工厂低压配电系统设计.doc

第一章 前言1.1 论文背景及目的电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(1)安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 (2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 (3)优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。 (4)经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗。1.2 论文研究方法对于某工厂全厂配电系统设计这个题目，要结合基本理论的系统性与实用性，围绕供电技术的基本知识来确认工程设计的方法。对论文每一步都一定要遵循国家的线性技术标准和设计规范来设计。1.3 供电设计主要内容及主要步骤本篇设计论文的内容有：按照设计所提供的用电设备资料来计算负荷；通过进行无功补偿来提高系统的功率因素；根据负荷等级和计算负荷，选定变压器种类、电压等级和供电方式；根据环境和计算负荷来对供电系统进行设计；选择并校验电气设备；继电保护系统设计和参数整定计算；对系统进行防雷设计和接地设计；照明设计，其基本内容有以下几方面。1.原始资料及其负荷计算全厂的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂各车间总的有功计算负荷、总的无功计算负荷、总的视在计算负及其总的计算电流。列出负荷计算表、表达计算成果。2.变压器的选定结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。3.供电系统设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压，按选定配电系统作线路接构与敷设方式设计。4.电气设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、开关柜等设备。5.防雷装置及照明设计参考本地区气象地质材料，设计防雷接地装置。第二章 负荷计算2.1负荷计算的意义计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。由于载流导体一般通电半小时后即可达到稳定的温升值，因此通常取“半小时最大负荷”作为发热条件选择电器元件的计算负荷。有功负荷表示为P30，无功计算负荷表示为，视在计算负荷为，计算电流表示为I30。2.2 按确定系数法确定计算负荷 根据原始资料分析，本论文负荷是多组用电设备计算，所以，要根据多组用电设备计算负荷的计算公式来计算有功计算负荷的计算公式： 无功计算负荷的计算公式： 视在计算负荷的计算公式： 计算电流：2.3 工厂各车间380V负荷计算本设计课题是针对某小型机械加工厂的低压供电系统设计，针对该小型加工厂用电量不大，加工机械所需电压不高，采用进线10Kv，再经工厂变压器转变为380V，以供本工厂车间使用。下面是针对该工厂各个车间的实际情况进行的负荷计算：一车间采用380V供电，低压干线上接有冷加工机床34台，其中11Kw1台，4.5Kw8台，2.8Kw15台，1.7Kw10台。二车间采用380V供电，设备如下：、小批量生产冷加工机床电机：4.5Kw8台，7Kw3台，2.8Kw17台，1.7Kw10台。、吊车电动机：En=15%时铭牌容量为18Kw、cos=0.7共2台，互为备用。、专用通风机：2.8Kw有2台。三车间采用380V供电，接有金属切削机床电动机20台，其中较大容量电动机有7.5Kw 2台，4Kw5台，2.2Kw7台，通风机5台共3Kw，电阻炉1台2Kw。编号名称类别设备容量（Pn/Kw）需用系数(Kd) 计算负荷(KW)1车间一冷加工机床1060.20.51.7321.236.742.464.42车间二冷加工机床121.60.20.51.7324.34248573.5吊车电动机180.10.51.731.83.13.585.5专用通风机5.60.70.80.754357.63车间三金属切削机67.40.20.51.731220.762436.5通风机电阻炉总计（380V侧）63.363.3105.56123.48187.5计入=0.20.651.1712.6621.124.737.5表2.1各车间380V负荷结果表公式： 可以查表得到，为额定功率,为需用系数，为有功功率，为无功功率，为视在功率,为计算电流。2.4低压母线计算负荷低压母线的计算负荷为各回路干线负荷之和，应计及同时系数（或称为参差系数或称为综合系数）。