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工廠電氣的設(shè)計(jì) 楊振國(guó) 第一章 工廠電氣設(shè)計(jì)總則 一、工廠供電的意義和要求 工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。 眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求： （1） 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 （2） 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。 （3） 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求 （4） 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 二、工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-2009 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50053-94 《10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50054-95 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則： （1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 （2） 安全可靠、先進(jìn)合理； 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 （3） 近期為主、考慮發(fā)展； 應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 （4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。 三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況。解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。 1、負(fù)荷等級(jí)確定 根據(jù)全場(chǎng)用電負(fù)荷性質(zhì)，確定全廠用電負(fù)荷等級(jí)。 2、負(fù)荷計(jì)算 全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。 3、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇 參考電源進(jìn)線方向，防火距離要求，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。 4、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計(jì) 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。 5、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置方案，計(jì)算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同方案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運(yùn)行費(fèi)用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計(jì)。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細(xì)表以及工程預(yù)算書表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 6、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 工廠用電，通常為國(guó)家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無(wú)限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。 7、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。由手冊(cè)或產(chǎn)品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動(dòng)機(jī)還可以采用控制電機(jī)勵(lì)磁電流方式提供無(wú)功功率，改善功率因數(shù)。有諧波影響，還要考慮串聯(lián)調(diào)諧電抗器。采用過零可控硅切換裝置。 8、變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 9、繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計(jì) 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動(dòng)機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù)。 設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì)成果。35kv及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護(hù)屏和控制屏屏面布置圖。 10、變電所防雷裝置設(shè)計(jì) 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計(jì)算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計(jì)算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號(hào)，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗(yàn)以及沖擊接地 電阻計(jì)算。 11、總降壓變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計(jì)綜合前述設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，參照國(guó)家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計(jì)。 第二章 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償 一、 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 （1） 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 （2） 尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流上的周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。 （3） 平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。 二、負(fù)荷計(jì)算的方法 負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、換算系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。 本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。 