某分局办公楼建筑供配电及地

科信学院

课程设计说明书（2013/2014学年第一学期）

课程名称：建筑供配电及照明课程设计

题目：某分局办公楼建筑供配电及地

下一层照明设计

专业班级：电气工程及其自动化4班

学生姓名：许剑

学号：100062401

指导教师：高敬格

设计周数：2周

设计成绩：

2013年12月25日

目录

1、任务分析

2、总体设计

2.1 建筑物负荷等级的确定

2.2 供电区域的规划设计

3、负荷计算

4、变压器的选择

4.1 变压器容量的选择

4.2 变压器型号的确定

4.3 变压器的连接组别

5、主结线设计

6、配电设备的选择

6.1 短路电流的确定

6.2 断路器的选择

6.2 线缆的选择

6.3 应急电源的选择

7、照明设计

7.1 车库照明设计

7.2 餐厅照明设计

7.3 其他照明设计

8、供配电系统图

9、课程设计总结

10、参考文献

附图地下一层照明平面图

某分局办公楼供配电及地下一层照明设计

1、任务分析

本次设计的是某分局办公楼供配电及地下一层照明设计。该大楼为一个综合型的大楼某办公大楼建筑面积为12568.5m2，地下一层，地上六层，地下一层为车库、餐厅、厨房、指挥控制室等，层高为4m，地上1~5层均为办公室、层高均为3.5m地上六层为报告厅。

2、总体设计

2.1 建筑物负荷等级的确定

该建筑物内的指挥控制中心、审讯室、询问室、应急照明和通讯机房为二级负荷，其他为三级负荷。

2.2 供电区域的规划设计

2.2.1 供电方式

供电的额定频率为交流50Hz。

低压供电额定电压：220V/380V。

高压供电额定电压：10KV

2.2.2 变电所的选址和类型

本建筑物为六层建筑，属低层建筑，并且室内没有设置变电室，所以设单独的户外型变电所。在选择变电所位置时应满足以下要求：便于进出线的布置交通方便，尽量靠近负荷中心；占地面积应满足最终规模要求；避开易燃易爆及严重污染地区；注意对公用通信设施的干扰问题。拟定变电所距楼内配电箱的距离为30m。

2.2.3 主变压器

首先确定变压器的台数，根据用户要求，进线为一路进线，并且没有特别重要的用电设备所以选择一台变压器。为了适应发展的需要，同时考虑到美观等方面的因素，我们采用箱式变电站。在箱式变电站中由我国自行设计的中式箱变是从欧式派生而来，结合我国

用户的需要该机而成，但符合我国电力部门各种法规标准要求，可铅封电能计量表，无功补偿。考虑到以上特点，所以我们选用中式箱变作为大楼的变电所。

箱变的型号为:YBM□-10/0.4-1000KVA目字型环网箱变

3、负荷计算

计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定得是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。因此在供配电设计时应重视负荷的计算。

计算依据：本设计中照明和空调等均按单位指标法进行估算；其他设备如电梯等根据实际负荷大小按需要系数法进行计算。计算负荷表如下：

表1 负荷计算表

4、变压器的选择

4.1变压器容量的选择

选择依据GB/T 17467-1998。

该工程选用预装式箱式变电所，其中中式箱变所选用的变压器为S9系列变压器，所以我们只需选择变压器的容量即可。按负荷功率为变压器容量的70%-80%来确定变压器的容量，计算负荷总功率为632.2KW，所以选择变压器的容量为：632.2÷70% = 903.28(KVA)，所以应选择1000KVA的变压器。

4.2 变压器型号的确定

变压器的型号为：S9-10/0.4-1000KVA。

4.3 变压器的连接组别

在现代建筑中有大量的用电设备在工作时会产生高次谐波，如：厨房设备中的电磁炉、微波炉，电梯中的变频调速装置，高频电子镇流器，开关电源等。这些设备产生的高次谐波会引起电网中电压波形的畸变，功率因数的降低等，为了控制这些非线性用电设备产生的谐波引起电网电压正弦波形畸变率10KV/0.4KV双绕组变压器应选用Dyn11接线组别的三相配电变压器，以限制三次谐波的含量。

