电气工程设计作业指导书

电气工程设计作业指导书TOC\o"1-2"\h\u25867第1章项目背景与设计要求 3223541.1项目背景概述 344671.2设计要求与标准规范 4274901.3设计流程与作业指导 421267第2章电气系统负荷计算 5205342.1负荷计算的基本方法 5158962.1.1需要系数法 5324552.1.2负荷密度法 5120722.1.3单位产品耗电量法 5210972.2负荷计算的实际应用 5267332.2.1电气设备选型 541502.2.2电气线路设计 5245202.2.3电力系统稳定性分析 5202212.2.4运行经济性分析 539872.3负荷计算结果的修正与优化 6262842.3.1考虑负荷同时率 6210832.3.2考虑负荷发展系数 665542.3.3考虑设备运行特性 6317862.3.4负荷分配与平衡 626118第3章供配电系统设计 611493.1电源选择与供电方式 689343.1.1电源选择 6287813.1.2供电方式 728233.2变配电所设计 7310703.2.1变配电所布置 7237673.2.2变压器选择 7112943.2.3配电装置设计 74203.3低压配电系统设计 7260313.3.1低压配电柜设计 7162973.3.2低压配电线路设计 8173073.3.3低压设备接地设计 821914第4章电气设备选择与校验 830204.1主要电气设备类型及功能 850164.1.1高压开关设备 8287304.1.2低压开关设备 8257754.1.3变压器 8299344.1.4电力电缆 854484.1.5避雷器 9130934.1.6继电保护装置 9179794.2电气设备参数选择与校验 9191064.2.1设备参数选择 9146934.2.2设备参数校验 967614.3设备布置与安装 9194324.3.1设备布置 9257224.3.2设备安装 921382第5章继电保护与自动装置 10236255.1继电保护装置的原理与选择 10326945.1.1继电保护装置原理 10240665.1.2继电保护装置的选择 1093045.2自动装置的设计与应用 10155765.2.1自动装置的设计 10172185.2.2自动装置的应用 10186775.3继电保护与自动装置的整定计算 1148565.3.1整定计算的基本原则 11291275.3.2整定计算方法 11297675.3.3整定计算的步骤 1120401第6章电气线路设计 1155366.1电气线路设计基本要求 11308436.1.1本章节主要阐述电气线路设计的基本要求，保证电气线路的安全、可靠和经济性。 11149496.1.2电气线路设计应遵循以下原则： 11235296.1.3电气线路设计内容主要包括： 1234626.2电缆选型与敷设 1247066.2.1电缆选型应考虑以下因素： 12251216.2.2电缆敷设方式包括： 1255306.2.3电缆敷设应遵循以下规定： 1266576.3电气线路保护与敷设 12234326.3.1电气线路保护措施主要包括： 12269266.3.2电气线路保护装置的设置应符合以下要求： 13200326.3.3电气线路敷设要求： 139966第7章防雷与接地设计 13121337.1防雷设计原理与措施 1381717.1.1防雷设计原理 13113377.1.2防雷措施 13149307.2接地设计原理与措施 14204747.2.1接地设计原理 1410687.2.2接地措施 14109547.3防雷接地设施的安装与验收 14177297.3.1安装 147967.3.2验收 1414653第8章照明系统设计 14167538.1照明设计基本原理 14317428.1.1照明设计目的与要求 1466718.1.2照明设计基本参数 15166768.1.3照明设计方法 15186198.2照明设备选择与布置 15310758.2.1照明设备类型 