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建筑电气报告
江西理工大学
建筑电气课程设计
学院:
建测学院
专业班级:
环设091班
学号:
23号
姓名:
熊贤敏
指导老师:
李老师
前言
随着社会进步和技术发展,建筑电气技术也有了很大的发展,建筑电气已成为现代建筑的一个重要部分,社会对建筑电气工程技术人员的需求也越来越多。
建筑电气技术不仅具有科学技术的一般特征,同时还与建筑安全、建筑节能等要求密切相关,因此,国家对建筑电气设计有相应的规范,建筑电气设计要满足国家有关的要求。
建筑电气技术也是一门工程应用特点十分明显的课程,既需要有基础理论和基本计算方法,也需要有经验的积累和应用。
建筑电气设计不仅要满足国家有关规范的要求,还要考虑建筑本身的结构特点和布局,考虑用电对象的特点等,学习的思维方式和其他课程相比有较大的差异。
考虑到建筑电气技术的工程应用特点和工科院校的人才培养目标在于“工程应用”,因此,在安排本设计内容时,主要考虑建筑电气技术的基本内容和培养目标,注重基本概念、基本知识,结合规范,突出工程应用特点,希望通过本书的学习,对建筑供配电的基本概念和基本知识有透彻的理解,为未来的工程应用奠定良好的基础。
学习建筑电气知识是为建筑电气设计提供必需的基础,建筑电气设计是建筑工程设计的一个主要内容,建筑电气设计要求以“工程图”的形式表达设计的内容和要求,电气工程技术人员以“工程图”的形式进行交流,工程建设以“工程图”作为建设与施工的依据。
简单地说,建筑电气设计的过程就是建筑电气设计人员将设计对象对供电的要求、导线与设备的要求、故障保护的要求、线路的敷设方式、设备布置方式等表示在建筑电气工程图中;负荷计算、短路计算、导线与设备选择等具体的过程并不在工程图中表示出来,电气工程图中表示的是结果,是对建筑电气基本概念,基础知识综合应用能力的体现,建筑电气设计需要在实际的设计过程中不断积累和充实。
目录
第一章设计题目分析
1.1设计目的4
1.2设计内容与要求4
第二章负荷计算和无功功率补偿4
2.1负荷计算5
2.2无功功率的补偿5
第三章变电所位置和型式的选择6
3.1变电所所址选择6
3.2建筑变电所形式选择7
第四章建筑变电所布置基本原则及要求8
4.1建筑变电所布置基本原则8
4.2建筑变电所布置基本要求8
4.2.1电力变压器室布置9
4.2.2高压配电室布置10
4.2.3低压配电室布置10
4.2.4备用电源室布置11
第五章变电所主变压器台数、容量与类型的选择11
第六章变电所主接线方案的设计12
6.110kV及以下变电所高压主接线方式13
6.210kV及以下变电所低压主接线方式13
6.3l0kV变电所主接线的有关规定14
6.4本工程变电所主接线方案的设计14
第七章变电所一次设备的选择与校验15
7.1高压开关选择15
第八章变电所主要出线的选择与校验16
8.1导热条件16
8.2电压损耗条件16
8.3机械强度16
第九章短路电流计算说明
第十章防雷保护和接地装置的设计17
10.1防雷的技术措施18
10.1.1防雷网笼18
10.2接地19
10.2.1保护性接地19
10.2.2功能接地20
10.3低压配电网的保护接地系统20
10.3.1IT系统21
10.3.2TT系统22
10.3.3TN系统23
10.4本工程防雷接地设计24
第十一章小结25
参考文献26
第一章设计题目分析
1.1设计目的
1、对本专业所学的内容进行一次集中地,系统地,全面地复习,总结和完善,更好地掌握本专业的基本理论和基本技能。
2、对本专业所学的内容进行一次全面地应用于实践,在实践(课程设计)中发现问题,分析问题和解决问题,从而提高这三个能力。
3、根据课程设计任务中的内容和要求,掌握建筑电气工程设计的步骤和方法,学会选择和确定电气设备的型号和规格,学会查找和运用有关设计手册和技术资料.开阔视野,增长知识。
4、在绘制建筑电气工程系统图的过程中,掌握图面布置和绘图技能,提高工程语言的表达能力。
5、在编写设计计算表和说明书的过程中,提高计算,写作和语言组织能力。
1.2设计内容与要求
1、调研和收集资料,熟悉建筑电气设计的有关规范,将建筑电气设计的有关规范进行全面的通读,对其不明白的部分通过查阅资料及向指导老师请教解决。
调研和收集设计过程中可能使用的资料、样本。
熟悉技术资料。
2、按房间/楼层的功能要求进行灯具的选择和照度计算,并根据计算进行电气设备布置满足规范要求的照度指标,并以此为依据推算楼层及总照明负荷。
3、计算各支路及分支干线的计算负荷、建筑总计算负荷,并以此为依据设计建筑变电所位置及变电所变压器容量及台数和无功补偿方式。
