人防地下室电气设计毕业设计说明书完成版差封面Word格式.docx
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设计图应按标准图幅绘制，图框采用广州大学课程设计统一图框格式。
3供配电设计
3.1负荷分级
根据《人民防空地下室设计规范》GB50038—2005
7.2.1电力负荷应分别按平时和战时用电负荷的重要性、供电连续性及中断供电后可能造成的损失或影响程度分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
本工程战时电力负荷分级如下表：
战时电力负荷分级表
工程类别
设备名称
负荷等级
人员掩蔽工程（第一、二防护单元）
基本通信设备、应急通讯、音响警报接受设备、柴油发电站配套附属设备、应急照明
一级
潜污泵、给水泵、三种通风转换系统、进风机、排风机、滤毒风机、正常照明
二级
物资库
基本通信设备、应急通讯、应急照明
潜污泵、进风机、排风机、正常照明
3.2负荷数据
本工程战时负荷主要包括了普通照明（利用部分平时照明回路）、水泵、风机。
用电负荷功率由照明设计计算而得出，设备房插座每个插座按100W计算，风机、水泵由其他专业提供。
本次设计的工程负荷中，有单相负荷与三相负荷同时存在一个配电箱的情况（如排风机房配电箱，照明配电等），应该将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加。
计算步骤如下：
1）先将线间负荷换算为相负荷。
a相：
PA=PabP（ab）a+PcaP（ca）a
QA=PabQ（ab）a+PcaQ（ca）a
b相：
PB=PabP（ab）b+PbcP（bc）b
QB=PabQ（ab）b+PbcQ（bc）b
c相：
PC=PbcP（bc）c+PcaP（ca）c
QC=PbcQ（bc）c+PcaQ（ca）c
式中：
Pab、Pbc、Pca——接于ab、bc、ca线间负荷，kW
PA、PB、PC——换算为a、b、c相有功负荷，kW
QA、QB、QC——换算为a、b、c相无功负荷，kvar
P（ab）a、Q（ab）a……——接于ab……线间负荷换算为a……相负荷的有功功率及无功换算系数（详见下表）
线间负荷换算为相负荷的有功无功换算系数表
换算系数
负荷功率因数
0.35
0.4
0.5
0.6
0.65
0.7
0.8
0.9
1.0
P（ab）a、P（bc）b、P（ca）c
1.27
1.17
1.00
0.89
0.84
0.80
0.72
0.64
0.50
P（ab）b、P（bc）c、P（ca）a
-0.27
-1.07
0.11
0.16
0.20
0.28
0.36
Q（ab）a、Q（bc）b、Q（ca）c
1.05
0.86
0.58
0.38
0.30
0.22
0.09
-0.05
-0.29
Q（ab）b、Q（bc）c、Q（ca）a
1.63
1.44
1.16
0.96
0.88
0.67
0.53
0.29
2）各有单相负荷与三相负荷同时存在的配电箱将其中L1、L2、L3回路中的负荷分别相加，可得出各单相相间的总计算负荷，并取最大单相相负荷（
，
）的3倍作为等效计算负荷，即：
Pc=3*
Qc=3*
视在功率
计算电流
=
经过计算统计得出下列负荷数据表：
负荷数据表
用电设备所在区域
配电箱/回路号
回路总功率功率
功率因数
负荷等级
备注
物资储存库（第一防护单元）
1ALE/L1
5.5KW
1
其中应急照明回路为一级负荷（57W）
1AT3/L2
1.5KW
潜污泵，一用一备
1AT5/L3
1AT1/L4
4.5KW
排风机
JBQ/L5
10KW
预留屋顶警报房
1AA/L6
5KW
通讯电源、应急照明
备用回路
二等人员掩蔽所（第二防护单元）
2-1ALE
4KW
其中应急照明回路为一级负荷（66W）
2JF
2.5KW
进风机
2PF
2DS
2KW
生活水泵，一用一备
2D1
2D2
2CZ
防化值班室插座箱
2AA
5KW
OPF
1KW
0.85
发电机房排风机
2K
3KW
控制箱
3AL1
配电房照明
二等人员掩蔽所（第三防护单元）
2-2ALE
3.5KW
0.95
其中应急照明回路为一级负荷（75W）
3JF
3PF
3DS
3D1
3D2
3CZ
3AA
3K
3.3负荷计算
3.3.1、方案考虑
负荷计算又称为需要负荷或者最大负荷计算。
它是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际负荷所产生的最大热效应相等。
+
负荷计算的方法主要有：
1）需要系数法。
就是用设备的功率去乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。
这种计算方法相对其他方法较简单，应用十分广泛。
2）利用系数法。
这张方法主要是根据利用系数计算，利用系数就是在配电范围内用电设备最大负荷工作班消耗的平均功率与用电设备组的设备负荷之比。
