供配电系统的设计实现与技术解析-大学本科毕业设计学位论文范文模板参考资料

摘要随着经济建设的发展，中国当前城市建设发展迅速，其规模之大、范围之广，均是空前的。工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，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量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。总之一句话定位现实，着眼未来；以发展的眼光来设计此课题。关键词建筑电气领域功率照明ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFECONOMICCONSTRUCTION,THECONSTRUCTIONANDDEVELOPMENTOFPRESENTCITYOFCHINAAREFAST,ITSSCALEBIG,RANGEISWIDE,ISUNPRECEDENTEDTECHNIQUEPERMEATETHECOMBINATIONMUTUALLYWITHTHEINFORMATIONBECAUSEOFTHEBUILDINGTECHNIQUEWITHFASTANDFIERCEDEVELOPMENTOFBUILDINGELECTRICITYTECHNOLOGY,IN1980SAGETHEPERIODTHENEWBUILDINGTYPEINTELLIGENTBUILDINGSTURNEDOUTTHEFOCALPOINTORIGINALLYDESIGNEDISTHESTRONGELECTRICITY,DESIGNTHEDISTRIBUTIONSYSTEMOFTHISPROJECTANDMOTIVEFORCELIGHTINGSYSTEMMAINLYFORGROUNDHOUSENOTTOPGRADEOF24LAYERSINPROJECT3FLOORSINTHIS,ALLHOUSEABOVETHEGROUNDTHEFLOORSPACEISABOUT800SQUAREMETERS,ITISTHATEACHLAYERISHIGH3MTHEINTERNALANDEXTERNALDISCREPANCYINELEVATIONOFTHEROOMIS045MTHISTEACHERAPARTMENTELECTRICITYTHESYSTEMDESIGNPRIMARILYINCLUDE1LOWVOLTAGEDISTRIBUTIONSYSTEMDESIGN,GRADEANDISITREQUIRETOSUPPLYPOWERBYLOAD,LOADCALCULATEANDDISTRIBUTIONEQUIPMENTCHOOSEANDCIRCUITLAY2MOTIVEFORCEANDLIGHTINGENGINEERINGDESIGN,BYINTENSITYOFILLUMINATIONLEVEL,LIGHTINGQUALITY,INTENSITYOFILLUMINATIONCALCULATE,POWERDESIGNANDLIGHTINGENGINEERINGDESIGN3DEFENDTHUNDERANDEARTHDESIGNSYSTEMATICALLYTHISENGINEERINGISTHREEBUILDINGS,ANDCARRYTOADOPTHEDOUBLETHEPOWERSUPPLYTHEPOWERSUPPLY,POWERSUPPLYTOCOMEFROMTHETRANSFORMERSUBSTATIONFORSECONDCLASSBURTHENPOWERSUPPLY,FIREFIGHTSYSTEMANDPARTOFIMPORTANCEATTHESAMETIME,THREEMODULATIONFOURLINESYSTEM,ADOPTIONTNCSSYSTEM,ADOPTIONTREETRUNKTYPECONTRIDUTIONELECTRICITYTHEMETHODGIVEORGETANELECTRICSHOCKTHEBOXTOEACHALLOTMENTKEYWORDTHEELECTRICTECHNOLOGICALFIELDPOWERLIGH目录第1章工程概述111四平起重机厂112工程概况1第2章电气照明设计321照明设计概述322照明设计的步骤323照明设计的要点及注意事项424照明设计的计算525照明装置供电626照明控制方式8第3章供配电系统的设计1231供配电系统的概述1232负荷的分级及要求13第4章防雷及接地系统设计2241概述2242防雷的措施2243防雷接地的设计24第5章变电所的设计2851配电室平面布置2852高压系统3053变电所的负荷计算315410KV架空线选择3255继电保护配置34总结37参考文献40第1章工程概述11四平起重机厂随着东北老工业基地发展，本工程设计图纸均采用计算机辅助画图。设计包括供配电系统设计，建筑照明设计，插座布置，防雷与接地。本设计的重点是强电，主要设计该工程的配电系统和动力照明系统。