毕业论文-住宅小区供配电系统设计（定稿）.docx

15届毕业设计住宅小区供配电系统设计 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业电气化与自动化 班 级 指导教师 日 期 2015.5 塔里木大学机械电气化工程学院前 言住宅小区供配电系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活及秩序。因此研究小区供配电系统如何更好的实现安全、可靠、经济运行具有现实的意义。本课题初步对住宅小区的供配电系统进行设计，并根据国家相关标准对所设计的内容进行规范化。分析小区的原始数据和供电特点，对小区各类负荷进行计算；通过计算负荷选择变压器的容量和数目完成变电所的设计；合理选择电气主接线方式；根据短路电流选择合适的电力电缆；确定建筑物防雷等级，做好小区的防雷接地保护。设计过程中不仅要保证供电的质量和安全性，还应尽量满足供电的经济性，节省能源和材料。关键词：计算负荷；短路电流；供配电设计；防雷接地；照明目 录工程概括11负荷计算21.1概述21.2负荷计算方法及使用场合21.3设备功率的确定21.4需要系数法计算负荷31.5小区负荷统计31.6无功补偿71.7无功补偿容器计算71.8补偿装置的选择72变电所及其设计82.1对变电所主接线的一般要求82.2电压选择与电能质量82.3电力变压器的选择82.4变电所电气主接线设计92.5低压部分配电系统102.6变配电所所址选择112.7变配电所型式选择113.照明和日用电器配电设计123.1正常照明配电设计123.2正常照明配电设计124.短路电流计算134.1概述134.2短路电流的计算135.高、低压设备的选择155.1设备选择的基本原则155.2高压设备的选择155.3低压设备的选择186.导线的选择与校验196.1高压进线选择206.2低压进线的选择217.电测量仪表227.1变配电装置的测量仪表227.2电测量仪表的选择和接线238.防雷与接地系统设计238.1变电所防雷保护的设计：238.2建筑物的防雷保护设计238.3小区接地保护的设计：24致 谢26参考文献27附 录28塔里木大学毕业设计工程概括随着我国经济的快速发展和人民生活水平的显著提高，人们对住宅有了更高的要求。在这个人们的生活与电息息相关的时代，大量的现代化家电进入到普通老百姓家里，造成家庭用电负荷大大提高。小区占地面积大、人口集中，负荷容量大、用电设备多。尤其是在用电高峰季，过负荷跳闸断电情况出现，供电干线断路器频繁跳闸造成大面积断电，会给居民的生活、学习和工作带来极大的不便。而原有电气国家设计标准和地方设计标准已经远远不能满足设计需要。因此本设计适应当代小区电气设计模式，在有关标准和规范的前提下，进行包括住宅、公用照明、电梯、供水等设计,以满足人们对住宅的电力需求.居民小区供配电系统就是将电力系统中的电能降压在分配到各个用户中去，它由小区降压变电所、高压配电线路、低压配电线路及用电设备组成。总降压变电所及配电系统设计，是根据各个住户的负荷数量和性质，以及负荷布局，结合国家供电情况解决对各个住户的安全、可靠、优质、经济技术的分配电能问题。我国供配电系统的发展趋势：1、供配电系统的规模越来越大；2、功率密度越来越高；3、供配电系统可靠性要求越来越高；4、供配电系统的绿色节能；5、配电自动化。随着科技的进步和技术的发展居民小区供配电系统运行和维护的安全技术得到了越来越多的重视。工程供配电系统概述住宅小区的供配电系统建设工程的应坚持统一规划的原则，将电力网的运行状况和建设规划相结合，并且使经济发展和配电网的现状结合起来。本着以人为本的原则，保证供电品质，建设经济、安全、适度超前、提高供电可靠性的原则，合理选择小区供配电措施。方案设计时应根据电力相关行相业的标准进行设计。使设计尽量简单，便于维护和管理，尽量减少电能消耗，提高电能利用率。还需要将近期和远期结合起来发展分析。建设近期的同时考虑到远期的发展可能，并根据用户用电负荷重要程度、用电需求、用电容量、用电性质等，结合区域电网规划和当地供电条件等因素，进行技术比较后制定出合理的供电方案。本次的课题设计主要先对该小区的用电特点和相关资料进行分析。对小区进行负荷计算，无功补偿。根据计算负荷得出的结果，对变压器容量和数目进行设计，并对配电所设计。设计出合适的电气主接线方式和配电线路接线方式。并根据短路电流计算结果，选择和校验电缆设备。根据建筑的特点，确定各类建筑物的防雷等级，进行相关的防雷及接地设计和等电位联结，并选择低压配电系统的接地形式。