毕业设计（论文）某市“FYJ”高层商住（综合）大厦10kV配电房设计

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1、河南机电高等专科学校毕业设计论文论文题目：某市“FYJ”高层商住（综合）大厦10kV配电房设计系 部： 电气工程系 专 业： 供用电技术 班 级： 2004级041班学生姓名： 学 号： 0432131 指导教师： 2007年 06月 10日河南机电高等专科学校毕业设计/论文摘要本设计针对“FYJ”高层商住综合大厦供电配电系统设计的要求，首先对大厦的功能设计进行总体分析，接着对负荷，短路电流，无功功率补偿等进行了计算，对主要的电气设备进行了保护，对变压器进行了瓦斯保护和电流速断保护，对防雷接地进行了设计，最后对电力行业的发展进行了展望。“FYJ”高层商住综合大厦中住宅用电负荷三级，群楼取照明负

2、荷三级，群楼一般动力负荷三级，客梯、扶梯、消防泵、楼梯照明，事故照明重要负荷一级。采用标幺制法进行短路计算，采用10kV电压等级作供电源，低压配电系统采用380/220V电压等级，即电压选择为10KV/0.38KV/0.22KV,采用一路10KV专用架空线路作为主电源，选用一台环氧树脂浇铸变压器出线,柴油发电机作为第二电源, 瓦斯保护和电流速断保护相配合构成完整的变压器保护，大厦过电压保护装置选择氧化锌（ZnO）避雷器，采用TN-S接地形式，接地保护线PE与中性线（工作接地）严格分开，只在配电房连接并接地。这些构成了完整的大厦供电配电系统设计。关键词：短路电流，输电线路，变压器，避雷器ABST

3、RACTThis design aims at FYJ a high company to live comprehensive the mansion power supply go together with a request that give or get an electric shock systems design, first to the function design of mansion carry on the presidents analysis, immediately after to the burden, short-circuit electric cu

4、rrent, without achievement power compensate etc. carried on a calculation, to the main electricity equipments carried on a protection, to the transformer carried on gas protection and electric current soon break a protection, connect ground to carry on a design towards defending thunder, finally to

5、the development of electric power profession carried on an outlook.The FYJ high company live comprehensive the residence in the mansion use electricity to carry-x-rated, the cluster building takes illuminate to carry-x-rated, cluster the building is general motive burden-x-rated, guest steps, hand l

6、adder, fire fight pump, stairs illuminate, the trouble illuminate important burden-one class.The adoption mark Mao method for making carry on short circuit calculation, adopt the 10 kV electric voltage grade to make a power supply source, the low pressure goes together with electricity system to ado

7、pt the electric voltage grade of the 380/220 V, namely the electric voltage choose for the 10 KV/0.38 KV/0.22 KVand adopt all the way the 10 KVs appropriation build on stilts circuit as main power supply and choose with a set epoxy sprinkle Zhu transformer line, diesel generator conduct and actions

8、the second power supply, gas protection and electric current soon break a protection match each other match constitute integrity of transformer protection, the mansion conducts electricity to press a protection to equip choice butter of zinc(ZnO) lightning arrester, adopt TN-S to connect a geography

9、 type and connect a ground of protection line PE and neutral line(the work connect ground) strictly separate, is go together with electricity building conjunction be alongside of ground.These mansions power supplies which constituted an integrity go together with electricity system a design.Key Word

10、s：Short-circuit electric current, transmission line, transformer, lightning arrester III河南机电高等专科学校毕业设计/论文目 录摘要绪论1第1章概述21.1“FYJ” 高层商住综合大厦简介21.2“FYJ”高层商住综合大厦功能说明21.3 建筑电气部分的简介2第2章 负荷分级分类设计31.1引言31.2 计算负荷统计分类31.3负荷分级51.4短路电流计算6第3章 供配电系统113.1引言113.2高压配电系统123.3低压配电系统163.4电压选择和电能质量18第4章 电气设备的选择204.1引言204.

11、2 配电变压器选择204.3 自备应急电源的选择224.4高压开关柜的选择244.5低压配电屏的选择24第5章 无功功率补偿255.1引言255.2 无功补偿的计算、原则和途径25第6章 保护的设计286.1电力变压器的保护286.2 照明用电设备的保护306.3电力用电设备的保护316.4 低压配电线路的保护316.5 监控部分的设计31第7章平面布置的设计367.1配电房的平面布置36第8章 防雷、过电压保护及接地388.1 防雷设计388.2接地设计42第9章 展望46总结48致谢49参考文献50绪论 随着我国建设事业蓬勃发展，供电领域涌现出了许多新技术、新设备；国家也相应制定了一希腊新

