学生宿舍楼配电设计说明

学生宿舍楼配电设计

摘要：介绍了校园学生宿舍楼的配电设计，阐述了负荷计算、负荷等级的确定、照度的选择、配电系统的设计电器设备的选择、防雷与接地系统的设计。给出了一个安全用电和节约能源的系统方案。为学生创造了一个良好的学习、工作环境。

关键词：宿舍楼、负荷等级、负荷计算、配电系统、电气设备的选择

前言：

不同的学校，不同的宿舍之间规模大小不同，因而用电情况和电力运行的情况也各不相同。因此，不可能有一套标准的适用于一切宿舍楼的配电系统。在对该宿舍的用电量需要进行定性和定量的分析，评估它当前的以及将来的电量情况。力求编制出一套最佳的配电方案。在分析宿舍楼用电需求时不仅要搞清楚电力使用的种种细节，还必须考虑到用电的可靠性和经济性等诸多方面的因素，以求得供求间的最佳平衡。在设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

1：工程的慨述

学生宿舍楼是学校建筑的主要部分。学生能够努力学习，和圆满地完成各科学业，与他们能够很好地睡眠、休息是分部开的。这样作为校园生活区的学生宿舍配电的合理设计就显得格外重要。

本次设计是学校学生公寓的供配电设计，建筑面积约为10000㎡，随着教学产业的不断发展，学生宿舍建筑的规模和数量都越来越多。每个宿舍单体面积也比较大，一般总面积为8000∽15000㎡；有些都是在一楼设自行车库、水泵房、配电机房。顶楼装太阳能热水器，和电热棒。二楼至七楼为学生休息宿舍，建筑形式多为条型与连廊的组合；宿舍房间住的人数为4-6人，每栋大约150∽200间；建筑层数5∽7层，高度不超过24m。总之，大多数宿舍按《宿舍建筑设计规》（JGJ36—2005）表，居住类型和人均使用面积分类为三类。学生公寓的建筑的特点一般采用10KV高压供电，而一般高层宿舍楼则可采用城市公用变压器低压供电，用电量大，对电气设备的要求较高；队消防系统的安全、可靠性要求较高；对防雷、接地等安全要求较高。

2：配电系统的设计

供配电技术，分为强电部分和弱电部分。强电部分的设计包括低压配电系统，动力照明干线系统，配电箱系统和导线电缆的敷设。强电部分是建筑电气设计的基础和主干部分，建筑电气的重要性和可靠性都取决于强电部分设计的好坏。而弱电部分包括有线电视及网络系统，通信系统，广播扩声系统，火灾自动报警与消防联动系统还有综合布线系统。作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。

2.1负荷计算

每栋宿舍单位部都是由126间学生宿舍、公共活动室，值班室、公共走廊、楼梯间等几个地方组成。宿舍部用电设备情况见下表1

公共走廊、楼梯间采用节能灯，应急设备照明、疏散指示灯、功率大概一共10KW 以；电热棒一般为10KW 。所以整栋宿舍楼的负荷大概为530KW 。

2.2变压器的容量计算

按用电指标，先计算电力变压器的二次侧的总的计算负荷，并考虑无功补偿容量，最大负荷同时系数，以及线路与变压器的损耗，从而求得变压器的一次侧计算负荷，并作为选择变压器容量的重要依据。对于无特殊要求的用电部门，应考虑近期发展，单台电力变压器的额定容量按总视在计算负荷值再加大15%~25%来确定，以提高变压器的运行效率，但单台变压器的容量应不超过1000KVA 。在装设两台及以上电力变压器的变电所，当其中某一台变压器故障、检修而停止运行时，其他变压器应能保证一、二级负荷的用电，但每台的容量应在1000KVA 以。

在确定电力变压器容量时，还应考虑变压器的经济运行。由于变压器的损耗与负荷率有关，负荷率对于变压器的经济运行的影响较大，所以应力求使变压器的平均负荷率接近于最佳负荷率β值。我们从以前学过的知识知道，变压器的效率曲线不是单增的，而是先增加再下降，在其上有一个最大值：即：d η/d *

2I =0

可求出产生最大功率的条件为：*2I =k P P 0即是说当不变损耗等于可变损耗时，变压器的效率达到最大值。

对于学生公寓楼负荷较大，考虑SCB 系列变压器的最佳负荷率在50%~60%左右，也预留好以后的发展空间，宜选用SCB10-1000/10电力变压器一台。

2.3负荷等级

电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失及影响的程度分为一级、二级、三级负荷。

一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或将在政治上，经济上造成重大损失者；或中断将影响有重大政治经济意义的用电单位的正常工作者。

就宿舍楼供配电这一块来讲，我校现没有一级用电负荷。

二级负荷

二级负荷为中断供电将在政治上，经济上产生较大损失的负荷，如主要设备损坏，大量产品报废等；或中断供电将影响重要的用电单位正常的工作负荷，如交通枢纽、通信枢纽等；或中断供电将造成秩序混乱的负荷等。