绘制变电所主接线图1张(A3图纸)。
4、绘制建筑物电气工程系统图(供配电干线图),到楼层配电箱即可。
5、选择主要开关设备和典型分支干线的线缆型号、截面。
供电、用电和配电关系明确,规范合理。
配电箱,管材,线材选择正确合理。
6、弱电系统的设计(选作):
包括CATV线、电话线、网线、音响线的布线方式和各插座位置,并画出平面图,选型正确,使用方便,做到布局合理。
第二章负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算
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。
一、负荷计算的方法
需要系数法。
用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。
这种方法比较简单,应用广泛,尤其适用于配、便电所的负荷计算。
利用系数法。
采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。
这种方法的理论依据是概率论和数理统计,因而计算结果比较接近实际,但因利用系数实测与统计较难,在民用建筑电气中一般不用。
二项式法。
在设备组容量之和的基础上,考虑若干容量最大设备的影响,采用经验系数进行加权求和法计算负荷。
单位面积功率法、单位指标法。
二、负荷计算方法选取原则
1.在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法;对于住宅,在设计的各个阶段均可采用单位指标法;
2.用电设备台数较多,各台设备容量相差不悬殊时,宜采用需用系数法,一般用于干线、配变电所的负荷计算;
3.用电设备台数少,各台设备容量相差悬殊时,宜采用二项式法,一般用于之干线和配电(屏)箱的负荷计算。
因此在本工程的负荷计算中,先用根据单位面积功率法大致估算本工程的计算负荷,然后再用须用系数法进行进一步计算。
三、有关负荷计算的几点说明
1、用电设备进行分组计算时,按下列条件考虑:
组成用电设备的设备功率,指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。
三台及以下,计算负荷等于其设备功率的总和;三台以上时,其计算负荷通过计算确定。
类型相同的用电设备,其总容量可以用算数加法求得;
2、当消防用电的计算有功功率大于火灾时可能同时切除的一般电力、照明负荷的计
算有功功率时,应按未切除的一般电力,照明负荷,加上消防负荷计算低压总的设备功率,计算负荷。
否则计算低压总负荷时,不应考虑消防负荷。
3、当采用需要系数法计算负荷时,应将配电干线范围内的用电设备按类型统一划组。
配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和在乘以同时系数。
变电所或配电所的计算负荷,为各配电干线计算负荷之和在乘以同时系数。
计算变电所高压侧负荷时,应加上变压器的功率损耗。
负荷计算的目的是求计算负荷。
负荷计算的目的是为建筑供配电系统中设备和导线选择提供依据,负荷计算要考虑供配电系统的安全性和可靠性,还要考虑供配电系统的经济性。
大楼负荷计算采用单位面积功率法,其结果如下:
照明、插座负荷175KW,空调负荷为70KW,设备150KW,计算总负荷395KW。
1、电力负荷是供电设计的依据参数。
计算准确标准与否,对合理选择设备,安全可靠与经济运行,均起决定性作用。
2、建筑的电力负荷计算,基本上采用分类综合用电指标法、户型计算法和需要系数法。
本工程采用需要系数法计算。
需要系数Kd定义为:
配电范围内用电设备的计算负荷Pc与配电范围内用电设备的设备负荷Pe之比,即
Kd=Pc/Pe
(1)
Kd是一个小于1的数。
需要指出的是,计算负荷是供配电系统中按发热条件选择的设备导线所需要的负荷,求计算负荷是求一定范围内多个用电设备在热效应条件下的等效负荷。
因此,需要系数法也只有在求多个用电设备计算负荷时才适用。
表1需要系数法注意要点
设备组设备数量
≤3
>3
多个设备
说明
计算负荷
Pc=∑Pe
Pc=Kd×Pe
Pc=∑(Kdi×Pci)
需要系数根据
设备类型取值
3、该工程分层负荷计算如下表所示
表2
楼层
空调插座照明容量(KW)
需用系数
实验设备容量(KW)
需用系统
计算负荷(KW)
配电箱编号
十层
82
0.5
180
0.1
59
HAP10
九层
82
0.5
180
0.1
59
HAP9
八层
81
0.5
218
0.3
