办公大楼供电设计

课程设计说明书

（2011/2012学年第一学期）

课程名称：建筑供配电及照明技术

题目：某办公大楼建筑供配电及羽毛球馆照明设计专业班级：电气工程及其自动化4班

姓名：刘福来

学号：080060414

指导教师：岑毅南王静爽

设计周数：两周

2011年12 月23日

目录

一、设计要求

1.1目的及意义 (1)

1.2主要任务 (1)

1.3技术要求 (1)

二、设计正文

2.1总体方案设计 (2)

2.1.1 高低压配电系统选择 (2)

2.1.2 开关线路的选型 (3)

2.2 负荷计算 (4)

2.2.1 计算方法 (4)

2.3 供电系统图 (5)

2.4 设备选型 (6)

2.4.1 设备选择 (7)

2.4.2 设备校验与整定 (8)

2.5 照明及供配电设计 (11)

2.5.1 羽毛球馆照明设计 (12)

三、课程设计总结 (12)

四、参考文献 (12)

一、设计要求

1.1目的及意义

通过本次课程设计,加深对建筑供配电及照明技术理论知识的理解,初步了解通信大楼供配电工程设计的基本原理、步骤及方法，掌握建筑供配电总体方案、设计计算、设备选型及照明设计。结合课程设计的内容，熟悉建筑供配电及照明工程中需要提交的技术文档要求，学会绘制供电系统图、照明灯具布置图及建立负荷计算表，学会查阅有关专业技术资料及设计手册，提高进行独立设计的能力并完成课程设计相关任务。

1.2主要任务

(1)熟悉设计资料，明确设计任务，考虑高低要供配电系统，并画草图。

（2）羽毛球场馆照度计算及照明灯具的选择.布置

（3）将建立符合统计计算表，并计算计算负荷，短路电流计算。

（4）设备选型（变压器，断路器，开关，导线，配电箱，开关柜等）。

（5）CAD绘图（供配电图，布线图，照明布置图等）。

1.3技术要求

1）输电线路，变电所，电力，羽毛球场馆照明等的设计。

2）羽毛球馆照度要求达到300lx.

二、设计正文

1建筑概况及要求

某办公大楼建筑面积9080㎡，地下一层，地上七层。现浇框架——剪力墙结构。地下一为车库，层高3.5米，地上一层为餐厅，层高5米；地上二层为会议室，层高为5.7m；地上三层至七层为办公室，高均为3.0m.班后0.15m，卫生间浴室垫层为0.13m，其他垫层为0.05m。首层二层有吊顶。

根据统一的供电规划方案，低压电缆分七路埋地引入该建筑的低压配电室，为用电负荷供电，此段线路的电压损失为1%；本设计对消防负荷只提供相应的供电条件，不做具体的设计；二层会议室照明，音响等由专业的厂家设计施工，本设计只提供相应的供电条件。

2，羽毛球场馆照明设计

长40m 宽20m ，层高为2.8m ，窗总宽38米，高1.7米，采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器照明，每支灯管额定光通量式2000lm，要求满足国际标准照度200lx. 顶棚反射系数为70﹪，墙面的反射系数为65﹪，地板的反射系数为30﹪，玻璃的反射系数为8%。

3用电设备

某办公楼变电站负荷如下表：

照度标准选择值：

2.1总体方案设计

2.1.1根据任务书的原始材料确定负荷等级，通过对所有设备组进行负荷计算。

2.2负荷计算

2.2.1计算方法

无功补偿：

补偿前：tg ф1=Qav/Pav 补偿后：tg ф2=（Qav-Qcc ）/Pav 补偿的无功功率：Qcc=Pc(tg ф1- tg ф2) 需电容器台数：

2

???? ??=

NC

W

nc c U U q Q N

当COS φ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。

变压器损耗的具体算法：

有功损耗ΔPt=ΔPo+ΔPk(Sc/Sr)2, 无功损耗ΔQt=ΔQo+ΔQl(Sc/Sr)2

ΔPo 为变压器空载有功损耗，ΔPk 为短路有功损耗，ΔQo 为空载无功损耗，ΔQl 为负载无功损耗。 根据以上算法得到负荷计算表（见附表一） 2.2.2大楼照明计算

厕所： S1=6*6.9*5=207m2，走廊： S2=2.1*（3.6*9+2.4+2.14）*5=585.7m2，其他建筑物面积：S=9080-S1-S2=8288m2.

