照明及供配电系统设计

   本科毕业设计说明书

          题    目： 市广电大厦照明及

供配电系统设计

摘 要

本设计主要完成了市广电大厦照明系统、动力系统、低压配电系统、高压配电系统的设计。照明系统设计包括普通照明和应急照明系统的设计，主要包括各分区光源和灯具的选择、照度计算、照明负荷计算、插座规格选择、布置方案及插座负荷计算；动力系统设计主要包括风机盘管、空调机组等动力设备配电设计、负荷计算、导线及断路器的选择；低压配电系统设计主要针对低压配电柜的设计，主要包括负荷分级、接地型式、干线负荷计算、低压侧负荷计算、变压器选型、无功补偿及各类电器元件的选型等；高压配电系统设计主要包括高压接线方案的选择、变配电所负荷计算、短路电流的计算、高压开关柜电器元件型号的选择等。

关键词：照明系统设计；动力系统设计；低压配电系统设计；高压配电系统设计

Lighting and Power Supply Systems Design of Nantong Radio and Television Building

ABSTRACT

This design mainly completes the lighting system, power system, low voltage distribution system, high voltage distribution system designs of Nantong Radio and Television Building. The lighting system design includes the design of general lighting system and emergency lighting system,it includes the choices of light sources and lamps of each division, illumination calculations, the lighting load calculations, outlet specifications selection, layout plan and socket load calculation; the power system design includs the power distribution designs and load calculations of fan coil units, air conditioning units and other power equipments, also includs choices of loop conductors and circuit breaker; design of low voltage power distribution system primarily for the design of low voltage distribution cabinet, including the load grade, grounding type, the trunk load calculations, the low pressure side of the load calculation, transformer selection, reactive power compensation and the selection of the various types of electrical components;the designs of high voltage power distribution systems include the choice of high voltage wiring scheme, load calculations of transformer substation,short circuit current calculation, electrical components selections of high voltage switchgear.

Key Words: lighting system design；power system design；low voltage power distribution system design；high voltage power distribution system design

1 前 言

1.1建筑电气概况

建筑电气设计是在认真执行技术经济和有关标准和规的前提下，进行工业与民用建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。随着科技学技术的发展，建筑电气正向智能节能型发展。电气设备越来越集成化，效率越来越高。

现代民用建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作环境的，是一门跨学科、综合性的技术。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合。合理的建筑电气设计不仅为人们的生活工作提供良好的环境，还能最大限度的节约用电成本，达到节能的目的。在能源已成问题的今天，运用设计达到节能的目的是当前建筑电气设计的重要任务。

随着科学技术和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、有线电视等系统的要求越来越高，从而使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。

1.2工程概况

本工程为市广电大厦，总建筑面积约15650平方米，建筑高度为49.15米。本建筑为二类高层建筑，框架剪力墙结构，耐火等级为一级。地下一层，地上十二层。

1.3设计容

1.3.1照明系统设计

照明系统设计包括各功能分区的照明光源和灯具的选择，确定灯具布置方案和开关的类型，计算照度，照明负荷的计算及导线的布置与选择，选择照明配电箱、保护和控制设备。确定插座的布置方案和型号。确定应急照明的设置方案。绘制各楼层照明平面图和系统图。

1.3.2低压配电系统设计

低压配电系统设计包括确定各楼层的动力设备的配电方案，计算相关配电箱的负荷，选择导线型号规格，选择配电箱、保护设备的型号与规格。绘制各楼层动力平面图和系统图。

还包括低压配电系统的负荷计算，确定无功补偿的方式、容量和装置，计算低压电网的短路电流，选择各低压配电柜、选择各设备的型号与规格。确定变电所主变压器的台数和容量。绘制低压配电系统图、配电系统干线图。

1.3.3高压配电系统设计

高压配电系统设计包括变配电所负荷计算，主接线方案的选择，选择进出线的规格型号，计算短路电流及开关设备的选择。绘制高压系统主接线图。

2 照明系统设计

2.1照明系统设计概述

电气照明设计的主要任务是根据实际情况和要求，结合经济技术的可能性，选择配光合理的光源，合理的照度分布，一般照明与局部照明的配合，室各部分亮度的变化眩光以及光色和显色等。从而达到美观、舒适的效果。

