供配电课程设计-中医院综合楼电(共36页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 能源与动力工程学院本 科 生 课 程 设 计题 目： 中医院综合楼电 课 程： 供配电工程 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 专心-专注-专业扬州大学能源与动力工程学院供配电工程课程设计任务书1题 目中医院10kV变电所电气设计2原始资料2.1 课题原始资料各课题的工程概况及负荷详见工程图纸资料（另附）。2.2 供电条件（1）供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5/2.0/2.5/3.0km（自选）处，10kV母线短路电流为16/18/20kA（自选），根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线（自选）供电

2、。（2）采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷，计量分开。如学校用电统一执行居民电价，公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价，工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。居住区采用高供低计（住户每单元集中设置计量表箱、小区公建在配电室低压出线柜设置计量表）。（3）供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。2.3 其他资料当地最热月的日最高气温平均值为35，年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25。3具体任务及技术要求本次课程设计共1.5周时间，具体任务与日程安排如下：第1周周一：熟悉资料及设计任务，负荷计算与无功补偿、变压

3、器选择。 周二：供配电系统一次接线设计，设计绘制变电所高压侧主接线图。周三：设计绘制变电所低压侧主接线图。周四：设计绘制变电所低压侧主接线图。周五：设计绘制变电所电气平面布置图。第2周周一：短路电流计算，高低压电器及电线电缆选择计算。 周二：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版。 周三：整理打印设计报告，交设计成果。要求根据设计任务及工程实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，完成10kV变电所的电气设计（每组23人分工合作完成）。设计深度应达到初步设计要求，制图应符合国家规范要求。4实物内容及要求课程设计报告文本内容包括：1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.致谢；

4、6.参考文献；7.附录（课程设计图纸）。4.1 设计报告正文内容（1）工程概况与设计依据（2）负荷计算与无功补偿设计（3）供配电系统一次接线设计（4）变电所设计（5）短路计算与高低压电器选择（6）电线电缆选择（7）低压配电线路保护设计设计报告正文编写的一般要求是：必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。（变电所出线部分内容各有侧重）设计报告正文采用A4版面撰写、A3纸打印（每页版数2）。4.2 设计图纸（1）变电所高压侧电气主接线图（1张A3）（2）变电所低压侧电气主接线图（24张A3）（3）变电所电气平面布置图（1张A3）设计图纸绘制的一般要求是：满足设计

5、要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。（变电所出线部分内容各有侧重）设计图纸采用A3图纸CAD出图。与报告正文一起装订成册。5设计指导书及参考文献1 翁双安供配电工程设计指导M北京：机械工业出版社，20082 莫岳平、翁双安供配电工程M北京：机械工业出版社，20113 任元会工业与民用配电设计手册M3版北京：中国电力出版社，20056学生任务分配表1 课程设计任务分配表序号课题名称班级学号（末两位）备注7中医院综合楼10kV变电所电气设计电气100119，20，217完成期限任务书写于*年*月*日，完成期限为*年*月*日8指导教师*目 录1 工程概况与设计依据61

6、.1 工程概况61.2 设计依据62 负荷计算及无功补偿设计72.1 负荷数据72.2 负荷计算9 2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算9 2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算9 2.2.3 火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算10 2.2.4 变电所负荷计算103 供配电系统一次接线设计123.1 负荷分级及供电电源123.2 电压选择与电能质量123.3 电力变压器选择133.4 变电所电气主接线设计15 3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计15 3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计164 变电所布置设计174.1总体布置174.2配电装置通道与安全净距17 5 短路电

7、流计算与高低压电器选择185.1变电所高压侧短路电流计算185.2低压电网短路电流计算18 5.2.1 变压器低压侧短路电流计算185.2.2 低压配电线路短路电流计算205.3 高压电器选择245.4 高压互感器选择255.5 低压断路器的初步选择26 5.5.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择26 5.5.2变电所低压电源进线断路器的初步选择276 电线电缆选择286.1 高压进出线电缆选择286.2 变电所硬母线选择296.3 低压配电干线电缆选择307 低压配电线路保护设计327.1 低压配电线路的保护设置327.2 低压断路器过电流脱扣器的整定32 7.2.1 配电干线保护断