根据要求：一般负荷照明：各层按单位指标法计算为15W/M2，卫生间按单位指标算为5W/M2，走廊按单位指标法计算：6.5W/M2。

根据指标可得照明负荷总计为P=585.7*6.5+207*5+8288*15=130.8KW 。 2.2.3

根据以上计算可确定供配电系统采用单电源双变压器并列运行。一台变压器供大楼空调专用，另一台供其它设备使用，两台变压器可相互备用。运行。高压采用单母线不分段结线，低压采用单母线分段结线，中间用联络开关连接。并根据负荷依次划分出低压回路，具体见2.3供电系统图 2.3供电系统图 图表见附表2

其中根据负荷计算表可知：I1=23A,I2=12A,I3=13A 。工作电压均为10KV 。 I4=331A ，I5=346A ，工作电压为380V 。

其余计算：I6=P5*Kd/380/1.732=177A ，同理易得出：I7=84A,I8=18A,I9=76A,I10=18A,

I11=18A ，I12=-50A ，I13=9A ，I14=335A ，I15=-110A ，I16=400A ，以上点的工作电压均为380V 。 根据以上数据进行如下的设备选型。

∑=∑?=m

i ei

di c P K K P 1

?

?=tg P Q c c 2

2c c c Q P S +=()N

c

c U S I 3=

2.4设备选型

2.4.1设备选择

变压器的选择:因为大楼属于低层建筑，采用10KV/380V变压器即可。

由负荷计算得

1#变压器处

4点计算负荷：Sc1=217kV A

根据变压器选择原则选变压器的容量为：SN1=315KV A

Sc/S T =β=217/315=70%

2#变压器处

5点计算负荷：SC2=215KV A

根据变压器选择原则选变压器的容量为：SN2=315KV A

Sc/S T =β=215/315=69%

断路器,隔离开关，电流互感器，电线的选择:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

断路器： ZN5-10/1000户内真空式 NS400塑壳式

隔离开关：GN8610T/200 GN866T/200

电流互感器： LMZ-10 LMZ-10

电压互感器：JDZJ-10

电线的选择：TMY ,BLX TMY ,BLX ,BV

开关柜的选择详见附表2，3

隔离开关GN866T/200 接触电阻R1=0.4mΩ

断路器 NS400塑壳式

断路器线圈电阻R3=1.3mΩ

断路器线圈电抗R4=0.86mΩ

TMY20*3 r1=0.117Ω/km x1=0.35Ω/km

TMY30*4 r2=1.097Ω/km

对以上器件其进行校验

短路电流计算：

S

T

50KM，Xo=0.35欧/千米， 315KVA 5KM,Xo=0.35欧/千米

10.5/0.4KV Ro=1.2 欧/千米

（一）、线路的阻抗

Xl=X0*L=0.35*5=1.75Ω

（二）、变压器的阻抗

T1的阻抗：

X1=U%*Unt2/100*Snt=6*0.42/100*800*10-3=0.012Ω

T2的阻抗：

X2= U%*Unt2/100*Snt=6*0.42/100*1250*10-3=0.00768Ω

（三）、总阻抗的计算

对变压器的高次侧

X1=1.75

对变压器的低次侧

X2=1.75*（0.4/10.5）2+0.012=0.01454Ω

（四）、短路参数

对变压器高次侧

1、短路电流周期分量的有效值：

Ik1=Uav1/1.732*Xk=10.5/(1.732*1.75)=3.46KA

2、短路电流的冲击值：

Ish=2.55*Ik1=2.55*3.46=8.823KA

Ish=1.52*Ik1=1.52*3.46=5.259KA

3、短路容量：

Sk1=1.732*Uav2*Ik2=1.732*10.5*3.46=62.924KVA

对变压器低次侧

对变压器T1的低次侧：

1、短路电流周期分量的有效值：

Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/(1.732*0.01454)=15.88KA

2、短路电流的冲击值：

Ish=1.84*Ik2=1.84*15.88=29.22KA

