摘要建筑業(yè)的開展是人類文明與進步的重要標志，從修建遮蔽風雨的洞穴到今天各種風格和功能的大型建筑物，進入21世紀以來,隨著城市規(guī)模的不斷擴大，小區(qū)供配電負荷較大，負荷分配分散以及供電回路數量較多的特點，要提高層建筑配電系統(tǒng)的可靠性，要正確選擇各類配電設備的容量，就必須科學、合理的進行負荷計算。在本設計中，要求完成對住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計，主要包括照明系統(tǒng)、低壓供配電系統(tǒng)、負荷計算、防雷與接地系統(tǒng)。論文針對住宅小區(qū)電氣的設計和使用需要，在重點表述低壓供配電系統(tǒng)、負荷計算和防雷與接地系統(tǒng)的同時，側重于電氣根本理論和根本知識。設計中，總體按照民用建筑設計標準來建立設計的整體思路，并完成低壓供配電、負荷計算、設備選型、照明計算，插座選取。關鍵詞：負荷計算，配電系統(tǒng)，防雷設計，照明AbstractConstructionandprogressofhumancivilizationdevelopmentisanimportantsymbol,fromthecavetoshelterfrombadweathertobuildavarietyofstylesandfunctionsoftoday'slargebuildingintothe21stcentury,withthecontinuousexpansionofcitysize,overtheloadcellpowersupplylarge,decentralizedloaddistributionandcharacteristicsofalargenumberofpowersupplycircuit,toimprovedistributionsystemreliabilitystorybuilding,tocorrectlyselectthecapacityofvarioustypesofdistributionequipment,itmustbescientificandrationalforloadcalculation.Inthisdesign,therequirementsforcompletionoftheresidentialdistributionsystemdesign,includinglighting,lowvoltagepowersupplysystem,loadcalculation,lightningprotectionandgroundingsystems.Thesis,thedesignofresidentialareasandtheuseofelectricalneeds,expressedinthefocusvoltagepowersupplysystem,loadcalculation,andlightningprotectionandgroundingsystematthesametime,focusingonthebasictheoryandbasicelectricalknowledge.Design,civildesignspecificationsinaccordancetotheoveralldesignoftheoverallideaof??theestablishment,andcompletelow-voltagepowersupply,loadcalculation,equipmentselection,lightingcalculations,outletselection.Keywords:loadcalculation,distributionsystems,lightningprotectiondesign,light目錄摘要IAbstractII1緒論11.1前言11.2工程概述12負荷計算和無功功率計算22.1概述22.2根本理論及計算公式32.3負荷計算和無功功率計算42.4無功功率補償62.5年耗電量的估算73變壓器容量和臺數的選擇83.1概述83.2變電所主變壓器容量選擇83.3主變壓器相數的選擇93.4繞組數的選擇93.5主變調壓方式的選擇103.6連接組別的選擇103.7容量比的選擇113.8主變壓器冷卻方式的選擇113.9方案確實定114變電所主接線方案的選擇124.1國家對高層建筑的一般規(guī)定：124.2低壓線路接線方式134.3導線和電纜的選擇144.4根本要求144.5具體方案145短路電流的計算185.1短路電流計算的目的及方法185.2短路電流的計算185.3確定基準值185.4計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：195.5計算k-1點的短路電流總電抗標么值及三相短路電流和短路容量205.6計算k-2點短路電流總電抗標么值及三相短路電流和短路容量205.7短路電流計算216變電所一次設備的選擇226.1導線及截面選擇的根本理論226.2電氣設備及導體選擇的原那么226.3高壓電氣設備的選擇226.4低壓斷路器的選擇236.5選擇結果236.6母線的選擇237變電所繼電保護的設計287.1概述287.2變壓器繼電保護287.3變壓器的其他保護298防雷和接地裝置確實定318.1防雷根本理論318.2防雷裝置確實定328.3接地根本理論和裝置確實定339照明設計359.1概述359.2照明計量單位359.3照度方式和種類359.4照度計算369.5電氣照明設計的根本原那么379.6電氣照明詳細設計計算379.7插座系統(tǒng)的概述419.8該小區(qū)住宅的插座系統(tǒng)設計4310設計總結44參考文獻45致謝461緒論1.1前言本次設計的題目是小區(qū)供配電及其照明設計。由于現在住宅多高層住宅,本次設計的小區(qū)為小高層。通過具體的實例工程設計，初步掌握小區(qū)建筑供配電系統(tǒng)設計的根本方法,更好的將理論和實踐相結合,將大學幾年來所學的課程及知識應用到自己的專業(yè)中去,也為將來的工作打下良好的根底。同時也可以更加詳細地學習建筑標準，提高自己獨立完成工程設計的實際操作和研究能力。本工程為一類高層建筑，按三級負荷供電，二類防雷建筑物、二級防火進行電氣系統(tǒng)設計。在本設計中，要求完成對住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計，主要包括照明系統(tǒng)、低壓供配電系統(tǒng)、負荷計算、防雷與接地系統(tǒng)。論文針對住宅小區(qū)電氣的設計和使用需要，在重點表述低壓供配電系統(tǒng)、負荷計算和防雷與接地系統(tǒng)的同時，側重于電氣根本理論和根本知識。設計中，總體按照民用建筑設計標準來建立設計的整體思路，壓供配電、負荷計算、設備選型、系統(tǒng)構成以及施工圖的繪制。本畢業(yè)設計論文共分十章。其中第1章是緒論；第2章負荷計算和無功功率計算；第3章為變壓器容量和臺數的選擇；第4章變電所主接線方案的選擇；第5章為短路電流的計算；第6章為變電所一次設備的選擇；第7章為變電所繼電保護的設計；第八章為防雷和接地裝置確實定；第九章為照明設計；第十章為設計總結。1.2工程概述本次設計具體工程為住宅小區(qū)工程。本設計為普通民用高層住宅，為一類高層建筑，按二級負荷供電。防火等級為二級，按二類防雷建筑物設計防雷。本設計采用10kv/0.4kv進線形式，接地形式采用TN-C-S系統(tǒng)進戶處設重復接地，采用綜合接地方式，接地利用建筑物根底作接地極，接地電阻不大于10歐。電源進線采用YFD-YJV-4(1*95)+PE(1*50)電纜引入。本次電氣系統(tǒng)設計主要包括：照明系統(tǒng)設計，低壓供配電系統(tǒng)設計，小區(qū)負荷計算，防雷與接地系統(tǒng)。防雷接地設計，根據防雷等級進行設計，對主要建筑物和電氣設備采取防雷和接地措施，以保護國家財產免遭損失和保障人身平安。2負荷計算和無功功率計算2.1概述小區(qū)住宅的負荷計算是搞好住宅的電氣設計，關鍵問題之一，如何確定住宅小區(qū)的電力計算負荷。