万方综合大楼建筑供配电及照明设计.doc

1、目 录1、课程设计的目的32、课程设计的任务33、负荷的计算34、变压器的选择45、短路电流的计算46、设备的选择107、绘制供配电系统图138、电气设备的保护139、照明的设计1410、参考文献1511、心得体会1612、成绩、评语表16一、课程设计的目的通过对大楼的用电设备进行负荷计算和大楼地上三层的多功能厅照度计算等，对综合大楼的供配电及照明系统进行设计。从而了解理论与实践的结合的过程,并从中总结和吸取设计经验。1、高层民用建筑采用10KV甚至35KV高压供电，而一般高层建筑则可采用城市公用变压器低压供电；2、高层民用建筑的用电量大，对电气设备的要求较高；3、高层民用建筑对消防系统的安全

2、、可靠性要求较高；4、高层民用建筑对防雷、接地等安全要求较高；5、高层民用建筑功能较全，对弱电部分依赖较多，智能化水平较高。二、课程设计的任务1、确定符合等级。2、拟定高低压供配电系统。3、正确建立符合统计计算表。4、变压器、发电机台数、容量、型号的选择。5、开关、线路各做一个选型。6、三层照度计算及照明灯具的选择及布置。7、CAD绘制供配电系统图及照明平面图。三、负荷的计算1、计算负荷的定义：是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取30分钟平均最大负荷 P30、 Q30和 S30作为该 用户的“计算负荷”。2、其物理意义： 计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期

3、运行所产生的最大热效应相等。因此： PC= P30= Pm QC= Q30= Qm SC= S30= Sm3、求计算负荷的方法（一） 需要系数法 计算简便，最为通用的一种方法。1.用电设备组的计算负荷2.多个用电设备组的计算负荷 （ 配电干线和 变电所低压母线）（二）按二项式法 当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的 计算负荷时，采用。（三） 估算方法 单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法。4、负荷计算表总功率因数为0.92大于要求的0.9，合格； 四、变压器的选择T1:Sc9-1250/10 U1=10.5KV U2=0.4KV U%=6T2:Sc9-1250/10 U

4、1=10.5KV U2=0.4KV U%=6五、短路电流的计算计算短路电流的目的：1.选择和校验电气设备。2.继电保护装置的整定计算。3.设计时作不同方案的技术比（一）、线路的阻抗 Xl=X0*L=0.35*5=1.75（二）、变压器的阻抗T1的阻抗： Xt1=U%*Unt2/100*Snt=6*0.42/100*1250*10-3=0.0077 T2的阻抗： Xt2= U%*Unt2/100*Snt=6*0.42/100*1250*10-3=0.0077（三）、总阻抗的计算对变压器的高次侧X1=1.75对变压器的低次侧X2=1.75*（0.4/10.5）2+0.0077=0.01X3=1.7

5、5*（0.4/10.5）2+0.0077=0.01（四）、短路参数对变压器高次侧 1、短路电流周期分量的有效值： Ik1=Uav1/1.732*Xk=10.5/(1.732*1.75)=3.46KA2、短路电流的冲击值： Ish=2.55*Ik1=2.55*3.46=8.823KA Ish=1.52*Ik1=1.52*3.46=5.259KA3、短路容量： Sk1=1.732*Uav2*Ik2=1.732*10.5*3.46=62.924MVA对变压器低次侧对变压器T1的低次侧：:1、短路电流周期分量的有效值： Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/(1.732*0.01)=23.1KA

6、2、短路电流的冲击值： Ish=1.84*Ik2=1.84*23.1=42.5KA Ish=1.09*Ik2=1.09*23.1=25.2KA3、短路容量： Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*23.1=16MVA六、设备的选型（一）断路器的选择在电力系统中，高压断路器是一种重要的控制和保护电器。目前国产高压断路器主要有多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。 供电系统的运行状态，负荷的性质是多样的，作为控制，保护元件的高压断路器，为保证供电系统的安全运行，对它的要求是多方面的。对于开断电路中负荷电流和短路电流的高压断路器，首先应按使用地点和负

