工厂供电_

河北建筑工程学院

课程设计任务书

课设名称： 工厂供电课程设计 学 院： 电气工程学院 专 业： 电控 班 级： 电控101 学 号： 2010308126 学生姓名： 石彬彬 指导教师： 忻龙彪 职 称： 教授

2013年 9月 13日

1.1设计任务书

设计目的：

该课程设计是《工厂供电》课程学习的实践性质的教学内容，是一个重要的实践性教学环节。其目的是培养学生照明、动力或变电所等实际工程的设计能力，学习CAD画图能力。具体如下：

1、 通过课程设计加深对本课程基本知识的理解,提高综合利用本课程知识的能力；

2、 掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法；

3、 提高制图能力，学会应用有关设计资料进行设计计算的方法；

4、 提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。 设计题目： 某锅炉房配电设计 设计内容：

1、确定锅炉房计算负荷,编制负荷总表。

2、拟定供配电方案拟定配电箱接线方案,并选择元件和设备的型号规格。 3、选择各线路的导线型号规格及敷设方式。 4、进行动力工程和照明工程的必要计算。 5、绘制系统图和平面图等必要的图纸。 设计要求：

1、按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》,及GB50054-95《低压配电设计规范》及相关锅炉房设计的规范,进行供配电设计.做到\"安全,可靠,优质,经济\"的基本要求.并处理好局部与全局,当前与长远利益的关系,以便适应今后发展的需要,同时还要注意电能和有色金属的节约等问题.

2、设计说明书应包括设计题目,方案论证,负荷计算,设备及导线的选择等. 3、设计说明书要求方案可行,计算方法正确,图纸规范无误,条理清楚,语言通顺. 4、图纸内容为锅炉房配电系统图和平面图. 有关说明:

的动力，照明工程配电。具体内容如下：

锅炉房是30*6*5m（各房间大小如建筑底图），其内放置两台常压锅炉和三台循环水泵，其中，两台锅炉根据工艺要求各配置一台5.5KW的电动机拖动鼓风机，三台循环水泵各配置一台37KW的电动机，两台盐泵各配置一台4KW的电动机。

2、已知条件

（1）该工程所用变压器容量足够。

1、某地一商住楼，需设置两台2.8MW和2.1MW的锅炉取暖，本工程是给锅炉房

（2）该工程为三级负荷。

（3）该工程拟用非标配电箱2台实现三台水泵的控制。

（4）设置轴流风机与维护电动工具所用的电源，其他房间需要的电源按规范要

求自行考虑。

（5）在1—2轴线间有架空线路可提供380V电源。 （6）工艺决定配置的电动机均是低压380V额定电压。 （7）建筑物雨篷高度设为3.5米。 3、负荷等级: 全部负荷为三级负荷。 参考文献：

1、《供配电系统设计规范》 GB50052-95 2、锅炉房设计的相关规范

3、《低压配电设计规范》 GB50054-95 4、《工厂供电》 刘介才 主编 5、《供配电技术应用》 赵德申 编 6、《民用建筑变配电设计》 朱林根 编 7、相关设计图集

1.2 设计意义和技术经济分析

节约能源是加速我国经济发展的一项重要政策，建筑设计部门的各级领导和设计人员都应高度重视。在建筑电气设计中，应把电能消耗指标作为全面技术经济分心的重要组成部分。

建筑电气设计强电部分的设计主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统和导线电缆的敷设等，这一部分设计的基本要求是可靠性、灵活性、安全性。

可靠性：根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。

灵活性：主接线力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样就可以避免误操作，又能提高运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。灵活性还表现在具有适应发展的可能性。

安全性：保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。

一个设计的好坏直接影响电气设备的成本，上面还只是分析了较大系统方面的影响，而在实际的细部设计中还有许多值得探讨的关于节约成本的问题，只有经过仔细的研究，根据实际情况，才能真证的节省投资。本设计考虑到工厂的发展前景，留有裕度，以便以后的发展过程中，随着建筑智能化水平的提高，电量并没有大幅上升，因为楼宇自控的调节、节能产品的选用、电能浪费的减少以及智能化水平的提高大部分是由计算机来实现的，对用电量的需要很低，因此我们在设计中尽量取低一点的系数。

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目录

1概述…………………………………………………………………4 2负荷计算与电缆的选择……………………………………………5 2.1负荷计算…………………………………………………………5 2.2导线和电缆的选择………………………………………………7 2.2.1按环境条件选择导线材质………………………………………7 2.2.2导电线芯………………………………………………………8 2.2.3电缆的种类……………………………………………………8 2.2.4电缆截面选择的原则…………………………………………9 2.2.5电线及电缆的载流量…………………………………………9 2.2.6影响载流量的因素……………………………………………10 2.3导线与电缆的敷设……………………………………………11 2.3.1穿管敷设………………………………………………………12 2.3.2导线的敷设方式………………………………………………12 3 配电柜设计…………………………………………………………13 3.1低压配电柜概述…………………………………………………13 3.2电器设计的规格选择……………………………………………13 3.2.1隔离开关………………………………………………………13 3.3保护措施…………………………………………………………14 3.3.1短路保护………………………………………………………14 3.3.2负载保护………………………………………………………14 3.3.3接地故障保护…………………………………………………15