本工程占地面积约为8280平方米本楼的电气系统设计主要包括（1）、低压配电系统设计，由负荷分级及供电要求、负荷计算和配电设备选择及线路敷设等部分组成。（2）、动力及照明工程设计，由照度水平、照明质量、照度计算、动力设计和照明工程设计等部分组成。（3）、防雷及接地系统设计。本工程为三类建筑，二级负荷供电，三相五线制，采用TNCS系统，采用树干式配电方式至各分配电箱。12工程概况本设计为四平起重机厂的电气设计。该厂房占地面积约8280平方米，包括厂房、办公楼、变电所、食堂、门卫。本设计为强电设计。包括供配电设计、电气照明及插座设计和防雷接地设计。本设计图纸共十四张，其中二张为图纸目录和图例，十二张强电图纸。供配电计算采用需用系数法计算并确定用户的计算负荷和短路电流，并将其作为选择断路器、电线电缆、电度表、隔离开关等低压电器设备的依据。电气照明及插座根据规范要求对住宅内的插座进行布置，其中空调插座由单独回路供电。防雷与接地本工程为三级防雷建筑。根据规范的要求，办公楼顶布置防雷带和避雷针。侧面布置均压环，防止侧面遭雷击。防雷网经主筋与接地极可靠焊接，并且保证接地电阻小于4欧姆。本工程的主要设计依据是按照国家标准GB5005295供配电系统设计规范、GB500539410KV及以下设计规范、GB5005495低压配电设计规范等的规定第2章电气照明设计21照明设计概述合理的照明设计能给操作者创造一个良好的工作环境，这对提高劳动生产率，保证产品质量，减少伤亡和设备事故都起着重要作用。合理的照明设计不但节省了建设投资，而且又为安全生产、节能、管理维护提供了方便。本设计的电气照明设计的主要任务是根据实际工作生活条件和要求，结合经济技术的可能性，选择配光合理的光源，合理的照度分布，一般照明与局部照明的配合，室内各部分亮度的变化限制眩光以及光色和显色等。从而达到美观、舒适的效果。电气照明的分类（1）按照明方式分为一般照明，局部照明和混合照明。（2）按照明种类分为正常照明，应急照明，值班照明，警卫照明，障碍照明，装饰照明和艺术照明。本设计的内容主要包括光源的选择、灯具的布置、照度计算等方面，目的是要增强整个设计方案的适用性、安全性、现代性和可拓展性，符合以人为本的宗旨。本设计严格遵守按照规范的要求，并综合考虑了各种思路和方案。22照明设计的步骤本设计中电气照明设计的基本步骤（1）根据规范要求对照明场所的视觉工作要求以及室内环境情况确定设计照度。（2）综合规范要求选择光源和灯具。（3）综合考虑工厂要求来选择照明方式和布置灯具的方案，使室内厂房照明的所光照环境更为理想。（4）按照综合布灯方案，验算室内的照度值并确定照明场所的灯具容量和数量。（5）综合上述因素确定照明控制方案和配电系统方案。（6）计算各支线、支干线的计算电流。选定导线型号和截面，穿线保护管的材质和管径。（7）选择空气断路器以及其他保护装置的规格和型号。（8）绘制照明施工图。23照明设计的要点及注意事项一、照明设计的要点工业厂房的照明可采用荧光灯光带（槽式灯）或气体放电灯具，一般是普通照明结合局部照明。有些厂房工艺设备上有专门的局部照明，我们设计时只要考虑普通照明就可以了。工艺设备用电属动力用电，另外单独引入电源并预留。在工业厂房中，照明灯具的悬挂高度在4米左右时，可以选择荧光灯，悬挂高度在5米左右及以上时，一般选择适用的高压气体放电灯。工业建筑灯具安装状态按建筑层高划分一般划分为高顶棚、中顶棚、低顶棚三类。高顶棚类安装高度一般10米以上，采用2501000W的高压气体放电灯，狭形房间要求高照度时灯具为狭照型配光，对于面积大的宽型房间灯具用中照型配光；中顶棚类安装高度一般510米，采用小功率高压气体放电灯，灯具为中照型配光；低顶棚类安装高度一般小于5米，这时主要采用荧光灯或白炽灯。高压气体放电灯主要有高压钠灯、金属卤化物灯、高压汞灯。高压钠灯光效高，金属卤化物灯显色性好，高压汞灯显色性差。光效高的灯具一般用于室外场地，显色性好的灯具一般用于显色性要求高的场所。24照明设计的计算照度计算与节能照明设计主要是照度计算问题，通过照度要求计算灯具数量。照度计算主要分为利用系数法、逐点计算法和单位容量估算法。各类建筑的照度要求以建筑照明设计标准GB500342004为准。其中特别需要提醒的是，在设计中绝对不能超过规范所规定的照明功率密度现行值。如果超过这个值，在施工图审查中就会视为不节能设计。根据建筑照明设计标准的规定，金属氯化物灯具单灯须配用节能型电感镇流器，功率因数大于09，灯具效率不应低于75。照度计算，是按照国家规定的照度标准及其他已知条件（如灯具的型式、房间反射条件、环境特点及布灯方案等），计算出灯泡的功率。常用的照度计算方法有两种，即利用系数法和逐点计算法。按利用系数法进行计算时，应根据直射光和反射光两种光线的作用计算。利用系数法常用于室内反射条件好的水平面平均照度计算；而逐点计算法则只考虑直射光，不考虑反射光的作用，多运用于采用直射灯具的场所，可作水平照度及垂直照度的计算。设计中采用哪一种计算方法比较合适，应视具体情况而定。本工程重点介绍厂房的照明及办公楼照明。共89盏工厂深照型灯和68盏双管荧光灯。