I某商場建筑電氣工程設(shè)計學(xué) 生：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：專 業(yè)：II摘 要該文通過閱讀所給的某商場建筑平面圖、該商場建筑電氣設(shè)計要求以及建筑電氣設(shè)計相關(guān)規(guī)范，對該商場進行建筑電氣工程設(shè)計，其中主要內(nèi)容包括變配電系統(tǒng)的設(shè)計、動力配電與二次控制回路設(shè)計、地下層照明與照明配電設(shè)計和防雷接地系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計將通過 AutoCAD 繪圖軟件繪制某商場的低壓配電網(wǎng)絡(luò)圖、低壓開關(guān)柜系統(tǒng)圖、變壓器主結(jié)線圖、配電箱系統(tǒng)圖、建筑照明平面圖、建筑動力平面圖、消火栓泵二次回路圖和防雷接地系統(tǒng)圖，并打印出圖紙。關(guān)鍵詞：建筑電氣，工程設(shè)計，變配電系統(tǒng)，動力控制，照明，防雷接地IIIABSTRACTThis article is proposed to complete a building electrical engineering design for a given commercial building by reading its architectural plans, consulting its building electrical design requirement and relevant norm. The major contents includes the design of transformer and matcher electric system, the design of power equipment electrical distribution and electrical secondary circuit control, the design of underground illumination and its electrical distribution, and the design of lightning protection and ground connection system.This project will provide low voltage power distribution network diagram, low voltage switchgear system diagram, transformer main wiring diagram, distribution box system diagram, building lighting plan, building power plan, hydrant pump control schematic and lightning protection and ground connection system diagram by AutoCAD software. All the diagrams will be printed.Key words： Architecture Electric, Building Design, Transformer and matcher Power System, Power Control, Lighting, Lightning protection and ground connection IV目 錄中文摘要 ⅠABSTRACT.Ⅱ1 引言 .11.1 建筑電氣工程設(shè)計概述和意義 .11.1.1 建筑電氣設(shè)計概念 .11.1.2 建筑電氣設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀 .11.1.3 建筑電氣設(shè)計意義 .11.2 本次設(shè)計概述 21.2.1 設(shè)計對象概況 .21.2.2 設(shè)計依據(jù) .21,2,3 設(shè)計主要內(nèi)容 .22 變配電系統(tǒng)設(shè)計 .32.1 低壓網(wǎng)絡(luò)配電結(jié)構(gòu)設(shè)計 32.1.1 負(fù)荷種類分類與負(fù)荷分級 32.1.2 低壓網(wǎng)絡(luò)接線形式確定 .42.1.3 變壓器主結(jié)線設(shè)計 .52.2 負(fù)荷計算與短路電流計算 .52.2.1 干線負(fù)荷計算 .52.2.2 干線截面積選擇 72.2.3 變壓器容量確定 .92.2.4 干線短路電流計算 .102.3 低壓斷路器選擇與校驗 .122.3.1 低壓斷路器的選擇 .122.3.2 過載保護與短路保護整定 142.3.3 熱穩(wěn)定性校驗 .162.4 低壓開關(guān)柜選擇 17V2.4.1 開關(guān)柜型號選擇 172.4.2 開關(guān)柜方案號選擇 .172.4.3 低壓配電系統(tǒng)圖設(shè)計 192.5 中壓開關(guān)柜的選擇 .192.5.110kV 系統(tǒng)主結(jié)線形式設(shè)計與短路電流、計算電流確定 192.5.2 開關(guān)柜型號選擇 202.5.3 開關(guān)柜方案號選擇 .212.5.4 中壓線路熱穩(wěn)定性校驗 .222.5.5 中壓配電系統(tǒng)圖設(shè)計 233 動力配電與控制設(shè)計 243.1 動力配電 .243.1.1 動力設(shè)備起動方式 .243.1.2 動力設(shè)備保護類型與整定 243.1.3 動力配電箱系統(tǒng)圖設(shè)計 .253.1.4 動力平面圖設(shè)計 253.2 消火栓泵控制設(shè)計 .253.2.1 消火栓泵控制要求 .253.2.2 消火栓泵二次控制回路及其流程 .264 地下層照明與照明配電設(shè)計 284.1 照明要求 .284.1.1 照明種類與方式確定 .284.1.2 照明標(biāo)準(zhǔn)值確定 .284.1.3 燈具數(shù)量與型號確定 .294.1.4 應(yīng)急照明設(shè)計 314.2 照明配電設(shè)計 .324.2.1 照明配電箱系統(tǒng)圖設(shè)計 .324.2.2 照明平面圖設(shè)計 32VI5 防雷接地設(shè)計 335.1 防雷類別確定 .335.2 防雷接地措施設(shè)計 .345.2.1 外部防雷系統(tǒng)設(shè)計 .345.2.2 防反擊與閃電電涌侵入設(shè)計 .355.3.3 防雷平面圖設(shè)計 356 結(jié)論 36參 考 文 獻 3711 引言1.1 建筑電氣工程設(shè)計概述和意義1.1.1 建筑電氣設(shè)計概念建筑電氣是以電氣技術(shù)為手段，在有限的空間內(nèi)創(chuàng)造人性化生活環(huán)境的一門學(xué)科。