1559748.2.2照明设备选择 15233358.2.3照明设备布置 16282628.3照明控制系统设计 16126758.3.1照明控制方式 16263148.3.2照明控制设计原则 16111508.3.3照明控制设备选型与布置 1620010第9章电气控制系统设计 16306079.1电气控制系统的基本原理 16235309.1.1控制系统概述 1642669.1.2控制系统的组成 176769.1.3控制系统的分类 1769029.1.4控制系统的工作原理 17272509.2常用电气控制电路设计 17187109.2.1电动机控制电路 17170439.2.2温度控制电路 17245289.2.3压力控制电路 17197599.2.4流量控制电路 17202859.3电气控制设备选型与调试 17241349.3.1控制设备选型 17221419.3.2控制线路设计 1738579.3.3控制设备调试 1836129.3.4系统优化与维护 1812629第10章设计图纸编制与审查 182215310.1设计图纸编制要求 181088210.1.1设计图纸编制应遵循以下原则： 182132210.1.2设计图纸编制具体要求： 182369610.2设计图纸审查要点 18840310.2.1审查设计图纸是否符合以下要求： 181304610.2.2审查设计图纸的具体内容： 18875710.3设计文件归档与管理 192360510.3.1设计文件归档要求： 192788710.3.2设计文件管理： 19第1章项目背景与设计要求1.1项目背景概述我国经济的快速发展和城市化进程的推进，电气工程在基础设施建设中扮演着越来越重要的角色。电气工程涉及领域广泛，包括电力系统、输变电工程、建筑电气、自动化控制等。为保证电气工程的安全、可靠、高效运行，科学合理的电气工程设计显得尤为关键。本项目的背景源于某地区电力设施升级改造需求，旨在通过优化电气工程设计，提高电力系统的供电质量和运行效率。1.2设计要求与标准规范在设计过程中，应遵循以下要求与标准规范：（1）符合国家及地方相关法律法规、政策和行业标准，保证电气工程设计的安全、可靠、经济、环保。（2）充分考虑项目所在地的地理、气候、环境等条件，保证电气工程设计与实际需求相匹配。（3）优化电气系统配置，降低能耗，提高电气设备的运行效率和供电质量。（4）注重电气工程的可扩展性和可维护性，为未来的技术升级和设备更新留足空间。（5）遵循以下主要标准规范：GB500522009《供配电系统设计规范》GB500542011《电气装置设计规范》GB500572010《建筑物电气设计规范》GB/T500632017《电力系统电压和无功电力技术导则》1.3设计流程与作业指导为保证电气工程设计质量，设计团队应按照以下流程进行设计：（1）前期调研：收集项目相关资料，了解项目背景、需求、地理气候条件等，为设计提供依据。（2）初步设计：根据调研结果，制定电气系统初步设计方案，包括系统配置、设备选型、线路布置等。（3）技术方案评审：组织专家对初步设计方案进行评审，优化设计内容，保证方案的科学合理。（4）施工图设计：根据评审意见，细化电气工程设计，完成施工图设计。（5）施工图审查：提交施工图至相关部门审查，保证设计符合规范要求。（6）设计交底与施工配合：向施工方详细解释设计意图和施工要求，保证施工质量。（7）验收与调试：参与项目验收和调试，保证电气工程达到设计要求。在整个设计过程中，设计团队应遵循作业指导书的要求，严格把控设计质量，保证项目顺利进行。第2章电气系统负荷计算2.1负荷计算的基本方法电气系统负荷计算是电气工程设计的基础工作，其目的是为了保证电力系统的可靠供电和经济运行。负荷计算的基本方法主要包括以下几种：2.1.1需要系数法需要系数法是根据设备的使用特性，结合实际工程经验，确定各设备在同时工作时的需要系数，从而计算电气系统的总负荷。此方法简单易行，适用于初步设计和估算。