机电一体化技术专业
综合课程设计
姓 名： 李业昆 班 级： 3110303 指导教师： 张维平、张磊、赵文蕾、 张寅
李媛媛、王海英、刘明玲
日 期：2013年12月2日~12月27日
秦皇岛职业技术学院·机电工程系
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1、工程概况
本次设计具体项目为鹿山小区的配电设计。鹿山小区新建4栋住宅楼，分别为1#楼、2#楼、3#楼、4#楼。 1#楼概况：一层主要为老年活动中心和商铺，二层为青少年活动中心，商业办公及一户住户；三层为居委会办公点，物业管理用房及1户住户；四至二十六层为住户，每层5户，其中，商业面积912.4 m2，老年活动中心196.7 m2，青少年活动中心196.7 m2，居委会98.4 m2，物管用房98.4 m2，公厕36 m2。
2#楼概况：一层主要为商铺和2户住户；二层为商业办公及3户住户；三层为3户住户；四至二十五层为住户，每层5户。其中，商业面积848 m2.消防控制室15 m2
3#楼概况：一层主要为4户住户，二至十八层为住户，每层5户。
4#楼概况：一层主要为4户住户，二至十八层为住户，每层5户。
2、负荷计算
2.1、住宅小区住户照明用电负荷计算方法：
简单测算住宅小区住户照明用电负荷的方法可以有两种： 1.单位指标法
应用单位指标法确定计算负荷Pjs(适用于照明及家用电负荷)，即： Pjs=∑Pei×Ni÷1000(kW)
式中 Pei——单位用电指标，如：W/户(不同户型的用电指标不同)，由于地区用电水平的差异，各地区应根据当地的实际情况取用
Ni——单位数量，如户数(对应不同面积户型的户数)
应用以上方法计算负荷应乘以同时系数，即实际最大负荷(PM)。PM=Pjs×η(式中η——同时系数，η值按照住户数量多寡不同取不同的数值：一般情况下，用户数量在25～100户的取0.6；用户数量在101～200户的取0.5；用户数量在200户以上的取0.35。)
2.单位面积法
按单位面积法计算负荷，在一定的面积区有一个标准，面积越大的区其负荷密度越小，其表达式如下：
PM=Ped×S×η
式中 PM——实际最大负荷，kW Ped——单位面积计算负荷，W/m2 S——小区总面积，m2
η——同时系数，取值范围同上
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2.2、其它负荷计算方法：
根据以上两种方法求出照明及家用负荷后，结合小区的实际情况，还需考虑其它用电负荷。比如本小区还包括小区物业公司、泵房、热力交换站及车库、自行车棚等用电负荷；另外还有四座小高层，还应考虑电梯负荷；二次加压泵房负荷(供生活及消防用水)，以上诸负荷在计算住宅小区负荷中占比重较大的是照明及家用电负荷，而照明及家用电负荷出现最大值的时段为每天19：00～22：00，因而在计算小区的最大负荷时就以19：00～22：00时段的照明及家用电负荷为基础，然后再叠加其它负荷。其它负荷计算方法为：
1.电梯：
PD=∑PDi×ηD。
式中 PD——电梯实际最大总负荷，kW PDi——单部电梯负荷，kW
ηD——多部电梯运行时的同时系数(取值范围见下表) 电梯同时系数一览表
电梯台数 1 2 3 4 5 6 „ 12
同时系数 1 0.91 0.85 0.8 0.76 0.72 „ 0.48 2.二次加压水泵： PMS=∑PSi×NSi
式中 PMS——二次加压水泵最大运行方式下(开泵最多的方式)的实际最大负荷
PSi——各类水泵的单台最大负荷
NSi——最大运行方式下各类水泵的台数 3.物业楼： PWM=PWS×ηW
式中 PWM——物业楼在照明及家用电最大负荷时段实际最大负荷 PWS——物业楼设计最大负荷，kW
ηW——物业楼负荷、照明及家用电最大负荷的同时系数
2.3、详细负荷计算：
1.居民用电负荷计算：
首先按照单位面积法计算每户居民最大用电负荷，以此做为单位用电指标，再用单位指标法计算每座住宅楼的负荷并合并计算结果。
PM=Ped×S×η
式中 PM——实际最大负荷，kW Ped——单位面积计算负荷，W/m2 S ——每户面积，m2 η——同时系数，
其中单位面积计算负荷按照张家口市的用电标准，取40W/m2，小区内户型种类较多，从80 m2到140 m2左右，其中小户型居多，为方便计算，取平均值100m2，则每户负荷为：
PM=40W/m2×100m2=4kW