12、的技术政策和设计规范；在各大、中城市和旅游胜地兴建了一批高层宾馆、住宅、贸易中新和综合大楼，这些现代高层建筑的特点是设备复杂、功能齐全、装饰豪华、经营管理的自动化水平高。可靠性与经济性是民用建筑供配电设计的二大指标，实际工作中经常会遇到电气设计人员一方面对设计规范断章取义，另一方面对设计规范中的指标仍嫌不足，往往还要加几级保险系数，其结果是配电设备大量轻负荷运行，说明了一些电气设计人员追求高可靠性，而往往忽视了经济性。因此，必需合理设计建筑供配电各个系统和运用先进的电气设备，这对满足民用建筑功能要求及节约建筑建造成本是极为重要的，而经济性就是要求电气设备的初期投资与运行费用达到经济合理。该大厦

13、总建筑面积约3万平方米，地下设二层，地面上25层，高约85米，属一类民用高层建筑，其中塔楼部分（五至二十五层）面积约2.1万平方米，群楼部分（地下二至地面四层）面积0.9万平方米。地下二层为设备层和配电房用地所在，主要配置大厦用的消防泵、生活泵、空调机、配电房及消防、生活水池。地下一层为停车场用。地面一层至四层为商业用地。五层至二十五层为住宅，共168套，每层8套。根据城市用电规划导则，城市居民用电容量每户按6-8千瓦考虑的要求。四层与五层之间设有转换层，作为建筑结构的变换及上下水位置转换对接。建筑电气的设计是按大厦功能作相应的设计布置，主要分为三部分，一为居民住宅用电，一为群楼用电，一为整个

14、大厦的消防、事故照明、排烟风机等双电源供电部份，总用电容量约为2000KW，分成40回，其中备用10回。民用建筑供配电设计主要包括：高压供配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统、电缆导线的敷设、电气设备器材的选型和安装等，这一部分设计的基本要求是可靠性、简洁性、安全性和选择性。建筑电气包括强电和弱电两部分，强电部分的设计内容主要包括：变配电系统、电力和照明系统、防雷接地系统等。一般来说，建筑中变配电系统主要包括：高低压系统、变压器、备用电源系统等；电力系统主要包括电力系统配电及控制；照明系统则包括室内外各类照明；防雷接地系统包括防雷电波侵入、防雷电感应、接地、等电位联结和局部等电

15、位联结、辅助等电位联结等等。第1章概述1.1“FYJ” 高层商住综合大厦简介“FYJ”高层商住综合大厦位于某市“FYJ”街与“DSL”路交叉口，总建筑面积约3万平方米，地下设二层，地面上25层，高约85米，属一类民用高层建筑，其中塔楼部分（五至二十五层）面积约2.1万平方米，群楼部分（地下二至地面四层）面积0.9万平方米。1.2“FYJ”高层商住综合大厦功能说明该大厦地下二层为设备层和配电房用地所在，主要配置大厦用的消防泵、生活泵、空调机、配电房及消防、生活水池。地下一层为停车场用。地面一层至四层为商业用地。五层至二十五层为住宅，共168套，每层8套。根据城市用电规划导则，城市居民用电容量每户

16、按68千瓦考虑的要求。四层与五层之间设有转换层，作为建筑结构的变换及上下水位置转换对接。1.3 建筑电气部分的简介本大厦建筑电气的设计是按大厦功能作相应的设计布置，主要分为三部分，一为居民住宅用电，一为群楼用电，一为整个大厦的消防、事故照明、排烟风机等双电源供电部份，总用电容量约为2000KW，分成40回，其中备用10回。第2章 负荷分级分类设计1.1引言电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。负荷计算的目的是为了掌握用典情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、变压器、开关等，

17、负荷计算过小则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备的寿命降低，重者则影响供电系统的安全运行，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，经济允许的必要手段。1.2 计算负荷统计分类用电负荷容量分为设备容量和计算容量，设备容量是以设备的名牌与标注容量和具体使用台数算术相加而得，计算容量又称需要负荷或最大负荷，计算负荷是一具有统计科学假设的持续性负荷，在配电设计中，通常采用计算负荷作为变压器容量的选择条件，计算负荷是按30分钟最大平均负荷为发热条件确定。设备容量主要作为各分支出线电缆和空气断路器以及保护整定选择的依据。负荷计算的方法主要有需要系数法，利用系数