在本次毕业设计中：宿舍楼现有的二级负荷有：消防系统、应急照明、疏散指示灯、安全出口指示灯，保卫处用电设备，楼梯间照明。

三级负荷

三级负荷为不属于前两级负荷者。只需普通供电要求。

我校宿舍楼除了前面罗列的二级负荷外，全为三级负荷。三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电，但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。且应在技术经济合理的条件下，尽量减少电压偏差和电压波动。

2.4照度标准

参照《建筑照明设计标准设计》（GB50034-2004）中居住建筑表 5.11，起居室的一般活动区和卧室的照度按75∽100LX,公共活动室照度为200LX，走廊、楼梯间、为75LX，卫生间为50LX 备用照明为正常的照度的10%。下面我们利用系数法计算照度。

照明光源的利用系数是用照明光源光通量有效利用程度的一个参数，用投射到工作面上的光通量与全部光源发出的光通量之比来表示，即：μ=Φe/(n Φ)

式中：Φe---投射到工作面上的有效光通量

Φ----每盏灯发出的光通量

n----灯的盏数

在确定了系数后用来计算工作面的平均照度

Eav=μKnΦ/A

式中： Eav---工作面的平均照度 Lx

μ-----利用系数

K------减光系数

N -----灯的盏数

Φ-----每盏灯发出的光通量 Lm

A------受照工作面的面积㎡

若已知工作面的平均照度标准，并已初步确定灯具型式，功率时，则可由下式计算出灯具数量:

n=EavA/μKΦ

2.5确定受电电压和受电方式

由于宿舍楼的设计负荷比较大，按《民用建筑电气设计规》中第 3.3.1条“用电设备容量在在250KW或需要变压器在160KV·A以上者都应以高压方式供电。所以本次采用10KV进变配电所，用并联二路接入方式。优点在于有一路输电线发生故障事故或者检修时不会停电，能够正常供电。下图所示：

2.6确定宿舍楼的配电电压和负荷电压以及配电方式

在正常环境中建筑物，当大部分用电设备为中小容量，并且无特殊要求的时候，应采用树干式配电。当用电设备为大容量时，或负荷性质重要，或在有特殊要求的建筑物，应采用放射式配电。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。

在本次设计中对于宿舍楼围用电设备性质相同的采用放射式配电。采用三相五线制220V 配电，特殊的地方采用380V 。

2.7电气设备的选择

我们以一栋宿舍楼为例对电力电缆，低压断路器，刀开关，电流互感器等进行选取：

(1) 电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压、及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定性和动稳定。还应根据实际工程的特点，按照有关设计规的规定，在保证供配电安全可靠性的前提下，力争做到技术先进，经济合理：

①按正常工作条件选择额定电压和额定电流：a 、电气设备的额定电压e N U .应符合电器装设点的电网额定电压，并应大于或等于正常时最大工作电压m W U .即：e N U .≥m W U .。b 、电气设备的额定电流e N I .应大于或等于正常时最大的工作

电流m W I .,即：e N I .≥m W I .。

② 短路电流的计算是为了正确选择和校检电气设备，避免在短路电流下损坏电气设备，如果电流太大，必须采用限流措施。以及进行继电保护装置的整定计算。

关、隔离开关等的动稳定性满足Im≥Ish ,而其热稳定性满足2.t t I ≥tima a I .2且It≥Ia t tima 。

③ 按照装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力，即：)3(k I ≤off N I .，且k S ≤off N S .。

④ 按照装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当型式。

(2) 低压刀开关：满足额定电压大于或等于工作电压，额定电流大于或等于正常时最大工作电流即可，对其他没有特殊要求。

(3) 低压断路器：按灭弧介质分有油浸式、真空式、空气式，应用最多的是空气式断路器。按结构分有万能式和塑壳式。万能式断路器即框架式断路器，所有器件均装于框架，其部件大部分设计成可拆卸的，便于制造安装和检修。另外，这种断路器的容量较大，额定电流可达1000A ，可装设较多具有不同保护功能的脱扣器。选择配电用断路器多为万能式，且特别适用于低压配电系统的主保护，即常用做低压进线柜的主开关。塑壳式的容量较小，通常用于配电线路中，对线路起过载保护和短路保护的作用。

低压断路器（即自动空气开关）的选择原则：注意开关主触头额定电流N I ，电磁脱扣器（即瞬时或短延时脱扣器）额定电流ER N I .和热（长延时）脱扣器的额定电流TR N I .之间要满足下式关系：

N I ≥ER N I .≥TR N I .≥C I

开关动作时间小于0.02秒（如DZ 系列）时，其开关分断能力用下式校验： QA off I .≥sh I

开关动作时间大于0.02秒(如DW 系列)时,其开关分断能力用下式校验: QA off I .≥k I

QA off I .----自动空气开关的分断电流(KA);

sh I ----装设开关处冲击短路电流的有效值(KA);

k I ----装设开关处短路电流周期分量的有效值(KA).

自动空气开关脱扣器电流整定:为使自动空气开关各脱扣器更好的发挥保护功能,需要结合保护对象,进行电流的整定计算,然后正确确定:配电线路用自动空气开关,热(或长延时)脱扣器整定电流TR OP I .,可用下式计算:

TR OP I .≥ C rel I K .'，'rel K ----可靠系数,热脱扣器取1.0~1.1,长延时脱扣器取1.1;