Ish=1.09*Ik2=1.09*15.88=17.31KA

3、短路容量：

Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*15.88=11KVA

对变压器T2的低次侧：

1、短路电流周期分量的有效值：

Ik2=Uav2/1.732*Xk=0.4/(1.732*0.01022)=22.6KA

2、短路电流的冲击值：

Ish=1.84*Ik2=1.84*22.6=41.58KA

Ish=1.09*Ik2=1.09*22.6=24.63KA

3、短路容量：

Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*22.6=15.66KVA

3、短路容量：

Sk2=1.732*Uav2*Ik2=1.732*0.4*4.3=2.98KVA

对ZN5-10/1000

（1）、热稳定性的校验：

Ik12*tima=3.462*(0.5+0.05)<202*2 合格

（2）、热稳定性的校验：

Ish=8.823KA<50KA 合格

（3）、断流能力的校验：

Ik1=3.46<20KA 合格

T2高次侧断路器应选为：ZN5-10/1000

（1）、热稳定性的校验：

Ik22*tima=3.462*(0.5+0.05)<202*4 合格

（2）、热稳定性的校验：

Ish=8.823KA<50KA 合格

（3）、断流能力的校验：

Ik2=3.46<20KA 合格

对NS400

（1）、Ic4=1011A; In1=1250A

（2）、T1的选型选为：MW12

（3）、各脱扣器的整流电流：

a)瞬时脱扣器

Iop.or=(1.1*1.8*1000)/(1.732*0.38)=3000A K3=3

b)短时脱扣器

Iop.or=(1.1*1.3*1000)/(1.732*0.38)=2173A K3=2

c)长延时脱扣器

Iop.tr=1.1*1011=1112A K=0.9

（4）、开断能力校验

Ik=15.88

对电流互感器

额定电流应满足I1e≥Ig·max 式中I1e﹑Ig·max—分别为互感器原边额定电流和装置的最大长期工作电流

在环境温度条件下，容许连续通过电流互感器的原边电流可达额定值的120%，但过大将使误差增大。互感器的二次额定电流一般为5A。与仪表、继电器的标称电流相符。

二次负载的计算与校验

电流互感器次边通过额定电流I2e和负载总阻抗Z2时的功率 W2=I22e·Z2

校验短路时的热稳定性和机械稳定性

电流互感器的热稳定性，应按下式的条件判断，即（I1e·Kt）2·t≥Qd

式中Kt—互感器热稳定倍数，t—为热稳定电流通过的时间（t=1秒），I1e—为电流互感器一次额定电流。

电流互感器机械稳定性，应按下式的条件判断，既2I1e·Ku≥ｉch

式中Ku—电动力稳定倍数，ｉch—短路电流冲击值

电源回路选用LMZ-10系列电流互感器符合要求。 2.5照明及供配电设计 2.5.1羽毛球馆照明设计

采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器 计算方法：利用系数平均照度法 《照明设计手册》基本公式： E = NΦUK / A N = EA / (ΦUK) 其中：

Φ-- 光通量 N -- 光源数量 U -- 利用系数

A -- 工作面面积m2 K -- 灯具维护系数 计算过程：

1. 房间长度: 40m

房间宽度: 20m 计算高度: 2.8m 照度要求: 200lx

采用嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器 2. 空内空间高度hrc=2.8m =1.05

天花板的反射系数ρcc=70%

地板的反射系数 ρfc=30% 墙的平均反射系数

ρw.av=[ρw ×(Aw-Ag)+ ρg ×Ag]/Aw=[0.65*(336-64.6) +8%*38*1.7]/336

=50.9%

近似取30%

查表得RCR1=1, ρcc=70%, ρfc=30%, U1=0.43 RCR2=2, ρcc=70%, ρfc=30%, U2=0.48 利用直线内插法求利用系数 RCR=1.05, ρcc=70%, ρfc=30%

w

l w l h RCR rc ?+=)

(5()

