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项目三： 学院锅炉房供、配电工程设计,1,项目三：学院锅炉房供、配电工程设计,导课 1、学院锅炉房存在的目或锅炉房的作用 2、锅炉房工作过程和生产工艺介绍，和同学们一起看锅炉房工艺设计图纸和设备表（主机和附机的区别） 3、锅炉房供、配电工程目的 4、按照已完成的学院锅炉房供、 配电工程图纸，介绍图纸的类型。,2,任务一：分析现有工程图纸找出优缺点，重新进行供配电 系统的构成设计、共同分析供配电 系统的构成框图的形成。 （一）按照设计规范和实际工程的需要供配电系统应该满足如下几个条件：,1、根据用电设备类型和负荷等级来确定电源形式 交流三相用电设备、三级负荷、电源采用单回路三相交流电源并采用TN-C-S接地形式。 2、电源引入后要有电源总开关、具有保护和分断总电源的能力、将TN-C接地形式转化成TN-C-S接地形式、能完成电能的计量和配出电源。 3、每任务一台锅炉是一个单独的生产单元，有自己的一套设备组。应有三个独立的供电回路与其对应，从锅炉自带的控制台即可分析出来。 4、三台锅炉还需要一个备用的供电回路，室内的照明和水处理设备组也需要各自的单独供电回路。 5、根据锅炉房实际的生产要求，应采用放射式的系统接线形式。,3,（二）构成原理框图,电源引入、计量 电源柜,供电回路的配出 配电柜,1号锅炉控制台,2号锅炉控制台,水处理设备电源,备用,照明总配电箱,4,复习：项目一中负荷计算目的以及的相关内容找到与项目二的共同点和不同点。 一、选择负荷计算的方法（选择需要系数法） 负荷计算的方法有需要系数法、二项式系数法和单位指标法（参见书中15页、23页和25页的内容），这三种方法的比较（书中26页内容）来看，单位指标法适用于工程的方案设计阶段；二项式法适用于用电设备台数少且容量差别较大的的场合，特别是机械加工行业低压分支线或干线上的负荷计算；需要系数法普遍应用于建筑行业各个类别的场合，以及设计的各个阶段。 民用建筑电气设计规范规定需要系数法使设计各个阶段负荷计算的首选方法。,任务二：负荷计算,5,二、计算范围和位置的确定 1、电源引入处负荷的计算PC 2、1、2、3号锅炉控制台引入电源处负荷计算PC1 3、水处理设备组电源供应箱引入处的负荷计算PC4 4、照明总配电箱PC5 5、备用回路PC6 6、锅炉控制台引出每个回路的负荷计算PC1-1 PC3-1 7、水处理电源箱引出每个回路的负荷计算PC4-1,6,三、确定计算负荷的计算过程,需要系数法求计算负荷 的通用公式如下：,步骤：,7,2、设备功率的确定（三相用电设备 ）,设备功率不一定等于额定功率，二者的关系取决于设备的工作制、设备的工作条件、设备是否有附加元器件（即附加损耗）等因素。设备的额定功率经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，即设备功率。 设备的工作制分为长期、短时和反复短时工作三种。不同反复短时工作的设别用负荷持续率 来区别： 负荷持续率=（工作时间/工作周期）100% 见书中17页公式2-6 设备功率的确定方法如下： （1）对于连续运行工作制的用电设备：Pe=PN （2）对于短时运行工作制用电设备，求计算负荷 时任务一般不予以考虑其设备功率。,8,（3）对于反复短时工作制的用电设备，是将用某一暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个标准暂载率下的功率。 1）对电焊设备：取 即：,2）对电动机起重设备：取 即,9,复习：对于照明用电设备的设备功率按下面方法计算： 1）白炽灯、高压卤钨灯：Pe=PN 2）气体放电灯、金属卤化物灯：除灯泡的功率 外，还应考虑镇流器的功率损耗。 即 整流器的设备功率是指额定交流输入功率。 成组用电设备的设备功率，不应包括备用设备。 . 单台电动机设备功率：Pe=PN/N,10,提示：使用需要系数法注意的问题 （民规JGJ16-2008),1、照明负荷考虑附属设备功率； 2、不考虑备用设备； 3、消防设备容量平时使用总容量时，不用考虑； 4、季节性负荷（制冷）选其中较大的计入总设备容量； 5、反复工作制的设备要按负荷持续率为25%折算； 6、单相负荷均匀分配到三相之中去； 7、设备分组计算时，同类设备总容量算术相加，不同类设备总容量应按有功、无功分别相加； 8、配电干线和变电所负荷计算应考虑同时系数。