电气专业系统设计文献综述.docx
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电气专业系统设计文献综述
成绩：
西安建筑科技大学
毕业设计（论文）文献综述
院（系）：
信息与控制工程学院
专业班级：
自动化0901
毕业设计论文方向：
某污水解决工程电气系统设计
综述题目：
电气系统设计_
学生姓名：
薛超_
学号：
指引教师：
陈登峰
年3月20日
电气系统设计
摘要：
本文简朴简介了电气系统设计基本原则、防雷接地、电缆敷设等有关内容。
为设计污水解决电气系统打下牢固基本。
核心词：
电气系统；电缆敷设；工作原理；防雷接地
1.前言
随着世界工业化进程迅猛发展，环境问题日益严峻。
生产和生活污水这一重要污染源引起了世界各国政府关注。
治理水污染课题已被列入世界环保组织工作日程之一。
而防止水污染最行之有效办法就是兴建污水解决厂，将污水变为对环境没有危害净水再排放到自然环境中。
当代污水解决厂规模越来越大，一旦供电系统发生故障，将会导致设备瘫痪，导致全厂停运，导致重大损失。
因而，合理供配电系统设计是保证污水解决厂正常运营必要前提。
污水解决工程供电属于工厂供电，就是指工厂所需电能供应和分派，亦称工厂配电。
众所周知，电能是当代工业生产重要能源和动力。
电能既易于由其他形式能量转换而来，又易于转换为其他形式能量以供应用；电能输送分派既简朴经济，又便于控制、调节和测量，有助于实现生产过程自动化。
因而，电能在当代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
电能在工业生产中重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占比重多少，而在于工业生产实现电气化后来可以大大增长产量，提高产品质量，提高劳动生产率，减少生产成本，改进工人劳动条件，有助于实现生产过程自动化。
从另一方面来说，如果工厂电能供应突然中断，则对工业生产也许导致严重后果。
因而，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业当代化，具备十分重要意义。
由于能源节约是工厂供电工作一种重要方面，而能源节约对于国家经济建设具备十分重要战略意义，因而做好工厂供电工作，对于节约能源、增援国家经济建设，也具备重大作用。
工厂供电工作要较好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电需要，并做好节能工作，就必要达到如下基本规定：
（1）安全在电能供应、分派和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
（2）可靠应满足电能顾客对供电可靠性规定。
（3）优质应满足电能顾客对电压和频率等质量规定。
（4）经济供电系统投资要少，运营费用要低，并尽量地节约电能和减少有色金属消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地解决局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
2.
电气系统设计基本原则
按照国标GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及如下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等规定，进行电气系统设计必要遵循如下原则：
（1）遵守规程、执行政策；必要遵守国家关于规定及原则，执行国家关于方针政策，涉及节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
（2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进电气产品。
（3）近期为主、考虑发展；应依照工作特点、规模和发展规划，对的解决近期建设与远期发展关系，做到远近结合，恰当考虑扩建也许性。
（4）全局出发、统筹兼顾。
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理拟定设计方案。
电气系统设计是整个工厂设计中重要构成某些。
电气系统设计质量直接影响到工厂生产及发展。
作为从事电气系统设计人员，有必要理解和掌握电气系统设计关于知识，以便适应设计工作需要。
3.电气系统设计内容及环节