在设计室内照度时，如无特殊要求，一般工作面按距地面08M高度计算。考虑到灯具在使用期间，由于光源的光通量逐渐衰减，环境对灯具的污染也使灯具的反射效率降低，从而引起工作面上的照度降低，故在计算照度时，应考虑照度维护系数K值。表21照度维护系数K值表25照明装置供电照明负荷应根据其中断供电所造成的影响和损失，合理地确定其负荷等级，并应正确地选择供电电源。钢铁企业一般照明网络应采用380/220V三相四线制的照明线路。但在工厂的生活设施及生产辅助建筑物内应按安全规定要求采用380/220V三相五线制照明线路供电。气体放电灯的大功率灯泡照明电压应采用交流单相380V电压。对于容易触及而又无防止触电措施的固定式或移动式灯具，其安装高度距地面为22M及以下，且具有下列条件之一时，其使用电压不应超过24V。（1）特别潮湿的场所（2）高温场所（3）具有导电灰尘的场所（4）具有导电地面的场所在工作场所的狭窄地点，且作业者接触大块金属面，如在锅炉、金属容器内等，序号环境污染特征生产车间和工作场所举例照度维护系数K灯具擦洗次数（次/年）1清洁仪器、仪表的装配车间，电子元器件的装配车间，实验室，办公室，设计室0822一般机械加工车间，机械装配车间0723污染严重锻工车间，铸工车间，碳化车间，水泥厂球磨车间063使用的手提行灯电压不应超过12V。其他有触电危险的一般危险场所，可以使用36V或42V。由蓄电池供电时，可根据容量大小、电源条件、使用要求等因素分别采用220V、36V、24V、12V电压。目前钢铁企业的照明用电一般与其他用电负荷共用变压器。设计时照明负荷和其它负荷各用专线配电。如果企业内有较大冲击性负荷，对照明质量有严重影响，引起严重的电压便宜或波动，宜分别由不同变压器供电，在经过技术经济比较认为合理或照明负荷较大的情况下，照明亦可采用专用变压器供电。当生产厂房采用“变压器干线”式供电而外部又无低压联络线时，照明电源宜接自变压器低压侧总开关之前；如外部引进低压联络线时，则照明电源宜接自变压器低压侧总开关之后；当车间变电所低压侧采用放射式配电系统时，照明电源一般接在低压配电屏上的照明专用线上。个别情况下蓄电池可作为特别重要照明设备和特殊电气装置的备用电源。应急照明按其用途一般分为三种情况（1）在正常照明因故障熄灭，将造成爆炸、火灾和人身伤亡等严重事故的场（2）所，装设供暂时继续工作用的应急照明，应按一级负荷要求供电。如接自供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线、干电池、蓄电池、独立于正常电源的发电机组等。（3）供人员疏散用的应急照明，其供电宜按下列情况之一选用当装有两台及以上变压器时，宜与正常照明的供电干线分别接自不同的变压器仅装有一台变压器时，宜与正常照明的供电干线自变电所的低压配电屏（或母线上）分开。当建筑物内未设变压器，则应在建筑物进户线处与正常照明回路分开，并不得与正常照明共用一个总开关。采用带有直流逆变器的应急照明灯。采用蓄电池作备用电源时，连续供电时间不应少于20MIN。（4）在钢铁企业照明设计中，经常将应急照明作为正常照明的一部分同时使用时，二者的配电线路及控制开关应分开装设。此时，二者互为备用。机床和固定工作台的局部照明电源可接自动力电源。移动式局部照明应接自正常照明线路。室外照明线路应与室内照明线路分开供电。当室外照明的供电距离较远时，可采用由不同地区的变电所分区供电的方式。露天工作场所、堆场等的照明电源，应视具体情况可由邻近车间供电。道路照明、警卫照明的电源应接自有人值班的变电所低压配电屏的专用回路。由于夜间电压一般偏高，在有条件的情况下，电源宜引自采用有载自动调压装置的变电所或自身采用调压措施解决。26照明控制方式生产厂房内的照明一般按生产组织（如生产工段、不同流水线等）分组集中在分配电箱控制，但在出、入门口应安装局部分开关。分配电箱宜选用带分路开关和保护设备，可直接用分路单极开关实行分相控制。大型厂房或车间宜采用带自动开关的分配电箱，当选用大功率气体放电灯时，要注意其启动电流。室内装有带旋转部件的设备，且采用气体放电灯照明时，宜将同一或不同灯具的相邻灯管（灯泡）分别接在不同的相线上，以降低频闪效应。此外，还应做到使三相供电的分支回路负荷平衡。无上述特殊要求时，不宜在同一灯具（多灯管）内用多相线路供电。小房间照明开关一般装在入口处门把手的旁边，偶尔出入的房间（通风室、贮藏室等）开关宜装在本室的门外。对于设有多个门的长厂房间或楼梯间中宜采用双控开关控制。其优点是在任一入口处都可以开关闭灯具。在0区、1区有爆炸危险的场所，灯具的控制和保护设备在相线和零线上应同时安装，并应能同时断开。另外还需设第3根保护接地线（PE线）。在环境条件较差的多平台建筑物内（如钢铁厂、矿石处理、化学及其他工厂的某些车间），可以将照明开关集中安装于正常环境的照明分配电箱上。普通房间内的局部照明灯可用插座代替开关的开闭，以便节省投资，如办公楼、民用住宅等。户外有较多露天作业区段的生产装置的上部照明，长距离生产用料运输线的普通照明（材料验运、运输和贮藏的综合建筑物的照明）、文化娱乐场所的照明等宜采用集中遥控。