青岛大学课程设计题目：图书馆供电系统设计专业：电气工程及其自动化年级：09级学生姓名：***学号：************指导教师：***2011年12月目录摘要 (2)引言 (3)设计任务 (4)第一章负荷计算 (5)1、负荷计算的目的及方法 (5)2、各楼层用电负荷统计 (6)3、图书楼楼总负荷计算 (7)第二章图书楼结线方案比较和选择 (7)1、方案选择 (8)第三章导线型号及截面的选择 (12)1、导体材料的选择 (12)2、导线的计算选择 (12)3、中性线的选择 (14)第四章低压设备的选择 (14)1、开关和互感器的选择 (14)2、图书馆二次接地装置的设计 (16)第五章图书楼的防雷保护 (18)1、避雷带 (18)2、引下线 (19)3、接地极 (20)第六章课程设计心得体会 (21)参考文献 (22)摘要根据图书楼的负荷性质、负荷大小和负荷的分部情况，确定对楼座安全、可靠、经济的配电问题的解决方案。

在分析几种接线方式优缺点的基础上，提出了采用树干型的接线方案，并通过设计和配盘，解决了图书楼负荷小但负荷可靠性要求高的问题；并根据学校供电时间较集中供电可靠性要求较高的特点，需在设计过程中妥善解决问题。

针对我校图书楼所处的位置为雷击多发区的特殊情况，需要妥善处理防雷和接地的问题。

关键词：工厂供电负荷计算防雷供电箱（盘）及线路引言电是最基本的能源，不仅人民生活需要电，企业生产需要电，整个人类社会的进步更需要电；今天，我国经济高速发展，我们整个生活、生产乃至社会将进入电气化的新时代，电能已成为工业、农业、交通运输、国防科技及人民生活等各方面不可缺少的能源；电力工业的发展水平，是一个国家经济发达程度的重要标志。

电力工业必须优先于其它工业的发展而发展，其建设和发展的速度必须高于国民经济生产总值的增长速度，只有这样，国民经济各部门才能够快速而稳定地发展。

我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。

电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。

为了使我国电力工业赶上世界电力技术的发展水平，丛21世纪一开始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、经济运行、电力系统的自动化调度与管理、电力通信、网络技术、继电保护等领域开展研究，尤其注意完善电力市场，研究电力市场的技术支持系统，促进我们的电力工业不断前进。

工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配。

我们知道,电能是现代工业生产的主要能源和动力，工业生产应用电能和实现电气化以后,能大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。

但是,工厂的电能供应如果突然中断,则将对工业生产造成严重的后果,甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故；由此可见,搞好工厂供电工作对于工业生产的正常进行和实现工业现代化,具有十分重大的意义。

工业企业生产所需电能，经企业内各级变电所变电压后，分配到各用电设备。

工业企业变电所是企业电力供应的纽约，所处地位十分重要，所以正确计算选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。

进行企业电力负荷计算的目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号，规格以及供电网络所用导线型号等提供科学的依据。

设计任务设计要求根据本学区各楼座供电电源及用电负荷的实际情况，适当考虑学校今后的发展，按照安全可靠、优质经济、先进合理的基本要求，确定各楼座的供电型式，设计各配电盘（箱），选择各楼座与变电所主结线方案及高低压设备与进出线，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计样图。

（一）设计内容1、负荷计算及功率补偿，列出负荷计算表、表达计算成果。

2、供、配电系统短路电流计算3、导线型号及截面的选择4、继电保护及二次结线设计5、楼座的防雷装置设计（二）设计图样1、图书楼照明及接地平面图（中性点接地PEN）2、配电箱或配电盘设计图3、总线路示意图和其中一层的配电线路图（三）主要设备元器件及材料明细表1、参考文献2、结束语第一章 负荷计算1、负荷计算的目的及方法1.1、目的负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。

负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。

负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。

为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。

1.2、方法目前，我国设计部门在进行企业供电设计时, 经常采用的电力负荷计算方法有:需要系数法、二项式系数法、利用系数法、单位电耗法和单位面积功率法等.需要系数法计算简便, 对于任何性质的企业负荷均适用, 且计算结果 上符合实际, 因此, 这种计算方法采用最广泛. 尤其对各用电设备容量相差较小, 且用电设备数量较多的用电设备组, 这种计算最适宜. 二项式系数法则主要适用于各种设备容量相差大的场所, 如机械加工企业、煤矿综合采工作面等。

利用系数法是平均负荷作为计算依据,利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。

这种计算方法虽理论依据较充分, 但由于目前积累的实用数据不多, 且计算步骤较繁琐, 精确度也并不比前两种方法强多少, 所以, 目前以逐渐不被采用. 最后两种方法常用于方案估算。

