教室配电设计

1教学楼供配电设计摘要电力，是现代工业生产、民用住宅及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代化社会的信息化和网络化都是建立在电气化的基础之上的。另外，随着国家对教育事业的关注和加大投入，各地教学楼的建设也随之增加，相应的对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出更大的挑战。教学楼照明设计是电器设计的基本内容之一，其设计的质量好坏，直接关系到人们工作、学习和生活质量的高低。照明设计的目的就是根据环境的要求，正确的选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布灯方案，在节约能源和建设资金的允许下，获得一个良好、舒适愉快的工作、学习和生活环境。因此做好供配电工作对于保证正常学习、工作、生活将有十分重要的意义。本次设计主要内容包括：负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性学校的电气工程及其自动化专业偏强电，通过这次对教学楼供电系统的设计来全面的复习和巩固书本上所学到的知识，加强理论与实际相结合的能力，在完成设计的过程中锻炼搜索和遴选有用资料的能力，并通过逐步的完善设计内容提升自己发现问题、解决问题和所学知识的综合应用能力。关键词：变压器电气主接线电气设备继电保护2前言用户供电系统的基本设计目标是为各电力用户的生产活动和人民生活提供一个安全、合理、优质的供电环境。而教学楼的供配电设计质量的好坏，直接关系到我们接受知识，享受大学生活质量的高低。教学楼供配电设计的目的是根据具体环境的要求，来进行负荷计算、主接线计算、短路电流的计算、设备选择校验、变电所平面布置设计。通过本次课程的设计，加深对建筑物供配电的理解，初步了解教学楼供配电设计的基本原理、步骤及方法。掌握建筑供配电总体方案、设计计算、设备选型。结合课程设计的文档内容，熟悉教学楼供配电下需要提供的文档技术要求，学会绘制供电系统图，建立负荷计算表，学会查阅有关专业技术资料及设计手册，提高进行独立设计的能力，并完成课程设计相关任务。3第一章系统供电负荷的计算1.1负荷计算公式根据工艺和建筑设计等部门提供的用电设备及其安装容量的确定计算负荷的工作成为负荷计算。负荷计算的理论依据是相似性原理，即性质相同、功能相近的用电设备组、生产车间或电力用户，其负荷曲线应相似，其负荷曲线的特征参数值（负荷系数、利用系数、需要系数、最大有功负荷利用时数等）应相近。计算负荷是根据已知的教学楼的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。本章采用需要系数法对学校的各类用电负荷进行详细计算，并采用并联电容器方法对低压进行集中补偿，以提高功率因数。1.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式（1）有功计算负荷（单位为kW）edPKP30（1-1）式中：dK为需用系数(1)无功计算负荷（单位为kvar）tan3030PQ（1-2）(2)视在计算负荷（单位为kvA）cos3030PS（1-3）(3)计算电流（单位为A）NUSI33030（1-4）式中：NU为用电设备的额定电压（单位为KV）41.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式（5）多组用电设备有功计算负荷基本公式：同时系数:0.8~0.9KP0.85~0.95Kq本次设计取0.95Kq0.95Kq3030PKPP3030QKqQ30303NISU3030cosPS1.2教学楼统计及计算（1）普通教师负荷统计单台容量PN/KW台数设备总容量KW需要系数KdcosΦtanΦPc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A荧光灯0.081814.40.70.551.5210.0815.322—风扇0.0640.240.50.750.880.120.106电脑0.2810.280.70.90.330.1960.065插座0.680.480.70.750.880.3360.296总计2.523216.9———11.70716.111取PK=0.910.5315.3018.5828.235qK=0.9575表1-1普通教室负荷统计表（2）楼梯过道负荷统计单台容量PN/KW台数设备总容量KW需要系数KdcosΦtanΦPc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A白炽灯0.14040.7102.80—应急灯0.01252.51102.50总计0.11656.5—5.30取PK=0.9qK=0.954.7704.777.247表1-2楼梯过道负荷统计表（3）卫生间负荷统计单台容量PN/KW台数设备总容量KW需要系数KdcosΦtanΦPc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A白炽灯0.160.60.7100.4200.420.646表1-3卫生间负荷统计表（4）其他负荷统计单台容量PN/KW台数设备总容量KW需要系数KdcosΦtanΦPc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A生活水泵202400.70.80.752821总计40360—3634.84取PK=0.9qK=0.9532.433.143.87466.659表1-4其他负荷统计表（5）左半楼负荷统计A.左半楼每层负荷统计类型个数Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A普通教室442.14861.2274.324112.928表1-5左半楼每层负荷统计表B.左半楼总负荷统计类型个数Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A7每层5210.74306.1371.62564.64楼梯过道14.7704.777.24总计6215.51306.1376.39571.881-6左半楼总负荷统计表（6）右半楼负荷统计A.