本教材介绍了防护工程电气设计的主要内容与方法,阐述了电气工程供配电系统设计的技术基础,介绍了防护工程电气系统中涵盖的电源配电系统、动力配电系统、照明配电系统、智能化系统和防雷与接地系统的具体设计内容和设计方法,共包括10章。第1章介绍了防护工程电气基本知识;第2章介绍了防护工程读图、识图的相关知识;第3~10章分别介绍了照明配电设计,动力配电设计,负荷计算与电气主接线设计,变配电房与柴油电站设计,继电保护与测量仪表,电线、电缆的选择和敷设(包括电气管线防护密闭技术措施),火灾自动报警及消防联动控制系统设计,防雷与接地设计等方面的相关知识。最后,为便于学员在设计实践中选择和查找一些常用的电气元器件型号规格,附录收集了建筑电气元器件常用数据并汇总为参数表格。
本教材主要用于国防工程与指挥、电气工程及其自动化等专业的课程教学,也可供其他专业教学参考,同时还可作为从事相关领域设计、施工、维护管理工作的人员的参考资料。
本教材是依据新修订的电气工程及其自动化专业教学大纲要求和防护工程电气设计课程教学需要而编写的,于2024年3月开始编写,2024年11月完成初稿,2024年12月根据审查意见完成了初次修订,并于2025年春季学期在我校2022级电气工程及其自动化专业一个班次学员中进行了试用,根据试用中发现的问题和课程改造及智慧教学的要求,于2025年4月对教材内容再一次进行了全面调整和充实。
本教材主要用于国防工程与指挥、电气工程及其自动化专业的课程教学,亦可供相关防护工程电气技术人员和部队官兵参考。
本教材介绍了防护工程电气设计的主要内容与方法,阐述了电气工程供配电系统设计的技术基础,介绍了防护工程电气系统中涵盖的电源配电系统、动力配电系统、照明配电系统、智能化系统和防雷与接地系统的具体设计内容和设计方法,共包括10章。第1章介绍了防护工程电气基本知识;第2章介绍了防护工程读图识图的相关知识;第3~10章分别介绍了照明配电设计,动力配电设计,负荷计算与电气主接线设计,变配电房与柴油电站设计,继电保护与测量仪表,电线、电缆的选择和敷设(包括电气管线防护密闭技术措施),火灾自动报警及消防联动控制系统设计,防雷与接地设计等方面的相关知识。最后,为便于学员在设计实践中选择和查找一些常用的电气元器件型号规格,附录收集了建筑电气常用元器件数据并汇总为参数表格。
本教材编写工作由徐其威组织,郝建新编写了第10章和附录,王春明编写了第1章,徐才华编写了第7章,李建科和张海涛编写了第6章,徐其威编写了其余各章
并负责全书的统稿。
由于电气设计涉及内容广泛,同时结合防护工程所编的电气设计资料较少,加之编者学识水平有限,教材中可能会有许多内容未能涉及,也可能会有错误和不妥之处,敬请专家、同行和读者在使用中批评指正。
衷心感谢王金全教授、王平教授和方志刚副教授在百忙之中对本教材提出的宝贵修改意见,使得本教材能够更好地满足当前的教学需求。再次感谢所有为本教材编写辛勤工作的同人!
本教材由王金全教授主审,方志刚、王平等专家进行了审定,在此表示衷心感谢!
编 者
2025年5月
第1章 防护工程电气基本知识 1
1.1 防护工程供配电要求 1
1.1.1 供配电在防护工程中的作用和特点1
1.1.2 供配电质量的主要指标 2
1.2 防护工程供电设计的内容、方法和程序4
1.2.1 一般电气工程设计程序 4
1.2.2 防护工程电气方案、初步设计及施工图设计文件编制深度 4
1.2.3 防护工程收集电气设计资料内容11
1.2.4 电气设计与相关专业配合输入、输出表12
1.3 设计过程的三个阶段 15
1.3.1 方案设计阶段(又称可行性研究)16
1.3.2 初步设计阶段(又称扩初设计) 17
1.3.3 施工图设计阶段 19
思考题20
第2章 防护工程读图识图 22
2.1 一般规定 22
2.1.1 格 式 22
2.1.2 幅面尺寸 22
2.1.3 会签栏、标题栏 23
2.2 设计内容和基本思路 23
2.2.1 设计成果与设计要求 23
2.2.2 设计内容 24
2.3 电气图画法规则 26
2.3.1 绘图规则 26
2.3.2 识图规则 26
思考题27
第3章 照明配电设计 28
3.1 照明技术的基本概念 28
3.1.1 光的概念 28
3.1.2 光通量28
3.1.3 发光强度(光强) 28
3.1.4 照 度29
3.1.5 亮 度30
3.1.6 光源的色温 30
3.1.7 光源的显色性 30
3.1.8 眩 光31
3.2 照明方式和种类 31
3.2.1 照明方式 31
3.2.2 照明种类 32
3.3 照明的质量和要求 33
3.3.1 合理的照度 33
3.3.2 照明的均匀度 33
3.3.3 限制眩光 34
3.3.4 照明的稳定性 35
3.3.5 光源的显色性 36
3.4 电光源的性能及其选择 36
3.4.1 各种电光源的性能比较 36
3.4.2 各种光源的适用范围 36
3.5 照明器的选择与布置 40
3.5.1 照明器的分类 40
3.5.2 照明器的选用 40
3.5.3 照明器的布置 41
3.6 照度计算42
3.7 照明供电网络设计 43
3.7.1 照明供电网络设计的一般要求 43