電氣負荷的估算電氣負荷在建筑電氣設計中是一個重要參數，他受許多客觀因素的制約。隨著人們物質文化生活水平的提高，家用電器在人們生活中的迅速普及，假設要準確地計算小區(qū)的電氣負荷是很困難的。一般可以采用負荷密度法來對小區(qū)的電氣負荷進行估算。由于建筑物的功能不同，其負荷密度也隨之不同而不同。住宅建筑的公共電力負荷的計算居住建筑的公共用電負荷大致可分為照明負荷和動力負荷兩局部。照明負荷居住建筑公共場所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。照明的用電負荷量與控制方法有關門廳及電梯前室的照明。其燈具安裝于居住建筑的重要交通場所照明對居民的平安感起著較重要的作用，一般采用按鍵開關控制，夜間長時點亮，照明容量即可按燈泡的功率計算。走道、戶門外的照明。多采用定時開關控制，據測定可節(jié)電75%，照明容量可按燈泡功率的25%計算。電梯機房、水箱間、水泵制，據測定可節(jié)電75%，照明容量可按燈泡功率的25%計算。電梯機房、水箱間、水泵房、值班室等一般按辦公用房計算功率。應急照明負荷，居住建筑公用照明負荷可按如下指標估算：多層住宅5~6w/㎡，高層住宅10~15W/㎡.(2)動力負荷公共輔助設施的動力負荷主要有：給水、排水的用電負荷。根據有關文獻報道，每人每天供水量一般在0.3t，一般居民區(qū)的噸水耗電量在0.1kw以內。按荷年利用小時4500h計相當于每人的用電負荷約為0.028kw，亦可按0.2~0.25W/㎡估算。排水：在通用的自流排水條件下，用電量可不計。電梯用電負荷。高層住宅建筑中，電梯是關鍵的垂直運輸設備，高層住宅電梯的用電主要與一下因素有關：a每臺電梯的效勞戶數，一般效勞戶數越多，耗電越大;建筑物的高度及層數越多，耗電越大；c電梯的速度和載重；d電梯的電機效率和傳動效率。一般情況下，電梯的戶負荷可按每戶0.25~0.35k估算，亦可按1.7~2.0w/㎡估算高層住宅的電梯負荷。計算負荷，也稱需用負荷。目的是為了合理的選擇供配電系統(tǒng)各級電壓供電網絡、變壓器容量和電器設備型號等。尖峰電流，用于計算電壓波動、電壓損失、選擇熔斷器和保護元件等。平均負荷，用來計算供配電系統(tǒng)中電能需要量，電能損耗和選擇無功補償裝置等。負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法及二項式等幾種。需用系數法，是將用電設備容量Pe乘以需用系數和同時系數，直接求出計算負荷的一種方法。這種方法由于簡單易行，為設計人員普遍接授。事實上只有當設備臺數足夠多，總密量足夠在，無特大型用電設備，需用系數值才能趨向一個穩(wěn)定的數值。因此，需用系數法普遍用于方案估算初步設計和工廠大型車間變電所的施工設計。表2.1為本次設計住宅的負荷統(tǒng)計表，本設計采用需要系數法確定負荷名稱Pe(KW)KxIjs(A)選用電纜型號規(guī)格1~6F住宅電源1680.80.9227YFD-YJV-4〔1*95〕+PE〔1*50〕7~12F住宅電源1680.80.9227YFD-YJV-4〔1*95〕+PE〔1*50〕13~18F住宅電源1680.80.9227YFD-YJV-4〔1*95〕+PE〔1*50〕消防電梯常用電源及輔助設備1410.830.4NH-W-4*16+E16普通電梯常用電源及輔助設備1410.830.4ZR-W-4*16+E16生活泵5.510.811W-4*4+E4消防泵2210.842NH-W-4*25+E16公用照明常用電源710.813ZR-W-4*6+E6人防照明510.810YJV-4*6+E6人防動力710.813NHYJV-4*6+E62.2根本理論及計算公式在負荷計算時，采用需要系數法對各個樓層進行計算。主要計算公式有：有功功率：式〔2.1〕無功功率:式〔2.2〕視在功率:式〔2..3〕計算電流:式〔2.4〕2.3負荷計算和無功功率計算〔1〕1—6FP=1680.8=134.4KWQ=134.40.48=64.5Kvar;S=134.4+64.5=149.1I=149.1kva/1.732/0.38kv=226.5A〔2〕712F住宅P=1680.8=134.4KWQ=134.40.48=64.5Kvar;S=134.4+64.5=149.1I=149.1kva/1.732/0.38kv=226.5A〔3〕1318F住宅P=1680.8=134.4KWQ=134.40.48=64.5Kvar;S=134.4+64.5=149.1I=149.1kva/1.732/0.38kv=226.5A〔4〕消防電梯及輔助設備P=14KW1=14KWQ=140.75=10.5KvarS=14+10.5=17.5I=17.5kv.A/1.732/0.38kv=26.6A〔5〕普通電梯及輔助設備：P=14KW1=14KWQ=140.75=10.5KvarS=14+10.5=17.5I=17.5kv.A/1.732/0.38kv=26.6A〔6〕消防泵P=221=22KWQ=220.75=16.5KvarS=22+16.5=27.5I=27.5/1.732/0.38kv=41.8A〔7〕生活泵P=5.51=22KWQ=5.50.75=4.1KvarS=5.5+4.1=6.9I=6.9/1.752/0.38Kv=10.5A〔8〕公用照明常用電源：P=7KW1=7KW;Q=70.75=5.25KvarS=7+5.25=8.75I=8.75kvA/1.732/0.38Kv=13.2A〔9〕人防照明：P=5KW1=5KW;Q=50.75=3.75KvarS=5+3.75=6.25I=6.25/1.732/0.38Kv=9.5A〔10〕人防動力P=7kw1=7kw;Q=70.75=5.25KvarS=7+5.25=8.75I=8.75kv.A/1.732/0.38Kv=13.2A取本住宅同時系數：Kp=0.95,Kq=0.97,那么全樓計算負荷為：P=0.95P=0.95477.7=453.8KWQ=0.97249.4=241.9kvarS==453.8+241.9=514.2I=514.2/1.732/0.38Kv=781.3A2.4無功功率補償由以上計算可得變壓器低壓側的視在計算負荷：這時低壓側的功率因數為：為使高壓側的功率因數0.90，那么低壓側補償后的功率因高于0.90，?。?。要使低壓側的功率因數由0.88提高到0.95，那么低壓側需裝設的并聯電容器容量為：取:=96那么補償后變電所低壓側的視在計算負荷為：計算電流變壓器的功率損耗為：變電所高壓側的計算負荷為：補償后的功率因數為：滿足〔大于0.90〕的要求。2.5年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到：年有功電能消耗量：式〔2.5〕年無功電能耗電量：式〔2.6〕結合本廠的情況，年負荷利用小時數為4800h，因為年平均有功負荷系數，年平均無功負荷系數。由此可得本住宅：年有功耗電量：；年無功耗電量：。3變壓器容量和臺數的選擇3.1概述在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據電力系統(tǒng)5～10年開展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否那么，將造成經濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發(fā)揮效益；假設容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所平安可靠供電和網絡經濟運行的保證。根據國際《JGJ/T16-92》：“用電設備容量在250KW或需要變壓器容量在160KVA以上者應以高壓方式供電”的要求，可知但凡有一定建筑規(guī)模的工程都將使用電力變壓器，但對于如何選擇變壓器容量的問題上對有些設計者來說還存在誤區(qū)。認為變壓器有功負荷能力、容量應按照計算負荷負載或接近蠻負載選擇。其實這是一種錯覺，誤認為“滿負荷”可以做到物盡其用，節(jié)省投資，殊不知雖然變壓器是一種效率高在95%以上的電氣設備。