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4避雷保护及保护接地………………………………………………15 4.1工业建筑物的防雷分类………………………………………15 4.2防雷设计的基本原则…………………………………………16 4.2.1 外部防雷装置和内部防雷装置……………………………16 4.3避雷针保护范围的计算………………………………………17 5电气照明设计……………………………………………………18 5.1照明设计………………………………………………………18 5.1.1照明方式的选择……………………………………………18 5.1.2电光源的选择………………………………………………19 5.1.3照度标准……………………………………………………19 5.1.4照明器的选择与布置………………………………………19 5.1.5电光源的安装功率…………………………………………22 6结论………………………………………………………………23 参考文献…………………………………………………………24

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1概述

节约能源是加速我国经济发展的一项重要政策，建筑设计部门的各级领导和设计人员都应高度重视。在建筑电气设计中，应把电能消耗指标作为全面技术经济分心的重要组成部分。

建筑电气设计强电部分的设计主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统和导线电缆的敷设等，这一部分设计的基本要求是可靠性、灵活性、安全性。

可靠性：根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。

灵活性：主接线力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样就可以避免误操作，又能提高运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。灵活性还表现在具有适应发展的可能性。

安全性：保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。

一个设计的好坏直接影响电气设备的成本，上面还只是分析了较大系统方面的影响，而在实际的细部设计中还有许多值得探讨的关于节约成本的问题，只有经过仔细的研究，根据实际情况，才能真证的节省投资。本设计考虑到工厂的发展前景，留有裕度，以便以后的发展过程中，随着建筑智能化水平的提高，电量并没有大幅上升，因为楼宇自控的调节、节能产品的选用、电能浪费的减少以及智能化水平的提高大部分是由计算机来实现的，对用电量的需要很低，因此我们在设计中尽量取低一点的系数。

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2负荷计算与电缆的选择

2.1 负荷计算

本设计共16台设备，其名称及容量如表1-1所示。

表2-1 设备一览表

设备序号 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M 8M 9M 10M 11M 12M 13M 14M 15M

设备名称 1#循环水泵 2#循环水泵 3#循环水泵 1#补水泵 2#补水泵 1#炉引风机 1#炉鼓风机 2#炉引风机 2#炉鼓风机 给煤机 给煤机 1#除渣机 1#除渣机 1#炉排机 1#炉排机

设备容量/KW

37 37 37 4 4 75 5.5 75 5.5 5.5 5.5 1.5 1.5 5.5 5.5

由于在实际工作中配电线路上的用电设备组的多台设备不可能都同时运转，而且即使运行的设备又不可能都是满负荷，因此对工业用电设备组负荷计算，可采用需要系数法计算。见表2-1所示。

将全厂用电设备的总容量Ps（不计备用设备容量）乘上一个需要系数Kx就得到全厂的计算负荷，按需要系数法确定三相用电设备的有功计算负荷Pjs时，就是将三相用电设备的总容量乘以一个需要系数，即：

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PKP(KW) （2-1） jsxs式中 Ps 设备总容量（不计备用的容量），KW；

Kx 需要系数，它与用电设备的工作性能、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关。

当设备台数较多时，需要系数值一般比较低；如果设备台数较少时，则需要系数值就应该适当地取大。如果只有一两台设备，则需要系数可取1，即有功计算负荷可认为等于设备容量。相应地，在设备台数较少时，功率因数也应该适当地取大。

利用公式（2-1）确定了三相用电设备组有功计算负荷Pjs以后，必要时可按下式确定无功计算负荷QjsPtg(KVar)： Q jsjs22按下式确定视在计算负荷Sjs： S PQKVA)jsjsjs(按下式确定计算电流Ijs： IjsSjs3Ue(A)

式中 Ue——三相用电设备的额定电压（KV）；

cos和tg——用电设备组的平均功率因数及对应的正切值。

利用以上公式具体计算过程如下：

P37*34*25.5*675*21.5*2305K 此处3台循环水泵，2台补s水泵。

0.75~0.85.85查表2-1得K 取K 又cos tg 0.80.75xx0KP0.85305259.25K可得 P jsxsPtg259.250.75194.44K Q jsjsP259.25jsS324.06KVA jscos0.8IjsSjs324.060.49KA 3U3380e下面进行分组负荷计算：以下设备需用系数均取1，即有功计算负荷可以认为等于设备容量，此处cos是经过补偿后的功率因数，具体见无功功率的补偿，0.92 6

以下均同。

1＃、2＃、3＃、循环水泵P η=97% P37KWsjsP37Kjs I 63Ajs3Ucosη33800.9297%e1＃、2＃补水机 P η=98% P4KWsjs4K I 6.9Ajs3Ucos33800.9298%ePjsP5.5KW1＃、2＃鼓风机 P η=97% sjsP5.5KjsI9.5Ajs3Ucos33800.9297% eP75KW1＃、2＃引风机 P η=97% sjsP75KjsI130A js3Ucos33800.9297%eP5.5KW1＃、2＃给煤机P η=97% sjsP5.5KjsI9.5A js3Ucos33800.9297%eP1.5KW1＃、2＃除渣机 P η=95% sjs 1.5KI2.73Ajs 3Ucos33800.9295%e1＃、2＃炉排机

