某公共停车场供配电系统设计.doc

1、目录摘要3第一章 绪论41.1设计题目及工程概况41.2设计目的及要求41.2.1 目的41.2.2 设计报告要求51.3设计依据51.3.1 国家及地方现行的主要设计规范，规定和标准51.3.2 建设单位提供的相关设计资料63.建设单位提供的用地坐标图。61.3.3 国家及地方编制的标准图案61.4 设计范围7第二章 方案论证82.1供配电系统的方案论证82.2方案事项8第三章 负荷计算93.1负荷计算的依据和目的93.2负荷计算方法93.3无功补偿计算及选择20第四章 设备与导线的选择224.1变压器选择224.2 低压断路器254.3 电缆的选择274.4电流互感器的选择284.5 低压

2、开关柜选择29第五章 防雷保护和接地装置的设计305.1 防雷设备和措施305.2接地与接地装置32总结33参考文献35附录36摘要 本工程题目是某公共停车场供配电系统设计。通过对负荷计算、高低压电器的选择、电缆选择与敷设方式以及防雷接地的设计，熟悉民用建筑电气设计的相关规范和标准，熟悉建筑供配电系统设计的方法、步骤和内容熟练使用AutoCAD绘图，学会整理和总结设计文档报告，学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。关键词：负荷计算；高低压电器选择；电缆选择；防雷接地第一章 绪论1.1设计题目及工程概况设计题目：某公共停车场供配电系统设计工程概况： 已知参数：某公共停车场供配电系统设计平

3、面图和工程概况见图纸资料。建设地点：郑州市郑东新区CBD。建设单位：郑州市郑东新区管理委员会建设投资项目管理中心。总建筑面积35943.9平方米，地下建筑面积35498平方米，地上建筑面积445.9平方米，建筑层数：地下2层。地下建筑总高度为10.950m。1.2设计目的及要求 1.2.1 目的1 阅读相关科技文献，查找相关图纸资料。2 熟悉民用建筑电气设计的相关规范和标准。3 熟悉建筑供配电系统设计的方法、步骤和内容。4 熟练使用AutoCAD绘图。5 学会整理和总结设计文档报告。6 学习如何查找设备手册及相关参数并进行系统设计。 1.2.2 设计报告要求1.报告要求必须用B5号纸打印,符合

4、学校规定的格式。2.报告要求附有目录，并标明报告各部分的页数。3.报告要求附有指导教师提供的课程设计任务书。4.报告要求书写摘要5.报告要求叙述设计方案及设计原理6.给出设计计算过程和计算书。7.报告要求用软件画出设计的系统图和相关的平面图。8.报告要求列出所有使用的器件、设备清单9.报告要求写出总结。10.报告要求附有参考文献，并且不少于5项（自己查找）1.3设计依据 1.3.1 国家及地方现行的主要设计规范，规定和标准人防防空工程设计规范GB50225-2005 人名防空工程设计防火规范GB50098-98人名防空地下室设计规范 GB50038-2005汽车库建筑设计规范 JGJ100-9

5、8汽车库、修车库、停车场设计防火规范民用建筑电气设计规范建筑照明设计标准火灾自动报警系统设计规范建筑设计防火规范 1.3.2 建设单位提供的相关设计资料 1 .城规，消防，人防等有关主管部门对本工程方案的 审 批意见。 2.建设单位批准的本工程设计任务书，方案及初步设计文件。 3.建设单位提供的用地坐标图。 4. 我单位与建设单位签订的设计合同。 1.3.3 国家及地方编制的标准图案 人民防空地下室设计规范图示 电气专业 05SFD10 电气工程 2002RD 防空地下室电气设计 FD0102 常用水泵控制电路图 01D3D3-3 常用风机控制电路图 0303-23 利用建筑物金属体做防雷及接

