【电气工程及其自动化】某加油站电气工程设计

本科生毕业论文（设计）某加油站电气工程设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2015年5月24日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1概述211工程概况212设计依据213设计范围22低压配电系统设计221低压配电系统分类222负荷分级323配电系统原则43防雷接地系统431加油站的防雷系统4311防直击雷4312防侧击雷532加油站的接地系统533防静电64配电系统设计641负荷计算642配电系统图85断路器及导线的选择1151概述1152断路器的选择原则1253导线的选择原则13531选择导体截面13532线路敷设146照明系统设计1561概述1562照明光源选择一般原则1563灯具选择一般原则1564照度计算1665照明设计平面图177结论17某加油站电气工程设计摘要本文根据相关参考资料，完成该工程配电系统和照明系统的设计工作。配电系统设计部分主要包括负荷计算、主要电气设备的选择、配电系统图；照明系统设计部分主要包括照度计算、灯具的选择，在完成配电系统、照明系统设计的基础上，结合相关电气与建筑设计规范，对该工程平面布置图进行设计。关键词加油站；配电系统；负荷计算；照明系统；照度THEELECTRICDESIGNSOFGASSTATIONABSTRACTINACCORDANCEWITHTHERELEVANTINFORMATION,ICOMPLETEDTHEPROJECTSDISTRIBUTIONSYSTEMANDLIGHTINGSYSTEMTHEDISTRIBUTIONDESIGNCONCLUDEDLOADCALCULATION,THESELECTIONOFTHEMAINTRANSFORMER,ANDTHEPICTUREOFTHEDISTRIBUTIONSYSTEMTHELIGHTINGSYSTEMDESIGNCONCLUDEDILLUMINATIONCALCULATION,THESELECTIONOFTHELAMPS,COMPLETEDTHEDISTRIBUTIONSYSTEMANDTHELIGHTINGSYSTEM,THESTRUCTURALDESIGNANDCONFIGURATION,ANDDESIGNTHENETWORKSTRUCTUREOFTHEPROJECTKEYWORDSGASSTATIONDISTRIBUTIONSYSTEMLOADCALCULATIONLIGHTINGSYSTEMILLUMINATION1概述11工程概况本次电气设计对象为某加油站，包括办公营业室、加油岛、洗车房、附属用房。办公营业室包括站长室、统计室、付油房、营业室。洗车房包括休息室、洗车车间。附属用房包括锅炉房、杂物间、厨房、餐厅、配电间。总建筑面积约为850平方米。其中，办公营业室、附属用房和洗车房建筑高度为35米，加油岛顶棚高度为48米。12设计依据1民用建筑电气设计规范JGJT16922低压配电设计规范GB50054953供配电系统设计规范GB50052954汽车加油加气站设计与施工规范GB5015620022006年版5建筑设计防火规范GBJ16872001年版6建筑物防雷设计规范GB_5005720107石油化工设计防火规范GB5016020088建筑灭火器配置设计规范GB50140200513设计范围本加油站电气设计主要包括防雷接地系统、配电系统包括照明系统、动力系统的设计。2低压配电系统设计21低压配电系统分类低压配电系统的接地形式有TN系统、TT系统和IT系统，其中TN系统又分为TNC系统、TNCS系统和TNS系统。本工程为加油站电气设计，考虑到TNS系统中的PE线不通过工作电流，只在发生故障时通过故障电流，其电位接近地电位，对连接PE线的信息技术设备不会产生电磁干扰，也不会对地打火，比较安全。因此本工程采用的是TNS系统（接线方式如图1所示）。图1TNS系统接线方式22负荷分级用电负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。根据民用建筑电气设计规范的规定，电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级，并应符合下列规定一级负荷（1）中断供电将造成人身伤亡者；（2）中断供电将造成重大政治影响者；（3）中断供电将造成重大经济损失者（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。