实验楼的供配电设计Word文档格式.docx
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本课题的目的是通过运用供配电技术所学理论知识和技能，解决生产第一线的运行、维护、检修及技术管理等实际工作，具有分析解决一般技术和业务问题的能力。
通过对学生进行基本技能和综合实践的训练，从而培养学生分析和解决专业技术实际问题的能力，以及技术经济政策的理解能力；
通过查阅各种文献资料能进行综合分析、掌握使用工程技术规范和手册、图表等技术资料的能力；
要求根据用电负荷实际情况，并适当考虑发展。
最终可以按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与形式，确定变电所主变压器的参数、容量与类型。
选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置、确定防雷和接地装置
1、国内发展趋势
伴随着科学技术的进步和城市化进程脚步的加快，在电力系统发展过程中，逐渐向中低压配电系统自动化方向发展，但是就近两年其实际发展情况来看，还存在着一些严重的问题，这些问题均在不同程度上阻碍其未来的发展。
下面文章就从中低压配电系统的发展现状进行研究和分析，基于其当前的状况，提出其未来发展的趋势。
一、中低压配电系统的发展现状
随着现代工业技术的快速发展，人们对于中低压配电系统运行可靠性以及其智能化管理的要求也越来越高，随着计算机系统可靠性的提高以及一些微处理器技术的应用，使得在电力系统中，很多智能化的低压电器原件得到了快速的发展，由此出现了智能化中低压配电系统，目前在我国有很多的中低压智能化监控系统是基于传统SCADA系统所转变而来的，尽管其能够满足基本的监控功能，但是却不能将电气系统自身的特点与要求充分地反映出来，因此开发并且推出满足工业控制需求以及具备高可靠性的中低压配电系统逐渐成为了当前低压电器设备制造部门的首要任务。
虽然这种智能化中低压配电系统目前应用较为广泛，但是因其价格比较高，其主要应用在以下几个方面：
第一，变电站与电厂等发配电系统；
第二，矿山、汽车制造、石油化工以及钢铁等一些重要的工业领域；
第三，地铁、码头或者机场等一些基础设施；
第四，高层建筑、智能大厦以及超级商场等一些大型的商业建筑或者住宅。
目前该系统在上述这些项目均得到了广泛地应用，其用量也比较大，尤其是近年来随着我国经济需求量的快速增长，在中低压配电系统中，所采用的产品均是进口产品，同时对其的用量也会越来越大，在今后电力系统中，智能化中低压配电系统将会成为电力系统的主要发展趋势。
此外，在我国低压成套装置方面，其智能化配电系统也逐渐起步，如厦门的电气控制设备厂已经成功开发出了可实施数据采集的马达控制中心，在天津夏利汽车工程中，所应用的动力柜以及低压配电柜均实现了上位计算机控制，能够集中监控系统与设备的运行情况以及其出现的各种故障等，但是就技术上而言，尽管我国已经掌握了微处理器在电控产品中的各种应用技术，同时也有一些新型的全数字产品出现，但是能够反映国际水平的智能控制器与智能化的低压配电装置还比较少，需要加强对其的研究和探索。
二、中低压配电系统未来发展趋势
智能化中低压配电系统能够实时采集各种数据、远程操作和程序控制、各类报表与设备维护信息管理、故障分析、保护定制管理、数字通信以及事件记录和告警等各项功能。
由于中低压配电系统直接面向控制终端，其所需设备比较多且分布较为广，同时在现场条件由比较复杂等，在其未来发展中，智能化中低压配电系统应该实现可面向对象操作模式，必须要具备很强的抗干扰能力。
在该系统中，其主要的控制功能是由设备层中的智能化元件来完成的，逐渐形成为了一种网络集成式全分布的控制系统，能够满足系统运行的可靠性、实时与快速等相关要求，智能化中低压配电系统中低压智能化元件就其功能来讲，大致可以分为以下几种：
开关的保护与控制、电动机的控制以及电能质量的监测等。
（一）中低压配电系统实现智能化与自动化的必要性
1.满足国民经济发展与提高人们生活质量的相关要求。
在现代社会中，其供电质量的高低不仅反映出了一个国家或者地区的经济发展情况、人们生活质量和水平，同时也是着影响其经济发展的一个重要因素。
其中低压配电系统的智能化与自动化水平的高低直接决定其工业发展的规模以及方向，只有实现中低压配电系统的智能化与自动化，才可在最大程度上提高其供电的质量，适应经济发展的需求与人们生活、生产需求。
2.实现中低压配电系统的智能化以及自动化是电企业发展的重要途径之一。
实现中低压配电系统的智能化以及自动化，能够有效减少故障出现的次数，缩小其事故的范围和缩短其事故的时间，为供电的恢复和快速分析、报告事故原因提供相应的有效依据。
同时还能提高电力系统的整个经济效益，提高设备运行的安全性与可靠性，有效降低维护人员的工作强度，在很大程度上能够有效延长其使用的寿命。
此外，更加便于对各个用户的供电情况与用电情况进行直观且全局的监控，实现总体的控制，为其管理提供更为详尽与丰富的信息资料。
3.能够有效改善低压配电系统的管理，对于负载输入需求能够快速做出响应，同时在系统中可优化分配能量的消耗，均衡负载以此降低潜在的各种停车事件。