6、地装置安装 03D0501-3 等电位联结安装 02D501-2 建筑电气工程设计常用图形和文字符号00DX001 火灾报警及消防控制 04X501 电缆敷设 94D164 05系列工程建设标准设计图集 05YD1.4 设计范围 地下车库平时的配电系统，照明配电，火灾自动报警及消防联动控制系统，动力配电，接地系统以及战时配电系统。 第二章 方案论证2.1供配电系统的方案论证本工程所选方案是双电源进线，分为两个配电柜，每个配电柜对不同用电设备进行供配电。按照国家相关文件、法规，地下停车场中的应急照明、通信设备电源、消防风机、消防动力等是比较重要的负荷，因此划分为一级负荷。普通照明及其他为三级负荷

7、。因此应该选用双电源进线，两电源分别从不同的配电所引来，以备其中一个配电所因维修等原因断电后，停车场用电设备能从另一个配电所得电，从而保证设备正常运行。两个配电柜分居两地，分别对其所管的用电设备单独供电。一方面，单独供电，互不影响，且便于维护。另一方面，单个房间不方便装两台配电柜，分开后，利于散热，节约单个房间的空间。此方案中没有另设柴油发电机组作为备用电源，考虑到双电源供电已经保证用电的可靠性，另外也节约了成本。本工程保护接地采用TN-C-S，三相四线制，一部分中性线与保护线合一，节省中性线的成本。2.2方案事项选择方案时注意的事项，方案以简洁、节约、经济为主，在不影响安全、功能实现及国家法

8、律法规的情况下，应尽量着手减少成本。选择方案时，结合具体项目，考虑用电负荷和、防雷接地等，并据此选择最佳方案。第三章 负荷计算3.1负荷计算的依据和目的 负荷计算是供配电工程设计的基础，必须正确计算负荷，才能设计出合理的供配电系统。负荷计算的内容包括：计算负荷、尖峰电流、平均负荷。计算负荷又称半小时最大负荷，是供配电设计时选择变压器容量、无功补偿容量、季节性负荷容量 ，选择电器、电线电缆。计算电压偏差、功率损耗和电能损耗的依据。尖峰电流一般取启动电流的周期分量作为计算电压下降、电压波动以及选择保护电器和保护原件等的依据。平均负荷用来计算电能消耗量和最大负荷。3.2负荷计算方法负荷计算分为需要系

9、数法，利用系数法和单位指标法。本工程采用需要系数法，其特点是：计算简便，计算精度一般，用电设备台数少时，误差较大。适用于各类项目，尤其是变电所负荷计算。类型负荷等级设备功率/KW需要系数功率因数有功计算负荷/KW无功计算负荷/Kvar视在计算负荷/KVA计算电流/A普通照明AL1AL11三级4.50.90.94.051.964.56.84AL12三级4.50.90.94.051.964.56.84AL13三级4.50.90.94.051.964.56.84AL14三级4.50.90.94.051.964.56.84AL15三级4.50.90.94.051.964.56.84AL11三级4.50

10、.90.94.051.964.56.84AL12三级4.50.90.94.051.964.56.84AL13三级4.50.90.94.051.964.56.84AL14三级4.50.90.94.051.964.56.84AL15三级4.50.90.94.051.964.56.84总计450.90.940.519.64568.4AL2AL21三级4.50.90.94.051.964.56.84AL22三级4.50.90.94.051.964.56.84AL23三级4.50.90.94.051.964.56.84AL24三级4.50.90.94.051.964.56.84AL25三级4.50.90

11、.94.051.964.56.84AL21三级4.50.90.94.051.964.56.84AL22三级4.50.90.94.051.964.56.84AL23三级4.50.90.94.051.964.56.84AL24三级4.50.90.94.051.964.56.84AL25三级4.50.90.94.051.964.56.84总计450.90.940.519.64568.4普通照明用电负荷计算表类型负荷等级设备功率/KW需要系数功率因数有功计算负荷/KW无功计算负荷/Kvar视在计算负荷/KVA计算电流/A应急照明ALE1ALE11一级310.8531.863.535.36ALE12一级

12、310.8531.863.535.36ALE13一级310.8531.863.535.36ALE14一级310.8531.863.535.36ALE15一级310.8531.863.535.36ALE11一级310.8531.863.535.36ALE12一级310.8531.863.535.36ALE13一级310.8531.863.535.36ALE14一级310.8531.863.535.36ALE15一级310.8531.863.535.36总计总计3010.853018.635.353.6ALE2ALE21一级30.90.92.71.3134.56ALE22一级30.90.92.71

