供配电系统课程设计 某高层建筑高低压供配电系统设计.doc
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1、摘 要 正确的计算选择变电所的变压器容量及其他主要电气设备负荷,运用标么值计算短路电流也十分的重要,是保证建筑物安全可靠供电的重要前提。做好建筑供电工作对于改善人民环境,提高生活质量,具有十分重要的意义。由于能源节约市供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,建筑供配电工作要很好的为居民服务,切实保证生活用电的需要,并做好节能工作。 此外,在供电工作中应该如何处理局部和全局当前和长远等关系,既要照顾局部的当前利益,又要有全局观点能顾全大局适应发展, 本次设计分主要有四部分,分辨是负荷计算各无功功率补偿;变电所主变压器和住接线方案的选择:变电所一次设备选择检验变所
2、进出线和临近电缆的选择。 关键词:电气设备 负荷计算 无功补偿 电力设备 变压器 目 录摘 要I1 绪论41.1设计题目及工作概况41.1.1设计题目41.1.2工程概况41.2设计目的及要求41.2.1 设计目的41.2.2 设计要求41.3设计的依据51.4设计的原则51.4.1对变配电系统的要求及其原则52方案论证72.1供配电系统的方案论证72.2方案事项73负荷计算93.1负荷计算的依据与目的93.2负荷计算方法93.2.1需要系数法93.2.2单组设备计算负荷103.2.3多组设备的计算负荷113.3无功补偿计算及选择123.3.1无功补偿的计算依据123.3.2自动补偿时补偿容量
3、计算123.4负荷计算133.4.1照明负荷0.38KV配电干线负荷计算133.4.2动力负荷和平时消防负荷0.38KV负荷计算173.4.3消防负荷0.38KV配电干线的负荷计算223.4.4 10/0.38KV变电所总负荷计算264设备与导线的选择304.1变压器的选择304.2三相短路电流的计算304.3高压断路器的选择314.4低压断路器的选择334.5互感器的选择344.5.1电流互感器的选择344.5.2电压互感器的选择354.4导线选择365变配电室设计376防雷接地设计396.1接地概念396.2接地形式的种类396.2.1 TNC系统396.2.2 TNS系统406.2.3
4、TNCS系统406.3各种接地的作用41结束语42参考文献43附 录441 绪论1.1设计题目及工作概况1.1.1设计题目 某高层建筑高低压供配电系统设计1.1.2工程概况 本工程为一类高层综合楼,地面22层,地下一层,总建筑面积28807.1平方米。其中地下室建筑面积为2916平方米,建筑物总高为99.8米。年预计雷击次数0.11次,为二类防雷建筑物。地下一层为附建式6级人防地下室,平时作为汽车库,战时作为一个防护单元二等人员掩蔽部,掩蔽人数为800,地面一到四层为商场,三层以上均为办公用房,屋顶为设备层,变电所设在一层。1.2设计目的及要求1.2.1 设计目的 用我们已学过的供配电的基本知
5、识,按照给定的内部设计资料和供配电设计要求进行设计,掌握变配电系统设计的理论知识,方法程序,技术规范和设计的基本技能,进一步扩大知识面,培养我们的创新意识和获取新知识的能力,树立起严谨,认真,实事求是、刻苦钻研、团结协作的工作态度和工作作风。1.2.2 设计要求(1)首先对本工程设备布置和设备容量进行详细掌握,判断本工程的建筑类别和负荷等级,根据负荷等级,结合供电的可靠性、安全性与经济性进行方案论证。完成本工程的主结线图并完成相应方案。(2)完成高压供电系统图、低压配电系统图、变配电室平面图及剖面图、竖干线配电图、变配电室接地图。 (3)最后完成计算书,其中应包括结论、方案论证、负荷计算、设备
6、与导线的选择、变配电室设计、接地设计、结束语、参考文献等基本章节,要求作出所有相关数据计算的理论依据和典型实例,根据国家有关新标准规定完成计算书。1.3设计的依据 (1)建筑概况:应说明建筑类别、性质、面积、层数、高度等。 (2)建设方提供的有关职能部门(如:供电部门、消防部门、通信部门、公安部门等)认定的工程设计资料,建设方设计要求。 (3)相关专业提供给本专业的工程设计资料。 (4)本工程采用的主要标准及规范1.4设计的原则1.4.1对变配电系统的要求及其原则 (1)安全性 必须保证在任何可能的运行的方式及检修状态下运行人员及设备的安全。(2)可靠性 主结线的可靠性要求由用电负荷的等级确定