电气照明的分类：

  （1）按照明方式分为：一般照明，局部照明和混合照明。

  （2）按照明种类分为：正常照明，应急照明，值班照明，警卫照明，障碍照明，装饰照明和艺术照明。  

本设计的容主要包括光源和灯具的选择、照度计算、照明配电等方面，目的是要增强整个设计方案的适用性、安全性、现代性和可拓展性，符合现代建筑电气设计的宗旨。

2.2普通照明设计

2.2.1灯具及光源的选择

 照明设计的一个主要任务就是根据照明要求和环境条件选择合适的照明装置，并要求照明功能和装饰效果的协调和统一。选用电光源时应综合考虑照明设施的要求、使用环境以及经济合理性等因素。不同场所照明设施的目的和用途不同，对光源的性能要求也不同。所以选用点光源时应首先满足照明设施对光源性能的要求。在选用高校光源的同时还应考虑显色性、色温等其他性能的要求。

 灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和眩目的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。同时根据规定，荧光灯应配备镇流器，由于电子镇流器环境适应性强，在150-220V状态下均可正常工作，环境温度较低的情况下都能使灯一次快速启辉，可延长灯管使用寿命；

本工程中，普通办公室、非线编辑室、审片室等用T8三基色双管荧光灯光源具体型号为T8-LUMILUX-L36W/830；强弱电间、储藏室、杂物间、楼梯间采用环形荧光灯光源；廊灯选用普通灯光源；卫生间采用防水防尘灯，光源型号-功率: TLE36W/84，光通量2375 lm；中庭上空采用飞利浦-嵌入式筒灯FBH057/FBS05736W；开关采用10A的单联双联或三联开关下沿地1.3m安装。

2.2.2照度计算

照度计算是照明工程设计过程中必不可少的重要环节。照度计算的任务是根据照度标准要求及其他已知条件来确定光源的个数和光源的功率。办公建筑的照度标准如表2-1所示：

表2-1  办公建筑的照度标准

粗略计算房间高度为3.7米，教育制作室按普通办公室照度标准，选用T8-LUMILUX-L36W/830三基色直管荧光灯带镇流器。灯具安装高度为3.7m（吸顶安装）工作面高度为0.75米，水平面平均照度为300lx，光通量为3350ml。

1.求空间系数

   2、求有效空间反射比

   （1）求有效顶棚反射比

     =

取。

（2）求有效地板反射比 

取

（3）求墙面平均反射比

取，即=50%

    3、确定利用系数

    （1）查参考文献[9]附表1-2得

，,时，

，,时，

（2）用直线插法求利用系数

   ，，时

  因为，所以，地板有效反射比修正系数为1。

（3）求利用系数

   ，，，时。

4、确定维护系数

   根据房间的环境污染特征，查参考文献[9]附表4-1得

取0.8

5、确定光源个数

取

6、功率密度和照度校验

(1)功率密度校验

       因为 

       则 

所以，满足功率密度要求。

      (2)照度校验

       lx

所以，

因此，照度符合要求。

2.3普通照明配电箱设计   

2.3.1 照明负荷布置

照明配电方式采用树干式，供电可靠、经济，有故障时相互影响小，互不干扰，比较灵活，能适应工艺设备的改变。

本工程每一照明单相分支回路的电流不宜超过16A，所接光源数不超过25个；每一个回路控制1～3个房间（由房间的灯具数量确定）且插座与照明分开。走廊、楼梯等房间中的灯采用单独回路，这样提高系统的可靠性。每层普通照明配电箱安装于强电间，采用距地1.5米暗装方式。

2.3.2配电箱照明负荷计算、导线及断路器选择

本工程以六层普通照明配电箱（6AL）为例进行负荷计算，采用T8三基色双管荧光灯和环形荧光灯为主要光源带镇流器，每个光源的功率为36W，因此，每个光源功率加镇流器功率按40W计算。照明回路负荷分配如表2-2所示：

表2-2  照明回路负荷统计表

取

所以

取

则

1）导线选择

因为，所以，按照发热条件(环境温度为)选择导线，查阅参考文献[14] 得，选择选择截面为的聚氯乙烯铜芯绝缘导线，A，满足要求。导线穿PC管径为16mm，回路导线的标注为BV-3×2.5-PC16,CT-CC,WC。

2）断路器的选择

根据计算电流，查阅ABB公司断微型路器参数手册可知，当断路器脱扣器额定电流为10A时，即=16A＞=4.9A满足要求。因此初步选择S251S-C10型断路器。

校验断路器能否躲过尖峰电流

按照C特性脱扣器电流为5~10倍的脱扣器额定电流，照明回路可靠系数 =4~7， 本工程取为7。

=

故

所以，能躲过尖峰电流。

综上，选择回路断路器的型号为S251S-C16。

2.3.3配电箱插座负荷计算、导线及断路器选择

本工程均采用250V、10A的单相五孔插座距地0.3m暗装。一个房间的插座在一个回路中，每个插座回路中的插座个数不超过10个。本层共有六个插座回路（wx1~wx6），每个插座回路按照2kW计算。