但只有當變壓器的負荷在0.5-0.6時才可能實現，這也是從發(fā)揮變壓器最高效率的角度出發(fā)來選擇變壓器容量的首要條件和依據。當然最后確定變壓器容量時還要綜合考慮其他一些因素，例如環(huán)境溫度的影響，降低溫度可以提高變壓器的輸出功率和減少變壓器的損耗，又如變壓器臺數的合理選擇和技術經濟比擬等等都是影響變壓器容量選擇的考慮因數。3.2變電所主變壓器容量選擇主變容量一般按變電所建成近期負荷，5～10年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期10～20年的負荷開展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結合，該所近期和遠期負荷都給定，所以應按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據變電所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷的70%～80%。該變電所是按70%全部負荷來選擇。當一臺變壓器停運時，可保證對60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，那么可保證98%負荷供電，而高壓側220KV母線的負荷不需要跟主變倒送，因為，該變電所的電源引進線是220KV側引進。3.3主變壓器相數的選擇當不受運輸條件限制時，在330KV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數時，應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。3.4繞組數的選擇在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側繞組的功率均到達該變壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯系外，還有電的聯系，所以，當高壓側發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側電網發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯繞組，產生很高的感應過電壓。由于自耦變壓器高壓側與中壓側有電的聯系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側的零序電流保護，應接于各側套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈活性和零序保護的可靠性，故不選擇自耦變壓器。分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當低壓側繞組產生接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調度的靈活性，它還分為無激磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。3.5主變調壓方式的選擇為了滿足用戶的用電質量和供電的可靠性，220KV及以上網絡電壓應符合以下標準：①樞紐變電所二次側母線的運行電壓控制水平應根據樞紐變電所的位置及電網電壓降而定，可為電網額定電壓的1～1.3倍，在日負荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應低于電網額定電壓的95%。②電網任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網最高電壓，變電所一次側母線的運行電壓正常情況下不應低于電網額定電壓的95%～100%。調壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在±5%以內，另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達30%。由于該變電所的電壓波動較大，應選擇有載調壓方式，才能滿足要求。3.6連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否那么不能并列運行。全星形接線雖然有利于并網時相位一致的優(yōu)點，并且全星形接法，零序電流沒有通路，相當于和外電路斷開，即零序阻抗相當于無窮大，對限制單相及兩相接地短路都有利，同時便于接消弧線圈限制短路電流。但是三次諧波無通路，將引起正弦波的電壓畸變，對通訊造成干擾，也影響保護整定的準確度和靈敏度。如果影響較大，還必須綜合考慮系統(tǒng)開展才能選用。我國規(guī)定110KV以上的電壓等級的變壓器繞組常選用中性點直接地系統(tǒng)，而且要考慮到三次諧波的影響，會使電流、電壓畸變。采用△接法可以消除三次諧波的影響。所以應選擇Yo/△接線方式。故本次設計的變電所，選用主變壓器的接線組別為：DYn11接線。3.7容量比的選擇由原始資料可知，110KV中壓側為主要受功率繞組，而10KV側主要用于所用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇為：100/100/50。3.8主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。自然風冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以，選擇強迫油循環(huán)風冷卻。3.9方案確實定總上所述每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：1〕任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：2〕任一臺變壓器單獨運行時，應滿足：?？紤]到本住宅的實際情況取=1000。應選擇兩臺主變壓器。考慮到平安性和可靠性的問題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號：SC3-1000/10，其主要技術指如下表所示：變壓器型號額定容量/額定電壓/kV聯結組型號損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負載SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.364變電所主接線方案的選擇4.1國家對高層建筑的一般規(guī)定：〔1〕一般應l0kV電源供電。住宅小區(qū)中的住宅樓和其他公用設施的用電負荷分級應符合現行的《建筑設計防火標準》和《高層民用建筑設計防火標準》等的規(guī)定[7]，當住宅小區(qū)內同時具有一、二級負荷時，那么應根據區(qū)域變電所的電源路數和變壓器臺數確定供電電源，假設區(qū)域變電所的110~35kV電源僅為一路，那么小區(qū)的備用電源應從另外的區(qū)域變電所引來。當住宅小區(qū)內的一、二級負荷較小，且設置自備電源比從城市電網取得第二電源更經濟合理時，可設置自備電源。對規(guī)模較大的小區(qū)，當區(qū)域變電所的l0kV出線走廊受到限制或配電裝置間隔缺乏且無擴建余地時，宜在小區(qū)內設置I0kV開閉所(開關站)。開閉所宜與l0kV變電站聯體建設。〔2〕配電系統(tǒng)設計應根據工程規(guī)模、設備布置、負荷容量及性質等綜合考慮確定?！?〕配電系統(tǒng)應滿足生產和使用所需要的供電可靠性和電壓質量；接線簡單，并有一定的靈活性；操作平安，檢修方便；另外。還要考慮節(jié)省有色金屬消耗、減少電能損耗?！?〕自變壓器二次側至用電設備之間的低壓配電級數不宜超過三級，但對非常重要負荷供電時，可以超過三級。〔5〕由公用電網引入建筑物內的電源線路，應在屋內靠近進線點便于操作維護的地方裝設電源開關和保護電器。假設由本單位配變電所引入建筑物內的專用電源線路，可裝設不帶保護的隔離電器?！?