=72.3=63.3kw =96.8=105.56kvar=123.48kvA =187.5A由于车间负荷功率因数小于0.9，因此应在变压器低压母线上进行集中无功补偿。2.5无功功率补偿要使供配电系统的功率因数提高，一般可从两个方面采取措施。一是提高用电设备的自然功率因数，自然功率因数是指不用任何补偿装置时的功率因数；一是采取人工补偿的方法使使总功率因数得以提高，总功率因数是指采用了补偿装置后得到的功率因数。1. 提高自然功率因数的方法：电动机类电气设备的额定功率因数是较高的，可是当它们在非额定状态下（如轻载）工作时，功率因数和效率都将大幅度降低，对此，主要采用如下措施改善自然功率因数：(1)合理选择电动机的型号和规格。(2)合理选择变压器的型号和规格，避免因长期轻载运行而造成的功率因数降低。2.采用人工补偿提高功率因数的方法：人工补偿方法有发电机补偿、电容器补偿、调相机补偿和静止补偿器补偿，主要有两种，一是采用同步电动机补偿，一是采用并联电容器补偿。(1)在供配电系统中一般只有在能使负荷使用要求得以满足的情况下，才采用同步电动机代替异步电动机工作，且同步电动机兼作无功补偿设备，此时无功补偿的调节可以做到平滑的自动调节；专为无功补偿而设的同步电动机称为同步调相机，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用这种补偿方式。(2)采用并联电容器补偿是目前供配电系统中普遍采用的一种无功补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器的损坏不影响整体使用等特点，但不能实现无级调节。该厂380v侧最大负荷时的功率因数只有0.73。而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功功率损耗远大于有功功率，因此380v侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，赞取0.95来计算380v侧所需无功功率补偿容量：查表选择自愈式低压并联电容器BMSJO.4-18-3.台数n=62/25=2.48,取n=3实际补偿容量为：计算得出补偿后功率因数为0.93所以满足要求。第三章 变压器的选择3.1主变压器的选择主变压器台数选择的要求：1.选择一台：供电计算负荷不大于1250KVA的三级负荷变电所；变电所另有低压联络线，或有其它备用电源，而总计算负荷不大于1250KVA的含有部分一、二级负荷的变电所。2.选择两台：供含有大量一、二级负荷的变电所；总计算负荷大于1250KVA的三级负荷变电所；季节性负荷变化较大，从技术经济上考虑运行有利的三级负荷变电所由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。3.2变配电所所址选择的一般原则1.尽量靠近负荷中心； 2.尽量靠近电源侧； 3.进出线方便； 4.尽量避开污染源，或者在污染源上方口； 5.尽量避开振动、潮湿、高温及有易燃易爆物品的场所； 6.设备运输方便； 7.有扩建和发展的余地； 8.高压配电所与邻近车间的变电所合建。3.3变电所总体布置要求1.便于运行维护和检修有人值班的的变配电所，一般应设置值班室。值班室应靠近高低压配电室，而且有门直通。如值班室靠近高压配电室有困难时，则值班室可经走廊与高压配电室相通。值班室也可以与低压配电室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端，低压配电装置到墙的距离不应小于3m。主变压器应靠近交通运输方便的马路侧。条件许可的，可单设工具材料室或维修间。昼夜值班室的变配电所应设休息室。有人值班的独立变配电所，宜设有厕所和给排水设施。2.保证运行安全值班室内不得有高压设备，值班室的门应朝外开。高压低压配电室的电容室的门应朝值班室开或朝外开。变压器室的大门应朝马路开，但应避免朝向露天仓库。在炎热地区应避免朝西开门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。高压电容器组一般应装设在单独的房间内，但数量较少时，可装设在高压配电室内，低压电容器组可装设在低压配电室内，但数量较多时，宜装设在单独的房间内。所以带电部分离墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有关的规程的要求，以确保运行安全。3.便于进出线如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。考虑变压器低压出线通常是采用矩形裸母线，因此变压器的安装位置，即为变压器室，宜靠近低压配电室。低压配电室宜位于其低压架空出线侧。4.