毕业设计某体育馆内供配电系统设计

某体育馆内供配电系统设计摘 要本文介绍某体育馆内供配电系统的设计，主要介绍该体育馆内部的基本设计要求、总体结构及其机械与电控原理、系统功能原理设计方案，讨论该系统的特性。该体育馆共四层，每层都设有排水系统、照明系统、通风系统、变电室、建筑保护、消防系统、电话系统和暖通设备。主要设计为体育馆的配电系统和动力照明系统。本设计图纸，均采用计算机辅助作图。随着机电技术、控制技术、系统保护技术的逐步成熟以及场馆的变配电系统、体育照明系统的智能化,将体现出与常规的设计方案显著的不同优越性。从各个系统最优及智能化地配合出发，结合国际上先进的设计思想，将体育馆建设成既高含量、又满足实际需求的现代化体育馆。关键词：体育馆 变配电 照明AbstractThis page introduces a gymnasium for distribution system design, Mainly introduces the basic design of the gymnasium internal demand, general structure and mechanical and electric control principle, system function and principle, to discuss the system design scheme of properties. The stadium four layers, each layer is set drainage systems, and lighting systems, ventilation systems, substation room, building protection, fire control system, telephone systems and HVAC equipment. The main design of distribution system for stadium and power lighting system. This design drawing a total of 13 pages, all use computer-aided mapping. As electromechanical technology, control technology, system protection technology gradually mature and venues variable power distribution system, sports lighting system intellectualization, it will reflect and conventional design plan significantly different advantages. From each system to coordinate optimally and intelligently, combined with the international advanced design idea, will make the stadium construction into both the high content, and meet the practical needs of modern stadium.Key words: stadium power distribution light目 录第1章 概述11.1体育馆概述11.2工程概述1第2章 电气照明设计32.1照明设计概述32.2照明设计的步骤32.3 照明设计的要点及注意事项42.3.1照明设计的要点42.3.2 照明设计的注意事项52.4照明设计的计算5第3章 供配电系统的设计123.1 供配电系统的概述123.2负荷的分级及要求123.3建筑供配电的负荷计算143.4变配电室的设计173.5 短路电流213.5.1短路电流概述213.5.2短路电流注意事项223.5.3短路电流的计算23第4章 防雷及接地系统的设计284.1防雷及接地系统的概述284.2防雷的措施284.3 防雷接地的设计30第5章 消防系统的设计325.1消防系统的概述325.2 火灾报警系统325.3消防控制室的设置335.4应急照明345.5 弱电平面设计355.5.1 消防广播系统355.5.2 感烟探测器38第6章 综合布线及电话系统446.1概述446.2电话系统的设计44总 结45致 谢46参考文献47附录1：设备材料表48附录2：低压系统配电图49IV 第1章 概述1.1 体育馆概述随着社会的日益发展，人们越来越关注健康的问题，而体育馆则成为人们参与体育活动的主要场所。该体育馆共四层，一层为篮球场地、运动员休息室、杂物室、消防控制室、淋浴室、道具室、办公室、配电室、泵房、机房等；二楼有琴房、声乐室、灯光控制室、储藏室、休息室、电控室、休息大厅、教研室等；三楼是舞蹈训练室、声乐训练室、展览室等；乐器训练室、放映室、书法、绘画训练室等在四层。看台分布在各层。