18、法，单位面积功率法等。该大厦的出线回路数和设备容量，使用功能在建筑电气中已列出，主要采用需要系数法作为本大厦的负荷计算，单位面积法作为校核。根据建筑电气图提供的各层负荷以及配电箱用电系统图和各层的使用功能，大厦的用电计算负荷分类如下。1.2.1 居民住宅用电（即塔楼用电部分）根据城市用电规划导则，城市居民用电容量每户按68千瓦考虑的要求：168套住宅的设备容量：168套住宅的计算负荷： 需要系数（查表取得）：五至二十五层楼道及电梯间（即筒体照明）的设备容量为 楼道及电梯间计算负荷：需要系数（查表取得）：塔楼部份用电总计算负荷：按单位面积法的计算负荷为：单位面积功率按计，同时系数按0.330.4

19、取(101户200户)：两种方法计算的容量相差。1.2.2 非居照用电（群楼部分用电）1、照明用电设备和计算容量（1）一至四层一般照明设备容量为： 计算容量为：需要系数取0.7（2）大厦事故照明设备容量计算容量为：需要系数取1（3）泛光照明设备量 计算容量为； 需要系数取0.8（4）转换层照明设备容量计算容量为： 需要系数取0.7（5）地下二至地下层照明设备容量计算容量为： 需要系数取0.8（6）其它照明（搬迁户照明）计算容量为： 需要系数取0.82、动力用电设备容量与计算容量（1）地下二层装设的消防等重要负荷用电设备容量，计算容量（2）地下一层至四层的一般动力用电设备容量，计算容量（3）电梯

20、：计算容量：需要系数取0.7（4）自动扶梯，计算容量。（5）风机，计算容量。1.2.3 群楼部分总用电负荷计算根据上述各分项的统计和分类，该大厦裙楼部份设备容量为总计算负荷为：同时系数取0.7按单位面积功率计校核计算负荷：单位面积功率按计，两种方法计算的容量相差。1.3负荷分级负荷的分级是根据对供电可靠性的要求及中断供电后在政治、经济上所造成的损失或影响程度来确定的，一般分为三级。一级负荷中断供电将造成人身伤亡，重大政治、经济损失的负荷。二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失，影响重要用电单位正常工作秩序的负荷：如大型商场等较多人员集中的公共场所。三级负荷不属于一级和二级负荷。对一、二级

21、负荷均要求两个电源供电，其中一级负荷中特别重要负荷还需增设第三应急电源。根据上述原则“FYJ”高层商住大厦内部用电负荷级别有：住宅用电负荷三级；群楼取照明负荷三级；群楼一般动力负荷三级；客梯、扶梯、消防泵、楼梯照明，事故照明重要负荷一级（按一类建筑、其消防水泵等设施用电应按一级考虑之规定） 负荷的供电电源应符合下列要求：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组，如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用蓄电池组作为

22、备用电源。一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电(或中断后能迅速恢复)。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用架空线供电。 三级负荷对供电无特殊要求。根据建筑电气图该大厦重要负荷（一级负荷）容量有：1、地下二层设有重要负荷（主要有消防泵、风机）；2、一二十五层重要负荷（主要是排烟风机、防火卷帘门等）；3、电梯；4、事故照明；总设备容量，计算容量；（计算容量时，消防泵可以不计列，但启动容量裕度需考虑）1.4短路电流计

23、算供电系统要求正常的不间断对用电负荷供电，以保证商场和生活的正常进行。然而，由于各种原因也难免出现故障，所以需要进行短路电流的计算。1.4.1短路的原因供电系统短路是指供电线路中各种类型的相与相的短接，或相与地的短接，产生这种情况的时供电系统就会发生短路故障。电气线路发生短路的主要原因有以下几方面：选用的导线不符合环境要求，使其绝缘受到高温、潮湿或腐蚀作用而失去绝缘能力。线路年久失修，绝缘陈旧老化或受损伤，使线芯裸露。电压超过线路的额定电压，使绝缘被击穿。安装、修理人员接错线路，或带电作业造成人为碰线短路。裸导电线安装太低，搬运金属物件时不慎碰在电线上；线路板上有金属物件或小动物跌落，发生电线

24、之间的跨接。短路有四种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。1.4.2短路电流计算短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算，求出最大短路电流以确定电器设备容量(开断容量或开断电流)。在10KV配电系统短路电流计算常按无限大电源容量系统进行计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额

25、定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位值法）和标幺值法（又称相对单位值法）。本设计采用标幺值法进行短路

26、计算。标幺值计算基准容量设定：10KV基准电压： 则 380/220V基准电压： 则 已知都市变母线三相最大运行方式下短路电流：容量标幺值：电流标幺值：电抗基准值：电抗标幺值：电缆线阻抗标幺值（导线截面积平均按120计电阻可忽略不计）：变压器阻抗标幺值（变压器阻抗=6）：短路电流的计算：（1）点短路时总电抗三相短路电流周期分量各侧短路电流有名值（2）点短路时总电抗三相短路电流有名值点冲击电流点冲击电流三相短路时的短路容量第3章 供配电系统3.1引言供配电系统的设计主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统和导线电缆的敷设等，这一部分设计的基本要求是可靠性、灵活性、安全性。