7、。要保证主结线的可靠性可以采用多种措施。如系统中的某一电气元件故障时,可以由保护装置自动把故障元件迅速切除,使之不影响系统的其他部分的继续运行;也可以在系统中设置备用元件,当工作元件故障时,由自动装置立即投入备用元件代替工作元件。因此,在主结线中就要考虑是否方便电气元件的投切操作。(3)灵活性 应能适应在各种可能的运行方式的要求。主结线的电路关系是可以改变的,在系统运行中,这种主结线电路关系的改变叫做运行方式的改变。运行方式的改变通常是通过对主结线中某些电气元件的投入和切除来实现的,因此,主结线应考虑是否方便电气元件的投切操作。从而适应各个时段能源供电能力与负荷变化的要求,适应元件检修的要求,
8、保证各种不正常运行方式下系统仍能达到足够的供电质量。(4)经济性 应满足最少的投资与年运行费用的要求,使得总经济效益为最佳。2方案论证2.1供配电系统的方案论证本工程中一级负荷是消防设备,二级负荷为地下室设备,其余的均为三级负荷。总负荷为2051.3KW。根据负荷容量,本工程选用一台干式环氧树脂变压器,容量为1600KVA, 本工程采用两路电源进线,其中电源S1给1#和2#两台变压器供电,电源S2仅给3#和4#两台变压器供电,高压母线单母线分段联络,保证电源切换;低压母线分段联络,运行方式灵活,保证了供电的可靠性。高压柜采用KYN28-12系列产品。产品的外型尺寸为:80016002200(m
9、m)。参数:额定电压:12KV;额定绝缘水平:1min工频耐受电压42KV,雷电冲击耐受电压75KV。低压开关柜采用MNS系列产品,以E=25mm为模数,外型尺寸为:10002200800(mm)。参数:额定工作电压:690V;额定绝缘电压:1KV;额定耐冲击电压:10KV;工频耐受电压:3KV。变压器型号: SCB-1600/10,联结组别:Dyn11,空载损耗:2300W,负载损耗:11000W,阻抗电压:6%,空载电流:1.0%,噪音52dB。2.2方案事项 (1)高压供配电系统中,为了保证整个系统的供电可靠性,拟采用高压母线分段联络的供电方式。并拟用TN-S系统。 (2)低压配电系统中
10、为保证本工程的一、二级负荷供电可靠性,拟采用低压母线分段联络的供电方式。(3)根据本工程实际需要拟将变电所设置在地下一层 (4)高压配电系统:10KV高压配电系统为 单母线分段,正常运行时,两路电源同时供电,当任一电源故障或停用时,人工闭合网络开关,每路电源均能承担全部的负荷。高压断路器采用真空断路器,直流操作电源。 (5)1#,2#变压器及3#,4#变压器之间的低压母线设联络开关,低压母线分段运行,联络开关设自投自复;自投不自复;手动转换开关。自投时应自动断开非保护负荷,以保证变压器正常工作。住进开关与联络开关设电气连锁,任何情况下只能合其中的两个开关。 (6)低压配电系统采用放射式和树干式
11、相结合的方式,对单太容量较大的负荷和重要负荷采用放射式供电,对照明和一般负荷采用采用树干式和与放射式相结合的方式。 (7)高压开关柜采用下进、下出的接线方式。低压开关柜均采用上进、下出的接线方式。 (8)高压电缆采用YJV-10KV交联聚氯乙烯绝缘,聚氯乙烯护套铜芯电力电缆。低压出线电缆选用ZRYJV-T-1KV交联聚氯乙烯绝缘,聚氯乙烯护套铜芯电力电缆;(9)根据相关规定,同时为了提高在变配电室工作的安全可靠性,拟采用接地线同基础主筋可靠焊接的方法,对整个变配电室采用等电位系统。3负荷计算3.1负荷计算的依据与目的需要系数法计算简单,是最为常用的一种计算方法,适合用电设备类数量较多且容量相差