PjsPP5.5KW η=98% sjsP5.5KjsI9.5A js3Ucos33800.9298%e

2.3 导线和电缆的选择 2.3.1 按环境条件选择导线材质

1）导线材料的选择

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电线、电缆一般采用铝线芯。濒临海边及有严重盐雾地区的架空线路可采用防腐型钢铝敷线。下面场合易采用铜芯电线及电缆。

①重要的操作回路及二次回路；

②移动设备的线路及剧烈震动场合的线路； ③对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀轻微的场合； ④爆炸危险场所有特殊要求者。 2）电缆外护层的选择

在大型建筑物、构筑物附近，土壤可能发生位移的地段直接埋地敷设电缆时，应选用能承受机械外力的钢丝铠装电缆，或采取预留长度、用板桩或排桩加固土壤等措施，以减少或消除因土壤位移而作用在电缆上的应力。

2.3.2 导线线芯

导电线芯通常是采用高导电率的铜或铝制成的，按照电缆线芯的芯数，有单芯、双芯、三芯和四芯等几种。单芯电缆一般用来输送直流电，单相交流电引出线。双芯电缆用于输送直流电和单相交流电。三芯电缆用于三相交流电网中，是应用最广的一种。电压为1KV和0.5KV的电缆是四芯的，四芯电缆用于中性点接地的三相系统中，可作为电气设备的供电接线和保护接地线。四芯电缆的第四芯（称中性线芯），主要通过不平衡电流，因此截面仅为一根主线芯的40%~60%。

电缆线芯的形状很多，有圆形、半圆形、扇形和椭圆形等。当线芯截面大于25mm2时，通常是采用多股导线绞合并经过压紧而成，这样可增加电缆的柔软性和结构稳定性。安装时，可在一定程度内弯曲而不受损伤。

2.3.3 电缆的种类

电缆的种类很多，随着电缆的结构和用途不同，施工方法也不同。在电力系统中最常见的电缆有两大类:即电力电缆和控制电缆。

1) 电力电缆

电力电缆是用来输送和分配大功率电能的，按其所采用的绝缘材料不同，可分为三类：油浸纸绝缘电力电缆；橡皮绝缘电力电缆；聚氯乙烯绝缘电力电缆。

2）控制电缆

控制电缆是配电装置中传导操作电流、连接电气仪表、继电保护和自动控制回路用的电缆。它属于低压电力电缆，运行电压一般在交流500V或直流1000V以下，电流不大，而且是间断性负荷，所以导电线芯截面较小。控制电缆的绝缘层有油浸纸绝缘、橡皮绝缘和聚氯乙烯绝缘三种。

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2.3.4 电缆截面选择的原则

在生产中，为了供电系统的安全可靠，经济合理的运行，应以安全，经济，质量和动态作为选择导体截面的一般的指导原则，并应满足下列条件：

1）发热条件：导线和电缆长期通过最大恒定电流（计算电流）使导体工作的温度不应超过产品标准中规定的允许最高工作温度。

2）电压损失：导线和电缆长期通过最大恒定电流时线路中的电压损失不应超过有关规定的正常运行时的电压损失。

3）经济运行：对于高电压线路和特大电流的低压线路应按规定的经济电流密度选择导线截面，以使电能损耗最小。

4）机械强度：导线和电网的截面不应小于某一敷设条件下规定的最小截面，以满足机械强度的要求。

5）热稳定性，电缆发生故障时按热稳定性校验选择的截面应大于热稳定性最小截面。

本设计中由于工作条件及其特殊的工作环境，需要用到比较特殊的电缆绝缘。在设计中需要用到电缆的场合只有启动设备，而橡胶绝缘及对应的护套完全能够满足本设计的要求，所以本设计选用聚氯乙烯作为本设计中电缆的护套或外护层，根据实际需要本设计电缆芯均采用铜芯，采用四芯进行供电，所以所采用的都是BV—0.4KV。

2.3.5 电线及电缆的载流量

根据2.1节计算的电流值，查建筑电气手册如图2-2所示可以找到相应的主芯和中性线的截面积。

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表2-2聚氯乙烯绝缘电线明敷设的载流量（A） 65℃

主线芯截面 /mm2

1.0 1.5 2.5

4

铜

6

10

16

芯

25 35 50

10 16 25

138 170 215

129 158 201

119 147 185

109 134 170

6

105

98

90

83

4

75

70

64

59

2.5

55

51

47

43

1.5

42

39

36

33

中性线截面 /mm2

1.0 1.0 1.0

25℃ 19 24 32

0.4KV(四芯) 30℃ 17 22 29

35℃ 16 20 27

40℃ 15 18 25

照明电源的计算电流半小时最大值是26.2A，所以选BV3×4+1×1.5； 1＃、2＃、3＃循环水泵的计算电流是63A，所以选BV3×16+1×6； 1＃、2＃补水泵的计算电流是6.9A，所以选BV3×1+1×1； 1＃、2＃炉鼓风机的计算电流是9.5A，所以选BV3×1+1×1； 1＃、2＃炉引风机的计算电流是130A，所以选BV3×35+1×16； 1＃、2＃给煤机的计算电流是9.5A，所以选BV3×1+1×1； 1＃、2＃除渣机的计算电流是2.73A，所以选BV3×1+1×1； 1＃、2＃炉排机计算电流是9.5A，所以选BV3×1+1×1； 电缆规格选择VV22(4×240).

