(完整word版)供配电技术课程设计

第一章绪论

随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。供配电系统是电力系统的电能用户。电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。

供配电系统是电力系统的重要组成部分，供配电系统的任务就是向用户和用电设备供应和分配电能。用户所需的电能，绝大多数是由公共电力系统供给的，所以供配电至关重要，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

1. 安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

2. 可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

3. 优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求.

4. 经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小，除电化工业外。电能在工业生产中的重要性不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量是提高产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本、减轻工人的劳动强度、改善工人的劳动条件、有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义。因此做好工厂供电工作对于节约能源、支援国家经济建设也具有重大的作用。

第二章供配电的要求

2.1供配电系统设计的一般规定

（1）配电电压应采用220/380V。

（2）配电系统设计应根据工程规模、设备布置、负荷容量及性质等综合考确定。

（3）配电系统应满足生产和使用所需的供电可靠性和电压质量；接线简单，并具有一定的灵活性；操作安全，检修方便；另外，还要考虑节省有色金属消耗、减少电能损耗。

（4）自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级，但对非重要负荷供电时，可超过三级。

(5)由公用电网引入建筑物内的电源线路，应在屋内靠近进线点便于操作维护的地方装设电

源开关和保护电器。若由本单位配变电所引入建筑物内的专用电源线路，可装设不带保护的隔离电器。

(6)当用电设备容量大，或负荷性质重要，或在很潮湿、有腐蚀性环境的车间及建筑物内，

宜采用放射式配电。

(7)各级低压配电屏(箱)，应根据发展的可能性留有适当的备用回路。

2.2 多层建筑的低压配电的一般原则

（1）应满足计量、维护管理、供电安全、可靠的要求，应将照明与电力负荷分成不同配电系统。

（2）确定多层住宅低压配电系统及计量方式时，应与当地供电部门协商，一般可采用以下几种方式：

①单元总配电箱设于首层，内设总计量表，各层配电箱内设分户表，由总配电箱至各层配电箱宜采用树干式配电，各层配电箱至各用户采用放射式配电；

②单元不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表，其配电干线、支线的配电方式同上项；

③分户计量表全部集中于首层(或中间层)电表间内，配电支线以放射式配电至各户。

（3）多层住宅照明计量应一户一表。

（4）除多层住宅外的其他多层建筑，对于较大的集中负荷或较重要的负荷，应从配电室以放射式配电；对于向各层配电间或配电箱的配电，宜采用树干式和分区树干式的方式。

2.3 高层建筑的低压配电的一般规则

（1）选择变压器时，一般选用SCL型环氧树脂干式变压器。

（2）将照明与电力负荷分成不同的配电系统；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。

（3）对于容量较大的集中负荷或重要负荷从配电室以放射式配电；对各层配电间的配电宜采用下列方式：

①工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或首层到顶层垂直干线的方式；

②工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式；

③工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。

（4）对经常处于备用状态的消防泵、喷淋泵、事故排烟风机等设备，不作为计算负荷的一部分来选择变压器容量。

（5）高层建筑的配电箱设置和配电回路划分，应根据负荷的性质和密度、防火分区、维护管理等条件综合确定。

（6）自各层配电箱至用电负荷的分支回路。

（7）高层住宅的照明计量表应采用一户一表，公用楼梯、公用走道的照明及公用电力计量宜单独设表。

第三章电力系统接地的介绍

3.1 高压系统的接地介绍

1、按接地方式分类

1）直接接地制式，即将变压器或发电机的中性点直接或通过小电阻与接地装置相连。这种接地制式的系统，当发生单相接地短路时，接地电流很大，所以又叫大电流接地制式。

2）不接地制式，即将变压器或发电机的中性点不与接地装置相连或通过保护、测量、信号仪表、消弧线圈以及具有大电阻等接地设备与接地装置相连。这种接地制式的系统，当发生单相接地短路时，接地电流很小，所以又叫小电流接地制式。

2、按接地设备分类

1）不经接地设备的接地制式，变压器或发电机的中性点不经任何接地设备直接接地或不接地。

2）经电抗或消弧线圈的接地制式，变压器或发电机的中性点通过消弧线圈与接地装置相连。

3）经电阻的接地制式，变压器或发电机的中性点通过电阻器与接地装置相连。电阻器为高阻值者称为高电阻接地制式，电阻器为低阻值者称为低电阻接地制式。

4）经电抗补偿、电阻并联的接地制式，变压器或发电机的中性点通过电抗器与电阻器并联接地，其中电抗器宜采用标准规格的消弧线圈。

3.2 低压系统接地介绍

3.2.1 IT接地系统

IT系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可导电部分通过保护接地线与接地极连接。

在lT系统内:

(1)电气装置带电导体与地绝缘，或电源的中性点经高阻抗接地;

(2)所有的外露导电部分和装置外导电部分经电气装置的接地极接地。

由于该系统出现第一次故障时故障电流小，电气设备金属外壳不会产生危险性的接触电压，因此可以不切断电源，使电气设备继续运行，并可通过报警装置及检查消除故障。

IT系统内发生第二次故障时应自动切断电源：当在另一相线或中性线上发生第二次故障时，必须快速切除故障。

IT系统特点（不引出中性线）－发生第一次接地故障时，接地故障电流仅为非故障相对地的电容电流，其值很小，外露导电部分对地电压不超过50V，不需要立即切断故障回路，保证供电的连续性；－发生接地故障时，对地电压升高1.73倍；－220V负载需配降压变压器，或由系统外电源专供；－安装绝缘监察器。使用场所：供电连续性要求较高，如应急电源、医院手术室等。IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。第二个字母T 表示负载侧电气设备进行接地保护。IT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。

图3-2-1-1 IT接地系统图

3.2.2 TT接地系统

TT 方式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT 系统。第一个符号T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接接地，而与系统如何接地无关。

TT系统的主要优点是：

（1）能拟制高压线与低压线搭连或配变高低压绕组间绝缘击穿时低压电网出现的过电压；

（2）对低压电网的雷击过电压有一定的泄漏能力；

（3）与低压电器外壳不接地相比，在电器发生碰壳事故时，可降低外壳的对地电压，因而可减轻人身触电危害程度；[1]

（4）由于单相接地时接地电流比较大，可使保护装置（漏电保护器）可靠动作，及时切除故障。

TT系统的主要缺点是：

（1）低、高压线路雷击时，配变可能发生正、逆变换过电压；

（2）低压电器外壳接地的保护效果不及IT系统．

（3）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）

时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。

（4）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，困此TT系统难以推广。

（5）TT系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。

图3-2-2-1 TT接地系统图

3.2.3 TN接地系统

TN系统中所有电气设备的外露导电部分接到保护线上，与配电系统的中性点相连。保护线应在每个变电所或变电站附近接地。配电系统引入建筑物时，保护线在其入口处接地。将保护线与附近的有效接地极相连，必要时可增加接地点并均匀分布。

中性线的检测与相应切断导线的要求与TT系统相同。

根据中性线N与保护线PE是否合并的情况，将TN接地系统分为TN-C、TN-S和TN-C-S。1）TN-C接地系统

保护线和中性线合并为PEN线的系统，具有简单、经济的优点。接地短路故障时，故障电流大，采用一般的过电流保护器切断电源。对于单相负荷或三相不平衡负荷以及有谐波电流负荷的线路中，PEN线有电流，其产生的压降呈现在电气设备的金属外壳和线路金属套管上，对敏感设备不利。此外，PEN线上的微弱电流在爆炸危险环境也可能引起爆炸，因此在爆炸危险

环境中不能采用这种系统。由于PEN线在同一建筑物内相互有电气连接，所以当PEN线断线或相线直接与大地短路时，都呈现相当高的对地故障电压，会扩大事故范围。

图3-2-3-1 TN-C接地系统图

2）TN-S接地系统

保护线和中性线分开的系统。正常情况下PE线不通过负荷电流，所以与PE线相连的电气设备的金属外壳在正常时不带电，所以可用于精密设备以及有爆炸危险的环境中。但是TN-S 系统仍存在相线对大地短路引起电压升高和对地故障电压的蔓延问题。

图3-2-3-2 TN-S接地系统图

3）TN-C-S接地系统

PEN线从某点开始分为保护线和中性线。分开后的N线对地绝缘。为了防止混淆PE和N 线。国标规定，PE、PEN线涂黄绿相间色标，N线涂浅兰色色标。PEN线分开后就不能再合并，否则将失去分开后形成的TN-C-S接地系统的特点。

图3-2-3-3 TN-C-S接地系统图

第四章防雷接地系统

4.1防雷与接地系统概述

4.1.1建筑物的防雷等级

一级防雷的建筑物：

（1）凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、人工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。

