厂房电气系统设计说明书.docx

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厂房电气系统设计说明书

目录

摘要Ⅰ

Abstract

1引言1

1.1本课题的目的和意义1

1.2本课题研究现状1

1.3本课题的主要内容及拟解决的关键问题1

2照明确定及照明负荷的计算2

2.1照明方式2

2.2照明种类2

2.3照度计算方法2

2.4本设计照度计算3

3负荷计算和无功功率补偿5

4插座设计8

5低压配电系统9

6电线电缆型号和截面的选择10

6.1380V低压出线的选择10

6.2照明线路的选择11

6.3动力线路的选择11

7低压断路器的选择13

7.1光源部分断路器选择13

7.2用电设备组断路器选择13

8厂房的防雷保护15

8.1直击雷保护15

8.2雷电侵入波的保护15

9结束语16

参考文献17

致谢18

附录19

摘要

电力，是现代化生产的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。

没有电力，就没有工业现代化，就没有国民经济的现代化。

现代化社会的化信息和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。

工业生产中有电气化以后，才能大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动条件，有利于生产过程自动化的实现。

但是，工矿企业的电力供应如果突然中断，则将对企业生产造成严重的后果，甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故。

因此做好电气系统的设计工作，对于保证企业生产的正常进行和实现工业现代化具有十分重要的意义。

本设计是在本人完成大学学业，学完《工厂供电》和《工厂供电设计指导》的基础上结合建筑电气所做的电气设计，即厂房电气系统的设计。

关键词：

建筑电气；电气设计；防雷

Abstract

Power,modernproductionisthemajorenergyandpower,isthemoderncivilizationofcorporealtechnologybase.Nopower,noindustrialmodernization,thereisnomodernizationofthenationaleconomy.Themodernsocietyofinformationandnetwork,isbuiltonthebasisofelectrification.Industrialproductionintheelectrified,cangreatlyincreaseproduction,improveproductquality,improvelaborproductivity,reduceproductioncosts,reducelaborconditions,conducivetotherealizationofproductionprocessautomation.However,industrialandminingenterprisesintheelectricitysupplyifsuddenly,willbeproducedtotheenterprisetocauseseriousconsequences,evenseriousequipmentdamageorpersonalinjuryaccident.Sotheelectricalsystem,toensureenterprisenormalproductionandrealizetheindustrialmodernizationhasveryimportantsignificance.Thisdesignisinmyuniversity,finished"powerplant"and"thefactorypowersupplydesignguidelines"basedonthecombinationofArchitecturalElectricdoelectricaldesign,namelytheplantelectricalsystemdesign.

Keywords:

BuildingElectrical;electricaldesign;lightningprotection

1引言

1.1本课题的目的和意义

本次设计的题目是霞浦厂房电气系统设计。

通过具体的实例工程设计，初步掌握建筑弱电系统设计的基本方法,更好的将理论和实践相结合,将大学四年来所学的课程及知识应用到自己的专业中去,也为将来的工作打下良好的基础。

同时也可以更加详细地学习建筑规范，提高自己独立完成工程设计的实际操作和研究能力。

此设计依据主要技术指标，供电设计常用的图形符号和文字符号，做了一个通用厂房电气系统设计。

1.2本课题研究现状

随着社会的进步，电力的消耗也在不断的增加，电气技术上取得了惊人的进步，为了能够满足工厂生产的要求，保证设备安全合理的运行，必须对工厂供电技术进行多方面详细的设计和考虑。

国民经济发展的过程中，也带动了建筑电气的迅速发展，无论是普通的住宅楼宇还是工厂厂房都有电气系统设计的参与。

现代化工业建设的迅速发展，工厂供电设计的任务要求越来越高。

1.3本课题的主要内容及拟解决的关键问题

本人在老师的指导下，按供电设计的一般原则结合实际设计中的主要设计内容进行，设计包括光源确定和选型、负荷等级确定、负荷计算和无功功率补偿、电线电缆的截面确定和型号选择、电线电缆的铺设路径和方式、低压断路器的选择整定、低压配电箱的选择、防雷与接地，另外还附有照明和动力配电系统图和平面图、配电系统总图、电气施工图设计说明书、配电系统框图、屋面防雷平面图和防雷接地平面图。