现代化建设日渐成熟，建筑设计也越来越人性化和智能化，计算机技术和现代控制技术的不断发展使该体育馆的建设更具有鲜明的信息社会的时代特性，在供配电的设计上也也日臻完善。1.2 工程概述本设计为某体育馆的供配电设计。该体育馆的设计分为强电设计和弱电设计两部分。其中强电部分为：供配电设计、电气照明和防雷接地设计；弱电部分为：消防系统设计、和电话系统设计等。供配电计算：采用需用系数法计算并确定用户的计算负荷和短路电流，并将其作为选择断路器、电线电缆、隔离开关等低压电器设备的依据。电气照明设计：根据规范要求对体育馆内的插座、电灯进行布置。 防雷与接地：体育馆为三级防雷建筑。根据建筑防雷规范的要求，宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或或有着两种混合组成的接闪器。避雷网（带）应按本规范在整个屋面组成不大于20m*20m或24m*16的网格。平屋面的建筑，当期宽度不大于20m时，可仅沿网边敷设一圈避雷带。消防系统设计：根据民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92对建筑的使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度进行防火等级的分类，本工程为一类建筑一级保护对象。走廊、楼梯间设有烟感探测器，设有单独的消防控制室。排水系统、通风系统遍布在每一层，泵房设置在一层，便于统一管理。电话系统设计：本系统分布在各层每个房间内，便于紧急时沟通。本工程的主要设计依据是：除消防设备用电属于一级负荷之外，根据供配电系统设计规范GB 50052-95 第2章 电气照明设计2.1 照明设计概述该体育馆的电气照明设计的主要任务是根据实际活动条件和需求，并与现代经济技术的牢靠相结合，正确地选择和光源及其合理配合，使照度分布协调。照明线路和供电方式要求安全可靠、经济合理，并要求电压稳定。电气照明系统可按照明方式分为三种：一般照明、局部照明和混合照明。按其使用目的可分为6种:1.正常照明。正常情况下的室内外照明，对电源控制无特殊要求。2.事故照明。当正常照明因故障而中断时，能继续提供合适照度的照明。一般设置在容易发生事故的场所和主要通道的出入口。3.值班照明。供正常工作时间以外的、值班人员使用的照明。4.警卫照明。用于警卫地区和周界附近的照明，通常要求较高的照度及较远的照明距离。5.障碍照明。装设在建筑物或构筑物上以及正在修筑和翻修和道路上，作为障碍物标志的照明。6.装饰照明。用于美化环境或增添某种气氛的照明设施，如节日的彩灯、舞厅的多彩灯光等。本设计主要讨论正常照明、事故照明的设计。2.2 照明设计的步骤本设计中的电气照明系统的基本设计步骤如下：1.根据供配电系统设计规范GB 50052-95（以下简称规范），对该体育馆所需的视觉工作要求及环境情况确定设计照度。2.综合规范要求及布灯方案，验算照度值并确定照明场所的灯具容量和数目。3.综合上述因素确定照明控制方案和配电系统方案。4.计算各支线、支干线的计算电流。选定导线型号和截面，穿线保护管的材质和管径。5.选择空气断路器、电度表以及其他保护装置的规格和型号。 6.绘制照明施工图2.3 照明设计的要点及注意事项2.3.1 照明设计的要点本设计的照明系统分为普通照明系统和事故照明系统。普通照明系统，在正常条件下，用于体育馆内部设施的照明。包括大厅及各个教室的照明。因其活动人员较多，所以对照明设施的要求较高。体育场照明光源金属卤化物灯、高显色高压钠灯。同时场地用直接配光灯具宜带有格栅，并附有灯具安装角度指示器。普通教室则可选用普通的悬挂式吊灯。事故照明则为非正常情况下断电时的照明设备。事故照明装置接有交流和直流两路电源，交流取自站用电，直流取自蓄电池。在正常交流供电的情况下，装置内有一个交流接触器带电吸合，此时直流回路被断开，事故照明回路没有电。当交流失电的时候，该接触器失电返回，其常闭接点闭合，接通直流电源回路，给站内的事故照明灯提供直流电源。事故照明灯是单独直流供电的，和正常照明灯分开，只在交流失电的情况下紧急使用。站用电恢复后，该接触器重新吸合，切断直流照明，恢复交流照明。在民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92中：1.在进行照明设计时，应根据视觉要求、作业性质和环境条件，使工作区或空间获得：良好的视觉功效，合理的照度和显色性，适宜的亮度分布，以及舒适的视觉环境。2.在确定照明方案时，应考虑不同类型建筑对照明的特殊要求，处理好电气照明与天然采光的关系、合理使用建筑资金与采用节能光源高效灯具等技术经济效益的关系。3.电气照明设计应考虑下列要素：(1)有利于对人的活动安全、舒适和正确识别周围环境，防止人与光环境之间失去协调性(2)重视空间的清晰度，消除不必要的阴影，控制光热和紫外辐射对人和物产生的不利影响。(3)创造适宜的亮度分布和照度水平，限制眩光减少烦躁和不安。(4)处理好光源色温与显色性的关系、一般显色指数与特殊显色指数的色差关系，避免产生心理上的不平衡不和谐。(5)有效利用天然光，合理的选择照明方式和控制照明区域，降低电能消耗指标。4.