某商场建筑电气工程设计 商场供电系统毕业设计【含CAD图纸】

I某商场建筑电气工程设计学 生：学 号：指导教师：专 业：II摘 要该文通过阅读所给的某商场建筑平面图、该商场建筑电气设计要求以及建筑电气设计相关规范，对该商场进行建筑电气工程设计，其中主要内容包括变配电系统的设计、动力配电与二次控制回路设计、地下层照明与照明配电设计和防雷接地系统设计。本设计将通过 AutoCAD 绘图软件绘制某商场的低压配电网络图、低压开关柜系统图、变压器主结线图、配电箱系统图、建筑照明平面图、建筑动力平面图、消火栓泵二次回路图和防雷接地系统图，并打印出图纸。关键词：建筑电气，工程设计，变配电系统，动力控制，照明，防雷接地IIIABSTRACTThis article is proposed to complete a building electrical engineering design for a given commercial building by reading its architectural plans, consulting its building electrical design requirement and relevant norm. The major contents includes the design of transformer and matcher electric system, the design of power equipment electrical distribution and electrical secondary circuit control, the design of underground illumination and its electrical distribution, and the design of lightning protection and ground connection system.This project will provide low voltage power distribution network diagram, low voltage switchgear system diagram, transformer main wiring diagram, distribution box system diagram, building lighting plan, building power plan, hydrant pump control schematic and lightning protection and ground connection system diagram by AutoCAD software. All the diagrams will be printed.Key words： Architecture Electric, Building Design, Transformer and matcher Power System, Power Control, Lighting, Lightning protection and ground connection IV目 录中文摘要 ABSTRACT.1 引言 .11.1 建筑电气工程设计概述和意义 .11.1.1 建筑电气设计概念 .11.1.2 建筑电气设计发展现状 .11.1.3 建筑电气设计意义 .11.2 本次设计概述 21.2.1 设计对象概况 .21.2.2 设计依据 .21,2,3 设计主要内容 .22 变配电系统设计 .32.1 低压网络配电结构设计 32.1.1 负荷种类分类与负荷分级 32.1.2 低压网络接线形式确定 .42.1.3 变压器主结线设计 .52.2 负荷计算与短路电流计算 .52.2.1 干线负荷计算 .52.2.2 干线截面积选择 72.2.3 变压器容量确定 .92.2.4 干线短路电流计算 .102.3 低压断路器选择与校验 .122.3.1 低压断路器的选择 .122.3.2 过载保护与短路保护整定 142.3.3 热稳定性校验 .162.4 低压开关柜选择 17V2.4.1 开关柜型号选择 172.4.2 开关柜方案号选择 .172.4.3 低压配电系统图设计 192.5 中压开关柜的选择 .192.5.110kV 系统主结线形式设计与短路电流、计算电流确定 192.5.2 开关柜型号选择 202.5.3 开关柜方案号选择 .212.5.4 中压线路热稳定性校验 .222.5.5 中压配电系统图设计 233 动力配电与控制设计 243.1 动力配电 .243.1.1 动力设备起动方式 .243.1.2 动力设备保护类型与整定 243.1.3 动力配电箱系统图设计 .253.1.4 动力平面图设计 253.2 消火栓泵控制设计 .253.2.1 消火栓泵控制要求 .253.2.2 消火栓泵二次控制回路及其流程 .264 地下层照明与照明配电设计 284.1 照明要求 .284.1.1 照明种类与方式确定 .284.1.2 照明标准值确定 .284.1.3 灯具数量与型号确定 .294.1.4 应急照明设计 314.2 照明配电设计 .324.2.1 照明配电箱系统图设计 .324.2.2 照明平面图设计 32VI5 防雷接地设计 335.1 防雷类别确定 .335.2 防雷接地措施设计 .345.2.1 外部防雷系统设计 .345.2.2 防反击与闪电电涌侵入设计 .355.3.3 防雷平面图设计 356 结论 36参 考 文 献 3711 引言1.1 建筑电气工程设计概述和意义1.1.1 建筑电气设计概念建筑电气是以电气技术为手段，在有限的空间内创造人性化生活环境的一门学科。