主要计算公式有： 有功功率： 30P = E P ·dK无功功率: 30Q = 30P ·tg 视在功率: 30S =30P /Cos φ计算电流:30I =30S /3N U2、各楼层用电负荷统计图书楼各楼层负荷明细表3、图书楼楼总负荷计算取∑pk = 0.9;∑qk = 0.95 根据上表可算出：∑iP 30 =30kW;iQ 30 = 4.9kvar则30P =∑p k ∑iP30 = 0.9×30kW = 27kW30Q = ∑q k ∑iQ30 = 0.95×4.9kvar = 4.655kvar30S = (230P+230）（Q )2/1≈27.4KV ·A30I =30S /3N U≈ 41.63A COS ф = 30P /30Q = 27/27.4≈ 0.98第二章 图书楼结线方案比较和选择对于电源进线电压为0.4KV 的常见普通供电场所，通常是先经一个主配电盘，然后经各个楼层或其他低一级的配电盘将电力送到用电器。

总配电盘主结线图表示该楼座接受和分配电能的路径，由各种电力输电设备（避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。

主结线对输电线路设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。

1、方案选择低压配电线路的接线方式主要有以下几种：（1）放射式接线：如图4图4 放射式接线1）配电线路互不影响，供电可靠性较高，但配电设备和导线材料耗用较多，且运行不够灵活。

2）主要用于容量大、负荷集中或重要的用电设备，或者需要集中联锁启动。

（2）树干式接线：如图5图5 树干式接线1）配电设备和导线材料耗用较少，运行灵活性好，特别是采用封闭式母线槽时；但干线故障时影响范围大，供电可靠性较低。

2）一般用于用电设备容量不很大、布置较均匀的场合，例如对普通民用建筑中的小型用电器照明灯具供电等，均采用树干式接线。

（3）链式接线：如图6所示220/380V图6 链式接线它实质上是一种树干式接线，适用范围与树干式相似，但链式相连的用电设备一般不宜多于5台，链式相连的配电箱不宜多于3台，且总容量不宜超过10kW。

以上介绍了低压配电系统的三种基本接线方案，各有优缺点；总的来说，树干式系统投资较省，但负荷支接点多，检修和事故时停电面大，一般适用于对三级负荷供电。

放射式系统投资大，但线路没有分支接点。

因此，应根据情况具体对待，但对于本图书楼而言，按可靠性和本楼座的供电特点，所以采用放射式供电。

如图7形式图7 放射式供电接线图图书楼配电用电从低压380V/220V母线取得电源,经过电缆埋地敷设进入一层总配电室，然后将电能采用各种元件(如开关、导线)及设备(如配电箱)分配到三个楼层的小配电盘，再由小配电盘将电送至各个教室，即组成了图书楼的配电系统。

1、该建筑属于三类负荷，电源由附近低压配电室埋地引来。

电源采用三相四线制，380/220V，在入户处做重复接地。

2、线路均采用暗敷，穿PVC管，配电箱暗敷于墙上，一层有主配电箱，各层有分配电箱。

教室内需要安装黑板照明灯，设计室内照明回路。

图书楼内经实地考察无动力回路，教室全部按照度计算。

负荷分配中考虑到持续稳定供电的需要，每个楼层预留2KW的备用电。

3、走廊楼道照明采用声光控制的天棚灯，还需安装安全指示灯、应急探照灯。

为了保证供电的可靠性和稳定性以及将来可能安装新设备的需要我们在每层都预留了一定额度的备用功率。

4、从性质和负荷等级来看，属于三级负荷。

不属于对供电可靠性要求较高的用户。

本设计中为了节省经济开支和安全性的需要，故采用单母线主接线。

综合以上条件的需要我们最终选定以下总接线方案：图书楼照明配电系统图第三章导线型号及截面的选择1、导体材料的选择从节能角度，为了减少电能传输时引起的线路上电能损耗，要求减少导体的电流阻抗则使用铜比铝好。

故，本设计中所有导线全部选用带绝缘保护层的铜芯导线。

2、导线的计算选择（1）、导线的选择电流通过导线时，要产生电能损耗，使导线发热，若绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘损坏，甚至引起火灾。

当导线的温度过高时，会使其绝缘层烧毁，甚至可发展到断线。

因此规定了不同材料和绝缘导线的允许载流量。

在这个允许载流量范围内运行，导线的升温不会超过允许值。

选择导线截面使通过相线的电流Ic应不超过导线正常运行时的允许载流量Ial。

选择导线截面的原则：1）、要有承受最低机械强度的要求。

导线中的计算负荷电流不大于其长期连续负荷允许载流量；2）、导线应能满足负载长时间通过正常工作的最大电流的需要；3）、导线上的电压损失不超过规定的允许电压降。

一般公用电网电压降不得超过额定电压的5%；4）、导线应能满足负载长时间通过正常工作的最大电流的需要，既按导线的安全电流选择：导线必须能够承受负载电流长时间通过所引起的温升，不能因过热而损坏绝缘。

导线所允许长时间通过的最大电流称为该截面的安全载流量。

同一截面的导线在不同敷设条件下的安全载流量是不一样的。

5）、各种导线的安全载流量是可以查手册，通过计算负载的实际电流，再通过查手册就可以得出导线截面：（2）、电流计算 电流计算公式*3js Kx L PI U COS θ=∑Kx-需要系数，因为许多负载不一定同时使用，也不一定同时满载，所以要打个折扣；UL-线电压（380V ）,指三相配电时；P ∑-各负载总和；COS θ-负载平均功率因数。