27照明灯具布置及光源选择布置要求是保证最低的照度及均匀性，光线的射向适当，无眩光、阴影、安装维护方便，布置整齐美观，并与建筑空间协调，安全、经济等。一般照明的布置。通常有两种，即均匀布置（灯具布置与设备位置无关）和选择布置（灯具布置与设备位置有关）。其中均匀布置比较美观均匀，所以一般照明用的比较多。广照型工厂灯开启型适用工厂小型车间、堆场、次要道路等处固定照明。深照型工厂灯开启型适用于大型车间的照明均照型圆球灯闭合型适用于办公室、阅览室、走廊等处照明配照型工厂灯开启型使用工厂车间照明广照型防水防尘灯密闭型适用于多水多尘的操作场合斜照灯开启型适用于中、大型车间作为壁灯用下图为起重机厂厂房的照明图图21厂房照明下图为起重机厂照明系统图图22厂房照明系统图第3章供配电系统的设计31供配电系统的概述电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。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。在企业工厂里，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。可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，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。随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建工业厂区越来越多。准确计算出整个厂区的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足厂区生产和日常需要，又能合理降低工程造价、节省投资。供配电系统设计要彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。另外，供配电系统的还必须做统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求一、正确选择变压器的变压比和电压分接头。二、降低系统阻抗。三、采取补偿无功功率措施。四、宜使三相负荷平衡。32负荷的分级及要求一、负荷分级的相关规范电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定（一）符合下列情况之一时，应为一级负荷1中断供电将造成人身伤亡时。2中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。（二）符合下列情况之一时，应为二级负荷1中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。（三）不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。二、本工程的负荷情况本工程为工业厂区，属于规范规定的二级负荷。二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100的二级负荷。供配电系统的设计，除一级负荷中特别重要的负荷外，不应按一个电源系统检修或者故障的同时另外一个电源又发生故障的情况进行设计。需要两回电源线路的用电单位，应采用同级电压供电；但根据各级负荷的不同需要及地区供电的条件，也可以采用不同的电压供电。供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不应多于两级。高压配电系统应采用放射式。根据负荷的容量和分布，配变电所应靠近负荷中心。电压选择和电能质量用电单位的供电电压应根据用电容量，用电设备的特性，供电距离，供电线路的回路数，当地公共电网的现状及其发展规划等因素，经济技术比较确定。供配电系统的设计时，应正确选择变压器的变比及电压分接头，降低系统阻抗，并应采取无功功率补偿的措施，还应使三相负荷平衡，以减少电压的偏差。无功补偿供配电设计中正确选择电动机、变压器的容量，降低线路的感抗。当工艺条件适当时，应采取同步电机或选用带空载切除的间歇工作制设备等，提高用电单位自然功率因数措施后，仍达不到电网合理运行要求时，还可以采用并联电力电容器作为无功补偿装置；合理时，还可采用同步电动机。当采用电力电容器作为无功补偿装置时，应就地平衡补偿。低压部分的无功功率应由低压电容器补偿；高压部分的无功功率应由高压电容器补偿。容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率应就地补偿、集中补偿。在环境正常的车间内，低压电容器应分散补偿。无功补偿容量应按照无功功率曲线或无功补偿计算确定。当补偿低压基本无功功率的电容器组，常年稳定的无功功率，经常投入运行的变压器或配变电所内投切次数较少的高压电动机及高压电容器组时，应采用手动投切的无功补偿装置。当为避免过补偿时，装设无功自动补偿装置，在经济合理时只有装设无功自动补偿装置才能满足在各种运行负荷的情况下的电压偏差允许时，应装设无功自动补偿装置。