公寓楼电气设计

1.2 设计依据

1）公寓楼建筑概况

本学生公寓楼层共有6层：底层为大厅、两个车库，一个设备间以及一个值班室。1~6层为普通层，每层采用一廊多厅的建筑形式，走廊两侧各有15个房间，每层都带有一个会议厅。

公寓楼总和有180个宿舍，6个会议厅，一个值班室，一个设备机房，一个大厅以及两个车库。同时公寓楼中间有一个主楼道以及两侧各有一个安全通道。

2）气候条件

本地区为沿海地区，属于海洋气候，平均气候为16.300C，最高极端温度为3900C，最低极端温度为-11.100C。

3）供电电源

供电电源来自10kV配电所，它的出口断路器的型号是SN10—10II型，这个断路器有过电流保护和电流速断保护。 1.3 需求分析

本设计要满足一栋地上6层楼的大学生公寓的用电需求，学生公寓楼的用电负荷为为给排水系统、消防系统、网络通信系统、空调系统，以及学生基本的生活用电需求如电扇、洗衣机等小家电的负荷，同时公寓楼还配备每层一个会议厅，这些用电系统的具体的负荷如表1-1所示。

表1-1 公寓楼负荷明细

负荷名称 单间宿舍 值班室

消防系统 给排水系统

消防栓泵 消防喷淋泵 排水泵 生活用水泵 会议厅

功率（kw） 5.416 4.416 57 46 3 17

数量 180 1 2 2 2 2 6

总功率（kw）

974.88 4.416 114 92 6 34 25.86

4.310

空调系统 设备间 地下风机 其他照明 总计（kw）

416 7.173 8 3.514

1 1 2 1694.755

416 8.085 16 3.514

2 负荷计算

2.1 负荷分级以及供电要求 2.1.1 电力负荷的分级

电力系统负荷是指系统中所有用电设备消耗功率的总和

【2】

。根据不同场合对供电可靠

性的要求以及中断供电对政治、经济、生活影响的程度，《供配电系统设计规范》GB 50052-2009将电力负荷分为三个等级[3]： 1) 一级负荷：

①. 为了不造成人员伤亡的不能中断供电的负荷。

②. 为了不对政治和经济造成重大损失的不能中断供电的负荷。

③. 为了不给用电单位有重大政治、经济意义的工作造成较大影响的不能中断供电的负

荷。

在一级负荷之中，特别重要的负荷是在特别重要的场所中不允许中断供电的负荷，以及在中断供电后将会发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷2) 二级负荷：

①. 次于一级负荷断电对政治、经济的影响，但也是会对其造成较大损失的负荷。 ②. 重要用电单位会因为该负荷中断供电而不能正常工作，从而居民的正常生活受到较

大影响。

3) 三级负荷：

除了一级负荷和二级负荷外的负荷为三级负荷2.1.2 各级负荷的供电要求 1）一级负荷用户供电要求

①. 供电电源

 为了一级负荷正常用电在一个电源发生故障时，另一个电源仍能被供应，所以需要

两个相互的变电站分别引出一条供电线路给一级负荷用户供电。

 由当地电力系统的两个区域变电站分别引出的两路高压电源来供应容量在200kW

以上或有高压用电设备的一级负荷的用电。

 第二低压电源采用EPS或柴油发电机组备用电源，或者可以取自周围电力系统用

以提供用电设备容量在100kW及以下但需双电源供电的用户。

【3】

【3】

。

。

 为了保证特殊情况下用户的负荷要求，应急电源被设置在已有两个电源供电的特别

重要负荷用户供电系统上。 ②. 供配电系统

 一级负荷用户的变配电室内配电系统为分列运行互为备用的高低压单母线分段系

统。

 需设置自动切换在必须双电源供电的一级负荷线路的最末一级配电装置处。  一级负荷供电的回路中所有的负荷必须都为一级负荷。

 减少配电级数用以保证一级负荷低压配电系统的可靠性，一般情况下，三级是一级

负荷配电级数的上限。

2） 二级负荷用户供电要求

二级负荷的供电系统只要做到当电力变压器或线路发生常见故障时，不导致中断供电或中断供电后能及时恢复

【5】

。二级负荷用户的双回路供电方式有：

①. 两个回路可由同一区域变电站的两段母线分别引出。

②. 第二回路可取自当地电力网或临近单位，或自自备的柴油发电机组。

③. 如果负荷较小或地区供电条件困难，可采用6kv专用的架空线路供电，或者采用

电缆供电，每根电缆应承受全部二级负荷

3） 三级负荷用户供电要求

三级负荷对供电没有特殊要求，一般采用双回路供电，配电系统应简洁可靠，并尽量减少配电级数（一般不宜超过四级），同时在经济允许的条件下尽量减少电压波动和偏差。

在三级负荷比重较大，有小比例一级、二级负荷的用户，可另设自备电源来满足一级、二级负荷需求[5]。 2.1.3 设计负荷等级

本设计为学生公寓楼，一旦断电，会给学生正常的生活和学习带来很大的影响，由此根据《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的负荷等级的分类，设定本设计中设备机房供电、应急照明、生活水泵、排水泵、地下风机以及消防系统用电等属于一级负荷，其他负荷属于三级负荷。公寓楼供电采用双回路供电满足公寓楼一级负荷要求，分两路供电。 2.2 公寓楼负荷计算

合理选择电气设备和导线是供配电系统设计的核心，而根据用电设备的容量对电力负荷进行计算（即得到计算负荷）是选择的前提。计算负荷如果确定的过大，会造成有色金属的

【6】

。

浪费；如果计算负荷确定的过小，会导致电气设备和导线长期过热，减小使用年限和影响用电安全。

2.2.1普通层宿舍和值班室负荷计算 1）普通层宿舍负荷计算

普通层的每个房间里有两只荧光灯，两只节能灯，四台电脑，一台饮水机， 一个热水器和小家电。据调查：单个宿舍各设备额定功率、需要系数以及功率因素如表2-1所示。

表2-1 单个宿舍用电负荷明细

设备名称 电脑 饮水机 热水器 摇头扇 洗衣机 荧光灯（有补偿） 节能灯 其他小家电 合计

求宿舍各组计算负荷如下：

电器组：由表可知，P w156kw，电器总6302000300150010030075600Kk0.5~0.55（取0.55），cos0.75，tan0.88

功率/w

500 300 1500 100 300 40 18 1100

数量 4 1 1 1 1 2 2 5416w

总功率/w 2000 300 1500 100 300 80 36 Kk

cos tan

0.55 0.75 0.88

0.8 0.8 0.55 KP0.950.90 0.95 0.75

0.48 0.33 0.88

Kq0.97

P30(1)KkP电器总0.55756415.80kw Q301P30(1)tan415.80.88365.90kvar

S301P301415.8554.40kVA cos0.75I30(1)0.3830.383S301554.40842.32A

荧光灯组：由表可知，P荧光灯总6308014400w14.4kw，Kk0.6~0.8（取0.8），

osc0.9，tan0.48

P30(2)KkP荧光灯总0.814.411.52kw Q302P30(2)tan11.520.485.53kvar

S302P30211.5212.80kVA cos0.9I30(2)0.3830.38319.45A

S30212.80节能灯组：由表可知，P节能灯总6303680w6.48kw，Kk0.6~0.8（取0.8），

cos0.95，tan0.33

P30(3)KkP节能灯总0.86.485.18kw Q303P30(3)tan5.180.331.71kvar

S303P3035.185.45kVA cos0.95I30(3)0.3830.3838.28A

S3035.45以上设备总计算负荷（取KP0.95,Kq0.97）为:

P30KQ30KPP301P30(2)P3030.95415.811.525.18410.87kw

qQ301Q30(2)Q30(3)0.97365.95.531.71361.95kvar

22S30P30S30410.872361.952547.56kVA

I30S30(0.383)547.56(0.383)831.93A

2）值班室负荷计算

值班室的电器设备种类与普通宿舍相同，只是房间内只有2台电脑。据调查：各电器的额定功率、需要系数以及功率因素如表2-2所示。

表2-2 值班室各负荷明细

设备名称

电脑 饮水机 热水器 摇头扇 洗衣机 荧光灯（有补偿） 节能灯 其他小家电

功率/w 500 300 1500 100 300 40 18 1100

数量 2 1 1 1 1 2 2 总功率/w 1000 300 1500 100 300 80 36 Kk

cos

tan

0.55 0.75 0.88

0.7 0.7 0.55

0.90 0.95 0.75

0.48 0.33 0.88

合计

求值班室各组计算负荷如下：

4416w

KP0.95

Kq0.97

电器组：由表可知，P100030015001003004300w4.3kw，电器总Kk0.5~0.55

（取0.55），cos0.75，tan0.88

P30(1)KkP电器总0.554.32.37kw Q301P30(1)tan2.370.882.09kvar

S301P3012.373.16kVA cos0.75I30(1)0.3830.3834.8A

S3013.16sc0.9，荧光灯组：由表可知，P荧光灯总80w0.08kw，Kk0.6~0.8（取0.8），otan0.48

P30(2)KkP荧光灯总0.80.080.0kw Q302P30(2)tan0.00.480.031kvar

S302P3020.00.071kVA cos0.9I30(2)0.3830.3830.108A

S3020.071节能灯组：由表可知，P节能灯总36w0.036kw，Kk0.6~0.8（取0.8），cos0.95，

tan0.33

P30(3)KkP节能灯总0.80.0360.0288kw Q303P30(3)tan0.02880.330.0095kvar

S303P3030.02880.0303kVA cos0.95I30(3)0.3830.383qS3030.03030.0416A

以上设备总计算负荷（取KP0.95,K0.97）为:

P30KQ30KPP301P30(2)P3030.952.370.00.02882.34kw

qQ301Q30(2)Q30(3)0.972.090.0310.00952.07kvar

22S30P30S302.3422.0723.12kVA

I30S30(0.383)3.12(0.383)4.74A

2.2.2会议厅负荷计算

本宿舍楼会议厅完成最基本地对各种图文信息的播放功能，实现现场扩音、播音，以及大屏幕投影系统示。

表2-3 会议厅负荷明细

设备名称

电脑 投影整机 机 灯泡 音箱 功放 三基色冷光

灯 低压卤素灯

合计

求会议厅各组计算负荷如下：

电器组：由表可知，P150056220060017172w17.172kw，电器总6Kk0.5~0.55

【9】

，据调查：各电器的额定功率、需要系数以及功率因素如表2-3所

功率/w

500 322 240 200 2×300 3×36 20

数量 3 1 1 4 1 9 40 4310w

总功率/w 1500 562 200 600 8 800

Kk

cos tan

0.55 0.75 0.88

0.8 0.8 KP0.950.95

0.60

0.33 1.33

Kq0.97

（取0.55），cos0.75，tan0.88

P30(1)KkP电器总0.5517.1729.445kw Q301P30(1)tan9.4450.888.311kvar

S301P3019.44512.593kVA cos0.75I30(1)0.3830.383S30112.59319.134A

冷光灯组： 由表可知，P冷光灯总683888w3.888kw，Kk0.6~0.8（取0.8），

cos0.95，tan0.33

P30(2)KkP冷光灯总0.83.8883.11kw Q302P30(2)tan3.110.331.026kvar

S302P3023.113.274kVA cos0.95I30(2)0.3830.383S3023.2744.974A

卤素灯组：由表可知，P，卤素灯总68004800w4.8kw，Kk0.6~0.8（取0.8）

cos0.60 tan1.33

P30(3)KkP卤素灯总0.84.83.84kw Q303P30(3)tan3.841.335.12kvar

S303P3033.846.4kVA cos0.95I30(3)0.3830.383q0.97）为:

S3036.49.72A

以上设备总计算负荷（取KP0.95,KP30KQ30KPP301P30(2)P3030.959.4453.113.8415.575kw

qQ301Q30(2)Q30(3)0.978.3111.0265.1214.023kvar

22S30P30S3015.575214.023220.958kVA

I30S30(0.383)20.958(0.383)31.842A

2.2.3设备间负荷计算

设备间主要是完成整栋楼的网络通信，主要的用电设备有汇聚交换机、接入交换机、接入防火墙和程控交换机。除此之外，为了满足设备间的环境要求，保证一定的温、湿度，设备机房还应配备精密空调。据调查：设备间的负荷明细如表2-4所示。

表2-4 设备间负荷明细

设备名称 汇集交换机 接入交换机 接入防火墙 程控交换机 荧光灯(有补偿) 设备机房精密

空调

合计

功率/w 150 150 250 150 40 45

数量 1 7 1 1 1 1 8085w

总功率/w 150 1050 250 150 40 45

Kk

cos tan

0.8

0.90 0.8

0.48 0.75

0.8 0.85 KP0.95Kq0.97

由于设备机房的照明负荷相对较小，在粗略计算时可省略，则求设备间各组计算负荷如下：

网络通信设备组：由表可知，P15010502501501600w1.6kw，网通总Kk0.6~0.8

P30(1)KkP网通总0.81.61.28kw

Q3010kvar S301P3011.28kVA

I30(1)S3011.281.94A

0.3830.383设备机房精密空调：由表可知，P空调45w6.445kw，Kk0.75~0.85（取0.8），

osc0.8，tan0.75

P30(2)KkP空调总0.86.4455.156kw Q302P30(2)tan5.1560.753.867kvar

S302P3025.1566.445kVA cos0.8I30(2)0.3830.383q0.97）为:

S3026.4459.792A

以上设备总计算负荷（取KP0.95,KP30KPqP301P30(2)0.951.285.1566.114kw Q301Q30(2)0.9703.8673.751kvar

Q30K22S30P30S306.11423.75127.173kVA

I30S30(0.383)7.173(0.383)10.9A

2.2.4空调系统负荷计算

本公寓楼配备空调系统，提供每个宿舍、会议室以及大厅的冷量。对空调的用电负荷估算的前提是要先估算空调的冷负荷，据调查可知公寓楼部分场所空调冷负荷估算指标如图2-5所示。

表2-5 部分场所空调冷负荷估算指标

房间类型 室内人数 建筑负荷 人体负荷 照明负荷 w/ m2 w/ m2 w/ m2 人/m2

0.10 70.00 14.00 20.00 公寓住宅

0.50 35.00 70.00 20.00 大厅

0. 60.00 .00 40.00 会议室

新风量

m3/人.h 50.00 25.00 25.00

新风负荷 w/ m2 54.00 40.00 136.00

总负荷 w/ m2 158.00 190.00 350.00

1) 已知值班室和单个宿舍的面积各为32 m2，大厅的面积为80 m2，会议室的面积为60 m2，

则空调的提供的冷负荷为：

Q(6301)32m2158w/m280m2190w/m2660m2350w/m21081.62kw

据调查，多联机组（一拖多）制冷能效比为η=2.6（平均值），则所需的电功率为：

∑P=∑Q/η=1081.62/2.6=416kw

sc0.8，tan0.75 2) 利用系数法计算负荷，查表可知Kk0.75~0.85（取0.85），oP30KkP0.85416353.6kw Q30P30tan353.60.75265.2kvar

S30P30353.6442kVA cos0.8I300.3830.383911.4A

S304422.2.5照明负荷计算

除了寝室内部的照明负荷，本公寓楼用电负荷还包括楼梯照明、楼道照明、大厅照明、停车场照明以及应急照明，具体负荷如表2-6所示。 负荷名称

走廊节能灯

功率/w 18

表2-6 照明负荷明细

Kk 数量 总功率/w

102 1836 0.8

cos

0.95

tan 0.33

楼层节能灯 大厅节能灯 停车场荧光灯（有补偿） 应急照明

18 18 6 12

22 20 60 50

396 324 360 600

0.8 1

0.90 1

0.48 0

求照明负荷各组计算负荷如下：

应急照明组：由表可知，P应急600w0.6kw，Kk1，cos=1，tan=0

P30(1)KkP应急10.60.6kw Q301P30(1)tan0.600kvar

S301P3010.60.6kVA cos1I30(1)0.3830.383S3010.60.91A

sc0.9，荧光灯组：由表可知，P荧光灯总3600.36kw，Kk0.6~0.8（取0.8），otan0.48

P30(2)KkP荧光灯总0.80.360.288kw Q302P30(2)tan0.2880.480.138kvar

S302P3020.2880.32kVA cos0.9I30(2)0.3830.383S3020.320.486A

Kk0.6~0.8节能灯组：由表可知，（取P节能灯总18363963242556w2.56kw，

0.8），cos0.95，tan0.33

P30(3)KkP节能灯总0.82.562.05kw Q303P30(3)tan2.050.330.68kvar

S303P3032.052.16kVA cos0.95I30(3)0.3830.3830.95,KS3032.163.28A

以上设备总计算负荷（取KPq0.97）为:

P30KQ30KPP301P30(2)P3030.950.60.2882.052.79kw

qQ301Q30(2)Q30(3)0.9700.1380.680.79kvar

22S30P30S302.7920.7922.9kVA

I30S30(0.383)2.9(0.383)4.41A

2.2.6其他负荷计算

据调查学生公寓楼用电负荷还有生活用水泵（一主一备）、排水泵（一主一备）、地下风机（一主一备）、以及消防系统用电。

表2-7 其他负荷明细表

负荷名称 生活用水泵 排水泵 地下风机 消防栓泵 消防喷淋泵 计算负荷如下：

由表可知，P泵，风机总3461611492262kw，Kk0.75~0.80（取0.8），

cos0.8，tan0.75

功率/kw 17 3 8 57 46

数量 2 2 2 2 2

总功率/w 34 6 16 114 92

Kk

cos tan

0.75~0.80 0.80 0.75

P30KkP泵、风机总0.8262209.6kw Q30P30tan209.60.75104.8kvar

S30P30209.6262kVA cos0.8I300.3830.383398.07A

S302622.2.7总负荷计算

公寓楼总负荷的计算为所有负荷的和乘以一个系数，本公寓楼的负荷在本章2.2.1~2.2.6

节中以详细计算出，结合上文的各部分负荷，我们最终可求得公寓楼总计算负荷如下：

P30415.802.3415.5756.1140.95353.62.790.95209.6977.66kw

Q30361.952.0714.0233.7510.97265.21.010.97104.8741.7kw

22S30P30S30977.662741.721227.17kVA

I30S30(0.383)1227.17(0.383)18.49A

3 无功补偿与变压器的选择

3.1 无功功率补偿

3.1.1 无功功率及功率因数

许多用电设备都是根据电磁感应原理工作的，如电动机、配电变压器、部分照明设备等，它们都是以建立交变磁场来进行能量的转换和传递。无功功率便是建立感应磁通和交变磁场而需要的电功率，其中\"无功\"并不是指\"无用\"的电功率，只是它产生的功率并不转化为热能或机械能而已。在供配电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者都是必须的

【10】

。

功率因数是有功功率与视在功率的比值，在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，理想的功率因数应为1，在达不到的情况下我们希望功率因数越大越好。这样电路中的无功功率便可降到最小，大部分视在功率将用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率

【10】

。

在电力运行中，影响功率因数的因素有很多，其中主要因素有：

1) 无功功率的主要消耗者是感应电炉、异步电动机、交流电焊机等大量的电感性设备。所

以防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率是提高异步电动机的功率因数的有效措施就。

2) 变压器所消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，其空载时的无功功率约

为满载时的1/3。因此，为了提高电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或者长期处于低负载运行状态

【11】

。

3) 功率因数造成很大影响的因数还有超出供电的电压规定的范围，为使电力系统的供电电

压尽可能保持稳定应当采取一定补偿措施。

减少外界因素对功率因素的影响、提高功率因数是我们设计的追求，从经济学考虑，我们在设计时要尽可能的减少有色金属的消耗，所以我们首先考虑提高自然功率因素。而仅采用管理和技术的手段来减少无功功率消耗的方法是提高自然功率因数最经济的方法。提高自然功率因数的方法主要有： 1) 对电动机的合理使用； 2) 异步电动机的检修质量的提高； 3) 同步电动机的尽量使用；