电气照明设计，除执行本规范外，尚应符合现行的民用建筑照明设计标准的规定。2.3.2 照明设计的注意事项1.照明设计要充分考虑周围环境以及施工的需要。2.避免产生眩光，视觉工作的环境必须舒适。3.照明器件应易于维护检修，维修、检查要有足够的明亮度。4.存在危险的场所要安装警戒标志灯。2.4 照明设计的计算照度是决定照明效果的重要指标。在一定范围内，照度增加会使视觉能力提高。当照明用的灯具形式、光源类型等已初步确定后，就需要计算各工作面的照度，从而来确定灯泡的容量和数量，或对已经确定了容量的某点进行照度校验。利用系数（用u表示）是指照明光源投射到工作面上的光通量与全部光源发出的光通量之比。可用来表征光源的光通量有效利用的程度。用公式2-1计算利用系数： (式2-1)式中，为投射到工作面上的总光通量；为每盏灯发出的光通量；n为灯的个数。利用系数的值可按墙壁和顶棚的反射系数及房间的受照空间特征来确定，用公式2-2计算： (式2-2)式中，为室空间高度（指灯具开口平面到工作面的空间高度）；为房间长度；为房间宽度。当已知房间的长、宽、室空间高度、灯型及光通量时，可按式2-3计算平均照度： (式2-3)式中，n为灯的个数；S为受照工作平面面积（矩形房间即为长宽的乘积）。民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92 中表11.5.5-1表11.5.5-1 公共场所照明的照度标准值类别参考平面及其高度照度标准值(xl)低中高走廊、厕所地面152030楼梯间地面203050洗手间0.75m水平面203050贮藏室0.75m水平面203050吸烟室0.75m水平面305075浴室地面205050开水房地面153030电梯前室地面305075民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92 中表11.5.5-8表11.5.5-8 体育运动场所照度标准值运动项目参考平面及其高度照度标准值（xl）训练比赛低中高低中高篮球、排球、羽毛球、网球、手球（室内）、体操、艺术体操、技巧、武术地面150200300300500750棒球、垒球地面-300500750保龄球地面150200300200300500举重地面100150200300500750击剑台面200300500300500750柔道、中国摔跤、国际摔跤地面200300500300500750拳击地面200300500100015002000乒乓球台面3005007505007501000游泳、蹼水、水球、跳水水面150200300300500750花样游泳水面200300500300500750冰球、速度滑冰、花样滑冰冰面150200300300500750围棋、中国象棋、国际象棋台面-5007501000桥牌桌面-100150200射击靶心靶心垂直面100015002000100015002000射击房地面7510015075100150足球 曲棍球观看距离120m地面-150200300160m-200300500200m-300500750观众席座位面-5075100健身房地面100150200-消除疲劳用房地面5075100-由于灯具在使用期间，光源本身的光效要逐渐降低，灯具也会陈旧脏污，被照场所的墙壁和棚顶也有污损的可能，从而使工作面上的光通量有所减少，因此，在计算工作面上的实际平均照度时，应计入一个小于1的灯具减光系数K，则工作面的实际平均照度按公式2-4计算： (式2-4)减光系数值见表2-1：表2-1 减光系数值污染环境特征类别灯具每年擦洗次数减光系数清洁仪器仪表的装配车间，电子元器件的装配车间，实验室，办公室，设计室20.8一般机械加工车间，机械装配车间，织布车间20.7污染锻工车间，铸工车间，碳化车间，水泥厂球磨车间30.6室外道路和广场20.7本设计中照明计算如下：1.活动室：该体育馆，第一层高7m，其余层高4m,这间活动室长14.25m,宽10.2m。普通教室用的500W白炽灯最低距地高度为3.5m，故可设灯具的悬挂高度为0.2 m,则室空间高度为： =4-0.2=3.8m此灯具的最大距高比为1.25，即l/hRC=1.25,则灯具间的合理距离为： 1.25=1.25*3.8=4.75m则布置实际灯距可为=4.7m4.75m，长方向上3盏，宽方向上2盏所以，灯具个数为n=2*3=6具体布置如图2-1所示：图2-1 活动室照明平面图计算室空间比：= 5*4.7*(14.25+10.2)/ (14.25*10.2) =3.9教室的棚顶有效反射比为70%,为50%,=5时，=0.64；=4时，=0.56；用插入法得，=3.9时，=0.632普通白炽灯500W，其光通量为=7700lm平均照度： =（0.632*6*7700）/（14.25*10.2）=200.88lx 减光系数K值为0.8,实际平均照度： =160.7lx2.主场：主场，位于第一层，高7m,长44.4m，宽34.4m。主场尺寸如图2-2,主场应采用金属卤化物灯，400W的最低距地高度为6m。