依据相关专业提供的原始资料和国家行业标准规范和图集绘出电气设计图。本工程基本概况：（1）总体概况：本工程总建筑面积为61700平方米，由四栋主体建筑及地下公共汽车库、设备用房等组成。其中一个主体建筑为16层商业写字楼建筑，属于多层办公建筑。该多层建筑1、2层为临街商铺，3至16层为公寓式办公写字楼。另外一个主体建筑为31层高层住宅建筑，属于一类高层住宅建筑，耐火等级为一级。该高层建筑1、2层为临街商铺，3至30层为居民住宅。顶层为设备房、电梯机房及水箱间。地下1层为汽车库、附属设备用房等组成。 （2）具体数据：高层建筑3-30层为住宅楼，每层5户，共三种户型。其中，一层里户型1共2户面积为80-100、户型2共2户面积为100-130、户型3共1户面积为130-150，全楼共480户。多层建筑3-16层为写字楼，共14160,安装容量为208KW。商业面积共5230，安装容量为261KW。（3）自然环境：本地区年平均雷暴日24.8d/a，通廊式住宅建筑年预计雷击次数为：0.0812次/a；建筑商业写字楼建筑年预计雷击次数为：0.0359次/a。本设计采用10kv/0.4kv进线形式，接地形式采用TN-C-S系统进户处设重复接地，采用综合接地方式，接地利用建筑物基础作接地极，接地电阻不大于10欧姆。电源进线采用YJV22-10kv-395电缆引入。1负荷计算1.1概述负荷计算是供电工程的基础，必须正确计算负荷，才能设计出合理的供配电系统。供配电工程设计时，需要确定的电器负荷及计算目。负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。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、经济运行的必要手段。（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。计算精度一般，用电设备台数少时，误差较大。 （2）尖峰电流是指单台或多台用电设备持续时间12秒的最大负荷电流。一般取启动电流周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。 （3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷1.2负荷计算方法及使用场合表1-1 负荷计算方法及适用场合序号计算方法名称特点及适用场合1需要系数法 计算精度一般，用电设备台数少时，误差较大。适用于各类项目，尤其是变电所负荷计算2利用系数法 计算精度高，用电设备台数少且容量相差悬殊时亦然。计算较繁琐。适用于设备功率已知的各类项目，尤其是工业企业负荷计算3单位指标法 计算简便，误差较大。适用于设备功率不明确的各类项目，单位面积功率法和综合单位指标法适用于民用建筑工程，单位产品耗电量法用于工业企业工程1.3需要系数法计算负荷（1）多组用电计算负荷表1-2 多组用电设备的计算负荷用电设备组序号有功计算负荷/kW无功计算负荷/kar视在计算负荷/kar计算电流/Ai=1-n Pc.jQc.i合计（计入同时系数）对干线Kp=0.80-1.0 Kp=0.85-1.0对母线Kp=0.75-0.90Kp=0.80-0.95Pc=KpPc.jQc=KpQc.jSc=Pc2+Qc2IC=SC3UN（2）三相用电设备组计算负荷 表1-3 三相用电设备组的计算负荷设备名称设备功率/kW需要系数功率因数额定电压/kV无功计算负荷/kvar视在计算负荷/KVA计算电流/A三相用电设备组PcKdUNQc=PctanSc=PCcosIC=SC3UN1.4设备功率的确定进行负荷计算时，需将电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率Pe。（1）连续工作制用电设备组的设备功率即为铭牌额定功率Pr之和，备用设备功率不在计算之内；（2）短时或周期工作制用电设备的设备功率是指将铭牌额定功率换算到将统一负荷持续率下的有功功率。（3）照明设备的设备功率为光源的额定功率加上附属设备的功耗；（4）季节性负荷，如空调制冷与采暖设备取其大着计入总设备功率；1.5小区负荷统计(1)住宅用电部分 根据实际负荷估算，规定面积在100以下的每户按4KW计算，120-150的每户按5KW计算，150以上的每户按6KW计算。由此可知，户型1为4KW/户的共2户、户型2为5KW/户的共2户、户型3为6KW/户的共1户。使用需要系数法计算负荷，每层一个电表箱。