,9、当消防负荷大于火灾时切除的非消防计算负荷时，应按消防设备的计算负荷加上火灾时未切除的非消防设备的计算负荷进行计算。 10、当单相负荷的总计算容量小于计算范围内三相对称负荷总计算容量的15%时，应全部按三相对称负荷计算；当超过15%时，应将单相负荷等效成三相负荷，再与三相负荷相加。,11,3、锅炉房用电设备和负荷计算的特点 锅炉房内的用电设备均为交流三相动力用电设备，工作制为长期连续工作方式。负荷计算应该使用三相用电设备的负荷计算方法。 4、计算过程（从用电设备处开始） 以锅炉控制台输出的回路 PC1-1为例： （1）确定该供电回路中用电设备性质和技术参数 该回路是给锅炉的单台鼓风机供电回路，从设备表查到设备编4，是任务一台三相异步电动机，该设备的额定功率为7.5千瓦，电动机型号和技术参数要进一步查找，主要查找效率N 、功率因数COS额定电流。 （2）确定设备功率 Pe Pe=PN/N Pe=7.5 / 0.85 =8.82 (3)确定需要系数按照公式确定计算电流单台设备的需要系数为1, PC1-1=PE=8.82KW IC1-1 =PC1-1/3 COSUN =15.7A 假定COS=0.85,12,以锅炉控制台电源引入处 回路 PC1为例,（1）确定计算范围以及范围内用电设备性质和技术参数 有多台三相交流用电设备可以称为一组，而且均为电动机负荷，属于长期连续工作制。 （2）确定该台锅炉用电设备组的设备功率 Pe Pe=PN (3)确定需要系数 一组用电设备需要系数的取值大小，主要考虑这组用电设备是否同时工作，同时工作时是否同时达到额定状态或是否长期达到最大工作电流。 根据设计规范和实际用电负荷的工作状态我们认为需要系数定在0.850.9之间比较合理，我们取值0.88. COS=0.85（参见书中22页表2-2） 注意：需要系数的确定是需要理论根据和实际工作经验的 （4）按照公式确定计算负荷 PC1=Kd PN 或PC1=Kd Pe IC1 =PC1/3 COSUN,13,假定照明配电箱的三相计算负荷Pcl值为20Kw. （1）计算公式的引出和对计算公式的理解 PC = Kp （Pc-1+ Pc-2 +Pc-3+ Pc-4 + Pcl ）（千瓦） QC = Kq ( QC-1 + QC-2+ QC-3 + QC-4 + QCI )（千乏）,1,两点注意: 1、公式中Kp 、 Kq 为有功和无功同期系数，在容量不超出5000千瓦时数值为1. 2、各个用电设备组计算电流值之和不等于总的计算电流。,总电源引入处 计算负荷的确定,14,任务三：导线或电缆型号、截面和其敷设方式的选择 动力配线平面图的读识和二次设计 一、导线或电缆型号、截面和其敷设方式的选择,1、选择的原则 按照项目一中所学过的导线选择方法，选择型号和导线截面以及敷 设方式的选择 2、实际选择过程（207页表7-5） 导线采用BV-500型、相线截面的选择方法是采用允许载流量法和机械强度的要求进行，中性线和保护线的选择根据规定。敷设方式采用穿钢管沿地面埋设，敷设的路径根据实际情况确定，不穿过设备基础等。 举例：锅炉鼓风机电动机回路导线截面的选择 计算电流为8.8安培、管内穿四根导线相线、中性线截面为:2.5mm2,15,任务四、动力配线平面图 的读识,1. 配线平面图 图形及符号的规定 P221 （1）、用电设备的标准标注规定格式： （2）、配电设备的标准标注格式规定： （3）、导线的标准标注规定格式： （4）、配电设备和导线一起标注规定格式： 读识举例 P222 图7-8 2. 低压动力配电系统图 P223 图7-9,16,动力配线平面图,17,任务五、二次设计练习,18,（一）、 开关、保护设备在低压配电系统中的选择、配置 分为三个环节：1、实训基地部分认识低压电器设备 2、课堂部分如何选择低压电器设备 3、现场部分电器设备的使用情况,19,低压配电系统的保护内容： 按保护对象分类：,防止间接触电：接地故障保护 防止电路故障导致过热：短路保护、过载保护,用电设备的保护 供电线路的保护,照明用电设备 电力用电设备,低压配电系统的理论,照明用电设备的保护 主要考虑短路保护 电力用电设备的保护 主要考虑短路保护和过载保护 3. 低压供配电线路的保护 主要考虑短路保护、过载保护和过压保护,20,任务六 实训基地实习项目： 低压电气设备的认识,21,低压电气设备的认识,低压电气设备-指交流1000V及以下、直流1200V以下的 电气设备。 