按照系统内各设备的实际运行情况制定相应的维修计划，根据计划来进行维修，从而有效减少其维修的成本。
此外，还可预报警潜在事故，并采取相应的处理措施以防止事故的扩大化，降低其损失，随时了解相关的故障信息，有效指导其维修工作。
可通过报表的方式或者图形的方式将各个配电回路的运行情况或者系统内个设备运行情况显示出来，并且可以保存在磁盘上或者将其打印出来，在很大程度上提高了其工作的效率。
（二）中低压配电系统发展趋势
从上述内容的阐述，我们可以得知，未来中低压配电系统应该朝着以下几个方面发展；
第一，功能更强、系统更加完善且可靠性更高等；
第二，应用更为灵活，编程更加容易以及控制更加简便等；
第三，通信协议的开放性更强。
实现低压开关柜的自动化控制与智能化控制，可通过以下两种方式来完成：
第一，在开关柜的周围设置若干个PLC远程终端站，将各马达控制回路与配电回路状态以及电量参数直接采集到该PLC控制机中来进行处理，通过PLC的I/O点来实现信号的控制。
第二，在传统低压开关柜中加装相应的电量数据采集模块，使其成为一种智能化的开关柜，接着采集模块单元再利用通信网络将数据传送于上位计算机来进行处理，同时还要接受上位计算机控制命令，这种方法可有效提高开关柜以及配电系统的可靠性以及其性能等。
在实现开关柜智能化与自动化控制时，由于当前我国很多制造厂所生产的产品样品较为简单，笔者建议可以参照国外同种类型产品的样本来将其完整化，若条件允许的话，应该采取自动开关级联保护措施。
2.本课题的任务、重点内容、实现途径
本课题的任务
作第一实验楼变电所设计，完成高低压变配电系统的设计；
初步达到设备订货及土建施工对电专业的要求，变配电室的平面布置图设计；
根据各院系实验设备对供电的要求完成各院系实验室的配电和照明系统图设计；
各室的设备供电设计只到室内配电箱，要求完成一个代表层的照明、墙面插座的配电平面布置图设计。
1）办公室房间按照配置普通办公设备：
计算机、打印机和空调设备，人均使用面积按照8-10平方米考虑。
2）实验室按照每100平方米按照30KW负载设计，功率因数取0.75；
有特别负荷要求的房间按照相关规范设计。
60-90平方米的房间按照相邻原则，可2-3个房间配置一个配电箱，配电箱考虑3回三相动力输出，6回单项输出；
大余90平方米的房间，每个房间配置一个配电箱，配电箱考虑3回三相动力输出，6回单项输出；
房间特别大的适当增加输出回路数。
3）照明按照相关规范由设计者定，降温空调设施一般实验室不配置，计算机室、办公室和有重要的精密大型贵重设备的部分实验室配置空调。
2）本课题重点内容
主要重点是强电部分设计。
强电部分主要内容包括：
低压配电系统、照明系统及防雷接地系统的设计，其中包括负荷计算、照度计算等。
本课题实现途径
根据设计的任务书，设计思路为先读图再设计，做到首先能够读懂别人的设计图，了解建筑电气施工图基本的绘制方法，然后再进行全面的建筑电气施工图的设计。
预期成果是一套比较完整的电气设计原理图和施工图。
首先进行配电系统的设计，然后再进行照明系统和防雷接地系统的设计。
配电系统主要包括负荷的计算和导线的选择，以及配电方式的选择。
主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求，负荷计算以及配电方式等内容的相关原理、原则、方法等，并用单位容量法进行了负荷计算，确定各个系统照明负荷的容量、计算电流，以此选择出了断路器，导线。
并依据文献对负荷进行了分类，针对不同级别负荷及负荷大小采取了不同的配电方式，同时对动力设备进行了负荷计算，配电箱设计。
照明部分主要说明光源、灯具选择，照度计算，一般照明及应急照明等内容，防雷击部分主要说明对直击雷、侧击雷、雷电感应等的防护以及接地系统的方式。
主要步骤的具体实现方法：
1.负荷计算：
按需用系数法确定计算负荷，用电设备容量乘以需用系数和同时系数,直接出计算负荷。
确定各用电设备容量之后，分别计算出电设备组的计算负荷、多个用电设备组的计算负荷。
计算公式如下：
用电设备组计算负荷：
（1.1）
（1.2）
（1.3）
配电干线计算负荷 （1.4）
（1.5）
（1.6）
（1.7）
式中W------------------单位面积功率（W/m2）
S------------------供电面积（）
------------------同时系数
------------------需要系数
Q-------------------用电设备组无功功率（KVA）
P--------------------用电设备组有功功率（W）
（2）导线的选择:
电缆选择原则是
（1）根据计算负荷电流选断路器整定值
（2）根据断路器整定值选电缆;
（3）导线及断路器选择时要前后级之间相互配合,前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级;
（4）动力设备考虑自启动影响,断路器整定时要选高一级数值。
配电网络导线和电缆选择的原则，一般按照下列原则进行：
