电气工程课程设计-某机械加工厂照明供电系统的电气设计.doc

东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 电气工程课程设计 题 目 某机械加工厂照明供电系统的电气设计 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 电气 1班 学生姓名 学生学号 指导教师 2012年 7月 18 日东北石油大学课程设计任务书课程 电气工程课程设计 题目 某机械加工厂照明供电系统的电气设计 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号 主要内容：对机械加工厂照明供电系统进行设计。线路电压为220/380V，对机械加工厂的各部分进行照明供电，根据各照明分系统的特点及作用，分别对其进行相应的供电和铺设线路，线路允许电压损耗为2.5%。各照明分系统灯具的选择、数量、安装方式、安装位置，线路的敷设方式、部位以及照明线路保护装置的选择都可根据机械加工厂各部分用电负荷的实际情况进行设计。考虑到工厂的生产发展，可依照安全可靠、技术领先、经济合理的理念进行设计。参考资料：1 刘介才.工厂供电M.北京：机械工业出版社,2003.2 何仰赞,温增银.电力系统分析M.武汉：华中科技大学出版社,20043 江文,许慧中.供配电技术M.北京：机械工业出版社,20034 张桂香.机电类专业毕业设计指南M.北京：机械工业出版社,20055 王健明,苏文成.供电技术M.西安：电子工业出版社,2004完成期限 2012.7.10至2012.7.18 指导教师 专业负责人 2012年 7月9 日电气工程课程设计（报告）目 录1 设计要求12 机械加工厂照明供电系统的介绍12.1 工厂电气照明的实际情况12.2 工厂电气照明的概述32.3工厂的应急照明23工厂照明平面布线的设计43.1工厂电气照明平面布线图43.2 工厂照明平面布线图上各设备的标注54 工厂照明供电系统导线截面的选择85继电保护系统的设计工厂照明系统保护装置的选择116 结论11参考文献13电气工程课程设计（报告）1 设计要求（1）根据本机械加工厂照明用电负荷的实际情况，考虑到工厂生产的安全可靠、技术领先、经济合理等要求，确定工厂各部分的照明需求。（2）确定机械加工厂各部分照明的用途。（3）确定灯具的种类、数量、安装方式、安装位置。（4）确定线路的敷设方式和部位。（5）选择适当的照明供电系统导线的截面。（6）选择适当的照明线路保护装置。（7）绘制并设计系统相应部分的电路图样。2 机械加工厂照明供电系统的介绍2.1 工厂电气照明的实际情况本次设计的机械加工厂厂区照明平面布置情况如图2.1所示。北仓库警卫室高压配电室车间变电室车间变电室1号装配车间2号装配车间金工车间应急通道图2.1 机械加工厂厂区照明平面图2.2 工厂电气照明的概述工厂的电气照明，按照明地点分，有室内照明和室外照明两大类。按照明方式分，有一般照明和局部照明两大类。一般照明是不考虑特殊局部的需要，为照亮整个场地而设置的照明。局部照明是为满足某些部位（如工作面）的特殊需要而设置的照明。例如机床上的工作照明和工作台上的台灯等。多数车间都采用由一般照明和局部照明组成的混合照明。按照明的用途分，有正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明等。其中正常照明是指在正常情况下所使用的照明。2.3 工厂的应急照明工厂的应急照明（曾称事故照明）指因正常照明的电源发生故障后而启用的照明。应急照明又分备用照明、安全照明和疏散照明。备用照明是用以确保正常活动继续进行的应急照明。安全照明是用以确保处于潜在危险之中的人员安全的应急照明。疏散照明是用以确保安全出口通道能被有效的辨认和应用、使人安全撤离的应急照明。应急照明的电源，应区别于正常照明的电源。应急照明的供电电源宜按下列之一选用：1）独立于正常供电电源的发电机组。2）蓄电池组。3）供电电网中有效的独立于正常电源的馈电线路。4）应急照明灯自带直流逆变器。5）当装有两台及以上变压器时，应与正常照明的供电干线分别接自不同的变压器，如图2.2所示。