5、主结线设计

由于只有一台变压器，所以采用一次侧无母线接线方式。

变电站中压开关选择“中压负荷开关+熔断器”。

断路器作继电保护执行元件时，为保证各级过电流保护动作时间的配合，保护动作时间往往很难整定；当严重故障（如短路）发生时，熔断器的动作时间往往比断路器的快，可更好地起到保护作用；由于“中压负荷开关+熔断器”不需要专门的保护装置和复杂的操作控制回路，可简化供配电系统的二次结线；便于城市环网供电网络的构成及运行；“中压负荷开关+熔断器”在经济上较断路器有明显的优势。由于以上原因，所以“中压负荷开关+熔断器”在变压器容量不大的系统中应用很广。

低压配电箱在楼内，低压电缆埋地进入楼内。由于额定电流较大，电缆截面不容易满足要求，所以采用两路低压进线。考虑到空调属于季节负荷，为了控制的方便，空调回路单独设回路进线，其他设备接另一断路器。

6、配电设备的选择

6.1 短路电流的确定

设高压系统短路容量为：150MVA。

m。

（1）计算短路电路各元件的阻抗，单位为

1）电路中个元件的阻抗：

高压系统的电抗

07.1150000

400

2

21==

=

S U K

av

X 电阻忽略。

变压器阻抗 6.910001006100400

2

2

2%

2

=??=

=

S

U U Z rT

T r K

变压器电阻

2.11000

10005.71400

2

222

=??=

=S

U P R

rT

T r K

变压器电抗

52.92

=X

2）各元件的参数 隔离开关接触电阻 8.03

=R

断路器接触电阻

25.04=R

断路器线圈电阻 9.0'4=R

断路器线圈电抗 12.0'

4

=X

3）电缆阻抗： 电缆相线的电阻 37.230*097.05

==X

电缆相线的电阻 35.2230*745.05

==R

（2）计算短路电流 配电箱入口处的总阻抗

1.52'

4432122=++++=∑R R R R R R

=∑X X 1

+X 2

+X 23

+X

24

+2X

'4

=10.83

97.11=∑

Z

（3）按无限大容量系统计算短路电流

29.19732.1==

∑

Z U

I

av

K

37.372==I K i

k sh sh

根据

∑

∑

= 2.26X R ，查表得sh K 为：1.25 46.2006.1*29.19)125.1)(125.1(21)3(==--+=

I

I

K

sh

6.2 断路器的选择

6.2.1 高压负荷开关的选择

低压侧的计算电流分别为：所以高压侧的电流为：

402.4405.1110*10

4

.02

1

21===I U I 根据额定电流选择高压侧负荷开关型号为：FN1-10/50-100R 。

6.2.2 低压断路器的选择

6.2.2.1 变压器出口断路器的确定

为了控制的可靠和安全，断路器均选用智能低压断路器。我们拟采用西门子公司的3WT 系列智能型低压真空断路器，该系列断路器适用于低压交流配电系统中分配电能，保护线路及电源设备受过载、短路、欠电压，并在变压器中性点接地的TN 配电系统中具有接地保护功能等，且断路器在正常条件下可作为线路不频繁转换之用。该断路器采用ETU2WT 型智能脱扣器，具有多种保护功能，可实现选择性保护，动作准确。与空气断路器相比智能型低压真空断路器使用寿命长、短路分断次数多、灭弧能力强、真正实现零飞弧，并且3WT 智能型低压真空断路器符合当今环保和安全性要求，所以我们选用该型号的断路器作为变压器的出口断路器。

断路器的额定电流：由负荷计算表可知变压器的低压出口处的额定电流为1043A 考虑一定的余量断路器的额定电流均选为1250A 。

断路器的断流能力校验：该断路器的分段能力为：50A>37.37A （合格）。 断路器的短时耐受电流：该断路器的短时耐受电流为：35A>20.46A （合格)。 6.2.2.2 变电所配电断路器的确定

变电所的配电断路器也选用西门子公司的3WT系列断路器额定电流均为1250A。

6.2.2.3 配电断路器的确定

配电用断路器采用施耐德电气公司生产的Multi 9系列C65系列小型断路器。C65系列断路器拥有卓越的限流特性，其限流特性优于IEC60898标准的III级限流要求，这意味着当发生短路时C65断路器可将电缆和故障点的热效应降低至最低，这不仅提高了电气系统的安全性，减小了故障和设备的影响，而且也减小了短路对对断路器本身的影响，大大提高了断路器的电气寿命。