13、.3134.56ALE23一级30.90.92.71.3134.56ALE24一级30.90.92.71.3134.56ALE25一级30.90.92.71.3134.56ALE21一级30.90.92.71.3134.56ALE22一级30.90.92.71.3134.56ALE23一级30.90.92.71.3134.56ALE24一级30.90.92.71.3134.56ALE25一级30.90.92.71.3134.56总计300.90.92713.13045.6应急照明负荷计算表类型负荷等级设备功率/KW需要系数功率因数有功计算负荷/KW无功计算负荷/Kvar视在计算负荷/KVA计算

14、电流/A消防地下潜污泵PWB一级2*7.5+ 3*2.2=21.60.650.814.0410.5317.5526.7喷淋泵ALSB一级18.5*2=370.750.827.7520.8134.6952.7喷淋泵JFJ一级2*2.2+2*3=10.40.60.86.244.687.811.9喷淋泵PFJ一级8+13=210.70.814.711.0318.3827.9ALXF一级1510.9157.2616.725.32APJ14一级1510.9157.2616.725.32APJ11一级1810.9188.72035.45APJ12一级1810.9188.72035.45APJ13一级181

15、0.9188.72035.45ALG一级610.962.96.710.13ALPD1一级610.962.96.710.13ALPD2一级610.962.96.710.13APJ21一级2510.92512.127.842.21APJ22一级2110.92110.223.335.45APJ23一级2910.9291432.248.95APJ24一级2910.9291432.248.95APJ25一级1010.9104.811.116.88APJ22一级1410.9146.815.623.63ALSB一级350.90.931.515.33553.18总计3550.90.88324.59173.57

16、368.08559.2消防计算负荷表3.3无功补偿计算及选择在工厂总配电所的10KV进线侧计量，工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，,因此在配电所二次侧进行高压无功集中补偿，进线侧补偿后的功率因数由0.88提高到0.92，要想达到0.92需取=0.92。二次侧需装设的并联电容器容量为：=324.59(0.880.92 )KVar33.97Kvar补偿后的负荷补偿前目标值无功补偿容量/kvar补偿后/kW补偿后/kvar补偿后/kVA计算电流/A0.880.9233.97324.59139.6353.3536.8第四章 设备与导线的选择4.1变压器选择 每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：

17、 1）任一台变压器单独运行时，宜满足：Sr=70%Sjs 2）任一台变压器单独运行时，应满足：Sr=Sc，即满足全部负荷需求。代入数据可得：=0.7630KV.A=441=355KV.A。确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：S9-630 ，其主要技术指标如表所示：短路电流计算确定基准容量Sd=100MVA，Uav1=10.5kV，Uav2=0.4kV，Soc=500MVA，计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值（1）电力系统的标幺值（2）架空线路的标幺值查表知，X0=0.35/km（3）电力变压器的电抗标幺值，查表知Uk%=6绘制短路等效电路图如下：计算K-1点短路容量X*(K-1)=X

18、1*+X2*=0.2+0.32=0.52=Id1/ X*(K-1)=5.5/0.52=10.6KA=10.6KA=2.55*10.6KA=27.03KA=1.51*10.6KA=16.01KA=Sd/ X*(K-1)=100MVA/0.52=192.3MVA计算K-2点短路容量X*(K-2)=X1*+X2*+ X3*/X4*=0.2+0.32+9.5/2=5.27=Id2/ X*(K-2)=144/5.27=27.3KA=27.3KA=1.84*27.3KA=50.2KA=55*27.3KA=29.8KA=Uav2*=*0.4*27.3MVA=18.9MVA即短路计算表如下表所示：短路计算点三

19、相短路电流（kA）三相短路容量（MVA）k-110.610.610.627.0316.01192.3k-227.3 27.327.350.229.818.094.2 低压断路器低压断路器是供配电系统中最重要的开关设备之一，它能在事故情况下迅速地断开短路电流，防止事故扩大。1 低压断路器种类 按其灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器及真空断路器等。2 选择原则（1）满足正常工作条件a.满足工作电压要求 即：b.满足工作电流要求 即：c.满足工作环境要求 （2）满足短路故障时的动，热稳定条件a.满足动稳定要求 短路时电器设备能受到的电动力，与导体间形

