毕业论文住宅小区供配电系统设计(定稿).docx
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1、15届毕业设计住宅小区供配电系统设计 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业电气化与自动化 班 级 指导教师 日 期 2015.5 塔里木大学机械电气化工程学院前 言住宅小区供配电系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活及秩序。因此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。本课题初步对住宅小区的供配电系统进行设计,并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范化。分析小区的原始数据和供电特点,对小区各类负荷进行计算;通过计算负荷选择变压器的容量和数目完成变电所的设计;合理选择电气主接线方式;根据短路电流选择合适的电力电缆;确定建筑物防雷等级,做好小区的防
2、雷接地保护。设计过程中不仅要保证供电的质量和安全性,还应尽量满足供电的经济性,节省能源和材料。关键词:计算负荷;短路电流;供配电设计;防雷接地;照明目 录工程概括11负荷计算21.1概述21.2负荷计算方法及使用场合21.3设备功率的确定21.4需要系数法计算负荷31.5小区负荷统计31.6无功补偿71.7无功补偿容器计算71.8补偿装置的选择72变电所及其设计82.1对变电所主接线的一般要求82.2电压选择与电能质量82.3电力变压器的选择82.4变电所电气主接线设计92.5低压部分配电系统102.6变配电所所址选择112.7变配电所型式选择113.照明和日用电器配电设计123.1正常照明配
3、电设计123.2正常照明配电设计124.短路电流计算134.1概述134.2短路电流的计算135.高、低压设备的选择155.1设备选择的基本原则155.2高压设备的选择155.3低压设备的选择186.导线的选择与校验196.1高压进线选择206.2低压进线的选择217.电测量仪表227.1变配电装置的测量仪表227.2电测量仪表的选择和接线238.防雷与接地系统设计238.1变电所防雷保护的设计:238.2建筑物的防雷保护设计238.3小区接地保护的设计:24致 谢26参考文献27附 录28塔里木大学毕业设计工程概括随着我国经济的快速发展和人民生活水平的显著提高,人们对住宅有了更高的要求。在这
4、个人们的生活与电息息相关的时代,大量的现代化家电进入到普通老百姓家里,造成家庭用电负荷大大提高。小区占地面积大、人口集中,负荷容量大、用电设备多。尤其是在用电高峰季,过负荷跳闸断电情况出现,供电干线断路器频繁跳闸造成大面积断电,会给居民的生活、学习和工作带来极大的不便。而原有电气国家设计标准和地方设计标准已经远远不能满足设计需要。因此本设计适应当代小区电气设计模式,在有关标准和规范的前提下,进行包括住宅、公用照明、电梯、供水等设计,以满足人们对住宅的电力需求.居民小区供配电系统就是将电力系统中的电能降压在分配到各个用户中去,它由小区降压变电所、高压配电线路、低压配电线路及用电设备组成。总降压变
5、电所及配电系统设计,是根据各个住户的负荷数量和性质,以及负荷布局,结合国家供电情况解决对各个住户的安全、可靠、优质、经济技术的分配电能问题。我国供配电系统的发展趋势:1、供配电系统的规模越来越大;2、功率密度越来越高;3、供配电系统可靠性要求越来越高;4、供配电系统的绿色节能;5、配电自动化。随着科技的进步和技术的发展居民小区供配电系统运行和维护的安全技术得到了越来越多的重视。工程供配电系统概述住宅小区的供配电系统建设工程的应坚持统一规划的原则,将电力网的运行状况和建设规划相结合,并且使经济发展和配电网的现状结合起来。本着以人为本的原则,保证供电品质,建设经济、安全、适度超前、提高供电可靠性的
6、原则,合理选择小区供配电措施。方案设计时应根据电力相关行相业的标准进行设计。使设计尽量简单,便于维护和管理,尽量减少电能消耗,提高电能利用率。还需要将近期和远期结合起来发展分析。建设近期的同时考虑到远期的发展可能,并根据用户用电负荷重要程度、用电需求、用电容量、用电性质等,结合区域电网规划和当地供电条件等因素,进行技术比较后制定出合理的供电方案。本次的课题设计主要先对该小区的用电特点和相关资料进行分析。对小区进行负荷计算,无功补偿。根据计算负荷得出的结果,对变压器容量和数目进行设计,并对配电所设计。设计出合适的电气主接线方式和配电线路接线方式。并根据短路电流计算结果,选择和校验电缆设备。根据建