断路器的分断能力是断路器最主要、也是最重要的电气指标，断路器在极限分断情况下的可靠性，关系到低压系统、设备甚至人身的安全。C65系列断路器在快速分断、灭弧技术等方面的改进不仅大大提高了C65系列的分断能力，而且也增加了极限分断情况下的安全可靠性。另外C65系列是国内系列最为完整、可满足不同市场和需求的小型断路器。

考虑到C65系列断路器具有以上优点，所以我们采用C65系列断路器作为配电用断路器，其中C65a断路器具有短路保护、过载保护、控制、隔离等功能，最适合与民用住宅、建筑等低压终端配电。各处配电用断路器的型号见表2。

表2 各处配电用断路器

说明：地上1~6层照明采用的是正泰公司的产品，各层照明配电用断路器仍采用C65系列断路器。

6.3 线缆的选择

该工程中，从变电所到用电设备采用埋地进线方式，所以应选铜芯绝缘电缆。根据额定电流选择电缆截面均为：240 mm 2。

变压器到用电设备的距离约为30m 电压损失为：

2

%10N

U PR QX

U U U ?+?=

= 由于供电距离比较短，感抗可以忽略所以：

312

2

263.580.2851030

%% 1.4%5%10100.4N PR U U -????≈==

353.580.2851030

%% 1.9%5%10100.4

N PR U U -????≈==

所选择的电缆型号均为：VV22 – 1KV – 240。 6.4 应急电源的选择

应急电源涉及到紧急情况下的人员安全和设备安全，在供电系统中应特别对待。对于没有自备发电机的场合，通常选用UPS 或EPS 来作为应急电源。这里我们选择EPS 作为应急电源原因如下：

UPS 不论市电是否正常，它都一直由逆变器供电，即按照“市电输入-整流（充电）逆变-输出”的步骤进行，只有在逆变故障或过载时才改由静态旁路供电。

UPS 在电网正常工作时也工作，故寿命相对较短，一般为8年左右。UPS 价格较高，约为同容量的EPS 的1.5倍。UPS 对环境要求较高，只能放在计算机房或空调房间。

EPS 当市电正常时，市电直接对负荷供电，同时充电器对电池充电。只有当控制系统检测到市电停电或市电电压过低时，由电池组向逆变器提供直流电，逆变器将电池组共给的直流电流转换成交流电向负荷供电。

EPS 容量的确定：EPS 的供电时间应大于20min ，所以根据应急负荷大容量来选择EPS 的容量，而应急负荷设计到消防等诸多因素， 本设计二级负荷都是单相电，所以在这次设计中我们选择了北京宏华9000系列的EP15K(三进单出)型号的EPS 应急电源。出口选用万能断路器DW15-300A 型。

7、照明设计

7.1 车库照明设计

车库的基本情况为：长25.2m ，宽15.3m ，层高4m 。查表知车库的地面平局照度要求为10~20lx ，这里选择15lx 。灯具的选择：这里主要考虑到节能，选用节能效果较好的钠灯，照度为8500lm ，安装方式为链吊方式。

采用空间系数法计算灯具数量： 1） 求空间系数： 室空间系数：5()5 3.5(25.215.3)

1.8325.215.3

rc h l w RCR lw +??+===?

2）确定利用系数 （1）查表：

1,70%,50%cc w RCR ρρ===时：0.19U = 2,70%,50%cc w RCR ρρ===时：0.42U =

（2）用直线内插法求利用系数

1.83,70%,50%cc w RCR ρρ===时：0.38U =

（3）修正地板空间有效比20%fc ρ≠时对利用系数的影响 因为实际地板空间有效比25%fc ρ=，查表得：

1RCR =，修正系数为1.070

2RCR =，修正系数为1.057

直线内插后，修正系数为1.068 （4）求利用系数

fc 1.83,70%,50%25%cc w RCR ρρρ====，时

0.38 1.0680.41U =?=

3）确定维护系数

根据车库的环境污染程度，取K 为0.6。 4）计算灯具数量

20385.6

6.185000.380.6

av E A N UK φ?=

==??