包括：低压控制电器和低压配电电器 主要讲：熔断器、刀开关、断路器、交流接触器、 低压配电配电屏等,电路的控制、调节作用，用于电力拖动和自动控制系统中,电路的通断、保护作用，用于电力网系统中,22,分类：按功能分： 快速熔断式（RS0 RS3 RLS系列） 自复熔断式（RZ系列）（与自动开关串联使用） 报警熔断式（RX系列） 限流式熔断器（RT0系列） 非限流式熔断器（RM系列） 按结构分： 封闭管式、瓷插式、螺旋式、有填式、无填式等 RC RL RT RM,一、熔断器 FU,用途：短路保护,23,应用： RC1-交流50Hz、380/220V的低压电路末端及电气设备 RM10-交流50Hz、500V以下或直流440V及以下成套配 电设备中 RL1-交流50Hz、500V、额定电流200A的电动机线路 RT-交流50Hz、380V的供电线路中及对断流能力要求较 高的场所，如：发电厂、变电所的主回路等 RS-硅整流元件及其成套装置 RZ-不便更换的场所,24,几种常见的低压熔断器：,螺旋式熔断器,25,填料式熔断器,瓷插式熔断器,26,RM3型有填料封闭管式熔断器,RM10型无填料封闭管式熔断器,RM10型管式熔断片,27,二 低压刀开关QK,用途：用于不频繁地分断低压配电装置及供电线路中。兼 有电源隔离的作用。 分类：按操作方式分：手动、电动 按灭弧装置分：有灭弧罩、不带灭弧罩 按极数分：单极、双极、三极 按工作原理分：胶盖闸刀开关、刀形旋转开关、 铁壳开关、熔断式开关、组合开关,28,三 低压隔离开关（QS）,作用：隔离电源，使电路有明显的断开点。 特点：无灭弧罩， 不能带负荷操作， 与断路器配合使用 文字符号：QS 图形符号：,HD13系列电动式和手动式大电流刀开关,29,30,31,又称熔断式刀开关 作用：分合电路，过负荷和短路保护。 具有熔断器和刀开关的双重功能。 文字符号：QK 图形符号：,四 低压刀熔开关,32,33,胶盖开关-HK1 HK2 无灭弧功能，只能用于不频繁操作 铁壳开关-HH3 HH4 HH10 HH11 有灭弧功能、连锁机构， 有短路保护能力，用于不频繁操作的操作的场合。 刀熔开关-HR 用于负荷电流小于600A的配电系统中，兼有 过载和短路保护的作用。 低压隔离开关-HD 无灭弧装置，起隔离作用，在民用建筑 中与低压断路器配合使用。 组合开关-HZ10 是多功能开关，通断电路、切换电源或负 载侧三相电流/电压，控制小容量电动机正反转 等，不宜频繁操作。,常用系列介绍,34,五 低压负荷开关（QL）,用途：通断负荷电流，由断路器进行短路保护 特点：操作方便、安全经济 分类：开启式、封闭式,（一）开启式负荷开关 用途：小容量照明电路 优点：有防护外壳，价低 缺点：无灭弧装置，安全性能差,35,（二）封闭式负荷开关（铁壳开关） 用途：负荷较大的低压电路 特点：储能合闸方式；联锁机构(合闸不能开箱);灭弧系统,36,六 低压断路器（QF）,用途：通断电路；可实现短路、过载、失压保护 特点：有完善的电气触头和灭弧装置，有较强的断流能力，动作值可调 分类：框架式（DW）、塑料外壳式（DZ）,37,工作原理：短路时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电源；过载时，双金属片弯曲，顶开脱钩，断开电源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。,短路保护,过载保护,失压保护,38,DW10系列框架式断路器,39,塑料外壳式低压断路器,40,小型塑料外壳式低压断路器：,41,七 交流接触器,用途：通断电路 控制对象：电动机及其它电力负载 特点：可远距离频繁操作，不能切断短路电流,有关符号：,42,43,44,八 漏电保护器,用途：对电路相线或零线对地漏电或触电进行保护,漏电保护原理：,正常时三相电流之和为零，TA中无磁通，脱扣器不动作。 漏电或单相接地时，三相电流之和不为零，TA中产生磁通，任务二次侧有电流，放大后，使脱扣器动作，QF跳闸。,45,DBL-8低压漏电保护器，为自动延时重合闸和动作灵敏可调的电流型漏电保护器。,SDB-剩余电流动作保护器 可作为低压供电网中总保护、分路保护及各种用电场所安全保护,46,九 低压配电屏,低压配电屏是按任务一定的线路方案将有关一、二次设备组合而成的低压成套配电装置。 用途：适用于低压配电系统中动力和照明之用。 型号：P103 分类：固定式、抽屉式 固定式：所有电器元件都固定安装。