用6条配电干线从地下室一层变电所引来,每条配电干线连接5个楼层电表箱，其中一条干线连接4个楼层。本次设计以住宅负荷计算为主，以其中一条配电干线为例，其余负荷按相同方法计算，结果如表5所示。用户配电箱部分，由公式可得安装容量： pc1=npN1=24=8kw pc2=npN2=25=10kw pc3=npN3=16=6kw楼层电表箱,查表3、4得kd=0.75，cos=0.9，tan=0.48楼层电表箱的计算负荷： PC=Kd(pc1+pc2+pc3)=0.758+10+6=18KW Qc=PCtan=180.48=8.64Kvar配电干线,查表3、4得Kd=0.4，cos=0.9，tan=0.48配电干线的计算负荷:Pcj=nKdPc=50.418=36kw Qcj=PCJtan=360.48=17.28Kvar Scj=Pcj2+Qcj2=362+17.282=39.94KVAIcj=Scj3UN=39.943803=60.7A 因此住宅部分配电箱的计算负荷为375.12KW(2)公共用电部分 本工程公共用电部分包括：多层办公楼用电、电梯用电、消防用电、园林及建筑景观用用电、生活水泵用电、路灯和公共照明用电、排污设备用电等照明负荷以及动力负荷。本次计算以商业区和写字楼的计算负荷为主，其余负荷可根据表4查找需要系数，并根据介绍的公式对各个用电设备进行负荷计算，具体计算结果如下所示。由所给资料可知商业区和写字楼的安装容量分别为261KW和208KW，根据需要系数法计算出其计算负荷。表1-4 负荷统计表序号 用电设备 设备容量 需要系数 功率因数 tan Pe/kw Kd cos 1 住宅楼用户 1976 0.5 0.8 0.752 公寓式办公楼用户 950 0.7 0.75 0.883 商场照明及地下室照明 750 0.8 0.7 1.02 4 水泵及风机 350 0.6 0.65 1.175 电梯 240 0.8 0.8 0.756 报警系统 9 1 0.7 1.027 应急照明 134 0.9 0.8 0.758 消防电梯 62 0.9 0.8 0.759 消防水泵 95 1 0.8 0.75 10 自动灭火系统 145 1 0.85 0.6211 防烟排烟设施 115 1 0.8 0.75 12 潜水排污泵 35 0.8 0.8 0.751）公寓式办公楼用户负荷计算设备容量e= 950KW，需要系数d = 0.7,功率因数cos = 0.75有功计算负荷： Pc=KdPe=0.7950=650KW无功计算负荷： Qc=Pctan=6500.88=675Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=650/0.75=1125KVA计算电流： Ic=Sc3UN=1.709KA2）商场及地下室照明设备容量e = 750KW，需要系数d = 0.8,功率因数cos= 0.7有功计算负荷： Pc=KdPe=600KW无功计算负荷： Qc=Pctan=450Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=750KVA计算电流： Ic=Sc3UN=1.347KA3）水泵及风机设备容量e=350KW，需要系数d =0.6,功率因数cos=0.65有功计算负荷：Pc=KdPe=210KW无功计算负荷： Qc=Pctan=280Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=350Kvar计算电流： Ic=Sc3UN=0.531KA4）电梯设备容量e=240KW ，需要系数d=0.8,功率因数cos=0.8有功计算负荷：Pc=KdPe=192KW无功计算负荷： Qc=Pctan=144Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=240Kvar计算电流： Ic=Sc3UN=0.364KA5）报警系统设备容量e=9KW，需要系数d =1,功率因数cos=0.7有功计算负荷：Pc=KdPe=9KW无功计算负荷： Qc=Pctan=9.2Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=12.9KVA计算电流： Ic=Sc3UN=0.012KA6）应急照明设备容量e=134KW，需要系数d =0.9,功率因数cos=0.8有功计算负荷： Pc=KdPe=120.6KW无功计算负荷： Qc=Pctan=90.5Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=150.8KVA计算电流： Ic=Sc3UN=0.229KA7）消防电梯设备容量e=62KW，需要系数d =0.9,功率因数cos=0.8有功计算负荷：Pc=KdPe=55.8KW无功计算负荷： Qc=Pctan=41.9Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=69.8KVA计算电流： Ic=Sc3UN=0.106KA8）消防水泵设备容量e= 95KW ，需要系数d =1,功率因数cos=0.8有功计算负荷： Pc=KdPe=95KW无功计算负荷： Qc=Pctan=71.25Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=118.75KVA计算电流： Ic=Sc3UN=0.18KA9）自动灭火系统设备容量e =145KW ，需要系数d =1,功率因数cos=0.85有功计算负荷：Pc=KdPe=145KW无功计算负荷： Qc=Pctan=89.9Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=170.6KVA计算电流： Ic=Sc3UN=0.259KA10）防烟排烟系统设备容量e=115KW ，需要系数d=1,功率因数cos=0.8有功计算负荷： Pc=KdPe=115KW无功计算负荷： Qc=Pctan=86.3Kvar视在计算负荷： Sc=Pccos=143.8KVA计算电流： Ic=Sc3UN=0.218KA11）潜水排污泵设备容量e=35KW ，需要系数d=0.8,功率因数cos=0.8有功计算负荷： Pc=KdPe=28KW无功计算负荷： Qc=Pctan=21Kvar视在计算负荷：Sc=Pccos=35KVA计算电流： Ic=Sc3UN=0.053KA1.6无功补偿(1)无功补偿的目的由于现在的用电设备大都属于阻性负载和感性负载，所以整个供电系统通常是感性的，因此供电系统中会消耗大量的无功功率，从而导致功率因数的降低。功率因数的降低会使电能的传输产生大量的损耗，并且无功功率会影响电压的损耗，同时也会使电力设备的利用率相应降低，造成较多的经济和能源的浪费。所以，根据供电部门的有关规定，需要对功率因数进行一定限制，在某些供电场所需要达到一定的数值，低于这一数值是就必须进行无功功率的补偿，以免产生不必要的损失。 根据实际情况，一般居民小区的自然功率因数范围在0.70.75之间。但是，根据有关规定，居民用电的功率因数应当保持在0.9以上，以满足供电要求。当功率因数不满足要求时，首先应当想办法提高自然功率因数。要想提高自然功率因数，可以选择合适的电动机型号规格，防止电动机长时间空载运行或者合理选择变压器的容量等方法都可达到目的。若提高自然功率因数仍达不到要求，则需要对小区内的供电系统进行无功补偿。(2)无功补偿的方法一般来说，要想补偿无功功率的方法有：改变发电机的端电压，就地补偿无功功率等。由于改变发电机端电压这种补偿方式补偿距离较远，损耗比较大，投资高，因此这种方法对于小区供电这种远距离，补偿地点分散的场合并不适用。所以，小区供配电系统的无功功率补偿一般采用就地补偿的方法。本工程无功补偿采用并联电容器的方法。并联电容器装设位置共有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿是三种方法。本次设计采用低压集中补偿的方法。1.7无功补偿容量计算由负荷计算结果可知：正常用电组Qc=2200.05Kvar,Pc=2600.4KW,Sc=2700.26KVA，则变压器低压侧功率因数为：cos=Pc/S=0.81考虑到变压器自身损耗，高压侧功率因数不低于0.9，则其低压侧应不低于0.92。显然现在的功率因数是达不到要求的，采用在低压侧进行集中人工补偿的方式来提高功率。将cos=0.81提高到cos=0.92以上所需补偿容量：Qc = qcPc = 0.62600.4=1560Kvar1.8补偿装置的选择并联电容器补偿方式采用在变电所进行低压集中补偿，查手册选用PGJ1型补偿屏，其内装BGMJ0.4-25-3型电容器。电容器个数： n Qc/qc =1560/25=62.4 考虑到三相平衡，选用63个，安装容量为6325=1575Kvar。补偿后Qc =2200.051560=640.05Kvar，则Sc=640.052+2600.42=2580.6KVA2变电所及其设计2.1对变电所主接线的一般要求变电所主接线要求安全，可靠，灵活，经济。