1Electricity design for a government buildingBa.D. Candidate: Supervisor: Assistant Tutor: Major: 摘 要本設(shè)計是某高層行政中心的建筑電氣設(shè)計，建筑物高 33 米，地下一層，其主要有車庫、消防控制室、變配電室、柴油發(fā)電機房和幾個較大的會議室。地上九層，主要為各部門辦公室、會議室、接待室等。由于建筑電氣的設(shè)計涉及的范圍很廣，本次畢業(yè)設(shè)計僅對大樓電氣設(shè)計的部分主要內(nèi)容進行設(shè)計，主要包括供配電系統(tǒng)設(shè)計、柴油發(fā)電機房設(shè)計、大樓部分照明設(shè)計、部分動力設(shè)計、防雷接地設(shè)計。在對大樓進行設(shè)計前，先收集了相關(guān)的資料和參閱了相關(guān)的規(guī)范。在負(fù)荷統(tǒng)計過程利用了需要系數(shù)法、單位指標(biāo)法等方法，再計算出各回路的計算電流，選取各級開關(guān)電器的型號，然后再按一定折扣選擇導(dǎo)線的截面和母線的截面，接著計算出高、低壓側(cè)的短路電流，最后完成各種開關(guān)電器、電纜和母線的校驗。在進行照明設(shè)計時，先對了一個房間計算了其需要的燈具數(shù)目，確定了燈具間的間距，以此來對其他房間進行布置燈具。在進行防雷接地設(shè)計時，先確定了其防雷等級，再對屋頂進行了避雷帶的設(shè)計和負(fù)一層接地設(shè)計。最后介紹了一些電氣安全的相關(guān)問題。關(guān)鍵字：負(fù)荷計算，短路電流，照明IABSTRACTThis Project is the electricity design for a government building. This building is 46.2m high, and the area is about 20000m2. It has one layer underground, which has a garage, and some conference rooms. There are same rooms for power distribution, fire control, diesel generating set and so on.The electricity design for a building involves many subjects, so I only design the main parts of the electricity design for the government building. I design the systems of the power distribution, the arrangement plan of the room of diesel generating set, the grading, the dynamic force of the building and the grounding for lightening.Before I design the electricity for the government building, I read many standards of the electricity design and all of the information of the government building. I make use of the demand coefficient method and use the unit index sign method to statistics the load. I compute the load current of each circuit and select the levels of all switches, then press certain discount choice to select the sectional area of each wire and bus bar. Later, I compute the short-circuit currents of the high-tension lines and the low lines. I also check the reliabilities of some switches, wires and bus bars to assurance the safety of the system. When designing the system of the grading, I choose a room to know the distance of two lamps. Then, I calculate the number of the lamp in the room. Last, I check the illumination of the room. When designing the system of the grading of the building, I define the level of grounding for lightening of the building. Then I design the lightning conductor of the roof and the ground wire. In the last part of the passage, I introduce some knowledge about the safety of the electricity.Key words: loading calculate, short-circuit current, illuminateII目 錄中文摘要 .Ⅰ英文摘要 .Ⅱ1 緒論 .11.1 工程概況 11.2 本設(shè)計主要設(shè)計內(nèi)容 22 負(fù)荷分級和主接線圖 .32.1 負(fù)荷分級的意義 32.2 負(fù)荷分級的規(guī)定 32.3 本工程的負(fù)荷分級 .32.4 主接線方案 42.1.1 對主接線的基本要求 42.1.2 不同等級的負(fù)荷對電源的要求 42.1.3 主接線圖 .53 負(fù)荷計算 .73.1 負(fù)荷計算的意義 73.2.