一、任务书

《工厂供电》课程设计任务书

一、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。

二、设计题目：

某锅炉房配电设计

三、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。

四、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.

五、有关说明:
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。

六、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

二、计算书

1.灯具选择

1.1休息室，配电室照度计算书

参考标准：《建筑照明设计标准》/ GB50034-2004

参考手册：《照明设计手册》第二版:

计算方法：利用系数平均照度法

1）.房间参数

房间类别：, 照度要求值:200.00LX, 功率密度不超过11.00W/m2

房间名称：休息室

房间长度L: 4.86 m, 房间宽度B: 2.78 m, 计算高度H: 3.75 m

顶棚反射比(%)：80, 墙反射比(%)：80, 地面反射比(%)：10

室形系数RI: 0.47

2）.灯具参数:

型号: 荧光灯YZ40RR(36W)日光色          , 单灯具光源数:2个

灯具光通量:  2000lm, 灯具光源功率:72.00W

镇流器类型:, 镇流器功率:0.00

3）.其它参数:

利用系数: 0.41, 维护系数: 0.80, 照度要求: 200.00LX, 功率密度要求: 11.00W/m2

4）.计算结果:

E = NΦUK / A

N = EA / (ΦUK)

其中：

Φ-- 光通量lm, N -- 光源数量, U -- 利用系数, A -- 工作面面积m2, K -- 灯具维护系数

计算结果:

建议灯具数: 2, 计算照度: 194.23LX

实际安装功率 = 灯具数× (总光源功率 + 镇流器功率) = 144.00W

实际功率密度: 10.66W/m2, 折算功率密度: 10.98W/m2

5）.校验结果:

要求平均照度:200.00LX, 实际计算平均照度:194.23LX

符合规范照度要求!

要求功率密度:11.00W/m2, 实际功率密度:10.98W/m2

符合规范节能要求!

1.2锅炉房照度计算书

参考标准：《建筑照明设计标准》/ GB50034-2004

参考手册：《照明设计手册》第二版:

计算方法：利用系数平均照度法

1）.房间参数

房间类别：动力站（锅炉房、煤气站的操作层）, 照度要求值:100.00LX, 功率密度不超过6.00W/m2

房间名称：锅炉房

房间长度L: 15.36 m, 房间宽度B: 5.76 m, 计算高度H: 3.75 m

顶棚反射比(%)：80, 墙反射比(%)：70, 地面反射比(%)：10

室形系数RI: 1.12

2）.灯具参数:

型号:防水防潮灯                 , 单灯具光源数:1个

灯具光通量:  2940lm, 灯具光源功率:100.00W

镇流器类型:, 镇流器功率:0.00

3）.其它参数:

利用系数: 0.53, 维护系数: 0.80, 照度要求: 100.00LX, 功率密度要求: 6.00W/m2

4）.计算结果:

E = NΦUK / A

N = EA / (ΦUK)

其中：

Φ-- 光通量lm, N -- 光源数量, U -- 利用系数, A -- 工作面面积m2, K -- 灯具维护系数

计算结果:

建议灯具数: 8, 计算照度: 111.87LX

实际安装功率 = 灯具数× (总光源功率 + 镇流器功率) = 640.00W

实际功率密度: 7.23W/m2, 折算功率密度: 6.47W/m2

5）.校验结果:

要求平均照度:100.00LX, 实际计算平均照度:111.87LX

符合规范照度要求!

要求功率密度:6.00W/m2, 实际功率密度:6.47W/m2

符合规范节能要求!

2.负荷计算

2.1 锅炉房动力计算

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T 16-2008:

参考手册：《工业与民用配电设计手册》第三版:

表2-1 各回路用电负荷计算

【计算公式】：

Pjs = Kp * ∑(Kx * Pe)

Qjs = kq * ∑(Kx * Pe * tgΦ)

Sjs = √(Pjs * Pjs + Qjs * Qjs)

Ijs = Sjs / (√3 * Ur)

【输出参数】：

进线相序 : 三相

有功功率Pjs: 108.50

无功功率Qjs: 81.37

视在功率Sjs: 135.62

有功同时系数kp：1.00

无功同时系数kp：1.00

计算电流Ijs: 206.06

总功率因数: 0.80

【计算过程(不计入补偿容量)】：

Pjs = Kp * ∑(Kx * Pe)

=108.50(kW)

Qjs = kq * ∑(Kx * Pe * tgΦ)

=81.37(kvar)

Sjs = √(Pjs * Pjs + Qjs * Qjs)

=135.62(kVA)

Ijs = Sjs / (√3 * Ur)

=206.06(A)

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），一般按负荷情况选取： ≈0.7～0.8；≈0.75～0.85

 具体计算过程如下：

取                     ，

则                 

3.计算电流的计算

无功计算负荷

视在计算负荷

计算电流为

表3-1 各回路计算电流值

4.导线的选择

表4-1聚氯乙烯绝缘电线明敷设的载流量（A） ℃

照明电源的计算电流半小时最大值是14A，所以选BV3×4+1×1.5；

1＃、2＃、3＃循环水泵的计算电流是49.19A，所以选BV4×16+SC25；

1＃、2＃盐泵的计算电流是5.32A，所以选BV4×2.5+SC15；

1＃、2＃炉鼓风机的计算电流是7.31A，所以选BV4×2.5+SC15；

1＃、2＃给煤机的计算电流是7.31A，所以选BV4×2.5+SC15；

1＃、2＃除渣机的计算电流是1.99A，所以选BV4×2.5+SC15；

1＃、2＃炉排机计算电流是7.31A，所以选BV4×2.5+SC15；

5.防雷接地

5.1  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。

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。

5.2  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。

5.2.1 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。

5.3  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。

.