而建筑電氣設(shè)計，是通過國家制定的相關(guān)規(guī)范，將供配電、照明、綜合布線等電氣技術(shù)相結(jié)合，以為建筑打造一個安全可靠而舒適的用電環(huán)境為目的，對建筑進行變配電系統(tǒng)、照明、動力控制、消防等電氣設(shè)計。1.1.2 建筑電氣設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀目前，建筑工程設(shè)計分為六個階段：規(guī)劃、方案、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、施工服務(wù)和驗收。而建筑電氣工程設(shè)計便在初步設(shè)計階段開始進行。建筑電氣工程設(shè)計的主要對象從大類來區(qū)分有強電和弱電兩類，詳細(xì)區(qū)分后設(shè)計對象有變配電、電氣控制、照明、防雷接地與電氣安全、火災(zāi)自動報警、電話配線與有線電視網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、安防系統(tǒng)和其他智能化系統(tǒng)。隨著人類社會進步、建筑逐步實現(xiàn)智能化，建筑電氣由原來涉及供配電、照明、防雷接地的簡單學(xué)科上升到了與物理學(xué)、光電學(xué)、電磁學(xué)、通信學(xué)等各類學(xué)科相聯(lián)系的復(fù)雜學(xué)科。如今，建筑電氣設(shè)計行業(yè)已經(jīng)成為建筑設(shè)計行業(yè)中不可或缺的一部分，并且建筑電氣設(shè)計已日益成熟，已經(jīng)能夠做到將供配電、照明、通信、綜合布線以及消防緊密結(jié)合，實現(xiàn)建筑電氣智能化的水平。1.1.3 建筑電氣設(shè)計意義（1）對建筑用電的意義一個可靠性高的建筑電氣設(shè)計會帶來安全而舒適的建筑用電環(huán)境。對建筑內(nèi)部一級負(fù)荷采用雙電源供電，使其在某一電源故障情況下仍可以正常運行；將應(yīng)急照明作為獨立的回路從變配電所引出，當(dāng)建筑內(nèi)部停電后可以確保應(yīng)急照明正常工作；對電力設(shè)備較多的房間可設(shè)立設(shè)備控制中心，減少了系統(tǒng)的出線，并且更加有利于控制電力設(shè)備。（2）對當(dāng)代建筑電氣專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)意義建筑電氣設(shè)計是建筑電氣專業(yè)學(xué)生的最終目標(biāo)，具有重大的培養(yǎng)意義。在設(shè)計過程中，學(xué)生可以采用對比的方法得出最佳方案，如低壓斷路器的選擇、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計等；也可以通過設(shè)計熟悉和掌握相關(guān)規(guī)范，如繪制照明平面圖和動力平面圖時注意規(guī)范標(biāo)注。通過此次設(shè)計，學(xué)生可以扎實自己的專業(yè)知識，并且培養(yǎng)獨立思考、獨立解決工程問題的能力，為今后在工作單位中進行正式的建2筑電氣設(shè)計打下基礎(chǔ)。該課題所涉及的規(guī)范很多，這也可以培養(yǎng)學(xué)生閱讀規(guī)范的能力，拓展知識面和就業(yè)面。1.2 本次設(shè)計概述1.2.1 設(shè)計對象概況本次設(shè)計對象為一中型百貨商場 A 區(qū)，為一類高層。該商場 A 區(qū)地上共有七層，地下共有兩層，地下層高 4.5m，地上層高 3.9m，總建筑面積 28343.52 平方米。商場負(fù)二層有變配電室、水泵房、制冷機房、柴油發(fā)電機房等重要設(shè)備站房，負(fù)一層和六層用作餐飲用途，包括餐廳和廚房，消防控制室設(shè)置在負(fù)一層。1 到5 層為商場。該商場內(nèi)含有大量一級負(fù)荷與三級負(fù)荷，大部分分布在負(fù)二層與頂層。1.2.2 設(shè)計依據(jù)（1）建筑電氣專業(yè)相關(guān)輔導(dǎo)書、教科書（2）國家相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)：a.《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》 GB50052-2009b.《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》 GB50055-2011c.《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 GB50034-2013d.《建筑物防雷規(guī)范》 GB50057-2010e.《低壓配電設(shè)計規(guī)范》 GB50054-2011f.《建筑電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)》 GB50786-2012T1,2,3 設(shè)計主要內(nèi)容（1）變配電系統(tǒng)設(shè)計：包括低壓配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定、負(fù)荷分類及負(fù)荷計算、短路電流計算、干線截面確定、低壓斷路器選擇、低壓中壓開關(guān)柜選擇等內(nèi)容；（2）動力配電與控制：包括動力配電方式、二次回路控制原理等內(nèi)容；（3）地下層照明與照明配電：包括照明燈具的選擇、照度計算、照明標(biāo)準(zhǔn)值的確定以及照明配電等內(nèi)容；（4）防雷接地系統(tǒng)設(shè)計：包括防雷類別劃分、防雷措施、電涌保護設(shè)計等內(nèi)容。