4) 对配变容量进行合理的选择，同时配变的运行方式也应做相应改善。对负载率比较低的

进行配变时，采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网

的自然功率因数

【11】

。

3.1.2 无功补偿方法

为了减小损耗，节约电能，提高电压质量，必须提高功率因素。供电企业规定用户的功率因素为0.9以上，但实际功率因素低于0.9，当采用提高自然功率因数措施后，仍未达到电网要求，则要采用无功补偿装置来提高。

无功补偿的具体实现方式：用并联在感性负荷装置上的容性负荷装置产生的无功功率，与补偿感性负荷装置产生无功功率相抵消。 1）补偿装置的选择

同步电机、并联电容器、静止无功补偿器（SVC）以及静止无功发生器这四种是电力系统最常用的无功补偿装置，除并联电容器外，其中同步电机、静止无功补偿器（SVC）以及静止无功发生器既能吸收容性无功又能吸收感性无功，而并联电容只能吸收感性无功。

①. 同步电机：

一般将同步电机分为同步发电机，同步电动机和同步调相机三种。 a. 同步发电机：

补偿装置中唯一的有功电源是同步发电机，但由于它运行在额定状态时可以发出无功功率，所以它又是基本无功电源。

主要原理为：在正常运行情况时，同步发电机以滞后功率因素的状态运行，所以向系统提供无功。可以通过减小励磁电流来实现同步发电机以功率因数超前的状态运行，向系统吸收无功功率。

b. 同步电动机

同步电动机的工作过程正好是同步发电机工作过程的逆过程。 c. 同步调相机：

空载时运行的同步电机称为同步调相机，它能提供或吸收无功功率当工作于过磁或欠磁的情况——这是它与同步电机最大的不同。它的优点是无功功率的输入、输出值能根据电压进行平滑的调整；缺点是有功功耗大，速度响应慢，现在已逐渐被淘汰。

②. 并联电容器：

目前使用的最为广泛的一种无功电源为并联电容器。它的工作原理是经过电容器的交流电流相位超前其电压相位，与电感正好相反，因此向电网系统提供无功功率。

③. 静止无功补偿器：

用晶闸管控制电抗器和电容器投切的功率补偿装置为静止无功补偿器。晶闸管通断反应迅速，通断次数没有，所以使得静止补偿器在电压变化时能快速、平滑的调整输入、输出无功功率，并且提供分相补偿。静止无功补偿器有较强的适应性，特别对于三相不平衡负

荷和冲击负荷，但是使用时要加装专门的滤波器，因为在控制过程中会产生高次谐波。

④. 静止无功发生器：

静止无功发生器由可关断晶闸管控制内部电压源逆变器。工作原理是：电容上的直流电压通过晶闸管的适当通断转换成同步三相交流电压，并将其并联接入电网。只要适当的控制逆变器的输出电压，就可改变运行状态，使之处于感性，容性或零负荷状态。 2）低压无功补偿方法选择

低压无功功率补偿采用的方法主要有：低压分散补偿以及低压集中补偿两种。 ①. 低压个别补偿:

低压个别补偿又称随机补偿，它与用电设备共用一套断路器，工作原理是将单台或多台低压电容器组分散的与用电设备并联以满足个别用电设备的无功功率需求。在有个别设备容量大且连续运行的系统的无功补偿适用低压个别补偿，优点是：与设备“双入双出”，不会有无功功率倒送的情况发生，占地面积小，投资少，安全性高。 ②. 低压集中补偿：

在配电变压器低压母线侧通过低压开关将低压电容器连接的补偿方式为低压集中补偿。它的保护装置为无功补偿投切装置，根据低压母线上的无功负荷进行整组的电容器投切，接线简单，有功损耗小，经济性高，是现在常用的无功补偿手段之一。 3.1.3 无功补偿方法的确定 1）无功补偿装置的确定：

①. 由于同步电机已被淘汰，所以在并联电容、静止无功功率补偿器以及静止无功发生

器三者中选择

②. 本设计只要完成简单的无功功率补偿，要求控制简单，而静止无功功率补偿装置需

要设置专门的滤波器来消除高次谐波，所以这个也摒弃。

③. 静止无功发生器虽然是控制比较简单能满足无功补偿的要求，但并联电容也能满足

设计的要求并有良好的群众基础。

综上所述，本设计选用较经济的并联电容作为无功补偿装置。

2）低压无功补偿的方法的确定要考虑到其能否满足系统要求、经济性、维护的简单的要求，根据上述的补偿方式的特点，本设计无功功率补偿方式选择的缘由有：

由于本设计低压侧用电设备较多，如果采用低压个别补偿对设备进行补偿，那么接线比

较复杂，并且管理维护起来不是很方便。

由于本设计是一栋大学生公寓楼的供配电设计，其无功补偿主要的目的是使得系统总的功率因数达到供电局的要求，再考虑管理维护起来的便捷性，选用低压集中补偿较为合理。

综上所述，本设计选用低压集中补偿的方法。 3.1.4 无功补偿计算及补偿装置

补偿前有功功率为977.66kw,无功功率为741.7kvar，视在计算负荷为1227.17kVA。 1) 先求补偿前功率因数

cos1=PCSC977.661227.170.797

得出总功率因数大概为0.797。

2) 一般补偿后的目标功率因数取0.92，以使变压器高压侧的功率因数达到0.9。

11则：Q30P30(tg1-tg2)977.66tgcos0.797tgcos0.92324.40kvar

可以得出初步计算无功补偿容量大概为324.40kvar，则补偿后无功功率为417.3kvar，初步计算如表3.1所示：

表3.1无功补偿初步计算表

无功补偿前 无功补偿后

有功计算负荷

P30/kw

977.66 977.66

无功计算负荷Q30/kvar

741.7 417.3

视在计算负荷S30/ kVA 1227.17 1062.99

功 率 因 数

cos

0.774 0.92

综上可总结出无功补偿后的功率因数约为0.92，满足补偿后目标功率因数0.92。 功率补偿装置我们采用两组自愈式低压并联电力电容器，型号为BSMJ0.4-20/3，额定容量为20kvar，总电容为398uF，额定电流为29.8A，每组各有10路。

补偿功率QC22010400kvar324.40kvar，满足补偿要求。 无功补偿后 无功功率：Q30341.7kvar

视在功率：S302222P30Q30=977.66341.71035.65kVA

功率因数：cosP30977.66=0.944 S301035.65满足功率因数不小于0.92的要求，补偿实在功率S301035.65kVA。 3.2变压器的选择

3.2.1变压器类型选择原则

在进行负荷计算完毕并且进行无功功率补偿后，就可以根据补偿后的视在功率来选择变压器。变压器的选择包括类型、台数、容量的选择。

变压器类型的选择是选择变压器的作用、相数、绕组方式、绝缘及冷却方式、调压方式、连接组别等，并应优先选用高效节能、技术先进、免维护的新产品。

变压器分类：

1) 单相变压器、三相变压器、多相变压器这三种是以变压器的相数进行分类的，其中三相

变压器多数被用于用户变电所。

2) 无励磁调压（又称无载调压）变压器和有载调压这两种是以变压器调压方式分类的。无

励磁调压方式一般被采用与10KV配电变压器，；有载调压方式一般被使用于35kv总降压变电所的主变压器，作用是使得电压偏差满足要求。

3) 自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器等是以变压器的绕组方式分类的。用户供电

系统一般采用双绕组变压器。

4) 油浸式变压器、干式变压器（SCB）以及充气式（SF6）变压器等是以变压器的绝缘方

式分类。

油浸式变压器冷却方式有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷却式等。干式变压器冷却方式有自然冷式及风冷式两种，其中采用风冷式可提式变压器的过载能力。对于多层或高层建筑内的变电所，考虑到防火要求，应采用干式变压器。当干式变压器与高低压配电装置设在同一房间时，还应配置不低于IP2X防护等级的防护外壳。

变压器类型的选择原则：

1) 一般选择双绕组三相变压器，并选用SL7、S7、S9等低损耗变压器。

2) 如果变电所内具有三种电压，且通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的

15%以上时，主变压器应采用三绕组变压器。

3) 对于一些特殊环境要求，这就要要选择具有相应功能的变压器。如防尘防腐型变压器，

防雷型变压器、不燃或难燃型变压器等。

4) 在电压偏移较大且电压质量要求高的场所应选用有载调压型变压器如SZL7、SZ9系列

变压器。

3.2.2变压器台数选择原则

变压器的台数应该根据负荷性质、地区供电条件、运行方式、用电容量和企业发展等因素综合起来考虑确定。

选择原则：

1) 最好装设两台主变压器在有一、二级负荷的变电所，也可装设两台以上主变压器在技术

经济较为理想的情况下。变电所装设一台主变压器也可行，但前提是它可以从中、低压配电网络取得足够容量的备用电源。

2) 适合装设两台的变压器的场合是其负荷具有季节性或负荷昼夜变动大，并采用经济运行

方式。

3) 负荷容量大（1250kVA以上）且负荷集中的三级负荷宜装设两台主变压器 4) 变电所两台或多台主变压器在运行时应考虑其经济性。 3.2.3变压器容量选择原则

变压器容量是根据负荷计算且经无功补偿后的视在功率来进行选择确定的。选择原则： 1) 一般采用可满足投入运行后5~10年的预期负荷的三相变压器的容量，所以其容量至少

留有15%~25%的冗余量。

2) 据《10kV及以下变电所设计标准》GB50053-94中第3.3.2条规则：在装设两台及以上

变压器的变电所，当其中一台变压器故障或检修使得断开时，其余变压器容量应保证一、二级负荷用电。

3) 只装设一台变压器时其容量要大于等于负荷计算容量。

4) 选择单台变压器时要注意它容量上限，不应该大于1250~2000kVA以上。 3.2.4变压器型号的确定

变压器的选择需满足上述变压器类型、台数、容量的选择原则，所以本次设计在选择依据下面几点：

1) 根据变压器的类型的选择原则，结合实际环境因素以及设计要求，最好是选择干式变压

器SCB系列，但由于同容量的干式变压器的价格要高于油浸式的很多，所以我们选择选择S9-M型油浸式密封变压器。

2) 由于本设计有一级负荷，所以根据变压器的台数选择原则，选择变压器台数为两台。 3) 由于无功补偿后系统的视在负荷为S30=1035.65 kVA，考虑变压器80%的负载率，变压