简单经济，应用广泛 抽屉式：某些电器元件按一次线路方案可灵活组合组装，结构紧凑、通用性好，安装灵活方便，防护安全性能好,47,PGL型低压配电屏,48,MNS1低压抽出式开关柜,49,任务七： 课堂内容： 开关、保护设备在低压配电系统中的选择 按正常条件进行选择，按短路条件进行校验,50,指导 设计规范的规定介绍 民用建筑电气设计规范JGJ16-2008规定： 7.5.1低压电器的选择应符合下列规定： 1 选用的电器应符合下列规定： 1）电器的额定电压、额定频率应与所在回路标称电压及频率相适应； 2）电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流 3）电器应适合所在场所的环境条件； 4）电器应满足短路条件下的动稳定和热稳定的要求。用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。,51,2当维护测试和检修设备需断开电源时，应设置隔离开关电器。 3 严禁将半导体电器作隔离电器。 7.5.2在TN-C系统中，严禁断开PEN导体，不得装设断开 PEN导体的电器。 7.5.4自动转换开关（ATSE）的选用应符合下列规定： 1 应根据配电系统的要求，选择高可靠性的ATSE， 2 ATSE的转换动作时间，应满足负荷允许的最大断电时 间的要求， 3 当采用PC级的ATSE作时。其额定电流不应小于回路计 算电流的125%，,52,4 当采用CB级ATSE为消防负荷供电时，应采用仅具有短路保护的的断路器组成的ATSE； 5 所选用的ATSE宜具有检修隔离功能；当ATSE本体没有检修隔离功能时，设计上应采取隔离措施； 6 ATSE的切换时间应与供配电系统继电保护时间配合，并应避免连续切换； 7 ATSE为大容量电机负荷供电时，应适当调整转换时间。,53,一 设备的选择与计算,54,（一）熔断器保护装置 的选择与计算,保护用电设备选择及计算 1. 保护变压器：NFE =(1.52)NT 2. 保护电压互感器：NFE =0.5A 3. 保护电动机： 4. 保护照明设备：NFE =(1.11.5)N,保护单台：NFE =(1.52.5)LN 保护多台：NFE =(1.52.5)LNMAX+LN（n-1),55,保护线路选择与计算 同时满足以下三个条件： 1. NFE C （为了使供配电线路正常工作） 2. NFE KCPK （为了绕过尖峰电流） 3. NFE KOLAL（为了满足导线载流量的要求）,详见P216,详见P216,56,（二）、选择熔断器时应注意：,（1） 类型满足保护对象的要求 （2） UN Ug （3）电流的要求 （4）上一级额定电流高出下一级额定电流23级 （5）上一级的动作时间是下一级动作时间的3倍以上 （6）注意与其它开关电器的配合,57,低压断路器保护装置的选择与计算,一、低压断路器的主要参数: 1. 额定电压UN 2. 额定电流：又分为：断路器壳架额定电流和脱扣额定电流 3. 额定极限短路分断能力Cu 任务一般来说，可按以下方法来选择断路器： 1. UN Ug 2. 断路器的额定电流负载的工作电流 3. 断路器脱扣器的额定电流负载的工作电流 4. 断路器极限通断能力电路最大短路电流 5. 脱扣器保护功能的选择：（热磁式和电子式）,58,二、断 路 器 类 型 的 选 择,59,三、断 路 器 的 结 构,60,四、低压断路器保护装置的选择与计算,断路器的选择包括以下几个方面：,主触头额定电流NORC 电磁脱扣器额定 电流（动作电流） 热脱扣器额定电流OPTR,瞬时脱扣器（短路保护）OP（0） 短延时脱扣器（短路保护）OP（S） 长延时脱扣器（过载保护）OP（L）,六个电流的关系是： NOROPTROP（0）OP（S） OP（L） C,61,1. 保护用电设备时，瞬时（或短延时）过流脱扣器的整定 OP（0） KreLPK 2. 保护线路时的选择计算 （1）长延时过流脱扣器动作电流的整定 OP（L） KreLC KreL=1.1 （2）短延时过流脱扣器动作电流的整定 OP（S） KreLPK KreL=1.2 （3）瞬时过流脱扣器动作电流的整定 OP（0） KreLPK KreL=1.3,可靠系数 详见P218,三者关系： （3）（2）（1）,62,（4）热脱扣器动作电流的整定 OPTR KreLC （5）还应注意：所有脱扣器的动作电流都要与线路相配合 OP KOLAL 3. 