      即 ，取

      则

      取

     所以

1）导线选择

因为，所以，按照发热条件(环境温度为)选择导线，查阅查阅参考文献[14] ，选择选择截面为的聚氯乙烯铜芯绝缘导线，A，满足要求。导线穿PC管径为16mm，回路导线的标注为BV-3×2.5-PC16,CT-WC,FC。

2）断路器的选择

本设计中插座回路均采用带剩余电流保护器的GS25系列的断路器，剩余电流为

30mA。

根据计算电流，查阅ABB公司断微型路器参数手册可知，当断路器脱扣器额定电流为20A时，即=20A＞=9.6A满足要求。因此选择断路器型号为 GS252S-C20。

2.3.4配电箱负荷计算、进线导线及断路器选择

     配电箱6AL负荷统计如表2-3所示：

表2-3  配电箱6AL负荷统计表

6AL配电箱 L1、L2、L3各相负荷分配如表2-4所示：

表2-4  配电箱6AL负荷分配表

取L1相进行计算：

因为

所以

则，

kVar

1）进线电缆的选择

本工程采用电缆桥架敷设方式，环境温度按，查阅参考文献[14] 可知，16mmYJV电缆的允许载流量为=77A>=42.5A，符合条件，导线穿PC管径为40mm。故导线标注为YJV-5×16-PC40-CC。

2）进线断路器的选择

    断路器的选择满足：

    因为，初步选择ABB塑壳式断路器，T1 160 B R50 3P 断路器额定电流为160A，脱扣器额定电流为50A。

校验断路器能否躲过尖峰电流

校验能否躲过尖峰电流

     取，

     故

     ：M不可调，则脱扣器动作电流==

故，能躲过尖峰电流。

校验断流能力

由于k-3点的短路电流为（详细计算步骤和方法见第5.2节容）而所选的断路器的断流能力为B级，即，所以所选的断路器满足断流能力的要求。

综上，选择回路断路器的型号为T1 160 B R50 3P 。

2.4应急照明设计

2.4.1 应急照明分类及要求

应急照明作为工业及民用建筑设施的一部分，同人身安全和建筑物、设备安全密切相关。当电源中断，特别是建筑物发生火灾，或其他灾害而电源中断时，应急照明对人员疏散、保证人身安全，生产或运行中进行必要的操作或处理，防止再生事故的发生，都占有特殊地位。应急照明分为疏散照明、安全照明和备用照明三类。应急照明的设置应根据建筑物的设置层数规模大小，及其复杂程度综合考虑建筑物聚集人员的多少及这些人员对该建筑物的熟悉程度等因素确定。一般情况下，需要确保人员安全的出口和通道应设置疏散照明；需要确保处于潜在危险之中的人员安全的场所应设置安全照明；需要确保正常工作或活动继续进行的场所应设置备用照明。本工程主要设计了疏散照明和备用照明。

2.4.2疏散照明设计

本工程中，需要确保人员安全的出口和通道应设置疏散照明其主要功能是能明确、清晰地表示疏散路线及出口或应急出口的位置，如走廊设置疏散指示照明灯，楼梯口处设置安全出口照明等。其具体照度要求与安装要求如表2-4所示：

表2- 4  疏散照明

备用应急照明是当正常照明发生事故时，能保证室活动继续进行的照明，备用照明往往由一部分或全部由正常照明灯具提供。本设计中，消防控制室、消防泵房等重要的消防设备控制室中设置备用照明。

2.4.4应急照明灯具选择  

本设计中，疏散指示灯和安全出口指示灯选用型号分别为：KXD2001-A和KXD2001-LEDA,功率都为3W，火灾时灯具持续点亮时间大于90分钟，距地0.3米嵌入式安装，间距不大于15米。疏散照明和备用照明灯具均采用电子镇流器荧光灯，能够满足瞬时启动的要求。疏散照明灯具和疏散指示灯具等均设置不易燃的玻璃保护罩。走廊设置环形荧光灯作为应急照明灯，地下室消防泵房和一层消防控制室采用双管荧光灯作为备用照明。

2.4.5 应急照明电源供电方式及线路敷设

本工程中应急照明采用双电源供电方式，回路单独设置与正常照明回路分开，导线或电缆穿钢管保护。疏散照明自带蓄电池供电时间不少于90min。应急照明配电箱每三层或四层一个，安放于配电间，距地1.5米安装。

2.4.6应急照明负荷计算及元件选择

应急照明负荷计算与普通照明配电箱负荷计算方法类似，回路导线和配电箱进线应选择应选择耐火导线；断路器的选择和普通照明配电箱断路器的选择相似，仍采用ABB公司的S251S系列C特性微型断路器。本设计以三层应急照明配电箱(3ALE)为例进行负荷计算，配电箱负荷如表2-5所示：

