6) S9-3153150 0/10 11,10.5 11,10.5 Y,d11 Y,yn0 0.4 D,yn11 1000 10,6.3, 6 11,10.5 Y,d11 Y,yn0 0.4 D,yn11 1250 10,6.3, 6 11,10.5 Y,d11 Y,yn0 0.4 D,yn11 1600 10,6.3, 6 11,10.5 Y,d11 Y,yn0 0.4 D,yn11 2000 10,6.3, 6 11,10.5 Y,d11 Y,yn0 6 6 5.5 2500 10,6.3, 0.4 D,yn11 6 6.3 Y,d11 Y,d11 35

4100 23000 1.0 5.5

河南城建学院本科毕业设计(论文) 致谢 (6) 10 S9-4000/10 (6) S9-5000/10 (6) S9-6300/10 (6)

6300 10 5000 10 11,10.5 6.3 Y,d11 7000 35000 0.9 5.5 4000 10 11,10.5 6.3 Y,d11 5000 26000 1.0 5.5 11,10.5 6.3 Y,d11 6000 30000 0.9 5.5 36

河南城建学院本科毕业设计(论文) 致谢 附录B部分常用高压断路器的主要技术数据

动稳定额定电额定电类别 型号 压（K流（A） V） A) VA） （KA） SW2-31000 5/1000 少油 16 _____ 45 流(KV量（M开断电断流容电流峰值 热稳定固有分电流有闸（S）间（S）作机构效值≯ （KA） ≯ 型号 合闸时配用操16(4S) CT2-XGⅡ SW2-335 1600 25 _____ 63 25(4S) 0.06 0.4 5/1600 SW2-32000 5/2000 25 _____ 63 25(4S) CD3-XG 户外 SN10-35Ⅰ 1000 16 ______ 40 16 0.06 CT10 35 1250 20 _____ 50 20 0.25 0.2 CT10 SN10-35Ⅱ SN10-少油 10Ⅰ SN10-1000 10Ⅱ 10 1250 SN10-2000 10Ⅲ 3000 40 750 125 40 40 750 125 40 0.06 0.2 40 750 125 40 31.5 500 80 31.5 0.06 630 1000 16 16 300 300 40 40 16 0.06 16 0.15 CT7 户内 CT8 CT10 CT14 37

河南城建学院本科毕业设计(论文) 致谢

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