〕在正常環(huán)境的車間或建筑物內，當大局部用電設備容量不很大的時候，又無特殊要求時宜采用樹干式配電。當用電設備容量大，或負荷性質重要，或在很潮濕、有腐蝕性環(huán)境的車間及建筑物內，宜采用放射式配電。〔7〕各級低壓配電屏，應根據開展的可能性留有適當的備用回路?！?〕高層建筑低壓配電一般應遵循以下原那么：①應滿足計量維護管理、供電平安、可靠的要求，應將照明與電力負荷分成不同配電系統(tǒng)。②確定高層住宅低壓配電系統(tǒng)及計量方式時，應與當地供電部門協商，一般可以采用以下幾種方式：a〕配電設備的布置應便于安裝和維護。高層民用建筑的地下層通常有兩層，宜將總配電室(變電所)設在地下一層。柴油發(fā)電機宜用風冷式機組，且機房最好設置在地下一層;一是便于通風冷卻;二是可與變配電室中的設備共用運輸通道。為防火的需要，不宜設置可燃油浸的電力變壓器、高壓電容器和多油開關，而應采用干式變壓器與高壓真空開關.各樓層配電室宜設在電氣豎井內，一般情況下配電箱與電纜分裝在豎井內的不同側面.b〕單元不設總計量表，只在分層配電箱內設分戶表，其配電干線、支線的配電方式同上項。c〕分戶計量表全布集中于首層〔或中間層〕電表間內，配電支線以放射式配電至各戶。d)高層住宅照明計量應一戶一表。其公用走道、樓梯間照明計量可以采?。寒敼╇姴块T收費到戶時，可以設公用電鍍表；如收費到樓總表時，一般不另設表。e)供配電系統(tǒng)的網絡設計應合理。高層民用建筑中的低壓配電網絡多采用混合式配電系統(tǒng)。其中地下室與裙樓局部采用放射式配電，主體局部采用樹干式配電。根據負荷大小和樓層層數的多少，決定選用分區(qū)樹干式還是母線樹干式配電系統(tǒng)。樹干式的配電形式一般為電纜或插接式絕緣母線槽沿垂直的電氣豎井內敷設.〔9〕高層建筑低壓配電一般應遵循如下原那么：①選擇變壓器時，一般SCR型干式變壓器。②將照明與電力負荷分成不同的配電系統(tǒng)：消防及其他用電設施的宜字成體系。③對于容量較大的集中負荷或重要負荷宜從配電室以放射配電；對各層配電間的配電宜采用以下方式之一：a)工作電源采用分區(qū)樹干式，備用電源也采用分區(qū)樹干式或首層到頂層垂直干線的方式。b)工作電源和備用電源都采用由首層到頂層垂直干線的方式。c)工作電源采用分區(qū)樹干式，備用電源取自應急照明等電源干線。④對經常處于備用狀態(tài)的消防泵、噴淋泵、事故排風機等設備，不作為計算負荷的一局部來選擇變壓器容量。為保證在發(fā)生火災事故時，消防設備的起動與正常運轉，可以采取自動切除非消防用電設備的措施。⑤高層建筑的配電箱設置和配電回路劃分，應根據負荷的性質和密度、防火分區(qū)、維護管理等條件綜合確定。⑥自層配電箱至用電負荷的分支回路，對于旅館、飯店、公寓等建筑物內的客房，宜采用每套房間設一分配電箱的樹干式配電，每套房間內根據負荷性質再設假設干支路；或者采用對幾套房間按不同用電類別，以幾路分別配電的方式；但對貴賓館間那么宜采取專用分支回路供電。⑦高層住宅的照明計量表應采用一戶一表，公用樓梯、公用走道的照明及公用電力計量宜單獨設表。⑧自備應急柴油發(fā)電機組的選擇4.2低壓線路接線方式低壓配電線路采用放射式、樹干式、環(huán)式及鏈式四種接線法。⑴放射式系統(tǒng)：特點配電線故障互不影響,供電可靠性較高,適用于一級負荷配電。配電設備集中,檢修比擬方便；缺點是系統(tǒng)靈活性較差,導線消耗量較多。此配電方式經常用在設備容量大、負荷集中或重要的用電設備以及有腐蝕性介質和爆炸危險等場所不宜配電及保護起動設備放在現場者。以免影響其他用戶正常用電。⑵環(huán)形系統(tǒng)環(huán)形線路運行時都是開環(huán)的放射式線路，提高了供電可靠性，當一回線路故障或檢修時，可以將該線路與電源斷開，而該處的負荷仍可得到供電。⑶樹干式系統(tǒng)：特點樹干式配電系統(tǒng)總長度小,也就是可以節(jié)約有色金屬、比擬經濟；供電點的回路數量較少,配電設備也相應減少；配電線路安裝費用也相應減少。存在缺點是干線發(fā)生故障時影響范圍大,供電可靠性較差,相比擬導線截面積較大。一般很少采用樹干式配電，往往采用放射式與樹干式混合使用。⑷鏈式系統(tǒng)：特點與樹干式有相似之處，這種供電形式適用與距配電柜較遠而彼此相距又較近的不重要的容量較小用電設備，這種方式連接的用電設備宜在五臺以下，總功率在10KW以下。4.3導線和電纜的選擇配電網絡導線和電纜的選擇，一般按照以下原那么進行：⑴按使用環(huán)境和敷設方法選擇導線和電纜的類型。⑵按機械強度選擇導線的最小允許截面。⑶按允許載流量選擇導線和電纜的截面。⑷按電壓損失校驗導線和電纜的截面。按上述條件選擇的導線和電纜具有幾種截面時，應取其中較大的一種。類型的選擇：①裸導線：TJ銅絞線、LJ鋁絞線、LGJ鋼心鋁絞線、TMY矩形硬銅母線、LMY矩形硬鋁母線②絕緣電線：B布線用、X橡皮絕緣、V塑料絕緣、L鋁芯、R軟電線③電力電纜：按照主絕緣材料的不同分為紙絕緣〔Z〕電纜，塑料絕緣電纜〔V〕電纜和橡皮絕緣〔X〕電纜截面的選?。簩ㄖ┡潆娭械牡碗妷?80/220V進出電線和電纜的截面選擇，是按長期允許載流〔或稱發(fā)熱條件或稱溫升條件〕來選擇的。每箱電纜〔或每相電線〕的橫截面積，必須滿足下述條件：Ial≥I30=Ic；I30是流過每相電線〔或電纜〕的計算電流，即對該負載計算得出的計算負荷電流Ic=I30低壓配電系統(tǒng)電氣設備的選擇4.4根本要求⑴電器的額定電壓應與所在回路標稱電壓相適應；⑵電器的額定電流不應小于所在回路的計算電流；⑶電器的額定頻率應與所在口路的頻率相適應；⑷電器應適應所在場所的環(huán)境條件；⑸電器應滿足短路條件下的動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求。用于斷開短路電流的電器，應滿足短路條件下的通斷能力。4.5具體方案方案Ⅰ：高、低壓側均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關檢修時該母線各出線須停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。方案Ⅱ：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案Ⅲ：高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用一方案時雖可靠性最正確，但是其經濟性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數量多，接線復雜，它們的經濟性能較差；采用方案三既滿足負荷供電要求又較經濟，故本次設計選用方案Ⅲ。根據所選的接線方式，其主接線圖如下：圖4.1單電源放射式供電圖4.1單電源放射式供電圖4.2變電所主接線5短路電流的計算5.1短路電流計算的目的及方法短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法〔有稱有名單位制法〕和標幺制法〔又稱相對單位制法〕。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。