电气系统系统设计，是依照各个车间负荷数量和性质，生产工艺对负荷规定，以及负荷布局，结合国家供电状况，解决对各部门安全可靠，经济分派电能问题。
其基本内容有如下几方面：
①负荷计算
工厂变电所负荷计算，是在车间负荷计算基本上进行。
考虑车间变电所变压器功率损耗，从而求出工厂变电所高压侧计算负荷及总功率因数。
列出负荷计算表、表达计算成果。
②工厂变电所变压器台数及容量选取
参照电源进线方向，综合考虑设立工厂变电所关于因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用需要，拟定变压器台数和容量。
③工厂变电所主接线设计
依照变电所配电回路数，负荷规定可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，拟定变电所高、低接线方式。
对它基本规定，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修以便。
④工厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电，普通为国家电网末端负荷，其容量运营不大于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。
由系统不同运营方式下短路参数，求出不同运营方式下各点三相及两相短路电流。
⑤改进功率因数装置设计
按负荷计算求出总降压变电所功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门规定数值所需补偿无功率。
由手册或厂品样本选用所需移相电容器规格和数量，并选用适当电容器柜或放电装置。
如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改进功率因数。
⑥变电所高、低压侧设备选取
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及相应额定值，选取变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。
并依照需要进行热稳定和力稳定检查。
用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。
⑦继电保护及二次结线设计
为了监视，控制和保证安全可靠运营，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联系线断路器，皆需要设立相应控制、信号、检测和继电器保护装置。
并对保护装置做出整定计算和检查其敏捷系数。
设计涉及继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆构成变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。
⑧变电所防雷装置设计
参照本地区气象地质材料，设计防雷装置。
进行防直击避雷针保护范畴计算，避免产生反击现象空间距离计算，按避雷器基本参数选取防雷电冲击波。
避雷器规格型号，并拟定其接线部位。
进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大容许安装距离检查以及冲击接地电阻计算。
⑨工厂变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算成果，参照国家关于规程规定，进行内外变、配电装置总体布置和施工设计。
4污水解决厂电气设备特点及设计原则
污水解决厂工艺及设备性能规定供电可靠，普通不容许停电。
因此，污水解决厂供电系统应按二级负荷原则实行。
污水解决厂中重要电气设备涉及如下两类：
1中压大功率设备，重要是鼓风机等，采用中压供电方式；
②低压小功率设备，涉及搅拌器、水泵、电动阀门等，普通采用按流程分区供电方式。
针对以上特点，污水解决厂供配电系统设计应遵循如下原则：
a．考虑供电可靠性，采用两路电源供电。
b．依照不同设备功率大小及电压级别，合理配备变配电室，优化负荷组合，缩短供电距离，节约电力设备成本。
依照本地电力部门规定，合理配备无功补偿装置。
c．依照设备需要，选取适当启动方式，并兼顾对整个系统及周边设备影响。
d．考虑周边环境及气候影响，安装防雷设备，选用合理接地方式。
5防雷接地系统和电缆敷设
5.1防雷和接地
为防止11kV配电装置遭受来自输电线路雷电波侵害。
在11kV配电站开关柜母线上装设氧化锌避雷器。
低压配电装置设浪涌保护器。
为防止直击雷袭击，在厂区较高建筑物屋面装设避雷带或避雷网。