負(fù)荷計算的方法 73.3 本工程的負(fù)荷計算 .74 無功功率補償 104.1 無功功率補償?shù)囊饬x .104.2.無功功率補償?shù)姆椒?104.3 各臺變壓器補償容量的計算 105 線纜的選擇 125.1 線路選擇條件分析 125.2 本工程配電線纜的選擇 136 變壓器的選擇 146.1 變壓器選擇的一般原則 146.2 本工程選用的變壓器 .147 柴油發(fā)電機房的設(shè)計 165.1 柴油發(fā)電機容量的確定 165.2 柴油發(fā)電機房的布置 .168 短路電流的計算 .19III8.1 計算短路電流的意義 .198.2 幾個重要的短路參數(shù) .208.3 短路各元件阻抗的計算方法 208.4 幾個回路的短路電流計算 .218.4.1 高壓側(cè)短路電流的計算 218.4.2 負(fù)一層照明回路短路電流計算 .228.4.3 生活電梯短路回路電流計算 238.4.4 生活水泵短路回路電流計算 259 電器的選擇和線路動熱穩(wěn)定校驗 279.1 高壓母線動熱穩(wěn)定的校驗 .279.2 高壓進線電纜的選擇與校驗 289.3 斷路器的校驗 289.4 隔離開關(guān)的校驗 .299.5 幾個低壓線路熱穩(wěn)定的校驗 299.6 電流互感器的校驗 299.7 生活電梯回路電壓損失計算 3010 照明設(shè)計 3210.1 照明設(shè)計的基本要求 .3210.2 照度計算 3210.3 照明平面圖 .3411 防雷接地設(shè)計 .3511.1 防雷分級 3511.2 防雷措施 3511.3 接地措施 3612 電氣安全 3712.1 電氣安全問題的提出 .3712.2 低壓系統(tǒng)的接地形式 .3713 結(jié)論 41參考文獻(xiàn) .4201 緒論1.1 工程概況本工程是一政府辦公行政大樓，建筑物長 160 米，寬 80 米。高 33 米，地下一層，其主要有車庫、消防控制室、變配電室、柴油發(fā)電機房和幾個較大的會議室。地上九層，主要為各部門辦公室、會議室、接待室等?？偯娣e為 20000M2，電力負(fù)荷簡單，主要為照明、消防和動力負(fù)荷， ，其動力負(fù)荷又主要是空調(diào)。①供電協(xié)議本工程與供電局達(dá)成的以下協(xié)議：1）由負(fù)一層引入一回 10KV 電源。電源的短路容量為 400MVA。2）要求本樓變配電所定時過電流保護整定時間小于 1.0s。3）要求低壓 400V 側(cè) ≥0．94。cos?②氣象條件本工程的氣象資料：1）最熱月平均氣溫 30℃。2）年平均雷爆日 40.6 天。3）最大風(fēng)力為 7 級。4）本地為濕熱型氣候。③主要電氣設(shè)備及用電負(fù)荷1）給排水系統(tǒng)：根據(jù)所給設(shè)計資料，生活泵：2 臺，P=11KW,1 用 1 備；水池放空泵：1 臺，P=0.75KW；噴淋泵：2 臺，P=22KW，1 用 1 備；消火栓泵：P=30KW,1 用 1 備；潛水泵 2 臺，P=4KW,1 用 1 備。2）通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)所給條件圖，正壓風(fēng)機，2 臺，P=18.5KW；風(fēng)機盤管，309 臺，功率分為0.082KW、0.096KW、0.041KW 和 0.037KW 四種3）空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)所給條件圖，空調(diào)機：雙層面板型空調(diào)箱，2 臺，P1=15KW，P2=5.5KW；吊頂超薄型空氣處理機，34 臺，功率為 0.5KW 和 0.75KW 兩種。冷水機組：P1=148.8KW, P2=165.4KW；冷卻泵：2 臺，P=30*2KW；冷凍泵：2 臺P=18.5*2KW；冷卻塔：11KW。4）其它用電負(fù)荷1生活電梯，1 臺，20Kw；消防電梯，1 臺 ，20K；W 消防監(jiān)控系統(tǒng)用電，10Kw ；有線電視系統(tǒng)用電，10Kw；其它弱電系統(tǒng)用電，20Kw；廣告、環(huán)境照明預(yù)留負(fù)荷，010KW；議廳音控室預(yù)留，15KW。1.2 本設(shè)計主要設(shè)計內(nèi)容建筑電氣設(shè)計是在認(rèn)真執(zhí)行國家技術(shù)經(jīng)濟政策和有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的前提下，進行工業(yè)與民用建筑中的建筑電氣設(shè)計，滿足保障人身、設(shè)備及建筑物安全、供電可靠、電能訂約、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理的要求。建筑電氣設(shè)計的內(nèi)容很多，本次畢業(yè)設(shè)計僅對建筑電氣設(shè)計的部分內(nèi)容進行設(shè)計，主要包括供配電系統(tǒng)設(shè)計、柴油發(fā)電機房設(shè)計、大樓部分照明設(shè)計、部分動力設(shè)計、防雷接地設(shè)計和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（選做） 。通過這些設(shè)計，使自己加深對理論知識的理解，也是對上學(xué)期期末課程設(shè)計的深化，掌握建筑電氣的一般設(shè)計方法和步驟。①供配電系統(tǒng)設(shè)計進行負(fù)荷計算、短路電流計算、合理選擇高、低壓主接線方案，確定并校驗個主要的設(shè)備的整定值，合理選擇變壓器和自備用發(fā)電機，設(shè)計必要的保護措施，完成高底壓配電系統(tǒng)圖②柴油發(fā)電機房設(shè)計合理選擇柴油發(fā)電機房的位置以及柴油發(fā)電機容量、控制保護方式。