2.1.2负荷密度法负荷密度法是根据建筑物或场所的面积、体积或功能单位，确定单位面积、体积或功能单位的负荷，进而计算出整个电气系统的总负荷。此方法适用于详细设计和审查。2.1.3单位产品耗电量法单位产品耗电量法是根据生产过程中单位产品的耗电量，结合生产规模，计算出电气系统的总负荷。此方法适用于工业生产场所的电气系统设计。2.2负荷计算的实际应用在实际工程中，电气系统负荷计算的应用主要包括以下几个方面：2.2.1电气设备选型通过负荷计算，确定电气设备的容量、型号和数量，为电气设备选型提供依据。2.2.2电气线路设计根据负荷计算结果，合理选择电缆、导线、变压器等电气设备，保证电气线路的安全、可靠和经济。2.2.3电力系统稳定性分析负荷计算是电力系统稳定性分析的基础，通过计算系统在各种工况下的负荷，评估电力系统的稳定性和可靠性。2.2.4运行经济性分析负荷计算结果可用于分析电力系统的运行经济性，为降低能源消耗和运行成本提供参考。2.3负荷计算结果的修正与优化在完成负荷计算后，应对计算结果进行分析和修正，以优化电气系统设计。主要包括以下几个方面：2.3.1考虑负荷同时率在计算过程中，应充分考虑各设备的同时率，避免因设备同时工作导致实际负荷远大于计算负荷。2.3.2考虑负荷发展系数根据工程特点和负荷发展趋势，引入负荷发展系数，对计算结果进行修正。2.3.3考虑设备运行特性结合设备实际运行特性，对计算结果进行修正，保证电气系统的安全、可靠和经济运行。2.3.4负荷分配与平衡在负荷计算过程中，应注重负荷的分配与平衡，避免因部分设备负荷过大或过小导致系统运行不稳定。通过以上修正与优化，可提高电气系统设计的合理性和可靠性，为电力系统的安全、经济运行奠定基础。第3章供配电系统设计3.1电源选择与供电方式3.1.1电源选择在设计供配电系统时，首先应对电源进行合理选择。电源选择应考虑以下因素：（1）可靠性：保证电源稳定可靠，满足生产和生活需求；（2）经济性：合理利用现有资源，降低投资成本；（3）安全性：保证人身和设备安全；（4）环保性：减少污染，保护环境。根据项目需求，可选择以下电源：（1）城市电网：适用于大部分建筑和工业项目；（2）自备电厂：适用于大型企业，具有较好的经济效益；（3）分布式电源：如光伏、风力等，适用于有条件的项目。3.1.2供电方式供电方式应根据项目特点、负荷性质及规模进行选择，主要包括以下几种：（1）单相交流供电：适用于家庭及小型商业项目；（2）三相交流供电：适用于工业、商业及大型建筑项目；（3）直流供电：适用于特殊设备或对电源质量要求较高的项目。3.2变配电所设计3.2.1变配电所布置变配电所应根据以下原则进行布置：（1）满足设备安装、运行、维护和检修的要求；（2）方便进出线，减少线路损耗；（3）保证安全、防火、防潮、防雷、防振等要求；（4）节约用地，降低投资成本。3.2.2变压器选择变压器选择应考虑以下因素：（1）容量：根据负荷计算结果选择合适的变压器容量；（2）型式：油浸式变压器、干式变压器等，根据项目需求和环境条件选择；（3）台数：根据负荷可靠性要求和投资预算选择单台或多台变压器。3.2.3配电装置设计配电装置设计应考虑以下方面：（1）断路器、隔离开关等设备的选择；（2）母线、电缆、架空线路等连接方式；（3）保护装置的配置；（4）控制、测量、信号等设备的选型和布置。3.3低压配电系统设计3.3.1低压配电柜设计低压配电柜设计应考虑以下因素：（1）柜体结构：固定式、抽出式等，根据项目需求选择；（2）断路器、接触器等元器件的选择；（3）电缆、母线等连接方式；（4）保护、控制、测量等装置的配置。3.3.2低压配电线路设计低压配电线路设计应考虑以下方面：（1）线路敷设方式：架空、直埋、电缆沟等；（2）电缆、导线等材质和截面积的选择；（3）线路保护装置的配置；（4）线路长度、损耗及电压降的计算。3.3.3低压设备接地设计低压设备接地设计应遵循以下原则：（1）保证人身和设备安全；（2）降低接地电阻，提高接地效果；（3）合理选择接地材料；（4）满足防雷、防静电等要求。