在一级负荷中，当中断供电将造成重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为一级负荷中特别重要的负荷。二级负荷（1）中断供电将造成较大政治影响者；（2）中断供电将造成较大经济损失者；（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。三级负荷不属于一级负荷和二级负荷的属于三级负荷。根据汽车加油加气站设计与施工规范（GB501562002）（2006年版）5第1011条，中断供电在政治和经济上所造成的损失或影响的程度较大，因此可确定本工程的用电负荷应为二级负荷。23配电系统原则配电系统设计应满足供电可靠性和电压质量的要求。配电系统以三级保护为宜。系统结构不宜复杂，在操作安全、检修方便的前提下，应有一定的灵活性。配电线路或配电室及配电箱应设置在负荷中心，以最大限度地减小导线截面，降低电能损耗。同一用电设备性质相同或接近，应有同一线路供电；不同性质的用电设备应有不同支路的线路供电。在三相供电线路中，单相用电设备应均匀地分配到三相线路，应尽可能做到三相平衡。由单相负荷分配不均匀所引起的中性线电流，不得超过额定电流的25。每一相的电流在满载时不得超过额定电流值。在配电系统中的配电屏、箱应留有适当的备用回路。选择导线截面也应适当留有余量。3防雷接地系统31加油站的防雷系统根据建筑物防雷设计规范GB500571994第203条规定，本加油站为二类防雷建筑。二类防雷建筑物的防雷措施1第331条第二类防雷建筑物防直击雷的措施，宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网（带）应按本规范附录二的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10M10M或12M8M的网格。所有避雷针应采用避雷带相互连接。第333条引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18M。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18M。311防直击雷（1）本建筑利用建筑物金属构件作防雷装置，屋面用10镀锌圆钢沿女儿墙顶通圈明敷避雷带，支架间距1米，并暗敷避雷网，网格为10M35M和10M73M；（2）利用建筑物结构内两根16钢筋彼此焊接作引下线，共4处，在建筑物的四周均匀对称布置，间距为长22M，宽12M，并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。312防侧击雷（1）钢构架和混凝土的钢筋应互相连接，竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接，平行敷设的金属管道如果间距小于01米应跨接；（2）进、出建筑物的埋地金属管道、入户电缆金属外皮、钢管及建筑物内主干金属管道均应与防雷接地装置相连，以防雷电波侵入。（3）在电源端装设VALMS230/31型浪涌保护器（SPD）,以保证加油站内电气设备和信息设备安全、可靠地运行。图2加油岛屋面防雷平面图32加油站的接地系统本工程采用TNS保护接地系统，所有配电箱内PE、N线接地端子均分开设置。加油加气站的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于4。拟采用地网埋于接地沟的方法满足要求。水平地极埋深为室外地坪下08米至10米，至地面设备构架用16的圆钢引出。引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18M。每根引下线的冲击接地电阻不应大于10。接地装置利用基础内钢筋网主筋并辅之以404扁钢可靠焊接做接地装置，电气设备安全接地以及其它需要接地的设备采接地极采用镀锌角钢L404042500,埋深14米。防雷接地、用共用接地，共用接地体的接地电阻应小于。这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。若实测达不到应引出室外加装人工接地极。图3加油岛基础接地平面图33防静电加油站油品管道须防静电接地,地上或管沟敷设的油品管道的始、末端和分支处应设防静电接地,油罐车卸车场地（卸油井）应设配套静电检测仪。在爆炸危险区域内,油品管道上的法兰,胶管两端,阀门两端应用金属线跨接。4配电系统设计电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷2。电负荷等级设定为二级。采用双电源供电，由两路市电引入。在进线处安装双电源切换箱。