工厂供电课程设计指导

工厂供电课程设计指导 第十章设计说明书的编写 和设计图样的绘制 第一节设计说明书的编写 设汁说明书是课程设计和毕业设计结束时必须提出的重要设计文件。 在工程设计中， 初 步设计阶段结束时也必须编写出设计说明书，而施工设计阶段则不要求系统的设计说明书， 必要的文字说明只作为施工图样的补充。 一、设计说明书编写的一般要求 1．必须阐明设计主题 1)首先必须说明设计的项目名称(设计题目)、任务要求及分工情况。 2)简要说明设计的依据，包括设计原始资料的摘要。 3)整个设计说明书要反映出设计的指导思想或遵循的设计原则。 2．应突出阐述设计方案 1)要突出设计方案的选择比较。例如对变配电所的主结线方案，一般要求选 2～3 个比 较合理的方案来进行技术经济分析比较。从中优选一个最佳方案。 2)设计方案的比较要简明，分析要全面，论述要科学有据。 3．文字要精炼，计算要简明 1)说明书的文字叙述要开门见山，不要滥用修饰词；特别是写“前言”，要实事求是， 切忌虚夸。 2)文字说明要精炼、准确，要符合现代汉语规范，讲究标点符号用法，避免语法、修辞 和逻辑错误。字迹要清楚，力求工整，切忌写错别字。 3)选择计算要简明，力戒繁琐，尽量采用一目了然的图表形式。 4．条理要清晰，层次要分明 1)除“前言”或“结语”外，设计说明书的中间主体部分应尽量采用条款分明的形式， 罗列叙述，或采用图表格式，力求作到条理清晰，叙述清楚。 2)要按照设计的顺序，安排好说明书的层次结构。前后之间既要层次分明，又要有逻辑 联系。 3)设计说明书要统一编写页码， 前面要编写“目录”。 目录中的章节序号、 标题及页码， 均应与正文一致。作为课程设计和毕业设计的说明书，后面须列出“参考书目” 。参考书目 的格式，按 GB7714—87《文后参考文献著录规则》规定应为：编著者·书名·出版地：出 版者，出版年。按 1990 年 3 月发布的《标点符号用法》 ，书名外可加书名号《》 。例：刘介 才主编· 《工厂供电设计指导》 ·北京：机械工业出版社，1998。 二、设计说明书常用的层次格式 设计说明书常用的层次格式，如表 10—1 所示。

表 10-1 设计说明书常用的层次格式 第一种层次格式 前言 目录 一、×××××× (一)×××××× 1．××××× (1)××××× 二、×××××× 附录 参考书目 第二种层次格式 前言 目录 1．××××××× 1.1××××××× (1)××××× 1)××××× 2．×××××× 附录 参考书目

第二节设计图样的绘制 一、设计图样绘制的一般要求 1．应满足设计要求 1)应按照设计任务书或工程设计阶段的要求， 绘制

必需的设计图样。 通常初步设计阶段要 求绘制的供电系统主结线图和变配电所平面布置图，需确定其中主要电气设备的型号规格， 而施工设计阶段要求绘制的变配电所平、剖面图，需详细列出其中设备材料一览表。 2)如选用全国通用标准设计图样时， 应注明标准图样的代号和页次。 例如变配电所平剖 面图上，主变压器高压侧架空进线的穿墙套管，在注明其型号规格和数量外，还可注明 “88D263—52。 2)标题栏在图样中的方位：一般应横置于图样的右下角，如表 10—2 中图示。为了利用 预先印制的图样，也允许将图样反时针旋转 90。 ，即使标题栏置于图样右上角，但填写方法 不变。

图 10-1 课程设计和毕业设计图样标题栏格式 3．供电设计制图常用的比例如表 10 一 3 所示。 表 10-3 供电设计制图常用的比例 比 例． 适 用 范 围 工厂总平面图 建筑物的平、剖面图；采用 A2 图样时，工厂总变配电所多 采用 1 : 100，车 间变电所多采用 1:50 1:50,1 : 20,1 : 10 1 : 20,1 : 10,1 : 5 建筑物的局部放大图 装置的配件及其构造详图

1:2000,1 : 1000,1 : 500 1:200,1 : 100,1 : 50

三、电气制图的图线及箭头和指引线 1．电气制图中的图线型式、宽度及其适用范围按 GB6988《电气制图》规定，如表 10 一 4 所示。 表 10-4 电气制图中的图线型式、宽度及其适用范围