2.3.6 影响载流量的因素

1）绝缘材料的最高运行温度

电线、电缆载流量与绝缘材料的最高运行温度有关，导体的负荷在正常持续运行中产生的温升不应超过表2-3规定的温度极限。

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表2-3各类绝缘最高运行温度

绝 缘 类 型 聚氯乙烯（PVC） 交联聚乙烯（XLPE） 乙丙橡胶（EPR）

矿物绝缘（PVC护套或可触及的裸护套）电缆 矿物绝缘（不允许触及和不与可燃物相接触的裸护套电缆）

温度限值（℃） 70（导体） 90（导体） 90（导体） 70（护套） 105（护套）

表2-3列出的是额定电压不超过交流1KV或直流1.5KV无铠装电缆和绝缘导线的最高运行温度。对电线的最高运行温度，是指导体的温度，不是绝缘材料表面的温度，绝缘材料表面的温度低于导体的温度，而且和通风条件有关，通风越好，绝缘材料表面的温度越低。

电缆的最高运行温度与电线不同，是指护套的温度，护套主要是起保护绝缘作用，因此电缆绝缘护套材料的最高运行温度比电线的绝缘材料高。

电线电缆的温升与施加在电线电缆上的电压无关，只与通过的电流有关。在相同的截面下，通过的电流越大，电线电缆的温升越高。

电缆所处的环境温度应以一年中温度最高的月份计算。当整根电缆各段所处的环境温度不同时，应以最高处的温度计算。

在大楼内敷设电缆，电缆所处的环境温度通常比人活动的场所温度高得多，而且通风条件也差，作为物业管理人员发现某区域电缆普遍温升较高时，必须立即采取通风措施；若个别电缆温升特别高，则对此电缆要减少负荷。

2）电缆敷设方式校正系数

电缆敷设方式非常多，以桥架为例，可敷设在无孔托盘内、有孔托盘内、托架上、梯架上，有盖或无盖。敷设方式不同，校正系数也不同，这里不再列举。

工程中发现大量采用有盖无孔托盘式桥架，这对电缆散热是不利的。在不需要电磁屏蔽、不需要防小动物的场所，建议采用无盖有孔托盘式桥架；当电缆垂直敷设时，则应采用穿管敷设。

2.4 导线与电缆的敷设

随着现代化的飞速发展，电缆敷设达到了标准化、系列化，通用化水平。电缆敷设的配线方式有明设，穿管明设、穿管暗设、导线直埋和电缆桥架配线。穿管明设缺点：由于锅炉房内管道多，即不美观又不方便容易撞车：导线直埋缺点：一旦发生技术变更，会造成人力，资源的浪费；电缆沟缺点：锅炉房内有积水电缆使长期浸泡在

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水中容易发生漏电触电事故。桥架虽然成本贵了些，但是施工方便不存在撞车技术变更维修方便，所以本设计主要采用穿管布线。

2.4.1穿管敷设

（1） 穿管敷设的绝缘导线，其电压等级不应低于交流750V。 （2）管材选择：

1）明敷与潮湿环境或直接埋于素土内的金属管布线，应采用焊接钢管。明敷或暗敷于干燥环境的金属管布线，可采用管壁厚度不小于1.5mm的电线钢管，也可采用管壁厚度不大于1.6mm扣接式或紧定式镀锌电线管。

2）有酸碱盐腐蚀性介质的环境，应采用阻燃性塑料管敷设，但在宜受机械操作的场所不宜采用明敷设。暗敷设或埋地敷设时，引出地面的一段管路应采用防机械损伤的措施。阻燃性塑料管氧指数应在27以上。 3）爆炸危险环境，应采用镀锌钢管敷设。

（4）3根以上绝缘导线穿同一根管线时，导线总面积不应大于管内净面积的40%，2根绝缘导线穿同一根管时，管内径不应小于2根导线直径之和的1.35倍，并符合以下要求：

1）管子没有弯时的长度不超过30mm； 2）管子有一个弯时的长度不超过20mm； 3）管子有二个弯时的长度不超过15mm； 4）管子有三个碗时的长度不超过8mm。

（4）不同回路，不同电压不同电流种类的导线，不得穿入同一管内，但以下情况除外：

1）一台电机的所有回路（包括操作回路）。

2）同一设备或同一流水操作线设备的电力回路和无妨干扰要求的控制回路。 3）无妨干扰要求的各种用电设备的信号回路，测量回路，控制回路。 4）同一照明花灯的几个回路。