图2-2 主场尺寸图设灯具悬挂高度为0.5m，则室空间高度为：=7-0.5=6.5m最大距高比为1.22，即/hRC=1.22,则灯具间的合理距离为： 1.22=1.22*6.5=7.93m则取=7.5m7.93m，长方向上安装6盏灯，宽方向上5盏。灯具个数为： n=5*6=30计算室空间比： =5*6.5*(44.4+34.4)/(44.4*34.4)=1.67主场棚顶有效反射比为70%,为50%,当=2时，=0.73；=1时，=0.85；用插入法得，=1.67时，=0.77。400W的金属卤化物灯光通量为36000lm，平均照度： =（0.77*30*36000）/（44.4*34.4）=544.47lx 减光系数K值为0.8实际平均照度： =435.576lx 第3章 供配电系统的设计3.1 供配电系统的概述1.甲级以上的体育设施电力负荷为一级，国家级大型体育中心为特别重要负荷；2.以上系指体育场、体育馆、游泳馆的比赛厅（场）、主席台、贵宾室、接待室、广场照明、计算机房、电话机房、广播机房、电台和电视转播、新闻摄影电源及紧急照明灯用电设备；3.体育建筑的电气消防用电设备负荷等级应为该工程最高负荷等级；4.一、二项中非比赛使用的电气设备及体育建筑使用要求为乙等的用电设备为二级。民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92中3.2.1 一般规定：3.2.1.1 负荷下列条件之一时，用电单位已设置自备电源：（1）需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时。 （2）设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理或第二电源不能满足一级负荷要求的条件时。 （3）所在地区偏僻，远离电力系统，经与供电部门共同规划，设置自备电源作为主电源经济合理时。3.2 负荷的分级及要求我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为3类：1.一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡的负荷；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失的负荷，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时间恢复等；中断供电将影响有重大政治、经济影响的用电单位正常工作的负荷。2.二级负荷中断供电将在政治上、经济上造成较大损失的负荷，如主要设备损坏、大量生产品报废、连续性生产过程被打乱而需要较长时间才能恢复、重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷，如交通枢纽、通信枢纽等重要负荷；中断供电将影响大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱的负荷。 3.三级负荷 三级负荷为不属于一级和二级的负荷。对一些非连续生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属于三级负荷。 在民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92负荷分级及供电要求中，表3.1.2常用重要电力负荷级别中，省、自治区、直辖市及以上体育馆、体育场中的计时记分用计算机系统电源、比赛厅（场）、主席台、贵宾室、接待室及广场照明，电声、广播及电视转播，新闻摄影电源均属一级负荷。并且对于计时记分用电子计算机系统电源为特别重要负荷。3.1.3一级负荷的电子计算机，其机房及已记录的媒体存放间的应急照明亦为一级负荷。3.1.4 当在主体建筑中有一级负荷时，与其有关的主要通道照明为一级负荷。 民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92中3.2.1 一般规定：3.2.1.1 负荷下列条件之一时，用电单位已设置自备电源：(1)需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时。 (2)设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理或第二电源不能满足一级负荷要求的条件时。 (3)所在地区偏僻，远离电力系统，经与供电部门共同规划，设置自备电源作为主电源经济合理时。3.2.1.2 应急电源与工作电源之间必须采取可靠措施防止并列运行。3.2.1.3 再设计供配电系统时，对于一级负荷中特别重要负荷，应考虑一电源系统检修或故障时，另一电源又发生故障的严重情况，此时应从电力系统获得第三电源或自备电源。3.2.1.4 需要两回电源线路的用电单位，宜采用同极电压供电，但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件，也可采用不同电压供电。3.2.1.5 同时宫殿的两回及以上供配电线路中，一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级和全部或部分二级负荷的用电需求。