7、荷种类及特性选择断路器的类型与型号，即户内或户外式，以及灭弧介质的种类，并能满足下列条件：1.断路器的额定电压，应不能低于电网的工作电压，即 UeUg式中，Ue，Ug -分别为制造厂给出的断路器额定电压和网路的工作电压，伏或千伏。2.断路器的额定电流Ie，应不小于电路中的最大长期负荷电流，即 IeIg3.根据断路器的断路能力，即按照制造厂给定的额定切断电流Ieq，或额定断路容量Sed选择断路器切断短路电流（或短路功率）的能力。为此，应使额定切断电流Ieq不小于断路器灭弧触头刚分离瞬间电路内短路电流的有效值Idt，或在一定工作电压下应使断路容量Sed不小于短路功率Sdt。即 IeqIdt 或 S

8、ed UeIeqSdt（三相系统）式中，Idt-短路后t秒短路电流有效值（周期分量），对快速断路器，取Idt=I t0.1； Sdt-短路后t秒短路功率，对快速断路器Sdt=S。4.校验短路电流通过时的机械稳定性 在短路电流作用下，对断路器将产生较大的机械应力，为此，制造厂给出了能保证机械稳定性的极限通过电流瞬间时值Igf，即在此电流通过下不致引起触头熔接或由于机械应力而产生任何机械变形。因而，应使 Igjch式中 Igf，ick 分别为断路器的极限通过电流和断路器安装处的三相短路冲击电流（幅值）5.校验短路时的热稳定性 短路电流通过时断路器的热稳定性，由制造厂给出的在t秒（t分别为4，5或1

9、0秒）内允许通过的热稳定电流It来表征，即在给定时间t内，It通过断路器时，其各部分的发热温度不超过规定的短路时最大容许发热温度。因此，以短路电流Id通过断路器时，其热稳定条件为 ： IttQd式中 It为制造厂规定的t秒热稳定电流,Qd短路电流发热效应。 Qd=Qz+QfiA. 高压断路器的选择T1高次侧断路器应选为：ZN12-10/1250（1）、热稳定性的校验： Ik12*tima=232*(0.5+0.05)252*4 合格（2）、动稳定性的校验： Ish=42KA63KA 合格（3）、断流能力的校验： Ik1=2325KA 合格T2高次侧断路器应选为：ZN12-10/1250（1）、

10、热稳定性的校验： Ik12*tima=232*(0.5+0.05)252*4 合格（2）、动稳定性的校验： Ish=42KA63KA 合格（3）、断流能力的校验： Ik1=2325KA 合格B. 低压断路器的选择（以T1为例）（1）、Ic1=1011A; In1=1250A （2）、T1的选型选为：MW12（3）、各脱扣器的整流电流：a) 瞬时脱扣器 Iop.or=(1.1*1.8*1000)/(1.732*0.38)=3000A K3=3b) 短时脱扣器 Iop.or=(1.1*1.3*1000)/(1.732*0.38)=2173A K3=2c) 长延时脱扣器 Iop.tr=1.1*101

11、1=1112A K=0.9（4）、开断能力校验Ik=15.88In.br=35KA 合格（二）隔离开关的选择隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，它的主要用途是为检修区域提供明显的开断点、保证高压装置检修工作的安全。由于隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流和短路电流，因此，必须与断路器串联使用时，操作应在断路器完全开断的情况下进行。选择隔离开关，首先应考虑装置的种类与型式，屋内或屋外使用，对屋外污秽地区安装的隔离开关还应按上述熔断器选择时的条件保证绝缘泄漏比距的需要。隔离开关的其它选择条件与断路器类似，但对隔离开关不进行切断能力（切断电流或断路容量）的校验。型 号额定电压额定电流极限过电流峰

12、值配用机构电流稳定值GN86-10/1000A10KV1000A75KACS6-130KA(5S)JDW1-0.5/600A0.5KV600A3150A1250A(4S)JDW2-0.5/1000A0.5KV1000A3150A1250A(4S)高压侧拟选用 GN-10T/1000 型隔离开关，低压侧拟选用JDW1-0.5/600A, JDW2-0.5/1000A型刀熔开关。（四）互感器的选择互感器是电气测量，控制和保护回路的交流电源，其工作原理与变压器相同，特殊之处是其励磁电流很小，在电路计算中可忽略不计和规定的准确度。通常0.2级用于实验室精密测量，0.5级用于电能测量，1级用于测量仪表，