再将PM作为单位指标Pei代入单位指标法公式Pjs=Pei×Ni×η (kW) ，
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可求出每座住宅楼的用电负荷，如下表：
住宅小区用户负荷计算明细表
序号 1 2 3 4 楼号 1# 2# 3# 4# 户数 117 118 89 89 单位指计算负荷标（kW） （kW） 4 4 4 4 468 472 356 356 负荷同时率 0.6 0.6 0.6 0.6 实际负荷 280.8 283.2 213.6 213.6 合计 413 1652 991.2 2.商业、老年活动中心、青少年活动中心、居委会、物管、公厕及消防控制用电负荷计算：
根据已知商户面积，可按单位面积法求取每座楼的商户负荷： PM=Ped×S×η
式中 PM——实际最大负荷，kW
Ped——单位面积计算负荷，W/m2 ，商业用户取80W/m2，老年活动中心取80W/m2，青少年活动中心取80W/m2 ，居委会取60W/m2，物管取50W/m2，公厕50W/m2,，消防控制取60W/m2
S ——每户面积，m2
η——同时系数，商业用户取0.7，老年活动中心取0.7，青少年活动中心取0.7，居委会取0.7，公厕取0.5，物管取0.7，消防控制取0.8
将各楼商户面积代入上式得负荷值如下表：
商业、老年青年活动中心、居委会、公厕、物管、消防负荷计算明细表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
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楼号 1#底商 2#底商 1#老年活动中心 1#青年活动中心 1#居委会 1#物管 1#公厕 2#消防控制 合计 户数 2 2 1 1 1 1 1 1 面积 1824.8 1696 196.7 196.7 98.4 98.4 36 15 单位面积计算负荷负荷（W/m2） （kW） 80 80 80 80 60 50 50 60 145.98 135.68 15.74 15.74 5.9 4.92 1.8 0.9 326.66 负荷同时率 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.5 0.8 实际负荷 102.19 94.98 11.02 11.02 4.13 3.44 0.9 0.72 228.4 731480
3.其他用电负荷计算：
因本工程电梯建筑均为小高层，小区规模属二级负荷，不允许双电源引入，如需双电源接入的，可由用户自备发电机电源接入，在本设计中，电梯用电由用户从建筑电表下表位或配电室内自行接引低压电源。
1#和2#楼电梯负荷：
PD=∑PDi×ηD=8kW×3台电梯×0.76 =18.24 kW 3#和4#楼电梯负荷：
PD=∑PDi×ηD=8kW×2台电梯×0.76 =12.16 kW 由此可得小区电梯总负荷为：
∑PD=18.24+18.24+12.16+12.16=60.8 kW
4、低压配电系统设计
4.1、高层住宅低压配电系统设计
（a）配电设备的布置应便于安装和维护。高层民用建筑的地下层通常有两层，宜将总配电室(变电所)设在地下一层。柴油发电机宜用风冷式机组，且机房最好设置在地下一层;一是便于通风冷却;二是可与变配电室中的设备共用运输通道。为防火的需要，不宜设置可燃油浸的电力变压器、高压电容器和多油开关，而应采用干式变压器与高压真空开关. 各楼层配电室宜设在电气竖井内，一般情况下配电箱与电缆分装在竖井内的不同侧面.
（b）单元不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表，其配电干线、支线的配电方式同上项。
（c）分户计量表全布集中于首层（或中间层）电表间内，配电支线以放射式配电至各户。
（d) 高层住宅照明计量应一户一表。其公用走道、楼梯间照明计量可以采取：当供电部门收费到户时，可以设公用电镀表；如收费到楼总表时，一般不另设表。
（e) 供配电系统的网络设计应合理。高层民用建筑中的低压配电网络多采用混合式配电系统。其中地下室与裙楼部分采用放射式配电，主体部分采用树干式配电。根据负荷大小和楼层层数的多少，决定选用分区树干式还是母线树干式配电系统。树干式的配电形式一般为电缆或插接式绝缘母线槽沿垂直的电气竖井内敷设.