而建筑电气设计，是通过国家制定的相关规范，将供配电、照明、综合布线等电气技术相结合，以为建筑打造一个安全可靠而舒适的用电环境为目的，对建筑进行变配电系统、照明、动力控制、消防等电气设计。1.1.2 建筑电气设计发展现状目前，建筑工程设计分为六个阶段：规划、方案、初步设计、施工图设计、施工服务和验收。而建筑电气工程设计便在初步设计阶段开始进行。建筑电气工程设计的主要对象从大类来区分有强电和弱电两类，详细区分后设计对象有变配电、电气控制、照明、防雷接地与电气安全、火灾自动报警、电话配线与有线电视网络、数据通信网络、安防系统和其他智能化系统。随着人类社会进步、建筑逐步实现智能化，建筑电气由原来涉及供配电、照明、防雷接地的简单学科上升到了与物理学、光电学、电磁学、通信学等各类学科相联系的复杂学科。如今，建筑电气设计行业已经成为建筑设计行业中不可或缺的一部分，并且建筑电气设计已日益成熟，已经能够做到将供配电、照明、通信、综合布线以及消防紧密结合，实现建筑电气智能化的水平。1.1.3 建筑电气设计意义（1）对建筑用电的意义一个可靠性高的建筑电气设计会带来安全而舒适的建筑用电环境。对建筑内部一级负荷采用双电源供电，使其在某一电源故障情况下仍可以正常运行；将应急照明作为独立的回路从变配电所引出，当建筑内部停电后可以确保应急照明正常工作；对电力设备较多的房间可设立设备控制中心，减少了系统的出线，并且更加有利于控制电力设备。（2）对当代建筑电气专业学生的培养意义建筑电气设计是建筑电气专业学生的最终目标，具有重大的培养意义。在设计过程中，学生可以采用对比的方法得出最佳方案，如低压断路器的选择、配电网络系统的设计等；也可以通过设计熟悉和掌握相关规范，如绘制照明平面图和动力平面图时注意规范标注。通过此次设计，学生可以扎实自己的专业知识，并且培养独立思考、独立解决工程问题的能力，为今后在工作单位中进行正式的建2筑电气设计打下基础。该课题所涉及的规范很多，这也可以培养学生阅读规范的能力，拓展知识面和就业面。1.2 本次设计概述1.2.1 设计对象概况本次设计对象为一中型百货商场 A 区，为一类高层。该商场 A 区地上共有七层，地下共有两层，地下层高 4.5m，地上层高 3.9m，总建筑面积 28343.52 平方米。商场负二层有变配电室、水泵房、制冷机房、柴油发电机房等重要设备站房，负一层和六层用作餐饮用途，包括餐厅和厨房，消防控制室设置在负一层。1 到5 层为商场。该商场内含有大量一级负荷与三级负荷，大部分分布在负二层与顶层。1.2.2 设计依据（1）建筑电气专业相关辅导书、教科书（2）国家相关规范及标准：a.供配电系统设计规范 GB50052-2009b.通用用电设备配电设计规范 GB50055-2011c.建筑照明设计标准 GB50034-2013d.建筑物防雷规范 GB50057-2010e.低压配电设计规范 GB50054-2011f.建筑电气制图标准 GB50786-2012T1,2,3 设计主要内容（1）变配电系统设计：包括低压配电网络结构确定、负荷分类及负荷计算、短路电流计算、干线截面确定、低压断路器选择、低压中压开关柜选择等内容；（2）动力配电与控制：包括动力配电方式、二次回路控制原理等内容；（3）地下层照明与照明配电：包括照明灯具的选择、照度计算、照明标准值的确定以及照明配电等内容；（4）防雷接地系统设计：包括防雷类别划分、防雷措施、电涌保护设计等内容。342 变配电系统设计2.1 低压网络配电结构设计2.1.1 负荷种类分类与负荷分级根据商场动力平面图和商场照明平面图，该商场负荷分布如下表所示：商场负荷分布表表 2.1负荷所在楼层 负荷名称 负荷数量 负荷代号给水加压泵 2 台 01SD、01SD消火栓泵 3 台 02SD、03SD、023SD消火栓稳压泵 2 台 04SD、04SD喷淋泵 3 台 05SD、06SD、056SD喷淋稳压泵 2 台 07SD、07SD消防梯基坑排污泵 2 台 08SD、08SD冷水机组 4 台 ALS-1、ALS-2、ALS-3、ALS-4冷却水泵 4 台 21SDQ、22SDQ、23SDQ、24SDQ冷冻水泵 4 台 11SDD、12SDD、13SDD、14SDD柴油发电机房送风机 1 台 41F-S柴油发电机房排风机 1 台 42F-P柴油发电机冷却泵 3 台 41SDQ、42SDQ、412SDQ站房照明 普通照明 防火卷帘 应急照明 -2 层楼梯间照明 扶梯 2 台 排风机 1 台 03F-P空调机 1 台 -11KT消防控制中心 