1、按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型。
2、按机械强度选择导线的最小允许截面。
3、按允许载流量选择导线和电缆的截面。
4、按电压损失校验导线和电缆的截面。
按上述条件选择的导线和电缆具有几种截面时，应取其中较大的一种。
（3）配电网络导线和电缆的选择，一般有下列几种方法：
⑴按允许载流量选择导线和电缆的截面。
⑵按电压损失校验导线和电缆的截面。
⑶按经济电流密度选择导线和电缆的截面。
⑷按机械强度选择导线的最小允许截面。
高层建筑低压配电系统的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。
应将照明与电力负荷分成不同的配电系统；
消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。
实验室照明白天以自然采光为主，并避免眩光。
并采用荧光灯作为人工照明方式，荧光灯的长轴平行于学生的主视线，保证桌水平面的平均照度不小于200LX，均匀度为0.7，教室黑板设置局部照明，其垂直照度不小于300LX，均匀度为0.7。
灯具均采用电子镇流器，保证单灯功率因数不小于0.9。
（3）建筑物的防雷设计，应根据国家标准《建筑防雷规范》进行设置。
设置的目的是为了保证建筑物内的人身安全；
防止直接雷破坏建筑物，保护建筑物内部的危险物品、贵重物品、机电设备、易燃物品、电器设备不致因雷击而烧毁和损坏。
（4）配电方式设计：
对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电；
对各层配电间的配电宜采用下列方式之一。
（1）工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式.
（2）工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式.（3）工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。
低压配电线路采用放射式、树干式、环式及链式四种接线法。
放射式系统：
特点配电线故障互不影响,供电可靠性较高,适用于一级负荷配电。
配电设备集中,检修比较方便；
缺点是系统灵活性较差,导线消耗量较多。
此配电方式经常用在设备容量大、负荷集中或重要的用电设备以及有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜配电及保护起动设备放在现场者。
以免影响其他用户正常用电。
环形系统环形线路运行时都是开环的放射式线路，提高了供电可靠性，当一回线路故障或检修时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电.
树干式系统：
特点树干式配电系统总长度小,也就是可以节约有色金属、比较经济；
供电点的回路数量较少,配电设备也相应减少；
配电线路安装费用也相应减少。
存在缺点是干线发生故障时影响范围大,供电可靠性较差,相比较导线截面积较大。
一般很少采用树干式配电，往往采用放射式与树干式混合使用。
接线图见下图2-3
链式系统：
特点与树干式有相似之处，这种供电形式适用与距配电柜较远而彼此相距又较近的不重要的容量较小用电设备，这种方式连接的用电设备宜在五台以下，总功率在10KW以下。
3.完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法
具备的工作条件：
（1）已经掌握的工具书：
李英姿主编 住宅电气系统设计教程 北京：
机械工业出版社
胡乃定主编 现代民用建筑电气工程设计与施工 北京：
中国电力出版社
朱银根主编 21世纪建筑电气设计手册 中国建筑工业出版社
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
《建筑设计防火规范》GB16-87（2001年版）
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94
《建筑物防雷设计规范》GB50057-942000年版
《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
马志溪主编.电气工程设计
张保会主编.电力系统继电保护
肖辉主编.电气照明技术
35～110KV变电所设计规范，中华人民共和国国家标准GB50059-92
中华人民共和国国家标准，建筑照明设计标准GB50034-2004
（2）本人能够使用CAD绘图软件及办公软件
其它解决办法
在完成本课题设计中若遇到通过工具书不能解决的问题，则可以通过向老师请教或在网上查找资料来解决。
指导教师意见：
（对本课题的深度、广度及工作量的意见、对设计结果的预测，并明确是否可以开题）
指导教师（签字）
年月日
系审查意见：
同意导师意见。
系主任（签字）
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