4.1.1、各层配电间的配电设计
（a)工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或首层到顶层垂直干线的方式。
（b)工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。 （c)工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。
4.2、低压配电系统线路的选择 4.2.1、低压线路接线方式
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低压配电线路采用放射式、树干式、环式及链式四种接线法。
图2-1低压放射式线路 图2-2低压环形线路
（a）低压母线放射式配电的树干式 （b）低压“变压器-干线”的树干式
图2-3低压树干式线路
（a） 连接配电箱 (b)连接电动机
图2-4低压链式线路
该小区采用的是树干式低压配电线路。
4.3、小区供配电系统电气设备的选择
住宅小区供配电特点：住宅小区楼房林立，各栋楼房之间空间较大，供电面
积较大，负荷点的离散性大，每台箱变供电范围有限，因此需用多台箱变才能满足用户负荷要求。
首先把开发小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块，形成以箱变为中心的配电区域。每一台箱变置于区域的位置中心地带，向周边区采用电缆放射式配电（一般为6～10回路）。每一组区一般由5～8栋多层建筑组成。再由各建筑低压电缆分支箱敷设低压分支线缆至各单元内配电箱。除高层楼房内配电箱及多层楼房单元内电表箱有电表位置外的均需加装低压电表计量箱。
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配电模式示意图如下：
供电局10kV线路高压主进线电缆高压电缆分接箱高压分支电缆箱式变低压主电缆低分箱低压分支电缆单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱单元配电箱低分箱低分箱低分箱低分箱低分箱箱式变
4.3.1、变压器的容量选择
电源采用现场一级变压，10 kV变为0.4 kV(户外箱式变电站)。住宅小区负荷点多而分散，箱变分布在负荷中心，减小一次投入，降低运行成本，提高用户的用电质量。从站变到箱变的10 kV用电缆连接，各个箱变的容量由各进户单栋楼房的区域计算总负荷选定。
变配电所宜靠近用电负荷中心设置。从小区物业管理方面考虑，小区变配电所应设置在小区会所或专用管理用房内。从小区的建筑特点方面考虑，即住宅群、楼栋之间间距较大，分布分散。可在小区中心会所设高压总配电房，分区、分片设低压配电房。当条件不允许时亦可设置户外箱式变电站，但应注意对小区整体环境的影响和电力变压器躁声对小区住户的影响。
综合多方面飞因素，本小区配电设计共选择2台箱式变电站工程，分别为630kVA、800kVA各1台。
4.3.2、变压器的类型选择
目前国内10kV以下配网主要采用的变压器类型有：油浸式配电变压器S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器，浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器。
非晶合金铁心变压器是新一代的配网变压器，主要优点是空载损耗低，其空载损耗值与同容量的新S9型配电变压器相比，可降低75%，节能效果明显。但
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当前此类变压器的材料主要依赖进口，所以价格较高，非晶合金铁心变压器在价格上相比S9系列变压器要高1.4~1.7倍，在电网内并未完全推广开来，普遍设计还是使用油浸式配电变压器S9系列配电变压器。由于采用油浸式变压器的箱式变时，当变压器容量在800kVA及以上时，需加装重瓦斯保护装置，将使箱式变的设计变得相当复杂，不易操作，也增加了安全隐患。因此，通常变压器容量在800kVA及以上时要选择构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点的环氧树脂绝缘干式变压器，干式变压器虽然较油浸式变压器价格高，但可以长期免维护，且不必加装重瓦斯保护装置，这两方面的特点也可以平衡变压器在价格上的差异。
综上所述，本工程所使用的1台变压器型号分别为S9-630kVA 10/0.4kV，SCB10-1000kVA 10/0.4kV两台。
4.3.3、箱式变及内部设备的类型选择
欧式箱变为模块化结构布局，将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置三个不同的隔室内、通过电缆或母线来实现电气连接，所用高低压配电装置及变压器均为常规的定型产品。外形美观大方，内部操作空间较大，安装操作比较方便，易于后期检修维护，一般为商住小区配电工程的首选。