为减少电气系统故障状况下人体接触电压，建筑物做总等电位联结。
所有进出建筑物各种金属管道、电缆保护管、电缆金属外皮及PE线等均采用镀锌扁钢或导线分别与等电位端子箱连接。
室外构筑物上所有正常不带电设备金属外壳、金属构架等均采用镀锌扁钢就近与构筑物处接地装置相连。
5.2电缆敷设
在建筑物内采用电缆沟及电缆桥架敷设。
当电缆穿管敷设时，要做到尽量暗敷，注意美观及便于工人行走。
在厂区采用电缆沟、直埋及电缆桥架敷设。
电缆从变配电室引出至室外，同一途径电缆少于6根时直埋敷设：
电缆较多时沿电缆沟或电缆桥架敷设；构筑物外电缆明敷时均穿挠性防水金属管保护，构筑物内电缆、电线均穿管敷设。
直埋敷设电缆采用金属铠装。
在电缆沟及桥架内敷设电缆采用非铠装。
电缆进出建（构）筑物处均穿保护管。
为防止电缆火灾蔓延采用如下办法：
在电缆沟必要部位设耐火隔墙和防火门、电缆刷防火涂料；电缆孔洞以耐火材料封堵等。
所有电缆沟入室电气预留孑L施工后要用防水材料进行封堵。
防止雨水倒灌。
6车间变电所电气系统设计
6．1车间配电系统设计
依照生产工艺规定、车间环境、用电设备分布状况、生产特点以及设备容量按下述环节进行设计：
1．拟定车间配电系统接线方式和敷设办法；
2．拟定车间配电支干线、干线和配电箱等计算负荷；
3．选取导线、母线截面积和型号；
4．进行配电系统短路电流计算；
5．选取各种用电设备保护与控制设备；
6．绘制车间配电系统平面图。
6．2车间变配电所设计
依照车间负荷性质、容量和分布状况及高压电源进线方向和方式进行设计。
详细内容是：
1．车间变电所位置和变压器台数、容量拟定；
2．拟定车间高、低压配电系统主接线，并绘制主接线图；
3．选取高、低压配电装置；
4．计算车间无功功率补偿容量，设计无功补偿装置；
5．设计防雷保护、接地装置和保安办法等；
6．向协作设计专业组提供工艺规定；
7．绘制变配电所平面图。
7总降压变电所及配电系统设计
7．1总降压变电所及配电系统设计基本内容
总降压变电所及配电系统设计，是依照各个车间负荷数量和性质，生产工艺对电负荷规定，以及负荷布局，结合国家电网供电状况，解决对全厂各部门安全、可靠、经济分派电能问题。
其基本内容有如下几种方面。
1．负荷计算；
2．总降压变电所位置和主变电器台数和容量选取；
3．总降压变电所主接线设计；
4．厂区高压配电系统设计；
5．工厂供、配电系统短路电流计算；
6．改进功率因数装置设计
7．变电所高、低压侧设备选取；
8．继电保护及二次接线设计；
9．变电所防雷装置设计；
10．总降压变电所变、配电装置总体布置设计。
7．2总降压变电所及配电系统设计办法和环节
设计指引思想应当是在保证安全可靠供电前提下，以经济而简便方式分派和使用电能，并要遵守国家政策、法令和电业部门关于规定。
普通设计办法和环节可参照下述顺序进行。
1．收集设计需要基本资料，做全场负荷计算，并向电业部门提出用电申请。
2．参照生产工艺规定和计算负荷数量以及国家规定功率因数，拟定主变压器台数和容量，并进行补偿无功功率计算，草拟主接线图。
3．就几处可建总降压变电所位置，列出几种不同厂区配电布置方案，通过技术经济比较，拟定最佳厂区高压配电线路布置方案并选定配电电压。
4．做短路电流计算，用与选取变电所高、低压设备，并完毕总降压变电所主接线图设计，配电线路构造设计，接地和防雷装置设计。
5．进行继电保护、测量、控制、信号装置等二次接线设计。
6．依照主接线图和二次接线图，进行总降压变电所室内、外变配电设备总体布置设计。
7．按配电装置和操作规定，房间构造特点进行电照明设计。
8设备选型
供配电系统中电气设备是在一定电压、电流、频率和工作环境条件下工作，电气设备选取，除了应满足在正常工作时能安全可靠运营之外，还应满足在短路故障时不至损坏条件，开关电器还必要具备足够断流能力，并适应所处位置，环境温度，海拔高度，以及防尘，防腐，防火，防爆等环境条件。
电气设备选取应遵循如下四个原则：
1．按工作规定和环境条件选取电气设备型号；
2．按正常工作条件选取电气设备额定电压和额定电流；
按工作电压选取电气设备额定电压。
电气设备额定电压
应不低于其所在线路额定电压
，即
≥
（8-1）
按最大负荷电流选取电气设备额定电流。
电气设备额定电流应不不大于实际通过它最大负荷电流
即
（8-2）
3.按短路条件校验电气设备动稳定和热稳定；
4．开关电器断流能力校验。
8.1高压开关电器选取
8.1.1高压断路器选取
例如一户内变电所，故选取户内少油断路器，以选取变压器二次侧高压断路器为例，设变压器数据如下：