第4章电气设备选择与校验4.1主要电气设备类型及功能4.1.1高压开关设备高压开关设备主要包括断路器、隔离开关、接地开关、组合电器等。其主要功能是实现对电力系统高压电路的通断、隔离、接地等操作，保证电力系统的安全、稳定运行。4.1.2低压开关设备低压开关设备包括断路器、接触器、继电器、熔断器等，用于低压配电系统，实现对电路的控制、保护、切换等功能。4.1.3变压器变压器主要用于电压的变换，根据需要将高压降低或低压升高，以满足不同电压等级的供电需求。4.1.4电力电缆电力电缆用于输送和分配电能，具有导电功能好、绝缘功能高、抗干扰能力强等特点。4.1.5避雷器避雷器用于保护电力系统设备免受过电压的损害，具有泄放雷电和操作过电压的能力。4.1.6继电保护装置继电保护装置通过检测电力系统故障信号，实现对故障设备的快速切除，保护电力系统的安全运行。4.2电气设备参数选择与校验4.2.1设备参数选择根据工程需求，结合设备类型、容量、电压等级等因素，合理选择电气设备参数，包括额定电压、额定电流、短路电流、绝缘水平等。4.2.2设备参数校验对所选电气设备参数进行校验，保证设备在正常运行和故障情况下，满足系统要求。主要包括以下方面：（1）额定电压和额定电流的校验；（2）短路电流和热稳定性的校验；（3）绝缘水平和耐受电压的校验；（4）设备动作特性和时间特性的校验。4.3设备布置与安装4.3.1设备布置根据电气工程设计要求，合理布置电气设备，考虑设备间的安全距离、操作维护方便性、美观性等因素。（1）高压设备布置：按照电压等级、用途、操作方式等分类，合理布置；（2）低压设备布置：根据配电室大小、负荷分布等因素，合理布置；（3）控制及保护设备布置：集中布置在控制室内，便于操作和维护。4.3.2设备安装电气设备的安装应遵循以下原则：（1）按照设备说明书和施工图纸进行安装；（2）保证设备安装基础稳固，接地良好；（3）按照设备安装工艺要求，进行设备组装和接线；（4）安装完成后，进行设备单体调试和系统联调，保证设备正常运行。第5章继电保护与自动装置5.1继电保护装置的原理与选择5.1.1继电保护装置原理继电保护装置是电力系统的重要组成部分，其主要作用是在电力系统发生故障时，及时切除故障部分，保护系统的正常运行。继电保护装置根据不同的保护对象和故障类型，采用不同的保护原理，如过电流保护、差动保护、距离保护等。5.1.2继电保护装置的选择在选择继电保护装置时，应考虑以下因素：（1）保护对象的特性，如电压等级、容量、故障类型等；（2）保护装置的功能，如动作时间、动作电流、可靠性等；（3）保护装置的适用范围，如环境条件、安装位置等；（4）保护装置的制造成本和维护费用。5.2自动装置的设计与应用5.2.1自动装置的设计自动装置设计应遵循以下原则：（1）满足电力系统的运行要求，保证电力设备的安全、可靠运行；（2）根据设备特点和现场条件，选择合适的自动装置；（3）考虑自动装置的扩展性和兼容性，便于系统的升级和扩展；（4）保证自动装置的可靠性、经济性和操作简便性。5.2.2自动装置的应用自动装置在电力系统中的应用主要包括：（1）自动重合闸：在断路器跳闸后，自动恢复供电，提高系统的稳定性；（2）备用电源自动投入：在主电源故障时，自动切换至备用电源，保证供电的连续性；（3）母线电压自动调节：维持母线电压在规定范围内，保证系统的正常运行；（4）无功补偿自动投切：根据系统无功需求，自动调节无功补偿装置的投切，提高功率因数。5.3继电保护与自动装置的整定计算5.3.1整定计算的基本原则整定计算应遵循以下原则：（1）保证保护装置在规定的时间内可靠动作，切除故障；（2）保护装置的整定值应具有一定的灵敏度，能够检测到系统各种故障；（3）整定计算应考虑系统运行方式、设备参数和运行经验；（4）整定值应满足设备保护配合和系统稳定性的要求。5.3.2整定计算方法整定计算方法主要包括以下几种：（1）基于短路电流的计算方法；（2）基于保护装置特性曲线的计算方法；（3）基于模拟仿真的计算方法；（4）基于现场试验和运行经验的分析方法。