普通照明 -1 层防火卷帘 5应急照明楼梯间照明空调机 12 台 XXKT扶梯 12 台 空调排风机 12 台 XXKP普通照明 应急照明 防火卷帘 1-6 层楼梯间照明 普通电梯 2 台 DT2、DT3消防电梯 1 台 DT1柴油发电机冷却塔 2 台 41SDT、42SDT冷却水塔 4 台 31SDT、32SDT、33SDT、34SDT排风机 1 台 02F-P卫生间风机 1 台 08F-P正压送风机 6 台04F-JS、05F-JS、06F-JS、07F-JS送风机 2 台 01F-JS普通照明 应急照明 7 层楼梯间照明 根据负荷分布表可以将商场负荷大致分类：普通照明、应急照明和楼梯间照明属于照明负荷；各类消防泵、电梯、扶梯、各类风机属于动力负荷；制冷机组、冷却水泵、冷却水塔、空调机、空调排风机属于空调负荷。根据供配电系统设计规范GB50052-2009 中对负荷分级的规定，将商场各类负荷进行负荷分级。中断供电将会造成人员伤亡，并导致重大经济损失的，列为一级负荷，有：消火栓泵、消火栓稳压泵、给水加压泵、喷淋泵、喷淋稳压泵、排污泵、柴油发电机排风机和送风机、柴油发电机冷却水塔和冷却水泵、应急照明、各类风机；其余属于一级负荷之外的，列为三级负荷。2.1.2 低压网络接线形式确定根据一级负荷和三级负荷的供电要求，确定不同负荷的接线方式。其中一级负荷采用双电源供电，这里用两路 10kV 进线作为两个供电电源，柴油发电机作为备用电源；三级负荷采用单电源供电即可。由于消防水泵数量较多，功率较大，因此在水泵房设立水泵房控制中心集中6供电。根据这个思路另设立柴油发电机房中心和制冷机组中心进行集中供电。其余负荷如照明负荷、电梯、风机等均采用树状式配电。需要注意，消防控制中心、消防电梯和应急照明按照消防要求，不应与其他负荷共用一供电回路，需单独供电，增加可靠性。根据以上低压网络供配电设计可画出低压网络配电图，详见附录。2.1.3 变压器主结线设计由于该商场变配电所有两路 10kV 进线，因此可以将负荷合理进行分配。这里选择四台变压器，由于空调负荷有功率较大的制冷机组，因此用两台变压器 T3和 T4 连接空调负荷。根据一级负荷和三级负荷不同供电要求，这里将一级负荷全部作为变压器 T1 的负载，三级负荷大部分作为 T2 的负载。T1 和 T2 之间有联锁装置，保证正常时不会造成电压回流，在 T2 故障时由 T1 向 T2 下的一级负荷供电。另设柴油发电机带一级负荷作为备用电源，并与 T2 联锁。变压器主结线图详见附录。2.2 负荷计算与短路电流计算2.2.1 干线负荷计算负荷分级和接线形式确定后，开始进行干线负荷计算。以水泵房控制中心这条干线为例，采用需要系数法进行负荷计算。首先根据负荷性质进行分组，分别计算每组的设备功率 和计算功率 、ePc。cQ对 01SD、01SD，有： e15230kWP根据供配电系统附录附表一，取水泵的需要系数 为 0.8，功率因数dK为 0.8，则 为 0.75。故有：costanc1.8420751kVarQ用同样的方法可得对 2SD、03SD、023SD 有：e26Pc.8W239kar对 05SD、06SD、056SD 有： e36Pc5.839kVarQ7对 04SD、04SD、07SD、07SD 有： e48.kWPc7045.2VarQ取同时系数 ， ，得水泵房控制中心干线总计算负荷：P0.8K.9CPC12C34()19.3kP? 76arQ.8AS?由公式 CN3SIU得水泵房控制中心干线计算电流为 C146.82.40AI对于其他干线，计算方法与上述相似，各条干线的需要系数与功率因数根据负荷性质查供配电系统附录附表一与建筑电气常用数据04DX101-1，同时系数见供配电系统4.3。最后得出各条干线计算负荷如下表所示：干线负荷数据表表 2.2干线名称计算有功功率（KW）计算无功功率（KVAR）计算负荷SC（KVA）计算电流IC（A）水泵房控制中心 109.31 97.36 146.38 222.40水泵房冷却水泵 140 105 175 265.88水泵房冷冻水泵 83.2 62.4 104 158.01空调制冷机组 1 196 147 245 372.23空调制冷机组 2 196 147 245 372.23空调制冷机组 3 196 147 245 372.23空调制冷机组 4 196 147 245 372.23发电机房通风机 6 4.5 7.5 11.39发电机房控制中心 45 33.75 56.25 85.46排污泵 12 9 15 22.79站房照明 6.44 3.1 7.14 10.858普通照明（-2-1) 74 35.52 82.1 124.73普通照明（1-2-1）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（1-2-2）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（3-4-1）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（3-4-2）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（5-7-1）91.9 