当采用高低压自动补偿装置效果相同时，应采用低压自动补偿装置。为基本满足上述要求，我们在设计时把无功补偿装置统一装设在变压器的低压母线侧。这样的补偿，可以选择相对较小容量的变压器，节约初期投资。对于容量较大，并且功率因数很低的用电负荷采用单独集中补偿。低压配电在正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，并且无特殊要求的时候，应采用树干式配电。当用电设备为大容量时，或负荷性质重要，或在有特殊要求的建筑物内，应采用放射式配电。还有一种为混合式，它兼具前两者的优点，在现代建筑中最为广泛。图31配电方式在本次设计中对于同一区变管辖范围内用电设备性质相同的采用放射式配电。而在极少区域内采用树干式配电下面将进行变压器的选取变压器的选取原则1变压器台数的选取电力变压器台数的选取应根据用电负荷的特点、经济运行、节能和降低工程造价等因素综合确定。如果周围环境因素恶劣，选用具有防尘、防腐性能的全密闭电力变压器BSL1型；对于高层建筑，地下建筑，机场等消防要求高的场所，宜选用干式电力变压器SLL、SG、SGZ、SCB型；如电网电压波动较大而不能满足用电负荷的要求时，则应选用有载调压电力变压器，以改善供电电压的质量。对于一般车间、居民住宅、机关学校等，如果一台变压器能满足用电负荷需要时，宜选用一台变压器，其容量大小由计算负荷确定，但总的负荷通常在1000KV以下，且用电负荷变化不大。对于有大量一、二级用电负荷或用电负荷季节性（或昼夜）变化较大，或集中用电负荷较大的单位，应设置两台及以上的电力变压器。如有大型冲击负荷，为减少对照明或其它用电负荷的影响，应增设独立变压器。对供电可靠性要求高，又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时，也应设置两台电力变压器。选用两台变压器时，其容量应能满足一台变压器故障或检修时，另一台仍能对一级和部分二级负荷供电。2变压器容量的选择先计算电力变压器的二次侧的总的计算负荷，并考虑无功补偿容量，最大负荷同时系数，以及线路与变压器的损耗，从而求得变压器的一次侧计算负荷，并作为选择变压器容量的重要依据。对于无特殊要求的用电部门，应考虑近期发展，单台电力变压器的额定容量按总视在计算负荷值再加大1525来确定，以提高变压器的运行效率，但单台变压器的容量应不超过1000KVA。在装设两台及以上电力变压器的变电所，当其中某一台变压器故障、检修而停止运行时，其他变压器应能保证一、二级负荷的用电，但每台的容量应在1000KVA以内。在确定电力变压器容量时，还应考虑变压器的经济运行。由于变压器的损耗与负荷率有关，负荷率对于变压器的经济运行的影响较大，所以应力求使变压器的平均负荷率接近于最佳负荷率值。我们从以前学过的知识知道，变压器的效率曲线不是单增的，而是先增加再下降，在其上有一个最大值即D/D02I可求出产生最大功率的条件为即是说当不变损耗等于可变损耗时，变压器的2IKP0效率达到最大值。电力变压器的选择，应综合供配电计算负荷、供电可靠性要求和用电单位的发展规划等因素考虑，力求经济合理，满足用电负荷的要求。但有一个不变的原则是在保证供电可靠性的前提下，电力变压器的台数应尽量的减少，尽可能的少。配电设备的选择1在进行电器设备的选择时，应根据实际工程的特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠性的前提下，力争做到技术先进，经济合理按正常工作条件选择额定电压和额定电流A、电气设备的额定电压应ENU符合电器装设点的电网额定电压，并应大于或等于正常时最大工作电压即MW。B、电气设备的额定电流应大于或等于正常时最大的工作电流ENUMWENI,即。IEI按短路情况来校验电气设备的动稳定性和热稳定性1、如断路器、负荷开关、隔离开关等的动稳定性满足IMISH,而其热稳定性满足且2TITIMAITIA。TIMA按照装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力，即3KI，且。OFNIKSOFN按照装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当型式。2低压刀开关满足额定电压大于或等于工作电压，额定电流大于或等于正常时最大工作电流即可，对其他没有特殊要求。3低压断路器按灭弧介质分有油浸式、真空式、空气式，应用最多的是空气式断路器。按结构分有万能式和塑壳式。万能式断路器即框架式断路器，所有器件均装于框架内，其部件大部分设计成可拆卸的，便于制造安装和检修。另外，这种断路器的容量较大，额定电流可达4000A，可装设较多具有不同保护功能的脱扣器。选择配电用断路器多为万能式，且特别适用于低压配电系统的主保护，即常用做低压进线柜的主开关。塑壳式的容量较小，通常用于配电线路中，对线路起过载保护和短路保护的作用。