12、不大的情况,结合本工程具体情况,采用需要系数法。 3.2负荷计算方法3.2.1需要系数法负荷计算的需要系数法:首先根据负荷类别进行分组,然后按照下列步骤进行计算。(1)设备功率 每组中只有一台(套)电气设备时,应将设备实际向供配电系统汲取的电功率作为计算负荷,又常把单台设备的计算负荷称作设备功率,以(KW)表示。对于: 连续工作制负荷 = (3-1) 式中为设备额定输入功率,(2)断续运行工作制电动机类负荷应将起额定功率换算成负荷持续率为25%时的等效功率,以便计算: =2 (3-2)式中 -设备额定输入功率(3)断续运行输入功率.工作制电焊类负荷应将其额定功率换算成负荷持续率为100%时的等
13、效功率,以便于计算.即: = (3-3) 式中为设备额定输入功率,(4)成组用电设备的设备功率是指除备用设备以外的所有单个用电设备额定输入功率之和.(5)照明设备的设备功率应考虑辅助其正常工作的镇流器等元件上的功率损耗。白炽灯光源的照明设备: = (3-4)荧光灯光源的照明设备: =1.25 (3-5)高强气体放电灯光源的照明设备: =1.1 (3-6)3.2.2单组设备计算负荷 当分组后同一组中设备台数3台时,计算负荷应考虑其需要系数,即: = (3-7) = tg (3-8) = (3-9) (3-10)式中 总设备功率,单位为KW 需要系数 计算有功功率,单位为KW 计算无功功率,单位为
14、Kvar 计算视在功率,单位为KVA tg电气设备功率因数角的正切值 电气设备额定电压,单位为KV 计算电流,单位为A当每台电气设备台数(套)3台时,考虑其同时使用效率取为1,其于计算与上述公式相同.3.2.3多组设备的计算负荷 当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时,先将每一组都按上述步骤计算后,再考虑各个设备组的计算负荷在各自的负荷曲线上不可能同时出现,以一个同时系数来表达这中不同时率,因此其计算负荷为: = (3-11) = tg (3-12) = (3-13) (3-14) 式中-有功功率同时系数.对于配电干线所供范围的计算负荷, 取值范围一般在0.7-1。-无功功率同时系数,对于配
15、电干线计算负荷, 取值范围一般在0.70.97;对于变电站总计算负荷取值范围一般在0.7。 3.3无功补偿计算及选择3.3.1无功补偿的计算依据自然满足要求,在负荷曲线上,无功计算负荷(最大值)往往是发生在有功计算负荷的附近,所以,一般以有功计算负荷发生时所需要的无功补偿容量作为自动补偿时补偿容量计算的依据.即: (3-15)选择:电容器的选择(使用台数) (3-16)当电容器为三相电容器时,其额定容量之和应小于系统需要的容量.所以实际的补偿容量应为 (3-17) 当电容器为单相电容器时,除了保证补偿容量以外,为维持三相平衡,还应保证电容器的台数为3的倍数补偿后的实际平均功率因数为: (3-1
16、8)3.3.2自动补偿时补偿容量计算由于自动无功补偿是根据负荷对无功的需求量,针对预先设定的功率因数目标,通过投切电容器随时调整的。因此,当补偿后的功率因数瞬时值满足要求时,其平均功率因数自然满足要求。在负荷曲线上,无功计算负荷(最大值)往往是发生有功计算负荷的附近,所以一般以有功计算负荷发生时所需的无功补偿容量作为自动补偿时补偿容量计算的依据。即:补偿前: (3-19)补偿后: (3-20) 式中 -补偿前的平均有功功率,单位为KW; -补偿前的平均无功功率,单位为kvar; -需补偿的无功功率,单位为kvar; -补偿后的功率因数角。因此需补偿的无功功率为: qcpc(3-21) 式中qc
17、-无功功率补偿率,与补偿前后的功率因数有关。3.4负荷计算3.4.1照明负荷0.38KV配电干线负荷计算用电设备名称计算回路编号配电箱设备功率/kw需要系数功率因数有功计算负荷/kw无功计算负荷/kw视在计算负荷/kw计算电流/A地下室照明MG0-1-ZAL112.84 10.5512.8419.50 23.35 35MG0-2-ZAL212.84 10.5512.8419.50 23.35 3525.68 10.5525.6839.00 46.70 70大楼泛光照明MG-01AL418 10.81813.50 22.50 341AL518 10.81813.50 22.50 3436 10.
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