2． 电气制图中的箭头和指引线型式和适用范围按 GB6988 《电气制图》 规定， 如表 10—5 所示。 表 lO 一 5 电气制图中的箭头和指引线型式和适用范围

四、变配电所一、二次结线图和平、剖面图的绘制要求 1．变配电所一、二次结线图的绘制要求(表 10—6) 表 10—6 变、配电所一、二次结线图的绘制要求 项 依据标准 目 图形符号 文字符号 一次结线 一次设备 二次设备 一次结线 (一次电 路)图的绘 制 绘 制 方 法 高低压开关柜 (屏) 绘制的一般要求 GB4728《电气图用图形符号》和 GB6988《电气制图》 GB7159《电气技术中的文字符号制订通则》 均绘成单线图 在设备图形旁或设备所在线路下标明其型号和主要规 格 一般可不绘出；但必要时可在对应的一次设备图形旁绘 出其二次仪表、继电器图形，并标明其型号和主要规格 需标明其编号和全型号，并对应于柜(屏)所包括的一次 设备图形

只需绘出一次电路，电容器组可只表示其主结线方式 并联电容器柜 (如三角形联结或星形联结)，并标明其型号和主要规格； (屏) 低压电容器组的放电回路可不绘出；电容器柜(屏)需标明 其型号、方案号和数量 进出线路 二次回路 需标明其导线、电缆及保护管等的型号规格，并标明其 来向或去向 一般绘成展开图，其右侧用文字对应地标明回路名称和 功能 同一设备的所有部件在各回路中均标以同一文字代号； 同一设备的多对触点，可在触点上加注 1—2、3—4 等 亦需标注相应的文字符号；一次电路的线条宜比二次回 路的线条略粗

二次回路 (二次结 线)图的绘 制 路

二次设备 相关的一次电

2．变配电所平、剖面图 SJ 绘制要求(表 10—7) 表 10—7 变、配电所平、剖面图的绘制要求 项 目 制图标准 绘制的一般要求 1．GBJl03—87《总图制图标准》、

GBJl04—87《建筑制 图标准》等 2．《全国通用建筑标准设计·电气装置标准图集》中 88D264((电力变压器室布置》、88D263((变配电所常用设 备构件安装》等 GB50052—95《供配电系统设计规范》、GB50053— 94((10kV 及以下变电所设计规范》、GB50059—92((35～ llOkV 变电所设计规范》等 1． 平面图一般在建筑物的门窗洞口处水平剖切俯视， 图 内应包括剖切面及投影方向可见的建筑、设备以及必要的 尺寸等 2．电力变压器及所有柜、屏、构架、穿墙绝缘子等，均 应按在其顶部俯视绘制 3．平面图上剖切符号的剖视方向宜向左和向上 1． 剖面图的剖切部位， 应选择最能反映主要结构特征和 最有代表性的部位进行剖切 2． 剖面图内应包括剖切面和投影方向可见的建筑、 设备 以及必要的尺寸、标高等 3． 剖面图无论如何剖视， 整个建筑物和设备均应绘为直 立状态，不要按剖视方向倒置 平面图宜置于图样左上(或左下)，而剖面图则对应地置 于其下(或其上)和右侧 依平、剖面图上的编号顺序在标题栏上方或其它空处编 制设备一览表，包括设备名称、型号、规格、数量及备注

依据标准

设计规范

绘 制 方 法

平面图

剖面图

图面布置

设备一览表

五、车间动力配电系统图和平面布线图的绘制要求 如表 10—8 及图 10 一 3 所示。 表 10—8 车间动力配电系统图和平面布线图的绘制要求 项 依据标准 目 制图标准 绘制的一般要求 1．GB4728((电气图用图形符号》 2．GB6988((电气制图》 3．GBJl04—87《建筑制图标准》 4．GB7159((电气技术中的文字符号制订通则》等 1．GB50054—95《低压配电设计规范》 2．GB50055—93《通用用电设备配电设计规范》 3．JBJ6—96《机械工厂电力设计规范》等

设计规范

绘制方法

车间动力配电系 1．电气线路均用单线图表示。为表示线路的导线根数， 统图的绘制 可按规定在线路上加短斜线(短斜线数等于导线根数)，或 在线路上画一条短斜线再加注数字(导线根数) 2．配电系统的线路应排列整齐，而且应按规定标明其采 用的导线、电缆、穿线管或保护管及其配电设备、保护电 器等的型号规格，如图 lo 一 2 所示 车间动力平面布 1．电气线路均用单线图表示。为表示线路的导线根数， 线图的绘制 可按规定在线路上加短斜线，或在线路上画一条短斜线再 加注根数，如上所述 2．所有线路及其配电设备、保护电器应按其实际位置在 平面布线图上表示 3．所有线路均应标明其所采用的导线、电缆及穿线管或 保护管的型号规格， 必要时应加注线路敷设方式(文字代号 见表卜 4 中序号 9.18) 4．对于采用同一导线型号规格的众多支线，可统一单独 加注说明，不