5）同类照明的几个回路，但不应超过8根。正常照明与应急照明线路不得共管敷设。

6）标称电压为50V以下的回路。 （5）穿管埋地敷设时不宜穿过设备基础。

（6）在同一管道有几个回路时，所有的绝缘导线都应采用与最高标称电压回路绝缘相同的绝缘。

2.4.2导线敷设方式

在本次设计中，照明部分大部分是室内照明。室内照明线路按布线方式又分为：

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明敷—导线直接或穿管（或其他保护体）敷设于墙壁、顶棚的表面、支架等处；暗敷—导线穿管敷设于墙壁，顶棚，地坪等处的内部，或在混凝土板孔敷线等。此外，照明线路的回路、分支干线和干线敷设方式也有不同。

3 配电柜设计

3.1 低压配电柜概述

利用隔离开关、接触器、继电器电机的运作进行控制，达到简便快捷的效果。方案适应工厂机台操作需求，方便工人进行手动与自动操作。

配电柜主电路：隔离开关一次侧与进线端，二次侧下接铜排，塑壳空气开关一次侧与铜排相连，二次侧通过电缆与三相交流接触器一次侧相连，接触器主触头接线端子与电机相连。在正常情况下主电路受控制电路控制使接触器线圈通电或断电，达到控制负载的目的。

控制电路主要是控制接触器的通断。常见的启动方式：降压启动柜是上个世纪六十年代的控制技术，可实现70-300KW电机的启动控制。 设计说明：

该锅炉房相关低压配电系统属三级负荷，采用由厂方提供的380/220V三相四线制电源TN-C系统配电。考虑到启动锅炉的负荷较大,故设置专用低压配电室。采用动力设备与照明系统共用母线的接线方式。锅炉辅助设备放射式配电，其他如照明系统树干式配电。配电柜选用XL-21非标低压配电柜，锅炉辅助设备按照功能类别及功率大小由不同的配电柜配电，采用落地安装。

3.2 电器设计的规格选择 3.2.1 隔离开关

一、隔离开关的原理与作用

隔离电源:将需要检修的电气设备用隔离开关与电网的带电部分可靠的隔离，使被检修的电气设备与电源有明显的断开点，以保证检修工作的安全。作用就是开断电路，断开两点的电气连接，但它不能开断短路电流，只能开断额定电流，一般都和断路器配合使用，在断路器开断以后，为了让电路有明显的电气分界点，或者是检修断路器，都必须要装隔离开关。原理：一般里面都会有灭弧室，还有动触头，其它的就

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是动作机构了，当受到外力就会通过动作机构把和在一起的触头断开，达到断电的作用。

二、

规格的选择

在电路中隔离开关起着断开电源与负载的作用，其规格选择主要是能承电路中的短路电流，在设计中配电柜的短路电流为

Ijs490A

所以有隔离开关的规格选择为HR3-500/34熔断式隔离开关“-500”-为约定发热电流(A)；“/3”中的3为3极，4为带灭弧室。

3.3 保护措施 3.3.1 短路保护

配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。

绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定：

一、当短路持续时间不大于5s 时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验： tKS ≥ I

式中：S——绝缘导体的线芯截面（ｍｍ２）；

I——短路电流有效值（均方根值Ａ）；

t——在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间（ｓ）； K——不同绝缘的计算系数。

二、短路持续时间小于0.1s 时，应计入短路电流非周期分量的影响；大于5s 时应计入散热 的影响。

3.3.2负载保护

配电线路的过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流。

下列配电线路可不装设过负载保护： 由电源侧的过负载保护电器有效接地保护； 不可能过负载的线路。

负载保护电器宜采用反时限特性的保护电器，其分断能力可低于电器安装处 的短路电流值，但应能承受通过的短路能量。

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过负载保护电器的动作特性应同时满足下列条件：IB≤In≤IZ I2≤1.45IZ 式中：IB——线路计算负载电流（A）；

In——熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流（A）； Iz——导体允许持续载流量（A）；

I2——保证保护电器可靠动作的电流（A）。当保护电器为低压断路器时，Iz 为约定时间内的约定动作电流；当为熔断器时，Iz 为约定时间内的约定熔断电流。 突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。

多根并联导体组成的线路采用过负载保护，其线路的允许持续载流量（Iz）为每根并联导体的允许持续载流量之和，且应符合下列要求： 一、导体的型号、截面、长度和敷设方式均相同； 二、线路全长内无分支线路引出；

三、线路的布置使各并联导体的负载电流基本相等。

3.3.3 接地故障保护

接地故障保护的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。接地故障保护电器的选择应根据配电系统的接地型式，移动式、手握式或固定式电气设备的区别，以及导体截面等因素经技术经济比较确定。采用接地故障保护时，在建筑物内应将下列导电体作总等电位联结：