主要有以下一些原则；（1）在高压断路器是电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须安装高压隔离开关；（2）在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关；（3）在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；（4）变配电所高压母线上及架空线末端，必须装设避雷器，装于母线上的避雷器宜与电压互感器公用一组隔离开关，线路上避雷器不必装设隔离开关；（5）变电所的主接线方案，必须与其负荷类型相适应，对于一级负荷，应有两个电源供电，对二级负荷，应有两回路或者一回专用架空线路供电；（6）接于公共干线上的变配电所电源进线首端，应装设带有短路保护的开关设备；（7）对一般的生产区的车间变电所，宜由工厂总变配电所采用放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区的变电所，可采用树干式配电；（8）变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器，当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关均应采用低压断路器；（9）两路电源进线，装设有两台主变压器的变电所，当两路电源同时供电时，两台主变压器一般分列运行，当只有一路电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并联运行；2.2电压选择与电能质量本工程的总有功负荷只有2600.4kW。故采用10kV供电。本工程为高层民用建筑，用电设备额定电压为220/380V，低压配电距离最长不大于150m。所以本工程只设置1座10/0.4kV变电所，对所有用电设备均采用低压220/380V三相四线制TN-S系统配电。本工程将采取下列措施使电能质量满足规范要求：（1） 选用Dyn11联结组别的三相配电变压器，采用5%无励磁调压分接头；（2） 采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压损失限制在5%以内；（3） 气体放电灯采用低谐波电子镇流器或节能型电感镇流器，并就地无功功率补偿适用功率因数不小于0.9。在变电所低压侧采取集中补偿，自动投切；（4） 将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中；（5） 照明与配电回路分开，对较大容量的点了设备如电梯、空调机组、水泵等采用专线供电。2.3电力变压器的选择(1) 变压器型式及台数本工程为一般高层民用建筑，变电所位于主体建筑地下室内，故采用SC9型三相双绕组式变压器，联结组标号为Dyn11，无励磁调压，电压比10/0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护选用IP2X.SC9型干式变压器符合GB20052-2006三相配电器变压能效限定值及节能评价值的要求。因本工程较大容量的一、二级负荷，故采用两台或两台以上变压器。（2） 变压器容量选择本工程总视在功率计算负荷在2580.6可VA，其中一、二级负荷为1468.6kVA，接近总计算负荷的一半。方案一：选择两台等容量变压器，互为备用。每台变压器容量按SN.T（0.6-0.7）Sc左右且不小于1568.6kVA要求选择，为1600kVA。正常运行时照明负荷与电力负荷公用变压器，通过合理分配负荷，可使两台变压器正常运行时负荷率相当。方案二：选择两台不同容量变压器。照明负荷变压器容量按大于其计算负荷且不小于一、二级负荷要求选择，需800kVA；电力负荷变压器容量按大于其计算负荷其不小于一、二级负荷要求选择，需1600kVA。正常运行时照明负荷与电力负荷由不同变压器供电。考虑到方案二有一台变压器的负荷率较低，另一台变压器的负荷率又偏高，不尽合理，且本工程照明负荷对电压质量无特殊要求，也没有必要对正常照明电力负荷设不同变压器供电。因此，本工程选择方案一。由于采用楼内变电所，所以变压器选用干式变压器。变压器型号选择10kV级SC9系列树脂浇注干式电力变压器。分别根据计算后的结果和小区的供电特点，可知本次设计一共需要两台容量为1600kVA的干式变压器（SC9-1600kVA），一台供住宅用电部分使用；另一台公共用电部分使用。