342 變配電系統(tǒng)設(shè)計2.1 低壓網(wǎng)絡(luò)配電結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1.1 負(fù)荷種類分類與負(fù)荷分級根據(jù)商場動力平面圖和商場照明平面圖，該商場負(fù)荷分布如下表所示：商場負(fù)荷分布表表 2.1負(fù)荷所在樓層 負(fù)荷名稱 負(fù)荷數(shù)量 負(fù)荷代號給水加壓泵 2 臺 01SD、01'SD消火栓泵 3 臺 02SD、03SD、023'SD消火栓穩(wěn)壓泵 2 臺 04SD、04'SD噴淋泵 3 臺 05SD、06SD、056'SD噴淋穩(wěn)壓泵 2 臺 07SD、07'SD消防梯基坑排污泵 2 臺 08SD、08'SD冷水機組 4 臺 ALS-1、ALS-2、ALS-3、ALS-4冷卻水泵 4 臺 21SDQ、22SDQ、23SDQ、24SDQ冷凍水泵 4 臺 11SDD、12SDD、13SDD、14SDD柴油發(fā)電機房送風(fēng)機 1 臺 41F-S柴油發(fā)電機房排風(fēng)機 1 臺 42F-P柴油發(fā)電機冷卻泵 3 臺 41SDQ、42SDQ、4'12SDQ站房照明 — —普通照明 — —防火卷簾 — —應(yīng)急照明 — —-2 層樓梯間照明 — —扶梯 2 臺 —排風(fēng)機 1 臺 03F-P空調(diào)機 1 臺 -11KT消防控制中心 — —普通照明 — —-1 層防火卷簾 — —5應(yīng)急照明樓梯間照明————空調(diào)機 12 臺 XXKT扶梯 12 臺 —空調(diào)排風(fēng)機 12 臺 XXKP普通照明 — —應(yīng)急照明 — —防火卷簾 — —1-6 層樓梯間照明 — —普通電梯 2 臺 DT2、DT3消防電梯 1 臺 DT1柴油發(fā)電機冷卻塔 2 臺 41SDT、42SDT冷卻水塔 4 臺 31SDT、32SDT、33SDT、34SDT排風(fēng)機 1 臺 02F-P衛(wèi)生間風(fēng)機 1 臺 08F-P正壓送風(fēng)機 6 臺04F-JS、05F-JS、06F-JS、07F-JS送風(fēng)機 2 臺 01F-JS普通照明 — —應(yīng)急照明 — —7 層樓梯間照明 — —根據(jù)負(fù)荷分布表可以將商場負(fù)荷大致分類：普通照明、應(yīng)急照明和樓梯間照明屬于照明負(fù)荷；各類消防泵、電梯、扶梯、各類風(fēng)機屬于動力負(fù)荷；制冷機組、冷卻水泵、冷卻水塔、空調(diào)機、空調(diào)排風(fēng)機屬于空調(diào)負(fù)荷。根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009 中對負(fù)荷分級的規(guī)定，將商場各類負(fù)荷進行負(fù)荷分級。中斷供電將會造成人員傷亡，并導(dǎo)致重大經(jīng)濟損失的，列為一級負(fù)荷，有：消火栓泵、消火栓穩(wěn)壓泵、給水加壓泵、噴淋泵、噴淋穩(wěn)壓泵、排污泵、柴油發(fā)電機排風(fēng)機和送風(fēng)機、柴油發(fā)電機冷卻水塔和冷卻水泵、應(yīng)急照明、各類風(fēng)機；其余屬于一級負(fù)荷之外的，列為三級負(fù)荷。2.1.2 低壓網(wǎng)絡(luò)接線形式確定根據(jù)一級負(fù)荷和三級負(fù)荷的供電要求，確定不同負(fù)荷的接線方式。其中一級負(fù)荷采用雙電源供電，這里用兩路 10kV 進線作為兩個供電電源，柴油發(fā)電機作為備用電源；三級負(fù)荷采用單電源供電即可。由于消防水泵數(shù)量較多，功率較大，因此在水泵房設(shè)立水泵房控制中心集中6供電。根據(jù)這個思路另設(shè)立柴油發(fā)電機房中心和制冷機組中心進行集中供電。其余負(fù)荷如照明負(fù)荷、電梯、風(fēng)機等均采用樹狀式配電。需要注意，消防控制中心、消防電梯和應(yīng)急照明按照消防要求，不應(yīng)與其他負(fù)荷共用一供電回路，需單獨供電，增加可靠性。根據(jù)以上低壓網(wǎng)絡(luò)供配電設(shè)計可畫出低壓網(wǎng)絡(luò)配電圖，詳見附錄。2.1.3 變壓器主結(jié)線設(shè)計由于該商場變配電所有兩路 10kV 進線，因此可以將負(fù)荷合理進行分配。這里選擇四臺變壓器，由于空調(diào)負(fù)荷有功率較大的制冷機組，因此用兩臺變壓器 T3和 T4 連接空調(diào)負(fù)荷。根據(jù)一級負(fù)荷和三級負(fù)荷不同供電要求，這里將一級負(fù)荷全部作為變壓器 T1 的負(fù)載，三級負(fù)荷大部分作為 T2 的負(fù)載。T1 和 T2 之間有聯(lián)鎖裝置，保證正常時不會造成電壓回流，在 T2 故障時由 T1 向 T2 下的一級負(fù)荷供電。另設(shè)柴油發(fā)電機帶一級負(fù)荷作為備用電源，并與 T2 聯(lián)鎖。變壓器主結(jié)線圖詳見附錄。2.2 負(fù)荷計算與短路電流計算2.2.1 干線負(fù)荷計算負(fù)荷分級和接線形式確定后，開始進行干線負(fù)荷計算。以水泵房控制中心這條干線為例，采用需要系數(shù)法進行負(fù)荷計算。首先根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)進行分組，分別計算每組的設(shè)備功率 和計算功率 、ePc。cQ對 01SD、01'SD，有： e15230kWP??根據(jù)《供配電系統(tǒng)》附錄附表一，取水泵的需要系數(shù) 為 0.8，功率因數(shù)dK為 0.8，則 為 0.75。故有：cos?tan?c1.8420751kVarQ??用同樣的方法可得對 2SD、03SD、023'SD 有：e26Pc.8W239kar?