③部分照明設(shè)計進行大樓二、四、七層照明設(shè)計（含應(yīng)急照明） ，并且根據(jù)大樓各部分的功能進行照度計算并且校核，完成相關(guān)的配電箱系統(tǒng)圖④部分動力設(shè)計進行大樓二、四、七層動力設(shè)計，根據(jù)其它工種提供的設(shè)備資料，合理設(shè)計動力系統(tǒng)⑤防雷接地設(shè)計防雷接地設(shè)計包括防雷等級、防雷措施、防雷裝置的安裝位置；接地電阻的確定和接地裝置的安裝地點和方法等 102 負(fù)荷分級和主接線圖2.1 負(fù)荷分級的意義對用戶供電的可靠性越高，當(dāng)然越好，但是可靠性的增加，必然導(dǎo)致設(shè)備的增加，從而導(dǎo)致投資的增加，同時無必要的提高用戶的負(fù)荷等級是也是對電能資源的浪費，所以必須對用戶的負(fù)荷級別進行分類，必須注意的是，在一個工業(yè)或民用建筑中，并不是所以的用電設(shè)備都屬于同一等級的負(fù)荷，所以需要對用戶各個用電設(shè)備的負(fù)荷等級分別考慮。本工程是一縣級辦公大樓，辦公樓功能簡單，所以負(fù)荷也比較簡單，大致有動力（主要是空調(diào)）、照明和消防等負(fù)荷。2.2 負(fù)荷分級的規(guī)定《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》對負(fù)荷分級做了一下規(guī)定 [1]：電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度，分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷及三級負(fù)荷。①符合下列情況之一，為一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡者；中斷供電將造成重大政治影響者；中斷供電將造成重大經(jīng)濟損失者；中斷供電將造成公共場所秩序嚴(yán)重混亂者。對于某些特等建筑，如重要的交通樞紐、重要的通信樞紐、國賓館、國家級及承擔(dān)重大國事活動的會堂、國家級大型體育中心，以及經(jīng)常用于重要國際活動的大量人員集中的公共場所等的一級負(fù)荷，為特別重要負(fù)荷。中斷供電將影響實時處理計算機及計算機網(wǎng)絡(luò)正常工作或中斷供電后將發(fā)生爆炸、火災(zāi)以及嚴(yán)重中毒的一級負(fù)荷亦為特別重要負(fù)荷。②二級負(fù)荷中斷供電將造成較大政治影響者；中斷供電將造成較大經(jīng)濟損失者；中斷供電將造成公共場所秩序混亂者。③三級負(fù)荷不屬于一級和二級的電力負(fù)荷。2.3 本工程的負(fù)荷分級1查閱《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》以及相關(guān)的規(guī)范，無法具體的找到該縣級辦公樓的負(fù)荷分級，因為《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》不可能對每個建筑的每個部分的作出明確的負(fù)荷分級規(guī)定。該建筑 33m,屬于二類高層，《高層民用建筑防火規(guī)范》對消防負(fù)荷作出了以下規(guī)定 [2]：高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、火災(zāi)自動報警、自動滅火系統(tǒng)、應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等消防用電，一類高層建筑應(yīng)按一級負(fù)荷要求供電，二類高層建筑應(yīng)按二級負(fù)荷要求供電。既然消防負(fù)荷屬于二級負(fù)荷，那么像一般的照明和動力負(fù)荷只能屬于三級負(fù)荷了，該大樓負(fù)一層為設(shè)備層，如消防控制室變配電室等，其照明用電肯定要求較高的可靠性，所以把負(fù)一層的照明負(fù)荷歸為二類負(fù)荷。綜上所述，本工程負(fù)荷分級為：①二級負(fù)荷：負(fù)一層照明、潛水泵、生活電梯、生活水泵、消防監(jiān)控系統(tǒng)、水池放空泵、噴淋泵、消火栓泵、消防電梯、應(yīng)急照明、正壓風(fēng)機、生活電梯、生活水泵。②三級負(fù)荷：除負(fù)一層外的各層照明，鍋爐，空調(diào)負(fù)荷、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、冷水機組、等動力負(fù)荷，2.4 主接線方案主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、母線、電力電纜或?qū)Ь€、移相電容器、避雷器等用電設(shè)備依一定次序相連接和分配電能的電路。2.4.1 對主接線的基本要求①安全性 必須保證在任何可能的運行方式下及檢修狀態(tài)下運行人員及設(shè)備的安全；②可靠性 主接線的可靠性由用電負(fù)荷的電壓等級確定，需要考慮是否方便電氣元件的投切操作；③靈活性 應(yīng)能適應(yīng)各種可能的運行方式的要求，保證各種不正常運行方式下系統(tǒng)仍能達(dá)到足夠的供電質(zhì)量；④經(jīng)濟性 應(yīng)滿足最少的投資與運行費用的要求，使得總經(jīng)濟效益最佳。這幾個要求，主接線都必須滿足，在設(shè)計系統(tǒng)時，優(yōu)先考慮安全性，最后考慮經(jīng)濟性。2.4.2 不同等級的負(fù)荷對電源的要求：對建筑物的負(fù)荷進行分級后，確定主接線時，還應(yīng)該了解《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》對不同等級的負(fù)荷等級供電要求的規(guī)定 [3]：①一級負(fù)荷對電源的要求 一級負(fù)荷中有普通一級負(fù)荷和特別重要負(fù)荷。2普通一級負(fù)荷應(yīng)由兩個電源供電，且當(dāng)其中一個電源發(fā)生故障時，另一個不應(yīng)該同時損壞。在我國目前的經(jīng)濟技術(shù)條件下，符合下列條件之一，即認(rèn)為滿足一級負(fù)荷的供電要求：電源來自兩個不同的發(fā)電廠；電源來自兩個不同的區(qū)域變電站；電源來自一個區(qū)域變電站和自備用發(fā)電設(shè)備。一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除滿足一級負(fù)荷要求的兩個電源外，還應(yīng)該增設(shè)應(yīng)急電源專門對此負(fù)荷供電。②二級負(fù)荷一般由兩回路供電，這里一定要區(qū)分兩回路不是兩個電源，只要電源來自同一區(qū)域變電站的不同變壓器可認(rèn)為滿足要求。