41负荷计算电气负荷计算方法有需要系数法，利用系数法，二项式系数法，单位面积功率计算法,单位产品功率计算法等。它们的应用范围各不一样，按民用建筑电气设计规范，“在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计阶段，宜采用需要系数法。”2本工程采用需要系数法进行负荷计算。需要系数法计算用电设备组计算负荷（1）EXJSPK配电干线计算负荷（2）JSXJSPK计算电流（3）CO380EJSI式中同时系数TK需要系数X用电设备组有功功率（KW）EP用电设备组计算负荷（KW）JS配电干线计算负荷（KW）JS表1回路负荷表（1）以办公营业室照明配电箱MX1负荷计算为例每一只荧光灯功率是0058KW，共15只；每具单相空调为15KW，共2台；插座按每个01KW，共13个；取COS085，KX08。则总有功功率41KW0578EJSP回路负荷MX1MX2MX3DX2EP517KW228KW20KW88KWXK080080080080COS085085085085JSP41KW182KW160KW704KWJSI2212A975A856A1188AJS4011A计算电流APKIEX387COS380JS断路器整定值选10A，导线选VV1KV56SC32，其载流量10A135，PKI满足要求。（2）又如，对加油岛动力照明箱DX2负荷计算每台加油机功率为11KW，共8台；取COS085，KX08。则总有功功率KW0470EJSP计算电流AKIX5812COS38JS断路器整定值选25A，导线选VV1KV510SC32，其载流量25A135，PKI满足要求。42配电系统图配电系统设计是整个设计的关键所在。供配电网络由馈电线、干线和分支电线组成。馈电线是将电能从变电所低压配电屏送至总照明配电箱（盘）的线路；干线是将电能从总照明配电箱（盘）送至各个照明、动力配电箱的线路；分支线是将电能从各个分照明配电箱送至各个用电设备的线路。而供配电网络的接线可采用放射式、树干式、环链式和混合式4。本工程采用树干式供配电网络接线方式。加油站各建筑的配电系统图如下图4加油站总系统图图5办公营业室照明系统图图6附属用房、洗车房照明系统图图7加油岛照明系统图图8加油岛动力系统图现以附属用房、洗车房配电系统图的一条干线的标注为例加以说明（1）C65NC10/1P表示是使用的施奈德生产的一种微型断路器；1P表示是单极开关控制火线；10A是额定电流。为满足上下级配合，其进线断路器的额定电流须为支路开关的额定电流10A的12倍为12A，前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级，综合起来考虑，配电箱的进线开关的额定电流应选16A，其型号为C65NC16/1P。（2）BV500V225表示此支线是采用耐压等级为500V的绝缘聚氯乙烯铜芯线2根，每根的截面是25MM2（3）SC15表示配电线路穿（镀锌）钢管配线，直径是15MM。（4）WC表示墙内暗敷。（5）CC表示沿天花板暗敷。（6）照明228KW表示此干线照明回路上的功率为228KW。5断路器及导线的选择51概述低压断路器曾称自动开关是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除了起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。52断路器的选择原则8（1）进行负荷计算；（2）根据计算负荷确定配电线路截面；（3）确定负荷性质如照明负荷选用线路保护性断路器，动力负荷选用设备保护型断路器。两者的根本区别就是是否躲避尖峰电流；（4）根据断路器保护曲线，配合保护线路容量确定断路器型号。该条一定要注意，所有配电保护型断路器保护曲线都有一个“拐点”，拐点后为速断保护特性，拐点前为过载保护特性。断路器选择时应充分注意过载保护最大脱扣电流不能超过线路额定电流。（5）其他还有稳定性校验，通常按照经验估算。本工程加油站的总负荷计算电流为4011A,根据上述断路器选择原则，并结合工程实际，照明总干线选择施奈德型号为C65NC50/3P微型断路器即可满足要求；照明支路使用施奈德型号为C65NC25/3P、C65NC16/3P系列微型断路器即可。动力支路使用JECPSKBO12系列控制与保护开关断路器，型号为KBO32R/3P。图9C65N系列微型断路器图10KBO微型断路器53导线的选择原则8（1）根据计算负荷电流；（2）根据断路器整定值；（3）导线及断路器选择时要前后级之间相互配合,前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级。