3建筑电气建筑供配电与照明课程设计指导书V2.docx
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3建筑电气建筑供配电与照明课程设计指导书V2
《建筑供配电与照明》课程设计
指导书
院系：
建筑与土木工程学院
设计题目：
专业年级：
指导教师：
日期：
2015.12.31—2015.1.16
1、课程设计目的
《建筑供配电与照明》课程设计是一个专业性较强的实践性教学环节，是学生建筑供配电与照明课程的综合性实践训练。
通过学生独立进行某一课题的设计，培养学生运用课程中所学到的理论知识与实践紧密结合，独立地解决实际问题的能力。
其目的在于加深对建筑供配电与照明技术的理解，掌握建筑供配电与照明技术初步的工程设计能力和分析解决供配电技术问题的能力；提高学生在建筑供配电与照明技术应用方面的实践技能和科学作风；培育学生综合运用理论知识解决问题的能力。
学生通过查阅资料进行负荷计算及无功补偿、短路电流计算，确定供电方案并绘制一次系统图；确定照明供电方式和种类、进行照度计算并确定光源安装功率、选择导线及保护电器的整定，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能；熟悉开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础；学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。
2、课程设计要求
课程设计应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。
根据课程设计具体课题安排时间，分小组进行。
根据合理的进度安排，一步一步、踏踏实实地开展课程设计活动，按时完成每部分工作。
课程设计集中在教室进行，每天由班长负责考勤，指导教师抽查。
在课程设计过程中，坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。
本课程设计应达到如下基本要求：
1）综合运用相关课程中所学到的理论知识去独立完成某一设计课题；
2）通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力；
3）学会设计简单的建筑供配电与照明系统；
4）绘制供配电一次系统图、照明系统图及照明平面图，学会撰写课程设计的总结报告；
5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
3、课程设计时间及进度安排
课程设计集中在二周（10天）进行。
为保证达到预计的教学任务及目的，以小组为单位分别进行资料的收集、方案论证、负荷计算及无功补偿、确定供电方案并绘制一次系统图；确定照明供电方式和种类、进行照度计算并确定光源安装功率、选择导线及保护电器的整定和电气设备的选择与校验、防雷接地设计。
具体进度及要求安排如下：
序号
主要内容
学时
备注
1
设计选题阶段
指导教师依教学要求、具体的条件（实验设备、参考文献和学生的学习状况等），列出既能结合理论教学实际又有很好的学习价值、一定的实用性和先进性的设计课题，在课题设计的开始阶段给予公布，供学生分组、选题。
1天
2
预设计阶段
学生根据所选课题的任务要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，查阅相关参考文献资料确定总体方案。
3天
3
设计阶段
预设计经指导老师审查通过后，学生对建筑电气照明系统的一次系统和二次系统进行设计，形成具体方案。
4天
4
设计答辩阶段
设计结束后，设计指导小组及时组织设计答辩，并给出成绩，对于不通过的同学要求进行重新设计。
1天
5
撰写设计报告
答辩通过后，学生按规定的格式编写设计报告，对课程设计的全过程进行系统总结；对设计、调试过程中出现的问题进行分析，说明解决的措施；总结课程设计的收获、体会、存在的问题和进一步的改进意见，在课程设计结束后统一上交指导教师进行成绩评定。
1天
4、课程设计内容
课程设计的主要内容有：
负荷计算及无功补偿、短路电流计算，确定供电方案并绘制一次系统图；确定照明供电方式和种类、进行照度计算并确定光源安装功率、选择导线及保护电器的整定、防雷保护设计等。
4.1负荷计算和无功功率补偿
计算负荷是用来按条件选择供电系统中的各元件的负荷值。
用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式系数法，而前者应用最为普遍。
当用电设备台数较多，各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。
当用电设备台数较少而容量相差悬殊时，通常都采用二项式系数法计算。
无论采用何种计算方法，首先要正确判别用电设备的类别和工作性质，准确地分组。
4.1.1按需要系数法确定计算负荷
（1）单组电设备计算负荷的计算公式
P30=Kd·Pe
Q30=P30·tgФ
S30=P30／S30cosФ
I30=S30／UN
单位：
P—KWQ—KVarS—KV·A
I—AU—KV
（2）多组电设备计算负荷的计算公式
P30=K∑P·∑P30·i
Q30=K∑q·∑Q30·i
S30=
I30=S30／UN
4.1.2按二项式系数法确定计算负荷
适用于设备台数较少，而容易量相差大的场合。
（1）单组电设备计算负荷的计算公式
P30=b.Pe+c.Px（一组用电设备）
其余Q30,S30,I30同需要系数法。
（2）多组用电设备计算负荷的确定。
P30=∑（b.Pe）I+（c.Px）max
Q30=∑（bPetgФ）I+（c.Px）max.tgФmax
S30和I30仍分别按式需要系数时方法。
4.1.3工厂计算负荷的确定
（1）逐级计算法确定工厂的计算负荷
工厂的计算负荷除了计算出用电设备组的计算负荷外还需要逐级计入有关线路和变压器的功率损耗（包括有功和无功）
（2）需要系数法
P30=Kd·Pe
Pe—全厂用电设备的总容量（不含备用设备）
Kd—工厂的需要系数。
Q30,S30,I30计算方法同前。
（3）按年产量估算
Wa=A·a
A—工厂年产量a—单位产品的耗电量
P30=Wa／Tmax
4.1.4无功功率补偿
按水利电力部1983年制订的《全国共用电规则》规定：
高压供电的工业用户，功率因数不得低于0.9；其它情况，功率因数不得低于0.85。
如果达不到上述要求，则需要增设无功功率的人工补偿装置。
工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率，其计算方法是：
补偿容量：
QC=Q30－Qˊ30=P30（tgФ－tgФˊ）
或：
QC=△qc·P30
式中△qc=（tgФ－tgФˊ）称为无功补偿率。
单位：
KVar∕kw.可查附录表5。
电容器的个数确定：
n=QC∕qc
常用的BW系列并联电容器的主要参数。
可参考附录表6。
注意：