③三級負(fù)荷沒有特別要求，一般由一回路供電2.4.3 主接線圖可以確定其主接線圖如下圖圖 2.1這樣設(shè)計的優(yōu)點分析如下：前面已經(jīng)分析了消防負(fù)荷、生活水泵、生活電梯、負(fù)一層照明和應(yīng)急照明為3二級負(fù)荷；其他樓層照明和空調(diào)負(fù)荷、冷水機組、冷卻水泵，冷卻塔等為三級負(fù)荷。①高壓由一電源供電，接三個變壓器，變壓器 T1 和 T2 都接一部分三級負(fù)荷和二級負(fù)荷，他們之間是聯(lián)動的，當(dāng)一個變壓器發(fā)生故障或者需要維護時，其負(fù)荷轉(zhuǎn)接到另一個變壓器上，從而保證了起供電的由于鍋爐容量（P=720KW）較大，單獨由一臺變壓器 T3 供電。②二級負(fù)荷由兩個變壓器供電，在末端切換，滿足了《民用建筑設(shè)計規(guī)范》對二級別負(fù)荷供電方式的要求，同時在柴油發(fā)電機與變壓器 T2 的低壓母線處設(shè)置一個自動切換開關(guān)，也可以在停電、火災(zāi)或兩臺變壓器故障檢修時對二級負(fù)荷供電，屬于熱備用方式，這樣提高了對二級負(fù)荷的供電的可靠性。03 負(fù)荷計算3.1 負(fù)荷計算的意義負(fù)荷計算是供配電系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟，因為任何設(shè)備和線纜的選取都是以負(fù)荷計算中最重要的內(nèi)容計算電流來決定的。3.2 負(fù)荷計算的方法若已知一個供電范圍內(nèi)的所有電氣設(shè)備的容量之和為 ，當(dāng)這些設(shè)備正常P?使用的時候，由于各種原因，該供電范圍內(nèi)的計算負(fù)荷 總會比電氣設(shè)備的容量c之和少，即：（3.1）1nciPK?式中 ---是一個小于 1 的數(shù)K---各個用電設(shè)備的功率iP確定這個 值常用的方法用需要系數(shù)法、二項式和利用系數(shù)法。若在電氣設(shè)備數(shù)量和容量都不清楚的情況下，要想得到某種使用功能場所的計算負(fù)荷，可以采用各種用電指標(biāo)進行負(fù)荷計算，其方法有：負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法、住宅用電量指標(biāo)法。本工程采用需要系數(shù)法進行負(fù)荷計算，因為，本工程設(shè)備臺數(shù)多，同時本工程又處于初步設(shè)計階段，選用需要系數(shù)較為準(zhǔn)確和方便。3.3 本工程的負(fù)荷計算本工程的負(fù)荷統(tǒng)計主要根據(jù)設(shè)備的容量和其的需要系數(shù)來統(tǒng)計，最后取 0.9的同時系數(shù)，對于照明、插座按 40W/ 的方法估算。用到的公式如下2m（3.2）1ncdiPK??（3.3）/osS?（3.4）3cIU（3.5）2cQ?式中 ----功率因數(shù)cos?----需要系數(shù)dK----電壓等級，取 0.38KVU----計算有功功率 單位 KWcP----計算無功功率 單位 KVARQ----計算視在功率 單位 KVAcS1----計算電流 單位 AcI以一層照明為例照明、插座負(fù)荷按 40W/ 的方法估算,一層的房屋很多,總2m面積為 =2250 , KW,查《民用建筑設(shè)計規(guī)范》，辦公照明，其需S2m409cPS??要系數(shù)可取 0.9，功率因數(shù)取 0.8，根據(jù)公式（3.5）得：KW1.81ncdiK??KVA/os/0.25?A3.(3)13.6cISU??KVAR2 .7cQP??負(fù)荷計算表表 3.1設(shè)備 功率(KW) 個數(shù) 容量 需要系數(shù) 功率因數(shù) Pc(KW) Qc(KVAR) Sc(kVA) Ic(A)負(fù)一層照明 85 0.9 0.8 76.5 57.375 95.625 145.1一層照明 90 0.9 0.8 81 60.75 101.25 153.6二層照明 79 0.9 0.8 71.1 53.325 88.875 135三層照明 79 0.9 0.8 71.1 53.325 88.875 135四、五層照明 61 0.9 0.8 54.9 41.175 68.625 104.4六、七層照明 61 0.9 0.8 54.9 41.175 68.625 104.4八、九、屋頂 40 0.9 0.8 36 27 45 68.3廣告，環(huán)境 10 1 0.9 10 4.841 11. 16.89音控室預(yù)留 15 15 1 0.9 15 7.2316 16.666 25.37有線電視系統(tǒng) 10 10 1 0.9 10 4.841 11. 16.89其它弱電系統(tǒng) 20 20 1 0.9 20 9.61 22.22 33.78同時系數(shù) 0.9照明用電 495 0.8099 445.45 324.644 556.18設(shè)備 功率(KW) 個數(shù) 容量 需要系數(shù) 功率因數(shù) Pc(kW) Qc(kVAR) Sc(kVA)動力風(fēng)機盤管 0.082 12 0.984 0.7 0.6 0.6888 0.9184 1.148風(fēng)機盤管 0.082 100 8.2 0.7 0.6 5.74 7.6533 9.5667風(fēng)機盤管 0.041 56 2.29 0.7 0.6 1.6072 2.1423 2.6787風(fēng)機盤管 0.037 74 2.73 0.7 0.6 1.9166 2.5567 3.19332續(xù)表 3.1空調(diào)箱 15 1 15 1 0.8 15 11.25 18.75空調(diào)箱 5.5 1 5.5 1 0.8 5.5 4.125 6.875空氣處理機 0.55 1 0.55 0.8 0.8 0.44 0.33 0.55空氣處理機 0.55 19 10.5 0.8 0.8 8.36 6.27 10.45空氣處理機 0.55 10 5.5 0.8 0.8 4.4 3.3 5.5吊空氣處理機 0.75 4 3 0.8 0.8 2.4 1.8 3同時系 0.9空調(diào)負(fù)荷 54.5 0.7304 45.4995 41.7135 