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民用筑电气设计计算及示例主编单位负责人补采批准部门中华人民共和国住房和城乡设部批准文号质[2012]69号主编单位技术负责人5力必燃合脱工业大学筑设计研究院技术审定人亏力公主编单位中国筑标准设计研究院统-编号GJBT-1207设计负责人花器月光实行日期二0一二年六月一日图集号12SDX101-2目录太阳能光伏电源系统容量计算······1-17编制说明。··。············…谐波计算。…·……·…·…·1-18其变配电所负奇计|2短路电流计算与高低压电器选择设备功率计算.11高低压系统短路电流计算。。:·,:,…。·2-1计算负荷的确定·……·…·……·1-2柴油发电机供电系统短路电流计算。·······,2-6单相负荷计算…………1-6高压电器选择,······2-10尖峰电流计算。.1-8中性点接地设备选择.2-15无功功率补偿计算。·。电流互感器选择,2-16变压器容量计算。··……1-11电压互感器选择.2-17供电系统功率损耗计算,·低压电器选择··+··…2-18供电系统电能损耗计算。………·。…1-33继电保护筑年电能消耗量计算。…,……。…·…·1-14电力变压器的保护。……………3-1柴油发电机容量计算。····…····1-15高压电力线路的保护。·………,…,,3-4UPS和EPS装置容量计算,,····,·,·,··········.1-16围集号12sDx101-2审横升兰公校对汪清啡设计万力5方理览素村网ZC.ET
电力电容器的保护…3-7接地电阻的计算高压电动机的保护…3-88弱电工程常用计算高压母线分段断路器的保护····。·。··。。…3-9摄像机镜头选择-8-1供配电系统微机保护设计,····················3-10硬盘录像机容量选择······4导线及电缆截面选择视频同轴电缆有效传输距离计算8-4导线及电缆裁面的选择条件。··。…·。·····。··。·4-1广播系统功放容量与馈线的计算·…8-5按允许温升选择截面。·…·…·…·…·……,·4-2扩声系统阻抗匹配、电压匹配计算·…8-6按经济电流密度选择经济截面。··················4-3有线电视系统用户分配的相关计算8-7按电压损失校验载面··……·…·……………···4-4信息插座数量的估算······················…8-10按短路热稳定条件校验截面,…。。……。·。·…4-5线缆数量的估算··8-11低压配电系统中性线、保护线和保护中性线截面选择。···4-光纤的衰减。,。·+8-12典,富气德指付柜T…8-13一5常用用电设备…8-14电动机·。…。。·。。。5-9工程设计示例电梯,····…···…5-3工程概况及用电设备负荷计算··…··…·…··…·…916电气照明计算用电设备负荷计算··…··…·…····……·…·…9-2利用系数法照度计算·变压器选型计算·…9-4概算曲线法照度计算……。…………。…6-4自备应急电源容量计算。·………··…………·…9-6逐点计算法照度计算·…·…·。·。·。…6-5短路电流计算与高低压电器选择…9-17筑物防雷计算继电保护计算.9-13筑物年预计雷击次数·电缆和母线的选择计算···。…9-15接闪杆的保护范围·1-2防雷计算.9-11围集号12SDX101-2神楼势兰公校对汪设万力力理J.ET
1编制依据的保护、高压电动机的保护、高压母线分段断路器的保护等。1.1住房和城乡设部质函[2010j95号文《关于印发“2010年国家筑标准设4.4电线和电嵬的截面选择计算,包括导线、电缆选择的一搬条件,按发热条件计编制工作计划”》的通知选择导线和电缆截面、按经济电流密度选择经济载面、按电压损失校验截面、按1.2国家现行标准、规范:短路热稳定条件校验裁面、低压配电系统中性线、保护线和保护中性线核面选择、《筑照明设计标准》GB50034-2004硬母线截面选择等。