节约土地和建筑费用值班室可以与低压配电室合并，这时低压配电室面积适当增大，以便安置值班室的桌子或控制台，满足运行值班的要求。高压开关柜不多于6台时，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压柜与低压屏的间距不得小于2m。不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸电力变压器，可设置在同一房间内。高压电容器柜数较少时，可装设在高压配电室内。周围环境正常的变电所，宜采用露天或半露天变电所。高压配电所应尽量与邻近的车间变电所合建。5适应发展要求变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量的变压器的可能。高低压配电室内均应留有适当数量开关柜的备用位置。即要考虑到变电所留有扩展的余地，又要不妨碍工厂或车间今后的发展。3.4变压器的型式选择 常用的变压器种类如下：1、油浸式：一般正常环境的变电所。2、干式：用于防火要求较高或环境潮湿，多尘的场所。3、密闭式：用于具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘、纤维会严重影响变压器安全运行场所。4、防雷式：用于多雷区及土壤电阻率较高的山区。5、有载调压式：用于电力系统供电电压偏低或电压波动严重且用电设备对电压质量又要求较高的场所。 由于本设计的变电所为独立式、封闭建筑，故采用油浸式变压器。 图3.1 变压器形式 3.5变压器选择3.5.1主变压器台数选择的要求1、选择一台：供电计算负荷不大于1250KVA的三级负荷变电所；变电所另有低压联络线，或有其它备用电源，而总计算负荷不大于1250KVA的含有部分一、二级负荷的变电所。2、选择两台：供含有大量一、二级负荷的变电所；总计算负荷大于1250KVA的三级负荷变电所；季节性负荷变化较大，从技术经济上考虑运行有利的三级负荷变电所由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。3.5.2变压器容量选择1.当变电所只装一台变压器：主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需求2.当变电所装二台变压器：每台变压器的容量SN.T应该同时满足以下两个条件：(1)任一台单独运行时， (2)任一台单独运行时按该厂的二级负荷条件， I+II) 图3.3第四章 供电系统设计4.1变配电所设计一般原则变电所在大中型工厂中的作用是厂内电能的中转站，它的位置应当尽量地接近负荷中心 ，经常是配电所与车间变电所设在一起。每个配电所的馈电线路一般不少于45回，配电所一般为单母线制，根据负荷的类型及进出线回路数可考虑将母线分段。变电所的进出线回路数与用户的可靠性要求和传送的功率大小有关。配电所的进线可以采用负荷开关或断路器。负荷开关断流能力小，且不能实现供电系统的自动化。变电所设计的一般原则并结合工厂实际归纳如下：1.安全性： 在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离 开关； 在低压断路器（自动开关）的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关； 在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装高压隔离开关； 配电所高压母线上及架空线末端，必须装设避雷器。装于母线上的避 雷器应与电压互感器共用一组隔离开关，线路上的避雷器前不必再装隔离开关。 2.可靠性： 配电所的主结线方案必须与其负荷级别相一致。对二级负荷，应有两回路或者一回专用架空线路供电； 接于公共干线上的（即采用树干式供电的）配电所电源进线首端，应 装设带有短路保护的开关设备； 对于一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变配电所采用放射式高压 配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电； 变电所低压侧（电压380V）的总开关，宜采用低压断路器。当有继电 保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压分段开关均采用低压断路器。 3、灵活性: 配电所采用单母线和单母线分段结线； 主结线方案应于主变压器运行要求相实应。 4、经济性: 由于工厂所选用的都是安全可靠且经济美观的成套的配电装置，故柜型一般采用固定式； 工厂电源进线上装设专用的计量柜，其互感器只供记费的电度表用4.1.1变电所位置确定1）尽量靠近负荷中心。