13、3级用于继电保护。电流互感器一次绕组串联在电力回路中，二次测额定电流为5A，由于负载是仪表与保护设备的电流线圈，其阻抗很小，运行中相当于变压器短路。二次侧绕组匝数远大于一次侧绕组匝数，所以二次侧不能开路，开路将产生危险的高电压。电压互感器一次并联在电力回路中，二次侧额定电压为100V，由于负载阻抗很大，运行条件相当于变压器空载，二次侧匝数远小于一次侧匝数，所以二次侧不能短路。短路将产生危险的过电流。为保证人在接触测量仪表和继电器时的安全起见，互感器的二次侧必须接地。A电压互感器的选择根据设计条件及目的，选用JDZ-10型电压互感器。一次测U1N=10KV，二次U2N=100V，容量效验：压互二

14、次回路分别有计量、失压保护和电压测量，其等级要求分别为0.5级 、3级、1级 。 JDZ-10型电压互感器二次线圈容量分别为：0.5级 80VA；1级 120VA；3级 300VA；因二次负荷分别接在了三个二次线圈中，且负荷较小每个负荷为小于10VA，所以容量能满足要求。因电压互感器在主接线中是与主回路并联的，主接线及其主回路发生短路时，电压互感器不会通过短路电流，所以不需要短路稳定性效验。B电流互感器的选择电流互感器选择时所依据的条件为：、额定一次电压，所选择电流互感器的额定一次电压U1e必须与互感器安装处的额定电压一致；、额定电流 应满足I1eIgmax 式中I1eIgmax分别为互感器原

15、边额定电流和装置的最大长期工作电流在环境温度条件下，容许连续通过电流互感器的原边电流可达额定值的120%，但过大将使误差增大。互感器的二次额定电流一般为5A。与仪表、继电器的标称电流相符。、准确度级与铁芯数电流互感器采用不同铁芯时，二次绕组的准确度级不同，供电度表需用0.5级、一般仪表用1.0级、继电器只需3级准确度，若只有一种用途，则可只选一个铁芯的互感器。电流互感器的准确度级与一定容量相对应，若负载增大超过某一准确度级所对应的额定容量，则准确度级下降。、二次负载的计算与校验电流互感器次边通过额定电流I2e和负载总阻抗Z2时的功率 W2=I22eZ2、校验短路时的热稳定性和机械稳定性电流互感

16、器的热稳定性，应按下式的条件判断，即（I1eKt）tQd式中Kt互感器热稳定倍数，t为热稳定电流通过的时间（t=1秒），I1e为电流互感器一次额定电流。电流互感器机械稳定性，应按下式的条件判断，既I1eKuch式中Ku电动力稳定倍数，ch短路电流冲击值产品型号额定电流比(A)级次组合准确级及额定输出保护级一秒热稳定电流(KA)动稳定电流(KA)0.20.513额定输出(VA)准确级及准确限值系数LFS-1020/50.2/30.5/31/3101010151510P101.6415/51.23据设计条件及要求，电源回路拟选用LFS-10系列电流互感器（具体计算步骤略）。（四）线缆的选择母线主要

17、是用来集中和分配电能的。常用铜、铝和钢三种材料制成。铜的导电性最好、机械强度大、耐腐蚀；铝的导电性比铜差、机械强度小、但比重小、成本低；钢的导电性最差，但机械强度最大，通常只在小电流的情况下采用。根据我国资源情况和技术政策，选取铝作为母线材质。硬母线一般采用矩形截面，因为同其它截面相比，矩形母线的集肤效应小，散热条件好，安装方便，因此，母线选择的主要任务是确定其截面。bhaa母线采用竖置放置，三相位置如图：Wb2*h*1/6W：截面系数，它的物理意义是指母线对垂直与力图5 母线布置示意图作用方向为轴线的抗弯距。h:宽度、b:厚度。、母线的选择母线的选择按工作电流选择截面，应满足IgmaxIrx

18、Igmax:最大长期工作电流，Irx：母线长期容许电流本系统额定电流为1713.2A,现拟选TMY-100*6，其长期允许载流量为11810A；低压母线选用TMY-60*6和TMY-50*5。（最高允许温度70度，基准环境温度25度）。电缆见附表。（六）发电机设备选择潍柴WD615/WD618系列柴油机是从奥地利斯太尔-戴姆勒-普赫公司引进的具有世界先进水平的高速发动机，产品排放可达到非道路国II阶段标准，为环保型产品，具有体积小、重量轻、功率大、油耗低、排放指标先进、噪音低、通用性强等优点。常用功率：170KW；电压(V)：230/400V；额定电流(A)：270 频率(HZ)：50功率因素