主要計(jì)算公式有： 有功功率： P30 = PeKd 無(wú)功功率: Q30 = P30 tgφ 視在功率: S3O = P30/Cosφ 計(jì)算電流: I30 = S30/√3UN 四、全廠負(fù)荷計(jì)算 取K∑p = 0.92; K∑q = 0.95 根據(jù)設(shè)備表可算出：∑P30i = 6520kW; ∑Q30i = 5463kvar 則 P30 = K∑P∑P30i = 0.96520kW = 5999kW Q30 = K∑q∑Q30i = 0.955463kvar = 5190kvar S30 = (P302+Q302)1/2 ≈7932KVA I30 = S30/√3UN ≈ 458A COSф = P30/S30 = 5999/7932≈ 0.75 五、功率補(bǔ)償 由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求COSφ≥0.9,而由上面計(jì)算可知COSф=0.75<0.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。 可選用BWF6.3-100-1W型的電容器，其額定電容為2.89F Qc = 5999（tanarc cos0.75－tanarc cos0.92）Kvar =2724Kvar 取Qc=2800 Kvar 因此，其電容器的個(gè)數(shù)為： n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取28個(gè) 正好 無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： S30′（2）= [59992+(5463-2800) 2] 1/2 =6564KVA 變壓器的功率損耗為： △QT = 0.06 S30′= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar △PT = 0.015 S30 ′= 0.015 * 6564= 98.5 Kw 變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為： P30′= 5999+ 98.5 = 6098 Kw Q30′= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar S30′ = (P302 + Q302) 1/2 = 6821 KV .A 無(wú)功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： cosφ′= P30′/ S30′= 6098 / 6821= 0.9 則工廠的功率因數(shù)為： cosφ′= P30′/S30′= 0.9≥0.9 因此，符合本設(shè)計(jì)的要求 第三章 變壓器的選擇 （1） 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由于該廠的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。 （2） 變電所主變壓器容量的選擇 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量ST應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： ① 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST≥（0.6-0.7）S′30（1） ② 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ） 由于S′30（1）= 7932 KVA，因?yàn)樵搹S都是上二級(jí)負(fù)荷所以按條件2 選變壓器。 ③ ST≥（0.6-0.7）7932=（4759.2～5552.4）KVA≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ） 因此選5700 KVA的變壓器二臺(tái) 第四章 主結(jié)線方案的選擇 一、變配電所主結(jié)線的選擇原則 1.當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。 2.當(dāng)變電所有兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。 3.當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組結(jié)線。 4.為了限制配出線短路電流，具有多臺(tái)主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。 5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。 6.6～10KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。 7.采用6～10 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。 8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計(jì)量柜）。 9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。 10.當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時(shí)，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。 二、主結(jié)線方案選擇 對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。 總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主結(jié)線對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。 1、一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的主結(jié)線，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對(duì)變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 2、 一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器QF11 和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場(chǎng)合有所不同。如果某臺(tái)變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），使兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動(dòng)較大、適用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時(shí)，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進(jìn)線斷路器QF11 、QF12 ，這對(duì)改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)的整定都極為有利。 3、一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所全橋式結(jié)線 這種主結(jié)線圖兼有上述兩種橋式結(jié)線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所 4、一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結(jié)線較之采用單母線結(jié)線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結(jié)線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運(yùn)用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設(shè)計(jì)的電機(jī)修造廠是連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷變動(dòng)較小，電源進(jìn)線較短（2.5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。