2）靠近电源侧、进出线方便。3）设备运输方便、有扩建和发展的余地。4）为经济起见：高压配电所采用室内型独立式。5）变电所采用附设式，不占或少占建筑面积，建筑费用和维护费用也较低。4.1.2电压的选择1.此工厂采用10KV电压供电有如下特点：2.工厂内不装设主高压器，可简化接线，便于运行操作；3.减轻维护工作量，减少管理人员；4.供电电压较低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也会增大；5.要求的cos值高，要增加补偿设备的投资。4.2对电气主接线的基本要求1.变电所主接线的选择原则1）当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2）当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。3）当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组接线。4）为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。5）接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6）610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。7）采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8）由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。9）变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。10）当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。2.变电所主接线要求1)根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性；2)电气主结线应具有一定的运行灵活性，结线简单，运行方便；3)结合工厂发展规划，留有扩建余地。 4)设计中为了保证对本厂二级负荷可靠供电，总配电所采用单回路供电，装设一台主变压器的桥式结线，桥式结线提高了线路运行灵活性，增强了供电可靠性。5)在母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置（BZT），当工作电源因故障而断开时，备用电源会自动投入。6）当主电源发生故障时，变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所有变压器。4.3主接线的设计方式电气主结线是变电所的主要电路，它明确表示了变电所电能接受与分配的主要关系，是变电所运行，操作的主要依据。在设计中，主结线的拟定对电气设备选择，配电装置布置，保护和控制测量的设计，建设投资以及变电所运行的可靠性，灵活性及经济性等都有密切关系，所以主结线的选择是供电系统设计中一项综合性的重要环节。在三相对称情况下，电气主结线图通常以单线图表示，图上所有电器元件均用统一规定的图形符号表示对于电源进线电压为10KV的变电所，应先降为一般低压设备所需的电压。变电所主接线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。第五章 电气设备的选择5.1电气设备的选择条件1.按工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流。2.按短路电流的热校验和电动机效应校验电器设备的热稳定和动稳定。3.按装设点的三相短路容量校验开关电器的断流能力。4.按装设地点和工作环境选择电气设备的形式。5.按工作环境设备的型号选择 如：户内户外，海拔高度，环境温度防尘，防爆等。5.2导线的选择5.2.1电缆的选择1.选择时候的注意事项：(1)根据它们使用的环境敷设方式，工作电压等选择。(2)通过电缆的最大负荷电流不大于其允许载流量。(3)工厂用电力电缆型号及适用范围。油浸纸绝缘铝包或铝包电力电缆。它具有耐压强度高，耐热能力好，使用年限长等宜用在有较大高差的场所。塑料绝缘电力电缆，具有重量轻抗酸碱，耐腐蚀，并可敷设在有较大高差或垂直，倾斜环境中，目前生产的有：聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护套的全塑电力电缆（VLV，VV型），已生产至10KV电压等级，另一种交联聚氯乙烯绝缘护套电力电缆（YJL和YJV型），已生产至35KV电压等级。