62.295 83.56冷凍水泵 18.5 2 37 1 0.8 37 27.75 46.25 56.22冷卻水泵 30 2 60 1 0.8 60 36 60 91.16冷卻塔 11 1 11 1 0.8 11 8.25 13.75 20.89冷水機組 148.8 1 148.8 1 0.8 148.8 111.6 186 282.6冷水機組 165.4 1 165.4 1 0.8 165.4 124.05 206.75 314.1水池放空泵 0.75 1 0.75 1 0.8 0.75 0.57 0.94 1.428潛水泵 4 1(1) 4 1 0.8 4 3 5 7.6生活水泵 11 1(1) 11 1 0.8 11 8.25 13.75 20.89生活電梯 20 1 20 1 0.8 20 15 25 38動力總計 512.35 0.7902 461.3 360.966 592.15生活水泵 11 1(1) 11 1 0.8 11 8.25 13.75 20.89負(fù)一層照明 85 0.9 0.8 76.5 57.375 95.625 145.1潛水泵 4 1(1) 4 1 0.8 4 3 5 7.6消防監(jiān)控 10 10 1 0.9 10 4.84 11.1 16.86水池放空泵 0.75 1 0.75 1 0.8 0.75 0.57 0.94 1.428噴淋泵 22 1(1) 22 1 0.8 22 16.5 27.5 41.7消火栓泵 30 1(1) 30 1 0.8 30 22.5 37.5 56.89消防生活電梯 20 1 20 1 0.8 20 15 25 38正壓風(fēng)機 18.5 2 15 1 0.8 37 44.25 46.25 56.2應(yīng)急照明 10 10 1 0.9 10 4.84 11.1 16.89備用總計 230.25 178.538 282.2604 無功功率補償4.1 無功功率補償?shù)囊饬x在工業(yè)和民用用電設(shè)備中，有大量設(shè)備的工作需要通過向系統(tǒng)吸收感性的無功功率來建立交變的磁場，這使得電力系統(tǒng)中無功功率的成分增加，分析如下：，取用同樣的有功功率 時，當(dāng)功率因數(shù) 越低時，需要電網(wǎng)提/cosSP??Pcos?供的供電容量 就越大，對供電效率是不利的。當(dāng)負(fù)載的有功功率 和電壓 一S PU定時，根據(jù) ，低壓側(cè)流過配電網(wǎng)絡(luò)的電流 大，需要選擇大容量的變/3IUI配電設(shè)備(發(fā)電機、變壓器、開關(guān)、線路)，增加設(shè)備的投資費用。另外,大的電流流過配電網(wǎng)絡(luò)，電能損耗大，電壓偏差大。 提高功率因數(shù)以寸節(jié)約電能、提高供電質(zhì)量、提高設(shè)備效用和節(jié)省投資都有重要意義。供電部門規(guī)定，凡功率因數(shù)低于規(guī)定值時，將予以罰款。1 k 以上高壓供電的用電單位，月平均功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到 0.9 以上；0. 4kV 低壓供電的用電單位，月平均功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到 0.85 以上。根據(jù)本工程的供電協(xié)議要求，低壓側(cè)補償?shù)?0.94。4.2 無功功率補償?shù)姆椒ㄌ岣吖β室驍?shù)的措施：一般可以從兩個方面采取措施，一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，另一個是采用人工補償?shù)姆椒ㄊ箍偟墓β室驍?shù)得以提高。提高自然功率因數(shù)一般是合理選用電動機和變壓器。人工補償有兩種方法：一是采用同步電機補償，但是其投資和損耗較大，又不方便維護、檢修，所以供配電中很少采用這一補償方式，另一種是采用并聯(lián)電容器的補償方式，也是現(xiàn)在供配電中普遍采用的方式，具有有功損耗小、運行維護方便、補償容量增減方便等優(yōu)點。正是基于并聯(lián)電容器補償方式的這些優(yōu)點，本工程采用并聯(lián)電容器的補償。4.3 各臺變壓器補償容量的計算補償容量的計算方法：（4.1）'(tant)CQP???其中 -------需補償?shù)臒o功功率的容量-------計算負(fù)荷-------補償前的功率因數(shù)角-------要達(dá)到的功率因數(shù)角'?根據(jù)本工程的供電協(xié)議，變壓器低壓側(cè)需保證功率因數(shù) 0.94，取cos??10.94，根據(jù)負(fù)荷計算表和主接線得各變壓器的總計算負(fù)荷表：補償前各變壓器低壓側(cè)的參數(shù) 表 4.1設(shè)備 功率(KW)容量(KW)同 時系 數(shù)功率因數(shù) Pc(KW) Qc(KVAR) Sc(KVA) Ic(A)變壓器 T3 720 1 0.9 720 348.7119 800 1214變壓器 T2 512.53 0.9 0.7904 461.3 360.9668 592.2 898變壓器 T1 495 0.9 0.8098 445 324.6864 556.18 844① 對于變壓器 T2 來說'1 1arcos0.79423.,arcos0.941.5?????'1(tnta)5(7836)2varCQP K???選用 BCMJ3-0.4-50-3，其額定容量為 50Kavr, N=211/50=4.22, 考慮到一定的裕量，取 5 個，則實際補償容量為 。' 2varcQK② 對于變壓器 T1 來說 '2 2arcos0.8936,aros0.941.5?????'2(tnt)5(736)80arCQP??選用 BCMJ3-0.4-50-3，其額定容量為 50Kavr, N=180/50=3.6,考慮一定的裕量取 4 個，則實際補償容量為 '4varcK?③ 對于變壓器 T3 來說 '3 3aros0.9.8,cos.941.5????'3(tnt)72(06)8varCPk??選用 BCMJ3-0.4-50-3，其額定容量為 50Kavr, N=88/50=1.76, 考慮一定的裕量，取 2 個，總補償容量為 100Kavr。