對 05SD、06SD、056'SD 有： e36Pc5.839kVarQ?7對 04SD、04'SD、07SD、07'SD 有： e48.kWP?c7045.2VarQ取同時系數(shù) ， ，得水泵房控制中心干線總計算負(fù)荷：P0.8K??.9?CPC12C34()19.3kP??? 76arQ.8AS????由公式 CN3SIU?得水泵房控制中心干線計算電流為 C146.82.40AI?對于其他干線，計算方法與上述相似，各條干線的需要系數(shù)與功率因數(shù)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)查《供配電系統(tǒng)》附錄附表一與《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》04DX101-1，同時系數(shù)見《供配電系統(tǒng)》4.3。最后得出各條干線計算負(fù)荷如下表所示：干線負(fù)荷數(shù)據(jù)表表 2.2干線名稱計算有功功率（KW）計算無功功率（KVAR）計算負(fù)荷SC（KVA）計算電流IC（A）水泵房控制中心 109.31 97.36 146.38 222.40水泵房冷卻水泵 140 105 175 265.88水泵房冷凍水泵 83.2 62.4 104 158.01空調(diào)制冷機組 1 196 147 245 372.23空調(diào)制冷機組 2 196 147 245 372.23空調(diào)制冷機組 3 196 147 245 372.23空調(diào)制冷機組 4 196 147 245 372.23發(fā)電機房通風(fēng)機 6 4.5 7.5 11.39發(fā)電機房控制中心 45 33.75 56.25 85.46排污泵 12 9 15 22.79站房照明 6.44 3.1 7.14 10.858普通照明（-2--1) 74 35.52 82.1 124.73普通照明（1-2-1）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（1-2-2）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（3-4-1）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（3-4-2）89.4 42.912 99.17 150.67普通照明（5-7-1）91.9 44.112 101.94 154.88普通照明（5-7-2）91.9 44.112 101.94 154.88空調(diào)機組 145.6 109.2 182 276.51排風(fēng)（煙）機 42.3 30.14 51.94 78.91扶梯 78.4 104.27 130.46 198.21樓梯照明 2 0 2 3.04消防控制中心 10 10.2 14.29 21.71發(fā)電機冷卻水塔 5.76 4.32 7.2 10.94屋頂冷凍水塔 35.2 26.4 44 66.85普通電梯消防電梯9.682212.8729.2616.136.6124.4655.62應(yīng)急照明 70 33.6 77.65 117.97防火卷簾 1.2 0.9 1.5 2.282.2.2 干線截面積選擇以水泵房控制中心干線為例，干線采用 YJV 四芯絕緣電纜。根據(jù)干線載流量大于干線計算電流的原則，查詢《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》表 6.8，初選出干線載流量為 271A，截面積為 95 （設(shè)環(huán)境溫度為 40 ，敷設(shè)方式為敷設(shè)在空氣中） 。2mC?但考慮到實際環(huán)境溫度、敷設(shè)方式與理想環(huán)境溫度與敷設(shè)方式有差異（實際環(huán)境溫度取 45 ） ，需要將載流量乘以修正系數(shù)。查詢《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》表 6.26C?和《供配電系統(tǒng)》圖 9-7，得溫度修正系數(shù)為 0.9，并敷修正系數(shù)為 0.8。這里采用一個小技巧，即用計算電流除以修正系數(shù)得修正計算電流： 'C2.40/(.9)308.9AI???只要干線載流量比 大即可?？梢钥闯?，初選的載流量不能滿足條件，因此'9需要將截面積增大。查詢《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》表 6.8 可最終確定該干線的載流量為 314A，截面積 120 。2m根據(jù)上述方法可以確定所有干線的截面積，列表如下：干線截面積表表 2.3干線名稱表稱允許載流量（A）標(biāo)稱線纜截面積（mm2）實際允許載流量（A）實際線纜截面積（mm2）水泵房控制中心 271 95 314 120水泵房冷卻水泵水泵房冷凍水泵3141741205041422318570空調(diào)制冷機組 1 414 185 5823*150+70(四根單芯)空調(diào)制冷機組 2 414 185 5823*150+70(四根單芯)空調(diào)制冷機組 3 414 185 5823*150+70(四根單芯)空調(diào)制冷機組 4 414 185 5823*150+70(四根單芯)發(fā)電機房通風(fēng)機發(fā)電機房控制中心排污泵29115292.5252.540143494356站房照明普通照明（-2--1)291742.55040223470普通照明（1-2-1）174 50 223 70普通照明（1-2-2）174 50 223 70普通照明（3-4-1）174 50 223 70普通照明（3-4-2）174 50 223 7010普通照明（5-7-1）174 50 223 70普通照明（5-7-2）174 50 223 70空調(diào)機組 314 120 414 185排風(fēng)（煙）機 91 16 115 25扶梯 223 70 314 120樓梯照明 29 2.5 40 4消防控制中心 29 2.5 40 4發(fā)電機冷卻水塔 29 2.5 40 4屋頂冷凍水塔普通電梯913816491681610消防電梯 68 10 91 16應(yīng)急照明 143 35 174 50防火卷簾 20 1.5 40 4注：所有干線均采用 YJV 四芯絕緣電纜；動力線路中性線截面積為相線的一半，照明線路中性線截面積與相線相等。