27、可靠性根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。灵活性主结线力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样就可以避免误操作，又能提高运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。灵活性还表现在具有适应发展的可能性。安全性保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。通常在设计中只要满足规范的要求就基本上能满足上述三点要求，但经济性同样是设计电气各系统的重要原则。考虑经济问题时，必需从整个建筑的全局出发，根据建筑本身的特点，经济合理地设计电气的各系统，然而可靠性与经济性二者之间既有矛盾的一面也有统一的一面，如果

28、过分强调可靠性，以配电系统为例，大部分设备由变配电所低压母线放射式供电，势必造成设备增多，投资增大，导致不必要的浪费，使经济性下降；如果过分强调经济性，减少设备，简化结线，就必然会影响可靠性，当发生事故时会造成较大面积的停电，从而又会带来损失，可见这样的结果是不但降低了可靠性，同时经济性也降低。因此在处理这些矛盾时，应当先满足可靠性的同时再提高经济性。高压配电系统是一个工程配电的源头，因此这一部分的经济性主要体现在不出现故障，造成整个工程断电，选用合格可靠的产品。低压配电系统这一部分是一般民用建筑电气设计的核心部分。低压配电系统一般是由树干式配电与放射式配电相结合而构成的，同样一栋建筑采用同一

29、层次的产品，由于设计系统的不同，会产生很大的价格差，直接影响到基建的初期投资，这里包括系统的构成与设计时计算系数的选用。3.2高压配电系统为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用标准电压等级。“FYJ”高层商住综合大厦的用电容量较大，以级建筑电气所要求的出线回路数按国家的相关规定，该大厦采用10电压等级作供电源，低压配电系统采用380/2

30、20电压等级，即电压选择为10/0.38/0.22。3.2.1高压配电系统结线方式现代高层建筑均是采用两路独立的电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。按照对各负荷供电可靠性要求的不同，计量方式不同，变压器台数、容量、低压出线回路数以及配电房大小（建筑设计预留位置，主要受建筑功能用途的限制，不是可任意扩大）等原则条件来选择。作为民用建筑用高压配电系统均为终端变电所（配电房），其一般常用单母线（单、双电源进线），单母线分段（单、双电源进线）以及线路变压组

31、等五种较经济、简单又能满足供电可靠性的结线方式。该大厦属一类建筑，其内部一些重要负荷属一级负荷，需双电源供电外，其余三类负荷为单电源供电，另按电力法及供电部门规定，计量必须按双电源双计量，单电源单计量，容量大于315KVA要求装设高压专用计量等要求，“FYJ”高层商住综合楼的配电系统结线方式选择如下：按用电可靠性及计量选择；按供电负荷性质不同选择（即电价不同）；在负荷分类分级的分析，“FYJ”高层商住综合楼的用电负荷分为三大类，供电可靠性要求分两种，具体是：居民用电负荷类：单电源供电，供电可靠性要求为三级负荷。非居照一般用电负荷：单电源供电，供电可靠性要求为三级负荷。大厦重要用电负荷类：需双电

32、源供电，供电可靠性要求为一级。有下列条件之一时，用电单位宜设置自备电源：(1)需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时。(2)设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理或第二电源不能满足一级负荷要求的条件时。(3)所在地区偏僻，远离电力系统，经与供电部门共同规划，设置自备电源作为主电源经济合理时。应急电源与工作电源之间必须采取可靠措施防止并列运行。在设计供配电系统时，对于一级负荷中的特别重要负荷，应考虑一电源系统检修或故障的同时，另一电源系统又发生故障的严重情况，此时应从电力系统取得第三电源或自备电源。 需要两回电源线路的用电单位，宜采用同级电压供电，但根据各级负荷的不同需要及

33、地区供电条件，也可采用不同电压供电。 同时供电的两回及以上供配电线路中，一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级和全部或部分二级负荷的用电需要。 高压配电线路应深入负荷中心。根据负荷容量和分布、宜使总变电所和配电所靠近高压负荷中心，变电所靠近各自的低压用电负荷中心。3.2.2 主结线的选择（1）当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。（2）当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。（3）当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。（4）为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。（5）接在

34、线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。（6）610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。（7）采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。（8）由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。（9）变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。（10）当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的