如果采用的是单相电容，应取3的倍数个电容器，以便三相均平衡分配。
无功补偿后工厂的计算负荷：
Qˊ30=Q30－QC
Sˊ30=
同样：
Iˊ30=Sˊ30∕UN
4.2变电所主变压器台数和容量的选择
4.2.1变电所主变压器台数的选择
（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。
对供用大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器以便当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。
对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但在低压侧应敷设与其他变电所相联的联络先作为备用电源。
（2）对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。
（3）除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器，但集中负荷较大者，虽为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。
（4）在确定变电所主变压器台数时，应考虑负荷的发展留有一定余地。
4.2.2变电所主变压器容量的选择
（1）只装有一台主变压器的变电所
ST≧S30
（2）装有两台变压器的变电所
任一台单独运行时：
ST≈（0.6～0.7）S30
任一台单独运行时，应满足全部一、二级负荷S30（Ⅰ+Ⅱ）的需要：
ST≧S30（Ⅰ+Ⅱ）
（3）车间变电所主变压器的容量上限
车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000KVA。
其一是可以使变压器接近负荷中心，减少低压配电系统的电能损耗；其二是低压侧开关设备的断流能力比较容易满足要求。
（4）适当考虑负荷的发展
应适当考虑今后5～10年负荷的发展，留有一定的余地，但同时也要顾及变压器的正常过负荷能力。
最后还必须指出，变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择。
作几个较合理的方案的技术经济比较，择优而定。
4.2.3电力变压器并列运行的条件
（1）所有并列变压器的额定一次电压和二次电压必须对应相等。
（2）所有并列变压器的阻抗电压（即短路电压）必须相等。
（3）所有并列变压器的联结组别必须相同。
（4）并列运行的变压器容量最好相同或相近，一般不超过3：
1。
4.3变配电所位置的选择
选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定：
（1）接近负荷中心。
（2）进出线方便。
（3）接近电源侧。
（4）设备运输方便。
（5）不应设在有剧烈震动或高温的场所。
（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。
（7）不应设在厕所，浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。
（8）不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标GB50058－92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。
（9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。
（10）高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。
4.4变配电所主结线方案的设计
4.4.1变配电所主结线方案的设计原则与要求
变配电所的主结线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活、经济等要求。
（1）安全性
①在高压断路器侧的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。
②在低压断路器侧的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。
③在装设高压熔断器－负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。
④35KV及以上的线路末端，应装设与隔离开关连锁的接地刀闸。
⑤变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。
装于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。
接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。
（2）可靠性
①变配电所的主结线方案，必须与其负荷级别相适应。
对一级负荷，应由两路电源
电。
对二级负荷，应由两路或者一回路6KV及以上专用架空线或电缆供电。
②变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关（串熔断器）。
当双电源供多个变电所时，宜采用环网供电方式。
③对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总降压变电所采用放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。
④变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。
当有继电保护或自动切换电源要求时，
低压侧的总开关和低压母线分段开关，均采用低压断路器。
（3）灵活性
①变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段结线。
②35KV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形结线或线路变压器组结线。
③需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。
④主结线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。
⑤主结线方案应考虑到今后可能的扩展。
（4）经济性
①主结线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单，变电所高压侧宜采取断路器较少或不用断路器的结线。
②变配电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。
③
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