前后级低压断路器之间的配合 断路器动作时间偏差范围：（2030） t1 1.857 t2 前、后级动作电流的关系：OP11.2OP2,允许过载负荷系数 瞬时、短延时：4.5 长延时：1.1,63,任务八 开关、保护设备在低压配电系统中的配置,64,一：开关、保护装置在低压配电系统中的配置,开关、保护装置在低压配电系统中的配置方案,任务一台变压器 两台变压器 便于检修 用于频繁 QF不足断开 操作电路 短路电流,65,任务九：实训学院游泳馆换热站、水泵房 供、配电工程设计,66,一、设计条件： 1、电源为220/380伏交流，接地系统形式为TNC。采用电力电缆由轴线号为12和M交界处沿地直埋形式引入。 2、地下室和一层设备平面布置图各一张，设备表一份。 3、出线口标高见图。 二、设计内容和要求： 1、供电系统的设计，绘制系统图。 2、动力配电平面图的设计，分别绘制地下室和一层动力配线平面图。 3、计算书一份。 4、图纸和计算书均用A4纸,67,三、设计步骤： （一）、按照使用的功能构成供电系统 1、电源引入配电柜的接线形式同开关、保护装置在低压配电系统中的配置方案中的C方案， 2、配出的配电柜按照回路数选择仅带有断路器得即可 3、每一个配出回路应该具有工作电流指示，因此设置电流互感器。 4、输出回路选择配置方案中的D方案. （二）、负荷计算 （采用需要系数法，需要系数值和功率因数的值查书中22页表2-2第一项各种水泵的内容）。,68,（三）、导线型号截面和敷设方式的选择 （四）、保护和控制设备的选择 （五）、系统图的绘制 （六）、动力配线平面图的绘制 （七）、设计说明和计算书的编制,69,四、设计提示： 1、低压动力配电系统图： 在建筑供、配电的系统中，将给三相用电设备的供电系统称为动力配电系统。配电系统图是用单线来表示三相线路并采用国家规定的图形、文字符号和绘制方法来表示出线路中配电设备与用电设备的连接方式，配电设备之间的连接方式，以及配电设备中所设置的用电设备保护和开关、控制装置的规格、型号等有关数据。 它和配电平面图相对应共同表示出低压动力配电系统的实际情况。,70,2：低压动力配线平面图： 低压动力配线平面图应分为室外和室内两种类型。 室内的动力配线平面图，它是在建筑平面图的基础上，采用国家规定的图形、文字符号和绘制方法来进行绘制的，它可以表示出用电设备安装的实际位置、标高、容量，并表示出给用电设备配电线路的型号、敷设方式、部位和敷设的路径。,71,理论知识的补充：尖峰电流的计算,72,一、尖峰电流的概念 尖峰电流-供电系统中持续了12S的最大电流， 通常用IPK表示。 用途：借此计算电压波动、选择熔断器、断路器、 整定继电保护装置及检验电动机自启动条 件等。 二、尖峰电流的计算 1.单台用电设备尖峰电流的计算 IPK=Ist=KstIN,73,2.多台用电设备的尖峰电流的计算 IPK=IC+（Ist-IN）max,式中，Istmax-用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大 的那台设备的起动电流； （IstIN）max-用电设备组中起动电流与额定电流之 差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之差。,或,3.自启动的电动机组尖峰电流的计算 IPK=IST,不算差最大那台的,74,例 题 分 析,【例2-8】有一380V配电干线，给三台电动机供电， 已知IN1=5A， IN2=4A， IN3=10A Ist1=35A，Ist2=16A， Kst3=3， 求该配电线路的尖峰电流。 解： Ist1IN1=355=30A Ist2IN2=164=12A Ist3IN3= Kst3IN3IN3=31010=20A 可见，（IstIN）max=30A，则Istmax=35A， 取K=0.9，因此该线路的尖峰电流为 Ipk= K（IN2 +IN3）+ Istmax=0.9（4+10）+35=47.6A 或Ipk= K（ IN1+ IN2 +IN3）+ (Ist-IN)max=47.1A,75,按短路工作条件选择：,原则：,1、可能通过短路电流的电器(如刀开关、刀熔开关)，应满足动、热稳定条件 2、断开短路电流的电器(如熔断器、断路器)应满足分断短路电流的能力 （1）熔断器的选择 1）限流型熔断器： 2）非限流型熔断器： （2）断路器的选择 1）框架式（DW型）： 2）塑壳式（DZ型）：,76,
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