低压断路器（即自动空气开关）的选择原则注意开关主触头额定电流，NI电磁脱扣器（即瞬时或短延时脱扣器）额定电流和热（长延时）脱扣器的额ERNI定电流之间要满足下式关系TRNINIERTNIC开关动作时间小于002秒（如DZ系列）时，其开关分断能力用下式校验QAOFISH开关动作时间大于002秒如DW系列时,其开关分断能力用下式校验QAOFIK自动空气开关的分断电流KAF装设开关处冲击短路电流的有效值KASHI装设开关处短路电流周期分量的有效值KAK自动空气开关脱扣器电流整定为使自动空气开关各脱扣器更好的发挥保护功能,需要结合保护对象,进行电流的整定计算,然后正确确定配电线路用自动空气开关,热或长延时脱扣器整定电流,可用下式计算TROPI，可靠系数,热脱扣器取1011,长延时脱扣器取11TROPICRELIKREL被控线路的计算电流ACI4电力电缆截面的选择按允许载流量选择导线和电缆截面金属导线或电缆中流通电流时,由于导体电阻的存在,电流使导体产生热效应,使导体温度升高,同时向导体周围介质发散热量导体或电缆的绝缘介质,所能允许承受的最高温度必须大于载流导体表面DT的最高温度,即才能使绝缘介质不燃烧,不加速老化按发热条件选择导DTMT线截面积,即是按照允许载流量来选择，是比较常用的方法对于我们设计中将涉及到的配电电缆,是长期工作制负荷的电流载体,我们按来决定导线或NICALIK电缆的允许载流量,选取导线或电缆截面按允许电压损失选择导线或电缆的截面输电线路的电压损失,是指输电线路始端与末端电压的代数值,而不是电压的向量差值,即不考虑两电压的相角差别由于输电线路有电阻及电抗的存在,电能沿输电线路传输时,必然产生电能损耗和电压损失为使电压损失能保持在国家允许的范围之中,我们必须恰当地选择导线截面电压损失可分解为有功分量电压损失和无功分量电压损失10KV电缆线路10121RAIININUXQRPU可以先假定电抗（平均值）计算出电抗电压损失,80KMXKM350再按允许电压损失得有功损失和无功损失。选取原则公式为,R,按此式选择与之相近的标称导线截面S,根据线路布置状况INIANLS121/计算出电抗值，如与所选值差别不大，证明所选正确。反之，则按计算所00X得重算，再计算，重选截面。0XRA按经济电流密度选择电缆截面为兼顾有色金属耗量投资与降低导线能耗费用之间的矛盾，提出了经济电流密度的概念，所选的截面对两者而言是经济的。，S经济截面，导线负荷计算电流，经济电流密度（）ECICIEC2MA5电流互感器的选择电流互感器的原线圈之额定电压大于或等于线路之工作电压。电流互感器原线圈的额定电流应大于线路的最大工作电流，一般取线路工作电流的1215倍，并要求在短路故障时，对测量仪表的冲击电流较小，即要求磁路能迅速饱和，以限制二次侧电流成比例增长。电流互感器的动稳定性，热稳定性应满足线路短路时的要求。表31电力负荷计算表数量容量序号用电设备名称总数工作总容量工作容量1吊车1195952平板机1170703剪板机1115154电焊机10103102605冲床1118186办公楼1123237食堂1168688门卫室11229厂房照明11282810小计1818629579表32负荷计算序号用电设备名称计算负荷有效负荷KW无效负荷KVAR视在容量KVA电流A1吊车28549362平板机17523333剪板机37554电焊机2082773334667526725冲床4566办公楼1841387食堂57835828门卫180879厂房照明25233610小计3654544512575928750511考虑有功无功功率同时系数KY和KW0909712希望无功补偿3289143177542778246813实际无功补偿2916614补偿后32015变压器容量选择3289111177347385278016变压器损耗50017变压器10KV侧总负荷695347418年电能消耗量33585146513664255672第4章防雷及接地系统设计41概述雷电的破坏作用主要是雷电流引起的一是雷直击在建筑物上生成的热效应作用和电动力作用，二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用。防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。42防雷的措施1、工业厂房的外部防雷接地装置1接地网当发生雷电时，雷电流通过引下线向自然接地体周围大地泄流外散，土壤呈现的电阻称为接地电阻，当增大接地网的面积，接地电阻将减小。接地网是指水平方向由钢筋绑扎或焊接成的网格，水平钢筋组成的接地网可以近似看成一块独立的平板，它的电容主要由它的面积决定的。附加于这个平板上有限长度的竖向钢筋接地体，其所增加的长度不足以改变其电容，即接地电阻减小不多。只有当这些附加的竖向接地体的长度增加到可以和平板的长、宽尺寸相近时，平板趋近于一个半球时，电容才会有较大的增加，接地电阻才会明显的减小。另一方面，因为电容所储存的能量不是储存在极板上，而是储存在整个电介质中即整个电场中，电介质中的能量密度与其电容率有关。在大型建筑的基坑内，接地网埋深的尺寸比起接地网的几何尺寸小的多，所增加的储存能量的介质空间是极其有限的，在这个有限空间中的能量密度较小，表明增加接地网的深度对减小接地电阻的作用不大。