44.112 101.94 154.88普通照明（5-7-2）91.9 44.112 101.94 154.88空调机组 145.6 109.2 182 276.51排风（烟）机 42.3 30.14 51.94 78.91扶梯 78.4 104.27 130.46 198.21楼梯照明 2 0 2 3.04消防控制中心 10 10.2 14.29 21.71发电机冷却水塔 5.76 4.32 7.2 10.94屋顶冷冻水塔 35.2 26.4 44 66.85普通电梯消防电梯9.682212.8729.2616.136.6124.4655.62应急照明 70 33.6 77.65 117.97防火卷帘 1.2 0.9 1.5 2.282.2.2 干线截面积选择以水泵房控制中心干线为例，干线采用 YJV 四芯绝缘电缆。根据干线载流量大于干线计算电流的原则，查询建筑电气常用数据表 6.8，初选出干线载流量为 271A，截面积为 95 （设环境温度为 40 ，敷设方式为敷设在空气中） 。2mC但考虑到实际环境温度、敷设方式与理想环境温度与敷设方式有差异（实际环境温度取 45 ） ，需要将载流量乘以修正系数。查询建筑电气常用数据表 6.26C和供配电系统图 9-7，得温度修正系数为 0.9，并敷修正系数为 0.8。这里采用一个小技巧，即用计算电流除以修正系数得修正计算电流： C2.40/(.9)308.9AI只要干线载流量比 大即可。可以看出，初选的载流量不能满足条件，因此9需要将截面积增大。查询建筑电气常用数据表 6.8 可最终确定该干线的载流量为 314A，截面积 120 。2m根据上述方法可以确定所有干线的截面积，列表如下：干线截面积表表 2.3干线名称表称允许载流量（A）标称线缆截面积（mm2）实际允许载流量（A）实际线缆截面积（mm2）水泵房控制中心 271 95 314 120水泵房冷却水泵水泵房冷冻水泵3141741205041422318570空调制冷机组 1 414 185 5823*150+70(四根单芯)空调制冷机组 2 414 185 5823*150+70(四根单芯)空调制冷机组 3 414 185 5823*150+70(四根单芯)空调制冷机组 4 414 185 5823*150+70(四根单芯)发电机房通风机发电机房控制中心排污泵29115292.5252.540143494356站房照明普通照明（-2-1)291742.55040223470普通照明（1-2-1）174 50 223 70普通照明（1-2-2）174 50 223 70普通照明（3-4-1）174 50 223 70普通照明（3-4-2）174 50 223 7010普通照明（5-7-1）174 50 223 70普通照明（5-7-2）174 50 223 70空调机组 314 120 414 185排风（烟）机 91 16 115 25扶梯 223 70 314 120楼梯照明 29 2.5 40 4消防控制中心 29 2.5 40 4发电机冷却水塔 29 2.5 40 4屋顶冷冻水塔普通电梯913816491681610消防电梯 68 10 91 16应急照明 143 35 174 50防火卷帘 20 1.5 40 4注：所有干线均采用 YJV 四芯绝缘电缆；动力线路中性线截面积为相线的一半，照明线路中性线截面积与相线相等。2.2.3 变压器容量确定根据变压器主结线图，可以计算出每台变压器的计算负荷。对 T1，将其所带负载干线的计算有功功率、计算无功功率分别相加得： CT1604.72kW?PVarQ则变压器 T1 的计算负荷为： 22CT11CT1.5A?S设有功负荷系数 ，无功符合系数 ，则变压器 T1 平均功率因数0.7508为： CavT122cos.1()()?PQT1Ctn0.7根据供电要求，变压器低压侧功率因数不得小于 0.95，故需要对 T2 进行无功功率补偿。设 ， 。由公式costaCT1T1(tant)QP?11得变压器 T1 无功补偿容量为 C0.7564.2(0.713).8kVarQ变压器 T1 经过补偿后，计算负荷为： 2T11CT11647.A?SPQ取变压器负载率为 80%，则可以计算出变压器 T1 容量为：1647.8/0.98k取 。80kVA根据上述计算方法可以确定所有变压器的容量，列表如下：变压器无功补偿及容量表表 2.4变压器编号补偿前计算负荷（KVA）补偿后计算负荷（KVA）无功补偿容量（KVA）负载率额定容量（KVA）T1 727.50 647.18 173.88 0.8 800T2 509.10 467.41 97.35 0.7 800T3 638 549.24 179.92 0.9 630T4 665 572.49 187.53 0.9 630注：变压器 T2 所带的消防设备在变压器正常运行情况下不计入计算负荷中。