7、筑的特点,确定各类建筑物的防雷等级,进行相关的防雷及接地设计和等电位联结,并选择低压配电系统的接地形式。依据相关专业提供的原始资料和国家行业标准规范和图集绘出电气设计图。本工程基本概况:(1)总体概况:本工程总建筑面积为61700平方米,由四栋主体建筑及地下公共汽车库、设备用房等组成。其中一个主体建筑为16层商业写字楼建筑,属于多层办公建筑。该多层建筑1、2层为临街商铺,3至16层为公寓式办公写字楼。另外一个主体建筑为31层高层住宅建筑,属于一类高层住宅建筑,耐火等级为一级。该高层建筑1、2层为临街商铺,3至30层为居民住宅。顶层为设备房、电梯机房及水箱间。地下1层为汽车库、附属设备用房等组成
8、。 (2)具体数据:高层建筑3-30层为住宅楼,每层5户,共三种户型。其中,一层里户型1共2户面积为80-100、户型2共2户面积为100-130、户型3共1户面积为130-150,全楼共480户。多层建筑3-16层为写字楼,共14160,安装容量为208KW。商业面积共5230,安装容量为261KW。(3)自然环境:本地区年平均雷暴日24.8d/a,通廊式住宅建筑年预计雷击次数为:0.0812次/a;建筑商业写字楼建筑年预计雷击次数为:0.0359次/a。本设计采用10kv/0.4kv进线形式,接地形式采用TN-C-S系统进户处设重复接地,采用综合接地方式,接地利用建筑物基础作接地极,接地电
9、阻不大于10欧姆。电源进线采用YJV22-10kv-395电缆引入。1负荷计算1.1概述负荷计算是供电工程的基础,必须正确计算负荷,才能设计出合理的供配电系统。供配电工程设计时,需要确定的电器负荷及计算目。负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热危险,轻者使线路和配电设备寿命降低,重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。(1)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性
10、的负荷,其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中,通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。计算精度一般,用电设备台数少时,误差较大。 (2)尖峰电流是指单台或多台用电设备持续时间12秒的最大负荷电流。一般取启动电流周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时,还应考虑启动电流的非周期分量。 (3)平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷1.2负荷计算方法及使用场合表1-1 负荷计算方法及适用场合序号计算方法名称特点及适用场合1需要系数法 计算精度一般,用电设备台数
11、少时,误差较大。适用于各类项目,尤其是变电所负荷计算2利用系数法 计算精度高,用电设备台数少且容量相差悬殊时亦然。计算较繁琐。适用于设备功率已知的各类项目,尤其是工业企业负荷计算3单位指标法 计算简便,误差较大。适用于设备功率不明确的各类项目,单位面积功率法和综合单位指标法适用于民用建筑工程,单位产品耗电量法用于工业企业工程1.3需要系数法计算负荷(1)多组用电计算负荷表1-2 多组用电设备的计算负荷用电设备组序号有功计算负荷/kW无功计算负荷/kar视在计算负荷/kar计算电流/Ai=1-n Pc.jQc.i合计(计入同时系数)对干线Kp=0.80-1.0 Kp=0.85-1.0对母线Kp=
12、0.75-0.90Kp=0.80-0.95Pc=KpPc.jQc=KpQc.jSc=Pc2+Qc2IC=SC3UN(2)三相用电设备组计算负荷 表1-3 三相用电设备组的计算负荷设备名称设备功率/kW需要系数功率因数额定电压/kV无功计算负荷/kvar视在计算负荷/KVA计算电流/A三相用电设备组PcKdUNQc=PctanSc=PCcosIC=SC3UN1.4设备功率的确定进行负荷计算时,需将电设备按其性质分为不同的用电设备组,然后确定设备功率Pe。(1)连续工作制用电设备组的设备功率即为铭牌额定功率Pr之和,备用设备功率不在计算之内;(2)短时或周期工作制用电设备的设备功率是指将铭牌额定功
13、率换算到将统一负荷持续率下的有功功率。(3)照明设备的设备功率为光源的额定功率加上附属设备的功耗;(4)季节性负荷,如空调制冷与采暖设备取其大着计入总设备功率;1.5小区负荷统计(1)住宅用电部分 根据实际负荷估算,规定面积在100以下的每户按4KW计算,120-150的每户按5KW计算,150以上的每户按6KW计算。由此可知,户型1为4KW/户的共2户、户型2为5KW/户的共2户、户型3为6KW/户的共1户。使用需要系数法计算负荷,每层一个电表箱。用6条配电干线从地下室一层变电所引来,每条配电干线连接5个楼层电表箱,其中一条干线连接4个楼层。本次设计以住宅负荷计算为主,以其中一条配电干线为例