3.2.1.7 高压配电线路应深入负荷中心。根据负荷容量和分布，宜使总变电所和配电所靠近高压负荷中心，变电所靠近各自的低压用电负荷中心。3.3 建筑供配电的负荷计算负荷计算的内容包括：1.计算负荷:作为按发热条件选择配电变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗。在工程上为方便计算，亦可做为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据。2.尖峰电流:用以校验电压波动和选择保护电器。3.一级、二级负荷：用以确定备用电源或应急电源。4.季节性符合：从经济运行条件出发。用以考虑变压器的台数和容量。计算负荷的方法：(1)估算法：估算法实为指标法。1)单位产品耗电量法例 某工厂年产量和每一件产品单位耗电量，则企业全年电能按公式3-1计算： (式3-1)有功计算负荷为公式3-2： (式3-2) 式中，为年最大负荷利用小时数；和参见有关设计手册。 2)需要系数法：在所计算的范围内（如一条干线、一段母线或一台变压器），用电设备组的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需用系数的概念，即按公式3-3计算若进行计算的负荷有多种，则可将用电设备按其设备性质不同分为若干组，每组用电设备选用相应的需要系数，算出各组用电设备的计算负荷，然后由各组的计算负荷求总的计算负荷。所以需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。 需要系数法的公式3-3、3-4、3-5、3-6所示： (式3-3) (式3-4) (式3-5) (式3-6)式中 总设备容量,单位为KW； 需要系数； 计算有功功率, 单位为KW； 计算无功功率, 单位为Kvar； 计算视在功率, 单位为KVA； 电气设备功率因数角的正切值； 电气设备额定电压,单位为KV； 计算电流,单位为A。用需要系数法来求计算负荷，只有当设备台数较多、总容量足够大、没有特大型用电设备时，表中的需要系数的值才较符合实际。(3)二项式法1)单组用电设备组的计算负荷用公式3-7、3-8计算： (式3-7) (式3-8) 式中，,为二项式系数，是该组用电设备组的设备总容量；是台最大设备的总容量，当用电设备组的设备总台数n2x时,则最大容量设备台数取x=n/2,且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为,是设备功率因数角的正切值。2)多组用电设备组的计算负荷用公式3-9、3-10计算： (式3-9) (式3-10) 式中，为各用电设备组的平均功率，其中是各用电设备组的设备总容量；为每组用电设备中x台容量较大的设备的附加负荷； 为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。用二项式法进行负荷计算时，既考虑了用电设备组的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷。二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。本设计中，负荷计算如表3-1：表3-1 负荷计算表用电单位名称设备容量（KW）需要系数（KX）计算负荷P30（kW）Q30（kvar）S30（kVA）I30（A）照明系统1000.81.0080080121.55电机66.820.70.80.7546.77435.080558.467588.832热空气幕14.40.70.80.7510.087.5612.619.14电源2250.71.00157.50157.5239.3泵25.260.70.80.7517.68213.261522.102533.58空调114.070.70.80.7579.84959.88799.81151.65机械系统150.50.750.887.56.61015.193调光柜6500.51.003250325493.79本设计设备容量见附录2。3.4 变配电室的设计1.配电柜正面的操作通道宽度，单列布置或双列背对背布置不小于1.5m，双列面对面布置不小于2m。 2.配电柜后面的维护通道宽度，单列布置或双列面对面布置不小于0.8m，双列背对背布置不小于1.5m，个别地点有建筑物结构凸出的地方，则此点通道宽度可减少0.2m。3.配电柜侧面的维护通道宽度不小于1m。4.配电室的顶棚与地面的距离不低于3m。5.配电室内设置值班或检修室时，该室边缘距配电柜的水平距离大于1m，并采取屏障隔离。6.配电室内的裸母线与地面垂直距离小于25M时，采用遮栏隔离，遮栏下面通道的高度不小于1.9m。7.配电室围栏上端与其正上方带电部分的净距不小于0.075m。8.配电装置的上端距顶棚不小于0.5m。9.配电室的建筑物和构筑物的耐火等级不低于3级，室内配置砂箱和可用于扑灭电气火灾的灭火器。10.配电室的门向外开、并配锁。11.配电室的照明分别设置正常照明和事故照明。变压器台数的确定：1.