查询电气安全附表 1 可得变压器型号，列表如下：变压器型号表表 2.5变压器编号额定容量（kVA）联结组标号额定电压（kV）空载损耗（W）短路损耗（W）短路电压（%）T1 800 Dyn11 10/0.4 1550 7500 6T2 800 Dyn11 10/0.4 1550 7500 6T3T4630630Dyn11Dyn1110/0.410/0.41350135062006200662.2.4 干线短路电流计算以水泵房控制中心干线为例，已知其截面积为 120 ，查询电气安全2m附表 23 得短路电阻 ，短路电抗 ，相保电kWL0.146m/r? kWL0.76/x?阻 ，相保电抗 。根据干线设备所在位置，PWL0.596/r? PWL0.16/x?估算出干线长度为 20m。则有： k.2.9R?12kWL0.7621.5mX?P9R.3.?查电气安全附表 25 得变压器短路电阻、短路电抗、相保电阻和相保电抗为： kTP1.65mR?89X忽略母线的短路阻抗与相保阻抗，可以计算出干线短路阻抗为： 22kWLkTkWLkT()()4.17ZX?相保阻抗为： 22PPPP0.3mR?则该干线末端三相短路电流为： avk 3k0.416.4kA317UIZ末端两相短路电流为： (2)kk4.06II末端单项短路电流为 (1)kP.83AUIZ根据上述方法可以计算出所有干线的短路电流，列表如下：干线短路电流表表 2.6干线名称末端三相短路电流（KA）末端两相短路电流（KA）末端单相短路电流（KA）水泵房控制中心 16.235 14.060 10.833水泵房冷却水泵 13.824 11.972 11.161水泵房冷冻水泵 13.278 11.499 8.421空调制冷机组 1 13.452 11.651 11.603空调制冷机组 2 13.452 11.651 11.603空调制冷机组 3 13.452 11.651 11.603空调制冷机组 4 13.452 11.651 11.60313发电机房通风机发电机房控制中心7.62816.0026.60613.8582.1337.560排污泵站房照明2.2313.2111.9322.7810.5810.835普通照明（-2-1） 17.060 14.774 13.953普通照明（1-2-1） 15.011 13.000 8.742普通照明（1-2-2）普通照明（3-4-1）15.01115.01113.00013.0008.7428.742普通照明（3-4-2） 15.011 13.000 8.742普通照明（5-7-1） 11.688 10.122 5.673普通照明（5-7-2） 11.688 10.122 5.673空调机组 14.533 12.586 9.656排风（烟）机 4.575 3.962 1.231扶梯 6.334 5.485 1.493楼梯照明 0.829 0.718 0.266消防控制中心 1.319 1.142 0.327发电机冷却水塔 0.816 0.707 0.201屋顶冷冻水塔 3.013 2.609 0.781普通电梯 2.925 2.533 0.732消防电梯 3.160 2.737 0.808应急照明 9.240 8.002 3.807防火卷帘 6.334 5.485 1.493若计算干线首端短路电流大小，则短路阻抗即为变压器短路阻抗，相保阻抗即为变压器相保阻抗。则有： avk 223kT0.419.6kA31658UIZ?(2)kk3.II(1)kPT8.AUIZ?2.3 低压断路器选择与校验142.3.1 低压断路器的选择低压断路器是一种开关与保护功能结合的开关保护电器，具有开关电器、短路保护、过载保护、过电压保护等功能。低压断路器良好地将继电保护、断路器和断路器操纵机构结合在一起，在低压系统中用途广泛。这里需要分清低压断路器两个参数的含义：壳架等级电流 与额定电流 。nmInI壳架等级电流 是指低压断路器开关的额定电流，选择低压断路器时 不能小nmI于 ；而额定电流 指的是低压断路器脱扣器上的额定电流，一个低压断路器可CI以选择若干种额定电流的脱扣器。 与 的关系为： 等于低压断路器装设的nmInmI最大 。n各条干线计算电流、截面积和短路电流确定后，便可进行低压断路器的选择工作。查询相关低压断路器产品样本便可找到适合该干线的低压断路器。其实满足要求的低压断路器有很多种，但从中选择出最优的方案才是本次设计的目的。这里选择了两种低压断路器进行比较，一种为施耐德 Compact NSX 型塑壳断路器，另一种为施耐德 CVS 系列塑壳断路器。下面对两种低压断路器进行简单的方案比较：CVS 系列塑壳断路器额定绝缘电压为 690V，额定工作电压 440V，额定冲击电压为 8kV。热磁脱扣单元为 TM-D 型，但在作过载保护时长延时脱扣器动作电流为固定值不能调整，即为非选择型。电子脱扣单元为 ETS2.3 型，只能安装于额定电流为 400A 和 630A 的脱扣器中，且作短路保护时瞬时脱扣器整定电流不可调。总的来说，CVS 系列低压断路器具有较大的约束性。而 Compact NSX 型低压断路器则要灵活很多。首先，其额定绝缘电压为 800V，比 CVS 高；热磁脱扣单元为TM-D 与 TM-G 型两种，前者作配电保护，后者作电动机保护。