35、出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。我国目前常采用的主接线如图3-1所示采用两路10KV独立电源，变压器低压侧采用单母分段。图3-1 两路10KV电源同时供电主接线图3-1是两路电源互为备用的主接线供电线路变压器均按100%备用，选择设备的条件下供电的可靠性是比较高的，但我国目前大多数地区仍按基本电费的两部电价制的情况下会出现基本电费太高的问题，而从节约电能的观点，由于正常运行时线路的变压器损耗均较低也是有利的，但要增加一些初期投资，该方案从技术经济观点是有利的。图3-2 两路10KV一备一用主接线图3-2为一备一用方案正常运行时线路和变压器处于满负荷状态下运行，与图3-1互为

36、备用的方案比较功率损耗大，但基本电费较低，这种方案由于备用线路和变压器经常维护工作不很好，有可能起不到真正的备用。图3-3 电气主接线从上述的分析，大厦按用电负荷经济分类需设一台变压器，因此设计的高压配电系统的结线（主接线）方式确定如图3-3所示。双电源供电部分10kV配电系统结线采用单母双电源进线双计量，一台变压器出线，结线示意图如图3-3所示。本设计采用图3-3所示的主接线方案，它是采用一路10KV专用架空线路作为主电源，柴油发电机作为第二电源， 保证计算机，防火通信系统，事故照明，电梯等特殊的一级负荷供电的可靠性。3.3低压配电系统低压配电系统一般应满足以下要求：（1）低压配电线路首先应

37、满足民用建筑所必须的供电可靠性要求，不同的民用建筑对供电可靠性的要求不同，即使在同一民用建筑中不同的用电设备和不同级别的负荷，对供电电源和供电方式的要求也不是相同，供电的可靠性由供电电源、供电方式和供电线路共同决定的，一级负荷和重要的负荷应用备用电源。（2）电能质量。（3）低压配电系统应当力求简单，操作方便安全具有一定的灵活性，并能适应负荷发展的需求。（4）民用低压配电系统还应满足，配电系统的电压等级一般不宜超过两级，为了方便维修，高层建筑宜分层设置配电箱，单相用电设备应适当配置力求达到三相负荷平衡，一般应将动力和照明分别配电。3.3.1低压配电系统的配电方式高层建筑的低压配电干线以垂直敷设为

38、主。因为高层建筑层数多，低压供电距离长，供电负荷大，为了减少线路电压损失及电能损耗，干线截面都比较大。因此，干线一般不能暗敷在墙壁内，而是敷设在专用的电缆竖井里，并利用电缆竖井作为各层的配电小间。这种敷设电缆或上升管线的电气竖井，每层都用楼板隔开，只留出穿行管线或电缆的孔洞。考虑防火要求，电缆穿好固定好后，应将预留孔洞多余的部分用防火材料封堵。电气竖井每层的门都要采用防火门。因此，这种电气竖井实质上是由每层配电小间上下的管线连接而成。电气竖井的平面位置应设在负荷中心，一般位于电梯井道两侧和楼梯走道附近，道的水平截面积视建筑条件及电缆和管线的多少而定。配电房一般应尽可能地靠近电气竖井，以便尽可能

39、地减少低压线路的迂回走线，这样不但敷设方便，而且可以节约线路的投资。为了管理方便及维修安全，强电与弱电管线应该分别敷设在不同的电气竖井内。电气竖井应与其它管道井、电梯井、垃圾井道、排烟道等竖向井道分开单独设置。同时应该避免与房间、吊顶、壁柜等互相连通。低压配出干线一般只从配电屏分路开关各大型用电设备或楼层配电盘的线路。其接线方式分为放射式及树干式。放射式一般用在下列场所：（1） 供电可靠性高的场所；（2） 单台设备容量较大的场所；（3） 容量比较集中的场所。例如，电台供电的可靠性要求相对较高，因此尽管电梯容量不大，亦采用一回路供一台电梯的接线方式。对于大型消防泵、生活水泵，一是供电可靠性要求高

40、，二是单台机组容量较大，因此也应从低压配电屏一放射式专线供电。对于楼层用电量较大的大厦，有的也采用一回路供一层楼的放射式供电方案。放射式供电的优点是供电比较可靠，相互间影响小。但其不足之处是：导线或电缆用量大；占用低压配电屏出线回路数多，低压配电屏用量大；敷设线路工程量大；增大了电缆井的截面积。鉴于上述情况，一般对楼层配电盘的供电，宜采用树干式供电方式。虽然树干式供电可靠性稍差，也不够灵活方便，但卡节约配电屏、导线或电缆，敷设工程量小，所需的电缆井道截面也较小。常见的有分区树干式或母线树干式配电系统等。本设计采用分区树干式配电系统，接线如图3-4所示。高层建筑低压配电系统的基本要求：对一、二级