这种方法的理论依据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数实测与统计较难，在民用建筑电气中一般不用。
3）二项式法。
这种方法是在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。
它一般应用于供配电系统的支干线和配电箱的负荷计算，计算结果一般偏大。
4）单位面积功率法、单位指标法等。
本工程由于用电设备容量相差不是很悬殊，比较适合采用需要系数法，经过综合考虑，采用需要系数法进行计算。
3.3.2、计算原理
进行负荷计算时，将用电设备按性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。
用电设备的额定功率Pn或者额定容量Sn都是指铭牌上的数据，对于不同负载持续率下的额定功率或者额定容量，应该换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。
关于Pe的确定方法有以下几种：
1）连续工作制电动机的设备功率，等于额定功率（即铭牌上规定的额定功率），本工程中，水泵，风机均视为连续工作制。
2）短时或者周期工作制的电动机（如起重机用电动机等）的设备功率，指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。
3）白炽灯的功率为灯泡额定功率，因为气体放电灯的功率为灯管额定功率加上镇流器的功率损耗（本工程设计荧光灯加10%，即荧光灯Pe=1.1Pn）
计算过程为：
根据设备的额定功率Pn
（根据暂载率JC）
设备负荷Pe
（根据需要系数=Kd）Pc=Kd×
Pe
负荷有功功率Pc
（根据功率因数
，Qc=Pc×
负荷无功功率Qc
各配干线进线负荷计算原理：
（Pci为各回路计算负荷）
（Qci为各回路无用功率）
=
=cos（arc
）,
380/220V三相平衡负荷线路电流：
Ic=
220V单相负荷线路电流：
Ic=
本人防工程的用电设备的平均需要系数以及平均功率因数按以下表选择：
（方志刚等.人民防空工程电气设计[M].北京：
中国计划出版社，2006.8）
用电设备组的平均需要系数及平均功率因数表
分组负荷
改分组内所
包括的设备
用电设备
分组负荷计算
说明
台数
工作容量（Kw）
需要系数Kd
功率因数（
）
风机类
进风机、排风机、送风机、冷冻机、轴流风机
20-100
20以下
0.85-0.8
凡是风机均属于此组
泵类
水泵及电站油泵
<
4
4-6
6-8
6
15
15-25
25-35
≈40
0.8-0.7
0.7-0.65
0.6-0.65
0.75
0.87
电加热器类
0.5-1.5kw
20
20-15
50-100
20左右
20-50左右
50-100左右
1.0-0.95
0.95-0.85
0.85-0.75
对集中式电加热器Kd按1.0算
电灶类
电灶、电冰箱、电炒锅
2
2-4
35
65
照明类
各种照明
0-10
10-20
20-40
通道照明
0.95-0.9
0.9-0.85
1.照明负荷包括插座容量，但Kd值仅针对房间总容量而言
2.
为白炽灯数值，若为日光灯且未装电容器时
=0.5-0.6
通信设备
载波机、交换机、电报电话、发迅机
0.85-0.95
0.75-0.85
0.8-0.9
0.7-0.8
通信类的数据供参考，设计师应和通信部门协商确定
3.3.3、计算结果
负荷计算结果如下表：
各防护单元负荷表
设备功率（KW）
需要系数（Kd）
功率因数（cosφ）
Pc（KW）
Qc（KW）
Sc（KVA）
Ic（A）
5.50
0.95
1.00
6.27
0.00
9.53
1.50
0.80
0.89
1.20
0.61
1.35
2.05
4.50
0.85
3.83
2.87
4.78
7.26
10.00
8.00
6.00
15.19
WAA/L6
5.00
0.90
4.00
1.94
4.44
6.75
4.56
6.93
2.50
2.13
1.59
2.66
4.04
2.00
1.60
0.82
1.80
2.73
3.00
7.60
0.64
1.06
1.61
2.40
0.75
1.25
1.90
三等人员掩蔽所（第三防护单元）
3.50
3.99
6.06
总计
80.50
0.84
69.65
35.46
78.15
118.74
其中一级负荷
26.00
0.81
0.86
20.85
12.45
24.28
36.90
其中二级负荷
54.50
48.80
23.01
53.95
81.97
物资库总负荷
25.00
0.83
0.91
21.95
10.12
24.17
36.72
第二防护单元总负荷
29.00
0.88
25.06
13.36
28.40
43.15
第三防护单元总负荷
26.50
