工厂电气系统设计大全

《建筑电气照明系统安装》——以工作过程导向的教材1学习情境3工厂电气系统安装项目1工厂电气动力系统安装3.1.1施工技术准备1.识图1）设计说明（1）设计依据按照国家标准GB50052～95《供配电系统设计规范》、GB50053—94《10kV及以下变电所设计规范》、GB50054—95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下一般设计原则：a遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。b安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能较先进的电气产品。c近期为主、考虑发展应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。d全局出发、统筹兼顾必须从全局出发，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等，合理确定设计方案。（2）设计范围工厂供电设计包括变配电所设计、配电线路设计和电气照明等。a变配电所设计无论工厂总降压变电所或车间变电所，设计的内容都基本相同。工厂高压配电所，则除了没有主变压器的选择外，其余的设计内容也与变电所设计基本相同。变配电所的设计内容应包括：变配电所负荷的计算和无功功率的补偿，变配电所所址的选择，变电所主变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主结线方案的选择，进出线的选择，短路计算及开关设备的选择，二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定，防雷保护与接地和接零的设计，变配电所电气照明的设计等。最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制变配电所主电路图、平剖面图、二次回路图及其它施工图纸。b配电线路设计工厂配电线路设计分厂区配电线路设计和车间配电线路设计。厂区配电线路设计，包括厂区高压供配电线路设计及车间外部低压配电线路的设计。其设计内容应包括：配电线路路径及线路结构型式的确定，负荷的计算，导线或电缆及配电设备和保护设备的选择，架空线路杆位的确定及电杆与绝缘子、金具的选择，防雷保护与接地和接零的设计等。最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制厂区配电线路系统图和平面图、电杆总装图及其它施工图纸。车间配电线路设计，包括车间配电线路布线方案的确定、负荷的计算、线路导线及配电设备和保护设备的选择、线路敷设设计等。最后也需编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制车间配电线路系统图、平面图及其他施工图纸。c电气照明设计工厂电气照明设计，包括厂区室外照明系统设计和车间(建筑)内照明系统设计。无论是厂区室外照明设计还是车间内照明设计，其内容均应包括：照明光源和灯具的选择，灯具布置方案的《建筑电气照明系统安装》——以工作过程导向的教材2确定和照度的计算，照明负荷计算及导线的选择，保护与控制设备的选择等。最后编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制照明系统图、平面图及其它施工图纸。(3）设计的程序与要求工厂供电设计，通常分为扩大初步设计和施工设计两个阶段。大型设计，也有分为初步设计、技术设计和施工设计三个阶段，或分为方案设计、初步设计和施工设计三个阶段的。如果设计任务紧迫，设计规模较小，又经技术论证许可时，也可直接进行施工设计。a扩大初步设计扩大初步设计的任务，主要是根据设计任务书的要求，进行负荷的统计计算，确定工厂的需电容量，选择工厂供电系统的原则性方案及主要设备，提出主要设备材料清单，并编制工程概算，报上级主管部门审批。因此，扩大初步设计资料应包括工厂供电系统的总体布置图、主电路图、平面布置图等图纸及设计说明书和工程概算等。为了进行扩大初步设计，在设计前必须收集以下资料：a)亡厂的总平面图，各车间(建筑)的土建平、剖面图。b)工艺、给水、排水、通风、取暖及动力等工种的用电设备平面布置图及主要的剖面图。并附有备用电设备的名称及有关技术数据。c)用电设备对供电可靠性的要求及工艺允许停电的时间。d)全厂的年产量或年产值及年最大负荷利用小时数，用以估算全厂的年用电量和最高需电量。e)向当地供电部门收集下列资料：可供的电源容量和备用电源容量；供电电源的电医、供电方式(架空线还是电缆，专用线还是公用线)、供电电源回路数、导线或电缆的型号规格、长度以及进入工厂的方位；电力系统的短路数据或供电电源线路首端的开关断流容量；供电电源首端的继电保护方式及动作电流和动作时限的整定值，电力系统对工厂进线端继电保护方式及动作时限配合的要求；供电部门对工厂电能计量方式的要求及电费计收办法；对工厂功率因数的要求；电源线路厂外部分设计和施工的分工及工厂应负担的投资费用等。f)向当地气象、地质及建筑安装等部门收集下列资料：当地气温数据，如年最高温度、年平均温度、最热月平均最高温度、最热月平均温度以及当地最热月地面下o．8～1．om处的土壤平均温度等，以供选择电器和导体之用；当地海拔高度、极端最高温度与最低温度等，也是供电器选择之用；当地年雷暴日数，供设计防雷装置之用；当地土壤性质或土壤电阻率，供设计接地装置之用；当地常年主导风向、地下水位及最高洪水位等，供选择变、配电所所址之用；当地曾经出现过或可能出现的最高地震烈度，供考虑防震措施之用；当地电气工程的技术经济指标及电气设备和材料的生产供应情况等，供编制投资概算之用。必须注意：在向当地供电部门收集有关资料的同时，也应向当地供电部门提供一定的资料，如工厂的生产规模、负荷的性质：需电容量及供电的要求等，并应与供电部门最后达成供用电协议。b施工设计施工设计是在扩大初步设计经上级主管部门批准后，为满足安装施工要求而进行的技术设计，重点是绘制施工图，因此也称为施工图设计。施工设计须对初步设计的原则性方案进行全面的技术经济分析和必要的计算和修订，以使设计方案更加完善和精确，有助于安装施工图的绘制。安装施工图是进行安装施工所必需的全套图纸资料。安装施工图应尽可能采用国家颁发的标准图样。施工设计资料应包括施工说明书，各项工程的平、剖面图，各种设备的安装图，各种非标准件的安装图，设备与材料明细表以及工程预算等。