41、负荷要求两个独立电源供电,其中消防用电负荷为一级负荷中特别重要的负荷,要求双电源、双回路供电,末级配电箱自动切换。应满足供电安全及可靠性要求；应满足计量考核；要求应满足维护管理要求。低压配电系统的结线方式：住宅用电低压配电系统结线方式：单母线结线，一路低压电源总进线，三路出线。群楼用电低压配电系统结线方式：单母线结线，一路低压电源总进线，23回出线，其中备用7回。重要用电低压配电系统结线方式：单母线结线，一路低压电源总进线，14回出线，其中备用3回。图3-4 分区树干式配电系统 3.4电压选择和电能质量用电单位的供电电压应从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、用电单位的远景规划

42、、当地公共电网现状和它的发展规划以及经济合理等因素考虑决定。用电设备容量在250kW或需用变压器容量在160kWA以上者应以高压方式供电；用电设备容量在250kW或需用变压器容量160kVA及以下者，应以低压方式供电，特殊情况也可以高压式供电。 用电单位的高压配电电压宜采用10kV；低压配电电压应采用220/380V。正常运行情况下用电设备端子处电压偏差允许值(以额定电压的百分数表示)可按下列要求验算：(1)一般电动机5%。(2)电梯电动机7%。(3)照明：在一般工作场所为5%；在视觉要求较高的屋内场所为+5%、-2.5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%、-

43、10%；应急照明、道路照明和警卫照明为+5%、-10%。(4)其他用电设备，当无特殊规定时为5%。为减少电压偏差，供配电系统的设计应符合下列要求：(1)正确选择变压器的变压比和电压分接头； (2)合理减少系统阻抗； (3)合理补偿无功功率；(4)尽量使三相负荷平衡； 配电变压器不宜采用有载调压型，但在当地电源电压偏差不能满足要求，且用电单位有对电压要求严格的设备，单独设置调压装置技术经济不合理时，也可采用有载调压变压器。为了限制电压波动和闪变(不包括电动机起动时允许的电压波动)在合理的范围，对冲击性低压负荷宜采取下列措施：(1)采用专线供电。(2)与其他负荷共用配电线路时，宜降低配电线路阻抗。

44、(3)较大功率的冲击性负荷或冲击性负负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷，宜分别由不同的配电变压器供电。为降低三相低压配电系统的不对称度，设计低压配电系统应遵守下列规定：220V或380V单相用电设备接入220V或380V三相系统时，宜使三相平衡。由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，线路电流不超过30A时，可用220V单相供电，还则应以220/380V三相四线制供电。第4章 电气设备的选择4.1引言现代高层建筑的电气设备，对防火、防爆、防潮、防污染、节能及小型化等都提出了很高的要求，故高层建筑变、配电房的电气设备都有其自己的特点。4.2 配电变压器选择在高层建筑电气设计中，如何合理确定配电

45、变压器的容量，是十分重要的。对于用户来说，既希望变压器的容量不要选得过大，以免增加初投资；又希望变压器的运行效率高，电能损耗小，以节约运行费用。这是一对矛盾的两个对立面。本文通过对变压器相对年有功电能损耗率随相对节能负荷率变化的函数关系从中找出主要矛盾及矛盾的主要方面，从而得出一种电能损耗既不高且又节省初投资的配电变压器容量的主变压器种类较多，一般有矿油变压器、硅油变压器、六氟化硫变压器及环氧树脂浇注变压器等。表4-1 各类变压器性能的比较类别矿油变压器硅油变压器SF6变压器干式变压器环氧树脂浇注变压器价格低中高高较高安装面积中中中大小体积中中中大小爆炸性有可能可能性小不爆不爆不爆噪声低低低高

46、低耐湿性良好良好良好弱优耐尘性良好良好良好弱良好燃烧性可燃难燃不燃难燃难燃损失大大稍小大小绝缘等级AA或HEB或EB或F高层建筑大多是防火要求的建筑物，为了减少低压电力损耗主变一般深入负荷的中心，也就是说：大多数情况下放置在建筑物内部，对于高层建筑变压器，有时还要分层布置，因此对变压器防火性能要求严格。主变压器是高层建筑供电的关键设备之一，主变压器设备的造型是一个值得重视的问题，一般来说，主变压器选型应考虑以下因素：1.配电房所在的具体位置；2.建筑物的防火等级；3.建筑物的使用功能及对供电的要求；4.建筑物内各种类用电设备对供电的要求。主变压器放在地下室时根据消防要求，一般不得选用矿油变压器