表2-5  配电箱3 ALE负荷统计表

表2-6  配电箱3ALE负荷分配表

因为

则

因此按照普通照明配电箱进线导线选择的方法，应选择截面为的耐火YJV型电缆穿管径为25mm的钢管走桥架敷设，导线标注为：NH-YJV-5*6-SC25，CT。

应急照明配电箱采用双电源供电，因此本设计在应急照明配电箱进线处采用ABB公司的双电源切换开关。本设计采用CB级双电源切换开关，型号为：DPT-160/T1BR504P。

应急照明回路断路器仍采用ABB公司的S251S系列C特性微型断路器。防火卷

门控制箱为三相设备，回路采用ABB公司的S253S系列D特性微型断路器，具体选择方法与普通照明配电箱的回路微型断路器选择方法类似，这里不再赘述。

3 动力系统设计

3.1 动力负荷统计

本建筑主要的动力负荷有给排水设备如生活水泵、潜水泵、雨淋泵等、消防设备如消火栓泵等、空调机组、消防风机、电梯等。具体统计如表3-1所示：

表3-1  动力负荷统计表

动力设备的供电电源的选择主要与其负荷等级有关。本工程中，风机盘管、空调机组、排风机等为三级负荷，只需要一路电源供电；而对于消防类动力设备、重要的动力负荷如生活泵等为二级负荷，则需要双电源供电。

对于本工程中容量较大的集中负荷和重要负荷从配电室以放射式配电，例如重要的动力负荷（空调、生活水泵、电梯、排风机）、消防负荷等。对各层配电箱的配电采用放射式辅以树干式配电；对双电源配电箱亦采用放射式辅以树干式配电，以满足供电要求。

本工程设置的动力类配电箱如下：

双电源供电配电箱：XFB、-1AT-SHB、-1AT-DTSB、AT-PTDT、XFDT、12ATPY；

单电源供电配电箱：-1HRZ、5KT1、5KT2、12KT1、12KT2。

    风机盘管不单独设置配电箱与每层的普通照明负荷公用配电箱。

3.3 动力配电箱负荷计算

3.3.1风机盘管回路负荷计算及元器件的选择

   这里仍以6AL配电箱的风机盘管负荷为例进行负荷计算，选择导线和断路器。

   六层共有27个风机盘管，分成三个回路如表3-2所示：

表3-2  6AL配电箱风机盘管负荷统计表

  取

   则

   取

   所以

1）导线选择

因为，所以，按照发热条件(环境温度为)选择导线，查阅参考文献[14] 得选择选择截面为的聚氯乙烯铜芯绝缘导线，A，满足要求。导线穿PC管径为16mm，回路导线的标注为BV-3×2.5-PC16,CT-WC,CC。

2）断路器的选择

风机盘管属于动力设备，因此，初步选择ABB公司的D特性微型断路器。根据计算电流，查阅ABB公司断微型路器参数手册可知，当断路器脱扣器额定电流为16A时，即=16A＞=5.1A满足要求。因此初步选择S251S-D16型断路器。

校验断路器能否躲过尖峰电流

按照D特性脱扣器电流为10~20倍的脱扣器额定电流，风机盘管回路可靠系数 =4~7， 本工程取为7。

=

故

所以，能躲过尖峰电流。

综上，选择回路断路器的型号为：S251S-D16。

3.3.2空调配电箱负荷计算及元器件的选择

    本工程五层空调机房和屋顶层强电间各有两个空调配电箱，5层两个配电箱相同，容量为90kW，屋顶层两个配电箱分别为150kW和147kW。以五层空调配电箱5KT1为例进行负荷计算：

1）回路导线的选择

以5WKT1回路为例进行计算：

则

取

则 

因此，按照发热条件(环境温度为)选择导线，查阅参考文献[14] 得，选择选择相线截面为的聚氯乙烯铜芯绝缘导线，N线截面与相线相同；PE线截面为，导线走桥架敷设。进线导线的标注为：YJV-4×25+1×16-CT，WE/FC。

2）回路断路器的选择

空调配电箱进线断路器选择塑壳式断路器，因为因此，查阅ABB公司塑壳断路器参数手册可知，初步选择断路器的型号为：T2N 160  R80 3P。

校验能否躲过尖峰电流

    取，

    则

    ：M不可调，则脱扣器动作电流 

故有，能躲过尖峰电流。

3）进线导线的选择

取

    则

    取

则 

因此，按照发热条件(环境温度为)选择导线，查阅参考文献[11] 得，选择选择相线截面为的聚氯乙烯铜芯绝缘导线，N线截面与相线相同；PE线截面为，导线走桥架敷设。进线导线的标注为：YJV-4×50+1×25-CT。