采用一、二側(cè)單母線分段的總降壓變電所主結(jié)線（即全橋式結(jié)線）。 第五章 開關(guān)柜的選擇 一、高壓設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。 高壓刀開關(guān)柜的選擇應(yīng)滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經(jīng)濟(jì)比較優(yōu)選出開關(guān)柜型號(hào)及一次結(jié)線方案編號(hào)，同時(shí)確定其中所有一次設(shè)備的型號(hào)規(guī)格。工廠變電所高壓開關(guān)柜母線宜采用TMY型硬母線 二、配電所高壓開關(guān)柜的選擇 高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。 高壓開關(guān)柜有固定式和手車式（移可式）兩大類型。 由于本設(shè)計(jì)是10KV電源進(jìn)線，則可選用較為經(jīng)濟(jì)的固定式高壓開關(guān)柜，這里選擇GG1A-10Q（F）型。 第六章 二次回路操作電源和中央信號(hào)裝置 二次回路的操作電源 二次回路操作電源是供高壓斷路器跳、合閘回路和繼電保護(hù)裝置、信號(hào)回路、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其它二次回路所需的電源。因此對(duì)操作電源的可靠性要求很高，容量要求足夠大，盡可能不受供電系統(tǒng)運(yùn)行的影響。 二次回路操作電源，分直流和交流兩大類。直流操作電源又有由蓄電池組供電的電源和由整流裝置供電的兩種。交流操作電源又由所用（站用）變壓器供電的由儀用互感器供電的兩種。 其中，蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩種；整流電源主要有硅整流電容儲(chǔ)能式和復(fù)式整流兩種。而交流操作電源可分為電流源和電壓源兩種。 采用鎘鎳蓄電池組作操作電源，除不受供電系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響、工作可靠外，還有大電流放電性能好，比功率大，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，腐蝕性小，無(wú)需專用房間等優(yōu)點(diǎn)，從而大大降低了投資等優(yōu)點(diǎn)，因此在工廠供電系統(tǒng)這應(yīng)用比較普遍。 采用交流操作電源，可使二次回路大大簡(jiǎn)化，投資大大減少，工作可靠，維護(hù)方便，但是它不適于比較復(fù)雜的電路。 中央信號(hào)裝置 中央信號(hào)裝置是指裝設(shè)在變配電所值班室或控制室的信號(hào)裝置。中央信號(hào)裝置包括事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)兩種。 中央信號(hào)裝置的要求是：在任一斷路器事故跳閘時(shí)，能瞬時(shí)發(fā)出音響信號(hào)，并在控制屏上或配電裝置有表示事故跳閘的具體斷路器位置的燈光指示信號(hào)。事故音響信號(hào)通常采用電笛（蜂鳴器），應(yīng)能手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)歸。 中央事故信號(hào)裝置按操作電源分，有直流操作的交流操作的兩類。按事故音響信號(hào)的動(dòng)作特性分，有不能重復(fù)動(dòng)作的和能重復(fù)動(dòng)作的兩種。 中央預(yù)告信號(hào)裝置的要求是：當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)但不需立即跳閘的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出音響信號(hào)，并有顯示故障性質(zhì)和地點(diǎn)的指示信號(hào)（燈光或光字牌指示）。預(yù)告音響信號(hào)通常采用電鈴，應(yīng)能手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)歸。 中央預(yù)告信號(hào)裝置亦有直流操作的和交流操作的兩種，同樣有不能重復(fù)動(dòng)作的和能重復(fù)動(dòng)作的兩種。 利用ZC-23型沖擊繼電器的中央復(fù)歸重復(fù)動(dòng)作的事故音響信號(hào)裝置結(jié)線圖 第七章 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置 電測(cè)量?jī)x表 這里的“電測(cè)量?jī)x表”按GBJ63—90《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的定義，“是對(duì)電力裝置回路的電力運(yùn)行參數(shù)所經(jīng)常測(cè)量、選擇測(cè)量、記錄用的儀表和作計(jì)費(fèi)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析考核管理用的計(jì)量?jī)x表的總稱?！睘榱吮O(jiān)視供電系統(tǒng)一次設(shè)備（電力裝置）的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，工廠供電系統(tǒng)的電力裝置中必須裝設(shè)一定數(shù)量的 電測(cè)量?jī)x表。 電測(cè)量?jī)x表按其用途分為常用測(cè)量?jī)x表和電能計(jì)量?jī)x表兩類，前者是對(duì)一次電路的電力運(yùn)行參數(shù)作經(jīng)常測(cè)量、選擇測(cè)量和記錄用的儀表，后者是對(duì)一次電路進(jìn)行供用電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核分析和對(duì)電力用戶用電量進(jìn)行測(cè)量、計(jì)量的儀表，即各種電度表。 變配電裝置中各部分儀表的配置 供電系統(tǒng)變配電裝置中各部分儀表的配置要求如下： 1. 在工廠的電源進(jìn)線上，或經(jīng)供電部門同意的電能計(jì)量點(diǎn)，必須裝設(shè)計(jì)費(fèi)的有供電度表和無(wú)功電度表，而且宜采用全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電能計(jì)量柜。為了解負(fù)荷電流，進(jìn)線上還應(yīng)裝設(shè)一只電流表。 2. 變配電所的每段母線上，必須裝設(shè)電壓表測(cè)量電壓。在中性點(diǎn)非有效接地的（即小接地電流的）系統(tǒng)中，各段母線上還應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置。如出線很少時(shí)，絕緣監(jiān)視電壓表可不裝設(shè)。 3. 35～110/6～10KV的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功功率表、無(wú)功功率表、有功電能表和無(wú)功電能表各一只，裝在哪一側(cè)視具體情況而定。 6～10/3～6KV 的電力變壓器，在其一側(cè)裝設(shè)電流表、有功和無(wú)功電度表各一只。6～10/0.4KV的電力變壓器，在高壓側(cè)裝設(shè)電流表和有功電度表各一只，如為單獨(dú)經(jīng)濟(jì)核算單位的變壓器，還應(yīng)裝設(shè)一只無(wú)功電度表。 4. 3～10KV的配電線路，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功和無(wú)功電度表各一只。如不是送往單獨(dú)經(jīng)濟(jì)核算單位時(shí)，可不裝無(wú)功電度表。當(dāng)線路負(fù)荷在5000KVA及以上時(shí)，可再裝設(shè)一只有功功率表。 5.380V的電源進(jìn)線或變壓器低壓側(cè)，各相應(yīng)裝一只電流表。