接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比擬簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。5.2短路電流的計算本住宅的供電系統(tǒng)簡圖如以下圖所示。圖5.1供電簡圖下面計算本住宅變電所10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。本設計主要采用標幺制法進行短路電流的計算。5.3確定基準值取所以5.4計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：〔忽略架空線至變電所的電纜電抗〕電力系統(tǒng)的電抗標么值因電纜的型號是LGJ-240：查手冊得，因此電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術參數得因此可繪得短路等效電路圖如以下圖所示。圖5.2短路等效電路圖5.5計算k-1點的短路電流總電抗標么值及三相短路電流和短路容量總電抗標么值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量5.6計算k-2點短路電流總電抗標么值及三相短路電流和短路容量〔1〕電抗標么值：〔2〕三相短路電流周期分量有效值：〔3〕其他三相短路電流三相短路容量：5.7短路電流計算①對于短路點K-1的轉移電抗對于短路點K-2的轉移電抗②各支路計算電抗K-1：K-2：③由計算電抗查運算曲線得各電源0.2S，2S，4S，時短路電流表么值K-1：0.210.210.21K-2：0.210.210.21④在各時刻下短路點的總電流6變電所一次設備的選擇6.1導線及截面選擇的根本理論為了保證供電系統(tǒng)平安、可靠、優(yōu)質、經濟地運行，對導線和電纜截面進行選擇時必須滿足以下條件:〔1〕發(fā)熱條件導線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度?！?〕電壓損耗條件導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗?！?〕經濟電流密度35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經濟截面”。此種選擇原那么，稱為“年費用支出最小”原那么。10KV及以下線路，通常不按此原那么選擇。〔4〕機械強度導線〔包括裸線和絕緣導線〕截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。根據設計經驗，一般對高壓線路，常按經濟電流密度選擇，用其他三種方法校驗。對10KV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再由電壓損耗和機械強度校驗。對低壓架空線路，常按長時允許電流選擇，其余校驗。對低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再發(fā)熱條件和機械強度進行校驗。對長距離大電流及35KV以上的高壓線路，那么可先按經濟電流密度確定經濟截面，再校驗其它條件。高壓一次設備選取原那么：根據以上負荷計算和短路電流計算選擇上下壓一次設備。6.2電氣設備及導體選擇的原那么1、電氣設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，按短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性。2、導體和電器的正常工作條件是指其額定電壓、額定電流和自然環(huán)境條件三個方面。3、在選擇電氣設備時一般按照導體和電氣的額定電壓UN不低于安裝地點電網額定電壓UNS的條件選擇，即UN＞UNS。4、在規(guī)定的周圍介質極限穩(wěn)定下，導體和電器的額定電流IN應不小于流過設備的最大持續(xù)工作電流Iwmax,即IN＞Iwmax。5、選擇導體和電器時，應按當地環(huán)境條件校驗它們的根本使用條件。6.3高壓電氣設備的選擇1、高壓斷路器的選擇高壓斷路器按以下工程選擇和校驗：〔1〕型式和種類；〔2〕額定電壓；〔3〕額定電流；〔4〕開斷電流；〔5〕動穩(wěn)定性；〔6〕熱穩(wěn)定性。2、隔離開關的選擇隔離開關應按以下條件選擇：〔1〕型式和種類；〔2〕額定電壓；〔3〕額定電流；〔4〕動穩(wěn)定性；(5)熱穩(wěn)定性。3、高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器應根據以下條件選擇：〔1〕額定電壓；〔2〕額定電流；〔3〕開斷電流；〔4〕保護熔斷特性。4、電磁式電流互感器的選擇電磁式互感器應按以下條件選擇：〔1〕按設備種類和型式選擇；〔2〕按一次額定電壓和額定電流選擇；〔3〕按準確級和二次負荷選擇；〔4〕熱穩(wěn)定性校驗；〔5〕動穩(wěn)定性校驗。5、電磁式電壓互感器的選擇電磁式電壓互感器應按以下條件進行選擇：〔1〕按裝置種類和型式選擇；〔2〕按一次回路電壓選擇；〔3〕按二次繞組數量和電壓選擇；〔4〕按準確級和二次繞組容量選擇。6.4低壓斷路器的選擇1、低壓斷路器的選用要點〔1〕斷路器的額定電壓不小于線路額定電壓。〔2〕斷路器的額定電流與過電流脫扣器的額定電流不小于線路計算負載電流?！?〕斷路器的額定短路通斷能力不小于線路中最大短路電流，注意進出線端的短路通斷能力是否相等。2、低壓斷路器的選擇依據斷路器的選擇原那么，參照電子樣本，本設計的全部低壓斷路器均選用的德力西集團生產的DZ20系列塑殼式斷路器。3、低壓斷路器整定：消防栓泵：整定電流I=100A；噴淋泵：整定電流I=80A；生活水泵：整定電流I=100A；排污泵：整定電流I=25；電梯：整定電流I=250A；消防中心：整定電流I=50A；一至六層照明：整定電流I=100A；七層就以上照明：整定電流I=63A。6.5選擇結果本工程高壓電氣設備選擇結果：〔1〕斷路器選擇為中壓真空戶內斷路器，型號ZN12-10/1250，額定電壓10kV，額定電流1250A，開斷電流31.5kA，動穩(wěn)定電流標稱值80kA,熱穩(wěn)定電流31.5kA?！?〕隔離開關選擇為中壓隔離開關，型號GNZ-10，額定電壓10kV，額定電流2kA，動穩(wěn)定電流100kA，4s熱穩(wěn)定電流40kA?！?〕電流互感器選擇為環(huán)氧樹脂澆注式電流互感器，型號LDZJ1-10，額定電流比600～1500/5，準確級0.5，二次負荷30VA，準確限流系數15，短時熱電流39kA/3s，動穩(wěn)定電流72kA?！?〕電壓互感器選擇為油浸式電壓互感器，型號JSXN-10，額定電壓比10kV/0.1kV，準確級0.5，二次繞組額定負荷120VA，最大容量960VA。6.6母線的選擇220kV母線選擇⑴按經濟電流密度選擇母線截面。母線最大持續(xù)電流為Imax==1984A采用鋁母線，Tmax=5000h時，經濟電流密度j=0.78A/mm2。有Sj==2543mm2預選每相2條125mm×10mm矩形鋁導體，平放時IN=3152A，KS=1.45。當θ=40℃時，允許電流為Ial=KIN=0.149×3152=2553A>1984A滿足長期允許發(fā)熱條件。⑵熱穩(wěn)定校驗短路電流I''=0.63kA，tk=0.2s，I0.1=0.63kA,，I0.2=0.63kA短路電流周期分量熱效應為Qp==5.94kA2·S短路電流非周期分量熱效應為Qf=TI''2=0.2×5.942=7.057kA2·S短路電流熱效應，即Qk=Qp+Qf=12.997kA2·Sθw=θ+(θal-θ)·()2=58℃所以C=91Smin==48mm2<2500mm2滿足熱穩(wěn)定要求.⑶動穩(wěn)定校驗短路沖擊電流ish=2.55I''=15.147kA相間應力fph=1.73×10-7ish2β=113.4N/mWph=bh2/3=52.08×10-6m3，бph=4.9×105由=0.08，=0.074，所以K12=0.37同相條間應力fb=0.25×10-7ish2/bK12=212.2N/mLb.max=2.86m Lb=1.5/4=0.375<Lb.max滿足動穩(wěn)定要求。通過以上校驗LMY—125×10，平放，符合要求。旁路母線在短路時所承受的最嚴重情況與220kV母線類似，所以旁路母線與220kV主母線的選擇一樣。6kV母線選擇⑵按經濟電流密度選擇母線截面。母線最大持續(xù)電流為Imax==1283A采用鋁母線，Tmax=4800h時，經濟電流密度j=0.78A/mm2。有Sj==1645mm2預選每相2條100mm×8mm矩形鋁導體，平放時IN=2259A，KS=1.3。當θ=40℃時，允許電流為Ial=KIN=0.149×2259=1843.58A>1283A滿足長期允許發(fā)熱條件。