图5-1 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）在被保护物高度水平面上保护的半径应按下式确定：

当时                                                                          (4-1)

当时，                                            (4-2)

式中—避雷针在h水平面上的保护半径（m）

—被保护物的高度（m）；—避雷针的有效高度（m）；

p—高度影响系数， h≤30m，p＝1；当30＜h＜120m时，（高度及半径均以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)

   

其中      代入数据可得：      

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。

三、图纸

3.1 系统平面图

 

3.2照明线路平面图

 

3.3 动力路线平面图

 

3.4防雷接地线路平面图

 

四 参考文献

1、《供配电系统设计规范》  GB50052-95

2、《锅炉房设计规范》GB 50057-2010

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、《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-2011

8、《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010

9、《工业企业照明设计标准》TJ34-79

第二篇：牵引供电系统课程设计报告

目    录

1 设计原始题目........................................................................................................................ 2

1.1 具体题目..................................................................................................................... 2

1.2 要完成的内容............................................................................................................. 2

2 设计课题的计算与分析........................................................................................................ 2

2.1 计算的意义................................................................................................................. 2

2.2 详细计算..................................................................................................................... 2

3 小结........................................................................................................................................ 7

4 参考文献……...………………...……………...……………………………………………8

1 设计原始题目

1.1 具体题目

根据参考教材负序电流计算的例题，对其中的线路（a）、（c）断开方式进行负序电流分配系数的计算。

1.2 要完成的内容

通过电路分析中学过的串、并联及转换对负序网络图进行化简，通过计算得出相应方式下的负序电流分配系数

2 设计课题的计算与分析

2.1 计算的意义

计算不同方式下的分配系数是为电业部门和铁路部门提供一个标准。通过这两大部门的相互配合可以控制负序影响的大小，进而做到如下几点优点：

（1）对同步发电机。为提高了发电机出力，减少附加损耗和附加振动，在制造方面降低难度和成本提供参考值。

（2）对感应电机。可以在控制负序电流的流入中提供参考值，减少因负序电流带来的制动作用提高出力。

（3）对电力变压器。为提高变压器容量利用率，降低负序电流带来的电能损失和附加发热提供参考值。

（4）对输电线路。为降低电能损失，提高输电线路的输电能力提供参考值。

（5）对继电保护。为降低保护的复杂性提供参考值                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

2.2 详细计算

图2.2.1为某一负序网络图实例。图中A、B为两牵引变电所，视为负序电流源，I、II分别为电力系统的负序电流监视点，为下标阻抗的大小，上面的数字为对应的阻抗编号。

图2.2.1负序网络图

在（a）、（c）断开的运行方式下，则

对元件3、5、4进行变换Y变换

==1.96

==25.6

==5.6

对元件25、26、6、10进行Y变换

==4.1

==12.24

==5.54

对11、32、23、20、21、22进行串并联变换

=33.7

=8.4+1.96+4.1=14.5

最后化简为如图2.2.2

图2.2.2负序网络化简图

求A对1、2的分配系数0、0，则负序网络图简化图2.2.3

图2.2.3负序网络化简图

对图2.2.3作简化的图2.2.4

对28、29、9、30进行Y变换

==2.62

==7.0

==7.2

对1、16、17进行串并联变换

=16.5

简化如图2.2.4

图2.2.4

再对图2.2.4进行化简

对34、36、37进行Y变换

==6.9

==3.0

==3.1

得图2.2.5

图2.2.5负序网络化简图

利用单位电流法：给14单位电流通过计算可以知道通过A点的电流大小为2.8A,在计算出d点的电位为25.4V将其与2.2.3联系求出c点电位为13.7V进而可以求出I的电流为0.56A即

监视点I流入电流为0.56A

监视点II流入电流为1A

流入A的电流为2.8A

所以I的分配系数==0.2

所以II的分配系数==0.35

同理可以求出:

B对I的分配系数=0.33

B对II的分配系数=0.2

3 小结

通过这次电力系统负序电流网络的分析与研究，我进一步了解到负序电流对电力系统各个环节安全稳定运行产生的不良影响，比如对同步发电机﹑感应电动机﹑电力变压器﹑输配电线路以及关系到电力系统中的继电保护设备是否能安全可靠的运行。通过这次实践，我这次课程设计时间虽然有点短，但对于即将参加工作的我们有很大的帮助，了解了以往在课堂上不了解的内容，更加熟悉了影响电力系统安全运行的各个不良因素和引起原因，同时也锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立思考的能力。此次课程设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。

参考文献

[1]李彦哲,胡彦,王果等.电气化铁道供电系统与设计[M].兰州:兰州大学出版社.2006.187-211

[2]铁道部电气化局电气化勘测设计院,电气化铁道设计手册牵引供电系统[M].北京:中国铁道出版社.1987