如果變壓器高壓側(cè)未安裝設(shè)有功電度表一只。 6.低壓動(dòng)力線路上，應(yīng)安裝一只電流表。低壓照明線路及三相負(fù)荷不平衡率大于15%的線路上，應(yīng)裝設(shè)三只電流表分別測(cè)量三相電流。如需計(jì)量電能，一般應(yīng)裝設(shè)一只三相四線有功電度表。對(duì)負(fù)荷平衡的動(dòng)力線路，可只裝設(shè)一只單相有功電度表，實(shí)際電能按其計(jì)度的3倍計(jì)。 7.并聯(lián)電力電容器組的回路上，應(yīng)裝設(shè)三只電流表，分別測(cè)量三相電流，并應(yīng)裝設(shè)一只無(wú)功電度表。 第八章 防雷與接地 防雷 1.防雷設(shè)備防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。 2.防雷措施 1. 架空線路的防雷措施 （1）架設(shè)避雷線 這是防雷的有效措施，但造價(jià)高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。35KV的架空線路上，一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10KV及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。（2）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。 （3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線 由于3～10KV的線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過其接地引下線對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，也不會(huì)引起線路斷路器跳閘。 （4）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間后自動(dòng)重合閘，電弧通常不會(huì)復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對(duì)一般用戶不會(huì)有什么影響。 （5）個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器 對(duì)架空線路上個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個(gè)別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。 2.變配電所的防雷措施 （1）裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時(shí)，不必再考慮直擊雷的保護(hù)。 （2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起。在每路進(jìn)線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進(jìn)線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。 （3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)（如IT系統(tǒng)），其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)間隙。 在本設(shè)計(jì)中，配電所屋頂及邊緣敷設(shè)避雷帶，其直徑為8mm的鍍鋅圓鋼，主筋直徑應(yīng)大于或等于10mm的鍍鋅圓鋼。 二、接地 1.接地與接地裝置 電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。連接接地體與設(shè)備、裝置接地部分的金屬導(dǎo)體，稱為接地線。接地線在設(shè)備、裝置正常運(yùn)行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。 接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個(gè)整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。 。2.確定此配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼 （1）確定接地電阻 按相關(guān)資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件： RE ≤ 250V/IE RE ≤ 10Ω 式中IE的計(jì)算為 IE = IC = 60(60＋354)A/350 = 34.3A 故 RE ≤ 350V/34.3A = 10.2Ω 綜上可知，此配電所總的接地電阻應(yīng)為RE≤10Ω （2）接地裝置初步方案 現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2～3m，打入一圈直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用404mm2的扁鋼焊接。 （3）計(jì)算單根鋼管接地電阻 查相關(guān)資料得土質(zhì)的ρ = 100Ωm 則單根鋼管接地電阻RE(1) ≈ 100Ωm/2.5m = 40Ω （4）確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案 根據(jù)RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初選15根直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管作接地體。以n = 15和a/l = 2再查有關(guān)資料可得ηE ≈ 0.66。 因此可得 n = RE(1)/(ηERE) = 40Ω/(0.664)Ω ≈ 15 考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選16根直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管作 地體，用404mm2的扁鋼連接，環(huán)形布置。 選擇雙針等高避雷 工廠智能系統(tǒng)部分 參考一下設(shè)計(jì)規(guī)范 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/16-2008； 《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95；(2001年版) 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GBJ16-87 (2001年版)； 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-98； 《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50311-2000； 《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50067-97； 《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50098-98； 《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50314-2000； 《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50198-94； 《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50200-94； 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004； 《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》GB50348-2004； 第九章、設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，能使所有設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，迅速發(fā)現(xiàn)故障，達(dá)到減少人力，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的?