本工程所选用的箱式变型号为：ZBW-12型 每座箱式变箱体内配置：HXGN-12-45改型高压进线计量柜1面、HXGN-12-08改型高压出线柜1面、PGL-11型低压总柜1面、PGL-11型低压出线柜2面（出线路数按需配置）、PJL-12型低压电容补偿柜1面。
4.3.4、高压电缆分支箱的选择
由上述内容可知，本小区共需安装箱式变四座，高压主进线为一路，因此高压电缆分支箱宜采用进线侧单开关型电缆分支箱。此类新型高压电缆分支箱为单元柜式，采用模块化复合绝缘柜，一体化充气SF6负荷开关，具有安全、易操作、进出线组合灵活的特点。在进线侧使用负荷开关，可方便实现对所有箱变高压电源的统一控制，在不影响电网运行的情况下对下级设备进行停电检修，并能保障用户侧故障不会反馈至供电局电网中，避免故障范围扩大。高压电缆分支箱选用长度小、电缆排列清楚、三芯电缆接引不需交叉的欧式电缆分支箱。
高压电缆分支箱选择型号为：KDF-1K-1/5型 KDF——带开关的电缆分支箱 1K——负荷开关柜为1回路
1/5——进线1回、出线5回（4回至箱变、1回做故障备用）
4.3.5、低压电缆分支箱的选择
低压电缆分支箱采用DFW-0.4kV低压电缆分接箱，此类低压电缆分支箱的特点是：采用预制型电缆插器件，具有全绝缘、全密封、全防水、免维护、安全可靠。适合安装在住宅小区的环境中，位置通常选择安装在需要分支进线电缆的楼房侧面散水上，结构紧凑、体积较小，既不会影响住宅小区的美观环境，也不会影响小区内正常交通。
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4.3.6、低压电缆配置原则
在住宅小区配电工程中，电缆主要采用直埋式敷设方式，缆外皮至地面的深度不应小于0．7m，并应在电缆上下分别均匀铺设100mm厚的细砂或软土，并覆盖建筑用砖作为保护层。电缆路径穿越小区主干道等可能有机动车行经的道路时，需穿铸铁保护管敷设。
10kV降压变压器的供电半径通常设计值不大于500米，由箱变出线的低压主缆敷设至各用电建筑，有单元进线的则需在建筑物的外墙上明设低压电缆分支箱，与箱变的距离一般控制在30～200 m以内。低压电缆分支箱接箱至各栋电源箱的进户电缆控制在25～150 m以内，设计应考虑电缆路走捷径。
4.3.7、高压电缆的选择
高压电缆选用铝芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装氯乙烯护套电力电缆（YJLV22 6/10kV）。
交联聚乙烯绝缘电力电缆具有卓越的热—机械性能，优异的电气性能和耐化学腐蚀性能，还具有结构简单、重量轻、敷设不受落差限制等优点，是目前广泛用于城市电网、矿山和工厂的新颖电缆。
交联聚乙烯绝缘电力电缆导体最高额定工作温度为90℃，比纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆、聚乙烯绝缘电缆均高，所以电缆的载流量也进一步提高。
4.3.8、高压电缆截面选择
依据3.1.2中变压器一次侧的额定电流，可以确定所要选的高压电缆截面型号：630kVA变压器选用YJLV22-3×35高压电缆，800kVA变压器选用YJLV22-3×50高压电缆，1000kVA变压器选用YJLV22-3×50高压电缆，高压侧主进线电缆选用YJLV22-3×150高压电缆。
4.3.9、低压电缆的选择
低压电力电缆采用铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆（YJV22 0.6/1kV ）。本工程中除自行车棚照明用电选用两芯电缆外，其余低压电缆均为四芯电缆。
4.4、小区低压供配电系统设计 4.4.1、小区整体低压配电设计
1、从小区旁10kv高压线杆铺设高压铜芯电缆沿4号楼东侧电缆沟、底下车库电缆桥架、至1号楼地下室10kv配电柜止，电缆型号为YJV22-10kv-3*95铜芯电缆。
2、从高压配电柜分别出YJV22-10kv-3*35铜芯电缆沿室内电缆沟至1号楼变压器室SCR-620KVA变压器和SCR-500KVA变压器；从高压柜出YJV22-3*35铜芯电缆沿地下车库电缆桥架至2号楼变压器室SCR-630KVA变压器。
3、安装1号楼SCR-630KVA、SCR-500KVA干式变压器各一台；安装2号楼变压器室SCR-630KVA变压器一台。
4、1号楼配电室SCR-630KVA变压器为1号楼（高层）和4号楼（多层）住
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宅提供电源； 1号楼配电室SCR-500KVA变压器为小区商业、电梯、车库、消 防、物管提供电源；2号楼配电室SCR-630KVA变压器为2号楼（高层）和3号 楼（多层）住宅提供电源。
5、安装1号楼发电机一台与SCR-500KVA变压器联络，组成自备应急电源。
4.4.2、小区1号楼与4号楼低压配电设计
1、小区1号楼
从1号楼SCR-630KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、1号楼电井电缆桥架铺设至1F、8F、14F、20F空开箱，电缆型号为VV22-1kv-4*185+1*95铜芯电缆，出线回路数为4回路。 2、小区4号楼