一、PE、PEN 干线；

二、电气装置接地极的接地干线；

三、筑物内的水管、煤气管、采暖和空调管道等金属管道； 四、许可的建筑物金属构件等导电体。

上述导电体宜在进入建筑物处接向总等电位联结端子。等电位联结中金属管道连接处应可靠地连通导电。

短路保护电器应装设在低压配电线路不接地的各相（或极）上，但对于中性点不接地且N 线不引出的三三线配电系统，可只在二相（或极）上装设保护电器。

4 避雷保护及保护接地

4.1 工业建筑物的防雷分类

建筑物根据其生产性质、发生雷电事故的可能性和后果，按对放雷的要求分为三类：

1）第一类工业建筑物

①凡建筑物中制造、使用或者储存大量爆炸物质，如炸药、火药、起爆药、火工品等，因电火花而引起爆炸，会赵成巨大破坏和人身伤亡者；

②Q-1级或G-1级爆炸危险场所。

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2）第二类工业建筑物

①凡建筑物中制造、使用或者储存大量爆炸物质，但电火花不易引起爆炸或不致赵成巨大破坏和人身伤亡；

②Q-2级或G-2级爆炸危险场所。 3）第三类工业建筑物

①根据雷击对工业生产的影响，并结合当地气象、地形、地址及周围环将等因素，确定需要防雷的Q-3级爆炸危险场所或H-1、H-2、H-3级火灾危险场所;

②历史上雷害事故较多地区的较重要建筑物；

③高度在15M及以上的烟囱、水塔等鼓励的高耸建筑物，在年雷暴日数少于30的地区其高度为20M及以上。

4.2 防雷设计的基本原则

雷电电磁脉冲(Lightning Electromagnetic Pulse)，简称LEMP，是天空打雷时产生的作为干扰源的强大闪电流及其电磁场。它的感应范围很大，对建筑物、人身和各种电气设备及管线都会有不同程度的危害。这种危害就是雷电电磁脉冲所产生的干扰。

建筑物内的雷电电磁脉冲干扰指以下三种情况：

1）天空中雷电波的电磁辐射对建筑物内电力线路和电子设备的电磁干扰。 2）建筑物的防雷装置接闪时，强大瞬间雷电流对建筑物内电力线路和电子设备干扰。

3) 由外部各种强、弱电架空线路和电缆线路传来电磁波对建筑物内电子设备干扰。

在低压380/220V供电系统中，应采用三相五线系统，以便于装置接地线和中心线分开，装置接地应接到各层或各段装置接地的终端地板上。为了防御雷电电磁脉冲，建筑物的电源、电话、广播等线路最好采用埋地电缆引入，所用电缆应为铠装电缆和同轴电缆及外皮两端均接地。

常规防雷装置即传统上所使用的防雷装置，包括避雷针、避雷带、避雷线和避雷网。

非常规防雷装置半导体消雷器、导体消雷器、优化避雷针等。

4.2.1 外部防雷装置和内部防雷装置

外部防雷装置（即传统的常规避雷装置）由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。

接闪器有（也叫接闪装置）三种形式：避雷针、引下线和避雷网，它位于建筑物的顶部，其作用是引雷或截获闪电，即把雷电流引下。引下线，上与接闪器连接，下与接地装置连接，它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。接地装置位于地

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下一定深度之处，它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。

内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压的二次危害。和外部防雷装置外，所有未达到此目的所采用的设施、手段和措施均为内部防雷装置，它包括等电位连接设施、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。

4.3 避雷针保护范围的计算

避雷针一般用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。针长lm以下时，圆钢直径不得小于12mm .钢管直径不得小于20mm;针长在1～2m时，圆钢直径不得小于16mm ,钢管

直径不得小于25mm;针长2m以上时，可用粗细不同的几节钢管焊接起来。

避雷针的作用是它能对雷电场产生一个附加电场（这是由于雷云对避雷针产生静电感应引起的），使雷电场畸变，因而将雷云的放电通路吸引到避雷针本身，由它及与它相连的引下线和接地体将雷电流安全导入地中，从而保护了附近的建筑物和设备免受雷击。

避雷针由三部分组成：接闪器，引下线和接地体。 根据工厂的设计要求，本设计选用避针作为避雷装置。

45xhorxh/2xhxhr1.5hrx.

图4-1 单支避雷针的保护范围

单支避雷针的保护范围计算：

1）避雷针在地面上的保护半径为：r=1.5h 式中r—保护半径（m）；h—避雷针的高度（m）。

2）在被保护物高度hx水平面上保护的半径应按下式确定： 当hx(4-1)

h(hh)p时 r xx2

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当hx(4-2)

h2时，

r(1.5h2h)pxx式中rx—避雷针在h水平面上的保护半径（m）

；ho—避雷针的有效高度（m）； hx—被保护物的高度（m）

p—高度影响系数， h≤30m，p＝1；当30＜h＜120m时，pm计）。

本设计中最高建筑物烟囱为35m，因此需在烟囱上安装避雷针，已知烟囱的直径为2m，取保护半径为15m。由式(4-1)

r(hh)pxx其中 p5.5h（高度及半径均以

5.55.5代入数据可得： 15(h35)

hh计算得h=40，经折线法计算所有建筑都在保护范围内，同时在烟囱顶部环绕一圈避雷带。

5 电气照明设计

电气照明设计有照明设计和电气设计两部分组成。电气设计应满足照明设计得恶要求而照明设计则应与建筑设计紧密配合。

5.1 照明设计

照明设计的目的是根据具体场合的要求，正确地选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布灯方案，在节约能源和建筑资金的条件下，来获得一个良好的学习工作环境。照明设计可以烘托建筑造型，可以美化环境，发挥建筑的功能，体现建筑艺术美学，是建筑中不可缺少的一部分。