《供配电系统设计规范》GB50052-20094.5常用用电设备计算,包括电动机、电梯的配电设计计算《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-944.6电气照明计算,包括利用系数法的照度计算、概算曲线法的照度计算、逐点《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011计算法的照度计算等《筑物防雷设计规范》GB50057-20104.7筑物防雷与接地计算,包括筑物年预计雷击次数计算、接闪杆的保护范《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007围的计算、接地电阻的计算等。《筑电气制图标准》GB/T50786-20124,8弱电工程常用计算,包括安防、广播扩声,有线电视、综合布线等弱电系统《民用筑电气设计规范》J0116-2008等的常用计算当依据的标准规范进行修订或有新的标准规范出版实施时,应对本围集相关4.9工程设计示例,包括工程概况、负荷计算、供电电压及电源的确定,无功功内容进行复核后选用率补偿及变压器台数,容量的选择、短路电流计算与电气设备选择、继电保护计2编制目的算、电缆和母线的选择计算,防雷计算等,筑电气计算工作具有计算内容广泛,计算格式严谨和计算结果准确的特点,5使用说明是电气专业设计的基础。本图集通过来用计养要点归纳,计算西示解析和计算过5.1图集所系用的原理,公式和计算方法均是以境行国家、行业规范为依器,设程实例等多种方法相结合、对筑电气的常靠方法进行综合介翻,以便广大计人员可直接引用。但图集中的示例仅供设计人贵学习使用,示例中所选列的数设计人员能够快速、正确和深入地理解和掌握筑电气常用的计算方法据、设计参数仅供示意,不作实际工程用途,设计人员应以现行国家、行业规范3适用范围为依据选取设计数据和参数。本图集适用于民用筑设计中的电气设计计算,同时可供电气设计人员学习、5.2图巢中的要点部分是对筑电气设计相关计算原理、概念和定义的简介理解电气设计中的常用计算时使用。」5.3图集中的计算方法都分是对筑电气设计相关计算方法、计算公式,计4内容简介算过程进行的展开叙述。本图集内容主要包括:供配电所负荷计算、短路电流计算与高低压电器选择。谱波的计算、继电保护。电线和电缆的截面选择,常用用电设备配电设计、电气5.4图集中的示例部分是相应计算内容的示例。照明计算,筑物防雷与接地计算、工程设计示例。5.5图集中的相关规范部分是与相应计算内容有关的国家现行规范的具体条41供配电所负荷计算,包括设备功率的确定、计算负荷的确定,单相负荷计算、尖峰电流计算、年电能消耗量计算、供电系统功率损耗计算、供电系统电能损耗5.6为缩减版面,图示中的电压均为交流50阳z电源,如380Y实际应标注为~380N计算、无功功率补偿的计算、变电所负荷计算、变压器容量计算,柴油发电机容50Hz.量计算、PS和EPS电源容量计算、太阳能光伏电源系统容量计算,著波的计算等:5.7本图集中的图形和文字符号采用《电气制围标准》GB/T50786-2012中42短路电流计算与高低压电器选择计算,包括高低压系统短路电流计算、荣油的图形和文字符号,该规范中设有的,使用实际常用的符号发电机供电系统短路电流计算,高压电器选择、中性点接地设备选择、电流互感器选择、电压互感器选择、低压电器选择等。编制说明图集号120X101-24.3继电保护计算,包括电力变压器的保护、高压电力线路的保护、电力电容器审树秋兰公?校对汪洁上残设甜万力方理览素村网ZC.ET
负荷计算1变配电所负荷计算1.1设备功率计算3.消防用电设备要点消防用电设备容量小于平时使用的总用电设备容量时,可不列入总设备容量」)进行负荷计算时,需要将用电设备按其性质分为不同的用电设备组,然后确定设备功率,它是变配电所负荷计算的基础资料和依据4.季节性用电设备计算()每台用电放备的铭牌上都标有额定功率或额定容量,由于各用电议备的颗季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备等)应选择其中较大者计入总设备容定工作条件不同,可分为连续工作制,短时或周期工作制,其设备功率的计算不能简单地将这些设备的额定功率直接相加,(③)对于不同负载持续率下的额定功率或颗定容量,应换算为统一负载持续率示例下的有功功率,即设备功率P(例1-1某会展中心380N线路上供电给5台断续厕期工作制的电动机组,其中线计算方法1台7.Skw(6:=60),2台3kn(62=150,2台22kw(6a=40%),如图1-1所示试求将该电动机组换算到负载持续率为100%时的总设备容量缆截1.