器至少能负载的容量为S=1300kVA，所以结合上个条件，选择采用两台800 kvA的变压器。每台按负载率80%算，分别可承受0 kVA的负荷，共可负担1280 kvA的负荷，但实际上总视在计算负荷只有1035.65 kvA，一级负荷只有218 kVA，留下了17%的充足冗余量，保证了5~10年的预期负荷。

综上，确定变压器的具体型号为S9-M-800/10型变压器，共设置两台，变压器的具体参数如表3.2所示：

表3.2 S9-M-800/10型变压器参数

额定容

额定电压（kV） 连接组

损耗（kw）

空载电

阻抗电

型号

S9-M-800/10 量（kVA）

一次 102800 ×2.5%

二次

标号

0.4 DYn11 空载

负载

1.4 7.5 流（%） 压（%）

1.0 4.5

4 供配电系统接线方案

4.1 变配电所主接线方案

4.1.1变配电所主接线设计原则及要求

电气主接线设计是共配电系统设计重要内容之一。主接线的确定对电气设备的选择、配电装置结构、运行后供电的可靠性以及经济性有较大的影响。因此要求设计的变配电所主接线时，确定的条件有变配电所的重要性、进出回路数、电气设备特点以及负荷性质等条件，同时还要考虑其安全性、可靠性，灵活性以及经济性等要求

1) 安全性

对于供电系统，安全性是首要的，所以本系统主接线线路在设计是应该将线路的安全性放在第一位考虑，对于安全性有如下要求：

①. 必须装设高压隔离器在高压断路器的电源侧和可能反馈电路的另一侧。 ②. 必须装设低压刀开关在低压断路器的电源侧和可能反馈电路的另一侧。 ③. 如果高压出线柜装有高压熔断器-负荷开关，在其母线侧必须装有高压隔离开关

【13】

【13】

。

。

2) 可靠性

可靠性是整个供电系统的基本要求，特别是对于一二级负荷，如果停电可能会发生重大事故，造成重大的损失。所以本供配电系统的主接线设计在满足安全性的前提下应该满足可靠性的要求。由于本设计的负荷有一级负荷，根据2.1.2节中一级负荷对电源的要求，本系统主接线设计的可靠性要求如下：

①. 当一条供电线路出现故障或者断开检修时，必须有另外的线路能够提供60%的负

荷，一级负荷设备必须全能正常工作。

②. 最好使用低压断路器作为变配电所低压侧的总开关，同时如果为母线分段的线路

设计，其低压母线的分段开关也应采用断路器。 3) 灵活性

主线路的灵活性要求主要体现在：系统能适应变压器各种经济运行的要求，并且要考虑到以后的扩展。同时在线路由于各种原因停止供电时，能灵活的切换到另一条供电线路提供正常用电。

4) 经济性

除了要考虑上面要求，主线路的选择还需要考虑经济性，经济性就是在满足正常运行的

条件下，要尽量选择性价比高的节能产品。 4.1.2变配电所主接线规则

1) 变电所高压侧主接线规则

①. 有总降压变电所或高压配电所的变电所，高压配电线路的首端安装高压侧开关

电器、保护装置和测量仪表等，而分变电所高压侧一般不装开关，或装简单的隔离开关（熔断器式隔离开关），熔断器、避雷针等，如图4-1所示。由图可看出，如果是高压架空进线，则高压侧一定要加避雷器，防止电力变压器和其台设备的绝缘受到雷电波侵入击毁。

②. 无总变电所时，变电所必须装备高压侧的开关电器，保护装置和测量仪表等，

所以一般要设高压配电室。如果变压器容量小，供电可靠性要求不高的话，也可不设高压配电室，直接将高压侧的开关电器设在变压器室外墙上，并在低压侧计量电能；或者在低压配电室内装置高压开关柜，在高压侧计量电能。

图4-1 变电所高压侧主接线方案

2) 变电所低压侧主接线规则

单个电源供电的变电所低压侧通常采用单母线的形式，双电源供电的低压侧采用单母线分段制。应将能带负荷操作的总开关装设在低压配电装置附近没有操作开关的在变压器低压侧。

4.1.3变配电所主接线基本形式

有母线的主接线的基本形式包括单母线和双母线接线。单母线接线有不分段单母线、分段单母线以及分段带旁路单母线等接线形式；双母线接线有分段双母线、分段分段带旁路双母线以及二分之三等接线形式。根据《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-94第3.2.1规定：对于10kV以下的民用建筑变电所，从经济性考虑一般采用的主接线形式为分段单母

线和不分段单母线，所以这里只介绍这两种。

1) 不分段单母线接线

不分段单母线是母线接线中最简单的接线形式，接线形式如图4-2。

图4-2 不分段母线接线

由图我们可以明显看出，不分段单母线接线：

①. 优点 结构简单，设备使用少以及建造配电装置的费用低。 ②. 缺点 线路不是很可靠，灵活性不高。

因此，适用于对供电可靠性要求不高的、容量小的系统。 2) 分段单母线接线

分段单母线接线设计出来就是为了克服不分段单母线的缺点，接线形式如图4-3。

图4-3 分段母线接线

由图我们可明显看出，分段单母线接线： ①. 优点 可靠性有所提高，也较为灵活。

②. 缺点 建设费用相对的也要高些，每段母线的出线回路增加。

因此，适用于可靠性、灵活性要求高的6~10kV的变电所以及配电出线回路多于5条的场所。

4.1.4主接线设计方案的确定

变配电所的主接线在设计时必须要符合上面叙述的设计原则，满足安全性、可靠性、灵活性以及经济性的要求，所以本设计的变配电所的主接线在设计时考虑以下几点：

1) 由于本设计有一级负荷，由2.1.2节可知一级负荷供电必须要有两个电源供

电，即有两条供电线路。

2) 根据主接线可靠性的要求，本主接线设计时要满足：当一条供电线路出现故障或

者断开检修时，必须有另外的线路能够提供整个系统60%的负荷，其中一级负荷设备必须全能正常工作。

3) 学生公寓的供配电设计要考虑今后学校的扩招，因此在设计时要具有灵活性，以

满足以后的扩展。

4) 从经济性考虑，对于10kV以下的民用建筑变电所一般采用的主接线形式为分段

单母线和不分段单母线。

综上所述，本设计的主接线的高低压侧均选择分段单母线接线方式 4.2 低压配电网络的确定 4.2.1低压配电系统接线方式

配电网络在电力网中起着分配电能的作用，是又变配电站向用电设备输送电能时采用的网络形式，是220~380V电能的分配网络。

采用的有放射式、树干式、环形网络及混合式的低压配电系统接线方式。 1) 放射式接线方式

放射式接线方式如图4-4a所示，特点是当任一引出线发生故障或停电检修时，其余引出线都不受影响，供电可靠性高。

放射式接线适用的情况是：

①. 重要的用电设备以及设备容量大、负荷集中。 ②. 用电设备需要集中联锁启停。

③. 不宜放置配电及保护启动设备的具有腐蚀性及危险场所 2) 树干式接线方式

树干式接线方式如图4-4b所示，特点是开关设备以及有色金属消耗小，经济性高，但干线如果发生故障停电范围大，可靠性不高。

对供电可靠性要求不高且容量不大、负荷分布比较均匀的场合一般使用树干式接线。

图4-4低压放射性和树干式系统接线方式

3) 环形接线方式

环形接线方式如图4-5所示，可以看出它的供电可靠性是最高的，任一线路发生故障或者停电检修时，只要切换电源便可恢复供电。但环形接线方式的保护及整定配合相对复杂，一般场合不会使用。

图4-5 环形接线方式

4) 混合式接线方式

混合式接线方式是采用多种接线方式相结合的接线方式，使接线方式之间优缺点互补中和，达到较理想的效果。

4.2.2低压配电系统接线方式的确定

低压配电系统接线方式在设计时也应满足可靠性、灵活性和经济性的要求，对于本设计的低压配电系统接线方式的确定由以下几点作为依据：

1) 从可靠性考虑：学生公寓楼对供电可靠性有一定的要求，而且每层的负荷需求较

大，所以我们拟采用放射式或者环形接线方式。

2) 从经济性考虑：环形接线方式的投资大，设备投入使用多。而放射式接线在能保

证可靠性的前提下，比环形接线方式要经济些。

3) 学生公寓楼的低压配电系统有分主配电箱和每层分配电箱，由上述分析对于主配

电箱我们采用放射式接线，但分配电箱到每个寝室供电，如果也用放射式接线投资较大、有色金属消耗的也增加，经调研发现实际上对于分配电箱对寝室供电的线路采用较为简单的树干式接线，也能满足要求。

综上所述，公寓楼低压配电网络的接线方式采用放射式和树干式混合的混合式接线。这种接线方式既结合了放射式供电可靠性高的优点，又减少了有色金属的消耗，同时方便了操作维护，具体设计如下：

本设计低压配电网络的设计是公寓楼总配电房采用放射式给各层分配电箱。 对于层楼配电柜到各个寝室的接线方案是采用树干式节省有色金属的使用。

5 电气设备选择及保护

5.1 短路电流计算

5.1.1短路电流计算的目的和意义

短路计算是电气设计的基本计算之一，在设计之初必须先进行短路计算。 1) 短路计算的目的

如果线路出现短路故障，会使线路上的电气设备过流损坏，影响系统运行的稳定性，如果不及时切断电源或切断部分负荷，有可能引发较大的事故，同时短路产生的磁效应会影响通信设备的正常工作。由此可知短路计算的目的就是：选择合理的导线、电气设备，减少其在线路短路时的损坏概率；在短路时依靠合适过电流保护装置有效的切断故障；将电力系统在线路严重短路情况下的损害降到最低。

2) 短路计算的意义

由短路计算的目的知道其意义为：选择变配电所内各设备；对导线电缆以及一些电气进行热稳定和动稳定的校验；对保护装置进行选择和整定等。 5.1.2短路电流计算

短路故障计算包括简单短路计算和复杂计算。简单计算只处理单复的短路故障，复杂计算则可以处理短路和断路的多重工作。文献[15]提出的计算方法是简单的短路计算，除了该计算，简单短路故计算还包括利用标幺值法和欧姆法计算三相短路计算。标幺值法是短路电流计算最常用的简单计算方法；欧姆法又称有名值法，它计算的结果和用标幺值法计算的结果相近，一般用于低压网络的短路计算。