47、。地下室比较潮湿，通风条件不好不适宜选用空气绝缘干式变压器。本设计选用环氧树脂浇铸变压器，环氧树脂浇注变压器显著的特点是防尘、耐潮、难燃等优点；能深入负荷的中心，具体特点如下：1. 难燃性、非爆性。高低压是由具有防火、耐热、耐潮的树脂浇注而成，其特点是防火、防爆性能优良，在高层建筑中特别适用。2. 维护保养容易。绕组结构牢，不容易产生松弛现象，万一有绕组损坏，可进行绕组的更换，平时维护工作极少。3. 体积小、重量轻、电损少、噪声低。我国生产的环氧树脂浇注变压器采用铝质绕组，这是因为环氧树脂热膨胀系数与铝接近。变压器作为整个大厦的供电核心，其容量的选择的大小很重要，变压器选择的一般原则是：变压器

48、的选择容量应留有一定的裕度考虑日后用电设备，增加发展的可能需要，变压器的负荷率在0.650.85为宜，即最大计算负荷容量为选择变压器容量的0.650.8倍。变压器容量的计算：计算公式 ： （4-1）大厦的计算负荷补偿后的计算负荷变压器的功率因数补偿后取1则 变压器容量选择2000KVA本设计采用的变压器的型号为SCL-2000/105%/0.4/0.23 绕组的接线方式为Y，yn0。4.3 自备应急电源的选择大多数高层建筑为了满足供电可靠性要求，一般都要求两路以上的电源进线，并设有自备应急发电机组作为第三电源，以便当外部电网万一中断供电，一方面能保证停电期间消防用电的要求，同时也能使大厦的基本

49、秩序得以维持，不至于因此而引起恐慌混乱，及其它意料的事故发生。过去大多数是采用柴油发电机作自备应急电源，近年高层建筑已经开始采用燃汽轮发电机，这种发电机具有体积小、重量轻、反映速度快、故障率低等优点，本设计采用柴油发电机。自备应急发电机组的发电机输出电压一般为400/230V，其供电范围包括以下几个方面：（1）消防设备用电；（2）楼梯及走道照明用电50%；（3）重要场所的动力、照明、空调用电；（4）电梯设备，生活水泵；（5）中央控制室的电脑系统；（6）保安、通信设施和航空障碍等用电；（7）重要的会议厅堂和演出场所用电；自备发电机组的容量一般按一级负荷的容量确定，对于一些重要的民用建筑可按一级负

50、荷和部分二级负荷来确定装机容量，发电机选用一台，容量为变压器的10%20%，自备发电机组设在地下室设备层内。4.3.1起动方式柴油机在起动时，必须依靠外力驱动曲轴旋转，当达到一定转速时，气缸内的空气被压缩到一定的压力和温度，使喷进气缸的燃油开始燃烧。柴油机的起动方式有三种：（1） 手摇起动，通过手摇装置把柴油机起动起来；（2） 电动起动：利用电动机作为动力，通过传动机构来驱动曲轴旋 转，从而使柴油机起动起来，电起动所用的电源为蓄电池，电压一般为24V；（3）压缩空气起动，把压缩空气导入柴油机气缸中，利用它的压力来推动活塞，使柴油机曲轴旋转，当达到一定转速时停送空气，而向燃烧室喷入燃油，便可把柴

51、油机起动起来。当采用自动信号控制起动电动机或控制压缩空气阀，并对润滑系统和冷却系统采取措施后，便可实现机组自起动。在高层建筑中宜采用电起动方式，避免采用压缩空气起动方式。一类高层建筑中一定要选择带自起动装置的柴油发电机组，一旦市网供电中断，必须在15秒内供电(高规要求30秒)。二类高层建筑中有条件时，也宜采用带自起动装置的机组，有困难时也可采用手动起动装置。4.3.2 转速柴油发电机组按转速分高、中、低三类。高速转速1000转/分；中速转速在3001000转/分；低速转速300转/分。在高层建筑中应选用转速10001500转/分的高速机组。此种机组具有体积小、重量轻、运行可靠等优点。4.3.3

52、.冷却方式柴油机在运行中由于柴油的燃烧产生高温，为保证柴油机受热机件及增压器外壳等部分不受高温的影响，并保证各工作面的润滑，就要在受热部分进行冷却。柴油机冷却不良、机件温度过高时，将会引起一些故障。柴油机机件也不能过度冷却，机件温度太低也会造成不良后果。由此可见，冷却系统的功用是从各受热机件传走部分热量，使机件保持正常的工作温度。柴油机的冷却方式有水冷和风冷两种。水冷方式即用水冷却气缸，风冷方式即用风冷却气缸。水冷机组中一种为封闭式自循环水冷却机组，它是由散热水箱水泵柴油机体的水冷腔，再返回到散热水箱，而散热水箱是利用机组上的风扇进行冷却的，另一种为开式循环冷却机组。在高层建筑中，一般情况下应