8、路器过电流脱扣器的整定32 7.2.2 变电所低压电源进线断路器的整定34致谢35参考文献35附录 设计图纸36图 纸 目 录序号图 纸 名 称图幅图纸编号备 注1变电所高压侧电气主接线图A3电012变电所低压侧电气主接线图（一）A3电023变电所低压侧电气主接线图（二）A3电034变电所低压侧电气主接线图（三）A3电045变电所低压侧电气主接线图（四）A3电056变电所电气平面布置图A3电061 工程概况与设计依据1.1工程概况本工程为十一层医院门诊病房综合楼，地下一层为人防，一四层为门诊，五九层为病房，十层为手术层，建筑高度约49米。建筑面积约为18000m2。为一类高层建筑，基础采用筏板

9、及桩基基础。1.2设计依据1.甲方提出的设计要求。2.审查通过的初步设计文件。3.国家和江苏有关设计标准规范：民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008供配电系统设计规范GB50052-953-110KV高压配电装置设计规范GB50060-9210kV及以下变电所设计规范GB50053-94低压配电设计规范GB50054-95电力工程电缆设计规范GB50217-2007建筑照明设计标准GB50034-2004建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）通用用电设备配电设计规范GB50055-93火灾自动报警系统设计规范GB50116-98电子计算机房设计规范GB50174-93建筑物

10、电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004防静电工程技术规程DGJ08-83-200035kV及以下客户端变电所建设标准DGJ32/J14-20052 负荷计算及无功补偿设计2.1 负荷数据中医院综合楼有220V单相用电设备（照明负荷），也有380V三相用电设备（如电力负荷）；各类负荷中有平时需要运行的用电设备，也有在发生火灾时才需运行的消防用电设备。以上设备均由设于地下一层的10/0.38kV变电所采用低压三相四线制系统放射式或树干式配电。根据方案设计，各层用电设备负荷数据见表2-1。表2-1本建筑工程各层用电设备负荷数据序号用电设备名称所在楼层设备数量及负荷功率功率因数配电回路配电箱

11、负荷等级备注1照明负荷1.1十一层照明11F10kW0.9WP111AL三级1.2设备夹层照明设备夹层20kW0.9WP1JAL1三级1.3九层照明9F42.2kW0.9WP19AL三级1.4五八层照明58F4*52.2kW0.9WP15AL8AL三级1.5三四层照明34F2*47.2kW0.9WP13AL4AL三级1.6二层照明2F68kW0.9WP12AL三级1.7一层照明1F47kW0.9WP11AL三级1.8数字肠胃2F80kW0.9WP2CAL二级1.9DR2F80kW0.9WP3DRAL二级1.10钼靶2F10kW0.9WP4MAL二级1.11九层走道照明及重要医用负荷9F40kW

12、0.9WS5WS6GAT9一级1.12五八层走道照明及重要医用负荷58F6kW0.9WS5WS6GAT58一级1.13四层走道照明及重要医用负荷4F20kW0.9WS5WS6GAT4一级1.14三层走道照明及重要医用负荷3F12kW0.9WS5WS6GAT3一级1.15二层走道照明及重要医用负荷2F10kW0.9WS5WS6GAT2一级1.16一层走道照明及重要医用负荷1F20kW0.9WS5WS6GAT1一级1.17十层手术室照明10F160kW0.9WS11WS1210AT一级2电力负荷2.1一层微机中心1F10kW0.85WS3WS4JFAT一级2.2设备层空调机组设备层266kW0.8

13、WS13WS14KTAT1一级2.3设备层空调机组设备层266kW0.8WS15WS16KTAT2一级2.4设备层空调机组设备层188kW0.8WS17WS18KTAT3一级2.5十一层电梯11F18kW0.7WS23WS24DTAT1一级2.6十一层消防电梯11F18kW0.7WS21WS22XFDTAT一级2.7屋顶电梯屋顶32kW0.7WS27WS28DTAT2一级2.8热水热泵机组11F133.3kW0.85WP5SAP SXHAC三级2.9辅助电加热电源设备层60kW0.85WP6预留三级3消防负荷3.1十一层应急照明11F3kW0.9WS7WS8EAL11一级3.2夹层应急照明设备