2.2.3 變壓器容量確定根據(jù)變壓器主結(jié)線圖，可以計算出每臺變壓器的計算負(fù)荷。對 T1，將其所帶負(fù)載干線的計算有功功率、計算無功功率分別相加得： CT1604.72kW??PVarQ則變壓器 T1 的計算負(fù)荷為： 22CT11CT1.5A????S設(shè)有功負(fù)荷系數(shù) ，無功符合系數(shù) ，則變壓器 T1 平均功率因數(shù)0.75??08??為： CavT122cos.1()()????PQT1Ctn0.7??根據(jù)供電要求，變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)不得小于 0.95，故需要對 T2 進行無功功率補償。設(shè) ， 。由公式cos??????ta???CT1T1(tant)QP?????11得變壓器 T1 無功補償容量為 C0.7564.2(0.713).8kVar????Q變壓器 T1 經(jīng)過補償后，計算負(fù)荷為： 2T11CT11647.A?????SPQ取變壓器負(fù)載率為 80%，則可以計算出變壓器 T1 容量為：1647.8/0.98k?取 。80kVA根據(jù)上述計算方法可以確定所有變壓器的容量，列表如下：變壓器無功補償及容量表表 2.4變壓器編號補償前計算負(fù)荷（KVA）補償后計算負(fù)荷（KVA）無功補償容量（KVA）負(fù)載率額定容量（KVA）T1 727.50 647.18 173.88 0.8 800T2 509.10 467.41 97.35 0.7 800T3 638 549.24 179.92 0.9 630T4 665 572.49 187.53 0.9 630注：變壓器 T2 所帶的消防設(shè)備在變壓器正常運行情況下不計入計算負(fù)荷中。查詢《電氣安全》附表 1 可得變壓器型號，列表如下：變壓器型號表表 2.5變壓器編號額定容量（kVA）聯(lián)結(jié)組標(biāo)號額定電壓（kV）空載損耗（W）短路損耗（W）短路電壓（%）T1 800 Dyn11 10/0.4 1550 7500 6T2 800 Dyn11 10/0.4 1550 7500 6T3T4630630Dyn11Dyn1110/0.410/0.41350135062006200662.2.4 干線短路電流計算以水泵房控制中心干線為例，已知其截面積為 120 ，查詢《電氣安全》2m附表 23 得短路電阻 ，短路電抗 ，相保電kWL0.146m/r??? kWL0.76/x???阻 ，相保電抗 。根據(jù)干線設(shè)備所在位置，PWL0.596/r??? PWL0.16/x???估算出干線長度為 20m。則有： k.2.9R??12kWL0.7621.5mX????P9R?.3.?查《電氣安全》附表 25 得變壓器短路電阻、短路電抗、相保電阻和相保電抗為： kTP1.65mR????89X忽略母線的短路阻抗與相保阻抗，可以計算出干線短路阻抗為： 22kWLkTkWLkT()()4.17ZX????????相保阻抗為： 22PPPP0.3mR????????則該干線末端三相短路電流為： avk 3k0.416.4kA317UIZ????末端兩相短路電流為： (2)kk4.06II末端單項短路電流為 (1)kP.83AUIZ??根據(jù)上述方法可以計算出所有干線的短路電流，列表如下：干線短路電流表表 2.6干線名稱末端三相短路電流（KA）末端兩相短路電流（KA）末端單相短路電流（KA）水泵房控制中心 16.235 14.060 10.833水泵房冷卻水泵 13.824 11.972 11.161水泵房冷凍水泵 13.278 11.499 8.421空調(diào)制冷機組 1 13.452 11.651 11.603空調(diào)制冷機組 2 13.452 11.651 11.603空調(diào)制冷機組 3 13.452 11.651 11.603空調(diào)制冷機組 4 13.452 11.651 11.60313發(fā)電機房通風(fēng)機發(fā)電機房控制中心7.62816.0026.60613.8582.1337.560排污泵站房照明2.2313.2111.9322.7810.5810.835普通照明（-2--1） 17.060 14.774 13.953普通照明（1-2-1） 15.011 13.000 8.742普通照明（1-2-2）普通照明（3-4-1）15.01115.01113.00013.0008.7428.742普通照明（3-4-2） 15.011 13.000 8.742普通照明（5-7-1） 11.688 10.122 5.673普通照明（5-7-2） 11.688 10.122 5.673空調(diào)機組 14.533 12.586 9.656排風(fēng)（煙）機 4.575 3.962 1.231扶梯 6.334 5.485 1.493樓梯照明 0.829 0.718 0.266消防控制中心 1.319 1.142 0.327發(fā)電機冷卻水塔 0.816 0.707 0.201屋頂冷凍水塔 3.013 2.609 0.781普通電梯 2.925 2.533 0.732消防電梯 3.160 2.737 0.808應(yīng)急照明 9.240 8.002 3.807防火卷簾 6.334 5.485 1.493若計算干線首端短路電流大小，則短路阻抗即為變壓器短路阻抗，相保阻抗即為變壓器相保阻抗。則有： avk 223kT0.419.6kA31658UIZ???????(2)kk3.II?(1)kPT8.AUIZ??2.3 低壓斷路器選擇與校驗142.3.1 低壓斷路器的選擇低壓斷路器是一種開關(guān)與保護功能結(jié)合的開關(guān)保護電器，具有開關(guān)電器、短路保護、過載保護、過電壓保護等功能。低壓斷路器良好地將繼電保護、斷路器和斷路器操縱機構(gòu)結(jié)合在一起，在低壓系統(tǒng)中用途廣泛。這里需要分清低壓斷路器兩個參數(shù)的含義：殼架等級電流 與額定電流 。nmInI殼架等級電流 是指低壓斷路器開關(guān)的額定電流，選擇低壓斷路器時 不能小nmI于 ；而額定電流 指的是低壓斷路器脫扣器上的額定電流，一個低壓斷路器可CI以選擇若干種額定電流的脫扣器。 