必在各支线上分别标注，如图 lO 3 所示 5．保护电器，主要是要标明其脱扣电流(对低压断路器) 或熔体电流(对熔断器)

图 lO 一 2 ××机械加工车间动力配电系统图(示例)

图 10 一 3 ××机械加工车间动力平面布线图(示例) 第十一章，工厂供电课程设 计的选题与示例 第一节工厂供电课程设计的选题 一、课程设计的选题原则 (一)必须符合课程教学的基本要求 工厂供电课程设计，根据该课的教学要求，其选题以进行一个模拟的中小型工厂 6～10／ 0.4kV、容量为 800～2000kVA 的降压变电所电气设计为宜。因为这种类型变电所，既含有高 压供电部分，又含有电力变压器和低压配电部分，还可以包括继电保护、二次回路及防雷与 接地设计，如果时间充裕，甚至可以加上变电所电气照明设计内容，几乎可以囊括工厂供电 课程的全部基本内容，相当全面。如以高压配电所设计或高压配电线路设计为题，或以车间 低压配电线路设计为题，均不够全面，不宜作为课程设计的选题。 (--)必须有利于学生独立设计计算能力的培养 课程设计的一个特点是全班几十个学生同时进行大体相同内容的设计， 有时甚至是几个 班同时进行设计，这就涉及一个如何避免学生之间相互抄袭、促使学生独立设计的问题。因 此在考虑课程设计选题时，既要照顾到各个学生的设计题目在要求和份量方面要大体一致， 又要设法在设计任务书中给的原始数据和条件方面有所差异， 使学生之间无法盲目抄袭。 而 要做到这一点，采用“真刀真枪”的设计题目几乎是不可能的。多年实践证明，以模拟的容 量在 800～2000kVA 之间的 6～10／O.4kV 工厂降压变电所的电气设计为题， 各车间的负荷资 料和电源数据由指导教师参照实际分别合理地假定，使每个学生互有差异。这样，同时设计 的学生在一些主要设计计算部分， 无法相互盲目抄袭， 从而有利于学生独立设计计算能力的 培养。 (三)选题的设计份量必须与课程设计的时间和学生的程度相适应 工厂供电课程设计，多数学校安排一周，少数学校安排两周。如果设计时间只有一周， 设计份量不能太重，否则加重学生负担，不利于学生全面发展。一般只要求绘制一张 A2 幅 面的变电所主结线图(除设计说明书外)。而设计时间为 2 周的话，可增加绘制变电所平、剖 面图的要求。当然，大学本科、专科和中专学生在课程设计的深度和广度上也应有一定的区 别。 二、工厂供电课程设计任务书(示例) (一)设计题目 ××机械厂降压变电所的电气设计。 (二)设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况， 并适当考虑到工厂生产的发 展，

按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主 变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路 方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设 计图样。 (三)设计依据 1．工厂总平面图另附(参看图 11—1～图 11—4)。 2．工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为[a]h，日最大负荷持续 时间为[b]h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压 动力设备均为三相，额定电压为 380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为 220V。 本厂的负荷统计资料如表 1l 一 1 所示。 表 l1 一 1 工厂负荷统计资料(赋值范围)

厂房编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生活区 备 注

厂房名称 铸造车间 锻压车间 金工车间 工具车间 电镀车间 热处理车间 装配车间 机修车间 锅炉房 仓库

负荷类别 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 照明

设备容量／kW 200～400 5～10 200～400 5～10 200～400 5～10 200～400 5～10 150～300 5～10 100～200 5～10 100～200 5～1O 100～200 2～5 50～100 1～2 10～30 1～2 200～400

需要系数 O． 3～0.4 O． 7～O． 9 O． 2～O． 3 O． 7～O． 9 0.2～O． 3 O． 7～O． 9 O． 25～O． 35 O． 7～O． 9 0.4～O． 6 O． 7～O． 9 O． 4～O． 6 0.7～O． 9 O． 3～O． 4 0.7～O． 9 O． 2～O． 3 O． 7～O． 9 O． 6～O． 8 O． 7～O． 9 0.3～O． 4 O． 7～O． 9 O． 7～O． 8