4）进线断路器的选择   

空调配电箱进线断路器选择塑壳式断路器，因为因此，查阅ABB公司塑壳断微型路器参数手册可知，初步选择断路器的型号为：T3N 250  R200 3P。

校验能否躲过尖峰电流

取，

则

     ：M不可调，则脱扣器动作电流 

故有，能躲过尖峰电流。

3.3.3防火卷帘门元件的选择

防火卷帘门为三相设备，当宽度为5m以下时，选择防火卷帘门控制箱的功率为0.55kW；，宽度在5m以上时，选择防火卷帘门控制箱的功率为0.75kW。本工程中，防火卷帘门的宽度都在5m以下故选择的防火卷帘门控制箱的功率都按0.55kW计算。以6层防火卷帘为例，6层共设置7个防火卷帘门控制箱，选择的回路导线型号标注为NH-BV-5*2.5-SC20,CT-CC,WC；回路断路器型号为S253S-D16。

4 低压配电系统设计

4.1负荷等级及供电要求

4.1.1负荷等级                  

本工程包括二级负荷和三级负荷，包括排风机、消防泵、喷淋泵、消防电梯、消火栓泵、消防控制室、公共区域的应急照明和疏散照明、普通照明负荷等。其中，消防设备包括排风机、消防泵、喷淋泵、消防电梯、消火栓泵及消防控制室、公共区域的应急照明为二级负荷；较为重要的动力设备（地下室电梯排污泵、普通电梯、生活水泵、地下室电梯排污泵、生活水泵）为二级负荷；其他设备（如普通照明）为三级负荷。

4.1.2供电要求

二级负荷用两路电源供电，当电力变压器或者线路发生故障时消防负荷和重要的二级负荷如排风机、消防泵、喷淋泵、消防电梯、消火栓泵及消防控制室、地下室电梯排污泵、普通电梯、生活水泵、公共区域的应急照明等能不间断的供电或中断后能迅速恢复供电。对于三级负荷的供电无特殊要求。

4.2配电方式

本设计采用放射式与树干式相结合的供电方式，对于消防负荷和较为重要的动力负荷采用放射式、双电源供电方式，对于三级负荷采用树干式、单电源供电方式。

4.3低压接地形式

本设计采用TN-S接地形式。即N线与PE线始终分开，提高了系统的安全性。

4.4干线负荷计算及导线选择

本工程低压侧共有16条干线，其中WLM1干线负荷为1AL、2AL、3AL、4AL；WLM2干线负荷为5AL、6AL、7AL、8AL；WLM3干线负荷为9AL、10AL、11AL、12AL；WLM4、WLM5、WLM7、WLM8干线负荷为空调主机；WLM6干线负荷为-1HRZ；WE1~WE8干线负荷为双电源供电负荷。其中，WE1干线负荷我AT-PTDT；WE2干线负荷为12ATSXJ、12ATPY；WEM3干线负荷为AT-XFDT；WEM4干线负荷为1ALE、3ALE、6ALE、10ALE；WEM5干线负荷为UPS；WEM6干线负荷为XFS；WEM7干线负荷为-1ATSHB、-1ATDTSB；WEM8干线负荷为XFB。

本设计以干线的负例进行荷计算。干线上共有4个照明配电箱，其参数如表4-1所示：

表4-1  WLM3干线负荷统计表

=0.8*77.9=62.3kW

=0.8*37.7=30.2kVar

导线的选择

1) 相线的选择

按发热条件选择相线的截面，查阅参考文献[14] 得，YJV型导线在时，当导线的截面为时，。

故按发热条件可选取截面为的YJV型导线。

校验电压损耗

查阅参考文献[14] 得，截面为的YJV导线单位长度的电抗值为；单位长度的电阻值为，WLM3干线的长度按0.045km计算。

故线路的电压损耗值为

V

线路的电压损耗百分比值为

，所以所选的电缆满足电压损耗的要求。

    2)  N线的选择

       N线的选取按 ，则N线的截面为。

    3)  PE线的选择

   由于，所以PE线的截面可选。

综上，选择干线型号标注为：YJV-4*50+1*25-CT。

其他干线型号的选择方法和计算步骤与上述方法类似，具体选择结果见低压配电系统图，这里不再熬述。

4.5低压侧负荷计算

要计算出低压侧总的负荷首先要计算出非消防负荷和消防负荷的计算负荷，然后比较二者的大小，依照参考文献[3]计算出低压侧的计算负荷即

当时，

。

非消防设备参数如表4-2所示：

表4-2  非消防负荷参数表

表4-3  消防负荷参数表

经比较

故有，低压侧的工作负荷为：

   =

    = 3.6+3.5+5.4+5.2+30+416=480kVar

== 932kVA  

4.6无功补偿

本设计无功补偿方式采用低压侧集中补偿方式。按规定，变电所高压侧的，考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗，一般，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于高压侧补偿后的功率因数0.90，这里取，要使低压侧功率因数由0.86提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量应为： 

