第九章 电力工程设计

1. 第九章 电力工程设计 章节导学 • 本章教学内容 • 1 电气工程制图的基本知识2 电力设备图形符号3 电力工程CAD简介4 变电站电气主接线设计示例5 工厂供电设计示例6 建筑配电设计示例 • 重点：电力工程制图的基本知识；电力设备图形符号； 变电所电气设计示例。 • 难点：变电所电气设计示例。

2. 第一节 电气工程制图的基本知识 • 图样作为“工程界的语言”，须要有一些统一的规定，以利于生产和交流技术思想。 • 实际工程的电气接线是靠电气图纸来表征。电气图纸是电气工程的语言，对电气工程的设计、安装、制造、试验、运行维护和生产管理都不可缺少。 • 为了表达、传递和沟通信息，电气工程图纸必须按照统一的标准和规定绘制。

3. 一、电气工程图的种类 • 一项工程的电气图通常由几部分组成： • 1、目录和前言 • 2、电气系统图和框图 • 主要表示整个工程或其中某一项目的供电方式和电能输送的关系，亦可表示某一装置各主要组成部分的关系。 • 3、电路图 • 电路图主要表示某一系统或装置的工作原理。如电动机控制回路图、继电保护原理图等。

4. 4、接线图 • 主要表示电气装置内部各元件之间及其他装置之间的连接关系，便于安装接线及维护。 • 5、电气平面图 • 主要表示某一电气工程中电气设备、装置和线路的平面布置。一般在建筑平面的基础上绘制出来。 • 6、设备元件和材料表 • 把某一电气工程所需主要设备、元件、材料和有关的数据列成表格，表示其名称、符号、型号、规格、数量等。

5. 7、设备布置图 • 主要表示各种电气设备的布置形式、安装方式及相互间的尺寸关系。 • 8、大样图 • 主要表示电气工程某一部件、构件的结构，用于指导加工与安装，其中一部分大样图为国家标准图。 • 9、产品使用说明书、用电图 • 电气工程中选用的设备和装置，生产厂家往往随产品使用说明书附上电气图。 • 10、其他电气图 • 如：功能图、逻辑图、曲线图、表格、印刷电路板图等。

6. 二、电气工程制图的一般规则概述 • （一）图纸格式 • 图纸通常由边框线、图框线、标题栏、会签栏组成。 • 1、幅面尺寸 • 由边框线所围成的图面，称为图纸的幅面。幅面大小共分5类：A0、A1、 A2、 A3、 A4，其尺寸如表9－1所示。根据需要，可对A3、 A4号图加长，加长幅面尺寸如表9－2所示。

7. 表9－1 基本幅面尺寸（mm）

8. 表9－2 加长幅面尺寸（mm）

9. 2、图框 • 图框又分为内框和外框，外框尺寸即表9－1、表9－2中规定的尺寸。内框尺寸为外框尺寸减去相应的“a”、“c”、“e”的尺寸。。 • 加长幅面的内框尺寸，按选用的基本幅面大一号的图框尺寸确定。

10. 不留装订边的图框

11. 留装订边的图框

12. 3、标题栏 • （1）标题栏位置。无论对X型水平放置的图纸，还是Y型垂直放置的图纸，标题栏都应该在图面的右下角。标题栏的观看方向一般与图的观看方向相一致。 • （2）国内工程通用标题栏的基本信息及尺寸。

13. 设计通用标题栏（A0－A1）（单位：mm）

14. 设计通用标题栏（A2－A4）（单位：mm）

15. 4、会签栏 • 由多个专业相关的图纸应有会签栏。 会签栏（单位：mm）

16. 5、图幅分区 • 对于幅面大而内容复杂的电气图，为确定图上内容的位置及一些其它用途，需对图幅进行分区。 • 图中将图纸的两对边各自等分加以分区，分区的数目应为偶数。每一分区的长度一般在25mm－75mm之间。每个分区内竖边方向用大写拉丁字母，横边方向用阿拉伯数字分别编号。编号的顺序应从标题栏相对的左上角开始。分区代号用字母和数字表示，如B3、C5等。