单合用电设备计算过程:根据题意要将该电动机组的设备容量统一换算到E=100%,由计算(1)连续工作朝用电设备的设备功率等于颗定功率公式可得5台电动机组的总容量为」用设式中J区-m程6经45屋(2)短时或厕期工作制用电设备的设备功率是指将铭牌额定功率换算到统一=1×7.5×60%15%负载持续率下的有功功率。换算公式为:+2×3×+2×22×40%100%V100%100%=35.96kW(1-2)M7.5kWG,=60%式中6,一设备铭牌上的额定负载持续率统一要求的负载持续奉:M)3kWE=15%P=35.96kWS设备额定容量(额定视在功率)(kVA):M3kW6=15%c03p—设备额定功率因数。(3)照明设备的设备功事为光源的额定功事加上附属设备的功串。如气体放M22kW6,=40%电灯、金属卤化物灯等,为光源的额定功率加上镇流器的功耗:低压卤钨灯、节能M22kW8=40%计算灯、L印灯等,为光源的颜定功串加上其变压器的功耗2,用电设备粗图1-1电动机组示意图成组用电设备的设备功率,是指组内不包括备用设备在内的所有单个用电设备设备功率计算图集号1250g101-2的设备功率之和审因万力与收测玉。胶团注兴强2X洛1理闐素村网Z.ZC.ET
相关规范(2)单位指标法:(民用筑电气设计规范》JGW16-2008R-RN3.5.1负荷计算应包括下列内容和用途:1000(1-4)负荷计算1负荷计算,可作为按发热条件选择交压器、导体及电器的依据,并用来计式中品一单位用电指标(W/户、/床或/人):算电压损失和功率损耗:也可作为电能清耗及无功功率补偿的计算依据:N—单位数量(户数,床位数或人数)。2尖蜂电流,可用以校验电压波动和选择保护电器:2.需要系数法3一级、二级负荷,可用以确定备用电源或应念电源及共容量(1)需要系数的定义:同类用电设备组(示意田如图1-2所示)在实际运行路计算4季节性负荷,可以璃定变压器的容量和台数及经济运行方式,中,用电设备组中各设备可能不会同时运行,运行的设备也未必全部在满负荷下3.5,3当消防设备的计算负荷大于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时,应按工作,而且用电设备及配电线路在工作时都会产生功率损耗,综合考虑运行中可消防设备的计算负荷加上火灾时未切除的非消防设备的计算负荷进行计算,能出现的这些现象,定义需要系数的计算公式如下:当消防设备的计算负荷小于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时,可不计入KKK电保护消防负荷(1-5)1.2计算负荷的确定式中K。一同类用电设备组(或工艺性质相同、需要系数相近的用电设备组)要点的需要系数(1)计算负荷是按发热条件选择变压器,导体及电器的依据,也是计算电压K三一没备组的同时使用系数线缆截面极失,功率损耗、电能损耗、电器清耗量及无功功书徵的依据,一K设各组的负荷系数:(2)计算负荷道常米用尚录大子均美信手其花或与可何内实标刀。一浅备组的于均效粉C变动负荷所产生的最大热效应相等,门w配电线路的竿均效单(3)方案设计阶段可采用单位指标法:初步设计及施工图设计阶段,宜采用同类用电常用设备设备加需要系数法配电线路(4)其他计算方法如二项式法和利用系数法等,目首在民用筑中实际已很M少使用,所以本图集未列入照明计算计算方法1.单位指标法MB(1)单位面积功率法(又称负荷密度法):p-RS1000(1-3)式中P计算有功功率(kW):M防雷接地弱电计算单位面积功率(负荷密度)(W/)S筑面积(m)图1-2同类用电设备组的供电示意图计算负荷的确定图集号12SX101-2审想万力亏力版测玉格2股甜注兴强X花1-7理J.ET