22.64
11.97
25.61
38.91
3.4主接线设计
3.4.1、基本要求及方案选择
人防工程供配电系统主接线设计的基本要求是：
在保证工程战术技术对供电可靠性要求的基础上，力求简单灵活、节省投资。
1．可靠性
供电可靠是人防工程供电设计的首要要求，电力主接线的设计，要首先满足这一要求。
在进行主接线设计师，不仅要考虑一次设备的故障对供电可靠性的影响，还要考虑二次设备故障率以及对供电可靠性的影响。
2．灵活性
人防工程主接线的灵活性主要表现在:
能够结合平时主接线方案，平战结合，做到战时转换迅速灵活可靠。
可以根据不同的运行方式，灵活地投入或切除机组、变压器或者线路，调配电源和负荷，能够让系统满足在事故、检修以及特殊运行方式下的切换操作。
能够方便地检修各种电器设备，而不会影响系统的运行或对用户的供电。
充分考虑系统的发展余地。
3．经济型
主接线设计在满足上述可靠性，灵活性的前提下，要尽量做到经济合理，使得投资省、占用空间少、电能损失小。
在人防工程设计中，主接线和二次接线方案应该简单清晰，可以减少设备投资，减少误操作的几率。
根据《人民防空地下室设计规范GB50038—2005》
7.2.15防空地下室战时各级负荷的电源应该符合下列要求：
①战时一级负荷，应有两个独立的电源供电，其中一个独立电源应该是该防空地下室的内部电源；
②战时二级负荷，应引接区域电源，当引接区域电源有困难时，应在防空地下室内设置自备电源；
③战时三级电源，引接电力系统电源。
7.2.17内部电源的蓄电池组不得采用非密封的蓄电池组。
7.2.18为战时一级、二级负荷供电专设的EPS、UPS自备电源设备，应设计到位，平时可以不安装，单应留有接线和安装位置。
应在30d转换时限内完成安装和调试。
7.2.13战时供电容量应满足战时一级、二级负荷的需要，还宜作为区域电站，以满足在低压供电范围内的临近人防工程战时一、二级负荷的需要；
在本次设计中，采用单母线分段接线，它既有单母线、经济、方便地有点，又在一定程度上客服单母线的缺点，广泛应用于人防工程中。
考虑到战时市电故障几率大，本设计中一级负荷另外配置EPS自备电源，加强其可靠性（具体看系统图。
本工程设计有两路电源，其中一路电源PO1由平时低压配电柜引过来，另外一路PO2由柴油发电机发电提供，预留两个出线提供给临近人防工程。
两路电源母线中两个断路器设电气连锁，在战时市电故障时，一台发电机在15秒内自动启动，先给一级负荷供电，然后第二台发电机启动，调整发电机，当负荷并列条件时自动并车，供给全负荷使用；
在战时市电未停时，引至低压配电房一路母线的断路器闭合，发电机一路母线的断路器分开，使用低压配电室引来市电供给各人防单元使用。
3.4.2、柴油发电机机组的选择
为保证人防工程战时供电的可靠性，在人防工程柴油电站中，除设有正常运行的机组外，一般还有一定容量的备用机组。
1．运行机组总容量的确定
运行机组的总容量应该满足战时和平时有内部电源供电的最大计算负荷的需要。
为了保证今后的负荷增加和设备规格变化仍能保持使用，以及考虑多台并列机组运行时有功功率分配的不均匀，在确定运行机组总容量时应留有10%-15%的富余量。
由于使用条件的变化，柴油发电机组的实际功率总比其铭牌功率的功率要小，因此，初步按铭牌功率选择机组时，应该考虑机组的实际功率输出和铭牌功率的差别。
关于柴油发电机组功率的修正主要分为两种情况：
1不带增压器柴油发电机组的功率修正
海拔高度、温度、湿度对不带增压器柴油发电机组的功率影响，一般按国家有关规定或者制造厂提供的数据进行修正。
当没有资料时，按下列经验公式计算：
P={Ne[C（1-C1）]-Np}*η
式中P-机组实际输出功率（kW）
Ne-柴油机的额定功率
C-考虑海拔和温湿度对柴油发电机组功率影响的修正系数
C1-考虑进气、排烟阻力影响的修正系数。
Np-风扇消耗功率
η-发电机效率
2带增压器柴油发电机组的功率修正
根据国内有关单位在现场实测和技术资料，对无中间冷却器的废气涡轮增压式柴油机功率修正案海拔高度每增加1km功率下降8%，温度每升高10°
C功率下降5%计算。
2．机组台数确定
机组的台数应从供电要求、生产供应、技术经济和运行维护等方面综合考虑。
具体有以下因素：
①在有一级负荷的工程中，运行机组的台数应不少于两台。
这样工程内有两个或两个以上独立电源，以便在一台机组故障或检修时，一级负荷可以自动切换到非故障机上，保证供电可靠。
②除非负荷容量很大，否则一般机组不超过三台。
3机组尽量选用国家定性配套的同一型号和容量的机组。
4应选用性能好，运行可靠的机组，确保人防工程的供电可靠性。
本次设计计算负荷为70KW，考虑到修正系数以及富余量，还有预留给临近人防工程，选用两台沃尔沃（VOLVO）系列100KW的机组，型号为KV100。
具体参数如下：
VOLVO.KV100柴油发电机铭牌
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