动力动力应急照明应急照明工作照明工作照明图2.2 应急照明由两台变压器交叉供电的照明供电系统动力动力应急照明图2.3 应急照明由一台变压器供电的照明供电系统备用电源工作照明工作照明工作照明动力6）仅装有一台变压器时，应与正常照明的供电干线自变电所的低压屏上或母线上分开，如图2.3所示。图2.4 采用APD的应急照明控制回路KM1A应急照明备用电源正常电源ABBCCNABCNKM1KM2KM2KTKTKM2KM2KM2KM1QF1QF2QF3应急照明应急照明1122123456应急照明的正常电源在故障停电时宜实行备用电源自投入（APD），如图2.4所示。当正常电源停电时，接触器KM1因失电而跳开，其常闭触器KM1 1-2返回闭合，使时间继电器KT通电动作。其延时闭合触点KT1-2经0.5s后闭合，使接触器KM2通电动作，其主触点闭合，从而投入备用电源。KM2的常开触点KM2 3-4同时闭合，保持KM2线圈通电动作状态，同时其常闭触点KM2 1-2断开，切断时间继电器KT的回路，其触点KT1-2断开，同时KM2 5-6断开，切断KM1的回路。3 工厂照明平面布线的设计3.1 工厂电气照明平面布线图电气照明平面布线图主要表示照明线路及其控制保护设备和灯具等的平面相对位置及相互联系的一种施工图样，是照明工程施工、竣工验收和维护检修的重要依据。图3.1 高压配电所及其附设2号车间变电所的照明平面布置图该配变电所采用XRML10-B203型照明配电箱（带漏电保护断路器）控制，装在值班室靠低压配电室一侧的墙上，由低压配电室来电。该配电箱有三条单相线路：一路至变压器室，一路至低压配电室，另一路至值班室、高压配电室和高压电容器室。进线采用BV-500-16mm2五根，TN-S制，出线采用BV-500-12.5mm2三根穿钢管敷设。变压器室采用GC1-E型弯杆灯，每盏灯装60W白炽灯泡一个。安装高度离地2.5米，用单极平开关控制。高压配电室和高压电容器室均采用GC1-A型工厂配照型灯，每盏灯装100W白炽灯一个。灯具为管吊式，安装在顶棚上，安装高度离地3.5米，均采用单极三线双控开关控制。低压配电室采用两盏YG2-1型荧光灯和一盏GC1-A型工厂配照型灯。荧光灯装40W日光灯管一支，配照灯装60W白炽灯一个。灯具均采用链吊式，安装在顶棚上，安装高度距地3m。日光灯和白炽灯分别采用单极三线双控开关控制。此外，为便于低压配电屏后面维修，在屏后墙上安装两盏GC1-E型弯杆灯，每盏灯装60W白炽灯泡一个，安装高度距地2.5m，采用单极平开关控制。值班室采用三盏YG2-1型荧光灯，每盏灯装40W日光灯一支，链吊式，安装在顶棚上。安装高度距地3m，采用单极三线双控开关控制。工作桌上另装台灯。在配变电所外侧各门的水泥遮雨挡板上均装有JXD5-2型吸顶灯，每灯装60W白炽灯一个，采用防水拉线开关控制。考虑维修及生活等临时用电，各房间均装设有一定数量的电源插座。由于高压配电室与值班室相通，高压配电室未装设电源插座。注意，所有开关均应装设在相线上，这相线也就是“受控线”。3.2 工厂照明平面布线图上各设备的标注在平面布线图上，对配电设备、线路和照明灯具等的规格型号、数量、安装位置及安装方式应按规定格式进行标注。配电设备一般标注格式为 a或a-b-c （3-1）当需要标注引入线时，则配电设备的标注格式为 （3-2）式中，a为设备编号；b为设备型号；c为设备的额定容量(kW)；d为导线型号；e为导线根数；f为导线截面积（mm2）；g为导线敷设方式。线路的标注格式为 （3-3）式中，a为线缆编号；b为型号；c为线缆根数；d为电缆线芯数；e为线芯截面（mm2）；f为PE、N线芯数；g为PE、N线芯截面（mm2）；i为线缆敷设方式；j为线缆敷设部位；h为线缆敷设安装高度（m）。上述字母如无内容可省略。照明灯具的标注格式为 （3-4）式中，a为灯数；b为灯具型号或编号；c为每盏灯具的灯泡数；d为灯泡容量（W）；e为灯泡安装高度（m），“”表示吸顶安装；f为安装方式；L为光源种类。线路敷设方式的标注如表3-1所示。