表2-1 SC9-2000/10变压器参数型号额定电压阻抗电压（%）空载损耗（W）负载损耗（W）空载电流（%）连接组别SC9-1600/1010kV61980108500.6Dyn112.4变电所电气主接线设计变电所高压电气主接线设计（1）电气主接线形式及运行方式1）高压电气主接线一路电源进线的单母线接线 这种结线方式适用于高层建筑负荷不大、可靠性要求稍低的场合。 两路电源进线的单母线接线 两路10kV电源一用一备，一般也都用于二级负荷的供电。 无联络的分段单母线接线 两路10kV电源进线，两段高压母线无联络，一般采用互为备用的工作方式。这种接线也只用于高层建筑的负荷不大、可靠性要求稍低的场合。 母线联络的分段单母线结线 这是高层建筑中最常用的高压主接线形式，两路电源同时供电、互为备用，通常母联开关为断路器，可以手动切换、也可以自动切换。 变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线当供电连续性要求很高时高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。本工程高压电气主接线使用单母线分段式接线方式本工程变电所的两路10kV外供电源可同时供电，并设有两台变压器。因此，高压侧电气主接线有两种方案供选。方案一：采用分段单母线形式，运行方式如下：正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，母线联络断路器断开，两个电源各承担一半负荷。当电源B故障或检修时，闭合母联断路器，由电源A承担全部负荷；当电源A故障或检修时，母联断路器仍断开，由电源B承担一半负荷。此方案的供电可靠性高、灵活性好，但经济性稍差。方案二：采用双回路线路变压器组接线形式，运行方式如下：正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，两个电源各承担一半负荷。当任一电源故障或检修时，由另一电源承担一半负荷。由于采用线路变压器组接线，电源A受变压器容量限制也只能承担一半负荷，其供电能力没有得到发挥。若需电源A承担全部负荷，则与其连接到变压器容量也需按承担全部负荷选择，单台变压器容量不能满足要求。此方案经济性好，但灵活性和供电可靠性不如方案一。综上分析，本工程变电所高压侧电气主接线采用方案一，即分段单母线形式。2）开关柜型式及配置主开关采用真空断路器，高压开关柜采用KYN44A-12型金属铠装中置式手车柜。根据当地供电部门规定，电源进线第一台柜为隔离柜，电能计量柜在进线断路器柜之前，进线断路器柜与进线隔离柜、联络柜与联络隔离柜加电气联锁，以防止带负荷操作隔离手车。两个进线断路器与母联断路器设电气联锁，任何情况下只能合其中的两台断路器，以保证两个电源不并联运行。（2）变电所低压电气主接线设计1）电气主接线形式及运行方式变电所设有两台变压器。因此，低压配电系统电气主接线也采用分段单母线形式。运行方式如下：正常运行时，两台变压器同时运行，母联断路器断开，两台变压器分列运行，各承担一半负荷。当任一台变压器同时运行，母联断路器断开，两台变压器分列运行，各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联断路器，由另一台变压器承担全部一二级负荷及部分三级负荷。2）开关柜型式及配置 低压进线断路器、母联断路器及大容量出线断路器采用空气式断路器，低压出线断路器采用塑壳式断路器，低压配电屏采用MNS-0.4型抽出式开关柜。MNS-0.4型抽出式开关柜抽屉层的抽出组件规格有8E/4、8E/2、4E、8E、12E、16E、20E、24E等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。需要说明的是，变电所低压出线回路的设计是以建筑物竖向低压配电干系统为为基础的，并与之相一致。根据当地供电部门规定，照明负荷与电力负荷电价不同，分开计量。根据消防规范要求，消防用电设备配电回路集中设置于低压配电屏内，并设有明显标志。为防止两台变压器并联运行，变压器低压侧两台断路器与母联断路器实现电气联锁，任何情况下，只能合其中的两台低压断路器。联络柜的母线分段处设置阻火隔断，以确保一级负荷的供电可靠性。 图2-1 主接线方案2.5 低压部分配电系统本次设计主要有两种类型，高层住宅楼和多层办公楼。高层住宅楼两栋为1#、3#，多层办公楼两栋为2#、4#。1#、3#楼1-2层商铺为1单元，3-10层住宅为2单元，11-20层住宅为3单元，21-30层住宅为4单元。