综上，选择直接埋地敷设，按允许载流量选择。2. 电缆截面选择计算的条件：为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：(1)发热条件 导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。(2)电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。（对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。）(3)经济电流密度 35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但长距离、大电流的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。一般工厂和高层建筑内的10KV及以下线路，选择“经济截面”的意义并不大，因此通常不考虑此项条件。(4)机械强度 导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。(5)短路时的动、热稳定度校验和一般电气设备一样，导线也必须具有足够的动稳定度和热稳定度，以保证在短路故障时不会损坏。(6)与保护装置的配合 导线和安装在其线路上的保护装置（如熔断器、低压断路器等）必须互相配合，才能有效地避免短路电流对线路造成的危害。在工程设计中，根据经验，一般对610KV及以下的高压配电线路和低压动力线路，先按发热条件选择导线截面，再校验其电压损耗和机械强度；对35KV及以上的高压输电线路和610KV长距离、大电流线路，则先按经济电流密度选择导线截面,再校验其发热条件、电压损耗和机械强度；对低压照明线路，先按电压损耗选择导线截面,再校验发热条件和机械强度。通常按以上顺序进行截面的选择，比较容易满足要求，较少返工，从而减少计算的工作量。5.2.2按发热条件选择电缆截面按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30，即 (5.1)所谓导线的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许的最大电流。如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以校正系数。 (5.2) 式中，al为导线额定负荷时的最高允许温度；0为导线的允许载流量所采用的环境温度；0为导线敷设地点的实际环境温度。 这里所说的“环境温度”，是按发热条件选择导线所采用的特定温度。如前所述，在室外，环境温度一般取当地最热月的每日最高温度的月平均值。在室内，则可取当读最热月平均最高气温加5.对土中直埋得电缆，则取当地最热月地下0.81m的土壤平均温度，或近视地取当地最热月平均气温。由于线路存在着阻抗，所以在负荷电流通过线路时要产生电压损耗。按规定，高压配电线路的电压损耗，一般不得超过线路额定电压的5%；从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损耗，一般不得超过用电设备额定电压的5%；对视觉要求较高的照明线路，则为2%3%。如果线路的电压损耗值超过了允许值，则应适当加大导线的截面，使之满足允许的电压损耗的要求。5.2.3母线的选择母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求。1.材料和类型的选择母线的材料有铜和铝，母线的截面形状有矩形、槽形和管形。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。2.母线动稳定性校验当短路冲击电流通过母线时，母线将承受很大电动力。要求每跨母线中产生的最大应力计算值不大于母线材料允许的抗弯应力,校验时，如果不满足要求，则必须采取措施以减小母线计算应力，具体方法有：1)降低短路电流，但需增加电抗器；2)增大母线相间距离，但需增加配电装置尺寸；3)增大母线截面，但需增加投资；4)减小母线跨距尺寸，但需增加绝缘子；5)将立放的母线改为平放，但散热效果变差。图5.1 硬铝矩形母线5.2.4工厂供电系统中常用的架空导线型号架空线路的导线导线是架空线路的主体，担负着输送电能的任务。导线架设在电杆上，要承受自重和各种外力作用，并受到大气中各有害物质的侵蚀。因此，导线必须具有良好的导电性能，同时还应具有足够的机械强度和耐腐蚀性能。架空导线按其性质、结构的不同，有许多类型。供配电系统中常用的架空导线如下1. 铜绞线(TJ)，铜导线导电性能，机械强度高，耐腐蚀，但价格贵。多用于化学污染严重的地区，且密度过大，选用要根据实际需要而定。