由于公寓楼短路电流的计算包括高压侧和低压侧，为了方便计算高低压侧我们都采用利用标幺值法来计算短路电流，系统计算电路图如5-1所示，电力线路每相的单位长度电抗平均值如表5-1所示。

图5-1系统计算电路图

表5-1电力线路每相的单位长度电抗平均值

线路结构

220/380V

架空线 电缆线路

0.33 0.066

单位长度电抗平均值（/km）

6~10kv 0.35 0.08

35kv以上 0.40 0.12

标幺值短路计算的具体步骤如下：

1) 设定基准容量Sd和基准电压Ud，并计算基准电流Id。 Ud1Uc110.5kV，Ud1Ud20.4kV，则： 令Sd100MVA，Id1Sd3Uc1100310.55.5kA，Id1Sd3Uc210030.4144kA

2) 计算短路回路中各主要文件的电抗标幺值。

①. 电力系统电抗标幺值：

X1XSXSXdSdSte100MVA500MVA0.2

②. 架空线路电抗标幺值：

X2Xd.WL1XWL1Sd2Ud1X0LSd2Ud10.351510010.524.7

③. 电缆线路电抗标幺值：

X3Xd.WL2XWL2Sd2Ud2X0LSd2Ud20.080.510010.520.036

④. 变压器的电抗标幺值：

X4XdTXNTSdUK%Sd4.51004.5 SN100SN100其中UK%为变压器短路电压百分值。 3) 绘制等效电路图，如图5-2所示：

图5-2 等效电路图

4) 针对k-1、k-2短路点化简电路，计算总电抗标幺值

①. k-1点短路总电抗标幺值

**X*k1X1X2X*3*X40.24.7622.48

②. k-2点短路总电抗标幺值

**X*k2X*k2X5X6X*7*X82.480.0364.524.748

5) k-1短路点三相短路电流和短路容量

①. 三相短路电流周期分量有效值：

5.53IkI/X2.22kA d1k12.48②. 三相次暂态短路电流及短路稳态电流：

33I3ichIk12.22kA

③. 高压侧三相短路冲击电流：

3ish2.55I32.552.225.66kA 3Ish1.51I31.512.223.35kA

④. 三相短路容量：

1003Sk40.32MVA 1SdXk12.486) k-2短路点三相短路电流和短路容量

①. 三相短路电流周期分量有效值：

1443IkI/X30.33kA d2k24.748②. 三相次暂态短路电流及短路稳态电流：

33I3ichIk230.33kA

③. 低压侧三相短路冲击电流：

3ish1.84I31.8430.3355.81kA 3Ish1.09I31.0930.3333.06kA

④. 三相短路容量：

1003SkSX20.9MVA d2k24.7847) 最后列出短路计算表短路计算表5-2：

表5-2短路计算

短路点 短路电流/kA 短路容量/MVA Ik(3) k-1 k-2 2.22 30.33 I''(3) (3) I3) is(h(3) IshSk(3) 40.32 20.9 2.22 30.33 2.22 30.33 5.66 55.81 3.35 33.06 5.2 电气设备选择的原则和方法 5.2.1 电气设备选择以及校验的方法

电气装置中的电气设备和载流导体，在正常运行和短路时，都必须可靠地工作。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确的选择电气设备和载流导体。

各种电气设备和载流导体的选择分为两大类：一类是各种设备选择的一般条件，也是基本条件，即按正常工作条件进行选择按短路状态校验其动稳定和热稳定各种设备的特点要求，分别满足的特殊条件。 选择电气设备的一般条件包含个步骤：

1) 按正常工作条件选择。选择的方法是电器的额定电压要大于等于电网的额定电压；电

器和导体的额定电流要大于等于额定温度下合理工作时最大的工作电流，应注意的是如温度不是额定温度，且大于40C小于60C，则其长期允许的最大为额定电流乘以温度调整系数（如式5-1所示）。

Ial0

0

【15】

；另一类是根据

aliIN (5-1)

al0式中，al为长期发热允许温度；i为实际环境温度；0为额定环境温度，电器的一般为40oC，裸母线为25oC。

值得注意是的电缆的选择，可以利用其经济密度来选择横截面积，这种方法比较简单。 2) 校验短路情况下电气设备的热稳定性和动稳定。 ①. 校验隔离开关、负荷开关以及断路器的短路稳定性。

a热稳定性校验，条件是电器的热稳定电流It的平方和热稳定时间的乘积，要大于等于短路电流产生的热效益Qk。

2It2tQkItim (5-2)

其中tim是假想的短路发热时间（timtk0.05）；tk是继电保护动作时间和短路器分闸时间相加的和。

b动稳定的校验,条件是电器规定的动稳态电流ies和Ies要大于等于短路冲击电流

3和I(3)，即 ishshiesish (5-3)

3 (5-4) IshIsh3②. 校验电流互感器

a 热稳定性校验，条件是：

2It21QkItim (5-5)

KtIN12Qk其中Kt是电流互感器的热稳定倍数。 b 动稳定校验，条件是：

2Itim (5-6)

（3）imaxish (5-7) （3）2KesI1N10-3ish (5-8)

其中Kes是电流互感器的动稳定倍数，I1N为电流互感器额定一次侧的电流 ③. 检验母线短路稳定性 a热稳定性校验，条件是：

SSmaxQkKsC (5-9)

其中C为母线材料的热稳定系数。其中母线在正常工作时和短路时的稳定系数如表5-3所示：

表5-3母线在正常工作时和短路时的稳定系数

正常工作时最

类型

材料

高允许温度

铝

母线

铜

b 动稳定校验，条件是

70

200

171

70

许温度 200

数C

短路时最高允

短路热稳定系

al (5-10)

其中硬铜的al为14010-3Pa。 5.2.2导线和电缆（母线） 1) 导体材料

导线和电缆（母线）的导电材料，通常有铜和铝两种。一般选用铜做导电材料，导电能力好，经济节能。铝本身的耐腐蚀性不高，所以在沿海地区的架空线要使用防腐型的钢芯铝绞线。

在高度可靠性要求的重要回路、不适合铝的环境以及安全性要求高的重要场所等线路，一般选用铜材质。

2) 普通电缆绝缘材料及护套

一般电缆绝缘材料和护套有聚氯乙烯（PVC）、交联聚乙烯绝缘（XLPE）、橡皮绝缘。 ①. 聚氯乙烯（PVC）

用聚氯乙烯（PVC）绝缘的电线电缆，线芯长期准许工作温度70℃，短路热稳定300 mm2

及以下截面时允许温度为160℃，300 mm2以上截面时为140℃。

应注意的是，聚氯乙烯在燃烧时会散放有毒烟气，所以在人流密集场所，或者重要的厂房，不宜采用，应采用低烟、低卤或无卤的阻燃电线电缆。

②. 交联聚乙烯绝缘（XLPE）

在交联聚乙烯绝缘（XLPE）的电线、电缆，其线芯长期工作发热允许温度为90℃，短路热稳定允许温度为250℃。

普通的交联聚乙烯材料不具有阻燃性能，燃烧是不会产生大量有毒毒气。 ③. 橡皮绝缘电力电缆

橡皮绝缘电力电缆，其线芯长期工作发热允许温度为60℃，短路热稳定允许温度为220℃。橡皮绝缘的特点是具有较强的耐寒能力，弯曲性能好。 3) 导线，电缆和母线型号

导线的型号有裸导线和绝缘导线之分。LJ、LGJ、LGJF为裸导线的型号，一般用于高架线路上。橡皮绝缘（BX、BLX等）、塑料绝缘（BV、BLV等）、阻燃性绝缘（ZR-BV等）属于绝缘导线的型号。

母线的型号有铜（铝）芯硬母线TMY（LMY）、铜(铝)芯软母线TMR（LMR）。一般硬母线用的最多，软母线多用在接头处或活动的地方。

电缆的型号有ZLQ系列（粘性油浸纸绝缘电缆）、ZLQP系列（油浸纸滴干绝缘电缆）、

VL系列(塑料电缆)、YZL系列（交联电缆）等。 4）导线和电缆（母线）截面选择

导线和电缆（母线）截面选择方法参照5.2.1节。除此之外，在电缆的最大负荷利用小时数Tmax5000h或长度L20m的情况下，还可根据经济电密度J进行选择导体经济截面积S，计算公式为：SImaxJ，经济密度值可查表5-4得。

表5-4 各种导线的经济电流密度值J（Amm2）

年最大负荷利用小时数Tmaxh

<3000

架空线路和母

线 电缆线路

铝

1.92

1.73

1.54

导线和电缆（母线）截面选择方法参照5.2.1节。除此之外，还有按电压损失校验，即在最大负荷时线路的电压损耗U%Ual%5%（线路允许电压损耗），U%的计算公式为：

铜 铝 铜

3.00 1.655 2.50

3000~5000 2.25 1.15 2.25

>5000 1.75 0.90 2.00

线路类别 导体材料

U3IFmaxLR0cosX0sinUns (5-11)

其中L为电缆的线路长度，R0、X0单位长度电缆的电阻和电抗。 5）中性线和保护线截面选择

①. 中性线截面的选择：一般选择中性线截面不得小于相线的一半，若为三相中引出

单相或两相线路的中性线截面和相线截面相同。

②. 保护线截面的选择：若相线截面小于16mm2，保护线与之相等；若相线截面在

16mm2和35mm2之间，保护线截面要不小于16mm2；若相线截面大于35mm2，保护线截面为相线截面的一半。

5.2.3高压断路器

高压断路器用来切断或闭合高压电路中的空载和负荷电流，当系统短路或过负荷时，可切断电流。它本身带有灭弧结构和较强的断流能力。 1) 高压断路器的种类

断路器的种类有：多油（少油）油断路器、SF6（六氟化硫）断路器、压缩空气断路器以及真空断路器等。现在市场上用的最多的断路器种类是SF6（六氟化硫）断路器和真空断路器。下面就这两种进行简单的介绍。