表3-1 线路敷设方式的标注序号名 称文字符号英文名称旧符号1穿焊接钢管敷设SCRun in welded steel conduitG2穿电线管敷设MTRun in electrical metallic tubingDG3穿硬塑料管敷设PCRun in rigid PVC conduitVG4穿阻燃半硬聚氯乙烯管敷设FPCRun in flame retardant semiflexible PVC conduit5电缆桥架敷设CTInstalled in cable tray6金属线槽敷设MRInstalled in metallic raceway7塑料线槽敷设PRInstalled in PVC raceway8钢索敷设MSupported by messenger wireS9穿聚氯乙烯塑料波纹电线管敷设KPCRun in corrugated PVC conduit10穿金属软管敷设CPRun in flexible metal conduit11直接埋设DBDirect burying12电缆沟敷设TCInstalled in cable trough13混凝土排管敷设CEInstalled in concrete encasement线路敷设部位的标注如表3-2所示。表3-2 导线敷设部位的标注序号名 称文字符号英文名称旧符号1沿或跨梁（屋架）敷设ABAlong or across beamL2暗敷在梁内BCConcealed in beamLA3沿或跨柱敷设ACAlong or across columnZ4暗敷在柱内CLCConcealed in columnZA5沿墙面敷设WSOn wall surfaceQ6暗敷设在墙内WCConcealed in wallQA7沿天棚或顶板面敷设CEAlong ceiling or slab surfaceTP8暗敷设在屋面或顶板内CCConcealed in ceiling or slab9吊顶内敷设SCERecessed in ceiling10地板或地面下敷设FIn floor or groundDA灯具安装方式的标注如表3-3所示。表3-3 灯具安装方式的标注序号名 称文字符号英文名称旧符号1线吊式、自在器线吊式SWWire suspension typeX2链吊式CSCatenary suspension typeL3管吊式DSConduit suspension typeG4壁装式WWall mounted typeB5吸顶式CCeiling mounted type6嵌入式RFlush typeR7顶棚内安装CRRecessed in ceiling8墙壁内安装WRRecessed in wallB9支架上安装SMounted on support10柱上安装CLMounted on column11座装HMHolder mounting4 工厂照明供电系统导线截面的选择由于照明负荷的电流一般比较小，但电压偏差对照明质量的影响非常显著，因此照明线路的导线通常先按允许电压损耗选择，再校验发热条件和机械强度。 （1）均一照明线路导线截面的选择按允许电压损耗选择导线截面的公式为 （4-1）式中，C为计算参数；为线路中负荷功率矩之和（）。按上式计算的结果，取相近偏大的标准截面，并校验发热条件和机械强度。（2）有分支照明线路导线截面的选择 这里介绍按有色金属消耗量最小条件来确定导线截面的方法。该方法也以满足允许电压损耗条件为前提，并要满足发热条件和机械强度的要求。 略去推导，按允许电压损耗选择有分支照明线路干线截面的近似公式为 （4-2）式中，为计算线段及后面与其导线根数相同的各线段的功率矩之和；为由计算线段供电而导线根数与计算线段不同的分支线的功率矩；为功率矩换算系数，见表4-1；为由计算线段供电而导线根数与之不同的所有分支线的功率矩换算值之和；C为计算系数；为从计算线段首端起至整个线路末端止的允许电压损耗对线路额定电压的百分值。表4-1 功率矩换算系数值表干线分支线换算系数干线分支线换算系数代号数值代号数值三相四线单相1.83两相三线单相1.33三相四线两相三线1.37三相三线两相三线1.15应用上述近似公式进行计算时，应从靠近电源的第一段干线开始，依次往后选择计算各线段的导线截面。计算出导线截面后，应选取相近而偏大的标准截面，以弥补上述公式简化而带来的误差。每段导线截面均应按发热条件和机械强度进行校验。