105.9
HAP8
七层
81
0.5
80
0.1
48.5
HAP7
六层
81
0.5
108
0.2
62.1
HAP6
五层
81
0.5
128
0.5
104.5
HAP5
四层
81
0.5
128
0.5
104.5
HAP4
三层
68
0.5
190
0.5
129
HAP3
二层
61
0.5
178
0.5
119.5
HAP2
一层
61
0.5
65
0.1
37
HAP1
十层
90
0.50
0
0.00
45.00
CAP10
九层
90
0.50
390
0.15
103.50
CAP9
八层
90
0.50
390
0.15
103.50
CAP8
七层
90
0.50
390
0.15
103.50
CAP7
六层
90
0.50
300
0.15
90.00
CAP6
五层
150
0.80
0
0.00
120.00
CAP5
四层
80
0.50
300
0.15
85.00
CAP4
三层1
40
0.50
320
0.20
84.00
CAP3-1
三层2
40
0.50
500
0.20
120.00
CAP3-2
二层1
40
0.50
480
0.30
164.00
CAP2-1
二层2
40
0.50
200
0.20
60.00
CAP2-2
十层
90
0.5
400
0.1
85
YAP10
九层
90
0.5
400
0.1
85
YPA9
八层
90
0.5
400
0.1
85
YAP8
七层
90
0.5
400
0.1
85
YAP7
六层
90
0.5
400
0.1
85
YAP6
五层
135
0.8
0
0.1
108
YAP5
四层
90
0.5
400
0.1
85
YAP4
三层1
30
0.5
250
0.2
65
YAP3-1
三层2
30
0.5
300
0.2
75
YAP3-2
二层
60
0.5
500
0.2
130
YAP2
一层1
30
0.5
600
0.1
75
YAP1-1
一层2
30
0.5
600
0.1
75
YAP1-2
总计
2945.50
2.2无功功率的补偿
这种功率在电网中会造成电压降落(感性电抗时)或电压升高(容性电抗时)和焦耳(电阻发热)损失,却不能做出有效的功。
因而需要对无功功率进行补偿。
合理配置无功补偿(包括在什么地点、用多大容量和采用何种型式)是电力系统规划和设计工作中一项重要内容。
在运行中,合理使用无功补偿容量,控制无功功率的流动是电力系统调度的主要工作之一。
无功补偿的作用有以下几点:
1、提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;
2、减少电力网络的有功损耗;
3、合理地控制电力系统的无功功率流动,从而提高电力系统的电压水平,改善电能质量,提高了电力系统的抗干扰能力;
4、在动态的无功补偿装置上,配置适当的调节器,可以改善电力系统的动态性能,提高输电线的输送能力和稳定性;
5、装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。
对电容器、电缆、电机、变压器等,还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。
无功功率补偿方法:
电容器装置的开关设备及导体等载流部分的长期允许电流,高压电容器不应小于电容器额定电流的1.35倍,低压电容器不应小于电容器额定电流的1.5倍。
电容器组应装设单独的控制和保护装置,当电容器组为提高单台用电设备功率因数时,可与该设备共用控制和保护装置。
第三章变电所位置和型式的选择
3.1变电所所址选择
变电所设置的位置不仅要考虑安全等因素,还对运行节能有影响,要综合考虑多方面因素选择。
按现行的《10kv及以下变电所设计规范》的要求,变电所所址选择要考虑安全可靠、运行节能、安装运输、环境影响等基本因素。
1、安全可靠要求
变电所所址的安全可靠要求主要指变电所所址不应影响建筑安全,这是变电所所址选
择的最基本要求。
,国家标准和规范对变电所所址有具体要求,确定变电所所址时,要满足国家标准和规范。
例如规范要求对装有可燃性油浸变压器的变电所,不应设在三、四级耐火等级的建筑内;当设在二级耐火等级的建筑内时,要采取局部防火措施。
装有可燃性油的电气设备的变电所不宜设在高层主体建筑内,在受条件限制必须设在高层主体建筑内时,应设置在底层靠外墙部位,且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散口的旁边,并要满足《高层民用建筑防火设计规范》的有关规定。