另外，Compact NSX型断路器的 TM-D 脱扣器作过载保护时长延时脱扣器动作电流是可调的，为选择型。电子脱扣单元有 Micrologic 2 与 Micrologic 5/6A 或 E 脱扣单元，可应用于额定电流为 40A 到 630A 的脱扣器中，且瞬时脱扣器整定电流均可调整。此外，Micrologic 6A 或 E 脱扣单元还可用作接地故障保护。综上可以看出，Compact NSX 低压断路器相对 CVS 系列低压断路器灵活性好，精确度高，应用广泛。因此干线低压断路器均采用 Compact NSX 型。根据脱扣器额定电流大于干线计算电流的原则，可以选出每条干线的低压断路器。所有断路器都选择电子脱扣单元，因为电子脱扣单元作短路保护时带有可调的短延时脱扣器动作值，这样可以满足短路时干线低压断路器与终端低压断路器的配合要求。各条干线低压断路器型号及产品号列表如下：干线低压断路器型号表15表 2.7干线名称 计算电流 IC（A） 低压断路器型号 低压断路器产品号普通照明（3-4-1） 150.67 NSX160F LV430880普通照明（3-4-2） 150.67 NSX160F LV430880普通照明（5-7-1） 154.88 NSX160F LV430880普通照明（5-7-2） 154.88 NSX160F LV430880楼梯照明 3.04 NSX100F LV429882站房照明 8.72 NSX100F LV429882普通电梯 24.46 NSX100F LV429827扶梯 198.21 NSX250F LV431860空调机组 276.51 NSX400F LV432775普通照明（1-2-1） 150.67 NSX160F LV430880普通照明（1-2-2） 150.67 NSX160F LV430880应急照明 117.97 NSX160F LV430880发电机房控制中心 85.46 NSX100F LV429825发电机房通风机 11.39 NSX100F LV429828发电机冷却水塔 10.94 NSX100F LV429882消防控制中心 21.71 NSX100F LV429882消防电梯 55.62 NSX100F LV429825排风（烟）机 66.97 NSX100F LV429825排污泵 22.79 NSX100F LV429828普通照明（-2-1） 124.73 NSX160F LV430880防火卷帘 2.28 NSX100F LV429828水泵房控制中心 222.40 NSX400F LV432775屋顶冷冻水塔 66.85 NSX100F LV429825空调制冷机组 1 372.24 NSX500F LV432975空调制冷机组 2水泵房冷冻水泵372.24158.01NSX500FNSX250FLV432975LV431160空调制冷机组 3 372.24 NSX500F LV432975空调制冷机组 4 372.24 NSX500F LV432975水泵房冷却水泵 303.86 NSX400F LV4327752.3.2 过载保护与短路保护整定对选好的低压断路器，需要进行过载保护和短路保护的整定，若整定不满足要求需要重新选择断路器型号。由于 Compact NSX 为选择型断路器，因此其脱扣16器动作值可调，整定较方便。（1） 过载保护整定过载保护的目的是防止线路被过载产生的温升损坏，缩短线路的寿命，因此过载保护对线路保护十分重要。以楼梯照明干线为例，该干线计算电流为 3.04A，选择的低压断路器型号为NSX100F，脱扣器额定电流 ,允许载流量为 40A，产品号 LV429882。查询n40AI该产品样本，可以得到其长延时脱扣器动作电流 在 18A-40A 内可调。由低op1I压配电设计规范 GB50054-20116.3.3 规定：Cop1cnI则可以确定 的取值范围，这里取 为 20A。op1I（2） 短路保护整定根据低压配电设计规范 GB50054-20116.2.4：当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时脱扣器整定电流的1.3 倍。仍以照明干线为例，查询产品样本可以得到其短延时脱扣器整定电流范围：op2op1(.50)I=I瞬时脱扣器整定电流范围： op3n.根据规范要求，取最不利的情况（短路电流为末端单相短路） ，若(1)kop23(208A.II则满足灵敏性。故这里取 ， 。