在某段线路的导线截面选定以后，就可按下式计算该段线路的实际电压损耗 (4-3)在计算下一段线路的导线截面时，其允许电压损耗应减去前面线路的电压损耗,即 (4-4)其余依此类推，直至将所有分支线导线选出为止。 机械加工厂照明供电系统各段线路的导线截面如图4.1所示。线路电压为220/380V，允许电压损耗为2.5%。导线全采用BV-500型铜芯塑料线穿硬塑料管（PC）敷设，环境温度为+25。5555150.30.30.30.30.30.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.244444444F10G301.5EB500.5kW0.5C203020DA60m图4.1 机械加工厂照明供电系统（1）计算各段线路的功率矩 AB段 BC段 BD段 BE段 EF段 EG段 EH段 （2）选择AB段的导线截面及穿线管径 因此AB段的相线选为6mm2，中性线也选为6mm2。相线的允许载流量,而实际电流为9.4A，故满足发热条件的要求。允许最小截面为1.5mm2，因此也满足机械强度要求。相应地选硬塑料管。（3）计算AB段线路的电压损耗及B点以后的允许电压损耗故（4）选择BC、BD、BE各段的导线截面及穿线管径因此BC段的相线和中性线均选为2.5mm2。校验发热条件和机械强度，均满足要求。选硬塑料管。因此BD段的相线和中性线均选为2.5mm2。校验发热条件和机械强度，均满足要求。选硬塑料管。 因此BE段的相线和中性线均选为4mm2。校验发热条件和机械强度，均满足要求。选硬塑料管。（5）计算BE段线路的电压损耗及E点以后的允许电压损耗故（6）选择EF、EG、EH各段的导线截面及穿线管径考虑到机械强度要求，EF段的相线和中性线截面均选为2.5mm2。校验发热条件，也满足要求。选硬塑料管。因此EG段的相线和中性线截面均选为2.5mm2。也都满足发热条件和机械强度要求。选硬塑料管。因此EH段的相线和中性线均选为2.5mm2，也都满足发热条件和机械强度要求。选硬塑料管。5 工厂照明供电系统保护装置的选择照明供电系统可采用熔断器或低压断路器进行短路或过负荷保护。考虑到各种不同光源点燃的启动电流不同，因此不同光源的保护装置电流也有所区别，如表5-1所示。表5-1 照明线路保护装置的选择保护装置类型保护装置电流照明线路计算电流白炽灯、卤钨灯、荧光灯、金属卤化物灯高压汞灯高压钠灯RL1型熔断器11.31.71.5RC1A型熔断器11.01.51.1带热脱扣器低压熔断器11.11带瞬时脱扣器低压熔断器666必须注意；用熔断器保护照明线路时，熔断器应安装在不接地的相线上，而在PE线和PEN线上，不允许装设熔断器。用低压断路器保护照明线路时，其过电流脱扣器应装设在不接地的相线上。6 结 论1机械加工厂高压配电室靠近工厂的进线端，有利于对工厂的整体照明供电进行控制；每个车间都带有变电室，使各车间的照明供电具有独立性，在单个车间供电出现问题时对工厂的正常生产影响最小，极大地降低供电故障所带来的损失。2本设计根据工厂内的照明供电的特点及位置，合理的选择线路的敷设方式和敷设位置，减少输电线的使用量，同时降低了因线路敷设错误而产生的电路故障、电路火灾等风险，便于工厂电力工作人员的日常巡视和排除故障。3本设计对工厂的应急照明进行了深入的研究计算，并列举了由两台变压器交叉供电和由一台变压器单独供电的照明供电系统以及应急照明的控制回路，使工厂全体职工在紧急情况下能够快速撤离。4本设计对工厂照明所使用的灯具种类以及灯具安装方式都做了细致的阐述，使工厂能够以最小的照明供电量、最环保节能的方式完成最全面最有效的照明。5本设计对工厂照明供电的导线截面进行研究，从而计算该段线路的实际电压损耗。对照明供电系统的保护装置进行一一列举，有利于选择工厂照明供电保护的最优解。13参考文献1 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003.2 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，20053 吕继绍继电保护整定计算与实验 M 武汉：华中工学院出版社，19834 王健明，苏文成供电技术 M 西安：电子工业出版社，20045 江文，许慧