與 的關(guān)系為： 等于低壓斷路器裝設(shè)的nmInmI最大 。n各條干線計算電流、截面積和短路電流確定后，便可進行低壓斷路器的選擇工作。查詢相關(guān)低壓斷路器產(chǎn)品樣本便可找到適合該干線的低壓斷路器。其實滿足要求的低壓斷路器有很多種，但從中選擇出最優(yōu)的方案才是本次設(shè)計的目的。這里選擇了兩種低壓斷路器進行比較，一種為施耐德 Compact NSX 型塑殼斷路器，另一種為施耐德 CVS 系列塑殼斷路器。下面對兩種低壓斷路器進行簡單的方案比較：CVS 系列塑殼斷路器額定絕緣電壓為 690V，額定工作電壓 440V，額定沖擊電壓為 8kV。熱磁脫扣單元為 TM-D 型，但在作過載保護時長延時脫扣器動作電流為固定值不能調(diào)整，即為非選擇型。電子脫扣單元為 ETS2.3 型，只能安裝于額定電流為 400A 和 630A 的脫扣器中，且作短路保護時瞬時脫扣器整定電流不可調(diào)?？偟膩碚f，CVS 系列低壓斷路器具有較大的約束性。而 Compact NSX 型低壓斷路器則要靈活很多。首先，其額定絕緣電壓為 800V，比 CVS 高；熱磁脫扣單元為TM-D 與 TM-G 型兩種，前者作配電保護，后者作電動機保護。另外，Compact NSX型斷路器的 TM-D 脫扣器作過載保護時長延時脫扣器動作電流是可調(diào)的，為選擇型。電子脫扣單元有 Micrologic 2 與 Micrologic 5/6A 或 E 脫扣單元，可應(yīng)用于額定電流為 40A 到 630A 的脫扣器中，且瞬時脫扣器整定電流均可調(diào)整。此外，Micrologic 6A 或 E 脫扣單元還可用作接地故障保護。綜上可以看出，Compact NSX 低壓斷路器相對 CVS 系列低壓斷路器靈活性好，精確度高，應(yīng)用廣泛。因此干線低壓斷路器均采用 Compact NSX 型。根據(jù)脫扣器額定電流大于干線計算電流的原則，可以選出每條干線的低壓斷路器。所有斷路器都選擇電子脫扣單元，因為電子脫扣單元作短路保護時帶有可調(diào)的短延時脫扣器動作值，這樣可以滿足短路時干線低壓斷路器與終端低壓斷路器的配合要求。各條干線低壓斷路器型號及產(chǎn)品號列表如下：干線低壓斷路器型號表15表 2.7干線名稱 計算電流 IC（A） 低壓斷路器型號 低壓斷路器產(chǎn)品號普通照明（3-4-1） 150.67 NSX160F LV430880普通照明（3-4-2） 150.67 NSX160F LV430880普通照明（5-7-1） 154.88 NSX160F LV430880普通照明（5-7-2） 154.88 NSX160F LV430880樓梯照明 3.04 NSX100F LV429882站房照明 8.72 NSX100F LV429882普通電梯 24.46 NSX100F LV429827扶梯 198.21 NSX250F LV431860空調(diào)機組 276.51 NSX400F LV432775普通照明（1-2-1） 150.67 NSX160F LV430880普通照明（1-2-2） 150.67 NSX160F LV430880應(yīng)急照明 117.97 NSX160F LV430880發(fā)電機房控制中心 85.46 NSX100F LV429825發(fā)電機房通風(fēng)機 11.39 NSX100F LV429828發(fā)電機冷卻水塔 10.94 NSX100F LV429882消防控制中心 21.71 NSX100F LV429882消防電梯 55.62 NSX100F LV429825排風(fēng)（煙）機 66.97 NSX100F LV429825排污泵 22.79 NSX100F LV429828普通照明（-2--1） 124.73 NSX160F LV430880防火卷簾 2.28 NSX100F LV429828水泵房控制中心 222.40 NSX400F LV432775屋頂冷凍水塔 66.85 NSX100F LV429825空調(diào)制冷機組 1 372.24 NSX500F LV432975空調(diào)制冷機組 2水泵房冷凍水泵372.24158.01NSX500FNSX250FLV432975LV431160空調(diào)制冷機組 3 372.24 NSX500F LV432975空調(diào)制冷機組 4 372.24 NSX500F LV432975水泵房冷卻水泵 303.86 NSX400F LV4327752.3.2 過載保護與短路保護整定對選好的低壓斷路器，需要進行過載保護和短路保護的整定，若整定不滿足要求需要重新選擇斷路器型號。由于 Compact NSX 為選擇型斷路器，因此其脫扣16器動作值可調(diào)，整定較方便。（1） 過載保護整定過載保護的目的是防止線路被過載產(chǎn)生的溫升損壞，縮短線路的壽命，因此過載保護對線路保護十分重要。以樓梯照明干線為例，該干線計算電流為 3.04A，選擇的低壓斷路器型號為NSX100F，脫扣器額定電流 ,允許載流量為 40A，產(chǎn)品號 LV429882。查詢n40A?I該產(chǎn)品樣本，可以得到其長延時脫扣器動作電流 在 18A-40A 內(nèi)可調(diào)。由《低op1I壓配電設(shè)計規(guī)范 GB50054-2011》6.3.3 規(guī)定：Cop1cn?I則可以確定 的取值范圍，這里取 為 20A。op1I（2） 短路保護整定根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范 GB50054-2011》6.2.4：當(dāng)短路保護電器為斷路器時，被保護線路末端的短路電流不應(yīng)小于斷路器瞬時或短延時脫扣器整定電流的1.3 倍。仍以照明干線為例，查詢產(chǎn)品樣本可以得到其短延時脫扣器整定電流范圍：op2op1(.5~0)I=I瞬時脫扣器整定電流范圍： op3n.根據(jù)規(guī)范要求，取最不利的情況（短路電流為末端單相短路） ，若(1)kop23(208A.??II則滿足靈敏性。故這里取 ， 。