2. 钢心铝绞线(LGJ)，钢的机械强度很高，且价廉，但导电性能差，钢线一般只用作避雷线。钢心铝绞线利用集肤效应，兼顾铝和钢的特点，同时满足了导电性能和机械强度的要求，由于交流点的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面积面积是指铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场所和35KV及以上的架空线路上多被选用。3. 铝绞线(LJ)，铝导线的导电性能、机械强度和耐腐蚀性比铜导线差，但质轻、价廉。重量轻，对风雨作用的抵抗力强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在10KV及以下线路上，其杆距不超过100125m。5.3一次回路设备的选择及其校验5.3.1一次设备的选择条件高压一次设备的选择，必须满足一次电路在正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。电气设备按正常条件下工作选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件就是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压、电流、频率等方面的要求；对一些断流电器，如开关、熔断器等，还应考虑其断流能力。 电气设备按短路故障条件下工作选择，就是要按最大可能的短路故障时的动稳定度和热稳定度进行校验。对熔断器及装有熔断器保护的电压互感器，不必进行短路动稳定度和热稳定度的校验。对于电力电缆，也不必进行动稳定度的检验。5.3.2一次设备分类一次电路中所有的电气设备，称为一次设备 一次设备按其功能来分，可分以下几类：1.变换设备 其功能是按电力系统工作的要求来改变电压或电流等，例如电力变压器、电力互感器、电压互感器等。2.控制设备 其功能是按电力系统工作的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关。 3.保护设备 其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等。 4.补偿设备 其功能是用来补偿电力系统的无功功率，以提高电力系统的功率因数，例如并联电容器。5.成套设备 它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。5.3.3高压开关柜的选择高压开关柜是按一定得线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的启动和保护之用，其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等，高压开关柜有固定式和手车式两大类，手车式（又称移开式）高压开关柜，虽具有检修安全、供电可靠性高等优点，但价格较贵。在一般中小型工厂中，往往采用较为经济的固定式高压开关柜。我国现在大量生产和广泛应用的是GG1A（F）型。这种防误型开关柜装设了防止电气误操作和保障人身安全的闭锁装置，即所谓“五防”功能防止误跳、误合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带接地线合隔离开关，防止人员误入带电隔离。5.3.4低压配电屏的选择低压配电屏有固定式和抽屉式两种结构型式。抽屉式价格昂贵，一般中小工厂多采用固定式。我国现在广泛应用的固定式低压配电屏主要为PGL1和PGL2型。根据前面所确定的车间配电系统及多路额定电流，本设计选用固定式低压配电屏PGL2型，因为该厂为三级负荷，选用PGL2型即可满足要求。变电所中承担输送和分配电能的任务电路，称为一次电路，一次电路中的所有设备，称为一次设备。 图5.2高压开关柜 图5.3低压配电屏5.3.5电压互感器的选择1.型号的选择：根据安装地点和工作要求2.额定电压的选择；不应低于装设点线路的额定电压 ；3.准确度的选择：按电压仪表对电压互感器准确度要求。计量用：0.5级以上；测量用：1.0或3.0级；保护用：3P和6P级；4.变压器一二次侧都有熔断器保护，不需检验短路动稳定和热稳定。图5.4 电压互感器5.3.6电流互感器的选择1.电流互感器的主要性能；(1)电流互感器的准确级：在额定频率下，二次负荷为额定负荷的25%100%，功率因数为0.8时，各准确级的电流误差和相位误差不超过规定限值。