⑵熱穩(wěn)定校驗S≥Smin短路電流I''=0.63kA，tk=0.2s，I0.1=0.63kA,，I0.2=0.63kA短路電流周期分量熱效應為Qp==2949kA2·S短路電流非周期分量熱效應為Qf=TI''2=0.2×0.632=147.75kA2·S短路電流熱效應，即Qk=Qp+Qf=3096.75kA2·Sθw=θ+(θal-θ)·()2=44℃所以C=97Smin==573.7mm2<1600mm2滿足熱穩(wěn)定要求〔3〕動穩(wěn)定校驗σc≤σal滿足動穩(wěn)定要求。通過以上校驗LMY—100×8，平放，符合要求。6kV電纜段的選擇⑴電纜額定電壓和結構類型選擇選擇UN=6kV的YJLV22型電纜，交聯聚乙烯絕緣、聚氯乙烯護套、鋼帶鎧裝、鋁芯電纜。⑵截面選擇按最大持續(xù)工作電流選擇。最大持續(xù)工作電流為:Imax==323A查相關資料，選擇S=185mm2的電纜，θN=25℃時，IN=345A，電纜芯最高允許工作溫度θal=90℃,溫度修正系數:Kc===1.08土壤溫度系數K3=1.0，允許載流量：Ial=Kt·K3·IN=372.6A>323A⑶允許電壓損失校驗查表得r=0.17Ω/km,x=0.066Ω/kmΔU%=173ImaxL(rcos+xsin)/UNS=0.08%<5%⑷熱穩(wěn)定校驗正常最高允許溫度為：θw=θ+(θal-θ)·()2=20+(90-20)()2=72.6℃熱穩(wěn)定系數：C==89.96有前面知Qk=Qp+Qf=160.15kA2·S，所以Smin==14mm2<185mm2滿足熱穩(wěn)定要求.7變電所繼電保護的設計7.1概述電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響，而本次所設計的變電所是市區(qū)220KV降壓變電所，如果不保證變壓器的正常運行，將會導致全所停電，影響下一降變電所供電可靠性。變壓器的故障可分為內部和外部兩種故障。內部故障系指變壓器油廂里面的各種故障，主要故障類型有：1〕各繞組之間發(fā)生的相間短路；2〕單相繞組局部線區(qū)之間發(fā)生的匝間短路；3〕單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路；4〕鐵芯燒損。變壓器的外部故障類型有：1〕絕緣套管網絡或破碎而發(fā)生的單相接地〔通過外殼〕短路；2〕引出線之間發(fā)生的相間故障。變壓器的不正常運行情況主要有：1〕由于外部短路或過負荷而引起的過電流；2〕油箱漏油而造成的油面降低；3〕變壓器中性點電壓升高或由于外加電壓過高而引起的過勵磁。為了防止變壓器發(fā)生各種類型故障和不正常運行時造成不應有的損失，保證系統(tǒng)平安連續(xù)運行，故變壓器應裝設一序列的保護裝置。7.2變壓器繼電保護繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。由于本設計高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護裝置比擬簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式〔接線簡單，靈敏可靠〕；帶時限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。型號都采用GL-25/10。其優(yōu)點是：繼電器數量大為減少，而且可同時實現電流速斷保護，可采用交流操作，運行簡單經濟，投資大大降低。此次設計對變壓器裝設過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側采用相關斷路器實現三段保護。變電所內裝有一臺10/0.4KV1000KV*A的變壓器。低壓母線側三相短路電流為，高壓側繼電保護用電流互感器的變比為200/5A，繼電器采用GL-25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動作電流，動作時限和速斷電流倍數?！?)過電流保護動作電流的整定：，故其動作電流：〔2)過電流保護動作時限的整定由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護的10倍動作電流的動作時限整定為大。3)電流速斷保護速斷電流倍數整定取，故其速斷電流為：因此速斷電流倍數整定為：7.3變壓器的其他保護(1)瓦斯保護瓦斯保護，又稱氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器內部故障的一種根本的保護裝置。按GB50062—92規(guī)定，800KV?A及以上的一般油浸式變壓器和400KV?A及以上的車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。瓦斯保護的主要元件是氣體繼電器。它裝設在變壓器的油箱與油枕之間的聯通管上。為了使油箱內產生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器安裝應取1%～1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時，聯通管對油箱頂蓋也有2%～4%的傾斜度。當變壓器油箱內部發(fā)生輕微故障時，由故障產生的少量氣體慢慢升起，進入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有剩余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落。這時上觸點接通而接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為“輕瓦斯動作”。當變壓器油箱內部發(fā)生嚴重故障時，由故障產生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯通管進入油枕。這大量的油氣混合體在經過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。這時下觸點接通跳閘回路〔通過中間繼電器〕，同時發(fā)出音響和燈光信號〔通過信號繼電器〕，這稱之為“重瓦斯動作”。如果變壓器油箱漏油，使得氣體繼電器內的油也慢慢流盡。先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出報警信號，接著繼電器內的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時發(fā)出跳閘信號。⑵差動保護對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側電源斷路器。⑶過流保護為了反響變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護。過負荷保護變壓器的過負荷電流，大多數情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經延時動作于信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經同一個時間繼電器。⑷零序過流保護對于大接地電流的電力變壓器，一般應裝設零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內只有局部變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式8防雷和接地裝置確實定8.1防雷根本理論建筑物的防雷等級：一級防雷的建筑物：⑴凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、人工品等大量爆炸物質的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。⑵具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。