531选择导体截面8（1）按照敷设方式、环境温度及使用条件确定导体的截面，其额定载流量不应小于预期负荷的最大计算电流；也就是在选择导线时不得低于上述负荷计算的计算电流量。（2）线路电压损失不应超过允许值；（3）导体最小截面应满足机械强度的要求，固定敷设的导线的最小芯线截面不应小于规定；（4）与断路器的额定电流的配合。根据汽车加油加气站设计与施工规范GB501562002，加油站内不同区域环境内使用的电缆有不同的要求，电力线路的敷设等应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058的规定。如下表所示表2爆炸性气体环境电缆配线技术要求电缆明敷或在沟内敷设时的最小截面项目爆炸危险区电力照明控制接线盒移动电缆1区铜芯25MM2及以上铜芯25MM2及以上铜芯25MM2及以上隔爆型重型2区铜芯25MM2及以上，或铝芯4MM2及以上铜芯25MM2及以上，或铝芯25MM2及以上铜芯15MM2及以上隔爆型、增安型中型图11汽车加油机爆炸危险区域划分532线路敷设3（1）1区、2区应采用铠装电缆（防爆电缆）（2）敷设方式。直接埋地深度07M，沿路边或墙根敷设；电缆沟敷设细砂充填电缆沟，排水通畅；电缆穿过承压路面时，应穿钢管保护。（3）接头要求。1区内严禁线路有中间接头。非正常情况下，必须在防爆接线盒或分线盒内连接和分线。（4）跨区域。电缆穿过两个爆炸等级的区域时，必须用阻燃堵料密封孔洞。（5）室内敷设。处于爆炸危险区域内的电气线路，室内敷设时必须穿（镀锌）钢管保护，一般采用明敷形式，要在适当处加装防爆挠型连接管。加油站内除了加油岛区域属于2区，其他建筑并不在危险爆炸区范围内，其室内照明设计可按普通建筑照明要求设计。配电箱及照明开关和插座均应靠墙暗装。对于站房内灯具的选型应与建筑相配合,但用于罩棚下照明的灯具,虽然爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范要求采用防护型的即可,但鉴于加油站这一特殊的环境,选用的电气设备防护等级不宜低于IP44,有条件应吸顶或嵌入安装,尽量减少对罩棚有效高度的影响。用办公营业室及洗车房配电箱的电缆引自附属用房的配电房，该段电缆应分别采用铠装电缆VV1KV5X16SC50、VV1KV5X6SC32电缆沟敷设。埋地敷设的电缆尽量贴近加油岛平行敷设，尽量避免设在行车道下，埋地深度不小于07M。当需要穿越行车道时，必须穿镀锌钢管保护。测量线路一般采用屏蔽线穿镀锌钢管保护，埋地敷设。而加油岛的棚顶较高（45M以上），而加油机高度一半为24M，可知棚顶不在爆炸危险区域范围内，因此照明电缆可以按照普通电缆选及敷设方式施工。6照明系统设计61概述根据各个场所的不同功能和照明设计相关的规范要求，综合考虑加油站照明的安全性、能效性、舒适性及持久性，办公室、休息室等属于非爆炸危险区域，可使用普通灯具，照度值应取100150LX；罩棚下使用防护等级不低于IP44的隔爆型灯具，其地面照度取50250LX；营业室与加油岛的距离比较近，选用防护型灯具，照度值取150200LX；厕所、洗车房、杂物间等选用普通灯具，照度值取50100LX；配电间里放置照明配电柜等电力设备，选用安全型灯具为宜5。图12电气设备防护结构选型图62照明光源选择一般原则7（1）发光效率高；（2）显色性好，即显色指数高；（3）使用寿命长；（4）启点可靠、方便、快捷；（5）性能价格比高。63灯具选择一般原则7（1）使用安全；（2）提高能效；（3）合理考虑功能性（良好的照明效果）、经济性（性价比高）和能源效益的结合；（4）限制眩光。64照度计算7常用的照度计算方法有利用系数法，单位容量法和逐点法等3种。任何一种照度计算方法，都只能做到基本准确，工程上计算结果有20至10的误差是允许的。因此在本加油站的照明设计中采用利用系数法。用利用系数法可以在已知房间特性和灯具数量的情况下，计算工作面上的平均照度；也可以在已知房间特性和照明要求的情况下，计算达到照明要求所需灯具的数量。其公式为（4ANUKEAV）AV（5）式中工作面上的平均照度，LX；AVE每个灯具中光源的总光通量，LM；N灯具数量；U利用系数；A工作面面积，2MK维护系数。以营业室为例房间长度936M，房间宽度516M，计算高度225M，室形系数RI148，利用系数060，维护系数080，光源种类T8标准直管荧光灯，光源型号功率TLD58W/29,光通4700，照度要求30000，功率密度要求1100。计算结果建议灯具数8照度校验37180总功率44800功率密度928折算功率密度748符合规范节能要求65照明设计平面图（见附录）7结论本工程在遵循加油站电气设计相关规范和