計算補償后的變壓器低壓側(cè)的參數(shù) 表 4.2設(shè)備功率(kw)設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù) Pc(KW) Qc(KVAR) Sc(kVA) Ic(A)電熱式鍋爐 720 720 1 0.945 720 248.7119 762 762動力總計 512.53 0.9 0.96 461.3 110 481 503.66照明用電 495 0.9 0.963 445 124.6864 462.2 70205 線纜的選擇5.1 線路選擇條件分析線路包括中壓線路、低壓線路、中性線和保護線，線路的選擇必須對這幾中線路分別考慮①中壓線路由于距系統(tǒng)近,短路電流大且故障切除時間相對長，但其上負(fù)荷電流較小，中壓線纜選擇的主要矛盾是能否承受短時短路電流的作用，即熱穩(wěn)定問題,因此，一般用熱穩(wěn)定來確定線纜的截面，再以其他的條件來校驗.②低壓線路由于低壓線路負(fù)荷電流相對較大，短路電流較小且故障切除時間相對短，線纜選擇的主要矛盾是能否長期承受工作電流，故一般以載流量條件來選擇線纜，再用其他的條件來校驗。當(dāng)線路負(fù)荷電流較小，傳輸距離較長時，則應(yīng)該充分考慮到電壓損，以電壓損失為確定電纜截面的首要條件。③關(guān)于中性線的選擇 在我國的電力系統(tǒng)中，目前大多數(shù)的中壓電網(wǎng)都是中性點不接地系統(tǒng)，沒有中性線，而低壓系統(tǒng)則是中性點接地系統(tǒng)，且一般配有中性線，該中性線是一種載流導(dǎo)體。在三相四線或二相三線系統(tǒng)中，當(dāng)用電負(fù)荷大部分為單相負(fù)荷或為氣體放電等有三次諧波產(chǎn)生的負(fù)荷時，中性線的截面不應(yīng)該小于相線截面。④保護線的選擇上述線路的選擇原則是針對載流導(dǎo)體而言，而保護線在系統(tǒng)正常工作時，是非載流導(dǎo)體，保護線的選擇原則是應(yīng)使保護線完成保護功能.保護線應(yīng)能承受故障電流在故障持續(xù)時間內(nèi)的發(fā)熱作用，保證熱穩(wěn)定，即保護線的截面滿足表所列數(shù)據(jù)要求 [4]：保護線截面選擇 表 5.1線路相線截面 保護線與線路相線材料相同時的保護線截面≤16 A16＜A≤35 16＞35 A/215.2 本工程配電線纜的選擇針對本工程，由以上的分析這樣來確定，對于中壓線路先計算短路電流,用熱穩(wěn)定來確定線纜的截面。對于低壓配電線路，先求負(fù)荷電流，用載流量來選擇導(dǎo)線截面,再用熱穩(wěn)定來校驗。對于電梯回路，由于其線路很長，其電壓損失可能很大，主要用電壓損失來選擇導(dǎo)線截面。配電線路選擇交聯(lián)聚乙烯絕緣電力線纜（YJV），這種電纜結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，外徑小、重量輕、載流量比普通的電纜大，敷設(shè)方便，本工程中配電線路均選用 ZR-YJV 線纜。以負(fù)一層照明回路、生活電梯回路和生活水泵回路為例子分析低壓線纜截面的選擇。負(fù)一層照明的計算電流為 145.1A，查《民用建筑電氣設(shè)計手冊》表 6.2.8-1,知道 50、70、95 的額定載流量為 177A、227A、277A。考慮到電纜的載流量一般都達(dá)不到其所給的額定載流量，按其 80%計算，這樣它們的實際載流量為141A、181A、221A。故選用 YJV--4*70+1*35。生活電梯回路的計算電流為 38A，查《民用建筑電氣設(shè)計手冊》表 6.2.8-1，知道 16、25、35 的額定載流量為 87A、116A、141A。實際載流量也是按額定載流量的 80%計算，這樣它們的實際載流量為 69.6A、92.8A、112.8A。選擇 5*16就可以，但是考慮到電壓損失，可以選大一點，選 YJV--3*25+2*16同樣的道理，生活水泵的計算電流為 20.89A，查《民用建筑電氣設(shè)計手冊》，考慮到裕量，選用 YJV--5*16。06 變壓器的的選擇6.1 變壓器選擇的一般原則①按負(fù)荷計算確定變壓器的容量、臺數(shù)、無功功率的補償，負(fù)荷計算以需要系數(shù)法為主。高壓側(cè)的負(fù)荷應(yīng)計及變壓器在計算負(fù)荷時的有功及無功損耗。②所需變壓器容量超過 5OOkVA 或有較大的一、二級負(fù)荷時，宜選用二臺變壓器:若有較大的季節(jié)性負(fù)荷，如空調(diào)用電，可單獨設(shè)立變壓器；當(dāng)備用電源容童受到限制時，應(yīng)將重要負(fù)荷及維持正常工作必需的負(fù)荷集中在一臺或幾臺變壓器中，其他不重要負(fù)荷另設(shè)變壓器，以便使用備用電源時切除方便。③按目前低壓開關(guān)的生產(chǎn)狀況，室內(nèi)每臺變壓器容量最大可達(dá) 2500kVA;安裝在高層的變壓器，應(yīng)考慮到垂直、水平運輸?shù)目赡苄赃x擇其容量。④單相負(fù)荷較多、或使用電子整流器及可控硅等設(shè)備的場合，宜選用D，Y11 型變壓器。⑤獨立變電所，可選用節(jié)能型油漫變壓器，可安裝于一層;附設(shè)在建筑物外墻及一層裙房的變壓器，容量在 400kVA 及以下時可采用節(jié)能型油浸變壓器； 若在建筑物地下室或樓層內(nèi)設(shè)置的變壓器，應(yīng)采用干式變壓器，若與低壓屏并列安裝時，應(yīng)選用箱型干式變壓器。6.2 本工程選用的變壓器本工程選用 SCB9 系列變壓器，其有以下優(yōu)點：SC（B9）型環(huán)氧樹脂澆注的容量 2500KVA、電壓 10KV 級及以下系列干式變壓器，是引進歐洲最新帶填料薄絕緣真空澆注和箔式繞組技術(shù)制造。產(chǎn)品具有損耗低、噪聲低、體積小、防潮、耐污、抗沖擊、阻燃、過載能力強和局部放電量小等優(yōu)點，經(jīng)考核產(chǎn)品性能達(dá)到并超過 IEC726、GB/T6450、GB/T10228 標(biāo)準(zhǔn)。其使用環(huán)境條件：①、海拔高度不超過：1000 米；②、環(huán)境溫度：日最高氣溫：+40℃；③、最高日平均氣溫：+30℃；④、最高年平均氣溫：+20℃；⑤、日最低氣溫：5℃（戶內(nèi)）；⑥、空氣相對濕度：不大于 90%（+25℃）；⑦、安裝場所：無劇烈振動、爆炸危險化學(xué)腐蝕的地點；⑧、特殊條件：由本廠與用戶協(xié)商確定。