某锅炉房配电设计.docx
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某锅炉房配电设计
任务书
1、工程概况
本工程是给两台2.8MW和2.1MW的供暖锅炉锅炉房的动力，照明工程的配电。
其中，锅炉房是30×6×5米单层建筑（各房间大小如建筑底图），放置两台常压锅炉和三台循环水泵，其中两台常压锅炉根据工艺要求各配备一台5.5kW的电动机供给鼓风机，三台循环水泵各配备一台37kW的电动机，两台盐泵各配置一台4kW的电动机。
防雷设计按三类防雷考虑。
2、配电系统
1、本工程中锅炉房对电力的供应没有特殊的要求，属于三级负荷，所以按三级负荷供电。
电源采用380/220V三相四线制交流电源，中性线做重复接地，并分为N、PE（中性线）即TN-C-S接地系统，接地电阻不大于4欧姆。
2、本工程的配电箱设在电控室，采用单母线放射式运行方式。
3、照明配电概括
1、照明设备配电均采用放射式配电，照明干线电线垂直和水平敷设时均穿钢管保护。
2、照明设备：
AL1为照明配电柜
3、除注明外，开关均为暗装，距地1.4m，未注明高度的插座底边距地0.3m。
4、动力配电概况
1、电力设备配电均采用放射式配电，电力干线电缆垂直和水平敷设时暗敷穿钢管保护。
2、电力设备：
电力配电柜包括AL1电力总柜；AL2动力配电柜。
一动力工程设计-----------------------------------1
1、1方案的确定及设备选择------------------------------------------------2
1、2锅炉房负荷计算------------------------------------------------------7
二电气照明设计-----------------------------------13
2、1方案的确定-----------------------------------------------------------13
2、2照明方式的选择------------------------------------------------------20
2、3照明器的布置--------------------------------------------------------23
2、4照明线路-------------------------------------------------------------26
2、5照度计算-------------------------------------------------------------26
三防雷保护及接地保护--------------------------------31
3、1防雷设计-------------------------------------------------------------31
3、2接地设计-------------------------------------------31
3、3避雷针保护围的计算------------------------------------------32
四结论-----------------------------------------------34
五参考文献---------------------------------------------------------------35
一动力工程设计
1、1方案的确定及设备选择
1、11方案简介
本工程是给两台2.8MW和2.1MW的供暖锅炉锅炉房的动力，照明工程的配电。
其中，炉房是30×6×5米单层建筑，放置两台常压锅炉和三台循环水泵，其中两台常压锅炉根据工艺要求各配备一台5.5KW的电动机供给鼓风机，三台循环水泵各配备一台37KW的电动机，两台盐泵各配置一台4KW的电动机。
1、12动力介绍
1、设备功率的确定
进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。
用电
设备的额定功率或额定容量是指铭牌上的数据。
对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率。
（1）连续工作制电动机的设备功率等于其铭牌上的额定功率。
（2）断续或短时工作制电动机的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。
（3）整流器的设备功率是指额定直流功率。
（4）成组用电设备的设备功率是指不包括备用设备在的所有单个用电设备的设备功率之和。
1、13设备的选择
低压配电系统应满足生产和使用所需的供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单，操作方便安全，具有一定灵活性要求。
低压配电系统的设计应包括：
低压配电线路的保护，保护电器选择性配合，开关电器的选择，导线选择及敷设方式，低压系统接地方式的选择