53、选择闭式水循环冷却的整体机组，此种机组所占面积和空间较小。4.3.4励磁系统励磁系统是发电机的主要组成部分。励磁系统调节的主要任务是维持电压于一定水平、增加输送功率和输送距离、提高系统的动态稳定性等。励磁装置有很多种，高层建筑中一般选择无刷型自动励磁装置。采用此种励磁方式的发电机组特点是：当与自动电压调整装置配套使用时，其静电压调整率可保证在2.5%以内，这种类型机组能适应各种运行方式，易于实现机组自动化或对发电机组的遥控。4.4高压开关柜的选择现代高层建筑的变、配电房对防火要求严格，按规定不宜采用油开关，通常选用真空断路器开关柜和SF6断路器开关柜。不论采用何种类型的断路器，开关柜均以手车式

54、为宜，当断路器故障时，可把故障断路器手车抽出，推进备用手车从而是缩短了故障停电的时间，提高了供电的可靠性。本设计采用真空断路器开关柜。真空断路器，是以基本不需要维修的真空灭弧室(又称真空管)为主体及相关附件组合而成，它的操作机构由于动作行程短，结构简单，零部件少，因而故障少，被称为免维护电器。4.5低压配电屏的选择高层建筑单位面积造价较高，减少设备占用面积具有很大的经济意义。为此在低压配电屏的选用上宜采用外形紧凑，可节省占地面积的抽屉式低压配电屏，抽屉式配电屏出线回路多，因此所有的配电屏数可以比选用框架式固定配电屏时所用的数量大为减少，因而使整个低压配电室面积相应减少。抽屉式低压配电屏操作安全

55、，易于检修和维护，更换故障开关容易，可以缩短故障开关停电时间。抽屉式低压配电屏可以跟一些类型的变压器组成组合式成套配电装置，采用高压直接深入负荷中心的方式，可以进一步缩小变、配电房的占地面积。第5章 无功功率补偿5.1引言 无功功率补偿装置在供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。无功功率补偿装置的主要作用是：提高负载和系

56、统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳定性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。 5.2 无功补偿的计算、原则和途径电网输送的功率包括两部分：一是有功功率，二是无功功率，直接消耗电能把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能做功，这部分功率称为有功功率，如电灯、电炉等，电阻元件及电磁元件线圈所消耗的功率；不消耗电能，只把电能转换为另一种形式的能，这种能是电气设备能够作功的必备条件，并且这种能是在电网中与电能进行同期性转换，这部分功率称为无功功率。在设计中应尽量提高用电自然功率因数，在设计配电和用电设备是要正确选用变压器容量和电动机

57、容量，降低线路阻抗，应选用空载切除间歇工作制的设备等，提高大厦应具备的自然功率因数，如果仍不能满足合理运行所需的无功容量时，要按照无功规划或所要求的功率因数考虑无功补偿问题。无功功率分为集中补偿、分散补偿和随即器补偿，应该遵循“全面规划，合理分局，分级补偿，就地平衡，集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，调压与降损相结合，以降损为主”的原则。在配网中，无论是工业负荷还是民用负荷，大多为感性，所有感性负荷都要消耗无功功率，所以往往采用电容器补偿的方式。尤其是在400V的低压配网中，由于并联电容器简单经济，再配以智能型的无功功率补偿控制器，使得补偿方式

58、方便灵活，补偿容量更趋合理。 设计中应正确选择变压器的容量，减少线路感抗。当采用提高自然功率因数措施后，仍达不到下列要求时，应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。采用电力电容器作无功补偿装置时，宜采用就地平衡原则。低压部分的无功负荷由低压电容器补偿，高压部分的无功负荷由高压电容器补偿。容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备的无功负荷宜单独就地补偿。补偿基本无功负荷的电容器组，宜在配变电所内集中补偿。居住区的无功负荷宜在小区变电所低压侧集中补偿。5.2.1无功补偿的作用 (1)提高电网及负载的功率因数，降低设备所需容量，减少不必要的损耗。 (2)稳定电网电压，提高电网质量。而在长距离输电线路中安装合适的无功补偿装置可提高系统的稳定性及输电能力。 (3)在三相负载不平衡的场合，可对三相视在功率起到平衡作用。 5.2.2提供无功功率的途径大致有以下几种： (1)同步发电机：调整励磁电流，使其在超前功率因数下运行，输出有功功率的同时输出无功功率； (2)同步电动机：与同步发电机一样可提供无功； (3)同步调相机：当同步电机空载运行而仅向电网输送无功功率时，便被称为调相机。 (4)静止无功补偿装置：早期为饱和电抗器型的，目前较先进的采用了自换相变流电路。 (5)并联电容器：可提供超前的无功功率以补偿感性负荷，多装于降压变电所，还可就地补