14、层3kW0.9WS7WS8EALJ一级3.3十层应急照明10F6kW0.9WS7WS8EA10一级3.4二九层应急照明2F9F3kW0.9WS7WS8EAL210一级3.5一层应急照明1F10kW0.9WS7WS8EAL1一级3.6正压风机12F5.5kW0.8WS9WS10ZYAT1一级3.7正压风机211F18.5kW0.8WS25WS26ZYAT2一级3.8正压风机3屋顶18.5kW0.8WS29WS30ZYAT3一级3.9排烟风机屋顶11kW0.8WS31WS32PYAT一级3.10消防电梯11F18kW0.7WS21WS22XFDTAT一级3.11稳压泵设备层3kW0.8WS19WS

15、20WYAT一级3.12一层消控中心1F5kW0.85WS1WS2XKAT一级2.2 负荷计算2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算 照明负荷0.38kV配电干线负荷计算采用需要系数法，见表2-2。负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。表2-2 照明负荷0.38kV配电干线负荷计算用电设备名称照明回路名称负荷等级额定容量 /kW需要系数Kd功率因数cos有功 功率 /kW无功 功率 /kvar视在 功率 /kVA计算电流 A一般照明WP1三级4400.750.9330.0159.8366.7557.3数字肠胃WP2二级8010.8580.049.694.1143.1DRWP3二级8010.

16、8580.049.694.1143.1钼靶WP4二级1010.8510.06.211.817.9走道照明及重要医用负荷WS5一级1260.750.994.545.8105.0159.6手术室照明WS11一级1600.90.9144.069.7160.0243.2合计8960.820.89738.5 380.7 830.8 1262.9 乘同时系数（0.75/0.80)8960.620.88553.9 304.6 632.1 960.8 2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算电力负荷与平时消防负荷0.38kV配电干线负荷计算采用需要系数法计算，见表2-3。负荷计算时不计备用回路负荷

17、及备用设备功率。 表2-3 电力负荷与平时消防负荷0.38kV配电干线负荷计算用电设备名称电力及平时消防回路名称负荷等级额定容量 /kW需要系数Kd功率因数cos有功 功率 /kW无功 功率 /kvar视在 功率 /kVA计算电流 A一层微机中心WS3一级1010.8510.06.211.817.9设备层空调机组WS13一级2660.80.8212.8159.6266.0404.3设备层空调机组WS15一级2660.80.8212.8159.6266.0404.3设备层空调机组WS17一级1880.80.8150.4112.8188.0285.8十一层电梯WS23一级180.850.715.3

18、15.621.933.2屋顶电梯WS27一级320.850.727.227.738.959.1十一层消防电梯WS21一级1810.718.018.425.739.1热水热泵机组WP5三级133.310.85133.382.6156.8238.4辅助电加热电源WP6三级6010.8560.037.270.6107.3合计991.30.850.80839.8619.71043.71586.4乘同时系数（0.75/0.80)991.30.640.79629.9495.8801.61218.42.2.3 火灾时消防负荷低压配电干线负荷计算火灾时消防负荷0.38kV配电干线负荷计算采用需要系数法计算，见

19、表2-4。负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。表2-4 火灾时消防负荷0.38kV配电干线负荷计算用电设备名称火灾时消防回路名称负荷等级额定容量 /kW需要系数Kd功率因数cos 有功 功率 /kW无功 功率 /kvar视在 功率 /kVA计算电流 A应急照明WS7一级4610.946.022.351.177.7二层屋面正压送风WS9一级5.510.85.54.16.910.5十一层正压送风WS25一级18.510.818.513.923.135.2屋顶正压送风WS29一级18.510.818.513.923.135.2屋顶排烟风机WS31一级1110.811.08.313.820.9十

20、一层消防电梯WS21一级1810.718.018.425.739.1设备层稳压泵WS19一级310.83.02.33.85.7一层消控中心WS1一级510.855.03.15.98.9合计125.51.000.82125.586.1152.2231.4乘同时系数（0.95/0.98)125.50.950.82119.284.4146.1222.02.2.4 变电所负荷计算 先计算变电所总负荷，见表2-5，以便选择变压器台数及容量。表2-5 变电所负荷0.38kV配电干线负荷计算回路名称额定容量/kW需要系数Kd功率因数cos有功 功率 /kW无功 功率 /kvar视在 功率 /kVA计算电流