本设计在老师的指导和同学的帮助下，作为毕业设计，力求综合性和实用性，但限于本人的学术水平，不能使毕业设计十全十美，本设计中的不足之处和错误请各位老师批评和指正。

2照明确定和照明负荷计算

2.1照明方式

一般照明：

照亮整个室内而采用的照明方式。

一般照明方式适用于固定工作区或工作区分布密度较大的房间，以及照度要求不高但又不会导致出现不能适应的眩光和不利光向的场所。

分区一般照明适用于莫一部分或几部分需要有较高照度的室内工作区，并且工作区是相对稳定的。

局部照明：

为满足室内某些部位的特殊需要，在一定的范围内设置照明灯具的照明方式。

通常将照明灯具装设在靠近工作面的上方。

局部照明方式在局部范围内以较小的光源功率获得较高的照明，同时也易于调整和改变光的方向。

混合照明：

由一般照明和局部照明组成的照明方式。

混合照明是在一定的工作区内有一般照明和局部照明的配合起作用，保证应有的视觉工作条件。

2.2照明种类

正常照明：

为满足正常工作而设置的室内外照明称为正常照明。

它起着满足人们基本视觉要求的功能，是照明设计中的主要照明。

它一般可单独使用，也可与应急照明和值班照明同时使用，但控制线路必须分开。

应急照明：

在正常照明因事故熄灭后，供事故情况下继续工作、人员安全或顺利疏散的照明称为应急照明。

它包括备用照明、安全照明、和疏散照明三种。

应急照明的设置原则，从安全角度考虑，应在较多的建筑内设置应急照明，而从经济的观点出发，只能在一些最需要的建筑内设置。

值班照明：

在非工作时间供值班人员观察用的照明称为值班照明。

可利用正常照明中能单独控制的一部分或应急照明的一部分或全部作为值班照明。

2.3照度计算方法

照度计算方法主要有利用系数法、单位容量法和逐点法等3种。

利用系数法：

利用系数法是用于计算灯具均匀布置的房间或场所的平均照度，该方法计入了由灯光源发出的光直接投射到工作面的光通量，也包括了照射到室内各表面经反射后照射到工作面的光通量。