2#、4#楼1-2层商铺为1单元，3-10办公层为2单元，11-15办公层为3单元。每两个配电箱设置一个配电屏，共计7个配电屏。由配电屏引出线路通向配电箱，再由配电箱引出线路通向楼栋单元，之后各单元在引出线路到各户。表2-2 配电屏、配电箱分配表变压器配电屏配电箱楼栋/单元1号变压器1号配电屏1#配电箱 1# 1单元2#配电箱3# 1单元2号配电屏3配电箱1# 2单元4#配电箱3# 2单元3号配电屏5#配电箱1# 3单元6#配电箱3# 3单元4号配电屏7#配电箱1# 4单元8#配电箱3# 4单元2号变压器5号配电屏6号配电屏9#配电箱2# 1单元10#配电箱4# 1单元11#配电箱2# 2单元12#配电箱4# 2单元7号配电屏13#配电箱 2# 3单元 14#配电箱 4# 3单元2.6变配电所所址选择变电所的位置应尽量选择靠近负荷中心的地方，以降低配电系统的电能损耗和电压损耗，并能有效减少一次投入，提高电能质量。住宅小区内的变电所应遵循小容量、密布点、靠近负荷中心的原则进行配置。进出线方便，考虑电源的进线方向，偏向电源侧。为确保变电所安全运行，应避开有剧烈震动或高温、有污染源、经常积水或漏水、地势低洼、易燃易爆等区域。根据上述要求，经技术经济比较后确定。10kV配电所可与邻近的10/0.4 kV变电所合建为10kV配变电所。高层建筑的10kV配电所，宜设在地下一层或者首层；当建筑物高度超过100m时，也可在高层区的避难层或上技术层内设置分变电所。当配变电所的正上方、正下方为住宅、客房、办公室等场所时，配电所应作屏蔽出来。即将建筑物钢筋混凝土构件内钢筋、金属框架、金属支撑物及金属屋面板、外墙板及其安装龙骨支架等建筑物金属体相互等电位连结，形成笼式格栅形屏蔽体或板式大空间屏蔽体。2.7变配电所型式选择10kV 配电设计中，电力变压器是供配电系统的关键设备，并影响电气主接线的基本形式和变电所总体布置形式。供配电系统设计时，应经济合理地选择变压器的型式、台数及容量，并使所选变压器的总费用最小。变压器一般结合用电环境和用电性质来对其型号的选择，并且应符合低噪音，节能，维护方便等要求。 由于住宅楼的负荷大多数为单相负荷，所以很容易造成三相不平衡现象，并且负荷超出变压器每相额定功率15的情况，因此，变压器一般选用Dyn11的联结方式。额定电压及分接头开关10(122.5%)kV/0.4kV。 小区变电所内变压器容量和台数，应按实际需要设置。当终期容量在800kVA及以上时，宜设两台或两台以上变压器，油浸式变压器单台容量不应超过800kVA，干式变压器单台容量不应超过1600kVA。 住宅小区或是民用建筑变电所中所选用的变压器一般有全密封油浸式变压器和干式变压器，高压开关应采用真空断路器，也可采用六氟化硫断路器，但通风条件好，从防火安全角度考虑，不采用少油断路器。当小区的变电所位于地面的时候，就可以选用全密封油浸式变压器，这样就可以处在独立的变电所内。 采用楼内变电所时，应注意采取相应的防火和通风散热措施。根据建筑消防规范要求，在高层建筑主体内不允许设置有可燃性油的电气设备变电所。如油浸式电力变压器不得采用，而应选用具有防尘、耐潮湿和难燃性能的环氧树脂浇注式（SCL)和六氟化硫（SF6)型干式电力变压器。用户35/10(6)kV变电所一般为全户内或半户外独立式结构，即35kV和10(6)kV开关柜放置在屋内，主变压器可放置在屋内或屋外，依据地理环境条件，因地制宜。3.照明和日用电器配电设计3.1正常照明配电设计本工程火灾应急照明的设置部位、类别、供电及控制方式见表116层共有公寓式写字间（三级负荷），每间设1只照明配电箱，分别由5层电能计量箱采用单相放射式供电。每间公寓式写字间平均面积约40，设有卫生间。类似于单身公寓，除照明外，还有空调、电热水器、一般电源插座等用电负荷。 表3-1 本工程火灾应急照明的设置部位、类别、供电及控制方式序号应急照明设置部位应急照明类别供电方式1楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室（合用前室）疏散照明（安全出口标志照明、疏散指示灯标志照明）由每层按防火分区设置的应急照明配电箱供电，灯具自带蓄电池备用照明由每层按防火分区设置的应急照明配电箱供电2变配电室、消防控制室、消防水泵房、防排烟机房、电话总机房、中央监控室、电气竖井配电间备用照明变配电室、消防控制室工作照明直接由各自设置的双电源自动切换配电箱供电，消防水泵房工作照明由地下室应急照明配电箱供电，其他房间由各层应急照明配电箱供电3商业营业厅疏散照明（疏散指示标志照明）由每层按防火分区设置的应急照明配 电箱供电，灯具自带蓄电池备用照明（环境照明）由每层按防火分区设置的应急照明配电箱供电4疏散走道疏散照明（疏散指示标志照明）由每层按防火分区设置的应急照明配电箱供电，灯具自带蓄电池备用照明（环境照明）由每层按防火分区设置的应急照明配电箱供电5地下室车库疏散照明（疏散指示标志照明由每层按防火分区设置的应急照明配电箱供电，灯具自带蓄电池备用照明（环境照明）由每层设置应急照明配电箱3.2正常照明配电设计5层公共通道照明（一级负荷）设有1只配电箱，由双电源自动切换配电箱放射式供电。