，F(xiàn)代化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)整個(gè)工廠的空調(diào)、供熱、供排水、變配電、照明、電梯、消防、閉路電視、通信、防盜、巡更等進(jìn)行全面監(jiān)控。 第十章、綜合布線系統(tǒng) 國(guó)外現(xiàn)代廠房建筑的綜合布線設(shè)施，包括語(yǔ)音信息和數(shù)據(jù)信息都采用七類布線系統(tǒng)。我國(guó)好多廠房還采用超五類綜合布線，現(xiàn)在設(shè)計(jì)應(yīng)該采用六類綜合布線系統(tǒng)。 第十一章．廣播音響系統(tǒng) 工廠建筑的廣播音響設(shè)計(jì)包括公眾廣播、高級(jí)會(huì)廳的獨(dú)立音響、舞廳音響等。 公眾音響平時(shí)播放背景音樂，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，則兼作事故廣播之用。高級(jí)會(huì)廳一般都是多功能的，必須設(shè)置專用的音響室，配備一套高級(jí)組合音響設(shè)備，以適應(yīng)各種會(huì)議、記者招待會(huì)、演唱會(huì)、國(guó)際會(huì)議、時(shí)裝表演等不同的使用要求。餐廳、多功能廳、酒吧間等，為滿足有可能舉辦各種晚會(huì)的要求，可配備移動(dòng)式音響設(shè)備。舞廳的音響是獨(dú)立的系統(tǒng)。有的廠區(qū)還設(shè)置有音樂噴泉。 第十二章、共用天線電視接收系統(tǒng) 工廠建筑一般都裝有共用電視天線接收系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CA丁V系統(tǒng)或安裝衛(wèi)星通信電視接收系統(tǒng))。共用電視天線接收系統(tǒng)是一個(gè)有線分配網(wǎng)絡(luò)，除收看電視臺(tái)的電視節(jié)目以外，還可以在它的前端配合一定的設(shè)備，如：攝像機(jī)、錄像機(jī)、調(diào)制器及其他附屬設(shè)備等，根據(jù)用戶的需要自己可以隨意制作電視節(jié)目。向廠區(qū)播放內(nèi)部節(jié)目，所以又稱之為“閉路電視系統(tǒng)”。 第十三章、消防自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng) 現(xiàn)代工廠建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)，包括：火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射滅火及自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)等四個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動(dòng)化。 探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)入分區(qū)報(bào)警器和消防中心，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。一些工廠的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)相連接的。設(shè)備監(jiān)控電腦，實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控自動(dòng)化。關(guān)于工廠中消防用電的設(shè)計(jì)問題，涉及到其他許多學(xué)科，而且規(guī)模越大，功能越多，控制內(nèi)容越廣泛，設(shè)計(jì)內(nèi)容也就越復(fù)雜，消防用電設(shè)備有如下諸多方面： (1)報(bào)警方面：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、火災(zāi)緊急廣播、警鈴、井笛、火警電話。 (2)自動(dòng)滅火方面：噴水系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)(1211、1301)。 (3)手動(dòng)滅火方面：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。 (4)防、排煙方面：正壓送風(fēng)系統(tǒng)，負(fù)壓排煙系統(tǒng)，排煙口的排煙閥，正壓送風(fēng)口的送煙閥，切斷空調(diào)器電源防火調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)。 (5)通訊設(shè)備：一般程控電話、對(duì)講電話、火警專用電話。 (6)避難方面：包括應(yīng)急照明、誘導(dǎo)燈、太平門、樓梯間等出入口的顯示標(biāo)志燈、疏散用電梯、防火卷簾門等。 (7)相關(guān)設(shè)備：消火栓泵、噴淋泵、汽壓罐、消防電梯、雙電源互投等。 關(guān)于消防用電設(shè)備的供電電源，要求在火災(zāi)時(shí)，能保持繼續(xù)供電。在設(shè)計(jì)過程中，必須注意以下幾點(diǎn)： ①供電電源可靠：在電源供給上，一般都是采用雙電源一用一備，以放射式、末端自動(dòng)互投方式向消防設(shè)備供電。工廠若為一類建筑，則消防供電電源必須嚴(yán)格按一級(jí)負(fù)荷供電；若為二類建筑，也不應(yīng)采用低于二級(jí)負(fù)荷供電。 ②備用電源：可采用自備發(fā)電機(jī)組，照明電訊方面還可采用蓄電池來解決，但必須處于常年戰(zhàn)備狀態(tài)，與主電源切換時(shí)間不應(yīng)超過15S，備用電源的設(shè)計(jì)容量，應(yīng)根據(jù)消防工藝來決定，滿足消防需要。 ③消防用電配線：應(yīng)采用阻燃或防火導(dǎo)線，至少應(yīng)采用銅芯耐熱絕緣線穿鋼管或難燃管在砼層內(nèi)敷設(shè)，其訊號(hào)和控制管線不宜與強(qiáng)電管線共用豎井，以免火災(zāi)發(fā)生以后，其配電線路管熱損傷，造成停電，使消防設(shè)備控制、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈，引起不應(yīng)有的事故。 在消防用電設(shè)計(jì)中，有一個(gè)重要問題，就是消防控制中心的設(shè)置。在消防中心內(nèi)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置及消防聯(lián)動(dòng)控制裝置，且有反應(yīng)被保護(hù)對(duì)象的模擬圖，當(dāng)火災(zāi)時(shí)，及時(shí)了解火情及其撲救情況。在消防中心，它可以讓所有電梯迫降到一層，切斷災(zāi)區(qū)電源，聯(lián)動(dòng)及顯示消防水泵和防、排煙風(fēng)機(jī)的啟、停及運(yùn)行狀態(tài)，開通火警廣播，且與消防救火隊(duì)聯(lián)系救火，顯示各消防設(shè)備的運(yùn)行情況并打印、記憶。一般消防中心設(shè)置在一層的居多。 第十四章、安全防范系統(tǒng) 安全防范由視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)電子巡更系統(tǒng)和車場(chǎng)管理系統(tǒng)等等組成。 第十五章、智能化系統(tǒng)集成系統(tǒng) 廠房智能化系統(tǒng)集成，勢(shì)在必行，現(xiàn)在是現(xiàn)代化生產(chǎn)廠房，應(yīng)該在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，把各個(gè)智能系統(tǒng)集成起來，便于現(xiàn)代化節(jié)能生產(chǎn)和高效管理。 14