1、熔断器的选择
熔断器熔体额定电流应大于回路计算电流：
动力回路的熔体电流不应小于电路尖锋电流。
照明配电回路熔体电流不小于回路气体放电灯的起动电流。
2、断路器的选择：
（1）、电动机干线保护用断路器选择：
长延时电流脱扣器整定电流应大于或等于该线路的计算电流的1.1倍。
短延时电流脱扣器整定电流应大于或等于回路的尖峰电流的1.2倍。
瞬时电流脱扣器整定电流应大于或等于回路中可能出现的最大尖峰电流即考虑最大电动机的起动电流的2倍。
（2）、电流互感器的选择项目如下：
①一次绕组的额定电压。
②一次测的额定电流，一般要大于等于线路的最大工作电流或线路变压器额定电流的1.2～1.5倍，而不至于造成事故。
3、导线的选择标准
PE和PEN的最小截面积：
PE线若不是供电电缆或电缆保护层的组成部分时，按机械强度要求截面不应小于下列数值：
有机械性的保护时为2.5mm²，无机械性的保护时为4mm²。
（一）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[4]。
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。
电缆除了电力电缆和控制电缆之外，还有通讯电缆、同轴电缆，在工业与民用建筑中也较为常用。
（二）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。
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）绝缘及护套的选择
①塑料绝缘电线（BV、BLV）绝缘性能良好，制造工业简便，制造工业简便，价格较低，无论明敷或穿管都可取代橡皮绝缘线，从而节约大量橡胶和棉纱。
其缺点是塑料绝缘对气候适应性能较差，低温时变硬发脆，高温或日光照射下增塑剂容易挥发而使绝缘老化加快，因此，塑料绝缘电线不宜在室外敷设。
BVV、BLVV塑料绝缘护套线可广泛用室沿墙及天棚（非燃体）明敷设。
②橡皮绝缘电缆额定工作电压有0.5KV和6KV两种。
根据玻璃丝或棉纱原料的货源情况配置编制层材料，其型号不再区分而统一用BX和BLX表示。
目前氯丁橡皮绝缘电缆产量日益增多，其特点是耐油性能好，不宜霉适应气候性能好，光老化过程缓慢，因此适合在户外铺设。
由于绝缘层机械强度比普通橡皮绝缘电线稍弱，因此外径虽然小而穿管管径仍与普通橡皮绝缘电线的相同。
③氯丁橡皮绝缘电线产量日益增多，35mm2以下的普通橡皮线有被氯丁橡皮绝缘由线取代的趋势。
特点是耐油性好，不宜霉，不延燃适应气候性好，光老化过程缓慢，老化时间约为普通橡皮绝缘电线的两倍，因此适宜在室外敷设。
由于绝缘层机械强度比普通橡皮绝缘电缆稍弱，因此，外径虽然小而穿线管管径仍与普通橡皮绝缘电缆相同。
④油浸纸绝缘电力电缆耐热能力强，允许运行温度较高，介质损耗低，耐电压强度高，使用寿命长，但绝缘材料弯曲性能较差，不能在低温时敷设，否则易损伤绝缘。
由于绝缘层油的淌流，电缆两端水平高差不宜过大。
油浸纸绝缘电力电缆有铅、铝两种护套。
铅护套质软，韧性好，不影响电缆的弯曲性能，化学性能稳定，熔点底，便于加工制造。
但它价贵质重，且膨胀系数小于浸渍纸，线芯发热时电缆部产生的应力可能使铅包变形。
铅包护套重量轻，成本低，但加工困难，我国试从铝代铅制造护套，但至今尚不能完全取代。
⑤聚氯乙稀绝缘及护套电力电缆有1KV及6KV两级，制造工艺简便，没有敷设高差限制，可以在很大围代替油浸纸绝缘电缆、滴干绝缘和不滴流浸渍纸绝缘电缆。
主要优点是重量轻，弯曲性好，接头制作简便，耐油、耐酸碱腐蚀，不延燃，具有铠装结构，使钢带或钢丝免受腐蚀，价格便宜,目前已广泛运用于低压电力线路之中。
其缺点是绝缘电阻较油浸纸绝缘电缆底，介质损耗大，特别是6KV级的介质损耗比油浸纸绝缘电缆大好多倍，耐腐蚀性能尚不完善，在含有三氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳醋酸酐、冰醋酸的场合不宜采用，在含有笨、笨胺、丙酮、吡啶的场所也不适用。
⑥橡胶绝缘电力电缆额定工作电压有0.5KV和6KV两种,弯曲性能较好，能够在严寒气候下敷设，特别适用于水平高差大和垂直敷设的场合。
它不仅用于固定敷设的线路，也可用于定期移动的固定敷设线路橡皮绝缘橡胶护套软电缆（简称橡套软电缆）还可用于连接移动式电气设备。
但橡胶耐热性能差，允许运行温度较低，普通橡胶遇到油类及其化合物时很快就被损坏。
⑦交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆有6、10、35KV三种等级；性能优良，结构简单，制造方便，外径小，重量轻，载流量大，敷设水平高差不受限制。
但它有延燃的缺点，且价格也较贵。
3）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。
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。
（三）导电线芯