2、运行节能要求
变电所所址的运行节能要求主要指变电所所址应靠近负荷中心,减小变电所到用电设备配电线路的距离,减小运行损耗和提高经济性。
供配电系统的变电所要长期运行,节能是一个重要的指标,线路损耗不可小视,变电所设在负荷中心,可以有效降低运行过程中的线路损耗。
3、安装运输要求
变电所所址的安装运输要求主要指变电所所址应靠近电源,应考虑进出线路的方便,考虑变电所设备的运输方便。
即在规划供配电系统时,需要考虑变电所设备的运输、配电线路的施工等问题。
合理的布置可减少变电所安装的周期和费用。
4、环境影响
变电所所址的环境影响主要指变电所所址应考虑环境因素对变电所设备的影响,以避免因环境因素导致变电所出现故障,造成中断供电的事故。
例如,变电所不应设在有剧烈振动或高温的场所,不应设在地势低洼和可能积水的场所,不应设在厕所、浴室或其他经常积水的场所的止上方、正下方和贴邻,不应设在有爆炸危险环境的正上方、正下方,不宜设在有腐蚀性气体的场所等。
变电所所址的安全可靠和环境影响要求是变电所所址应该满足的基本要求,运行节能和安装运输要求则应经技术和经济综合比较后确定。
对35kV变电所,在所址选择时,除要求靠近负荷中心,考虑交通运输方便、进出线路方便,以及考虑防洪防灾、环境影响外。
还要考虑节约用地,并留有扩容扩建的余地,避免因用电负荷增加时,没有相应的设备空间。
对于设置在高层建筑内的变电所,首先要考虑建筑安全和消防,不应采用可燃性油浸式变压器,应采用干式变压器。
变电所位置除考虑运行节能和进出线路方便等因素外,还要考虑投资经济性。
一般的高层建筑,变电所可设在建筑首层或地下层,这种方式设计和安装简单,不占建筑有效面积,民用建筑中采用最多,但变电所不在负荷中心。
国外一般建筑高度在30层左右的,大都采用这种方式。
对于超高层的建筑,可以考虑将变电所所址设在建筑中间层、建筑底层或顶层,以满足运行节能和进出线路方便的基本要求。
国外60层左右的高层建筑,三种方式都有采用。
在建筑方案设计时,应考虑变电所的位置,以便统一布置和安排结构。
高层建筑内的变电所设在建筑地下层时,如果有地下室,规范要求变电所不宜设在最底层。
3.2建筑变电所形式选择
变电所形式指变电所的类型。
在确定变电所位置后,要考虑选择什么样的变电所的类型,选择室内还是室外变电所等。
变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定,并应符合下列规定:
1、负荷较大的车间和站房,宜设附设变电所或半露天变电所;
2、负荷较大的多跨厂房,负荷中心在厂房的中部且环境许可时,宜设车间内变电所或台式成套变电站;
3、高层或大型民用建筑内,宜设室内变电所或组合式成套变电站;
4、负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区,宜设独立变电所;
5、环境允许的中小城镇居民区和工厂的生活区,当变压器容量在315kVA及以下时,宜设杆上式或高台式变电所。
第四章建筑变电所布置基本原则及要求
4.1建筑变电所布置基本原则
变电所布置指变电所内的各种电气设备的安放位置,一般按变电所主要设备的功能,将变电所分隔为变压器室、高压配电室,低压配电室、发电机室或备用电源室、值班室或控制室等相对独立的空间,每个空间摆放的设备不同,对安全的要求等也不同。
变电所布置便是要确定这些空间在变电所内的空间位置关系和各部分的空间要求。
变电所布置要满足国家标准和规范的要求,按现行《10kV及以下变电所设计规范》的要求,变电所布置要考虑安全可靠、检修维护、防止灾害等基本因素。
1、安全可靠
变电所布置的安全可靠要求主要指变电所空间布置对建筑安全的影响。
变电所的设备有高压开关设备、低压开关设备、备用电源等,变压器有油浸式、干式等,有些设备可以放在一起,有些则不能放在一起,需要有独立的空间;变电所各空间之的的通道有消防的要求等等。
例如,无可燃性油的高、低压配电设备和非油浸变压器可设置在同一个空间内;在有人值班的变电所,应设置专门的值班室;高压配电室应与值班室直通或经过通道连通,值班室应有直接通向户外或通向走道的门;变电所宜单层布置,在采用双层布置时,变压器应设在底层;变电所配电柜、变压器等设备的布置应满足规范要求的安全和消防距离等。
对于设置在高层建筑物地下室内的变电所,严禁选用可燃性油浸变压器,不宜采用带可燃性油的断路器。
2、检修维护
变电所布置的检修维护要求主要指变电所空间布置要考虑进出线方便,设备搬运和检修方便。
例如要求变电所的各部分的空间尽量靠近,留有满足规范要求的通道,留有满足规范要求的操作维护空间距离,值班室位置应便于运行人员工作和管理等。