应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台；2.对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器；3.三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时也可选择两台主变压器。本设计中，变配电室布置如图3-1所示，该体育馆为二级负荷，所以由2个变压柜、6个高压柜和12个低压柜。高压柜距房屋墙面1.2m，每个高压柜间距为0.8m，变压柜分列在12个低压柜两侧，本设计中变压器为干式变压器，型号为SCB8-1000/6/0.4KV。图3-1 配电室平面图变电所主要的电气设备有高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器、互感器、高压开关柜、低压开关柜、低压熔断器和低压断路器。高压断路器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况（如自动重合到故障线路上时)下可靠地接通短路电流。高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。高压隔离开关保证了高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能；按安装地点不同分为，屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目分为，单柱式，双柱式和三柱式，各电压等级都有可选设备。还可将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。高压隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流，否则在高压作用下，断开点将产生强烈电弧，并很难自行熄灭，甚至可能造成飞弧（相对地或相间短路），烧损设备，危及人身安全，这就是所谓“带负荷拉隔离开关”的严重事故。在规定的使用条件下，可以接通和断开一定容量的空载变压器（室内315KVA，室外500KVA）；可以接通和断开一定长度的空载架空线路（室内5KM，室外10KM）；可以接通和断开一定长度的空载电缆线路。高压负荷开关、高压隔离开关和高压断路器的区别： 1.高压负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有限。 2.高压隔离开关一般是不能能带负荷分断的，结构上没有灭弧罩，也有能分断负荷的高压隔离开关，只是结构上与负荷开关不同，相对来说简单一些。 3.高压负荷开关和高压隔离开关，都可以形成明显断开点，大部分高压断路器不具隔离功能，也有少数高压断路器具隔离功能。 4.高压隔离开关不具备保护功能，高压负荷开关的保护一般是加熔断器保护，只有速断和过流。 5.高压断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。高压熔断器主要用于高压输电线路、电压变压器、电压互感器等电器设备的过载和短路保护。其结构一般包括熔丝管、接触导电部分、支持绝缘子和底座等部分，熔丝管中填充用于灭弧的石英砂细粒。熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝或金属片，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔件发热而熔化，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。互感器是电力系统为了传输电能，往往采用交流电压、大电流回路把电力送往用户，无法用仪表进行直接测量。互感器的作用，就是将交流电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，便于仪表直接测量，同时为继电保护和自动装置提供电源。电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和二次系统的联络元件，其一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。互感器性能的好坏，直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电器保护装置动作的可靠性。互感器分为电压互感器和电流互感器两大类，其主要作用有：将一次系统的电压、电流信息准确地传递到二次侧相关设备；将一次系统的高电压、大电流变换为二次侧的低电压（标准值）、小电流（标准值），使测量、计量仪表和继电器等装置标准化、小型化，并降低了对二次设备的绝缘要求；将二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面很好地隔离，从而保证了二次设备和人身的安全。1.电压互感器：测量用电流互感器主要与测量仪表配合，在线路正常工作状态下，用来测量电流、电压、功率等。