根据实际照明现场情况，灯数应取整数，故n=6。

另外，根据实际需要在车库的出入口处安装照明设备，在本工程中选择一盏普通白炽灯，具体布置见附图2。 7.2 餐厅照明设计

基本情况为：长13.5m 、宽12.6m 、层高4m 、吊顶0.5m ，餐厅的工作面平局照度要求为300lx 。灯具的选择：这里主要考虑到节能，选用嵌入式双管荧光灯，其光通量约为2400*2=4800lm 。

（1）求空间系数： 室空间系数：

30.26

.12*5.13)

6.125.13(*3*5)(5=+=?+=

w l w l h RCR rc

（2）求顶棚有效反射比

67.02

*6.12*5.02*5.13*5.06.12*5.132*)6.12*5.05.13*5.0(5.06.12*5.13*7.0=++++=∑∑=

A A i

i i

ρ

ρ

64.00

=+-=A A A A s s cc ρρρρ

（3）确定利用系数

53.0,3,61.0,2221

1

====U RCR U

RCR 时：

利用插值法：()568.0121

21

1=---+

=U U RCR RCR RCR RCR U U

（4）计算灯具数量 A

NUK

E s av ?=

φ 代入上述数据：N=23

根据实际照明现场情况，故n=25。

同理计算小餐厅的灯具数为n=11。具体布置见附图2。 7.3 其他照明设计

由与办公室、休息室等房间面积较小，为了简化计算采用单位容量法对房间内需要的灯数量进行估算。该工程中办公室面积和高度见表3，没有特殊说明的均采用2×40W 双管荧光灯。查《现代工业与民用供配电设计手册》540页表15-18荧光灯均匀照明近似单位容量值表JD50-361控照型简式荧光灯单位面积安装功率并计算（详见表3）。

对于卫生间、电梯间和库房等场所，由于面积相对较小，而且对照度的要求也不严格，所以该工程中不对这些场所进行照度计算，而根据规定选择适当的照明器，见表3。

此外，电梯厅、疏散楼梯间以及走廊等处设置应急照明和疏散指示标志，疏散用的应急照明，其地面最低照度不低于0.5lx 。疏散应急照明等宜设在墙面或顶棚上，安全出口标志宜设在出口的顶部，疏散走到的指示标志应设在疏散走到及其转角处距地面1.00m 一下的墙面上，走到疏散标志灯的间距不大于15m 。应急灯和疏散指示标志，可采用蓄电池做备用电源，且连续供电时间不应少于20min 。应急照明灯的供电电源接自本层分配电盘的防灾专用配电盘。

表3 办公场所照明统计

说明：

1、表中灯具数量计算时考虑布置方便取整数；

2、灯具均采用栅格型的高效荧光灯具；

3、主食加工车间的白炽灯需加防水防雾灯罩。

表4 其他场所照明统计

说明：

1、卫生间内安装防潮灯座，开关要求设与卫生间门外；

2、走廊灯具采用声、光控延时开关控制，以节约电能；

3、车库内采用的钠灯需要启动时间，所以在车库门附近需装宜启动的白炽灯。

8、供配电系统图

9、课程设计总结

通过这次供配电及照明的课程设计，不仅使我巩固了所学的《建筑供配电》的理论知识，对供电系统有了更深的理解，而且使我对资料的查找和对用电脑CAD 画图的使用更加熟练，同时这次课程设计还锻炼了我的毅力和耐心，使我认识到对设计要有认真负责的精神。在这次课程设计中，我遇到了许多困难，这使我认识到自己所学的东西是十分有限的，在今后的这段时间内一定要认真学习，为明年的毕业设计做好准备。

通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言并提出意见，同时我们还向别的同学请教。

在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。

在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。

10、参考文献

[1] 李英姿、洪元颐主编．现代建筑电气供配电设计技术．北京：中国电力出版社．2008

[2] 雍静主编．供配电系统．北京：机械工业出版社．2006

[3] 苪静康主编．现代工业与民用供配电设计手册．北京：中国水利水电出版社．2004

[4] 谢秀颖主编.电气照明技术.北京：中国电力出版社.2004

[5] 纪银光编著.电气设计基础与典范.北京：电子工业出版社,2008

[7]《电气工程设计》王晓东主编，机械工业出版社

[8]《民用建筑电气设计规范》（ＪＧＪ／Ｔ１６－９２）

[9] 《低压配电设计规范》（ＧＢ５００５４－９５）

附图