17. 图幅分区

18. （二）文字 • 1、字体 • 电气技术图样和简图中的字体，所选汉字应为长仿宋体。 • 2、文字尺寸高度 • （1）常用的文字尺寸宜在下列尺寸中选择： • 2.5mm、3.5mm、5mm、7mm、10mm、14mm、20mm。 • （2）字符的宽高比约为0.7。 • （3）各行文字间的行距不应小于1.5倍的字高。 • 3、表格中的文字和数字 • （1）数字书写：带小数的数值，按小数点对齐；不带小数的数值，按个位数对齐。 • （2）文字书写：正文按左对齐。

19. （三）图线 • 1、线宽 • 根据用途，图线宽度宜从下列线宽中选用： • 0.18mm、0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm、2.0mm。 • 图形对象的线宽应尽量不多于2种，每两种线宽间的比值应不小于2。 • 2、图线间距 • 平行线（包括画阴影线）之间的最小间距不小于粗线宽度的两倍，建议不小于0.7mm。 • 3、图线型式 • 根据不同的结构含义，采用不同的线型。

20. 表9－3 图线型式

21. （四）比例 • 推荐采用比例规定，如表9－4所示。 表9－4 推荐采用的比例规定

22. 第二节 电力设备图形符号 • 图形符号是指用于图样或其他文件以表达一个设备或概念的图形、标记或字符。 • 一、图形符号的构成 • 1、符号要素 • 是一种具有确定意义的简单图形，不能单独使用。符号要素须同其他图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。

23. 2、限定符号 • 加在其他符号上用以提供附加信息的符号。通常不能单独使用。有时一般符号也可用作限定符号。 • 3、一般符号 • 一种表示一类产品和此类产品特征的很简单的符号。 • 4、方框符号 • 一种简单图形用以表示元件、设备等的组合及其功能的符号。既不给出元件、设备的细节，也不考虑所有连接。 • 5、组合符号 • 指通过以上已规定的符号进行适当组合派生出来的，表示某些特定装置或概念的符号。

24. 二、图形符号的使用规则 • 电气制图在选用图形符号时，应遵守以下使用规则： • 1、图形符号的大小和方位可根据图面布置确定，但不应改变其含义，且符号中的文字和指示方向应符合读图要求。 • 2、多数情况下，符号的含义由其形式决定，而符号的大小和图线的宽度一般不影响符号的含义。 • 3、在满足需要的前提下，尽量采用最简单的形式。 • 4、在同一张电气图样中只能选用一种图形形式，图形符号的大小和线条的粗细亦应基本一致。

25. 5、符号方位不是强制的。 • 6、图形符号中一般没有端子符号。 • 7、导线符号可以用不同宽度的线条表示，以突出或区分某些电路、连接线等。 • 8、图形符号一般都画有引线。 • 9、图形符号均是按无电压、无外力作用的正常状态表示的。 • 10、图形符号中的文字、物理量符号，视为图形符号的组成部分。当这些符号不能满足时，可再按有关标准加以充实。

26. 电气一次回路常用图形符号 • 三、发电厂和变电所常用图形符号：

28. 第三节 电力工程CAD简介 • 一、CAD技术 • CAD （ Computer Aided Design ）是计算机辅助设计，利用计算机软硬件系统辅助工程技术人员对产品或工程进行设计、分析、修改以及交互式显示输出的一种方法和手段，是一门多学科的综合性应用技术，也是计算机技术的一个重要的应用领域。