19、：0.8滞后。七、绘制供配电系统图八、电气设备的保护1、继电保护（1）、继电保护的原则选择性：切除故障部分，防止越级跳闸。 速动性：尽快速切断故障，减少故障存在的时间。灵敏性：指对故障或不正常运行状态的反映能力。 可靠性：不拒动、不误动（2）、过电流保护：就是利用过流时电流增大的特点构成的保护装置。分类： 定时限过电流保护 反时限过电流保护 无时限电流速断保护 有时限电流速断保护。2、防雷的过电压保护（1）、 防雷设备组成：接闪器、引下线和接地装置。 （2）、防雷的类型：A. 防直接雷 采用避雷针，避雷带或避雷网。 接闪器：避雷针、避雷带和避雷网。 接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引

20、导入地， 使接闪器下面一定范围内的建筑物免遭直接雷击B. 防间接(感应)雷 通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品，全部加以良好的接地处理来消除。防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其它金属线的绝缘距离应符合防雷的安全距离。将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体并加以接地的办法来消除。C. 防高电位侵入 在整个雷害事故中占5070 。配电线路全部采用地下电缆;进户线采用50100m长的一段电缆;在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。（图后附）九、照明的设计1、选择照明器的型式，并确定型号选用“双管格栅式日光灯2*40W”，型号JG-B502,光通量为5400lm2、平均照度计算基本

21、公式：计算方法：利用系数法其中：Eav工作面平均照度，lx；每个照明器中光源总光通量，lm；N 照明器数U 利用系数A 工作面面积,m2K 灯具维护系数 室空间系数RCR 顶棚空间系数CCR地板空间系数FCR 有效空间反射比顶棚（或地板）空间可等效到假象平面顶棚有效反射比cc，地面有效反射比fcA0顶棚（或地板）平面面积，m2；As顶棚（或地板）空间各表面的总面积，m2；顶棚（或地板空间各表面的平均反射比； 墙平均反射比w 3、计算照明器个数餐厅：长16m,宽10m,层高3.5m,天花板的有效反射比cc=70%，墙面的有效反射比w=50%，地板的有效反射比fc=20%根据以上数据查表得：RCR

22、1=2,U1=0.5；RCR2=3,U2=0.53；照度补偿系数K0=1.3； =5*2.5*(16+10)/(16*10)=2.03 =0.56 =0.43K=0.8N= Eav*A/(*U*K)=300*12*15/(400*0.675*0.8)=26考虑休息厅建筑平面的实际情况和照度要求，选择4*7=28只双管格栅式日光灯。4、照明器布置主要考虑照度均匀度 满足灯具的距高比L/H。当布置不为矩形时，有其距离的求法。正方形L=L1=L2矩形 菱形一般离墙距离（1/31/2)L,有工作面时，取（1/41/3)L。查表得：灯具的距高比L/H=1.6m4、照明平面图十、参考文献1 刘江 电气工程

23、标准规范综合应用手册. 中国建筑工业出版社2 刘江 建筑电气设备选型 中国建筑工业出版社3 唐志平 供配电技术 电子工业出版社 2005.14全国民用建筑工程设计技术措施，中国建筑标准研究所主编，第一版，中国计划出版社出版，20035通用用电设备配电设计规范，中华人民共和国机械工业部主编，GB5005593，建设部标准定额研究所出版，19936供配电系统设计规范，中国人民共和国机械工业部负责主编，GB 50052-95，中国计划出版社出版，1995十一、心得体会两周的建筑供配电及照明课程设计已接近尾声，即将交稿完成。在这感谢我的指导老师，在整个设计过程中，从开始选题，方案确定，开始初步设计，设计修改，直到设计结束，整个过程都是老师的悉心指导下完成的。课程设计即将结束，在此对本次设计的整个过程简单做一下总结。通过这一阶段的学习和实践。收获了很多，感想也很多。真正的认识到学历与能力并重“学问未必全在书本上。”学好书本上的东西是远远不够的。在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！十二、成绩、评语表课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日