5.3.3整定计算的步骤整定计算步骤如下：（1）收集系统及设备参数，确定保护装置类型和参数；（2）根据故障类型和系统运行方式，选择合适的整定计算方法；（3）计算保护装置的整定值，并进行灵敏度校验；（4）确定保护装置的配合关系，保证保护动作的可靠性；（5）根据现场实际情况，调整整定值，以满足系统运行要求。第6章电气线路设计6.1电气线路设计基本要求6.1.1本章节主要阐述电气线路设计的基本要求，保证电气线路的安全、可靠和经济性。6.1.2电气线路设计应遵循以下原则：（1）符合国家及行业相关标准、规范要求；（2）满足工程使用功能和运行管理要求；（3）保证人身和设备安全；（4）经济合理，技术先进，便于施工和维护；（5）考虑环境因素对电气线路的影响。6.1.3电气线路设计内容主要包括：（1）电气线路的组成及类型；（2）电气线路的敷设方式及路径；（3）电气设备的连接及保护；（4）电缆及附件的选型；（5）电气线路的施工及验收。6.2电缆选型与敷设6.2.1电缆选型应考虑以下因素：（1）电缆的用途和敷设环境；（2）电缆的电压等级和电流容量；（3）电缆的绝缘功能和防护等级；（4）电缆的机械强度和耐磨性；（5）电缆的敷设方式及安装条件。6.2.2电缆敷设方式包括：（1）直埋敷设；（2）架空敷设；（3）电缆沟敷设；（4）电缆桥架敷设；（5）隧道敷设。6.2.3电缆敷设应遵循以下规定：（1）电缆敷设前应检查电缆的外观和绝缘功能；（2）电缆敷设过程中应保证电缆不受损伤；（3）电缆敷设后应及时进行固定和防护；（4）电缆敷设完毕后应进行电缆终端和接头的制作。6.3电气线路保护与敷设6.3.1电气线路保护措施主要包括：（1）短路保护；（2）过载保护；（3）接地保护；（4）漏电保护；（5）过电压保护。6.3.2电气线路保护装置的设置应符合以下要求：（1）保护装置应可靠、灵敏、快速；（2）保护装置的设置应便于操作和维护；（3）保护装置的选用应符合国家及行业标准。6.3.3电气线路敷设要求：（1）电气线路敷设应满足设计要求；（2）电气线路敷设过程中应保证线路不受损伤；（3）电气线路敷设完毕后应进行线路连接和绝缘测试；（4）电气线路敷设应便于检修和维护。第7章防雷与接地设计7.1防雷设计原理与措施7.1.1防雷设计原理防雷设计是基于雷电电磁脉冲（LEMP）对电气设备造成损害的防护原理，其目的是通过合理设计防雷设施，将雷电引入或引导至地面，从而保护设备免受雷电损害。防雷设计主要包括以下几种防护层次：（1）初级防护：利用建筑物的避雷针、避雷带等设施，对直击雷进行防护；（2）二级防护：采用过电压保护设备，对雷电过电压进行抑制；（3）三级防护：对敏感设备进行屏蔽、接地等保护措施，降低雷电电磁脉冲的影响。7.1.2防雷措施（1）避雷针：按照相关规范，合理设置避雷针，保证建筑物及设备免受直击雷的影响；（2）避雷带：沿建筑物屋面、檐口等部位敷设避雷带，提高防雷效果；（3）过电压保护设备：选用合适的过电压保护设备，如气体放电管、压敏电阻等，降低雷电过电压对设备的影响；（4）屏蔽：对重要设备进行屏蔽处理，减少雷电电磁脉冲的干扰；（5）合理布线：优化电气线路布局，降低雷电感应电压和电流的影响。7.2接地设计原理与措施7.2.1接地设计原理接地设计是为了保证电气设备在正常工作及发生故障时，能够迅速、可靠地将故障电流引入地面，从而降低设备损坏和人身伤害的风险。接地设计主要包括以下几种类型：（1）保护接地：将设备金属外壳与地面连接，防止设备外壳带电；（2）工作接地：为设备提供稳定的电位参考点，保证设备正常运行；（3）防雷接地：将防雷设施与地面连接，提高防雷效果。7.2.2接地措施（1）接地体：根据地质条件，选择合适的接地体，如角钢、钢管、铜排等；（2）接地网：在建筑物周围敷设接地网，提高接地效果；（3）接地线：选用合适截面积的接地线，连接设备与接地体；（4）接地电阻：对接地系统进行测试，保证接地电阻满足规范要求；（5）防腐蚀措施：对接地体进行防腐处理，延长接地系统的使用寿命。