功率因数 O． 65～O． 70 1．O O． 60～O． 65 1．O O． 60～O． 65 1．O O． 60～O． 65 1．O O． 70～0.80 1．O O． 70～O． 80 1．O O． 65～O． 75 1．O O． 60～O． 70 1．O O． 70～O． 80 1．O O． 80～O． 90 1．O O． 9～1． O

1．表中数据为供设计指导教师下达设计任务书时填写负荷资料参考的赋值 范围。赋值应力求使每个设计学生的负荷数据都有差异；厂房编号(1～10)也可 随意编写 2．表中生活区的照明负荷中含家用电器

3．供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条 [c]kV 的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号 为[d]，导线为等边三角形排列，线距为[e]m；干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本 厂约[f]km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为[g]MVA。此断路器配备有定时限过电 流保护种电流速断保护， 定时限过电流保护整定的动作时间为[h]s。 为满足工厂二级负荷的 要求， 可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。 已知与本厂高压侧

有电气联系的架空 线路总长度为[i]km，电缆线路总长度为[j]km。 0 4． 气象资料本厂所在地区的年最高气温为[k]℃， 年平均气温为[l]℃， 年最低气温为[m] C，年最热月平均最高气温为[n]℃，年最热月平均气温为[p]℃，年最热月地下 o．8m 处平 均温度为[q] ℃。当地主导风向为[r]风，年雷暴日数为[s]。 5． 地质水文资料本厂所在地区平均海拔[t]m。 地层以[u](土质)为主； 地下水位为[v]m。 6．电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计 量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为[w]元／kVA，动力电费为 [x]元／kw·h，照明(含家电)电费为[y]元／kw·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 [z]。 此外， 电力用户需按新装变压器容量计算， 一次性地向供电部门交纳供电贴费： 6～lOkV 为 800 元／kVA(注：以上 a～z 的数据，由指导教师参考表 ll 一 2 所示赋值范围选取。)

表 11-2 设计任务书中待填原始数据的赋值范围(供指导教师参考) 代号

a

原始数据资料 2500～5000 5～8 6 或 10 LGJ-70～LGJ-185 O．8～1.5 5～10 200～500 1．O～2．O 50～100 10～30 30～40 10～30 一 20～一 5

代号 n p q r S t u V W x y z

原始数据资料 25～35 20～30 20～30 东、南、西、北、东南、东北等 15～50 50～1000 粘土、砂粘土、黄土等 2～4 视当时当地电价自定 视当时当地电价自定 视当时当地电价自定 O．90～O．95

b

c

d

e

f g h i j k l

m

(四)设计任务 要求在规定时间内独立完成下列工作量： 1．设计说明书需包括： 1)前言。 2)目录。 3)负荷计算和无功功率补偿。 4)变电所位置和型式的选择。 5)变电所主变压器台数和容量、类型的选择。 6)变电所主结线方案的设计。 7)短路电流的计算。 8)变电所一次设备的选择与校验。 9)变电所进出线的选择与校验。 10)变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定。 11)防雷保护和接地装置的设计。 12)附录——参考文献。 2．设计图样需包括： 1)变电所主结线图 1 张(A2 图样)。 2)变电所平、剖面图 1 张(A2 图样)。 注：标*号者为课程设计 2 周的要求。 (五)设计时间 ——年——月——日至——年——月——日(一周) 指导教师 (签名) 年 月 日

图 11 一 l××机械厂总平面图

图 11—2××机械厂总平面图

图 11—3 ××机械厂总平面图

图 11—4 ××机械厂总平面图 第二节工厂供电课程设计示例 一、设计任务书(示例) (一)设计题目

××机械厂降压变电所的电气设计。 (二)设计要求 与本章第一节中所述相应内容相同。 (三)设计依据 1．工厂总平面图 如图 ll 一 3 所示。 2．工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4600h

，日最大 负荷持续时间为 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负 荷。……。本厂的负荷统计资料如表 11—3 所示。 3．供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附 近一条 lOkV 的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导 线牌号为 LGJ 一 150，导线为等边三角形排列，线距为 2m；干线首端距离本厂约 8km。干线 首端所装设的高压断路器断流容量为 500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速 断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用 高压联络线由邻近的单位取得备用电源。 已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80km，电缆线路总长度为 25km。 表 11—3 工厂负荷统计资料(示例) 厂房名称 负荷类别 设备容量／kw 需要系数 功率因数 厂房编号

动力 l 2 7 6 4 3 9 lO 8 5 生活区 铸造车间 锻压车间 金工车间 工具车间 电镀车间 热处理车间 装配车间 机修车间 锅炉房 仓库 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 NN 300 6 350 8 400 10 360 7 250 5 150 5 180 6 160 4 50 1 20 l 350

