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工廠電氣的設計 楊振國 第一章 工廠電氣設計總則 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用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。 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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設，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，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求： （1） 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。 （2） 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3） 優(yōu)質(zhì) 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求 （4） 經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，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，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。 二、工廠供電設計的一般原則 按照國家標準GB50052-2009 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB50053-94 《10kv及以下設計規(guī)范》、GB50054-95 《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則： （1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。 （2） 安全可靠、先進合理； 應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。 （3） 近期為主、考慮發(fā)展； 應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。 （4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質(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計的有關知識，以便適應設計工作的需要。 三、 設計內(nèi)容及步驟 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。 1、負荷等級確定 根據(jù)全場用電負荷性質(zhì)，確定全廠用電負荷等級。 2、負荷計算 全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的。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計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。 3、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考電源進線方向，防火距離要求，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。 4、工廠總降壓變電所主結線設計 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。 5、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設計 根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負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，計算出導線截面及電壓損失，由不同方案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結構與敷設方式設計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設要求和架空線路桿位明細表以及工程預算書表達設計成果。 6、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。 7、改善功率因數(shù)裝置設計 按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或產(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機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，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、低壓側設備選擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高、低壓側電器設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主結線圖，設備材料表和投資概算表達設計成果。 9、繼電保護及二次結線設計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡線斷路器，皆需要設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。 設計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結線系統(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設計成果。35kv及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護屏和控制屏屏面布置圖。 10、變電所防雷裝置設計 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，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，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電阻計算。 11、總降壓變電所變、配電裝置總體布置設計綜合前述設計計算結果，參照國家有關規(guī)程規(guī)定，進行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設計。 第二章 負荷計算及功率補償 一、 負荷計算的內(nèi)容和目的 （1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 （2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上的周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。 （3） 平均負荷為一段時間內(nèi)用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。 二、負荷計算的方法 負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、換算系數(shù)法及二項式等幾種。 本設計采用需要系數(shù)法確定。 主要計算公式有： 有功功率： P30 = PeKd 無功功率: Q30 = P30 tgφ 視在功率: S3O = P30/Cosφ 計算電流: I30 = S30/√3UN 四、全廠負荷計算 取K∑p = 0.92; K∑q = 0.95 根據(jù)設備表可算出：∑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、功率補償 由于本設計中上級要求COSφ≥0.9,而由上面計算可知COSф=0.75<0.9，因此需要進行無功補償。 