1根據(jù)工程的氣象條件：①、最熱月平均氣溫 30℃；②、年平均雷爆日 40.6 天；③、最大風(fēng)力為 7 級；④、本地為濕熱型氣候。通對比本工程的氣象條件和 SCB9 系列變壓器所要求的環(huán)境條件，SCB9 系列變壓器很適合。選用三臺 SCB9 變壓器，額定容量分別為630KVA、630KVA、800KVA。207 柴油發(fā)電機房的設(shè)計7.1 柴油發(fā)電機容量的確定參考主接線圖（圖紙電施 2），柴油發(fā)電機主要和變壓器 T2 采用自動切換對二級負(fù)荷供電。根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計表，需要的備用電源的功率，選用康明斯公司生產(chǎn)的 KC285GF 型號的柴油發(fā)電機組，230,85CPKWIA??其常用功率為 250 ，能夠滿足要求。285GF 型號數(shù)據(jù) 表 7.1型號 備用/常用功率 KW 滿載耗油 升/小時尺寸 長*寬*高mm重量 KGKC285GF 285/250 70 3250*980*1720 32757.2 柴油發(fā)電機房的布置柴油發(fā)電機房(又稱柴油發(fā)電站)一般設(shè)有發(fā)電機間、控制及配電室、燃油準(zhǔn)備及處理間、備品備件貯藏間、修理間、貯油庫等。小型柴油機發(fā)電房可將發(fā)電機、控制屏、起動設(shè)備等同設(shè)于一間機房內(nèi)。貯油庫宜設(shè)置在機房附近的室外。發(fā)電機房宜靠近大容量的應(yīng)急負(fù)荷或與變電所的低壓配電室毗鄰。一般不宜設(shè)在大型民用建筑的主體建筑內(nèi)或高層建筑內(nèi)，如受條件限制必需設(shè)置時，可設(shè)置在地下室的設(shè)備層內(nèi)，此時的消防要求更為嚴(yán)格，特別是機房及油庫必須根據(jù)當(dāng)?shù)叵啦块T的具體要求設(shè)計消防系統(tǒng)，同時還需有良好的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠吸入足夠的新鮮空氣和暢通地排出廢氣，以滿足柴油機的工作條件。為減小機組對環(huán)境的噪聲污染，對機座需采取減振措施，對排氣管道應(yīng)做消聲處理。由于高層建筑功能較復(fù)雜，對面積的利用率要求高，尤其是首層，常用于對外營業(yè)，屬于黃金層，難以占用。因此，很多高層建筑把發(fā)電機房設(shè)在地下層。機房宜設(shè)在地面一層;若有地下室，亦可設(shè)在地下一層；但不宜設(shè)在地下二層及以下。這時，解決好通風(fēng)、防潮、機組的排煙、消音和減振就成了最關(guān)鍵的間題。為了為熱風(fēng)管和排煙管伸出室外創(chuàng)造有利條件，當(dāng)機房設(shè)在地下層時，則至少應(yīng)有一側(cè)靠外墻。發(fā)電機間、控制室和配電室不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方和貼鄰。柴油發(fā)電機房內(nèi)的設(shè)備有：柴油發(fā)電機組、控制屏、操作臺、電力及照明配電柜、起動蓄電池、燃油供給、冷卻、進、排風(fēng)系統(tǒng)以及維護檢修設(shè)備等。機1房布置應(yīng)根據(jù)機組容量大小和臺數(shù)而定，應(yīng)力求做到布置緊湊、經(jīng)濟合理、保證安全以及便于維護。當(dāng)發(fā)電機房只設(shè)一臺機組時，如果機組容量在 5OOkW 及以下，則一般可不設(shè)控制室，這時，配電屏、控制屏宜布置在發(fā)電機端或發(fā)電機側(cè)，其操作檢修通道的要求為：屏前距發(fā)電機端不應(yīng)小于 2m;屏前距發(fā)電機側(cè)不應(yīng)小于 1.5m柴油發(fā)電機房宜按潮濕環(huán)境選擇電力電纜或絕緣電線；發(fā)電機至配電屏的引出線宜采用銅芯電纜或封閉式母線；強電控制濺量線路、勵磁線路應(yīng)選擇銅芯控制電纜或銅芯電線；控制線路、勵磁線路和電力配線宜穿鋼管埋地敷設(shè)或沿電纜溝敷設(shè)；勵磁線與主干線采用鋼管配線時可穿于同一管中。當(dāng)發(fā)電機容量較大時，往往出線截面大且導(dǎo)線根數(shù)多.加之各種控制回路的配出線路，機房內(nèi)管線顯得很多。為了敷線方便及維護安全，一般在發(fā)電機出口、控制屏或控制室以及配電線路出口等備處之間設(shè)電纜溝并貫通一起。為減少噪聲對周圍環(huán)境的污染，為不占用造價昂貴的高層主體工程的建筑面積，柴油發(fā)電機房應(yīng)盡可能位于坡屋、裙房的首層或附屬建筑內(nèi)，應(yīng)避免放在主要進出口通道附近。如確有困難，也可放置在地下室，但須注意通風(fēng)、防潮以及機組的散熱和冷卻，根據(jù)當(dāng)?shù)叵啦块T的具體要求設(shè)置必要的消防設(shè)施，并應(yīng)有直接對外出口。為確保機組有效可靠地運行，必須處理好熱風(fēng)出口，特別是集裝式機組或當(dāng)機組放置在地下室時，機組設(shè)里在地下室，須設(shè)熱風(fēng)通道，并伸出室外。機房要有足夠的新風(fēng)進口，并注意機房內(nèi)氣流的分布。 注意燃油的存放。對于燃油來源及運輸不方便的地方，可考慮在大廈的主體工程外應(yīng)急柴油發(fā)電機房固定照明須接應(yīng)急電源。發(fā)電機房要位于便于機組運輸?shù)牡胤?。設(shè)置在樓上的機組，必須防止發(fā)生與房屋共振現(xiàn)象。機房的隔音、廢氣排放要達(dá)到環(huán)保部門的要求， 配電及接地。發(fā)電機的引出線宜采用銅芯電纜或封閉式母線。設(shè)于地下室的柴油發(fā)電機組，其控制屏、配電屏及其他電器設(shè)備應(yīng)做好防潮處理。發(fā)電機為消防設(shè)備供電時，也應(yīng)保證它本身的通風(fēng)、冷卻設(shè)備的用電。從電網(wǎng)停電到轉(zhuǎn)由發(fā)電機供電，這一段時間內(nèi)必須自動接通機房的應(yīng)急照明，機組的接地納入主體建筑的變配電室接地系統(tǒng)。