利用系数法计算公式：

式中

每套电光源的光通量；

u-灯具光通量的利用系数；

M-是减光西施，一般取0.7；

S-室内地面净面积（

）；

N-灯具套数；

Z-是不均匀度系数，一般取1.2；

单位容量法：

单位容量法的基本公式

W=P/A

W—在最低照度下每单位面积的安装功率（W）

P—房间内全部灯泡（管）的总安装功率（W）

A—房间的面积（㎡）

根据已知的面积和所选的灯具形式、最小照度E、计算高度h，查得每单位面积的安装容量W，从上式算出全部灯泡的总安装功率P。

然

后除以灯具的功率，再考虑到室形及对灯具布置的要求即可得灯具数量。

逐点计算法：

当电光源的尺寸远小于它和被照表面的距离时，可视光源为一点，一般光源尺寸为其到计算点距离20%，其计算误差在5%以下。

逐点计算法计算比较准确，可计算一般照明、局部照明和室外照明，但不适于计算周围材料反射系数较高的场所的照度计算。

逐点计算法适用于水平面、垂直面和倾斜面上得照度计算[1]。

2.4本设计照度计算

厂房的高度为7.2m，属于高大厂房选择中显色高压钠灯，即在普通高压钠灯基础上，适当提高电弧管内的钠分子，从而使平均显色指数和相关色温得到提高。

光源和工作面间的距离6.5m左右，根据工厂供电附录表32取光源功率400W[2]。

本厂主要以机械粗加工为主，其照度标准为200lx,不加局部照明[3]。

厂房为一般照明且高度大于6m因此粗选直接型灯具，则灯具光通量的利用系数u约为0.5[1]。

本次设计中的照度计算方法为利用系数法，利用系数法适用于均匀布灯的一般室内照明设计计算。

根据已知的建筑面积S、灯具悬挂高度h、灯具光通量的利用系数u等因素计算平均照度。

此方法计算比较精确，使用简单，因此得到广泛应用。

利用系数法计算公式：

式中

每套电光源的光通量；

u-灯具光通量的利用系数；

M-是减光系数，一般取0.7；

S-室内地面净面积（

）；

N-灯具套数；

Z-是不均匀度系数，一般取1.2；

则得

查资料的

去2600lm对应400W高压钠灯，则N约取60。

照明总功率W=400

60w=24kW。

3负荷计算和无功功率补偿

计算负荷是电气系统设计的依据。

通过计算出流过各主要电器设备的负荷电流，作为选择这些设备型号、规格的依据，还可以计算出流过各条线路的负荷电流，作为选择这些线路的导线和电缆截面的依据为初步设计提供技术数据。

根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。

按需要系数法分别计算出各厂房的全厂的计算负荷。

厂房中各个设备负荷计算和无功功率补偿如表1-1所示

表3-1设备负荷计算和无功功率补偿

序号

用电设备组名称

设备容量Pe（KW）

Kx

cosf

tgf

计算负荷

P30（KW）

Q30（KVAR）

S30（KVA）

I30（A）

1

铣床

9

1

0.9

0.48

9.0

4.3

10.0

15.0

2

车床

9

1

0.9

0.48

9.0

4.3

10.0

15.0

3

齿轮加工机床

15

0.8

0.9

0.48

12.0

5.8

13.0

20.0

4

金属切削机床

16

0.8

0.9

0.48

12.8

6.1

14.2

21.6

5

车削加工中心

25

0.8

0.8

0.75

20.0

15.0

25.0

38.0

6

铣削加工中心

15

0.9

0.8

0.75

13.5

10.1

16.9

25.6

7

数控加工中心

15

0.6

0.8

0.75

9.0

6.8

11.3

17.2

8

折弯机

17

0.7

0.9

0.48

11.9

5.7

13.2

20.1

9

剪板机

22

0.4

0.85

0.62

8.8

5.5

10.4

15.8

10

管弯机

19

0.7

0.75

0.88

13.3

11.7

17.7

26.9

11

磨床

10

0.8

0.9

0.48

8.0

3.8

8.9

13.5

12

钻床

12

1

0.9

0.48

12.0

5.8

13.3

20.3

13

镗床

8

0.9

0.9

0.48

7.2

3.5

8.0

12.2

14

数控电火花线切割机床

11

0.8

0.9

0.48

8.8

4.2

9.8

14.8

15

数控火焰切割机床

6

0.6

0.9

0.48

3.6

1.7

4.0

6.1

16

数控卧式车床

13

1

0.9

0.48

13.0

6.2

14.0

21.9

17

数控激光加工机床

27

0.48

0.9

0.48

13.0

6.2

14.4

21.9

18

总照明

24

1

0.9

0.9

24

26.7

35.9

54.5

19

同时系数K∑

0.4

总计（补偿前）

273

0.84

0.65

107.6

69.4

128

194.5

总计（补偿后）

258

0.90

0.51

107.6

54.4

120.6

183.2

无功补偿容量（KVar）

15

其中的无功功率补偿计算如下：

由表1-1可知，该厂380侧最大负荷时的功率因数为0.84。

而供电部分要求该厂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损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