20、状系数、间距、长度、材料以及通过电流的大小有关。对开关电器而言，一旦制造出来，无论用于系统何处，其导线间间距、长度及形状系数都不会改变，因此通过导体的电流的大小就成为决定该开关电器能否达到稳定要求的唯一因素，即只要满足：或 式中开关电器的极限通过电流峰值；开关电器的极限通过电流有效值；开关电器安装处的三相短路冲击电流；开关电器安装处的三相短路冲击电流有效值。b.满足热稳定要求 开关电器自身可以承受的热脉冲应大于短路时最大可能出现的热脉冲，称为满足热稳定要求，即设备参数HUM8D-400S比较条件计算数据UN（V）690UN（V）380IN（A）800Imax（A）536.8过电流脱扣器额定电流

21、（A）800Imax（A）536.8瞬时过电流脱扣器动作电流（A）KIN=2800=1600KrelIpk（A）1.351000=1350KOLIal（A）4.51000=4500短延时过电流脱扣器动作电流Iop（s）(A)KIN=2800=1600KrelIpk（A）1.351000=1350KOLIal（A）4.51000=4500灵敏度校验Ks=1.5Ks1.3断流能力校验Ioc（kA）50Ik27.3 式中 开关电器的t秒热稳定电流有效值；开关电器安装处的三相短路电流有效值；假想时间。4.3 电缆的选择（1）满足发热条件：IalIc；（2）满足电压损失U%5%；（3）满足机械强度条件

22、铜芯电缆Smin300mm2；a经计算IC=536.8A，因此拟定ZB-ACW90-4*400的电缆，Ial=590A，则满足要求；b.,则满足要求；c. 所选导线横截面积是400 mm2，显然满足机械强度的要求。根据前面计算，故选用ZB-ACW90-4*400作为输出回路电缆。4.4电流互感器的选择 （1）满足工作电压要求即：Ur=UNUmUw 式中 Um电流互感器最高工作电压； Uw电流互感器装设处的最高电压； Ur电流互感器额定电压； UN系统标称电压；（2）满足工作电流要求，应对一、二次侧电流进行考虑。 a.一次侧额定电流Ir1： Ir1Ic 式中Ic线路计算电流。 b.二次侧额定电流

23、Ir2： Ir2=5A（3）准确度等级 由于考虑到仪表指针在仪表盘1/22/3左右较易 准确读数，因此： Ir1=（1.251.5）Ic由于 Ur=380V Ic=559.2A Ir1=（1.251.5）Ic=838.8A本工程供配电系统的电流互感器主要用于测量，因此准确级选0.5级，因此选用电流互感器BH-0.55。4.5 低压开关柜选择 低压开关柜用在低压电力系统中，作为低压配电系统。 低压开关柜选用GCK1型号的开关柜额定工作电压(V)400/230额定绝缘电压(V)400最大额定工作电流（A）3150最大短时开断电50最大短路开断电流(KA)50外形尺寸（高宽深）（mm）800 100

24、0 2200 第五章 防雷保护和接地装置的设计5.1 防雷设备和措施防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。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，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。防雷措施为：（1）架设避雷线

25、这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。（2）提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 由于310KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。（4）装设自动重

26、合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。变配电所的防雷措施（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器

27、，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋

28、直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。5.2接地与接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两

29、根导体在不同地点与接地网连接。总结 一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 通过这次供配电设计，我

30、在多方面都有所提高。通过这次建筑供配电设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次地下停车场设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了供配电等课程所学的内容，掌握供配电设计的方法和步骤，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。 在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的xxx老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘

31、一格的思路给予我无尽的启迪；这次供配电设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。参考文献1翁双安，供配电工程设计指导，机械工业出版社，20042李英姿等，现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社，20083孟德星等，AutoCAD2008中文版电气设计完全自学手册，机械工业出版社，20084供配电系统设计规范 （GB50054-2009)5 民用建筑电气设计规范 （GBJGJ_T16-2008)附录36