其他，發(fā)電機房還應(yīng)根據(jù)具體機組設(shè)備的使用要求，做好通風(fēng)散熱、日用油箱設(shè)置、冷卻水供應(yīng)、油污拍澈、機組基礎(chǔ)處理及減振等措施。由于本工程的柴油發(fā)電機房的位置已經(jīng)確定了。只需要布置其內(nèi)部的設(shè)備位置，柴油發(fā)電機房的布置如下圖 7.12圖37.1 柴油發(fā)電機房的布置08 短路電流的計算短路是供配電系統(tǒng)中相間或相地之間因絕緣破壞而發(fā)生電氣連通的故障狀態(tài)。短路的原因可能是自然的或非自然的。主要有:①絕緣老化、浸水受潮、油污或機械損傷；②雷擊或其他原因所致的過電壓；③誤操作，如帶載拉閘、掛接地線合閘、錯相并聯(lián)、違規(guī)并網(wǎng)等；④設(shè)計、制造、安裝之隱患突發(fā)或運行維護不良；⑤風(fēng)雪、冰雹侵害，有害氣體腐蝕等；⑥鳥獸跨越鼠嚙，火災(zāi)等意外原因。8.1 計算短路電流的意義短路電流數(shù)值可達(dá)額定電流的十余倍至數(shù)十倍，而電路由常態(tài)突變?yōu)槎搪返臅簯B(tài)過程中，還出現(xiàn)高達(dá)穩(wěn)態(tài)短路電流 1.8-2.5 倍左右的沖擊電流。供配電系統(tǒng)將因短路而受到如下危害:①短路電流的熱效應(yīng)，使導(dǎo)線與設(shè)備的載流部分產(chǎn)生高熱，損壞絕緣，燒毀設(shè)備，甚至釀成火災(zāi)；②短路電流的電動力效應(yīng)，使導(dǎo)線與設(shè)備的載流部分發(fā)生扭曲變形，甚至崩裂破壞；③短路弧光溫度高達(dá)數(shù)千度，可能直接燒毀電器或造成人身傷害；④短路電流產(chǎn)生巨大線路壓降，使短路點附近用戶的電氣設(shè)備因線路電壓水平低落而不能正常工作，如電動機轉(zhuǎn)速降低，白熾燈變暗，氣體放電燈熄滅，甚至引發(fā)二次災(zāi)害；⑤不對稱短路引起的不平衡交變磁場可能干擾附近的通訊線路，鐵路信號閉塞系統(tǒng)、自動控制與計算機系統(tǒng)的正常工作。在供配電系統(tǒng)中除應(yīng)采取有效技術(shù)措施防止發(fā)生短路外，還應(yīng)設(shè)置靈敏、可靠的繼電保護裝置和有足夠斷流能力的斷路器，快速切除短路回路，把短路危害抑制到最低限度。為此必須進行短路電流計算，以便正確選擇和整定保護裝置、選擇限制短路電流的元件和開關(guān)設(shè)備。短路種類分為三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相短路(包括單相接地故)。18.2 幾個重要的短路參數(shù)①. ---三相短路電流，是指三根相線和大地之間的短路時的電流(3)KI②. ---兩相短路電流，是指三根相線和大地之間的短路時的電流2③. ---單相接地或短路電流，是指三根相線和大地之間的短路時的電(1)④. 三相短路電流沖擊值 短路電流可能出現(xiàn)的最大瞬時值 shi（8.1）2sPiIK?其中 ----沖擊系數(shù)h----三相短路電流周期分量的有效值 ,取 (3)kI沖擊系數(shù)的大小與短路電流的衰減時間、短路回路的電阻和電抗有關(guān)，這樣確定沖擊系數(shù)太麻煩了，在工程上對沖擊系數(shù)的取值常為：高壓系統(tǒng) （8.2）1.8,2.5shshPKiI?則低壓系統(tǒng) （8.3）34則主要用來校驗電氣設(shè)備短路時的動穩(wěn)定shi⑤．短路沖擊電流有效值 ，指在第一個周期內(nèi)三相短路全電流的有效值shI（8.4）21()shPI???.091.5shPI?低 壓 側(cè) ， 高 壓 側(cè)主要用于校驗短路沖擊電流下的熱穩(wěn)定sh⑥ .三相穩(wěn)態(tài)短路有效值 （8.5）I?(3)K注意一定要區(qū)別 ， 是指短路發(fā)生很久，一般是指 5-7 個周期，shI和短路電流的非周期分量已經(jīng)衰減完了，只剩下周期分量，而 是指短路發(fā)生后的shI第一個周期，包括周期分量和非周期分量。8.3 短路各元件阻抗的計算方法各個元件阻抗的計算方法分為標(biāo)幺值和有名值。標(biāo)幺值法一般用在多級的電力系統(tǒng)中，才會顯現(xiàn)出其計算的方便，本工程只有兩級，高壓側(cè)標(biāo)稱電壓為10.5KV，低壓側(cè)為 0.4KV，所以選擇有名值法計算簡便，但是一定要注意在計算低壓側(cè)的短路電流時一定要把高壓側(cè)的阻抗歸算至低壓側(cè)。下面就介紹各個元件阻抗的有名值計算方法：①電纜線路阻抗（8.6）,lllRrXx??線 路 單 位 長 度 的 電 阻lx線 路 電 位 長 度 的 電 抗②變壓器的阻抗可以查該變壓器的參數(shù)③三相短路電流的計算公式2（8.7）2KKZRX??（8.8）3SI8.4 幾個回路短路電流的計算本節(jié)選了高壓側(cè)和三個低壓配電線路進行短路電流的計算，以描述計算短路電流的基本方法。由于高壓側(cè)沒有保護線，沒有相保阻抗，所以計算高壓短路電流時，不計算單相接地電流。由于計算低壓短路電流的時，要用到高壓側(cè)短路的相線阻抗，所以在計算低壓短路電流時，直接用高壓側(cè)短路的相線阻抗，不再計算。具體的計算方法參照《民用建筑電氣設(shè)計手冊》表 4.1.4-2 的計算方法。8.4.1 高壓側(cè)短路電流的計算圖 8.1 高壓側(cè)短路電流的計算① K-1 點的短路電流1） 系統(tǒng)阻抗：高壓出口處短路容量 S=400MVA，U%=4.5%，U=10.5KV查《民用建筑電氣設(shè)計手冊》表 4.3.1-1 得，Xs=0.276 ，電阻不計?2） 電力電纜：查《民用建筑電氣設(shè)計手冊》表 4.3.1-14 得 =0.08 ，則1XK-1 回路總的電抗為 110.356KSX???3）K-1 回路短路電流 .7.02872KUI KA????高壓 ，.8sh (3)1.4.,KishI?三 相 短 路 電 流 沖 擊 值 5I三 相 短 路 電 流 穩(wěn) 態(tài) 值② K-2 點的短路電流1）K-1 回路總的電抗為 110.36KSX????' 231 4,()5.KX ?? ?歸 算 到 低 壓 側(cè)2）變壓器（歸算到低壓 S=630,U=4.5%,可以查得《民用建筑電氣設(shè)計手冊》表 4.3.1-5 37.210T???3）故 K-2 點的總電抗為