施工设计由于是即将付诸安装簏工的最后决定性设计，因此设计时更有必要深入现场调查研究，核实资料，精心设计，以确保工厂供电工程的质量。2）负荷计算由于需要系数等计算方法前面章节已作介绍，本部分仅介绍在当设备台数较少而容量差别较《建筑电气照明系统安装》——以工作过程导向的教材3大时的低压干线与分支线的负荷计算中常用的二项式法。(1)用二项法进行负荷计算二项式法认为计算负荷由两部分构成，一部分是由所有设备运行时产生的平均负荷NPb，另一部分是由于大型设备（容量最大的x台）的投入产生的负荷cPx。其中b，c称为二项式系数。二项式系数也是通过统计得到的数据。二项式法的基本公式是式中，bPe为表示用屯设备组的平均功率，其中Pe是用电设备组的设备总容量，其计算方法如前需要系数法中所述；cPx为表示用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px，是x台最大容量的设备总容量；b、c为二项式系数。其余的计算负荷Q30、S30和I30的计算与前述需要系数法的计算相同但必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n少于附录表1中规定的最大容量设备台数x的2倍(即n2x)时，其最大容量设备台数x宜适当取小，建议取为x=n/2，且按“四舍五入”修约规则取整数。例如某机床电动机组只有7台时，则其x=7／2≈4。如果用电设备组只有1～2台设备时，就可认为P30=Pe。对于单台电动机，则P30=PN／η，式中PN为电动机额定容量，η为其额定效率。在设备台数较少时，cosφ也应适当取大。由于二项式法不仅考虑了用电设备组最大负荷时的平均功率，而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，所以二项式法比较适于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷。但是二项式计算系数b、c和x的值，缺乏充分的理论根据，而且这些系数，也只适于机械加工工业，其他行业的这方面数据缺乏，从而使其应用受到一定局限。例3.1-1已知机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW3台；4kW8台；3kW17台；1.5kW10台。试求其计算负荷。解：由表查得b=0.14，c=0.4，x=5，cosφ=0.5，tanφ=1.73。而设备总容量为：Pe=120.5kWx台最大容量的设备容量为Px=P5=7.5kW×3*-+4kW×2=30.5kW可求得：P30=0.14×120.5kW+0.4×30.5kW=29.1kWQ30=29.1kW×1.73=50.3kvarS30=29.1kW/0.5=58.2kVAI30=88.4A按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果稍大，特别是在设备台数较少的情况下。供电设计的经验说明，选择低压分支干线或支线时，按需要系数法计算的结果往往偏小，以采用二项式法计算为宜。3)尖峰电流的计算(1)概述尖峰电流(peakcurrent)是指持续时间1～2s的短时最大负荷电流。尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。(2)单台用电设备尖峰电流的计算《建筑电气照明系统安装》——以工作过程导向的教材4单台用电设备的尖峰电流就是其起动电流(startingcurrent)，因此尖峰电流为pkststNIIKI式中IN为用电设备的额定电流；IST为用电设备的起动电流；KST为用电设备的起动电流倍数；笼型电动机为5～7；绕线型电动机为2～3，直流电动机为1．7，电焊变压器为3或稍大。(3)多台用电设备尖峰电流的计算引至多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算1..max1npkNistiIKII或30max()pkstNIIII例3.1-2有一380V三相线路，供电给表所示4台电动机。试计算该线路的尖峰电流。负荷资料：表3.1-1参数电动机M1M2M3M4额定电流／A5．8535．827．6起动电流／A40．635197193．2解：由表3.1-1可知，电动机M4的193.227.6165.6stNIIAAA为最大。取0.9K，因此该线路的尖峰电流为：0.9(5.8535.8)193.2235pkIAAA4)短路电流及其计算(1)短路的原因、后果及其形式a短路的原因工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路(shortcircuit)。短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长：朗运行，绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压(包括雷电过电压)击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。工作人员由于未遵守安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压的设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路。鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备导线电缆的绝缘，也是导致短路的一个原因。b短路的后果短路后，短路电流(short—circuitcurrent)比正常电流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即:a）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏。《建筑电气照明系统安装》——以工作过程导向的教材5b）短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行。c）短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。d）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。e）单相短路，其电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须