29. CAD技术发展至今已有50多年的历史。目前，CAD技术正经历着由传统向现代技术的转变。 • CAD技术在产品或工程设计中主要应用： • 1、绘制二维、三维工程图，最普遍的一种应用方式。 • 2、建立图形及符号库，便于设计调用，从而提高设计效率。 • 3、进行工程分析，CAD技术提供了强大的工程分析工具，可帮助设计人员进行高效率设计工作。 • 4、生成设计文档，按设计属性制成说明文档或输出报表，以便设计实施过程更直观。

30. 二、AutoCAD绘图软件包 • AutoCAD是由美国 Autodesk 公司开发的通用计算机辅助绘图与设计软件包，是一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。AutoCAD 是目前世界上应用最广的 CAD 软件，市场占有率位居世界第一。

31. AutoCAD 软件特点：1、具有完善的图形绘制功能。2、具有强大的图形编辑功能。3、可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。4、可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。5、支持多种硬件设备。6、支持多种操作平台。7、具有通用性、易用性，适用于各类用户。

32. AutoCAD主要功能： • 1、二维绘图与编辑。创建二维图形对象，标注文字，创建图块。 • 2、二维绘图与编辑。创建曲面模型和实体模型。 • 3、尺寸标注。 • 4、视图显示方式设置。 • 5、绘图实用工具。 • 6、数据库管理功能，可将图形对象与外部数据库的数据关联。 • 7、图形输入输出。 • 8、允许用户进行二次开发。

33. 三、电力工程设计中CAD技术的应用 • 主要体现： • 1、在CAD过程中，电力设计需要用到一系列的数据可以存储于计算机，在设计过程中要获取这些数据非常方便。 • 2、利用高级语言（如MATLAB、C＋＋等）编程，进行各种机械计算和强度计算、电力系统潮流计算、绘制各种导线和曲线等。 • 3、采用AutoCAD软件包绘制电力设计中各种二维、三维工程图纸，如电力系统主接线图，平面布置图，配电装置断面图等。

34. 第四节 变电站电气主接线设计示例 • 一、设计任务及要求 • 在某地新建一座2×50000kVA，110/10kV的降压变电站。为提高运行可靠性、提高劳动生产率、降低建设成本、带动企业科技进步、提高整体管理水平，要求本站尽量按照无人值班变电站的要求设计。 • 二、设计原始资料 • 1、本变电站的建设规模 • 2、电力系统部分 • 3、负荷情况 • 4、环境条件

35. 三、主接线设计 • （一）主接线的设计原则和步骤 • 1、主接线的设计原则 • 2、主接线的设计步骤 • （二）主接线方案的拟定 • （三）主接线方案的技术比较 • （四）主变压器的选择 • （五）主接线方案的经济比较

36. 四、短路电流计算 • （一）短路电流计算目的及方法 • （二）短路点的确定 • （三）短路电流计算 • 五、电气设备的选择与校验 • （一）设备选择原则及条件 • （二）高压短路器、隔离开关选择 • （三）母线选择 • 六、设计结果

37. 第五节 工厂供电设计示例 • 一、基础资料 • 1、某机械厂产品及单耗 • 2、负荷类型 • 3、电源 • 4、其他设计资料 • 二、设计步骤 • （一）工厂总降压变电所设计 • （二）厂区供电线路设计 • 三、设计结果

38. 第六节 建筑配电设计示例 • 一、设计条件和要求 • 二、设计内容 • 配电系统、照明系统、插座系统、空调配电系统、动力配电系统、防雷接地系统。 • 三、系统设计与设备选择计算 • 1、负荷统计表 • 2、系统设计 • 3、设备选择计算原则 • 4、导线截面的选择计算 • 5、开关电器的选择计算 • 6、照明设计与计算 • 7、防雷接地系统设计计算 • 四、设计结果

39. 小 结 • 图样是“工程界的语言”，有统一的规定。本章介绍了电气工程制图的基本知识，电气工程图的种类 、图纸格式 ；电力设备图形符号及使用规则 ；电力工程CAD的特点、功能与应用；变电站电气主接线、工厂供电设计、 建筑配电设计示例等。