（2）具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。

（3）具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大坡坏和人身伤亡者。

（4）超高建筑物，如40层及以上的住宅建筑，建筑高度超过100米的其他民用以及一般工业建筑物。

二级防雷的建筑物：

（1）国家级重点文物保护的建筑物。

（2）国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。

（3）国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑

物。

（4）制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。

（5）高层建筑物，如19层及以上的住宅和高度超过50米的其他民用和一般工业建筑物。

三级防雷的建筑物：

（1）省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。

（2）10至18层的普通住宅。建筑物高度不超过50米的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、图书馆、档案楼和省级以下的邮政楼等。

（3）预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。

根据以上分类可知本建筑属三级防雷建筑物，下面就就讨论一下三级防雷建4.1.2防雷系统的设计原则

1、保护器不影响被保护设备的正常工作；

2、雷击产生冲击波时，所采用的防护器件应有低阻抗，将冲击电流直接导入大地而不产生危险的冲击对地电位差；

3、防护器件应有较高的承受冲击能量的能力，并有规范的接地系统。

按照IEC1312-1～3规范，为保护你变频器系统的设备，将需要保护的空间划分为不同的防雷区（LPZ），根据各部分空间不同的LEMP（雷闪电磁脉冲）的严重程度和实际情况确立相应的防护等级，合理使用相应的防雷器。

4、电源系统：据有关统计资料表明，感应雷中有80%是经由电源线侵入网络设备的，要保护好电子设备，需要在它们的电源输入端之前设置电源防雷器，这样可以将从沿市电电路袭来的雷电过电压提前泄放到大地。

4.1.3一般的防雷措施

（1）各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人的措施。

（2）第一类防雷建筑物和一些所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。

（3）装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。

筑物的保护措施。

4.2建筑物的防雷设施

4.2.1建筑物防雷

（1）本工程防雷等级为三类。建筑物的防雷装置应满足防直击雷、防雷电感应及雷电波的侵入，并设置总等电位联结。

（2）接闪器：接闪器采用10镀圆铜，凡突出屋面的所有金属构件、金属通风管、金属屋架等均与避雷带可靠焊接。

（3）引下线：线间距不大于25M。引下线上端与避雷带焊接，下端与接地极焊接；引下线在距地0.75M设接地测试连接板，-0.5M预埋连接板供补打接地极用；设连接板的引下线位

置参见一层接地及房顶防雷平面图。

（4）接地装置：利用结构独立基础做接地极，并利用结构地梁内钢筋或40×4扁（无地梁钢筋处）将桩基础接地极连接在一起。

4.2.2接地及安全措施

（1）本工程防雷接地、电气设备的保护接地等的接地共用同一的接地极，要求接地电阻不大于1欧姆，实测不满足要求时，不打人工接地体。

（2）凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。

（3）本工程采用总等电位联结，总等电位板由紫铜板纸制成，应将建筑物内保护干线、设备进线总管等进行联结，总等电位联结结构采用等电位卡子；局部等电位箱暗装，底边距地0.3M。将卫生间内所有金属管道，金属构件插座PE线相联结。具体做法参见国标图集02D501-2（4）过电压保护：在电源总配电柜内装第一级电涌保护器In》50KA；住户配电箱内装第二季电涌保护器In》In=10KA。

（5）有线电视系统引入端，电话引入段等处设过电压保护装置。

（6）本工程接地型式采用TN-C-S系统，电源在住户处做重复接地，并与防雷接地共用接地极。

第五章课设心得

经过本学期对供配电的学习，对供配电有了初步的认识，通过做课程设计加深了对供配电的理解。从开始到课程设计报告的完成，每一步对我来说都是新的尝试与挑战，在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰。

这次课程设计的经历也会使我终身受益，通过这次课程设计，我从中学到了许多知识，不仅加深了我对这门课程的理解，更提高了我的设计能力与实践能力。同时，也学到了很多以前在课堂上没有学到的内容。

同时在这次课设中，我们组一共8名成员，每个人负责一块，让我意识到了团结协作的重要性。

参考文献：

[1]唐志平.供配电技术（第3版）.电子工业出版社.2013

[2]刘宝贵杨志辉.发电厂变电所部分（第2版）.中国电力出版社.2009

[3]王士政，冯金光.发电厂电气部分（第3版）.北京：中国水利水电出版社.2003 [4]华智明.电力系统.重庆：重庆大学出版社.2005

[5]熊信银.张步涵.电力系统工程基础.华中科技大学出版社.2003 [6]电气设计手册. 机械工业出版社.2007