=op3根據(jù)以上方法可以對每條干線的低壓斷路器進行過載保護整定與短路保護整定，整定值列表如下：干線低壓斷路器整定值表 2.8干線名稱長延時額定整定電流（A）短延時額定整定電流（A）瞬時額定整定電流（A）普通照明（3-4-1）160 900 1600普通照明（3-4-2）160 900 1600普通照明（5-7- 160 900 1600171）普通照明（5-7-2）160 900 1600樓梯照明 20 100 200站房照明 20 100 500普通電梯 30 150 425扶梯 200 600 750空調(diào)機組 300 3000 4800普通照明（1-2-1）160 900 1600普通照明（1-2-2）160 900 1600應(yīng)急照明 125 500 800發(fā)電機房控制中心 100 600 900發(fā)電機房通風(fēng)機 12 156 750發(fā)電機冷卻水塔 20 40 80消防控制中心 25 100 200消防電梯 60 350 425排風(fēng)（煙）機 70 490 750排污泵 25 100 400普通照明（-2--1）160 900 1600防火卷簾 18 90 400水泵房控制中心 260 1820 4800屋頂冷凍水塔 70 350 425空調(diào)制冷機組 1 470 2820 5670空調(diào)制冷機組 2 470 2820 5670水泵房冷凍水泵 185 1295 4800空調(diào)制冷機組 3 470 2820 5670空調(diào)制冷機組 4 470 2820 5670水泵房冷卻水泵 320 3200 48002.3.3 熱穩(wěn)定性校驗根據(jù)公式 22min?ItSC18得 (3)kmaxini??IStC可以計算出滿足短路熱穩(wěn)定性的線路最小截面積?？扇艟€路計算電流較小，選擇的截面積較小，然而短路點流很大，這樣滿足熱穩(wěn)定性后的最小截面積就很大，有時候工程上不會采用很大截面的線路，這樣會造成不必要的浪費。本設(shè)計干線采用的 Compact NSX 為限流型斷路器，巧妙地解決了這個問題。限流型斷路器的特點是限制了線路短路電流的能力，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期短路電流值，從而可以減小線路的截面積。查詢 Compact NSX 斷路器限流曲線如下圖所示：圖 2.3 Compact NSX 斷路器限流曲線以水泵房控制中心干線為例，末端三相短路電流為 16.23kA，斷路器型號為NSX400。在圖中查熱應(yīng)力曲線得被限制的的能量約為 。取熱穩(wěn)定系數(shù)621.0As?，該干線截面積為 120 。則有2143Asm??C=2m?2662in1043.50s.???SC故熱穩(wěn)定滿足要求。根據(jù)上述方法對每條干線進行熱穩(wěn)定校驗，均滿足熱穩(wěn)定要求。2.4 低壓開關(guān)柜選擇2.4.1 開關(guān)柜型號選擇低壓開關(guān)柜，也叫低壓配電柜，是安裝于變配電室，用于集中放置低壓配電干線和低壓保護裝置的設(shè)備，起到電力的傳輸作用。低壓開關(guān)柜有四種形式：固定式、固定間隔式、固定間隔插接式和抽出式。本次設(shè)計主要選用固定間隔插接19式低壓開關(guān)柜，間隔中開關(guān)電器采用插接裝置插接接入柜內(nèi)，便于工作人員維修。查詢低壓開關(guān)柜相關(guān)樣本，最終選擇施耐德 Blockset 低壓開關(guān)柜。開關(guān)柜型號與部分參數(shù)如下：額定絕緣電壓：1000V額定工作電壓：400/690V AC額定頻率：50/60HZ水平母線額定值：最大 7200A額定短時耐受電流：30/50/85/100kA額定短時峰值電流：63/105/187/220kA接地系統(tǒng)：TT-IT-TNS-TNC對普通的配電柜，選擇 Blockset D 型，柜體采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個柜體有效安裝高度為 40 個模數(shù)，包括了開關(guān)隔室和母線隔室。柜寬有 600mm 到 1200mm多種，柜深有 600mm 和 1000mm 兩種。對電容補償柜，選用 Blockset Dc 型，有效安裝高度為 40 個模數(shù)，最大安裝容量為 400kVar。2.4.2 開關(guān)柜方案號選擇（1）計算變壓器計算電流對變壓器 T1，已知其無功補償后計算負(fù)荷為 647.2kVA，則其計算電流為CT11N647.2983.A30?????SIU同理，變壓器 T2 無功補償后計算負(fù)荷為 467.4kVA，則計算電流為CT22N.71.38??I（2）進線柜方案號確定根據(jù)該商場建筑平面圖中變配電室的位置和地下層高度（4.5m） ，確定變壓器進線方式為頂部進線。根據(jù)計算的變壓器計算電流和進線方式查詢 Blockset D 型配電柜方案號，得到滿足條件的方案號如下表：進線柜方案表 2.9方案號額定電流（A）主要元件分?jǐn)嗄芰Γ╧A）模數(shù)尺寸（高×寬×深）2A 630-1600 NS630b-1600 50/70 9 2200×600×100020聯(lián)絡(luò)柜的選擇方式與進線柜選擇方式相同，具體方案號如下表：聯(lián)絡(luò)柜方案表 2.10方案號額定電流（A）主要元件分?jǐn)嗄芰Γ╧A）模數(shù)尺寸（高×寬×深）3A 630-1600 MT08-16N2 50/65/85/100 12 2200×900×1000（3）出線柜方案號確定根據(jù)該商場建筑平面圖中變配電室的位置和地下層高度，確定其出現(xiàn)方式為從柜體頂部出線。