=op3根据以上方法可以对每条干线的低压断路器进行过载保护整定与短路保护整定，整定值列表如下：干线低压断路器整定值表 2.8干线名称长延时额定整定电流（A）短延时额定整定电流（A）瞬时额定整定电流（A）普通照明（3-4-1）160 900 1600普通照明（3-4-2）160 900 1600普通照明（5-7- 160 900 1600171）普通照明（5-7-2）160 900 1600楼梯照明 20 100 200站房照明 20 100 500普通电梯 30 150 425扶梯 200 600 750空调机组 300 3000 4800普通照明（1-2-1）160 900 1600普通照明（1-2-2）160 900 1600应急照明 125 500 800发电机房控制中心 100 600 900发电机房通风机 12 156 750发电机冷却水塔 20 40 80消防控制中心 25 100 200消防电梯 60 350 425排风（烟）机 70 490 750排污泵 25 100 400普通照明（-2-1）160 900 1600防火卷帘 18 90 400水泵房控制中心 260 1820 4800屋顶冷冻水塔 70 350 425空调制冷机组 1 470 2820 5670空调制冷机组 2 470 2820 5670水泵房冷冻水泵 185 1295 4800空调制冷机组 3 470 2820 5670空调制冷机组 4 470 2820 5670水泵房冷却水泵 320 3200 48002.3.3 热稳定性校验根据公式 22minItSC18得 (3)kmaxini?IStC可以计算出满足短路热稳定性的线路最小截面积。可若线路计算电流较小，选择的截面积较小，然而短路点流很大，这样满足热稳定性后的最小截面积就很大，有时候工程上不会采用很大截面的线路，这样会造成不必要的浪费。本设计干线采用的 Compact NSX 为限流型断路器，巧妙地解决了这个问题。限流型断路器的特点是限制了线路短路电流的能力，使其远远低于预期短路电流值，从而可以减小线路的截面积。查询 Compact NSX 断路器限流曲线如下图所示：图 2.3 Compact NSX 断路器限流曲线以水泵房控制中心干线为例，末端三相短路电流为 16.23kA，断路器型号为NSX400。在图中查热应力曲线得被限制的的能量约为 。取热稳定系数621.0As，该干线截面积为 120 。则有2143Asm?C=2m2662in1043.50s.?SC故热稳定满足要求。根据上述方法对每条干线进行热稳定校验，均满足热稳定要求。2.4 低压开关柜选择2.4.1 开关柜型号选择低压开关柜，也叫低压配电柜，是安装于变配电室，用于集中放置低压配电干线和低压保护装置的设备，起到电力的传输作用。低压开关柜有四种形式：固定式、固定间隔式、固定间隔插接式和抽出式。本次设计主要选用固定间隔插接19式低压开关柜，间隔中开关电器采用插接装置插接接入柜内，便于工作人员维修。查询低压开关柜相关样本，最终选择施耐德 Blockset 低压开关柜。开关柜型号与部分参数如下：额定绝缘电压：1000V额定工作电压：400/690V AC额定频率：50/60HZ水平母线额定值：最大 7200A额定短时耐受电流：30/50/85/100kA额定短时峰值电流：63/105/187/220kA接地系统：TT-IT-TNS-TNC对普通的配电柜，选择 Blockset D 型，柜体采用模块化结构，每个柜体有效安装高度为 40 个模数，包括了开关隔室和母线隔室。柜宽有 600mm 到 1200mm多种，柜深有 600mm 和 1000mm 两种。对电容补偿柜，选用 Blockset Dc 型，有效安装高度为 40 个模数，最大安装容量为 400kVar。2.4.2 开关柜方案号选择（1）计算变压器计算电流对变压器 T1，已知其无功补偿后计算负荷为 647.2kVA，则其计算电流为CT11N647.2983.A30?SIU同理，变压器 T2 无功补偿后计算负荷为 467.4kVA，则计算电流为CT22N.71.38?I（2）进线柜方案号确定根据该商场建筑平面图中变配电室的位置和地下层高度（4.5m） ，确定变压器进线方式为顶部进线。根据计算的变压器计算电流和进线方式查询 Blockset D 型配电柜方案号，得到满足条件的方案号如下表：进线柜方案表 2.9方案号额定电流（A）主要元件分断能力（kA）模数尺寸（高宽深）2A 630-1600 NS630b-1600 50/70 9 2200600100020联络柜的选择方式与进线柜选择方式相同，具体方案号如下表：联络柜方案表 2.10方案号额定电流（A）主要元件分断能力（kA）模数尺寸（高宽深）3A 630-1600 MT08-16N2 50/65/85/100 12 22009001000（3）出线柜方案号确定根据该商场建筑平面图中变配电室的位置和地下层高度，确定其出现方式为从柜体顶部出线。根据每条干线的计算电流、断路器型号以及出现方式查询Blockset D 型柜方案号，得到 3 种满足要求的方案号如下表：出线柜方案 1表 2.11方案号额定电流（A）主要元件 分断能力(kA) 模数尺寸（高宽深）7A 100NSX100/3PNSX100/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/1506622009001000出线柜方案 2表 2.12方案号额定电流（A）主要元件 分断能力(kA) 模数尺寸（高宽深）7D 400NSX400/3PNSX400/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/150121222009001000出线柜方案 3表 2.13方案号额定电流（A）主要元件 分断能力(kA) 模数尺寸（高宽深）7B 160NSX160/3PNSX160/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/150662200900100021（4）电容柜方案号确定根据表 2.4 可查询 Blockset Dc 型电容柜方案号，满足条件的方案如下表所示：电容柜方案表 2.14方案号补偿能力（kVar）分断能力（kA）主要元件 模数尺寸（高宽深）DC 175 70NSX400/INFD630LC1-DMKISFT10036 2200700600柴油发电机的开关柜型号与方案号选择与变压器相同，可参照上述开关柜型号。