从1号楼SCR-630KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、地下车库电缆桥架、车库外电缆沟铺设至4号楼电缆分支箱，电缆型号为VV22-1kv-4*240+1*120铜芯电缆，出线回路数为1回路。 从4号楼电缆分支箱分别出线，施放电缆沿室内外电缆沟至各单元楼1F空开止，电缆型号为VV22-1kv-4*70+1*35铜芯电缆，出线回路为3回路。
4.4.3、小区2号楼与3号楼低压配电设计
1、小区2号楼
从2号楼SCR-630KVA变压器抵押配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、2号楼电井电缆桥架铺设至1F、8F、14F、20F空开箱，电缆型号为VV22-1kv-4*185+1*95铜芯电缆，出线回路数为4回路。
2、小区3号楼
从2号楼SCR-630KVA变压器抵押配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、地下车库电缆桥架、车库外电缆沟铺设至3号楼电缆分支箱，电缆型号为VV22-1kv-4*240+1*120铜芯电缆，出线回路数为1回路。从3号楼电缆分支箱分别出线，施放电缆沿室外电缆沟至个单元楼1F空开止，电缆型号为VV22-1kv-4*70+1*35铜芯电缆，出线回路数为3回路。
4.4.4、小区商业、电梯、消防、车库、物管用电低压配电设计
1、1号楼SCR-500KVA变压器为该小区商业、电梯、车库、消防、物管用电电源，按供电复函要求，采用分表计量，计量装置安装在低压配电柜内。 2、商业用电
1号楼商业用电，从SCR-500KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库、电缆桥架（西侧）、1号楼北侧电缆沟铺设至1号楼商业用电空开止，电缆型号为VV-1KV-4*50+1*25铜芯电缆，出线回路数为1回路。 2号楼商业用电，从SCR-500KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库电缆桥架（东侧）、2号楼西侧电缆沟铺设至2号楼商业用电空开止，带男篮型号为VV-1KV-4*50+1*25铜芯带男篮，出线回路为1回路。 3、高层电梯、屋顶风机、公用照明用电
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1号楼电梯、屋顶风机、照明用电，从SCR-500KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、1号楼电井 桥架至各双电源切换箱止。2号楼电梯、屋顶风机、照明用电，从SCR-500KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库电缆桥架（西侧）、2号楼电井桥架至各双电源切换箱止。 4、消防用电
1号楼消防用电，从SCR-500KVA变压器低压配电柜出线，沿电缆沟铺设电缆至消防双电源分线箱止。2号楼消防用电，从SCR-500KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库电缆桥架（西侧）、至2号楼消防双电源切换箱止。
5、物管、底层动力、车库照明
分别从SCR-500KVA变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库电缆桥架至各双电源切换箱止。
6、安装1号楼发电机一台与SCR-500KVA变压器联络，组成自备电源。
5、总结
刚开始的时候拿到这个课程设计，一看题目，就蒙了，完全不懂如何操作。通过不断地查资料，不断地总结，不断地思考后，才有了一些眉目。通过完成此次课程设计，我对楼宇对讲系统有了进一步的认识，能明白其的工作原理，受益匪浅。从开始接到课程设计要求到任务的完成，再到课程设计说明书的完成，每一步对我来说都是新的的尝试与挑战。通过本次两周的课程设计，所学理论知识很好的运用到了实际的工程当中，在具体的设计过程中，将所学知识很好的系统了一遍，体会到了学以致用的乐趣，事自己的实际工程能力得到了很大的提高。 在以后的学习和工作中常常需要接触到各种新的知识点，也许很多东西之前都不懂，这就要求我们有很强的自学能力，才能达到相应的要求。此次设计中，我的自学能力也得到了较大的提升。
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参考文献
[1]陈一才. 楼宇自动化手册. 北京:中国建筑工业出版社.1994年 [2]谭金超.《10kV配电工程设计手册(精)》. 中国电力出版社
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[7]王子午.陈昌等.10kV及以下供配电设计与安装图集. 煤炭工业出版社.2002.
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