测量用微型电流互感器主要要求：(1)绝缘可靠；(2)足够高的测量精度；(3)当被测线路发生故障出现的大电流时互感器应在适当的量程内饱和（如500%的额定电流）以保护测量仪表。保护用电流互感器保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同，保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。 2.电流互感器：利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。其工作原理、等值电路也与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，而与电流互感器的副边负载无关。由于副边接近于短路，所以原、副边电压U1和都很小，励磁电流I0也很小。电流互感器运行时，副边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相，三相星形和不完全星形。高压开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。低压开关柜适用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等行业，作为输电、配电及电能转换之用。本设计中上述电气设备型号见附录1。3.5 短路电流3.5.1 短路电流概述在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们 会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路 和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两 相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设 备的稳定性。短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。其计算目的是：1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2.在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3.在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4.在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5.按接地装置的设计，也需用短路电流。3.5.2 短路电流注意事项短路电流计算的一般规定：1.验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应 按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2.选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈 作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3.选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常 接线方式时短路电流为最大的地点。4.导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。短路计算基本假设：1)正常工作时，三相系统对称运行；2)所有电源的电动势相位角相同；3)电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5)元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6)系统短路时是金属性短路。3.5.3 短路电流的计算用相对值表示元件的物理量，称为标幺值。任意一个物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值，标幺值没有单位。标幺值= 物理量的有名值 /物理量的基准值则容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别用公式3-11、3-12、3-13、3-14计算： (式3-11) (式3-12) (式3-13) (式3-14)基准容量，基准电压，基准电流和基准阻抗也应遵守功率方程公式3-15和电压方程公式3-16。因此四个基准值只有两个是独立的，通常选择基准容量和基准电压按下式求出基准电流公式3-17和基准阻抗公式3-18计算： (式3-15) (式3-16) (式3-17) (式3-18) 基准值得选择是任意的，但为了计算方便，通常取100MVA为基准容量，曲线路平均额定电压为基准电压。