Qc=P30（tan1-tan2）=107.6〔tan（arccos0.84）-tan（arccos0.92）〕Kvar=15Kvar

选PGJ1型低压自动补偿屏，工厂供电附录10，选择并联电容器为BCWJ0.4-15-3型，总共容量为15Kvar[4]。

表3-2无功补偿后工厂的计算负荷

项目

cos

计算负荷

P30/KW

Q30/Kvar

S30/KVA

I30/A

380V侧补偿前负荷

0.84

107.6

69.4

128

194.5

380V侧无功补偿能量

-

-

-15

-

-

380V侧补偿后负荷

0.90

107.6

54.4

120.6

183.6

4插座设计

插座的型式和安装高度，应根据其使用条件和周围环境确定：

对于不同电压等级，应采用与其相应电压等级的插座，该电压等级的插座不应被其他电压等级的插头插入。

需要连接带接地线的日用电器的插座，必须带接地孔。

对于插拔插头时触电危险性大的日用电器，宜采用带开关能切断电源的插座。

在潮湿场所，应采用密封式或保护式插座，安装高度距地不应低于1．5m。

在儿童专用的活动场所，应采用安全型插座。

住宅内插座，若安装高度距地1．8m及以上时，可采用一般型插座；低于1．8m时，应采用安全型插座。

本设计的厂房共有两间均为机械厂，每间设计有四个插座箱安装高度1.5m，插座箱内有四个三孔插座和两个两孔插座。

5低压配电系统

低压配电线路采用放射式、树干式、环式及链式四种接线法。

放射式系统：

特点配电线故障互不影响,供电可靠性较高,适用于一级负荷配电。

配电设备集中,检修比较方便；缺点是系统灵活性较差,有色金属消耗量较多。

此配电方式经常用在设备容量大或对供电可靠性要求较高的设备供电。

环形系统：

提高了供电可靠性，当一回线路故障或检修时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电，或者短时停电，一旦切换电源的操作完成，即能恢复供电。

树干式系统：

树干式接线采用的开关设备较少，有色金属消耗量较少，但是当干线发生故障时，影响停电的范围大，因此供电可靠性低，树干式接线在机械加工车间、工具车间和机械车间中应用比较普遍[5]。

本工程采用的是树干式低压配电线路，并使用柴油发电机组作为备用电源。

6电线电缆型号和截面选择

6.1380V低压出线的选择

使用VV20铜芯聚氯乙烯绝缘电力电缆直接埋地敷设，适用于敷设在室内、沟道中或管内，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。

〈一〉按发热条件选择由I30=136.6A及地下0.8m土壤温度为25℃，查表，初选70㎜2，其Ial=157A﹥I30,满足发热条件。

〈二〉校验电压损耗

变压器至厂房距离约50m。

而查表得70㎜2的铜芯电缆的

，

且厂房的

计算得：

满足电压损耗5%的要求。

〈三〉短路热稳定度校验

求满足短路热稳定度的最小截面：

设

电力变压器查得

故电抗标幺值

断路器一直

满足热稳定度要求，因此选VV22-100-3×70＋1×70的四芯电缆[4]。

6.2照明线路的选择

作为用于承载电流的导体，在技术上必须首先满足其所负担电流的需求，第一个条件就是计算该处电流要通过多大的工作电流，即

.

其中

为额定电流

为工作电流

每盏灯400W，

，15盏灯一组线共4组，则每组灯电流约为

由上面可知

，粗选工作温度

且铜芯则选择

对应截面4

N线截面也选为4

。

照明线路有零线和火线，则选择铜芯塑料

加上有备用，照明干路总电缆同理选用铜芯塑料

6.3动力线路的选择

按导线安全载流量选择截面。

导线必须能承受负载电流长期通过所引起的温升，不能因为过热而损坏导线的绝缘。

导线所允许长时间通过的最大电流称为该截面的安全载流量。

负载的计算电流为：

式中

为需要系数，

线电压，

为各负荷铭牌功率的总和，

为负载的平均功率因数。

机械厂房中的机床中车削加工中心的负载电流最大

粗选工作温度

且铜芯，保守取对应截面4

，N线截面也选为4

则选择铜芯塑料

其他各机械也选择一样的电缆。

动力干路总电缆截面同理得铜芯塑料

[1]。

7低压断路器的选择

这里低压断路器选用施耐德牌有漏电保护功能的塑壳断路器，此系列带有漏电保护塑料外壳式断路器，是施耐德电气公司采用国际先进设计制造技术研制开发的新型塑壳断路器。

其额定绝缘电压为500V，适用于交流50/60Hz，额定工作电压380/400V，额定工作电流25-250A的电路中，具有过载和短路保护功能，同时还可以对过电流保护不能检测出的长期存在的接地故障可能引起的火灾危险提供保护。