右半楼每层负荷统计类型个数Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A普通教室331.61145.91555.74384.696卫生间10.4200.420.638总计432.03145.91556.16385.3341-7右半楼每层负荷统计表B.右半楼负荷统计类型个数Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A8每层5160.155229.575280.815426.67楼梯过道14.7704.777.24总计6164.925229.575285.585433.911-8右半楼负荷统计表（7）A楼负荷统计类型个数Pc/kwQc/kvarSc/KvAIc/A左半楼1215.51306.1376.39571.88右半楼1164.925229.575285.585433.91其他132.433.143.87466.659总计3412.8568.8——取PK=0.9qK=0.95371.5540.4655.7996.31-9A楼总负荷统计91.3低压配电在正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，并且无特殊要求时候，应采用树干式配电。当用电设备为大容量时，或负荷性质质量，或在有特殊要求的建筑物内，应采用放射式配电。放射式的优点是：供电可靠性高，故障发生后影响范围小；继电保护装置简单且易于整定；便于实现自动化；运行简单，切换操作方便。树干式的优点是变配电所的馈出线回路少、投资小、结构简单。还有一种为混合式，它兼具前两者的优点，在现代建筑中应用最为广泛。图1-1一级放射式图1-2树干式在本次设计中对干同一区变管辖范围内用电设备性质相同的采用放射式配电，而少区域内采用树干式配电。本教学楼采用放射式和树干式相结合。具体图如下所示：10第二章主接线设计变配电所是电力网的重要组成部分，承担着电网电压的变换和电能传输任务。他的设计（变电所位置的确定和主变压器及主接线方案的选择）至关重要，其中主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。2.1变配电所位置的选择变配电所位置选择的一般原则：（1）尽量靠近负荷中心，以减少配电系统的电能损耗、电压损耗及有色金属消耗量。（2）进出线方便，特别是采用架空线进出时应考虑这一点。（3）接近电源侧，对总变、配电所特别要考虑这一点。（4）设备运输方便。（5）尽量避开剧烈震动和高温场所。（6）不宜设在有多尘和有腐蚀性气体的场所，当无法远离时。则应设在污源的上风侧。（7）不宜设在厕所、浴池或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。（8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方。且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。（9）不应妨碍其他建筑物的发展，并适当考虑今后的扩建。2.2变压器型号的选择2.2.1变压器台数的选择我们知道现学校采用10KV线路电源进线，由于学校用电大多为三级负荷，只有行政楼和图书馆消防为二级负荷，对供电可靠性和灵活性要求不是太高。因此，用一台变压器就可以了。112.2.2变压器型号的选择用高效节能型三相电力变压器S9来取代用热轧硅钢片的SJ1三相电力变压器节能效果十分明显，通常所需的新增投资费用在3年左右时间内即可收回，在整个变压器寿命期间可节约的电费支出约为整个投资费用的3-4倍，并有利于绿色环保。因此，我校采用的变压器为S9-800/10(6),主变压器的联结组均采用Yyn0。2.3变配电所接线图设计在正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，并且无特殊要求时候，应采用树干式配电。当用电设备为大容量时，或负荷性质质量，或在有特殊要求的建筑物内，应采用放射式配电。放射式的优点是：供电可靠性高，故障发生后影响范围小；继电保护装置简单且易于整定；便于实现自动化；运行简单，切换操作方便。树干式的优点是变配电所的馈出线回路少、投资小、结构简单。还有一种为混合式，它兼具前两者的优点，在现代建筑中应用最为广泛。图2-1一级放射式图2-2树干式在本次设计中对干同一区变管辖范围内用电设备性质相同的采用放射式配电，而少区域内采用树干式配电。本教学楼采用放射式和树干式相结合。具体图如下所示：12图2-3变电所的主接线路图第三章短路电流的计算“短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相碰触。电网正常运行的破坏大多数是由短路故障引起的。因此，正确计算短路电流尤为重要。3.1短路电流计算短路电流计算的方法常用的有名值法和标么值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名值；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。3.1.1供电系统中各标幺值的确定标么制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值就是实际有名值与选定的基准值间的比值，即标么值＝)()(同实际值单位基准值任意单位实际值从上看出，标么值是没有单位的。另外,采用标么值计算时必须先选定基准值。13我们一般先选定基准容量Sd和基准电压Ud。根据三相交流电路中的基本关系，推得基准电流Id和基准电抗值分别为dddSIU3（3-1）dddddUUXSI23（3-2）据此，可以直接写出以下标么值表示式容量标么值*dSSS（3-3）电压标么值*dUUU（3-4）电流标么值*dddIIIISI3（3-5）电抗标么值*dddXSXXUX2（3-6）在进行短路计算时，为方便起见通常选择基准值Sd＝100MVA，基准电压（Ud）为线路平均额定电压（Uc）。3.1.2短路电流的计算（1）绘制计算电路，如图3-1所示：~`系统500MVALGJ-150,8km(2)(1)(3)k-1k-210.5kV0.4kVS9-800图3-1短路计算电路（2）确定短路计算基准值设MVASd100，NcdUUU05.1，即高压侧kVUd5.1