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償。 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，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于電容器是單相的，所以應為3的倍數(shù)，取28個 正好 無功補償后，變電所低壓側的計算負荷為： 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 變電所高壓側計算負荷為： P30′= 5999+ 98.5 = 6098 Kw Q30′= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar S30′ = (P302 + Q302) 1/2 = 6821 KV .A 無功率補償后，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，符合本設計的要求 第三章 變壓器的選擇 （1） 主變壓器臺數(shù)的選擇 由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。 （2） 變電所主變壓器容量的選擇 裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應同時滿足以下兩個條件： ① 任一臺單獨運行時，ST≥（0.6-0.7）S′30（1） ② 任一臺單獨運行時，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ） 由于S′30（1）= 7932 KVA，因為該廠都是上二級負荷所以按條件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 第四章 主結線方案的選擇 一、變配電所主結線的選擇原則 1.當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。 2.當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段的單母線接線。 3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結線。 4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。 5.接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；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。 6.6～10KV固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應裝設線路隔離開關。 7.采用6～10 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側裝設隔離開關。 8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。 9.變壓器低壓側為0.4KV的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。 10.當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，宜裝設刀開關或隔離觸頭。 二、主結線方案選擇 對于電源進線電壓為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，降為一般低壓設備所需的電壓。 總降壓變電所主結線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主結線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關系，是供電設計中的重要環(huán)節(jié)。 1、一次側采用內(nèi)橋式結線，二次側采用單母線分段的主結線，其一次側的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，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結線。這種主結線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側QS先合），即可由WL2恢復對變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式結線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、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、 一次側采用外橋式結線、二次側采用單母線分段的主結線，其一次側的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器QF11 和QF12的外側，靠近電源方向，因此稱為外橋式結線。這種主結線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內(nèi)橋式結線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側QS先合），使兩路電源進線又恢復并列運行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結線時，也宜于采用這種結線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進線斷路器QF11 、QF12 ，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。 3、一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所全橋式結線 這種主結線圖兼有上述兩種橋式結線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二次側進出線較多的總降壓變電所 4、一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結線較之采用單母線結線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關設備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設計的電機修造廠是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較短（2.5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展。采用一、二側單母線分段的總降壓變電所主結線（即全橋式結線）。 第五章 開關柜的選擇 一、高壓設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，同時設備應工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。 高壓刀開關柜的選擇應滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經(jīng)濟比較優(yōu)選出開關柜型號及一次結線方案編號，同時確定其中所有一次設備的型號規(guī)格。工廠變電所高壓開關柜母線宜采用TMY型硬母線 二、配電所高壓開關柜的選擇 高壓開關柜是按一定的線路方案將有關一、二次設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發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關設備、保護電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。 高壓開關柜有固定式和手車式（移可式）兩大類型。 由于本設計是10KV電源進線，則可選用較為經(jīng)濟的固定式高壓開關柜，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裝置、信號回路、監(jiān)測系統(tǒng)及其它二次回路所需的電源。