2.4.3 低压配电系统图设计开关柜型号和方案号确定后，根据断路器型号将所有干线分组，并布置到对应的开关柜中。所有开关柜内容的集合便可组成低压配电系统图。画出的低压配电系统图详见附录2.5 中压开关柜的选择2.5.110kV 系统主结线形式设计与短路电流、计算电流确定（1）主结线形式确定该商场有两条 10kV 进线，四台变压器，故可以考虑单母线结线形式，每路10kV 进线带两台变压器。考虑到变压器 T3 和 T4 所带的空调负荷为季节性负荷，为了充分利用两路进线而不造成电力资源的浪费，可以将 T1 与 T3 分为一组，T2与 T4 分为一组，分别与一路 10kV 进线相连。（2）短路电流确定设 10kV 变配电所变压器 T0 容量为 40MVA，额定电压为 110/11kV,短路电压为 10.5%，短路损耗为 156kW，空载损耗为 40.4kW，空载电流为 0.58。又设变配电所到商场变配电室的线缆长度为 1km。根据供配电系统5.4“标幺值计算三相短路电流”可以计算出中压进线末端三相短路电流 。但在工程中可根据工(3)kI程经验作近似处理，故这里取最不利的情况： 。()20A（3）进线与出线计算电流确定对出线计算电流，可当作是低压变压器高压侧额定电流：22TCTr1r13?SIU式中 为出线计算电流， 为低压变压器高压侧额定电流， 为低压CT?Ir1? r1T?U变压器高压侧额定电压， 为低压变压器额定容量。以变压器 T1 和 T3 为例，分TS别将 ， 和 ， 代入上式可得：180kVASr10k?UT360kVAr1T30k?C1r4.2?I3同理，可以算出出线接变压器 T2 和 T4 的计算电流：CT2r16.?I44A对进线计算电流，仍可用上式计算，只是将 改为进线所带变压器计算负荷TS之和， 改为变压器 T0 低压侧额定电压。以进线所带变压器为 T1 和 T3 为例，r1T?U已知其计算负荷分别为 602.4kVA 与 549.2kVA，可计算出该进线的计算电流 为：C1IC1647.259.6.1A30I同理，另一条带变压器 T2 和 T4 为负载的进线计算电流 为：C2IC2I2.5.2 开关柜型号选择按防护程度分类，中压开关柜有半封闭式和封闭式之分，而封闭式又分为箱式、间隔式与铠装式。箱式开关柜仅有少量分隔或没有分隔，防护等级较低；间隔式开关柜有较多分隔，但分隔材料为非金属材料，防护等级略高；铠装式也有较多分隔，且分隔材料为金属，防护等级最高。按柜内设备装置型式分类，中压开关柜分为固定式和移开式。固定式开关柜内所有元件都是固定安装的，较为经济；移开式开关柜中元件可以抽出，供电可靠性高，并且便于工作人员维修。考虑到该商场负荷种类繁多，负荷量大，一级负荷所占比重较大，需要防护等级很高的开关柜，因此选用移开式的金属铠装中压开关柜。查询相关产品样本，最终确定选用常熟的 KYN28A-12 交流金属封闭开关柜。其主要参数如下图所示：23图 2.2 KYN28A-12 开关柜参数2.5.3 开关柜方案号选择根据进线计算电流、出线计算电流、额定电压等参数查询 KYN28A-12 开关柜相关方案号，从而选出进线柜、PT 柜、测量柜和出线柜。各柜体具体参数如下表所示。进线柜方案表 2.15方案编号 02柜体尺寸（宽深高） 80015002200额定电流 630-1250A真空断路器 CV1 1电流互感器 LLZZBJ9-10 3避雷器 YH5W 3带电显示器 DXN1 1计量柜方案表 2.16方案编号 31柜体尺寸（宽深高） 80015002200额定电流 630-1250A电流互感器 LLZZBJ9-10 2电压互感器 JDZ10-10 JDZ-10*224高压熔断器 XRNP1-10 3带电显示器 DXN1 1PT 柜方案表 2.17方案编号 22柜体尺寸（宽深高） 80015002200额定电流 630-1250A电压互感器 JDZ10-10 2高压熔断器 XRNP1-10 JDZX110-10*3避雷器 YH5W 3带电显示器 DXN1 1出线柜方案表 2.18方案编号 10柜体尺寸（宽深高） 80015002200额定电流 630-1250A真空断路器 CV1 1电流互感器 LLZZBJ9-10 3高压熔断器 XRNP1-10 1避雷器 YH5W 3带电显示器 DXN1 12.5.4 中压线路热稳定性校验开关柜型号与方案号确定后，可对中压线路进行热稳定校验。根据所选择的真空断路器型号 CV1，查询其具体参数如下图：