①. 真空断路器

真空断路器之所以称为“真空”，是因为它的灭弧介质和绝缘介质都是高真空的。也正由于这个原因，真空断路器具有的特点是体积其他断路器要小、重量轻、开断性能好、可多次连续开断、以及灭弧不用检修。它一般被用在35kV及以下变电所中。真空开关的额定电流一般为630A~3150A,3秒热稳定电流有效值为16kA~50kA，动稳定电流峰值为40kA~125kA，但参数和价格是成正比的，所以选择是还要考虑其经济性。

②. SF6（六氟化硫）断路器

顾名思义SF6（六氟化硫）断路器的灭弧介质和绝缘介质为SF6（六氟化硫），这种气体使得该断路器断路口的电压和电流大大提高，所以能承受比较高的电压，一般被用于35kv以上超高压大容量的电力系统中。 2) 断路器的选择

高压断路器的选择一般方法参考上节，还需选择的特殊项目为开断电流和短路开合电流。具体选择如下：

开断电流：中速的断路器，它的开断电流INor选择时要大于等于短路电流的非周期分量

I3，即在本设计中INorI32.22kA。

短路关合电流：在额定电压UN下，短路关合电流iNC1是能关合一个开断的最大短路电流。

3,即在本一般情况下，短路关合电iNC1的大小要大于等于短路冲击电流ish3设计中iNC1ish5.66kA。

5.2.4高低压熔断器

熔断器是短路和过电流保护器的一种，在供配电系统中一般用来保护电力线路、变压器、并联电容和电压互感器等。

1) 熔断器的作用有短路保护、过载保护和接地故障保护。

①. 对于短路保护，熔断器的动作是熔体融化和电弧熄灭的过程，选择的熔断器要

着重考虑其切断短路电流的分断能力，一般选择装置NT型熔断器；

②. 过载保护的熔断器具有很好的反时限的时间电流特性，这种特性使得熔断器在

导线温度达到最大限度时切断电路，保护了线路的安全，一般选择具有良好特性的RM7熔断器；

③. 接地故障保护的熔断器要求切断电路动作灵敏度高，最好选择最大允许阻抗较

大的RT0熔断器。

2) 熔断器的选择原则

①. 额定电压UFUUN

②. 额定电流IFUIFE (熔体额定电流) 3③. 断流能力IocIsh

3) 熔断器的熔体电流规格选择

①. 用于线路保护的熔体电流，选择时应满足：

IFEI30 (5-12)

IFE(0.5~1)Ipk (5-13)

IFEKOLIal (5-14)

其中Ipk是线路的尖峰电流， KOL是过负载系数，Ial是被保护的线路最大允许电流。

②. 用于变压器保护的熔体电流，选择时应满足：

IFE(1.5~2)INT (5-15)

③. 用于并联电容保护的熔体电流，选择时应满足：

IFE(1.2~2)INC (5-16)

④. 用于电压互感器保护的熔体电流，选择时应满足：

IFE0.5A (5-17)

对于熔断器的选择要先确定其作何种保护，计算确定其熔体的保护电流，再根据选择原则选择熔断器的额定值，确定熔断器的型号参数，本设计使用的熔断器作为高压侧电压互感器的保护，所以熔体电流选择IFE5.2.5低压断路器

低压断路器的主要作用和高压断路器的主要作用基本相同，只是它用于低压网络的

0.5A。

保护。根据绝缘介质的不同，可以将其分为空气式和真空式。 1) 低压断路器选择时应满足以下原则： ①. 额定电压UQEUN

②. 额定电流IQEIOR（过电流脱扣器额定电流） 3③. 最大通断能力IocIsh

2) 低压断路器过电压脱口器的作用是在选择时应满足： ①. 额定电流IORI30

②. 长延时过电流脱扣动作电流IopKrelI30(Krel可靠性系数=1.1)

(5-18)

③. 瞬时过电流脱扣器动作电流IopKolIal（Kol过负荷系数=4.5）

(5-19)

5.2.6电流互感器

电流互感器起到将一次系统的大电流按比例转化成小电流，用以供给测量仪表和保护装置的作用，是属于继电保护的一种。 1) 电流互感器的分类

①. 电流互感器根据用途分有测量用电流互感器和保护用电流互感器.

②. 根据绝缘介质的不同可分为：干式、浇注式(Z)、油浸式以及气体绝缘(Q)电流

互感器。浇注式一般使用在35kv以下屋内配电，油浸式一般装置在在户外。 ③. 根据安装的方式的不同可分为：贯穿式（A）、支柱式(Z)、母线式（M）以及套

管式电流互感器。 2) 电流互感器的选择

电流互感器的选择就是选择它的安装方式、绝缘材质、额定电压电流以及准确级来确定它的型号。不同用途的电流互感器对准确级的要求各不同，其中计量用的准确级为0.2s～0.5s级。 5.2.7电压互感器

电压互感器起到将高压按一定比例转换成低电压，用以供给计量仪表装置和保护的作用，也是继电保护的一种。

1) 电压互感器的分类

①. 电压互感器根据安装地点分有：35kv以下户内式电压互感器和35kV以上户外

式电压互感器.

②. 根据绝缘介质的不同可分为：干式、浇注式(Z)、油浸式以及气体绝缘(Q)电流

互感器。浇注式一般使用在35kv以下屋内配电，油浸式一般装置在在户外。 ③. 根据其相数分可分为：单相式和三相式电压互感器。 2) 电压互感器的选择

电压互感器的选择就是选择它的安装地点、绝缘材质、额定电压以及准确级来确定它的型号。本设计中 5.2.8隔离开关

隔离开关俗称刀开关，是一种普遍使用的简单的低压电器。一般用于隔离电源、分断负载，以确保线路检修的安全，所以它相较于其他低压开关来说最接近电源。 隔离开关的分类有：

 HD11FA（防误型）隔离器：额定工作电流IN200A~1600A,额定电压为

UN400V。

V。 HD、HS开启大电流隔离器：额定工作电流IN6000A,额定电压为UN1000

 HR3熔断器式隔离器：额定工作电流IN1000A,额定电压为UN400V。 隔离器根据线路工作电压和最大负荷选择后，还需校验热稳定和动稳定，校验合格后，方可使用。 5.3防雷接地保护 5.3.1防雷保护

由于雷击时会产生静电感应和电磁感应，会引起线路火花放电导致火灾的发生，而直接遭受雷击会比感应雷受到的危害要大得多，所以必须装设防雷装置防止直击雷。一般防止直击雷，我们采用的方法是在建筑物顶端装置避雷针或避雷带，将其经引下线引到接地装置，所以还需敷设接地装置。

除此之外，对于电气设备设计防雷接地，所以需要选择相应的避雷器。避雷器是并联在电气设备上，防止电气设备受过电压的侵害。一旦出现过电压的情况，避雷器就将电引至接地装置向大地放电。

1) 避雷器的种类

避雷器的种类有管型、阀型、金属氧化物避雷器等，目前我们用的最多避雷器的为阀型的和金属氧化物（氧化锌）避雷器。由于金属氧化物（氧化锌）的非线性伏安特性很好，所以本设计的高压配电线路、并联电容、低压配电的避雷器都选择氧化锌避雷器。

2) 避雷器参数型号的选择

避雷器型号的选择主要选择避雷器的保护对象、避雷器类型、标称电流、额定电压以及被保护设备的额定雷击残压。

根据《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB11032-2000，查得：

①. 10kv高压侧配电用的避雷器的标号为S、标称电流为5kA、额定电压为17kV、被

保护设备的额定雷击残压为50kV，所以我们高压侧的避雷器选择的型号为HY5WS-17/50。

②. 低压避雷器和并联电容补偿用的避雷器标号为S、标称电流为1.5kA、额定电压为

0.5kV、被保护设备的额定雷击残压为2.6kV，所以我们低压侧的避雷器选择的型号为HY1.5WS-0.5/2.6。

5.3.2 接地保护

接地系统是供配电设计的不可缺少的基础设施，接地就是电气设备任何部分与土壤之间作的良好电气连接。接地装置的示意图如图5-3所示：

表5-3 接地装置的示意图

接地线有接地干线和支线之分，各楼层配电箱用接地支线与接地干线相连。接地的结构有自然接地体和人工接地体，自然接地体是建筑物本身的钢筋等金属结构或埋于地的金属管道；人工接地体为另外敷设钢管、角钢以及扁、圆等钢材。

防雷接地、等电位接地和电气接地都是常用的接地方式，其中电气接地又有工作接地和

保护接地之分。

工作接地是将电力系统的某一点进行接地，以保证电气设备可靠运行。工作接地的方式有直接接地，中性点不接地以及经消弧线圈接地。对于本设计我们采用的接地方式为： ①. 本设计是主要以电缆为主的10kV的配电，所以我们采用中性点经低电阻接地。 ②. 本设计的两台变压器采用中性点接地。

③. 低压配电网的中性点我们采用直接接地形式，采用TN-S系统即中性线和保护线分开。 ④. 浣洗室采用等电位接地。 5.4电气设备的具体选择

由5.2节知，我们在具体选择电气设备前，要计算列出相应的最大负荷电流，短路电流等数据，根据这些来选择和校验电气设备是否选择正确。

经短路电流计算所得各电压级母线侧短路电流如下表5-5：

表5-5 各电压级母线侧短路电流

电压UN（kV）

10 0.4

短路电流I（kA） 2.22 30.33

冲击电流ish（kA） 5.66 55.81

热效应

负荷电流（A）

97 1212.44

Qk(4s)[(kA)2s]

19.71 3679.