21、A照明回路896.00.820.89738.5380.7830.81262.9电力回路991.30.850.80839.8619.71043.71586.4合计1887.30.840.841578.31000.41868.62840.3乘同时系数（0.75/0.80)1887.30.630.831183.7800.31428.92171.9功率因数补偿-360功率因数补偿后1887.30.630.941183.7440.31263.01919.7变压器损耗12.663.1高压侧负荷1887.30.630.921196.4503.51298.074.9变压器选择2*1000KVA2000变压器负

22、荷率63%3 供配电系统一次接线设计3.1 负荷分级及供电电源(一)负荷等级及容量 本工程为一类高层建筑，根据相关设计规范规定，本工程负荷等级如下：一级负荷有：微机中心、走道照明及重要医用负荷、手术室照明、设备层空调机组、十一层电梯、屋顶电梯、所有消防负荷包括消防控制中心、应急照明、十一层正压风机、屋顶正压风机、排烟风机、设备层稳压泵。二级负荷有：数字肠胃、DR、钼靶、。三级负荷有：一般照明、屋面设备层热水设备、设备层辅助电加热电源。根据负荷计算结果可知：一级负荷合计1010.5kW,二级负荷合计170kW，三级负荷合计523.3kW。考虑同时系数后的总有功负荷合计1302.9kW，其中一二级

23、负荷合计967.2kW。（二）供电电源本工程从供电部门的110/10kV变电站引来1路10kV专线电源A，可承担全部负荷，同时从供电部门的35/10kV变电站引来1路10kV环网电源B，仅作一、二级负荷的第二个电源。两路10kV电源可同时供电，电源A可作为电源B的备用。两路10kV电缆从建筑物北侧穿管埋地引入设在地下1层的10/0.38kV变电所。由于本工程的两个10kV供电电源相对独立可靠，因此，不再设置自备发电机组或其他集中式应急电源装置。已知供电部门的110/10kV变电站与35/10kV变电站的两个10kV电源中性点均采用经消弧线圈接地。3.2 电压选择与电能质量本工程的总有功负荷只有

24、1302.9kW，故采用10kV供电。本工程为高层建筑，用电设备额定电压为220/380V，低压配电距离最长不大于200m。所以，本工程只设置1座10/0.38kV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以使电能质量满足规范要求：（1）采用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，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）照明和电力配电回路分开。对较大容量的电力

25、设备如电梯、空调机组、水泵等采用专线供电。3.3 电力变压器选择（一）变压器形式及台数本工程为一般高层建筑，变电所位于主体建筑地下室内，故采用SCB10型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11，无励磁调压，电压比10（15%）/0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X。SCB10型干式变压器符合GB20052-2006三相配电变压器能效限定值及节能评价值的要求。因本工程具有较大的容量的一、二级负荷，故采用两台变压器。（二）变压器容量选择本工程总视在计算负荷为1400kVA()，其中一、二级负荷为987.5kVA()。选择两台等容量变压器，互为备用。每台变压

26、器容量为1000kVA。正常运行时照明负荷和电力负荷共用变压器，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。10/0.38kV变电所变压器T1、T2负荷分配计算及无功功率补偿装置选择见表3-1、表3-2。SCB10-1000/10型变压器技术数据：UK%=6，PK=10.2kW,IP2X防护外壳尺寸：长1990mm宽1500mm高1900mm。表3-1 10/0.38kV变电所变压器T1负荷分配计算及无功功率补偿装置选择变压器T1回路名称额定容量 /kW需要系数Kd功率因数cos有功 功率 /kW无功 功率 /kvar视在 功率 /kVA计算电流 AWS1510.855.03.15.

27、98.9WS31010.8510.06.211.817.9WS51260.750.994.545.8105.0159.6WS111600.90.9144.069.7160.0243.2WS132660.80.8212.8159.6266.0404.3WP14400.60.9264.0127.9293.3445.9WS74610.946.022.351.177.7WS19310.83.02.33.85.7合计10560.740.87779.3436.8893.41357.9乘同时系数（0.75/0.80)10560.550.86584.5349.4681.01035.1功率因数补偿-120功率因

28、数补偿后10560.550.93584.5229.4627.9954.4表3-2 10/0.38kV变电所变压器T2负荷分配计算及无功功率补偿装置选择变压器T2回路名称额定容量 /kW需要系数Kd功率因数cos有功 功率 /kW无功 功率 /kvar视在 功率 /kVA计算电流 AWS171880.80.8150.4112.8188.0285.8WS23180.850.715.315.621.933.2WS211810.718.018.425.739.1WS27320.850.727.227.738.959.1WS152660.80.8212.8159.6266.0404.3WP28010.8