计量用：0.1、 0.2、 0.5、 1、 3 、5（电流误差）保护用：5P 、10P（电流误差1%、3%；复合误差5%、10%）；(2)线圈铁心特性：计量用：在一次电路短路时易于饱和，以限制二次电流的增长倍数；保护用：在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，保证灵敏度要求。(3)电流互感器变流比与二次侧额定负荷一次侧额定电流有多种规格可供用户选择 (5.3)电流互感器的准确度与二次负荷容量有关，互感器二次侧负荷不得大于其准确级所限定的额定二次负荷。 (5.4)2.电流互感器的选择与校验(1)型号的选择：根据安装地点和工作要求；(2)额定电压的选择：不应低于装设点线路的额定电压 (3)变比的选择：二次侧额定电流均为5A，一次侧有多种规格；一次额定电流应不小于线路计算电流；(4)准确度的选择：计量用：0.20.5级；测量用：1.03.0级；保护用：10P级；(5) 动稳定和热稳定的校验 图5.5 电流互感器5.3.7高压隔离开关的选择高压隔离开关的功能，主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。因此其结构有如下特点，即断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相同绝缘都是足够可靠的，能充分保证设备检修的人身安全。但是隔离开关诶有专门的灭弧装置，因此不允许带符合操作。然而它可用来通断一定得小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。1.隔离开关的作用：断开无负荷电流的电路.使所检修的设备与电源有明显的断开点，以保证检修人员的安全,隔离开关没有专门的灭弧装置不能切断负荷电流和短路电流，所以必须在电路在断路器断开电路的情况下才可以操作隔离开关。2.隔离开关的应用(1)用于隔离电源，将高压检修设备与带电设备断开，使其间有一明显可看见的断开点。 (2)隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作，以改变系统运行接线方式。 (3)用以接通或断开小电流电路。 图5.6高压隔离开关5.3.8熔断器的选择熔断器是一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，使其熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路和设备进行短路保护，但有的也具有过负荷保护的功能。熔断器的主要作用是短路保护，其选择的原则是：1.根据线路要求和安装条件选择熔断器的型号。容量小的电路选择半封闭式或无填料封闭式；短路电流大的选择有填料封闭式；半导体元件保护选择快速熔断器。2.根据负载特性选择熔断器的额定电流。3.选择各级熔体需相互配合，后一级要比前一级小，总闸和各分支线路上电流不一样，选择熔丝也不一样。4.根据线路电压选择熔断器的额定电压。5.交流异步电机保护熔体电流不能选择太小（建议22.5倍电机的额定电流）。如选择过小，易出现一相熔断器熔断后，造成电机缺相运转而烧坏，必须配套热继电器作过载保护。注意：熔断器电流包括两方面，一是熔断器安装熔断体的座子、壳架的额定电流，另一是熔断体的额定电流，二者不可混淆。这一点跟断路器类似。 图5.7熔断器5.3.9断路器的选择断路器的功能是，不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。 高压断路器按其采用的灭弧介质分，有油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器以及压缩空气断路器、磁吹断路器等，其中应用最广的是油断路器。 图5.8断路器第6章 防雷保护与接地装置的设计6.1概述工厂供电系统中防雷与接地在工厂供电系统中占有极其重要的地位，其中由于过电压使绝缘破坏是造成系统故障的主要原因，系统中磁能和电能的转化，或电能通过电容的传递，以及线路参数选择不当，致使工频电压或高次谐波电压下发生谐振等产生的过电压，称为内过电压。单从工厂供电系统来看，不会造成很大威胁，所以对内过电压不必多做考虑。由雷击引起的过电压属于外过电压，；雷电流流过地面的被击物时，具有极大的破坏性，其电压可达数百万伏至数千万伏，电流达几十万安，造成人畜伤亡，建筑物炸毁或燃烧，线路停电及电气设备损坏等严重事故。6.2变电所的防雷保护6.2.1防雷装置1.避雷针 避雷针的作用是它能对雷电场产生一个附加电场，使雷电场畸变，因而将雷云的放电通路吸引到避雷针本身，由它及与它相连的引下线和接地体将雷电流安全导入地中，从而保护了附近的建筑物和设备免受雷击。2.避雷器 雷电击中送电线路后，雷电波沿导线传播，若无适当保护措施，必然进入变电所或其他用电设施，造成变压器、电压互感器或大型电动机的绝缘损坏，避雷器就是防止行波侵入而设置的保护装置。