因此對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能式和復式整流兩種。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，機械強度高，使用壽命長，腐蝕性小，無需專用房間等優(yōu)點，從而大大降低了投資等優(yōu)點，因此在工廠供電系統(tǒng)這應用比較普遍。 采用交流操作電源，可使二次回路大大簡化，投資大大減少，工作可靠，維護方便，但是它不適于比較復雜的電路。 中央信號裝置 中央信號裝置是指裝設在變配電所值班室或控制室的信號裝置。中央信號裝置包括事故信號和預告信號兩種。 中央信號裝置的要求是：在任一斷路器事故跳閘時，能瞬時發(fā)出音響信號，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。事故音響信號通常采用電笛（蜂鳴器），應能手動或自動復歸。 中央事故信號裝置按操作電源分，有直流操作的交流操作的兩類。按事故音響信號的動作特性分，有不能重復動作的和能重復動作的兩種。 中央預告信號裝置的要求是：當供電系統(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，應及時發(fā)出音響信號，并有顯示故障性質(zhì)和地點的指示信號（燈光或光字牌指示）。預告音響信號通常采用電鈴，應能手動或自動復歸。 中央預告信號裝置亦有直流操作的和交流操作的兩種，同樣有不能重復動作的和能重復動作的兩種。 利用ZC-23型沖擊繼電器的中央復歸重復動作的事故音響信號裝置結線圖 第七章 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 電測量儀表 這里的“電測量儀表”按GBJ63—90《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》的定義，“是對電力裝置回路的電力運行參數(shù)所經(jīng)常測量、選擇測量、記錄用的儀表和作計費、技術經(jīng)濟分析考核管理用的計量儀表的總稱。”為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設備（電力裝置）的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟合理地運行，工廠供電系統(tǒng)的電力裝置中必須裝設一定數(shù)量的 電測量儀表。 電測量儀表按其用途分為常用測量儀表和電能計量儀表兩類，前者是對一次電路的電力運行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進行供用電的技術經(jīng)濟考核分析和對電力用戶用電量進行測量、計量的儀表，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. 在工廠的電源進線上，或經(jīng)供電部門同意的電能計量點，必須裝設計費的有供電度表和無功電度表，而且宜采用全國統(tǒng)一標準的電能計量柜。為了解負荷電流，進線上還應裝設一只電流表。 2. 變配電所的每段母線上，必須裝設電壓表測量電壓。在中性點非有效接地的（即小接地電流的）系統(tǒng)中，各段母線上還應裝設絕緣監(jiān)視裝置。如出線很少時，絕緣監(jiān)視電壓表可不裝設。 3. 35～110/6～10KV的電力變壓器，應裝設電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表和無功電能表各一只，裝在哪一側視具體情況而定。 6～10/3～6KV 的電力變壓器，在其一側裝設電流表、有功和無功電度表各一只。6～10/0.4KV的電力變壓器，在高壓側裝設電流表和有功電度表各一只，如為單獨經(jīng)濟核算單位的變壓器，還應裝設一只無功電度表。 4. 3～10KV的配電線路，應裝設電流表、有功和無功電度表各一只。如不是送往單獨經(jīng)濟核算單位時，可不裝無功電度表。當線路負荷在5000KVA及以上時，可再裝設一只有功功率表。 5.380V的電源進線或變壓器低壓側，各相應裝一只電流表。如果變壓器高壓側未安裝設有功電度表一只。 6.低壓動力線路上，應安裝一只電流表。低壓照明線路及三相負荷不平衡率大于15%的線路上，應裝設三只電流表分別測量三相電流。如需計量電能，一般應裝設一只三相四線有功電度表。對負荷平衡的動力線路，可只裝設一只單相有功電度表，實際電能按其計度的3倍計。 7.并聯(lián)電力電容器組的回路上，應裝設三只電流表，分別測量三相電流，并應裝設一只無功電度表。 第八章 防雷與接地 防雷 1.防雷設備防雷的設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)，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯(lián)，裝在被保護設備的電源側。當線路上出現(xiàn)危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。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）架設避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。（2）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，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線 由于3～10KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。 （4）裝設自動重合閘裝置 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或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。 （5）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間隙。 2.變配電所的防雷措施 （1）裝設避雷針 室外配電裝置應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構）筑物上防雷設施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。 （2）高壓側裝設避雷器 這主要用來保護主變壓器，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鍵的設備。為此要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝避雷器的接地端應與變壓器低壓側中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進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）低壓側裝設避雷器 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。當變壓器低壓側中性點不接地時（如IT系統(tǒng)），其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙。 在本設計中，配電所屋頂及邊緣敷設避雷帶，其直徑為8mm的鍍鋅圓鋼，主筋直徑應大于或等于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體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，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件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。連接接地體與設備、裝置接地部分的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝置正常運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。