⑶具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大坡壞和人身傷亡者。⑷超高建筑物，如40層及以上的住宅建筑，建筑高度超過100米的其他民用以及一般工業(yè)建筑物。二級防雷的建筑物：⑴國家級重點文物保護的建筑物。⑵國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。⑶國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經濟有重要意義且裝有大量電子設備的建筑物。⑷制造、使用或貯存爆炸物質的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。⑸高層建筑物，如19層及以上的住宅和高度超過50米的其他民用和一般工業(yè)建筑物。三級防雷的建筑物：⑴省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館。⑵10至18層的普通住宅。建筑物高度不超過50米的教學樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、圖書館、檔案樓和省級以下的郵政樓等。⑶預計雷擊次數大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。根據以上分類可知本建筑屬二級防雷建筑物，下面就討論一下二級防雷建筑物的保護措施高層建筑物的防雷措施：層建筑物的防雷措施外部防雷，一般多采用普通的避雷針或避雷帶，根據GB5005T，首先按建筑物的性質，每年預計雷擊次數，確定該建筑物的防雷類別，然后按建筑物的外形，尺寸等滾球法，經計算，安排接閃器引下線和接地極，一般應盡量利用建筑內鋼筋混凝士構件中的鋼筋，作為自然接地體，當建筑物高30米時，還須相應采取防側擊雷的措施。值得注意的是對防球雷，迄今還沒有很好的方法。它常常是隨空氣的流動，穿窗而入的，所以多數是發(fā)生在靠外墻的房間中，如果在窗子上設置一定大小的網格，并加以接地，還是可以防護的，至于消雷器，如我國生產的少長針半導體消雷器等，由于在理論上存在著爭論，實測資料也不全，尤其是價格很貴，有關標準中也未提及，所以不采用為宜。此外目前國內已出現有新一代的避雷針，如中光公司的ZGU系列優(yōu)化避雷針，采用了氣隙放電，阻抗限流等綜合技術，能使雷電流波頭平緩，幅值降低從而有效地減少了還擊的地電位和二次雷擊應。已在97年經郵電部組織了定型鑒定，并在中試所，西瓷所、武高所通過限4/10μs，8/20μs等大沖擊電流與高沖擊電壓的試驗，且已在千余單位設置，據稱全部運行正常，平安可靠，只是價格與普通避雷針相比要高很多，而且針對面積較大的建筑，采用起來，多少有些局限性。在進行外部防雷設計中，除了上面所述外，在考慮防雷方案時尚應注意的有：1．要考慮被保護對象的周圍環(huán)境，以及地形地貌等，以便在防雷計算中，對某些系數可以正確地選用。2．對建筑小區(qū)還應進行綜合考慮，以求既得到較完善的防雷效果，又能節(jié)約財物。3．要考慮將來的開展和變化。4．防雷是一個整體，外部防雷也可照顧到內部防雷，反之，內部防雷也可補外部防雷的缺乏，二者要相互配合。例如當大樓同有重要的或較多的弱電系統(tǒng)、微電子設備時，應將建筑物砼結構〔柱、梁、板、基〕中的鋼筋，按標準中規(guī)定，做成網絡較密的法拉弟籠形網，既作為直擊雷的防護，又對內部防雷起屏蔽作用。或者采用中光ZGU優(yōu)化避雷針以降低感應雷的雷害等。當然即使對一般的住宅樓，也宜采用本條的做法，但網絡間距可以大一些。5、還應考慮屋項可能出現的衛(wèi)星接收裝置、電視天線、航空障礙燈、節(jié)日彩燈、微波通訊定向發(fā)射裝置等，均應在接閃器的保護范圍內。8.2防雷裝置確實定〔1〕直擊雷的防治裝設避雷針室外配電裝置應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建〔構〕筑物上防雷設施保護范圍之內或變配電所本身為室內型時，不必再考慮直擊雷的保護。根據變電所雷擊目的物的分類，在變電所的中的建筑物應裝設直擊雷保護裝置。在進線段的1km長度內進行直擊雷保護。防直擊雷的常用設備為避雷針。所選用的避雷器：接閃器采用直徑的圓鋼；引下線采用直徑的圓鋼；接地體采用三根2.5m長的的角鋼打入地中再并聯后與引下線可靠連接。避雷器的接地端應與變壓器低壓側中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，那么在架空線路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯后接地。低壓側裝設避雷器這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器低壓側中性點不接地時〔如IT系統(tǒng)〕，其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙。高壓側裝設避雷器這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關鍵的設備。為此要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝?！?)雷電侵入波保護由于雷電侵入波比擬常見，且危害性較強，對其保護非常重要。對變電所來說，雷電侵入波保護利用閥式避雷器以及與閥式避雷器相配合的進線保護段；為了其內部的變壓器和電器設備得以保護，在配電裝置內安放閥式避雷器。8.3接地根本理論和裝置確實定在供配電系統(tǒng)中，用電的可靠性極其重要。供配電系統(tǒng)中合理的接地系統(tǒng)是決定供電系統(tǒng)平安可靠的重要因素。電器設備的金屬外殼可能因絕緣損壞而帶電，為防止這種電壓危人身平安而人為地將電器設備外殼與大地作金屬聯接稱為保護接地。保護接地的形式有以下兩種：設備的外露可導電局部經各自的PE線〔保護線〕分別直接接地，我國過去稱之為保護接地；設備的外露可導局部經過公共的PE線或PEN線〔三相四線制系統(tǒng)中的中性線與保護線共用一根導線〕接地，我國過去稱之為保護接零。供電系統(tǒng)的電器設備接地方式⑴TN－C系統(tǒng)TN－C系統(tǒng)被稱之為三相四線系統(tǒng)，該系統(tǒng)中性線N與保護接地PE合二為一，通稱PEN線，這種接地系統(tǒng)為接地線和接地體的組合。結合本住宅實際條件選擇接地裝置：交流電器設備可采用自然接地體，如建筑物的鋼筋和金屬管電氣設備的某局部與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土根底等，稱為自然接地體。連接接地體與設備、裝置接地局部的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地線與接地體合稱為接地裝置。由假設干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網連接。本設計接地體采用扁鋼，經校驗，截面選擇為，厚度為。銅接地線截面選擇：低壓電器設備地面上的外露局部截面選擇為〔絕緣銅線〕；電纜的接地芯截面選擇為。所用的接地電阻選擇：查表得接地電阻應滿足R5，Re120V/IE根據經驗公式：其中：為同一電壓的具有電聯系的架空線線路總長度；為同一電壓的具有電聯系的電纜線路總長度。那么：=4.67所以，變電所的接地電阻應選為5。9照明設計9.1概述隨著社會的開展在照明上不再是60-70年代住宅2W/㎡，辦公室4W/㎡，而是各類建筑物的照度在適應國情下盡可能與國際接軌，如體育館的拳擊廳照度為1000-2000lx，乒乓球臺面照度為500-1000lx；住宅也按不同用途，照度自20-300lx變化；一般辦公室的照度為100-200lx；繪圖、設計、打字室工作面照度為300-500lx等。在同一棟建筑物中，照明的種類也增多了，有一般的工作照明、局部工作照明、備用照明、平安照明、疏散指示照明、值班照明、障礙照明、節(jié)日照明等。