5.1.1 照明方式的选择

1）当不适合装设局部照明或采用混合照明不合理时，宜采用一般照明。 2）当某一工作区需要高于一般照明照度时，可采用分区一般照明。

3）对于照度要求较高，工作为值密度不大，且单独装设一般照明不合理使宜采用混合照明。

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4）在设置局部照明的场所，仍要有一般照明，否则会影响视觉功能。

5.1.2 电光源的选择

1）满足使用场所对显色指数要求，并考虑色表。 2）考虑节能，力求选择高效光源。 3）考虑限制眩光，开关频率程度等因素。

5.1.3 照度标准

照度标准是国家根据经济和电力发展水平，所制定和颁布的照明数量依据。所以照明数量就是指工作面上的照度值。我国现行的照度标准有：《工业企业照明设计标准》（TJ34-79）规定的工业企业照度标准和《建筑电气设计技术规程》（JGJ16-83）中规定的民用建筑照度标准。

1）工业企业照度标准

工业企业照度标准是以生产车间工作面上的最低照度值作为设计的标准值。即保证工作面上照度最低的地方、视觉条件最差的地方应达到的标准。这种标准有利于保护劳动者的视力和提高劳动生产率。

照度按下列的列分级

0.2、0.5、1、2、3、5、10、20； 30、50、75、100、150、200； 300、500、750、1000、1500、2500lx

5.1.4 照明器的选择与布置

1）照明器选择 ①光源

选择照明器，首先要选择照明器所配用的电光源。光源的种类应按照照明的要求，使用环境条件和光源特点来选用。

②按使用环境条件选择

在正常环境中，宜采用开启型照明器。

在潮湿和特别潮湿的场所，宜选用密闭型防水防尘灯和带防水灯头的开启型照明器。 在有腐蚀性气体和登记的场所，应选用耐腐蚀性材料制成的密闭型照明器。 在有爆炸和火灾危险的场所，应按其危险场所的等级选择相应的照明器；含有大量粉尘但非爆炸和火灾危险的场所，应采用防尘照明器。

③按经济效果选择

照明器的经济性由初投资和年运行费用两个因素决定。一般情况下，以选用光效高、

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寿命长的照明器为宜。

④工作场所均应设置正常照明。正常照明是电气照明设计中的主要内容。 ⑤在正常照明因故障熄灭后，对需要确保正常工作或活动继续进行的场所，当装备用照明。

⑥在正常照明因故障熄灭后，对需要确保处于危险之中的人员安全的场所，应装设安全照明。

⑦在正常照明因故障熄灭后，在事故情况下为确保人员安全撤离的出口和通道，应装设疏散照明。

本设计配电间、休息室选用YG2型荧光灯链吊式安装，泵间、锅炉房选用广照型防水防尘灯安装，雨蓬选用吸顶灯。

2）照明器的布置

照明器布置是确定照明器的空间位置，它包括高度布置和水平布置两部分。照明器的布置不但与光的投射方向、工作面的照度、照度的均匀性、眩光的限制以及阴影等都有直接关系，而且它的合理性还影响到照明安装容量和初投资费用，以及维护检修方便与安全。

照明器的布置是电气照明设计的重要组成部分，它直接影响到设计质量。在进行设计时，照明器布置则是照度计算的基础。

照明器的悬挂高度主要考虑防止眩光，还要注意防止碰撞和触电危险。为防止眩光，保证照明质量。《建筑电气设计技术规程》（JGJ16-83）规定了照明灯具距地面最低悬挂高度。

垂度一般为0.3～1.5米，通常取为0.7米；吸顶式照明器的垂度为零；在有行车的车间，垂度应保证天车能顺利通过。垂度过大，既浪费材料又容易使灯具摆动，影响照明质量。

3）照明器的平面布置要求

照明器的平面布置方式有均匀布置和选择布置两种。

均匀布置：在进行照明器布置时，不考虑工作场所或房间内的设备、设施位置，而将照明器作有规律的均匀排列，以在工作场所和房内取得均匀照度，这一布置方式称为均匀布置。均布置方案通常为正方形、矩形和菱型。但在进行均匀布置时，对在顶棚上安装的吊扇、空调送风口、火灾探测器等设备，要统一考虑，统一布置。不能只强调照明器的布置均匀，而破坏了顶棚的装饰效果。

选择布置：照明器的布置主要是根据工作场所和房间内的设备、设施位置来决定。其优点是能够选择最有利的光照方向和最大限度避免工作面上的阴影。在室内设施布置不规则的情况下，照明器采用选择布置，除保证局部获得必要照度外，还可以减少照明器的数量，节省投资和耗电量。

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选择布置时，应注意以下几点：必须满足工作面照度要求；照明器布置要恰当，不能产生眩光；与建筑、结构形式协调，艺术格调一致；要考虑安全用电和检修维护维护方便。