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，可在一定程度弯曲而不受损伤。
（四）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：
（五）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6规定的温度极限。
表6各类绝缘最高运行温度
Tab.6varioustypesofinsulationthemaximumoperatingtemperature
绝缘类型
温度限值（℃）
聚氯乙烯（PVC）
70（导体）
交联聚乙烯（XLPE）
90（导体）
乙丙橡胶（EPR）
90（导体）
矿物绝缘（PVC护套或可触及的裸护套）电缆
70（护套）
矿物绝缘（不允许触及和不与可燃物相接触的裸护套电缆）
105（护套）
表6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、有孔托盘、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，则应采用梯架式桥架
1、2锅炉房负荷计算
1.21、锅炉房的动力总负荷的计算及进线选择
1、动力总负荷计算:
表2.1锅炉房负荷计算总表
序号
用电设备组名称
台数
n
容量Pe
/kW
需要系数
Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kvar
S30/kv*A
I30/A
1
循环水泵
3
37
0.8
0.8
0.75
88.8
66.6
111
168.65
2
鼓风机
2
5.5
0.8
0.8
0.75
8.8
6.6
11
16.73
3
补水泵
2
4
0.8
0.8
0.75
6.4
4.8
8
12.17
4
送煤机
2
5.5
0.8
0.8
0.75
8.8
6.6
11
16.73
5
除渣机
2
1.5
0.8
0.8
0.75
2.4
1.8
3
4.56
6
炉排机
2
5.5
0.8
0.8
0.75
8.8
6.6
11
16.73
7
引风机
1
75
0.8
0.8
0.75
60
45
75
113.95
总计
14
230
184
138
230
349.52
由表可知
有功计算负荷：
P30=（5.5×6+37×3+4×2+1.5×2+1×75）×0.8=184kw
无功计算负荷：
Q30=P30×
=184×0.75=138kvar
视在计算负荷：
S30=P30/
=184/0.8=230kvA
计算电流：
I30=S30/（
UN）=230/（
×0.38）=349.52A
2、进线选择及相关规定:
1：
锅炉房的保护接地型的选择
锅炉房不属于对抗电磁干扰和安全要求较高的场所，为了较少对有色金属（导线材料）的使用和投资，固本系统采用TN-C系统。
2：
导线的型号选择
导线材料有铜和铝及钢。
铜的导电性能最好（电导率为53MS/m）,机械强度相当高（抗拉强度约为380MPa），然而铜属于贵重金属，应尽量节约。
铝的机械强度较差（抗拉能力约为160MPa），但其导电性能较好（电导率为32MS/m）,具有轻质和廉价的优点。
钢的机械强度很高（多股钢绞线的抗拉强度可达1200MPa），而且价廉，但其导电性能差（电导率可达7.52MS/m），功耗大，并容易锈。
考虑以上情况380V的架空线路的导线选择铜芯导线。
而在其他场合上，可以用铝线代替铜线。
1.22、循环水泵电动机的计算负荷及导线选择
循环水泵电动机选择铜芯塑料线穿钢管方式。
根据《低压配电设计规GB5005－95》：
第2.2.5条导线敷设处的环境温度，应采用下列温度值：
一、直接敷设在土壤中的电缆，采用敷设处历年最热月的月平均温度；
二、敷设在空气中的裸导体，屋外采用敷设地区最热月的平均最高温度；屋采用敷设地点最热月的平均最高温度（均取10年或以上的总平均值。
）
由二可知查最热月平均最高气温为30℃,根据《低压配电设计规GB50054-95》第2.2.4条导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校正，
循环水泵计算负荷:
有功计算负荷：
P30=37×0.8=29.6kw
无功计算负荷：
Q30=P30×
=29.6×0.75=22.2kvar
视在计算负荷：
S30=P30/cosφ=29.6/0.8=37KV×A
计算电流：
I30=S30/（
UN）=37/（
×0.38）=56.3A
循环水泵电动机导线截面的选择:
（1）相线截面的选择（选铜芯塑料线穿钢管）
允许载流量kIal>=I30=56.3A
30℃时5根单芯线穿钢管，BV铜芯线截面积为16mm2的Ial=59A>I30=56.3A,因此按发热条件，相线截面可选16mm2
（2）N线截面的选择
N线截面按A0=0.5Aφ选8mm2
（3）PE线截面的选择
PE线截面按Aφ<=16mm2时选APE>=Aφ=16mm2
所以APE=16mm2
综上，5根单芯线穿钢管，钢管径为32mm。