   =

   =147.3kVar

这里取

  补偿后变压器低压侧计算负荷：

   =

4.7变压器选择与校验

4.7.1变压器的台数和容量选择

本工程在一层设置一个变电室，设置两台SCB10型干式变压器，在低压侧设置成套静电容器自动补偿装置，以集中补偿形式使高压侧功率因数提高到0.92。

两台变压器互为备用，分列运行时满足的条件：

1)任一台变压器单独运行时，满足总计算负荷的的需要，即

2)任一台变压器单独运行时，满足全部一、二级负荷的需要，即

因为 

因此初步选择SCB10型容量为630kVA的变压器。

4.7.2功率因数校验

变压器的功率损耗为：

变电所低压侧的计算负荷为：

     ==8kVA

则

满足要求。

本设计采用两台变压器单独运行的方式为个负荷供电，当两台变压器都能正常工作时，两台变压器的负荷水平基本平衡，当其中一台变压器出现故障时，联络柜的断路器闭合，使得消防负荷和重要的动力负荷仍能正常工作。

变压器T1负荷：WLM1,WLM2,WLM3,WLM4,WLM5,WLM8

 =510kW

     =0.9*(79.3+70.9+73.8+90*0.8*2+60*0.8)

     =332.8kW

     =230.9kVar

    =405.1kVA

==0.65

同理，变压器T2负荷：WLM6，WLM7，WEM1，WEM2，WEM3，WEM4，WEM5，WEM6，WEM7，WEM8.

=433kW

=313.5kW

=217kVar

==381.3kVA

=

对T1低压侧进行无功补偿：

   =

   =91kVar

这里取    

补偿后：==350.8kVA

校验功率因数：

故补偿后：

(231-120)+21.1=132.1kVar    

=

=360kVA

符合要求。

同理，T2低压侧进行无功补偿：

   =

   =95kVar

取

补偿后：

==328.2kVA

校验功率因数：

故补偿后：

(217-120)+19.7=116.7kVar

     =

=337.6kVA

符合要求。

4.8低压侧母排的选择

以T1侧的低压母线为例，因为变压器T1低压侧计算电流，则 根据发热条件选择TMY-80×8的矩形硬铜母线，水平平放，档距为，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为。T2侧的低压母线选择方法与之类似。

4.9低压配电柜及元器件的选择

4.9.1低压配电柜的选择

本设计选用GCK型号的抽出式低压配电柜，包括AA1-01、AA2-01电源进线柜；AA1-02、AA2-02无功补偿柜；AA1-03、AA1-04、AA2-03、AA2-04馈电柜和AA3联络柜。

4.9.2馈电柜AA1-03元件选择

1）干线断路器的选择

    断路器的选择满足：

以WLM3干线为例，因为干线计算电流为，故初步选择ABB塑壳式断路器，T1160 B R125  3P断路器额定电流为160A。

校验能否躲过尖峰电流

     取，

     故

     ：M不可调，则脱扣器的动作电流

     故有，能躲过尖峰电流。

校验断流能力

    由于k-3点的短路电流为（详细计算步骤和方法见第5.2节容）而所选的断路器的断流能力为B级，即，所以所选的断路器满足断流能力的要求。

综上，选择的断路器型号为T1 B R125 3P 。

2）电流互感器的选择

电流互感器能像计量仪表的电流线圈和继电保护装置的断路器中的电流线圈供电，这样可以隔离高压保证人员的安全。同时还可以使仪表和继电装置标准化，能将大电流变成小电流。其二次侧的电流一般为5A，一次侧的电流一般取计算电流的1.2~1.5倍。

因此，选择电流互感器的一次侧的电流为200A。

综上，选择的电流互感器的变比为：200/5。

4.9.3进线柜 AA1-01元件选择

1）断路器的选择

因为T1低压侧计算电流为，按，初步选择ABB框架式断路器E1 1600 B R800 PR121-LSI 3P（脱扣器的额定电流为800A）。

校验是否能躲过尖峰电流

长延时过电流脱扣器动作时间和动作电流整定

取，

故，能躲过尖峰电流。

 短延时过电流脱扣器动作时间整定

取，

故，能躲过尖峰电流。

 瞬时过电流脱扣器动作电流整定

取，

故，能躲过尖峰电流。

校验断流能力

由于k-3点的短路电流为（详细计算步骤和方法见5.2节容）而

所选断路器的断流能力为B级，即，所以所选断路器满足断流能力的要求。

综上，选择的框架式断路器的型号为E1 B 1600 R800 PR121-LSI 3P。

AA2-01进线柜断路器的选择方法与上述方法类似。

2）浪涌保护器的选择

本工程中选用OVR系列的浪涌保护器。TN系统中，Uc不应小于1.15，是低压系统相线对中性线的标称电压，在 220/380V 三相系统中，Uo=220V，所以：Uc≥V。故本工程选用浪涌保护器的型号为OVR 3N-65-275s P 。