照明器布置的合理性

对于经营布置方式，照明器布置是否合理，主要取决于照明器的间距L与计算高度的h之比是否恰当。L/h值小，照度的均匀度好，但投资大，经济性差；L/h值过大，照明器数量少，照度的均匀度差。

各种照明器都有其最大允许距离比，见表6-2。它是根据照明器的配光曲线，并按平方反比法计算得出。对于非对称配光的照明器(如荧光灯)，则有A-A向和B-B向的最大允许距离比。

在校核距离比L/h时，正方形方案时，取L=L1=L2；矩形方案中，取L=L1L2；

2菱形方案中，取L=L1L22。其中L1、L2分别为长和宽。

对称配光照明器在进行距离比计算时，根据房间的大小、用途选定合适的照明器后，先算了计算高度h，再查表得出该照明器的最大允许距离比，最后按下式计算计算照明器间应取的距离L。

L≤(最大允许距离比)×h

最边行对称配光照明器与墙壁之间的距离，可按下规定进行选取：

靠近墙边有工作面时： l=(0.25～0.3)L 靠近墙边无工作面时： l=(0.4～0.5)L 对于非对称配光照明器，L′为照明器A-A向的中心距离，L″为B-B向的中心距离。在确定计算高度h后，查表6-5得出所选用照明器A-A向和B-B向的最大允许距离比，然后按下式计算L′和L″。

L′≤(最大允许距离比)AA×h L″≤(最大允许距离比)BB×h 最边行照明器与墙壁的距离l为

11L=（～）L′

34由于照明器两端部存在有照度较低，且有扇形光影的缺点。所以照明器两端与墙壁的距离不宜大于500mm，一般取300mm～500mm。

照明器布置是否合理，除距高比恰当外，还要考虑照明器与墙的距离。在进行距高比计算时，根据房间的大小、用途选定合适的照明器后，先算出计算高度h，在算出该照明器的最大允许距高比，最后按L≤（最大允许距高比）×h计算照明器应取的距离L。

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5.1.5 电光源的安装功率

本次设计中的照度计算是平均照度计算，常用的方法是比功率法，它适用于均匀一般照明的照度计算。对一般民用建筑和生活福利设施及环境而反射条件较差的小型生产厂房，可采用此方法进行照度计算；此外，还广泛应用于方案设计中。

当计算房间内的最低照度时，必须引入最低照度系数Z。最低照度系数是指：工作面上的平均照度与最低照度之比，其公式为:

Z（5-1）

Z 最低照度系数；

EavEmin

； Eav 工作面上的平均照度（lx）； Emin 工作面上的最低照度（lx）

比功率法又称单位容量法，所谓比功率（单位容量）是指每单位被照面积上所需的光源安装功率，其计算公式为： PP O/A（5-2）

式中 PO 比功率

P 收照房间内光源的总安装功率 A 受照房间的水平面积

比功率P0取决于照明器的型号、最低照度、计算高度h、房间面积以及顶棚、墙壁、地面的反射系数等因素。

设计过程如下：

已知工厂的厂房的面积如下：休息室房间面积15平方米、雨蓬面积2平方米、配电室面积15平方米、泵间的面积56平方米、锅炉间的面积94平方米。最低照度系数由工程手册查得为1.28。

由表5-1得知计算高度为h=2.5-0.75=1.75m 用比功率计算收发室所用照明器数量：

在休息室照明器均选用的双管荧光灯2×40W, 通过查表5-1选用工作面上的平均照度为75lx。由式（5-1）得工作面上的最低照度为58.61（lx），在根据附录所示查得，比功率为8.4W/m2在由式（5-2）得受照房间内光源的总安装功率为126W。

126N（盏）2

80

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所以共需要两盏日光灯。

由于计算过程与上述计算过程相仿，在此不在重复。其余照明器的选取数量见表5-1所示。

表5-1照明器所用数量

照明器设计的场所

锅炉间 泵间 休息室 配电间 雨蓬

照明器名称 防水防尘吊灯 防水防尘吊灯 荧光灯 荧光灯 吸顶灯

数量 8 6 2 2 1

每台照明器功率/W

100 100 80 80 100

6结论

通过这次设计我熟练掌握了CAD画图技术，通过练习对以前不熟练的东西都经过了系统的强化受益匪浅。通过老师指导，我们对上学期所学知识又有了一次较为系统的复习过程。布线，线路敷设，线芯选择等技术知识有了深刻的认识。

通过这次设计，我对于画图识图都有了长足进步，对于所学习的专业知识也有了深刻的认识，相信对于不久将要毕业的我们会有足够大的帮助。

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参考文献

1、《供配电系统设计规范》 GB50052-95 2、锅炉房设计的相关规范

3、《低压配电设计规范》 GB50054-95 4、《工厂供电》 刘介才 主编 5、《供配电技术应用》 赵德申 编 6、《民用建筑变配电设计》 朱林根 编

7 郭蕴诚. 建筑电气设备手册[M]. 第一版 北京：中国建筑工业出版社.1986. 8 区世强. 电气照明[M] ．北京：中国建筑工业出版社，1993. 9《建筑电气设计技术规程》（JGJ16-83） 10、相关设计图集

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