负荷计算(2)单台三相用电设备:一般可长期连续工作的单台用电设备,议备功率表1-2不同类三相用电设备组的计算负荷即是其计算有功功率,即P=P单台电动机及其他需要计及效率的单台用电设备,其计算有功功率为:P=P/刀,刀为设备效率计算项目计算公式计算(3)三相用电设备组:①同类用电设各组:对三相用电设备组进行分组计算时,同类用电设备组的供电情况如围1-2所示,其计算负荷的计算公式如表1-1所示计算有功功率(kW)B-k-k)表1-1同类三相用电设备组的计算负荷计算无功功率(kyar)保护Q=K∑Q=K2(KQ)计算项目计算公式计算视在功率(kWA)线缆截面计算有功功率(kP=KPS=√p+Q计算无功功率kwar)o=P tano计算电流(4)常用设备计算祝在功事(kW国有功功率明时系,可取0一1.D:无功功率阿时系数,可取0.1.0P、P第类用电设备组的计算有功功率,有功设备功串(kW);计算电流(A)QQ一第谈用电设备组的计算无功功率,无功设备功率(kar):明计算K—第谈用电设备组的需要系数:表中P一同类用电设备组的设备功率(k):U额定电压(kW)。K,一同类用电设备组的需要系数。当设备台数为3台及以下时,(4)配电所或总降正变电所:计算负荷为各终端变电所计算负荷之和再分别乘以同时系数Kn和K,配电所的K,和Kg,可以分别取0.85-1和0.95-1.总雷接地K取1阵压变电所的K,和Kg,可以分别取0.8-0.9和0.93-0.97C0Sp一同类用电设备组的功率因数:3.逐缓计算法确定筑物的总计算负荷U一额定电压(kW)。逐级计算法是指从筑物的用电端开始,逐级上推,直至求出电潭进线端的计⊙不间类多组用电设备(低压配电干线或低压母线):不同类(n类)用电算负荷为止,下面以围1-3所示供配电系统为例,说明逐级计算法确定筑物总计算设备组的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得,其计算公式如表1-负荷的步聚所示。程示例计算负荷的确定12S0K101-2利万力一力收对玉毒2胶甜汪兴强X流1-3理J.ET
图1-3中,3水V电压等级的电源通过总降压变电所降压至1kW电压等级,然后(3)将终端变压器低压侧的计算负荷加上该支压器的有功和无功功率损耗由10kW配电线向1kV用电设备及各终端负荷变电所供电,通过终端变正器降正至△P、△Q,),确定终确变压器高压侧的计算负荷(P·Q~S,),即:220/380Y,最后经过低压配电母线-低压配电干线-低压配电支线,向各用电设备组P=P:+△P(1-10)荷计算供电。0,=Q,+A0(1-11)1做配电可类用电S=Pi+(1-12))每线压配电总件压变M该计算负荷值用于选择终端变正器高压侧进线导线哉面电所低压配(4)将多台终端变压器高压侧计算负荷相加,确定终端负荷变电所高压母线电支线上的计算负荷(P:,Q4S,),即:(1-13)登10y用电设备低压配电Q.=0母线(1-14)Q压SPi+(1-15)(5)将10kW配电线路末端的计算负荷加上线路的功率损耗(△R、△Q),线10%y220/380y次丁电器确定总降压变电所1kV母线各引出线上的计算负荷(P,Q3,S。),即:图1-3供配电系统示意图Ps=P+AP(1-16)2,=24+△Q(1-17)具体计算方法如下:S=dP+Q?(1-18)根馨各用电说备短助胶功单甲,要渠是典爱面配电线(61将é降压支也所冬条1出线的重负苦相加后乘以同时系数(K如的计算负荷(P,、Q,S),需要考虑不同类型用电设备组之问的同时系数和Ka)确定总降压支电所10kW母线上的过算负荷(P6、Q。S。),即:(2)确定终端变压器低压配电每线的计算负荷(P2,Q:,S,),需要考P=K>Ps1-19)虑不同配电于线之间的同时系数(H和Ka),Q=K52(1-20)Pa=Kn∑PS。=VP+Q(1-21)Q,=K∑Q(1-6)若根据技术经济比较结果,需要在总降压变电所1kV母线侧采用高压电容器进(1-7)行无功功率补偿,则在计算Q,时,应减去无功补偿容量Qc6(kwar),即:S,=√P+Q(1-8)Q。=Ka∑0e-0(1-22)若在终端变压器低压母线上装有无功补偿用的静电电容器,其容量为Q。计算负荷S是选择总降压变电所主变压器容量的依据。(kvar),则在计算Q。时,需减去无功扑偿容量,即(1)将总降压变电所10以Y母线上的计算负荷加上主变压器的功率损耗(△P、Q:=K22-Cc(1-9)△,),确定筑物的总计算负荷(P,、、S,),即:计算负荷S,用于选择终端变压器的容量和低压导体截面,P,=P。+AR(1-23)Q,=2+4g(1-24)S,=√P+Q(1-25)计算负荷的确定图集号125X101-2审想万力亏力皮对玉岳2设甜狂兴到X德-4理J.ET
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