121

1U U RCR RCR U U --+

=

=0.48

修正地板空间有效比ρtc ≠20%时对利用系数的影响

由

得N=209.2（盏） 所以取210

需要嵌入顶棚式YG701-3型3管荧光灯照明器70盏 2.5.2照明布置平面图（附图4） 三、课程设计总结

通过这次设计让我认识到了自己的不足之处，但从未接触过实际的东西，也就有好多以前无法认识的问题，经过这次实习开阔了眼界、增长了见识，对以后的学习也有了更加清楚的认识，学习有了针对性和方向。

首先，牢牢掌握专业基础知识是非常必要得，它为以后学习专业课甚至是工作打下了基础，这在以后将会成为一笔财富，现在离大四毕业找工作还有一段时间一定要充分利用这有限的时间学习掌握更多的专业知识，为以后谋个好工作增加一份筹码。另一个感触就是学习要有主动性，学习是自己的事，自己要对自己的事情负责，我们的老师、教授整天太忙太累了不可能面面俱到的照顾辅导到每一个人，一定要自己积极主动地去学。有什么不懂得一定要虚心像别人请教。和那些工程师比起来自己的知识是多么的贫乏，所以更有必要努力地学习了，并且一有机会一定要继续深造。

在课设期间虽然很累、很苦，但我却感到很快乐！两个星期，对我们这些的工科学生来说，是特别的宝贵。因为这是一次理论与实践相结合的绝好机会，又将全面地检验我们的知识水平。课程设计是培养学生实践能力的有效途径，也是我们大学生、工科类的大学生，非常重要的也特别有意义的实践课。

很快我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备动手能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，两周的课程设计带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过实践我们所了解的东西，更多的则需要我们每个人在课设结束后去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，这才是课设所要达到的真正目的。

这次令人难忘的课设，不仅让我们了解到了专业知识在实际中的应用，还让我们明白了一个深刻的道理：纸上得来终觉浅，绝知此事要恭行。社会需要人才，社会需要的是有能力的人才。我们新世纪的大学生只有多参加实践，才能保证在未来的社会竞争中有自己的位置。真的感谢这次课设!也感谢老师们的细心指导！

四、参考文献

[1] 供配电系统 雍静 机械工业出版社

[2] 电气照明技术 谢秀颖 郭宏祥 中国电力出版社 [3] 建筑电气控制技术 马小军 机械工业出版社 [4] AutoCAD 实用教程 高进龙 西北工业大学出版社

lx A NUK E s av 2.1476.65.92400

98.0534.0≈????=?=φ

建筑大楼供配电负荷计算

设备组设备名称设备容量

需要系

数COS Φtg Φ

Pc Qc Sc Ic Pn/kw Kd /kw /kvar /kva /A

1号变压器污水泵 4.5 0.7 0.8 0.75 3.15 2.3625 3.9375 5.98259 生活泵11 0.65 0.8 0.75 7.15 5.3625 8.9375 13.5795 排风机10.74 0.65 0.8 0.75 6.981 5.2358 8.7263 13.2586 通风机42.1 0.7 0.8 0.75 29.47 22.103 36.838 55.9704 电加热器48 0.9 1 0 43.2 0 43.2 65.6375 热风幕48 0.75 0.85 0.6197 36 22.311 42.353 64.3505 热水器12 1 1 0 12 0 12 18.2326 除垢器 1 1 0.85 0.6197 1 0.6197 1.1765 1.78751 大楼照明130.821 0.8 0.9 0.4843 104.7 50.688 116.29 176.682 1号变压器损

耗

45.2 22.3 50.402 76.5797 无功同时系数0.95

有功同时系数0.9

补偿前总计0.8949 0.4986 207.1 103.25 231.38 351.555 补偿后总计0.95 0.329 207 68.06 218 331.17 补偿电容0 -35.19

2号变压器空调内机 6.17 1 0.85 0.6197 6.17 3.8238 7.2588 11.029 空调外机221 1 0.85 0.6197 221 136.96 260 395.041 2号变压器损

耗

44.6 24.6 50.934 77.3892 无功同时系数0.95

有功同时系数0.9

补偿前总计0.8368 0.6542 204.5 133.75 244.31 371.208 补偿后总计0.95 0.329 204 67.2 215.2 326.99 补偿电容0 -66.55