短路持续时间为4s时的热效应具体计算如下：

2210kV侧：QKItim2.222419.71kAS 220.4kV侧：QkItim30.33243679.kAS

负荷电流为最大出线电流，计算是根据变压器的额定容量和额定电压，具体计算如下：

10kV侧：IFmax1.05STe23UN1.05STe3UN1.05800231097A

0.4kV侧：IFmax1.0580030.41212.44A

低压侧各线路最大出线电流如表5-6：

表5-6 低压侧出线电流计算

电压值(kV)

0.4 0.4

负荷名称 1~6层 会议厅

最大负荷（kw）

163/层 25.86

出线最大负荷电流（A）

460.17 71.26

0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

值班室 消防栓泵 消防喷淋泵 排水泵 应急照明 生活用水泵 空调 设备间 走廊照明 地下风机 其他照明

IFmax4.3 57 46 3 1 17 416 7.173 1.836 8 1.08 1.05Pmax3UNcos10.86 107.99 87.15 5.68 1.52 32.21 788.08 10.87 3.92 15.16 1.82

5.4.1 高压侧汇流母线

本地为沿海地区，根据10kV最大负荷电流IFmax=97kA，短路电流I=2.22kA，选择母线的截面积，又考虑到截面太小其在柜内与元件连接不太可靠，本设计选用TMY-40×4，装于配电柜内，其跨距L=0.8m，相间距离a=0.25m。

查相关资料得：硬铜的最大al140106Pa，TMY-40×4平放的导体长期允许载流量为IN593A，母线的工作最高允许温度为70℃，40℃综合校正系数K＝0.81，集肤效应系数Kf1。

修正40℃时的长期允许电路为IalKIN0.81593480.33A（Kf1）

IFmax48.5o40(7040)wal-40.3C I480.33al1) 热稳定校验

查表5-3、表5-5得C=171、QK19.71kA2S，则：

QkKfC19.71106125.96mm2160mm2

17122Smin2) 动稳定校验

f1.731071321ish1.731075.66103a0.25222.17Nm

bh20.0040.042W1.07106m3

6622.170.82M1.42Nm

1010fL2MW1.421.071061.33106Pa140106Pa

经过热稳定性和动稳定性的校验，母线选择型号为TMY-40×4。 5.4.2 高压侧电缆

本设计高压侧电缆选择的条件：

1) 由于本地为沿海地区，选择导体材料为铜芯。

2) 电缆的最大负荷利用小时Tmax5000h，查表5-6得经济电流密度J为1.54，计算得

SImaxJ=97248.5mm2；

3) 由于塑料是电缆发展的大方向，在加上本设计电缆的电压等级为10KV，选择时考

虑经济性。

综上，本设计高压侧电缆选择三芯交联聚乙烯绝缘镀锌铜带铠装聚氯乙烯护套电缆，型号是YJV22-8.7/10kV-3×50。电缆的允许的最高工作温度为90℃，环境空气温度为40℃，查得修正系数K=1，则Ial1215215IFmax97A截面满足载流量要求。

因电缆在工作中对热稳定要求中的短路热稳定计算时间按主保护动作时间加断路器全分闸时间计算，故短路热稳定计算时间为2s，又由于交联聚乙烯的短路热稳定温度为250℃，查得对应的热稳定系数C=140,热稳定校验如下：

2QkItim2.22229.86kAS

2SmaxQkC9.8610222.42mm250mm2

140满足热稳定校验，故选用电缆线为YJV22-8.7/10kV-3×50。 5.4.3 高压开关柜

3本次设计中，采用小车式断路器，又由于IFmax97A,I2.22kA且ish5.66kA，故

选用KYN28A—12（GZS1）型户内铠装移开式开关柜，柜体尺寸为

800mm×1500mm×2300mm，其中开关柜的各参数如表5-7所示：

表5－7 开关柜的主要参数

额定电压（kV） 额定电流（A） 额定短时耐受电流4s(kA) 额定峰值耐受电流(kA) 额定短路开断电流(kA) 额定短路关合电流(kA) 1) 1#计量柜

因为IFmax97A，选用KYN28A—12（GZS1）型户内铠装移开式开关柜，开关柜内主要设备如表5-8所示：

表5-8 1#计量柜的主要设备

主要电气设备名称 高压熔断器RN2—10/0.5 电流互感器LZZBJ9—10 200/5 0.2S 电流互感器LZZBJ9—10 200/5 10P20/0.5S 电压互感器JDZ10—10 计量柜的接线图5-4如下：

数量 3台 3台 3台 2台 12 630 20 50 20 50

图5-4 1#计量柜示意图

各主要设备检验： ①. 电流互感器

电流互感器选择LZZBJ9—10 200/5 0.2S级和LZZBJ9—10 200/5 10P20/0.5S，为支柱式浇注加强型电流互感器，前者用于计量后者用于线路继电保护，由于两者的参数基本一致，这里就只对LZZBJ9—10 200/5 0.2S级的参数进行分析，其对应的参数如表5-9所示：

表5-9电流互感器LZZBJ9—10 200/5 0.2S级参数 理论计算值 工作电压 最大负荷电流 10kV 97A LZZBJ9—10 200/5 0.2S级 参数 额定电压 额定电流 10kV 200A 4s热效应Qk 冲击电流 19.72[kA2s] 5.66kA It2t 额定峰值耐受电流 2025[kA2s] 79kA 根据理论计算值和电流互感器的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。 ②. 电压互感器

电流互感器选用JDZ10—10环氧树脂浇注全封闭式，150VA ，变比10000V/100V，2只接成V-V接线，用以测量各相间电压。 ③. 高压熔断器

因为本熔断器为保护电压互感器，额定电流选择0.5kA，所以高压熔断器选择型号为 RN2—10/0.5，相关参数为：

UeUew10kv

Iked50kAI(3)2.22kA

经校验满足要求，选择正确。 ④. 避雷器选用HY5WS—17/50 2) 1#进线柜

1#进线柜我们选用KYN28A—12（GZS1）型户内铠装移开式开关，进线柜主要设备如表5-10所示。

表5-10 1#进线柜的主要设备

主要电气设备名称

电压互感器JDZ9—10 高压熔断器 RN2—10 VS1真空断路器 进线柜接线图5-5如下：

数量 2台 3台 1台

图5-5 1#进线柜示意图

各主要设备校验：

①. 断路器

本设计采用VS1真空高压断路器，主要参数如表5-11。

表5-11 VS1真空断路器的主要参数

理论计算值 工作电压 最大负荷电流 短路电流 冲击电流 4s热效应Qk 冲击电流 ②. 电压互感器

选用3台JDZ9—10，500VA电压互感器，三台构成YN，yn，d0接线形式，用于

相间电压及对地电压的测量。 ③. 高压熔断器

高压熔断器选择RN2—10，具体参数校验同1#计量柜。 3) 1#变压器柜

变压器柜选用KYN28A—12（GZS1）型户内铠装移开式开关柜，线柜主要设备如表5-12所示。

表5-12 1#变压器柜的主要设备

主要电气设备 VS1真空断路器 电流互感器LZZBJ9—10 200/5 0.2S级 电流互感LZZBJ9—10 200/5 10P20/0.5S级 接地开关JN/5 接线图5-6如下：

数量 1台 3台 3台 1台 10kV 97A 2.22kA 5.66kA 19.77[kA2s] 5.66kA 额定电压 额定电流 额定短路开断流 额定短路关合流 VS1参数 12kV 630A 20kA 50kA 1600[kA2s] 50kA It2t 额定峰值耐受流

图5-6 VS1真空断路器示意图

①. 电流互感器

电流互感器选择LZZBJ9—10 200/5 0.2S级和LZZBJ9—10 200/5 10P20/0.5S电流互感器，具体参数校验同1#计量柜。 ②. 断路器

断路器选择VS1真空高压断路器，具体参数校验同1#进线柜。 ③. 接地开关

接地开关选择JN15-12/T31.5 ，具体参数如表5-13所示：

表5-13接地开关JN15参数

计算数据 工作电压 最大负荷电流 短路电流 冲击电流 热效应Qk 冲击电流 10kV 97A 2.22kA 5.66kA 19.77[kA2s] 5.66kA 额定电压 额定电流 额定短路开断电流 额定短路关合电流 JN/5 参数 12kV 630A 31.5kA 80kA 3969[kA2s] 80kA It2t 额定峰值耐受电流 根据理论计算值和接地开关的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。

4) 联络开关柜

选用KYN28A—12（GZS1）型户内铠装移开式开关柜，开关柜内主要设备如表5-14所示：

表5-14联络开关柜的主要设备

主要电气设备 VS1真空断路器 电流互感器LZZBJ9—10 200/5 0.2S级 电流互感LZZBJ9—10 200/5 10P20/0.5S级 接线图5-7如下：

数量 1台 3台 3台

图5-7联络开关柜示意图

①. 电流互感器

电流互感器选择LZZBJ9—10 200/5 0.2S级和LZZBJ9—10 200/5 10P20/0.5S电流互感器，具体参数校验同1#计量柜。 ②. VS1真空断路器

断路器选择VS1真空高压断路器，具体参数校验同1#进线柜。 5) 联络隔离柜

选用KYN28A—12（GZS1）型户内铠装移开式开关柜。 接线图5-8如下：

图5-8联络隔离柜示意图

6) 2#线路开关柜选择

因为两条主线路是相同的，所以另一条线路上的2#计量柜、2#进线柜以及2#变压器柜分别于与1#计量柜、1#进线柜及1#变压器柜，设备及其参数相同。 5.4.4 低压侧汇流母线

本地为沿海地区，根据10kV最大负荷电流IFmax=1212.44kA，短路电流I=30.33kA，选择母线的截面积，本设计选用TMY-80×8，装于配电柜内，其跨距L=1m，相间距离a=0.25m。

查相关资料得：硬铜的最大al14010-6Pa，TMY-80×8平放的导体长期允许载流量为IN1555A（25℃），母线的工作最高允许温度为70℃，40℃综合校正系数K＝0.81，集肤效应系数Kf1。

修正40℃时的长期允许电路为IalKIN0.8115551259.55A（Kf1）

IFmax1212.44o40(7040)wal-42.78C I1249.55al1) 热稳定校验

查表5-3、表5-5得C=171、QK3679.kA2S，则：

QkKfC3679.1061112.4mm2160mm2

17122Smin2) 动稳定校验

f1.731071321ish1.7310730.33103a0.252636.58Nm

bh20.0080.082W8.53106m3

66MfL210636.58163.658Nm 10MW63.6588.531067.46106Pa140106Pa

经过热稳定性和动稳定性的校验，母线选择型号为TMY-80×8。 5.4.5 低压开关柜

3由于IFmax1212.44A，I30.33kAI30.33kA且ish33.06kA，所以本次设计中，

选用GGD3型交流低压元件固定式电力用柜。柜体尺寸为2200mm×600mm×1000mm,开关柜具体参数值如表5-15所示。

表5－15 开关设备的主要参数

额定电压（V） 额定电流（A） 额定短时耐受电流4s(kA) 额定峰值耐受电流(kA) 额定短路开断电流(kA) 1) 1#进线屏

本设计选用GGD3型交流低压元件固定式电力用柜，柜内主要设备如表5-16所示。

380 2000 50 105 50 表5-16 1#进线屏的主要设备

主要电气设备 刀开关HD13BX—1500/31 数量 1台 断路器DW17—1600/4 电流互感器AKH-0.66P 1500/5 1S 电流互感器LMZJ1-0.5 1500/5 0.5S 1#进线屏接线图5-9如下：