具体照明负荷有防烟楼梯间及其前室照明、普通电梯间照明、消防电梯间前室（合用前室）照明与备用照明、疏散走道照明、电气竖井弱电间照明等。本工程应急照明（消防一级负荷）从变电所消防配电柜采用专用双回路树干式配电，地下室按防火分区设置2台应急照明双电源配电箱，14层每层设置台双电源自动切换配电箱，525层每3层设置1台双电源自动切换配电箱，均以放射式配电给按1每层防火分区设置的应急照明配电箱。以5层应急照明配电设计为例。5层应急照明负荷有防烟楼梯间及其前室的疏散照明与备用照明、消防电梯间前室（合用前室）的疏散照明与备用照明、疏散走道的疏散照明与备用照明、电气竖井配电间的备用照明、消防电梯间前室防火卷帘等。见表3-1。4短路电流计算4.1概述高层建筑供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证人们生活的正常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行受到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行、绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路等。4.2 短路电流的计算根据第设计的供配电系统一次接线，本工程变电所短路电流计算电路如图4-1、图4-2所示。短路点k-1、k-2点选在变电所两段母线上。 图4-1 短路电路图 本工程由两个独立电源供电，但不并联运行，因此需分别计算变电所10kV、0.4kV母线上的三相和两相短路电流，从中找出其最大值和最小值。本次设计小区采用两路电源供电，由0.5KM处城市电网供电，断流容量SOC=300MVA，一般基准容量数值为100MVA，下面是采用标幺制法进行短路电流的计算过程：（1）确定基本值取基准容量 ，基准电压， 则：Id1=Sd3Uc1=100310.5=5.5kAId2=Sd3Uc2=10030.4=144kA（2）相关元件在短路电路中的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值查资料得知SOC=300MVA，因此XS*=XSXd=SdSOC=100300=0.33 架空线路的电抗标幺值XWL*查表得知电缆的X0=0.092/km，因此XWL*=XWLXd=X0lSdUC2=0.0920.510010.52=0.042变压器的电抗标幺值Xt*查表可知UK%=6，因此Xt*=XTXd=UK%Sd100SN=61001031001600=3.75由此可绘制出短路等效电路图：图4-2 短路等效电路图（3）点的短路电路总电抗标幺值以及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值 IK-13=Id1XK-1*=5.50.372=14.8KA其他三相短路电流ish3=2.5514.8=37.7kA三相短路容量 （4）点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值IK-23=Id2XK-2*=1444.12=35kA其他三相短路电流 I3=I3=Ik-23=35kAish3=1.8435=64.4kAIsh3=1.0935=38.2kA三相短路容量 Sk-23=SdXK-2*=1004.12=24.3MVA表 4-1 三相短路电流计算列表短路点电压I3(KA)ish3(KA)Ish3(KA)Sk3(MVA)K-110.537.714.822.3268.8K-20.464.43538.253.45 高、低压设备的选择表5-1 设备初选及校验项目项目额定电压kV额定电流A断流能力kA或MVA短路电流校验动稳定 热稳定断路器熔断器负荷开关隔离开关限流电抗器电流互感器电压互感器支柱绝缘子套管绝缘子母线电