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網(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 按相關資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應滿足以下兩個條件： RE ≤ 250V/IE RE ≤ 10Ω 式中IE的計算為 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）計算單根鋼管接地電阻 查相關資料得土質(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，初選15根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體。以n = 15和a/l = 2再查有關資料可得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 參考一下設計規(guī)范 《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/16-2008； 《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045-95；(2001年版) 《建筑設計防火規(guī)范》 GBJ16-87 (2001年版)； 《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50116-98； 《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB/T 50311-2000； 《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》GB50067-97； 《人民防空工程設計防火規(guī)范》GB50098-98； 《智能建筑設計標準》GB/T50314-2000； 《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50198-94； 《有線電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50200-94； 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB50343-2004； 《安全防范工程技術規(guī)范》GB50348-2004； 第九章、設備自動化監(jiān)控系統(tǒng) 設備自動化監(jiān)控系統(tǒng)，能使所有設備在最佳狀態(tài)下運行，迅速發(fā)現(xiàn)故障，達到減少人力，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益的目的?，F(xiàn)代化設備監(jiān)控系統(tǒng)，可以對整個工廠的空調(diào)、供熱、供排水、變配電、照明、電梯、消防、閉路電視、通信、防盜、巡更等進行全面監(jiān)控。 第十章、綜合布線系統(tǒng) 國外現(xiàn)代廠房建筑的綜合布線設施，包括語音信息和數(shù)據(jù)信息都采用七類布線系統(tǒng)。我國好多廠房還采用超五類綜合布線，現(xiàn)在設計應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計包括公眾廣播、高級會廳的獨立音響、舞廳音響等。 公眾音響平時播放背景音樂，發(fā)生火災時，則兼作事故廣播之用。高級會廳一般都是多功能的，必須設置專用的音響室，配備一套高級組合音響設備，以適應各種會議、記者招待會、演唱會、國際會議、時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的要求，可配備移動式音響設備。舞廳的音響是獨立的系統(tǒng)。有的廠區(qū)還設置有音樂噴泉。 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)是一個有線分配網(wǎng)絡，除收看電視臺的電視節(jié)目以外，還可以在它的前端配合一定的設備，如：攝像機、錄像機、調(diào)制器及其他附屬設備等，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、消防自動報警和自動滅火系統(tǒng) 現(xiàn)代工廠建筑的火災自動報警滅火系統(tǒng)，包括：火災探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分，實現(xiàn)報警滅火自動化。 探測器探測到火災信號后轉(zhuǎn)換成電信號，進入分區(qū)報警器和消防中心，發(fā)出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災的監(jiān)控和消防指揮。一些工廠的消防系統(tǒng)設計，是與設備監(jiān)控系統(tǒng)相連接的。設備監(jiān)控電腦，實現(xiàn)消防監(jiān)控自動化。關于工廠中消防用電的設計問題，涉及到其他許多學科，而且規(guī)模越大，功能越多，控制內(nèi)容越廣泛，設計內(nèi)容也就越復雜，消防用電設備有如下諸多方面： (1)報警方面：火災自動報警系統(tǒng)、火災緊急廣播、警鈴、井笛、火警電話。 (2)自動滅火方面：噴水系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)(1211、1301)。 (3)手動滅火方面：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。 (4)防、排煙方面：正壓送風系統(tǒng)，負壓排煙系統(tǒng)，排煙口的排煙閥，正壓送風口的送煙閥，切斷空調(diào)器電源防火調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)。 (5)通訊設備：一般程控電話、對講電話、火警專用電話。 (6)避難方面：包括應急照明、誘導燈、太平門、樓梯間等出入口的顯示標志燈、疏散用電梯、防火卷簾門等。 (7)相關設備：消火栓泵、噴淋泵、汽壓罐、消防電梯、雙電源互投等。 關于消防用電設備的供電電源，要求在火災時，能保持繼續(xù)供電。在設計過程中，必須注意以下幾點： 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、末端自動互投方式向消防設備供電。工廠若為一類建筑，則消防供電電源必須嚴格按一級負荷供電；若為二類建筑，也不應采用低于二級負荷供電。 ②備用電源：可采用自備發(fā)電機組，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)，與主電源切換時間不應超過15S，備用電源的設計容量，應根據(jù)消防工藝來決定，滿足消防需要。 ③消防用電配線：應采用阻燃或防火導線，至少應采用銅芯耐熱絕緣線穿鋼管或難燃管在砼層內(nèi)敷設，其訊號和控制管線不宜與強電管線共用豎井，以免火災發(fā)生以后，其配電線路管熱損傷，造成停電，使消防設備控制、運轉(zhuǎn)不靈，引起不應有的事故。 在消防用電設計中，有一個重要問題，就是消防控制中心的設置。在消防中心內(nèi)設置火災自動報警裝置及消防聯(lián)動控制裝置，且有反應被保護對象的模擬圖，當火災時，及時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，切斷災區(qū)電源，聯(lián)動及顯示消防水泵和防、排煙風機的啟、停及運行狀態(tài)，開通火警廣播，且與消防救火隊聯(lián)系救火，顯示各消防設備的運行情況并打印、記憶。一般消防中心設置在一層的居多。 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)、入侵報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)電子巡更系統(tǒng)和車場管理系統(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，勢在必行，現(xiàn)在是現(xiàn)代化生產(chǎn)廠房，應該在工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)的基礎上，把各個智能系統(tǒng)集成起來，便于現(xiàn)代化節(jié)能生產(chǎn)和高效管理。 14