0

O.3 0.8 O.3 0.7 O.2 O.8 O.3 O.9 O.5 O.8 O.6 O.8 O.3 O.8 O.2 O.8 O.7 O.8 O.4 O.8 O.7

0

O.70 1.O O.65 1.O O.65 1.O O.60 1.O 0.80 1.O O.80 1.O 0.70 1.O O.65 1.O O.80 1.O O.80 1.O O.90

4．气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 38 C，年平均气温为 23l C，年最低气 0 0 0 温为一 8 C，年最热月平均最高气温为 33 C，年最热月平均气温为 26 C，年最热月地下 O．8m 0 处平均温度为 25 C。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20。

5． 地质水文资料本厂所在地区平均海拔 500m， 地层以砂粘土为主， 地下水位为 2m。 6．电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专 用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为 18 元／kVA，动力电 费为 O.20 元／kw·h，照明电费为 0.50 元／kw．h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.90。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～ 10kV 为 800 元／kVA。 (四)设计任务 与本章第一节中所述相应内容相同。 (五)设计时间 ——年——月——日至——年——月——日(两周) 二、设计说明书(示例) 前言(略) 目录(略) (一)负荷计算和无功功率补偿 1．负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表 11—4 所示。 表 l1 一 4××机械厂负荷计算表

2． 无功功率补偿 由表 11—4 可知， 该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.75。 而供电部门

要求该厂 lOkV 进线侧最大负荷时功率因数不应低于 0.90。 考虑到主变压器的无 功损耗远大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 O.90，暂取 0.92 来计 算 380V 侧所需无功功率补偿容量： 参照图 2—6，选 PGJl 型低压自动补偿屏，并联电容器为 BWO.4—14—3 型，采用 其方案 1(主屏)1 台与方案 3(辅屏)4 台相组合，总共容量 84kvar×5—420kvar。因此无功 补偿后工厂 380V 侧和 lOkV 侧的负荷计算如表 11—5 所示。[注：*补偿屏型式甚多，有资料 的话，可选其它型式。] 表 11-5 无功补偿后工厂的计算负荷

(二)变电所位置和型式的选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。 工厂的负荷中心按功率矩法来确定， 计算公 式为式(3—2)和式(3—3)。限于本书篇幅，计算过程从略。(注：学生设计，不能“从略”， 下同。) 由计算结果可知，工厂的负荷中心在 5 号厂房(仓库)的东南角(参看图 11—3)。考虑到 方便进出线及周围环境情况， 决定在 5 号厂房(仓库)的东侧紧靠厂房修建工厂变电所， 其型 式为附设式。 (三)变电所主变压器和主结线方案的选择 1．变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压

器可有下列两种方案： (1) 装 设 一 台 主 变 压 器 型 式 采 用 S9 ， 而 容 量 根 据 式 (3—4) ， 选 Snt=1000kVA>s30=900kVA，即选一台 s9—1000／10 型低损耗配电变压器。至于工厂二级负 荷的备用电源， 由与邻近单位相联的高压联络线来承担。 (注意： 由于二级负荷达 335． 1kVA， 380V 侧电流达 509A，距离又较长，因此不能采用低压联络线作备用电源。) (2)装设两台主变压器型号亦采用 S9，而每台容量按式(3—5)和式(3—6)选择，即 而且 因此选两台 S9—630／10 型低损耗配电变压器。 工厂二级负荷的备用电源亦由与邻 近单位相联的高压联络线来承担。 主变压器的联结组别均采用 YynO。 2．变电所主结线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主 结线方案： (1)装设一台主变压器的主结线方案如图 ll 一 5 所示(低压侧主结线从略)。 (2)装设两台主变压器的主结线方案如图 11—6 所示(低压侧主结线从略)。 (3)两种主结线方案的技术经济比较(表 11—6)。

图 11—5 装设一台主变的主结线方案 (附高压柜列图)

图 11—6 装设两台主变的主结线方案 (附高压柜列图) 表 11-6 两种主结线方案的比较

从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案(图 1l 一 6)略优于装 设一台主变的主结线方案(图 11—5)，但按经济指标，则装设一台主变的方案(图 11—5)远 优于装设两台主变的方案(图 11—6)，因此决定采用装设一台主变的方

案(图 ll 一 5)。(说 明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案。) (四)短路电流的计算 1．绘制计算电路(图 11—7)

图 11—7 短路计算龟路