在设计利用底板接地网做自然接地体时，不应认为自然接地体埋得越深，接地电阻就越小，应通过地质勘探报告了解周围的土质情况。在施工中底板接地网与护坡桩的钢筋就近连接，连接点的数量与引下线的数量一致，并且应对齐引下线的位置。2引下线引下线的作用是将避雷带与自然接地体连接在一起，使雷电流构成通路。在高层建筑中利用其柱或剪力墙中的主筋作为引下线，随主体结构逐层串联焊接至屋顶与避雷线连接。为了安全起见每条引下线不应少于两根主筋，主筋的截面不应小于16MM。在工业厂房的设计、施工中，利用其结构主筋做引下线，本人认为这样做具有经济、实用、易于操作的特点，由于现浇混凝土内的引下线不易氧化，所以具有使用寿命长的特点。按建筑物的防雷类别适当减小引下线的间距，这样做可以迅速分流，降低反击电压，3避雷带避雷带由避雷线和支持卡子组成，避雷带应设置在建筑物易受雷击的层檐、女儿墙等处，其作用是引雷效应，雷电流通过引下线向大地泄流，避免高层建筑物雷击。避雷线安装A避雷线应顺直，不应有高底起伏现象。B避雷线弯曲处不得小于90，弯曲半径不得小于圆钢直径的10倍。C避雷线采用镀锌圆钢，直径不应小于12MM。D镀锌圆钢焊接长度为其直径的6倍，并双面焊接。E如遇有变形缝处应做煨弯补偿处理。支持卡子安装A支持卡子采用404MM镀锌扁钢，卡子埋深不应小于80MM。B卡子顶部一般应距建筑物屋檐、女儿墙等表面100MM。C卡子水平间距不应大于100MM，各间距应一致，转角处两边的卡子距转角中心不应大于250MM。D所有支持卡子应横平竖直，固定牢固。43防雷接地的设计一、避雷带的设计本工程设计在屋顶设环行避雷带保护，利用结构框架梁底部钢筋与框架梁内作为引下线的钢筋焊接成均压环，所有引下线。建筑物内的金属结构和金属物体带电物体的外壳等均应与均压环连接。沿外墙四周用25X4扁钢暗设一圈防侧击雷避雷带,与防雷引下线可靠焊接，同时并将金属栏杆及金属门窗等较大的金属物体与防雷装置均压环可靠连接。二、避雷带的设计本工程在在楼顶安装避雷带。三、接地系统本工程设计中，接地系统利用基础挖孔桩内主钢筋与底板内主钢筋焊接成综合接地系统，并与防雷引下线可靠焊接，接地电阻不大于4欧姆。四、其他金属管道和金属物体避雷带可靠连接，采用混凝土墙内的钢筋作为引下线与接地极进行可靠焊接。此外，所有正常情况下不带电的配电箱外壳铁件钢管外皮均应与保护地线（PE）良好连接与工作零线绝缘插座接地孔应与PE线连接。本系统采用TNCS系统，此系统，综合TNC和TNS系统的特点，中性线与保护线有一部分是共同的，局部采用专设保护线，PE线专门接地，起到保证若干设备有平衡的零电平，并保证人身安全，常用于配电系统末端环境条件较差或有数据处理等设备的场所。TNCS系统示意图PEN用电设备的外露非导电金属L213PEN系统接地图41TNCS系统示意图44接地一、接地的意义电力系统、电气装置和电气设备的某一部分与大地作良好的电气连接称为接地。接地对电力系统和电气设备的安全（免遭损坏）及其可靠运行，对操作、维护、运行人员的人身安全，都起着很大的作用。因此，必须根据有关规程、规范的要求，精心地进行接地设计；必须严格地按设计进行施工；在投入运行后，必须定期维修、并检测接地电阻值，使其低于规范值，只有这样，接地才能起到它应有的作用。二、接地的类别一般按照接地所起的作用来进行分类。接地可分为工作接地（功能性接地）、保护接地（包括接零）、防静电接地、防雷及防过电压接地、屏蔽接地（隔离接地）以及其它特殊接地等。三、电击保护及安全电压当人触及带电导体（有相当高的电压）而遭到打击甚至发生伤亡时，称之为电击或触电。为了最大可能地避免人员伤亡，必须实施电击保护。电击保护分正常情况下的电击保护和故障情况下的电击保护两类，前者又称为直接接触保护（基本保护），主要是指绝缘和隔离，即避免人员直接触及带电导体；后者又称间接接触保护。接地、接零、采用漏电保护器等都是实现间接接触保护的手段。间接接触保护以两种形式来避免人员触及带电的设备外壳（正常不带电，因内部绝缘电阻下降或击穿所致）而遭到的电击，即迅速切断故障处电源和使故障设备外壳的对地电压低于安全电压。此外，减少接触电压和跨步电压，使之低于安全电压也可以认为是间接接触保护。根据安全电压（GB380593），安全电压是指为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列。在任何情况下，这个电压系列的上限值，两导体间或任一导体与地之间均不得超过交流（50500HZ）有效值50V（直流安全电压我国尚未规定）。安全电压额定值的等级为42、36、24、12、6V。当采用安全电压来防止触电事故时，应根据使用环境、人员和使用方式等因素选用上述五级电压中的一级。但是当采用大于24V的安全电压时，必须采用防止直接接触带电体的保护措施。这是因为接触24V以上电压时，仍有时间的限制，例如接触36V电压的时间规定为36S。因此，在高度危险的环境中，可使用24V安全电压；在特别危险的环境中可使用12V的安全电压。