7.1光源部分断路器选择

每盏灯400W，15盏灯一组线共4组，则每组灯电流约为

根据断路器额定电流大于线路总的电流粗选施耐德VigicompactNSD40，此断路器额定电流40A大于每组灯的总工作电流。

照明部分同时系数为0.9，

则总电流为136.4A，则照明总断路器用同样的方法选得VigicompactNSD160。

7.2用电设备组断路器选择

厂房共有17台机床，每台都装设相应的断路器，用同样的方法，得用电设备组对应断路器型号如下

用电设备组

用电设备组工作电流（A）

施耐德断路器型号

铣床

15

VigicompactNSD25

车床

15

VigicompactNSD25

齿轮加工机床

20

VigicompactNSD25

金属切削机床

21.6

VigicompactNSD25

车削加工中心

38

VigicompactNSD40

铣削加工中心

25.6

VigicompactNSD40

数控加工中心

17.2

VigicompactNSD25

折弯机

20.1

VigicompactNSD25

剪板机

15.8

VigicompactNSD25

管弯机

26.9

VigicompactNSD40

磨床

13.5

VigicompactNSD25

钻床

20.3

VigicompactNSD25

镗床

12.2

VigicompactNSD25

数控电火花线切割机床

14.8

VigicompactNSD25

数控火焰切割机床

6.1

VigicompactNSD25

数控卧式车床

21.9

VigicompactNSD25

数控激光加工机床

10.5

VigicompactNSD25

同时系数为0.9

动力配电箱MX1总电流为123.1A，则断路器选得VigicompactNSD125。

动力配电箱MX2总电流为150.4A，则断路器选得VigicompactNSD160。

动力配电箱MX3总电流为196A，则断路器选得VigicompactNSD200。

照明配电箱LX1总电流为82A，则断路器选得VigicompactNSD100。

总配电箱MX电流为332A，则断路器选得VigicompactNSD350。

8厂房的防雷保护

此厂房属第三类防雷建筑，按第三类防雷建筑的防雷标准设计。

8.1直击雷防护

在厂房屋顶装设避雷带，避雷带沿屋檐铺设，利用建筑物结构柱内两根主筋作为引下线，避雷带和主钢筋可靠焊接，共引出六根引下线与公共接地端相连。

由于变压器装在室外，在外面的适当位置装设避雷针，其装设高度应在、使其防雷保护范围包括整个变压器，并装设独立避雷针。

按规定独立避雷针的接地装置接地电阻

，通常采用3～6根长2.5m、50㎜的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离5m，打入地下。

管顶距地面0.6m。

接地管间用40㎜×4㎜的镀锌扁钢焊接相连。

引下线用25㎜×4㎜的镀锌扁钢，下与接地体相连。

并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相连接。

避雷针采用10㎜的镀锌圆钢，长1～1.5m。

独立避雷针的接地装置与公共接地装置应有3m以上距离[4]。

8.2雷电侵入波的防护

（1）厂房用10㎜的镀锌圆钢，下与公共接地网焊接相连。

（2）对电缆进出线，在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与电器设备接地装置相连。

电缆装换为架空线时，在装换处装设避雷器；避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等一起接地，其冲击接地电阻取30

。

（3）进出厂房的架空金属管道，在进出处就近接到防雷或电器设备的接地装置上或独自接地。

（4）在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波[6]。

9结束语

一学期的毕业设计马上就要结束，通过这一段毕业设计的学习使我完善四年专业知识体系同时更加巩固了这些知识。

培养了自学能力，锻炼了实践工作水平，为毕业之后的工作打下了一个良好的基础。

我的毕业设计的课题是厂房电气系统设计。

通过这次毕业设计我重新复习了大学期间所学的专业知识，并在此基础上大大的开拓了知识视野。

在设计过程中，遇到不懂得问题，我们能够积极的讨论，认真的研究，向老师寻求指导，直到把问题解决。

同时