所以所选结果为BV-220-（3×16+1×8+PE16）-SC32。
所选断路器型号为：
DZ20C-160。
断路器额定电流为：
63A＞56A×1.1=61A。
1.23、鼓风机电动机计算负荷表
鼓风电动机计算负荷:
有功计算负荷：
P30=5.5×0.8=4.4kw
无功计算负荷：
Q30=P30×
=4.4×0.75=3.3kvar
视在计算负荷：
S30=P30/
=4.4/0.8=5.5KV×A
计算电流：
I30=S30/（
UN）=5.5/（
×0.38）=8.4A
鼓风机电动机导线截面的选择:
（1）相线截面的选择（选铜芯塑料线穿钢管）
允许载流量Ial>=I30=8.4A
30℃时5根单芯线穿钢管，BV铜芯线截面积为4mm2的Ial=26A>I30=8.4A，因此按发热条件，相线截面可选4mm2
（2）N线截面的选择
N线截面按A0>=0.5Aφ选2.5mm2
（3）PE线截面的选择
PE线截面按Aφ<=16mm2时选APE>=Aφ=4mm2
所以APE=4mm2
综上，5根单芯线穿钢管，钢管径为20mm。
所以所选结果为BV-220-（3×4+1×2.5+PE4）-SC20。
所选断路器的型号为：
DZ20C-160。
断路器额定电流为：
16A＞8.4A×1.1=9.2A。
1.24、补水泵电动机的计算负荷及导线选择
补水泵电动机计算负荷:
有功计算负荷：
P30=4×0.8=3.2kw
无功计算负荷：
Q30=P30×tanφ=3.2×0.75=2.4kvar
视在计算负荷：
S30=P30/cosφ=3.2/0.8=4KV×A
计算电流：
I30=S30/（
UN）=4/（
×0.38）=6.1A
补水泵电动机导线截面的选择:
（1）相线截面的选择（选铜芯塑料线穿钢管）
允许载流量Ial>=I30=6.1A
30℃时5根单芯线穿钢管，BV铜芯线截面积为4mm2的Ial=26A>I30=6.1A,因此按发热条件，相线截面可选4mm2
（2）N线截面的选择
N线截面按A0>=0.5Aφ选2.5mm2
（3）PE线截面的选择
PE线截面按Aφ<=16mm2时选APE>=Aφ=16mm2
所以APE=4mm2
综上，5根单芯线穿钢管，钢管径为20mm。
所以所选结果为BV-220-（3×4+1×2.5+PE4）-SC20。
所选断路器型号为：
DZ20C-160。
断路器额定电流为：
16A＞6A×1.1=7A。
1.25、送煤机电动机的计算负荷及导线选择
送煤机计算负荷:
有功计算负荷：
P30=5.5×0.8=4.4kw
无功计算负荷：
Q30=P30×
=4.4×0.75=3.3kvar
视在计算负荷：
S30=P30/cosφ=4.4/0.8=5.5KV×A
计算电流：
I30=S30/（
UN）=5.5/（
×0.38）=8.4A
送煤机电动机导线截面的选择:
（1）相线截面的选择（选铜芯塑料线穿钢管）
允许载流量kIal>=I30=8.4A
30℃时5根单芯线穿钢管，BV铜芯线截面积为4mm2的Ial=26A>I30=8.4A,因此按发热条件，相线截面可选4mm2
（2）N线截面的选择
N线截面按A0>=0.5Aφ选2.5mm2
（3）PE线截面的选择
PE线截面按Aφ<=16mm2时选APE>=Aφ=16mm2
所以APE=4mm2
综上，5根单芯线穿钢管，钢管径为20mm,所选导线规格为：
BV-220-（3×4+1×2.5+PE4）-SC20。
所选断路器型号为：
DZ20C-160。
断路器额定电流为：
16A＞8.4A×1.1=9.2A。
（4）校验机械强度
查附录表19可知，穿管敷设的绝缘导线铝芯线最小截面积为2.5mm所以以上所选相线和中性线符合要求。
1.26、除渣电动机的计算负荷及导线选择
除渣电动机计算负荷:
有功计算负荷：
P30=1.5×0.8=1.2kw
无功计算负荷：
Q30=P30×
=1.2×0.75=0.9kvar
视在计算负荷：
S30=P30/cosφ=1.2/0.8=1.5KV×A
计算电流：
I30=S30/（
UN）=1.5/（
×0.38）=2.28A
除渣电动机导线截面的选择:
（1）相线截面的选择（选铜芯塑料线穿钢管）
允许载流量Ial>=I30=2.28A
30℃时5根单芯线穿钢管，BV铜芯线截面积为4mm2的Ial=26A>I30=2.28A,因此按发热条件，相线截面可选4mm2
（2）N线截面的选择
N线截面按A>0=0.5Aφ选2.5mm2
（3）PE线截面的选择
PE线截面按Aφ<=16mm2时选APE>=Aφ=16mm2
所以APE=4mm2
综上，5根单芯线穿钢管，钢管径为20mm。
所以所选结果为BV-220-（3×4+1×2.5+PE4）-SC20。
所选断路器型号为：
DZ20C-160。
断路器额定电流为：
16A＞2.4A×1.1=3A。
（4）校验机械强度
查附录表19可知，穿管敷设的绝缘导线铝芯线最小截面积为2.5mm所以
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