14、,其余负荷按相同方法计算,结果如表5所示。用户配电箱部分,由公式可得安装容量: pc1=npN1=24=8kw pc2=npN2=25=10kw pc3=npN3=16=6kw楼层电表箱,查表3、4得kd=0.75,cos=0.9,tan=0.48楼层电表箱的计算负荷: PC=Kd(pc1+pc2+pc3)=0.758+10+6=18KW Qc=PCtan=180.48=8.64Kvar配电干线,查表3、4得Kd=0.4,cos=0.9,tan=0.48配电干线的计算负荷:Pcj=nKdPc=50.418=36kw Qcj=PCJtan=360.48=17.28Kvar Scj=Pcj2+Qc
15、j2=362+17.282=39.94KVAIcj=Scj3UN=39.943803=60.7A 因此住宅部分配电箱的计算负荷为375.12KW(2)公共用电部分 本工程公共用电部分包括:多层办公楼用电、电梯用电、消防用电、园林及建筑景观用用电、生活水泵用电、路灯和公共照明用电、排污设备用电等照明负荷以及动力负荷。本次计算以商业区和写字楼的计算负荷为主,其余负荷可根据表4查找需要系数,并根据介绍的公式对各个用电设备进行负荷计算,具体计算结果如下所示。由所给资料可知商业区和写字楼的安装容量分别为261KW和208KW,根据需要系数法计算出其计算负荷。表1-4 负荷统计表序号 用电设备 设备容量
16、需要系数 功率因数 tan Pe/kw Kd cos 1 住宅楼用户 1976 0.5 0.8 0.752 公寓式办公楼用户 950 0.7 0.75 0.883 商场照明及地下室照明 750 0.8 0.7 1.02 4 水泵及风机 350 0.6 0.65 1.175 电梯 240 0.8 0.8 0.756 报警系统 9 1 0.7 1.027 应急照明 134 0.9 0.8 0.758 消防电梯 62 0.9 0.8 0.759 消防水泵 95 1 0.8 0.75 10 自动灭火系统 145 1 0.85 0.6211 防烟排烟设施 115 1 0.8 0.75 12 潜水排污泵
17、35 0.8 0.8 0.751)公寓式办公楼用户负荷计算设备容量e= 950KW,需要系数d = 0.7,功率因数cos = 0.75有功计算负荷: Pc=KdPe=0.7950=650KW无功计算负荷: Qc=Pctan=6500.88=675Kvar视在计算负荷: Sc=Pccos=650/0.75=1125KVA计算电流: Ic=Sc3UN=1.709KA2)商场及地下室照明设备容量e = 750KW,需要系数d = 0.8,功率因数cos= 0.7有功计算负荷: Pc=KdPe=600KW无功计算负荷: Qc=Pctan=450Kvar视在计算负荷: Sc=Pccos=750KVA计
18、算电流: Ic=Sc3UN=1.347KA3)水泵及风机设备容量e=350KW,需要系数d =0.6,功率因数cos=0.65有功计算负荷:Pc=KdPe=210KW无功计算负荷: Qc=Pctan=280Kvar视在计算负荷: Sc=Pccos=350Kvar计算电流: Ic=Sc3UN=0.531KA4)电梯设备容量e=240KW ,需要系数d=0.8,功率因数cos=0.8有功计算负荷:Pc=KdPe=192KW无功计算负荷: Qc=Pctan=144Kvar视在计算负荷: Sc=Pccos=240Kvar计算电流: Ic=Sc3UN=0.364KA5)报警系统设备容量e=9KW,需要系
19、数d =1,功率因数cos=0.7有功计算负荷:Pc=KdPe=9KW无功计算负荷: Qc=Pctan=9.2Kvar视在计算负荷: Sc=Pccos=12.9KVA计算电流: Ic=Sc3UN=0.012KA6)应急照明设备容量e=134KW,需要系数d =0.9,功率因数cos=0.8有功计算负荷: Pc=KdPe=120.6KW无功计算负荷: Qc=Pctan=90.5Kvar视在计算负荷: Sc=Pccos=150.8KVA计算电流: Ic=Sc3UN=0.229KA7)消防电梯设备容量e=62KW,需要系数d =0.9,功率因数cos=0.8有功计算负荷:Pc=KdPe=55.8KW
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