避雷器有管式避雷器和阀式避雷器。6.2.2防雷措施1.工厂供电系统的防雷保护措施工厂供电系统架空线路的防雷：送电线路防雷的目的是尽量保持导线不受雷击，即使受到雷击，也不致发展成为稳定电弧而中断供电。工厂供电系统的输电线路的特点如下：(1)一般厂区架空线路都在35KV以下，中性点不接地系统，当雷击杆顶对一相导线放电时，工频接地电流很小，不会引起线路的跳闸。(2)工厂配电线路一般不长，厂区内一般采用电缆供电，即使用架空线，也会受到建筑物和树木的屏蔽，遭受雷击的机会比较小。 (3)对重要负荷的工厂较易实现双电源供电和自动合闸装置，可以减轻雷害事故的影响。 对于10.5KV架空线高度较低，不需装设避雷线，防雷方式可以采用钢筋混泥土杆的自然接地，必要时采用双电源供电和自动合闸。2.变配电所的防雷保护工厂变电所是工厂电力供应的枢纽，一旦遭受雷击，会造成全厂停产，影响很大，工厂还有许多其他建筑物和构筑物，有的较高，有的易燃，有的易爆，也需要可靠的防雷措施，对他们的防雷要求，水电部颁发的过电压保护规程中均有明确的规定。根据运行经验表明，按规程规定装设避雷针或避雷线对直击雷的防护是非常可靠的。在本设计中由于沿线路侵入雷电波所形成的雷害事故比较频繁，所以在距变电所12KM的进线段加强防雷措施，装设避雷线。 图6.1避雷器装置图6.3变电所接地系统设计电力系统的接地有两类接地方式，中性点接地（大电流接地）和中性点不接地（小电流接地）。在高压或超高压电力系统中一般采用大电流接地，其目的是为了降低电气设备的绝缘水平，防止系统发生接地故障后引起的过电压。工厂供电系统中一般采用中性点不接地系统，工厂中电气设备的接地分为三大类：IT类、TN类、TT；类其中TN类又分为三个系统：TN-S，TN-C，TN-C-S。配电所防雷分为对直接雷击的防护与对雷电冲击波的的防护.对直接雷击的防护采用避雷针,避雷针由接闪器,引入线及接地装置三部分组成。对雷击冲击波的防护采用避雷器。利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线保护段作为配电所配电装置,电器设备绝缘不致被沿供电线路传来的雷电冲击波击穿。阀式避雷器型号选择FS4-10GY。 第7章 工厂照明线路设计7.1工厂照明种类工厂是生产既定产品的场所，一般由厂房，办公及其他附属用房，各类户外装置，站、场、道路等组成。工厂照明设计范围包括室内照明，户外装置照明，站、场照明，地下照明，道路照明，警卫照明，障碍照明等。7.2工厂照明设计的主要特征工厂是生产既定产品的场所，一般由厂房，办公及其他附属用房，各类户外装置，站、场、道路等组成。工厂照明设计范围包括室内照明，户外装置照明，站、场照明，地下照明，道路照明，警卫照明，障碍照明等。 (1)室内照明：厂房内部照明及办公等附属用房内部照明。 (2)户外装置照明：为户外各种装置而设置的照明。例如造船工业的露天作业场，石油化工企业的釜、罐、反应塔，建材企业的回转窑、皮带通廊，冶金企业的高炉炉体、走梯、平台，动力站的煤气柜，总降压变电站的户外变、配电装置，户外式水泵站冷却架(塔)和户外式通风除尘设备等的照明。 (3)站场照明：车站、铁道编组站、停车场、露天堆场等设置的照明。 (4)地下照明：地下室、电缆隧道、综合管廊及坑道内的照明。 (5)道路照明：工厂厂区公路及其他道路的照明。 (6)警卫照明：沿厂区周边及重点场所周边警卫区设置的照明。 (7)障碍照明：厂区内设有特高的建、构筑物，如烟囱等，根据地区航空条件，按有关规定需要装设的标志照明。7.3工厂照明设计的一般要求工厂照明应遵循下列一般原则进行设计。1.照明方式的选择(1)对于照度要求较高，工作位置密度不大，单独采用一般照明不合理的场所宜采用混合照明。(2)对作业的照度要求不高，或当受生产技术条件限制，不适合装设局部照明，或采用混合照明不合理时，宜单独采用一般照明 (3)当某一工作区需要高于一般照明照度时可采用分区一般照明。(4)当分区一般照明不能满足照度要求时应增设局部照明。(5)在工作区内不应只装设局部照明。2.照度标准工厂照明设计的照度值应根据国家标准GB50034-2004建筑照明设计标准的规定选取。该标准规定了十六大类工业建筑的一般照明的照度值。各类工厂更为具体的工作场所的照度标准还应按相关行业的规定。7.4照明光源和灯具7.4.1工业照明光源选择光源应根据生产工艺的特点和要求选择。照明光源宜采用无极灯、三基色细管径直管荧光灯、金属卤化物灯或高压钠灯。光源点距地高度在4m及以下时宜选用无极灯和细管荧光灯；高度较高的厂房(6m以上)可采用无极灯和金属卤化物灯，无显色要求的可用高压钠灯。 1.工厂照明的下列场所适合使用无极灯： (1)灯具要频繁开关、瞬时启动的场所； (2)有行车作业，