根據(jù)每條干線的計算電流、斷路器型號以及出現(xiàn)方式查詢Blockset D 型柜方案號，得到 3 種滿足要求的方案號如下表：出線柜方案 1表 2.11方案號額定電流（A）主要元件 分?jǐn)嗄芰?kA) 模數(shù)尺寸（高×寬×深）7A 100NSX100/3PNSX100/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/150662200×900×1000出線柜方案 2表 2.12方案號額定電流（A）主要元件 分?jǐn)嗄芰?kA) 模數(shù)尺寸（高×寬×深）7D 400NSX400/3PNSX400/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/15012122200×900×1000出線柜方案 3表 2.13方案號額定電流（A）主要元件 分?jǐn)嗄芰?kA) 模數(shù)尺寸（高×寬×深）7B 160NSX160/3PNSX160/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/150662200×900×100021（4）電容柜方案號確定根據(jù)表 2.4 可查詢 Blockset Dc 型電容柜方案號，滿足條件的方案如下表所示：電容柜方案表 2.14方案號補償能力（kVar）分?jǐn)嗄芰Γ╧A）主要元件 模數(shù)尺寸（高×寬×深）DC 175 70NSX400/INFD630LC1-DMKISFT10036 2200×700×600柴油發(fā)電機的開關(guān)柜型號與方案號選擇與變壓器相同，可參照上述開關(guān)柜型號。2.4.3 低壓配電系統(tǒng)圖設(shè)計開關(guān)柜型號和方案號確定后，根據(jù)斷路器型號將所有干線分組，并布置到對應(yīng)的開關(guān)柜中。所有開關(guān)柜內(nèi)容的集合便可組成低壓配電系統(tǒng)圖。畫出的低壓配電系統(tǒng)圖詳見附錄2.5 中壓開關(guān)柜的選擇2.5.110kV 系統(tǒng)主結(jié)線形式設(shè)計與短路電流、計算電流確定（1）主結(jié)線形式確定該商場有兩條 10kV 進線，四臺變壓器，故可以考慮單母線結(jié)線形式，每路10kV 進線帶兩臺變壓器?？紤]到變壓器 T3 和 T4 所帶的空調(diào)負(fù)荷為季節(jié)性負(fù)荷，為了充分利用兩路進線而不造成電力資源的浪費，可以將 T1 與 T3 分為一組，T2與 T4 分為一組，分別與一路 10kV 進線相連。（2）短路電流確定設(shè) 10kV 變配電所變壓器 T0 容量為 40MVA，額定電壓為 110/11kV,短路電壓為 10.5%，短路損耗為 156kW，空載損耗為 40.4kW，空載電流為 0.58。又設(shè)變配電所到商場變配電室的線纜長度為 1km。根據(jù)《供配電系統(tǒng)》5.4“標(biāo)幺值計算三相短路電流”可以計算出中壓進線末端三相短路電流 。但在工程中可根據(jù)工(3)kI程經(jīng)驗作近似處理，故這里取最不利的情況： 。()20A?（3）進線與出線計算電流確定對出線計算電流，可當(dāng)作是低壓變壓器高壓側(cè)額定電流：22TCTr1r13???SIU式中 為出線計算電流， 為低壓變壓器高壓側(cè)額定電流， 為低壓CT?Ir1? r1T?U變壓器高壓側(cè)額定電壓， 為低壓變壓器額定容量。以變壓器 T1 和 T3 為例，分TS別將 ， 和 ， 代入上式可得：180kVA?Sr10k??UT360kVAr1T30k??C1r4.2?I3同理，可以算出出線接變壓器 T2 和 T4 的計算電流：CT2r16.??I44A對進線計算電流，仍可用上式計算，只是將 改為進線所帶變壓器計算負(fù)荷TS之和， 改為變壓器 T0 低壓側(cè)額定電壓。以進線所帶變壓器為 T1 和 T3 為例，r1T?U已知其計算負(fù)荷分別為 602.4kVA 與 549.2kVA，可計算出該進線的計算電流 為：C1IC1647.259.6.1A30????I同理，另一條帶變壓器 T2 和 T4 為負(fù)載的進線計算電流 為：C2IC2I2.5.2 開關(guān)柜型號選擇按防護程度分類，中壓開關(guān)柜有半封閉式和封閉式之分，而封閉式又分為箱式、間隔式與鎧裝式。箱式開關(guān)柜僅有少量分隔或沒有分隔，防護等級較低；間隔式開關(guān)柜有較多分隔，但分隔材料為非金屬材料，防護等級略高；鎧裝式也有較多分隔，且分隔材料為金屬，防護等級最高。按柜內(nèi)設(shè)備裝置型式分類，中壓開關(guān)柜分為固定式和移開式。固定式開關(guān)柜內(nèi)所有元件都是固定安裝的，較為經(jīng)濟；移開式開關(guān)柜中元件可以抽出，供電可靠性高，并且便于工作人員維修?？紤]到該商場負(fù)荷種類繁多，負(fù)荷量大，一級負(fù)荷所占比重較大，需要防護等級很高的開關(guān)柜，因此選用移開式的金屬鎧裝中壓開關(guān)柜。查詢相關(guān)產(chǎn)品樣本，最終確定選用常熟的 KYN28A-12 交流金屬封閉開關(guān)柜。其主要參數(shù)如下圖所示：23圖 2.2 KYN28A-12 開關(guān)柜參數(shù)2.5.3 開關(guān)柜方案號選擇根據(jù)進線計算電流、出線計算電流、額定電壓等參數(shù)查詢 KYN28A-12 開關(guān)柜相關(guān)方案號，從而選出進線柜、PT 柜、測量柜和出線柜。各柜體具體參數(shù)如下表所示。進線柜方案表 2.15方案編號 02柜體尺寸（寬×深×高） 800×1500×2200額定電流 630-1250A真空斷路器 CV1 1電流互感器 LLZZBJ9-10 3避雷器 YH5W 3帶電顯示器 DXN1 1計量柜方案表 2.16方案編號 31柜體尺寸（寬×深×高） 800×1500×2200額定電流 630-1250A電流互感器 LLZZBJ9-10 2電壓互感器 JDZ10-10 JDZ-10*224高壓熔斷器 XRNP1-10 3帶電顯示器 DXN1 1PT 柜方案表 2.17方案編號 22柜體尺寸（寬×深×高） 800×1500×2200額定電流 630-1250A電壓互感器 JDZ10-10 2高壓熔斷器 XRNP1-10 JDZX110-10*3避雷器 YH5W 3帶電顯示器 DXN1 1出線柜方案表 2.18方案編號 10柜體尺寸（寬×深×高） 800×1500×2200額定電流 630-1250A真空斷路器 CV1 1電流互感器 LLZZBJ9-10 3高壓熔斷器 XRNP1-10 1避雷器 YH5W 3帶電顯示器 DXN1 12.5.4 中壓線路熱穩(wěn)定性校驗開關(guān)柜型號與方案號確定后，可對中壓線路進行熱穩(wěn)定校驗。根據(jù)所選擇的真空斷路器型號 CV1，查詢其具體參數(shù)如下圖：