3、防止灾害
变电所布置的防止灾害要求指变电所空间布置要考虑防地震、防尘、防潮、防爆、防污染、防鼠害虫害等。
例如不允许水管、煤气管道等穿越变电所;不允许采用可燃性装修材料;要考虑通风、排烟、消防和散热;还要考虑建筑结构承载能力满足要求等。
对于设置在高层建筑物地下室内的变电所,应采取防潮措施,应有解决变压器、电容器等设备散热的措施。
变电所内的变压器室、高压配电室、低压配电室等部分并非一定要单独设置,按有关规范要求,采用干式变压器、无油断路器的变配电所,其高压开关柜、变压器、低压配电屏可以设于同一房间,亦可分室布置。
而柴油发电机室、控制室、重要变电所的值班室,一般应为单独的房间。
4.2建筑变电所布置基本要求
下述内容讨论变电所内各部分空间单独布置的基本要求。
4.2.1电力变压器室布置
电力变压器是以电磁感应方式完成电压等级变换功能,电力变压器包含高压与低压进
出线路。
按变电所布置基本原则,电力变压器室布置要考虑一定的安全防护距离,以保证运行和人员安全;电力变压器室布置要考虑搬运、安装和操作要求,例如要按变压器外形尺寸考虑搬运通道与门尺寸,要将变压器保护装置的操作机构设置在靠近门口的位置等;要考虑变压器室的环境要求,设置通风、防火、防水、防潮、防虫等措施;要考虑建筑结构的承载能力满足承载变压器要求;要考虑变电所安全接地的要求,留有变压器低压侧“地线”连接端等。
通常电力变压器室的尺寸主要取决于变压器的容量、外形结构尺寸、进出线方式和通风散热方式。
对室内变压器布置的基本要求:
1、室内变电所的每台油量为100kg及以上的三相变压器,应设在单独的变压器室内。
2、可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距与变压器容量ST有关,应
符合表3一1的规定。
3、设置于变电所内的非封闭式干式变压器,装设高度应不低于1.7m的固定遮栏,且遮栏网孔不应大于40mrn×40mm,变压器外廊与固定遮栏的净距不宜小于0.6m,变压器之间的净距不应小于1.0m。
4、室内安装的干式变压器.变压器外廓与四周墙壁的净距不应小于0.6m,干式变压器之问的距离不应小于1.0m,并应满足巡视、维修的要求。
5、变压器室内可安装与变压器有关的负荷开关、隔离开关和熔断器。
在考虑变压器布置及高、低压进出线位置时,应尽最使负荷开关或隔离开关的操动机构装在近门处。
6、在确定变压器室面积时,应考虑变电所所带负荷发展的可能性。
一般按能装设大一级容量的变压器考虑。
7、变压器室的大门一般按变压器外形尺寸加0.5m。
当一扇门的宽度为1.5m及以上时,应在大门上开一小门,小门宽0.8m,高1.8m
8、对于需要就地检修的变压器,屋内高度可按吊芯所需的最小高度再加700mm,屋
内宽度与变压器容量有关,变压器容量级1≤1000KVA时,按变压器两侧各加800mm考虑;变压器容量≥1250KVA时,按变压器两侧各加1000mm考虑。
对室外变压器布置的基本要求:
1、露天或半露天变电所的变压器四周应设不低于1.7m高的固定围栏(墙)。
变压器外廓与围栏(墙)的净距不应小于0.8m,变压器底部距地面不应小于0.3m,相邻变压器外廓之间的净距不应小于1.5m。
2、当露天或半露天变压器供给一级负荷用电或油量为2500kg以上的相邻可燃油油浸变压器的防火净距不应小于0.8m,若小于5。
时,应设置防火墙。
防火墙应高出油枕顶部,且墙两端应大于挡油设施各}0.5m。
3、露天或半露天变电所中,靠近建筑物外墙安装的普通型变压器不应设在倾斜屋面的低侧,以防止屋面冰块或水落到变压器上。
4、户外加式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。
5、杆上变电所应尽量避开车辆和行人较多的场所。
在布线复杂、转角、分支、进户、交叉路口等的电杆上,不宜装设变压器台。
单柱式杆上变电所适用于装设容量不超过30KVA的变压器;双柱式杆上变电所可用于容量为50~315KVA的变压器,对于用电单位来说,不宜超过160kVA。
6、杆上变压器台的变压器底部距地面不应小于0.5m,隔离开关或跌落式熔断器断开后,其带电部分距变压器底部的垂直距离应不小于2.5m。
跌落式熔断器如安装在主杆上时,其安装高度一般距地面4.5~5m。
4.2.2高压配电室布置
高压配电室是放置变电所高压主接线的开关和保护设备(包括二次回路设备〕的场所,这些设备在组合连接后安装在高压开关柜中,
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