不同的照明類別，其供電要求也不同，控制方式也各異。如備用照明應有二路電源；平安照明、疏散指示照明、障礙照明不僅應有二路電源，而且還應在末級配電設備上設置備電自投裝置。大面積的工作照明，要求集中控制或按工作時間自動開啟及關閉。為節(jié)約電能，外圍有自然采光局部的燈具，還應設置按照明度標準自動調光的裝置；疏散指示照明在火警時消防控制室可按需要進行控制；障礙照明應按日照照度進行自動控制等。由此可見，照明在照度、照明質量、照明方式、燈具外型、供電要求及控制上，都有不同程度的開展和更高的要求。9.2照明計量單位當前各種量都逐步實現采用國際單位制，簡稱SI。光學計量根本單位為光強I〔坎德拉cd〕，導出單位有光通Φ〔流明lm〕﹑照度E〔勒克斯lx〕﹑出射度M〔流明/米2lm/〕、亮度L〔坎德拉/米2cd/〕等。9.3照度方式和種類照明方式的一般要求：⑴一般照明為使整個照明場地獲得均勻明亮的水平照度，使用照明器在整個照明場所根本均勻布置的照明方式。⑵分區(qū)一般照明根據需要提高特定區(qū)域照度的一般照明稱為分區(qū)一般照明。根據工作面布置的實際情況，將照明器集中或分區(qū)集中均勻地布置在工作區(qū)上方，使室內不同被照面上產生不同的照度，可以有效地節(jié)約能源。⑶局部照明以滿足照明范圍內某些部位的特殊需要而設置的照明稱為局部照明。它僅限于照亮一個有限的工作區(qū)，通常采用從最適宜的方向裝設臺燈、射燈或反射型燈泡。起優(yōu)點是靈活、方便、節(jié)電，能有效地突出重點。⑷混合照明有一般照明和局部照明共同組成的照明稱為混合照明。其實質是在一般照明的根底上，在另外需要提供特殊照明的局部，采用局部照明。照明種類的一般規(guī)定：⑴正常照明為滿足正常工作而設置的室內外照明稱為正常照明。它起著滿足人們根本視覺要求的功能，是照明設計中的主要照明。它一般可單獨使用，也可與應急照明和值班照明同時使用，但控制線路必須分開。⑵應急照明在正常照明因事故熄滅后，供事故情況下繼續(xù)工作、人員平安或順利疏散的照明稱為應急照明。它包括備用照明、平安照明、和疏散照明三種。應急照明的設置原那么，從平安角度考慮，應在較多的建筑內設置應急照明，而從經濟的觀點出發(fā)，只能在一些最需要的建筑內設置。⑶值班照明在非工作時間供值班人員觀察用的照明稱為值班照明。可利用正常照明中能單獨控制的一局部或應急照明的一局部或全部作為值班照明。9.4照度計算照度計算方法有利用系數法、概算曲線罰、單位容量法和逐點法等4種。前三種都只計算水平面上的平均照度；后一種可以用來計算人一斜面，包括垂直面上的照度，在這只介紹了利用系數法和單位容量法，但任何一種計算方法，都只能做到根本準確。利用系數法此法適用于燈具均勻布置的一般照明以及利用墻和天棚作為光線反射面的場合。中選用反射式、半反射式或漫射式等主要利用反射光通的照明燈具時，必須采用此法計算在工作面上的平均照度E系由光源光通的直射分量以及經房間屢次反射的分射分量所造成的。投射在工作面上的這兩個光通之和ΣF與照明燈具在受照房間內所發(fā)出的總光通NF之比稱為利用系數η。即η5ΣF/NF式中F——每一個照明燈具所發(fā)出的光通量，流明。照明裝置的利用系數與以下因素有關：⑴照明燈具的效率及光強分布的情況；⑵墻壁、天棚和地板的反射系數Pq、Pt和Pd；⑶室形指數。對于方形的房間，室形指數i按下式確定：i=A·B/h〔A＋B〕式中AB——房間的長度和寬度，米；h——照明燈具的計算高度，米。利用系數法的根本公式為F=EminKZS/NηEmin=FNη/KZS式中流明勒克斯3-33-43-23-1F－每一個燈泡的光通量，流明；Emin－最小照度K－減光補償系數S－房間面積N－燈具數量Z－最小照度5η－光通利用系數單位容量法單位容量法=P/AW—在最低照度下每單位面積的安裝功率〔W〕P—房間內全部燈泡〔管〕的總安裝功率〔W〕A—房間的面積〔㎡〕根據的面積和所選的燈具形式、最小照度E、計算高度h，從表3-1到表3-3查得每單位面積的安裝容量W，從上式算出全部燈泡的總安裝功率P。然后除以燈具的功率，再考慮到室形及對燈具布置的要求即可得燈具數量。9.5電氣照明設計的根本原那么⑴本設計照度標準選用國家民用建筑照明標準為基準，并參照有關國外照明標準進行設計。⑵照明電源，根據國家節(jié)能要求特殊裝修要求外，均選用高效，低耗的節(jié)能型日光燈和節(jié)能筒燈為主。9.6電氣照明詳細設計計算〔設計主要采用單位容量〕表9.1住宅建筑照明的標準值間或場所參考平面及其高度照度標準值/lx〔中〕照明標準值/lx〔高〕Ra起居室一般活動0.75水平面305080書寫，閱讀20030080臥室一般活動0.75水平面10015080床頭，閱讀30050080餐廳或方廳0.75水平面305080廚房0.75水平面305080衛(wèi)生間0.75水平面152080樓梯間0.75水平面101580表9.2不帶反射罩的熒光燈單位面積安裝功率參考值/w/計算高度m房間面積熒光燈照度/lx3050751001502002~310~153.96.59.81319.52615~253.45.68.111.116.722.225~503.04.97.39.714.619.150~1502.64.26.38.412.616.8150~3002.33.75.67.411.114.8>3002.03.45.16.710.113.43~410~155.99.814.719.629.439.215~224.77.811.715.623.431.220~304.06.71013.32026.630~503.45.78.511.31722.650~1203.04.97.39.714.619.4120~3002.64.26.38.412.616.8>3002.33.85.77.511.214.9表9.3白熾燈單位面積安裝功率參考值/w/計算高度m房間面積1015203050753~410~157.39.612.116.2263615~206.48.510.513.8223120~305.57.28.912.4192730~504.56.07.310.0152250~1203.85.16.38.31318120~3003.34.45.57.31216300以上2.94.05.06.811154~610~178.911.015.021.0334817~257.09.012.016.0273725~355.87.710.014.0223235~505.06.88.512.0192750~804.15.67.010.0162280~1503.34.65.88.51217150~4002.83.95.07.01115400以上2.53.54.06.01014表9.4室內一般照明燈具地面的最低懸掛高度光源種類燈具型式燈具遮光角光源功率/W最底懸掛高度/m白熾燈有反射罩1002.5150~2003.0300~5003.5乳白玻璃漫射罩_____1002.0150~2002.5300~5003.0熒光燈無反射罩_____402.0>403.0有反射罩______402.0>402.0〔1〕對A類用戶具體設計：①主臥室：房間面積A=15.74，要到達照度E=150lx，取照度E=150lx，選用熒光燈〔75W〕查表9.3得單位容量W=16.7W/，根據W=P/A得，房間內的總安裝功率P=W×A=16.7×15.74=262.9W，燈數n=p/75=3.5,所以在主臥室中央位置設置雙管熒光燈四盞，=4×75=300W②次臥室：房間面積A=12.4，要到達照度E=150lx，取照度E=50lx，選用熒光燈〔36W〕查表9.3得單位容量W=6.5W/，根據W=P/A得，房間內的總安裝功率P=W×A=6.5×12.4=80.6W，燈數n=p/36=2.2,所以在主臥室中央位置設置雙管熒光燈一盞，=2×36=72W③客廳：房間面積A=27.68，要到達照度E=150lx，取照度E=30lx，選用花燈〔60W〕查表9.3得單位容量W=14W/，根據W=P/A得，房間內的總安裝功率P=W×A=14×27.68=388W，燈數n=p/60=6.5,所以在客廳中央位置設置一盞6×60W花燈，以及一盞60W的圓球吸頂燈