1台 1台 3台

图5-9 1#进线屏示意图

①. 闸刀开关

由于IFmax1212.44A为大电流启动，所以结合5.2.8节选择隔离器的型号为HD13BX—1500/31，具体参数如表5-17所示。

表5－17刀开关HD13BX—1500/31参数

计算数据 工作电压 工作电流 热效应Qk 冲击电流 380V 1212.44A 3679.[kA2s] 55.81kA HD13BX—1500/31 额定电压 额定电流 380V 1500A 00[kA2s] 80kA It2t 动稳定电流 根据理论计算值和隔离开关的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。 ②. 断路器

根据线路最大负荷电流、短路电流以及冲击电流的值，又由于本设计主电路为单母线分段，所以断路器选择DW17—1600/4，具体参数如表5-18所示。

表5-18 断路器 DW17—1600/4参数

计算数据 工作电压 最大负荷电流 短路电流 热效应Qk 380V 1212.44A 30.33kA 3679.[kA2s] DW17—1600/4 额定电压 脱扣额定电流 额定短路开断电流 400V 1600A 50kA 10000[kA2s] It2t 冲击电流 55.81kA 额定峰值耐受电流 60kA 根据理论计算值和断路器的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。 ③. 电流互感器

电流互感器选择浇注绝缘式穿心母线型电流互感器LMZJ1-0.5 1500/5 0.5S,具体参数如表5-19所示。

表5-19电流互感器LMZJ1-0.5 1500/5 0.5S参数 理论计算值 工作电压 最大负荷电流 4s热效应Qk 冲击电流 380V 1212.44A 3679.[kA2s] 55.81kA LMZJ1-0.5 1500/5 0.5S参数 额定电压 额定电流 500V 1500A 8100[kA2s] 60kA It2t 额定峰值耐受电流 根据理论计算值和电流互感器的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。 ④. 电流互感器

电流互感器选择浇注绝缘式穿心母线型电流互感器AKH-0.66P 1500/5 1S,具体参数如表5-19所示。

表5-19电流互感器AKH-0.66P 1500/5 1S参数 理论计算值 工作电压 最大负荷电流 4s热效应Qk 冲击电流 380V 1212.44A 3679.[kA2s] 55.81kA AKH-0.66P 1500/5 1S参数 额定电压 额定电流 500V 1500A 00[kA2s] 70kA It2t 额定峰值耐受电流 根据理论计算值和电流互感器的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。

⑤. 避雷器选择HY1.5WS-0.5/2.6，3台。 2) 联络屏

母线分段处联络屏选用GGD3型交流低压元件固定式电力用柜，柜内的主要电气设备如表5-21所示。

表5-21联络屏

主要电气设备 刀开关HD13BX—1500/31 断路器 DW17—1600/4 电流互感器LMZJ1-0.5 1500/5 0.5S 接线图5-10如下：

数量 1台 1台 3台

图5-10联络屏示意图

刀开关、断路器和电流互感器具体设备参数和校验同1#计量屏。 3) 出线计量屏

选用GGD3型交流低压元件固定式电力用柜，具体设备如表5-22所示。

表5-22出线计量屏的主要设备

主要电气设备 数量 1台 1台 6台 刀开关HD13BX—15000/31 断路器DZX10—600/4 电流互感器LQG-0.5 其中出线计量屏接线图5-11如下：

图5-11出线计量屏示意图

①. 刀开关

主要考虑到选用的隔离开关它的热稳定电流要大于电路的短路电流，额定耐受电流要大于电路的短路冲击电流，且额定电流要大于线路最大工作电流，所以我们选择隔离开关的型

号为HD13BX—1000/31，具体的型号参数如表5-23所示。

表5-23刀开关HD13BX—1500/31参数

计算数据 工作电压 工作电流 热效应Qk 冲击电流 380V 508.77A 3679.[kA2s] 55.81kA HD13BX—1000/31 额定电压 额定电流 380V 1000A 00[kA2s] 60kA It2t 动稳定电流 根据理论计算值和隔离开关的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。 ②. 断路器

断路器选择DZX10—600/3 ，具体型号参数如表5-24所示。

表5-24断路器DZX10—600/3参数

计算数据 工作电压 工作电流 短路电流 冲击电流 热效应Qk 冲击电流 380V 508.77A 30.33kA 55.81kA 3679.[kA2s] 55.81kA DZX10—600/3 额定电压 额定电流 额定短路开断电流 额定短路关合电流 380V 600A 45kA 60kA 8100[kA2s] 60kA It2t 额定峰值耐受电流 根据理论计算值和断路器的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。 ③. 电流互感器

电流互感器根据线路最大出线电流IFmax508.77A，选择型号为LQG-0.5 800/5 0.5S。

表5-25电流互感器LQG-0.5 800/5参数

理论计算值 工作电压 工作电流 4s热效应Qk 冲击电流 380V 508.77A 3679.[kA2s] 55.81kA LQG-0.5参数 额定电压 额定电流 500V 800A 00[kA2s] 80kA It2t 动稳定电流 根据理论计算值和电流互感器的参数进行比较校验，得出所选择的满足短路情况下电气的热稳定和动稳定，校验合格。

其他开关柜的型号选择方法与校验同上，具体选择型号列于附件主接线图中，这里就不做

具体扩展。 5.4.6 导线的选择

1) 动力线路导线截面的选择

①. 公寓楼各层动力系统容量为Pe159kw，查表得cos0.8,Kd0.6

P30KdPe0.615995.4kwI30P303UNcos95.430.380.8181.19A

考虑到线路中电气设备的启动电流，I1.5I301.5181.19271.79A

选择铜芯导线、采用3根穿钢管敷设，查导线载流量表查得导线截面积为150mm2保护线和中性线截面积为70mm2，穿管内径为70。 ②. 损失电压校验：

cos1时，线路电压损失 u%PLCA100%1590.15100%1.24%

12.8150由于cos0.8，查得修正系数RC1.33

则电压损失U%RCu%1.331.24%1.65%5% 校验合格。 2) 照明线路导线截面的选择

①. 公寓楼各层照明系统容量为Pe=3.48kw，查表得cos0.9,Kd0.8

P30KdPe0.83.482.79kwI30P30 2.7914.06AUNcos0.220.9选择铜芯导线，采用3根穿硬塑料管敷设，查导线载流量表查得导线截面积为2.5mm2

保护线和中性线截面积为2.5mm2，穿管内径为15。 ②. 损失电压校验：

cos1时，线路电压损失 u%校验合格。

5.4.7 配电箱的选择

1) 寝室电气设计的基本原则是：

PL100%3.480.15100%1.63%2.5%，

CA12.82.5①. 照明、插座回路分开，这样保证在插座回路中的电气设备发生故障，照明回路还能正

常工作。

②. 对于热水器、洗衣机、饮水机等大功率电气设备，为防止它们同时工作时导线过热，

应该每台设备一个回路。

③. 从安全性考虑，每个回路都应设置单独接地，三孔插座需添置中性线。

④. 有了良好的接地装置，进线断路器应选择带漏电保护，保证其在漏电时能快速切断负

荷，同时配置接触器，用于过载时负荷的切断。 2) 配电箱的选择，就是要选择其回路数和容量，

①. 根据电气设计的基本原则，设置单个寝室的供电回路有5路：照明回路、普通插座

回路断路器1、普通插座回路断路器2、热水器回路断路器和备用断路器。 ②. 总开关承受总功率P总（P0.8(kw) (5-21) 1P2P3Pn）总开关承受电流：I总P总4.5（A） (5-22) 分开关承受电流：I分Pn4.5 (5-23) 由2.2.1节表2-1知单个寝室的总负荷为5.416kw，照明回路负荷为0.116kw，4台电脑用一个插座回路负荷为2kw、热水器回路负荷1.5kw、其余电器共用一个插座回路负荷为1.8kw。考虑电器启动电流等因素，选择寝室配电箱具体设备如表5-26。

表5-26 寝室配电箱设备清单

产品名称 配电箱

带漏电保护进线断路器 照明回路断路器 普通插座回路断路器1 普通插座回路断路器2 热水器回路断路器 备用断路器 交流接触器

规格 8位 2P/25A 1P/10A 1P+N/16A 1P+N/16A 1P+N/16A 1P+N/16A 2P/20A

品牌

型号 VF108T-80 AD625E C25 MC110P C10 MN116P C16 MC116P C16 MC116P C16 MC116P C16 NCH8-20 20A

价格（元）

125 133.7 27.6 42.4 42.4 42.4 42.4 115

附录

1) 学生公寓供配电系统高低压侧主电路总图如图1所示

图1高低压侧主电路图

2) 学生公寓供配电系统高低压侧主电路图A部分 ①. 高压侧线路图如图2所示

图2 高压侧线路图

②. 高压侧具体设备型号如表1所示

表1 高压侧各设备型号明细

3) 学生公寓供配电系统高低压侧主电路图B部分 ①. B部分低压侧线路图如图3所示

图3低压侧线路图

②. B部分低压侧具体设备型号如表2所示

表2 B部分低压侧具体设备明细

4) 学生公寓供配电系统高低压侧主电路图C部分 ①. C部分低压侧线路图如图4所示

图4 A部分低压侧线路图

②. C部分低压侧具体设备型号如表3所示

表3 C部分低压侧具体设备明细

5) 学生公寓供配电系统分配箱到各寝室线路图如图5所示（图中已画出10路，其余20

路相同）

图5 分配电箱到寝室电路图

6) 学生公寓供配电系统单个寝室线路图如图6所示。

图6 单个寝室内部配电线路图