四、工作接地工作接地是一种功能性的接地，主要是指包括高、低压在内的电力系统接地，在正常或事故情况下，为保证电力系统和电气设备的可靠运行，必须将电力系统中某一点（如发电机、变压器的中性点，电动机的中性点，某一相的终点，防止过电压的避雷器的某一点等）直接或经消弧线圈、电抗器、电阻器、击穿熔断器等设备与大地作良好的电气连接，这便是工作接地。第5章变电所的设计51配电室平面布置本设计采用TT系统，所有用电设备不带电金属外壳，吊车轨道均应接地，与变压器工作接地共用接地装置，接地电阻小于4欧姆。具体做法参加图集03D501。各种柜、屏的安装参见电气装置标准图集04D7021,03D2014。配电室共2层，第一层为值班室及高压配电室，2台500KVA变压器、六面高压柜，分别为进线柜、计量柜、受点柜、电压互感器柜、电力变压器柜2面。柜面的尺寸为800X1200X2200。电缆沟宽度1000毫米，高度800毫米。图51变电所高压配电室图52变电所低压配电室52高压系统1主结线设计根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留下23个较2优方案进行详细计算和分析比较（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。短路电流计算根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。3主要电气设备选择主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及效验。选用设备型号、数量、汇总设备一览表。4主要设备继电保护设计包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。5配电装置设计包括配电装置形式的选择、设备布置图。6防雷、接地设计包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。53变电所的负荷计算用电设备的负荷计算根据设计任务书的要求，按照需要系数法及以下计算公式KDPEJ21/COSJQ2JPSJUEJI3/5410KV架空线选择10KV架空线的选择考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以10KV架空线相应的IGMAX105IE即IGMAX1051050173KA根据设计条件NUS33510TMAX2500H取J13则导体经济截面面积SIGMAX/J173/1313308MM2。选择导线（按照经济电流密度）选择LGJ150/20钢芯铝绞线，其室外载流量为IJ1306A，面积为S14568MM2,导线最高允许温度为70，根据工作环境温度为30，查综合修正系数K094，IJ1XZKIJ109430628764AIGMAX，满足电流的要求。热稳定校验根据设计任务书的条件，变电所的继保动作时限不能大于13秒，即TOP13S，断路器开短时间TOS02S，非周期分量等效时间TOS005S，则短路假想时间TIMATOPTOSTS1302005155S。架空线最小截面积SMIN736913308MM2CQD3210875SSMIN，满足热定的要求考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以10KV架空线相应的IGMAX105IE即IGMAX1051050527KANUS35130选择母线（按照最大工作电流）选择808单条矩形铝导体平放作母线，面积为S6400MM2，平放时，长期允许载流量为IA11249A，导体最高允许温度为70，根据工作环境温度为30的条件，查综合修正系数K094IEKIA10941249117406AIGMAX,满足载流量的要求。热稳定的校验（按最大运行方式D2点短路）根据设计任务书的条件，配电所的继保动作时限不能大于13秒，即TOP13S，断路器开短时间TOC02S，非周期分量等效时间TS005S,则短路假想时间TIMATOPTOCTS1302005155S。母线最小截面积SMIN7369640MM2CQD3210875SSMIN，满足热定的要求。动稳定校验取跨距，相间距离，ML51MA50硬铝最大允许应力，P617抗弯矩37233210/6/MBHW相间电动力AIFCHPH/1072N68590/32最大相应力PHFWL/2PA671215016859，满足动稳定的要求。ALPH55继电保护配置根据主接线方案，本降压变电所采用线路变压器组接线，10KV进线电源线路保护由上级变电站提供，本站在继保设计时无须考虑10KV线路故障，只需要考虑本所主变压器保护和10KV线路保护、10KV电容器保护。1主变压器保护配置电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置为主保护瓦斯保护、后备保护过流保护、过负荷保护。2瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油