其他柜子元器件选择方法与上述方法类似，具体型号见低压配电系统图，这里不再熬述。

5 高压配电系统设计

5.1高压配电系统接线方案

5.1.1 电气主接线形式及运行方式

本工程正常电源由城市电网引来两路10kV电源至配电室。两路10kV电源供电，互为备用，并设有两台变压器。

本工程所采用的电气主接线方案为：采用分段单母线形式。正常运行时，由10kV电源A和和电源B同时供电，母线联络断路器断开，两个电源各承担一部分负荷。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，母联断路器闭合，由电源B承担所有负荷。

5.1.2 开关柜型式及配置

本工程在地下一层设有高压变配电室，由于变压器容量较大，所以主开关选用真空断路器，高压开关柜采用KYN44A-12，设两台630kV·A树脂浇注低躁音干式变压器，由于母线要与开关柜相配合，因此在高压变配电室里所设置的开关柜，主要有进线开关柜、电能计量柜、电源进线隔离测量柜，母线联络柜，其具体布置方式见高压配电系统图。

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。

5.2短路电流计算

对k-1点和k-2点（标幺值法）

注：k-1点为变压器一次侧进线点；k-2点为变压器二次侧出线点。

1、确定基准值：

取 ， 

2、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

1）无限大电力系统的电抗标幺值  

2) 电力变压器的电抗标幺值

3）电缆线路的标幺值

3、 求k-1点的短路电抗标幺值及三相短路电流

三相短路电流周期分量的有效值为：

    则 

。

4、求k-2点的短路电流

k-2点的总电抗标幺值为：

三相短路电流周期分量的有效值为：

。

对k-3和k-4点（欧姆法）

注：k-3点为变压器低压侧断路器出线点；k-4点干线末端点。

以WLM2为例计算低压侧k-3点和k-4点（6AL）处的短路电流如下：

1、计算各元件的电阻和电抗值

1)电力系统的电抗

取

则 

2)电力变压器的阻抗和电抗

3）低压侧母排的阻抗与电抗

4）低压电缆的电阻和电抗

2、计算k-3点的总电阻、总电抗及总阻抗及三相短路电流

4、计算k-4点的总电阻、总电抗及总阻抗及三相短路电流

5.3高压一次设备的选择

5.3.1高压断路器的选择与校验

对于变压器T1进线断路器,高压侧进线电流为20A,一次侧电压为，初步选择型号的断路器。额定电压为，额定电流为630A。

动稳定度校验

因为

则 

而 

因此，该断路器满足动稳定度要求。

热稳定度校验

当>1s时，

因为

则

故，

因为

所以，

因此该断路器满足热稳定度要求。

断流能力校验

因为，而所选的断路器的断流能力为，故因此

断流能力满足条件。

同理，对于高压进线断路器，因为，所以选择的断路器型号为。

5.3.2高压熔断器的选择

以电压互感器保护用高压熔断器为例，选择型号为的熔断器。其中，XNP为熔断器的型号，12kV为熔断器的额定电压，0.5A为额定电流，50kA为额定开断电流。

5.3.3电压互感器的选择

本设计中选用型号为的电压互感器。其中，额定电压为12KV，额定电流为0.5A,变比为10/0.1kV。

5.3.4避雷器的选择

本设计的两路10kV电源进线柜有避雷器，本工程选择HY5WZ型号的有机复合外套金属氧化物避雷器。

选择避雷器的型号为HY5WZ-17/45。其中，17kV为避雷器的额定电压，45kV为标称电流下的残压， ，为10/0.4kV变压器雷击冲击耐受电压（一般为75kV）。