变压器10/0.4kV，1600kVA，三相最大短路电流为32.76kA，冲击短路电流为60.27kA，三相短路容量为22.7MVA。
依照变压器二次侧额定电流来选取断路器额定电流。
（8-3）
查表得，选取SN10-10III/3000型少油断路器，比较其计算参数和装设地点电气条件后得知，所选断路器合格。
8.1.2高压隔离开关选取
由于隔离开关重要是用于隔离而不是分断正常负荷电流和短路电流，因而，只需要选取其额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。
由以上计算数据可选取GN6-10T/600高压隔离开关。
选取计算成果列于
表8.1中。
表8.1高压隔离开关选取校验表
序
号
GN6-10T/600
选取规定
装设地点电气条件
结
论
项目
数据
项目
数据
1
10kV
10kV
合格
2
600A
465A
合格
3
52kA
32.76A
合格
4
200
13.5
合格
8.1.3电流互感器选取
普通状况下，计量用电流互感器变比选取应使其一次额定电流
不不大于线路中电流互感器用于计量和保护。
计算电流
。
动稳定校验
（8-4）
热稳定校验
（8-5）
以小球磨车间为例，额定电压为0.4kV，额定电流为465A，选变比为400/5ALQJ-10型电流互感器，
=160，
=75，t=1s，0.5级二次绕组
=0.4
。
1精确度校验
=
=
满足精确度规定。
②动稳定校验
满足动稳定规定。
③热稳定校验
满足热稳定规定。
因此选取LQJ-10400/5A型电流互感器满足规定。
8.1.4配电所高压开关柜选取
高压开关柜是按一定线路方案将关于一、二次设备组装而成一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。
高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。
由于本设计是10kV电源进线，则可选用较为经济固定式高压开关柜，这里选取KYN28A-12（Z）型.低压开关柜选取GGD3型。
9导线、电缆选取
导线和电缆选取必要满足安全，可靠，经济条件。
因此，进行导线和电缆截面选取时必要按照下列选取原则：
①按容许载流量选取导线和电缆截面
导线和电缆（涉及母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生发热温度，不应超过其正常运营时最高容许温度。
以防止导线因过热而引起绝缘损坏或老化。
这就规定通过导线或电缆最大负荷电流不应不不大于其容许载流量。
②按容许电压损失选取导线和电缆截面
导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生电压损耗，不应超过其正常运营时容许电压损耗，以保证电压质量。
③按经济电流密度选取导线和电缆截面
经济电流密度是指使线路年运营费用支出最小电流密度。
按这种原则选取导线和电缆截面称为经济截面。
对于35kV及以上高压线路及电压在35kV如下但距离长，电流大线路，宜按经济电流密度选取，对10kV及如下线路，普通不按此原则选取。
④按机械强度选取导线和电缆截面
导线（涉及裸线和绝缘导线）截面不应不大于其最小容许截面。
对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。
母线也应校验短路时稳定度。
对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压规定。
10负荷计算办法
负荷计算办法有估算法、需要系数法、单相负荷计算及二项式法等几种。
普通设计均采用需要系数法。
重要计算公式有：
有功功率：
（10-1）
无功功率：
（10-2）
视在功率：
（10-3）
计算电流：
（10-4）
11总结
通过几天资料收集和整顿，我对电气系统整体设计有了初步理解，相信通过本次对课题整体结识对我后续课题设计会有很大协助。
观看有关电气设计系统资料也让我对系统设计中要注意某些问题有了一定理解，让自己后来对系统构思可以更加完善。
通过本次材料收集使我对工厂供电有了新结识，更加系统，全面地掌握了所学专业知识，也增强了我理论联系实际，系统分析问题，工程计算以及独立工作能力，树立了工程观点，社会主义市场经济观点，初步掌握了电气系统设计办法，同步也让咱们掌握了工厂供配电系统知识和理论，初具供配电系统运营，管理，和工程设计能力，以及分析和解决问题能力。
参照文献
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