工厂供电课程设计某商住楼锅炉房动力与照明课程设计.doc
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1、 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 系: 电气工程系 专 业: 电控 班 级: 电控10 学 号: 学生姓名: 指导教师: 彪 职 称: 教授 2012年 9月 7日目录1概述1.1设计任务书1.2设计的意义和技术经济分析2负荷计算与电缆的选择2.1负荷计算2.1.1按需用系数法确定计算负荷2.2无功功率的补偿2.2.1补偿设备放置2.2.2平均功率因数的计算2.2.3并联电容器的选取2.3导线和电缆的选择2.3.1电缆的种类2.3.2按环境条件选择导线材质2.3.3导电线芯2.3.4电缆截面选择的原则2.3.5电线及电缆的载流量2.3.6影响载流量的因素2.4导线与
2、电缆的敷设2.4.1桥架的适用范围2.4.2桥架及其类型2.4.3桥架选择与安装2.4.4导线的敷设方式3 配电柜设计3.1低压配电柜概述3.2电器设计的规格选择3.2.1隔离开关3.2.2塑壳断路器3.2.3交流接触器3.2.4热继电器3.3保护措施3.3.1短路保护3.3.2负载保护3.3.3接地故障保护4避雷保护及保护接地4.1工业建筑物的防雷分类4.2防雷设计的基本原则4.2.1 外部防雷装置和内部防雷装置4.3避雷针保护范围的计算5电气照明设计5.1照明设计5.1.1照明方式的选择5.1.2电光源的选择5.1.3照度标准5.1.4照明器的选择与布置5.1.5电光源的安装功率6结论参考
3、文献1概述 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
4、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
5、明: 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 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。(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12轴线间有架空线路可提供380V电源。(6
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 GB50052-952、锅炉房设计的相关规范3、低压配电设计规范 GB50054-954、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
7、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
8、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。2负荷计算与电缆的选择2.1 负荷计算2.1.1 按需用系数法确定计算负荷本设计共16台设备,其名称及容量如表1-1所示。表1-1 设备一览表设备序号设备名称设备容量/KW1M1#循环水泵372M2#循环水泵373M3#循环水泵374M1#盐泵45M2#盐泵46M1#炉引风机757M1#炉鼓风机5.58
9、M2#炉引风机759M2#炉鼓风机5.510M给煤机5.511M给煤机5.512M1#除渣机1.513M1#除渣机1.514M1#炉排机5.515M1#炉排机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(不计备用设备容量)乘上一个需用系数就得到全厂的计算负荷,按需用系数法确定三相用电设备的有功计算负荷时,就是将三相用电设备的总容量乘以一个需用系数,即: (2-1)式中 设备总容量(不计备用的容量),KW; 需用系数,它与用电设备的工作性能、
10、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,需用系数值一般比较低;如果设备台数较少时,则需用系数值就应该适当地取大。如果只有一两台设备,则需用系数可取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以后,必要时可按下式确定无功计算负荷: 按下式确定视在计算负荷: 按下式确定计算电流: 式中 三相用电设备的额定电压(KV);和用电设备组的平均功率因数及对应的正切值。表2-1 用电设备组的需要系数及功率因数值用电设备组名称需用系数Kx最大容量设备台数n通风机、水泵、空压机及电动发电机组电动机0
11、.750.8550.80.75锅炉房和机修、机加、装配等类车间的吊车()0.10.1530.51.73电弧熔炉0.9-0.870.57自动弧焊变压器0.5-0.42.29生产厂房及办公室、实验室照明0.81-10变电所、仓库照明0.50.1-10宿舍(生活区)照明0.60.8-10室外照明1-10事故照明1-10利用以上公式具体计算过程如下: 此处3台循环水泵,2台补水泵。查表2-1得 取 又 可得 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,此处是经过补偿后的功率因数,具体见无功功率的补偿,以下均同。1、2、3、循环水泵 =97% 1、2补水机 =98%
12、 1、2鼓风机 =97% 1、2引风机 =97% 1、2给煤机 =97% 1、2除渣机 =95% 1、2炉排机 =98% 2.2 无功功率的补偿一般工业电气设备,由于采用大量感应电动机及变压器,电源除供给有功功率外尚需要供给大量的无功功率。由于无功电流通过线路系统,导致配电设备未能得到充分利用,为保证降低电网中的无功功率,提高功率因数,保证有功功率的充分利用,提高系统的供电效率和电压质量,减少线路损耗,降低配电线路的 成本,节约电能,通常在低压供配电系统中装设电容器无功补偿装置。2.2.1 补偿设备放置设电容器的位置时,需综合考虑开关装置、建设投资、功率因数、控制、管理等因素。并联接在电动机端
13、子侧的电容器,应采取与电动机同时启动与停止的控制方式,当电容器容量较大时,对电动机控制具有发电过电压作用,对再次投入时的发生过渡扭矩应充分注意。电容器的操作有手动控制和自动控制的两种方式。自动控制是按检测无功功率的大小顺次投入的方法采取自动程序控制器进行控制,手动控制是按负荷按电流的变化程序范围采取阶段投入或切除电容组的方法。2.2.2 平均功率因数的计算设计中的或刚投产不久的工厂,由于无法得知其有功功率和无功功率电能消耗量,因此只有按工厂的计算负荷来估算。因 故 式中 和 工厂的有功功率计算负荷(kw)和无功计算负荷(KVar) 和 有功和无功负荷系数(平均负荷与计算负荷之比值),一般按负荷
14、情况选取: 0.70.8;0.750.85 具体计算过程如下:取 ,则 2.2.3 并联电容器的选取 在算出出工厂的平均功率因数以后,就可确定是否要人工补偿。则按供电规则规定采取人工补偿措施。要使功率因数由提高到时所需的补偿电容器为:式中 所需电容器组的总电容量,Kvar; 平均负荷率,计算时取0.70.85; 计算有用功负荷(最大有用负荷),KW; 补偿前、后功率因数的正切值。在三相系统中,当单个电容器的额定电压与电网电压相同时,电容器应按三角形接法;当低于电网电压时,应将若干单个电容器串联接成三角形3。按三角形联接时,单相电容器总台数为每相电容器的台数为式中 三相所需总电容器的容量,KVa
15、r; 单个电容器的容量,KVar; 电网工作电压,V; 电容额定电压,V。按照功率因数由0.75提高到0.92时得需要电容器的容量可求得 式中,。按照电网电压,查电气建筑设备手册选额定电压0.4KV,额定容量11KvarYYTH型单相油浸移相电容器。每相电容器的台数为2.3 导线和电缆的选择2.3.1 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
16、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。2.3.2 按环境条件选择导线材质1)导线材料的选择电线、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。重要的操作回路及二次回路;移动设备的线路及剧烈震动场合的线路;对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀轻微的场合;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
17、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。2.3.3 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
18、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。2.3.4 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
19、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BV0.4KV。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-
20、2所示可以找到相应的主芯和中性线的截面积。表2-2聚氯乙烯绝缘电线明敷设的载流量(A) 主线芯截面/mm2中性线截面/mm2 0.4KV(四芯)25303540铜芯1.01.0191716151.51.0242220182.51.03229272541.54239363362.55551474310475706459166105989083251013812911910935161701581471345025215201185170照明电源的计算电流半小时最大值是26.2A,所以选BV34+11.5;1、2、3循环水泵的计算电流是63A,所以选BV316+16;1、2补水泵的计算电流是6.9
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