表3-2为线路的的额定电压和基准电压对照值：表3-2 额定电压与基准电压对照表额定电压(UN)0.3861035110220500平均额定电压（Uav）基准电压(Ud)0.46.310.537115230550由于基准容量从一个电压等级换算到另一个电压等级时，其数值不变，而基准电压从一个电压等级换算成另一个电压等级时，其数值就是另一个电压等级的基准电压。 1）线路的电阻标幺值和电抗标幺值：线路给定的参数是长度(km)，单位长度的电阻和阻抗。其电阻标幺值和电抗标幺值分别用公式3-19、3-20： (式3-19) (式3-20) 式中，为基准容量（MVA）；为线路所在电压等级的基准电压（kV）。2）变压器的电抗标幺值变压器给出的参数是额定容量（MVA）和阻抗电压%,由于变压器绕组的电阻抗较电抗小的多，在变压器绕组伤的压降可忽略不计。 3）电力系统的电抗标幺值A）已知电力系统的出口断路器的断流容量即将系统变电所高压馈线出口断路器的断流容量看做系统短路容量来估计系统电抗，即公式3-21： (式3-21)B）已知电力系统出口处的短路容量， 系统电抗标幺值由式3-22决定： (式3-22)标么值法：1）绘计算电路图，选短路计算点。2）设定基准容量和基准电压，计算短路点基准电流一般设=100MVA, ，（短路计算电压）。短路基准电流按公式3-23计算： (式3-23)3）计算短路回路中各主要元件的阻抗标么值一般只计算电抗。A）电力系统的电抗标么值如公式3-24所示： (式3-24)式中电力系统出口断路器的断流容量单位为MVA)。B）电力线路的电抗标么值如公式3-25所示： (式3-25)式中线路所在电网的短路计算电压(单位为kV)。采用标么值计算时，无论短路计算点在哪里，电抗标么值均不需换算C）电力变压器的电抗标么值如公式3-26计算： (式3-26)式中 ：-变压器的短路电压(阻抗电压)百分值：-变压器的额定容童(单位为KVA，计算时化为与Sd同单位)本设计短路电流计算如下：本设计中供电系统图为图3-2所示，假设在变压器1T母线上发生三相短路时，求短路电流和短路容量。图3-2 供电系统图 1.由图3-2所示的供电系统图画出短路电流计算等效电路图，如图3-3所示。由断路器断流容量估算系统电抗，用表示。图3-3 短路电流计算等效电路图 2.取基准容量,基准电压，变压器型号为SCB8-1000/6/0.4KV：基准容量为=1000kVA,阻抗电压为=4.5；两个电压等级的基准电压为,相应的基准电流分别为、，则各元件电抗标幺值为： 系统S 线路WL 变压器1T和2T 3.三相短路时的短路电流和容量的计算 (1)计算短路回路的总阻抗标幺值 (2)计算K点在电压级的基准电流 (3)计算K点短路电流各量 第4章 防雷及接地系统的设计4.1 防雷及接地系统的概述雷电的破坏作用主要是雷电流引起的：一是雷直击在建筑物上生成的热效应作用和电动力作用，二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用。随着我国城市建设水平的不断提高，高层建筑多与重要市政工程相邻，常在基坑的四周做护坡桩保护四周的设施，防止边坡的坍塌。高层建筑地下部分一般为三层左右，基坑较深。在高层建筑的防雷接地系统设计、施工时，利用护坡桩内的主筋与防雷引下线连拉接，这样做具有经济、实用、便于施工、节约材料的特点。由于护坡桩在基坑下十几米深，因此接地电阻阻值一般可达到1欧姆左右。高层建筑防雷接地系统由内部防雷接地装置和外部防雷接地装置组成，内部防雷接地装置包括：笼式避雷网、专用接地装置，外部防雷接地装置包括：接地网、引下线、避雷带、均压环，以提高建筑物整体防雷的可靠性。民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92中规定12.2.2.1 重要的或人员密集的大型建筑物。如部、省级办公楼；省级会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑；以及大型商店、影剧院等。属于二级防雷的建筑物。4.2 防雷的措施一个完整的防雷设备由接闪器或避雷器、引下线和接地装置3部分组成。1.接闪器接闪器是用来接受直接雷击的金属物体。接闪器分为避雷针、避雷线、避雷带和壁垒网几种。接闪的金属杆称为避雷针，主要用于保护露天变配电设备及建筑物；接闪的金属线称避雷线或架空地线，主要用于保护输电线路；接闪的金属带、金属网分别称避雷带、壁垒网，主要用于保护建筑物。他们都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地，使被保护的线路、设备、建筑物免受雷击。2.避雷针避雷针的功能实质是引雷作用。当雷电先导临近地面时，它能使雷电场畸变，改变雷云放电的通道，吸引到避雷针本身，然后经与避雷针相连的引下线和接地装置将雷电流泄放到大地中去，使被保护物免受直接雷击。避雷针的保护范围，以其能防护直击雷的空间来表示，按国家标准规范，采用“滚球法”来确定。“滚球法”就是选择一个半径为hr(滚球半径)的滚球，沿需要防护直击雷的部分滚动，如果球体只触及接闪器或接闪器和地面，而不触及需要保护部位时，则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。滚球半径是按建筑防雷类别而定的，如表4-1所示：表4-1 防雷