5.4 10kV进线负荷计算与导线选择

5.4.1负荷计算

，

=

= =371

同理，=317.2，=136.5。

==345.3

则有，变压器一次侧进线 ==653.6，==317.1。

==726.5

 ==41.9A

==21.4A

 ==20A

5.4.2 导线选择

1）变压器T1高压侧进线电缆的选择

因为==21.4A，则，按发热条件，查阅参考文献[14] 得，当选择YJV8.7/10电缆截面为时， >满足条件。

所以选择的电缆型号为：YJV-8.7/10-3*35。

同理，变压器T2高压侧进线电缆型号为YJV-8.7/10-3*35。

2）配电所高压侧进线电缆的选择

因为==41.9A则，按发热条件，查阅参考文献[11] 得，当选择YJV8.7/10电缆截面为时， >满足条件。

所以选择的电缆型号为：YJV-8.7/10-3*35。

6 总 结

本次设计完成了市广电大厦的电气设计，包括照明系统，动力配电系统，低压配电系统及高压配电系统的设计。

照明系统设计完成了正常照明和应急疏散照明的设计，普通照明设计主要包括光源和灯具的选择、照度计算、照明负荷计算插座选择及布置方案选择等工作。对于线性编辑室、审片室、教育制作室等房间采用T8三基色双管荧光灯光源；走廊、杂物间储藏室等采用环形荧光灯光源。照度计算采用利用系数法以六层左侧教育制作室为例进行照度计算；照明回路断路器选择AAB公司S251S系列C特性微型断路器。插座选择250V 10A的单相五孔插座距地0.3m安装；回路断路器选择带漏电保护的GS252S系列微型断路器，漏电电流为30mA。应急照明设计主要包括疏散照明和备用照明的设计。在走廊设置疏散指示照明灯，楼梯口处设置安全出口照明灯，在消防控制室、消防泵房等设置备用照明，选用环形荧光灯作为备用照明光源。

动力系统设计完成风机盘管、空调等动力设备的供电设计。风机盘管不单独设配电箱，配电箱与每层的普通照明负荷共用，回路断路器选择AAB公司S251S系列D特性微型断路器；对于重要的动力负荷如生活水泵、雨淋泵等采用双电源供电方式。

低压配电系统设计主要完成了负荷分级、接地型式、变压器选型、干线负荷计算及变压器选型等工作。本工程消防负荷和重要的动力负荷为二级负荷，其他负荷为三级负荷；系统采用TN-S接地型式，提高了系统的安全性；选择两台630kvA的SCB10变压器分别运行，提高了系统的灵活性；干线断路器选择ABB公司的T系列塑壳式断路器，变压器低压侧断路器选择ABB公司的E系列框架式断路器。

高压配电系统设计主要完成了配电所高压开关柜的主接线方案的选择、开关柜的型式与配置选择等。进线由10kV电源A和和电源B同时供电，母线联络断路器断开，两个电源各承担一部分负荷，两个进线断路器与母线断路器舍电气联锁，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；高压侧断路器选择ABB公司VD4系列真空断路器，额定电压为，额定电流为630A。

谢 辞

本次毕业设计是在红艳老师的悉心指导下完成的，在完成设计的过程中我得到了老师的细心指导。在此次设计中，我根据老师的细心讲解，结合所学知识、查阅相关资料，认真完成了市广电大厦的电气设计，锻炼了自己分析和解决建筑电气方面问题的能力，为将来的工作奠定了基础。

在此期间，红艳老师为我作了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计过程中的一个个难题。老师对工作认真严谨和对学生认真负责态度深深的感染着我，这不仅是我毕业设计更好完成的基础，也是我进入社会踏实工作的榜样。同时也得到了阎俏了老师的细心指导，使我的设计工作更加顺利完成。在此，我要向红艳老师和阎俏老师表示衷心的感谢！同时，在本次设计及论文的写作过程中，同学们也为我提供了力所能及的帮助，在此也一并向他们表示感谢！再次感谢老师悉心的指导和同学们的热心帮助。

参考文献

[1] GBJ50034-2004，建筑照明设计标准[S]. 

[2] GB50054-1995，低压配电设计规[S].

[3] JGJ16-2008，民用建筑电气设计规[S].

[4] GB50045-1994，高层民用建筑设计防火规[S].

[5] GB50060-2008，3~10kV高压配电装置设计规[S].

[6] GB50217-2007，电力工程电缆设计规[S].

[7] GB50053-1994，10kV及以下变电所设计规[S]. 

[8] GB50052-2009，供配电系统设计规[S].

[9] 谢秀颖. 电气照明技术[M]. 北京：中国电力出版社，2004

[10] 谢秀颖. 电气照明技术[M]. 北京：中国电力出版社，2004

[11] 介才. 工厂供电[M]. 北京：机械工业出版社，2009

[12] 朱林根. 实用建筑变配电设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[13] 焦留成. 实用供配电技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，2001

[14] 中国航空工业规划设计研究院. 工业与民用配电设计手册（第三版）[M]. 北京：中国电力出版社， 2005

[15] 吕光大. 建筑电气安装工程图集[M]. 北京：中国电力出版社，1994

[16] BAA Antao,JR Boune,JR Cantwell-Education,IEEE Transactions on,1992.

[17] Flax,B.M.Communications Magizine ,IEEE Volune 29,lssue4,Apr 1991 Page (s):24-27.