7.3防雷接地设施的安装与验收7.3.1安装（1）按照设计图纸，进行防雷接地设施的安装；（2）保证防雷接地设施的安装符合相关规范和标准；（3）安装过程中，注意施工安全，避免对设备造成损害。7.3.2验收（1）验收前，对接地系统进行测试，保证接地电阻满足规范要求；（2）检查防雷接地设施的安装质量，如避雷针、避雷带、过电压保护设备等；（3）验收合格后，办理验收手续，保证防雷接地设施投入使用。第8章照明系统设计8.1照明设计基本原理8.1.1照明设计目的与要求照明设计旨在为各类建筑空间提供适宜、高效、安全的照明环境。照明设计应遵循以下要求：（1）满足功能需求，保证照明质量；（2）节能环保，提高照明能效；（3）安全可靠，便于维护；（4）美观舒适，符合审美需求。8.1.2照明设计基本参数（1）照度：照度是衡量照明效果的重要参数，应根据空间使用功能和视觉要求确定；（2）色温与显色性：色温影响照明的舒适度，显色性影响照明效果的准确性；（3）照明均匀度：照明均匀度影响视觉舒适度，应合理设计；（4）亮度：亮度是衡量室外照明效果的重要参数。8.1.3照明设计方法（1）确定照明需求：分析空间功能、视觉要求和人体工程学因素，确定照明需求；（2）选择照明方式：根据照明需求，选择直接照明、间接照明、半直接照明等；（3）确定照明设备：根据照明方式和照度要求，选择合适的照明设备；（4）计算照度：利用照度计算公式，计算所需照度；（5）校验照明效果：通过模拟或实测，校验照明效果。8.2照明设备选择与布置8.2.1照明设备类型（1）传统光源：如白炽灯、卤素灯等；（2）节能光源：如荧光灯、LED灯等；（3）线性灯具：如荧光灯槽、LED灯带等；（4）面板灯具：如LED面板灯、格栅灯等；（5）灯具附件：如反射器、透镜等。8.2.2照明设备选择（1）根据照明需求，选择合适的光源类型；（2）考虑照明设备的光效、寿命、显色性等功能指标；（3）结合空间高度、面积等因素，选择合适的照明设备规格；（4）根据建筑风格和审美需求，选择灯具外观。8.2.3照明设备布置（1）布置原则：遵循美观、实用、安全、节能原则；（2）确定灯具数量：根据照度计算结果，确定所需灯具数量；（3）布置方式：根据照明方式和空间特点，选择合适的布置方式；（4）保证照明均匀度：通过调整灯具间距、角度等，实现照明均匀度。8.3照明控制系统设计8.3.1照明控制方式（1）手动控制：如开关、调光器等；（2）自动控制：如光控、时控、人体感应等；（3）集中控制：如智能照明系统、照明集中控制系统等。8.3.2照明控制设计原则（1）保证照明控制系统的可靠性；（2）节能降耗，提高照明能效；（3）简便操作，易于维护；（4）结合建筑特点和照明需求，灵活选用照明控制方式。8.3.3照明控制设备选型与布置（1）根据照明控制方式，选择合适的控制设备；（2）考虑控制设备的功能、兼容性等因素；（3）合理布置控制设备，保证操作便捷；（4）结合建筑电气系统，进行系统集成与调试。第9章电气控制系统设计9.1电气控制系统的基本原理9.1.1控制系统概述电气控制系统是利用电气设备、电气元件和电气线路组成的控制系统，实现对生产过程、机械运动或其他物理量的自动控制。本章主要介绍电气控制系统的基本原理及其设计方法。9.1.2控制系统的组成电气控制系统主要由控制器、被控对象、执行器、传感器和反馈环节等组成。各部分协同工作，实现对控制目标的自动调节。9.1.3控制系统的分类根据控制信号的形式，电气控制系统可分为模拟控制系统和数字控制系统。根据控制目标的不同，可分为温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等。9.1.4控制系统的工作原理电气控制系统通过传感器获取被控对象的实际值，与设定值进行比较，得到误差信号。控制器根据误差信号，输出相应的控制信号，驱动执行器实现对被控对象的控制。9.2常用电气控制电路设计9.2.1电动机控制电路电动机控制电路主要包括启动、停止、正反转、调速等功能。常用电路有：直接启动、星三角启动、自锁电路、多地控制电路等。9.2.2温度控制电路温度控制电路主要包括温度传感器、控制器、加