29、580.049.694.1143.1WP38010.8580.049.694.1143.1WP41010.8510.06.211.817.9WS51260.750.994.545.8105.0159.6WP66010.8560.037.270.6107.3WS95.510.85.54.16.910.5WS2518.510.818.513.923.135.2WS2918.510.818.513.923.135.2WS311110.811.08.313.820.9合计931.50.860.82801.7562.6979.41488.7乘同时系数（0.75/0.80)931.50.650.80601

30、.3450.0751.01141.6功率因数补偿-250功率因数补偿后931.50.650.95601.3200.0633.7963.23.4 变电所电气主接线设计3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计1.电气主接线形式及运行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，互为备用。因此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，闭合母线断路器，由电源A承担全部负荷；当电源A故障或检修时，母线断路器仍断开，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。

31、2. 开关柜型式及配置因本工程变压器容量较大，故开关采用真空熔断器，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，电能计量柜在照明负荷开关柜之前，进线断路器柜与进线隔离柜、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线断路器设电气联锁，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。3.所用电设计考虑到经济性，变电所不设所用变压器。4. 电气主接线图绘制本工程变电所施工阶段的高压侧电气主接线图见附录3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计1.电气主接线形式与运行方式变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统

32、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。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷，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、母线断路器及大容量出线断路器采用空气断路器（ACB),低压出线断路器采用塑壳式断路器（MCCB)，低压配电屏采用MNS（BWL3）-0.4型抽出式开关柜。MNS（BWL3）-0.4型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和开关配置相应选择。根据当

33、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线断路器实现电器联锁，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。3.电气主接线图绘制本工程变电所施工阶段的低压侧电气主接线图见附录。4 变电所布置设计4.1总体布置本工程变电所为单层布置，不单独设值班室。由于变压器为干式并带有IP2X防护外壳，所以，可与高低压开关柜设置于一个房间内（变配电室）。由于低压开关柜数量较多，故采用双列面对面布置形式。本工程变电所电气

34、平面布置图见附录。根据建筑工程设计文件编制深度规定（2003年版）的要求，图中按比例绘制变压器、开关柜、直流及信号屏等平面布置尺寸。高压开关柜、低压开关柜及变压器的相对位置是基于电缆进出线方便的考虑。由于干式变压器防护外壳只有IP2X，故未与低压开关柜贴邻安装，两者低压母线之间采用架空封闭母线连接。双列布置的低压开关柜母线之间也采用架空封闭母线连接。为保证运行安全，变配电室设有通向通道的门，与物业管理的值班室经过通道相通。同时，变配电室内留有发展空间和安全工具放置与设备检修区。需注意的是，高低压开关柜的排列应使其操作面正视图与高低压系统图一致。4.2配电装置通道与安全净距 从附录图纸中的变电所

35、电气平面布置图可以看出，本工程高压开关柜的柜后维护通道最小处为900mm，低压开关柜的柜后维护通道距墙最少1100mm，距承重柱1000mm，柜前操作通道2300mm，干式变压器外廓与侧墙壁的净距最少为800mm，干式变压器正面之间的距离为2300mm。以上配电装置通道与安全净距均满足规范要求。5 短路电流计算与高低压电器选择5.1 变电所高压侧短路电流计算根据所设计的供配电系统一次接线，本工程变电所高压侧短路电流计算电路如图5-1所示。短路点k-1点选在变电所一段10kV母线上。图5-1 变压器高压侧短路电流计算电路表5-1 变电所高压侧短路计算过程及结果高压侧短路计算基准值 Sd=100MVA，Uc1=10.5kV，Id1=5.5 kA序号元件短路点运行参数X*Ik3/kAIb3/kAIk3/kAip3/kASk3/MVAIk2/kA1SAmax0.27520.020.020.051.0363.717.3min0.34416.016.016.040.8291.013.92WHAx/kml/km0.09530.259312k-1max0.53310.310.310.326.3187.58.9min0.6029.19.19.123.3166.17.95.2 低压侧短路电流计算5.2.1 变压器低压侧短路电流计算本工程变电所低压侧短路电流计算电路如图5-2所示。