3.7.2 照明配电系统 44
3.7.3 照明线路导线的选择和敷设 45
3.7.4 照明设备的选择和设置 45
3.8 照明布置图47
思考题49
第4章 动力配电设计 50
4.1 动力配电系统 50
4.1.1 确定配电点的原则 50
4.1.2 配电系统的形式 50
4.1.3 供电系统的配置 51
4.1.4 动力负荷装设保护控制设备的原则54
4.2 对Ⅰ级负荷供电的保障措施 54
4.2.1 Ⅰ级负荷的切换 54
4.2.2 Ⅲ级负荷的自动切除 55
4.3 通风系统的供电与控制 56
4.4 动力配电平、断面布置图 61
4.5 低压配电系统设计 65
4.6 低压配电线路的保护 66
4.7 配电电器类别 67
思考题69
第5章 负荷计算与电气主接线设计 71
5.1 用电负荷计算 71
5.1.1 意义和方法 71
5.1.2 设备功率的确定 72
5.1.3 负荷计算需要系数法 73
5.2 电气主接线设计的基本要求 75
5.2.1 可靠性75
5.2.2 灵活性76
5.2.3 经济性76
5.3 电压的选择76
5.4 变压器的容量和台数的选择 77
5.5 柴油发电机组的选择 78
5.5.1 运行机组的选择 78
5.5.2 备用机组的选择 82
5.5.3 柴油发电机组功率的修正 82
5.6 电气主接线的拟定 83
5.6.1 运行方式 83
5.6.2 主接线形式 84
5.6.3 保证Ⅰ级负荷供电可靠性的措施84
5.6.4 保证供电质量的措施 85
5.6.5 典型主接线举例 85
5.7 供电系统的配置 87
5.7.1 配电点的选择 87
5.7.2 配电方式与配电回路的确定 87
5.7.3 负荷的分配 88
5.7.4 成套配电装置 88
5.7.5 配电装置的选择 90
5.7.6 功率因数的提高 90
5.8 供电系统配置图 91
思考题94
第6章 变配电房与柴油电站设计 95
6.1 变配电房与柴油电站位置和型式的选择95
6.1.1 位置选择 95
6.1.2 变配电房的型式 96
6.1.3 柴油电站的型式 96
6.2 柴油电站的布置 97
6.2.1 电站的组成及相互关系 97
6.2.2 电站的布置原则和防毒密闭措施99
6.2.3 机房布置 99
6.2.4 控制室(配电室)和配电装置的布置102
6.3 电站信号联络装置设计 105
6.3.1 设计的内容 105
6.3.2 联络用仪表信号装置 106
6.3.3 通风方式信号装置 106
6.4 电站起重设备的设计 106
6.4.1 起重量的确定 107
6.4.2 起重设备 107
6.5 电站排烟系统 107
6.5.1 排烟消波系统 107
6.5.2 排烟系统设计要求 108
6.5.3 排烟系统设备的选择 108
6.5.4 排烟管的保温 110
6.5.5 排烟管的敷设 111
6.6 电站施工图112
6.6.1 电站施工图的内容及要求 112
6.6.2 电站设计中对其他专业的要求 113
6.7 变压器室设计 115
6.7.1 10kV 变压器室的设计原则 115
6.7.2 变压器室的平断面布置 115
6.7.3 变压器室通风和消防设施 119
6.7.4 变压器室安装施工图 119
思考题120
第7章 继电保护与测量仪表 121
7.1 继电保护设计的一般要求 121
7.2 保护配置及整定计算 122
7.2.1 10kV 配电变压器保护 122
7.2.2 10kV 线路的保护 124
7.2.3 发电机的保护 126
7.2.4 电力变压器低压侧的保护 128
7.2.5 低压配电线路保护 129
7.2.6 电动机的保护 129
7.3 保护装置的动作配合 130
7.3.1 按动作电流配合 131
7.3.2 按动作时限配合 131
7.4 高压电器的保护选择 132
7.4.1 按工作电压和工作电流保护选择132
7.4.2 按断流容量保护选择 133
7.4.3 高压电器保护选择的特殊问题 133
7.4.4 高压电器的短路稳定校验 134
7.4.5 电气设备型式的选择 137
7.5 低压电器的保护选择 137
7.5.1 低压熔断器的保护选择 137
7.5.2 自动空气开关的保护选择 139
7.5.3 刀开关的保护选择 142
7.5.4 交流接触器的保护选择 142
7.5.5 热继电器的保护选择 143
7.5.6 电动机启动控制设备的保护选择144
思考题147
第8章 电线、电缆的选择和敷设 148
8.1 电线、电缆的选择 148
8.1.1 导体材料的选择 148
8.1.2 绝缘及护套的选择 148
8.1.3 外护层及铠装的选择 149
8.2 导线、电缆截面的选择 150
8.2.1 导线、电缆截面选择的一般原则150
8.2.2 按机械强度选择导线截面 151
8.2.3 按允许温升选择导线、电缆的截面151
8.2.4 按允许电压损失选择导线、电缆的截面156
8.3 电线、电缆的敷设 159
8.3.1 绝缘导线穿金属管敷设 159
8.3.2 绝缘导线穿硬质塑料管敷设 160
8.3.3 穿管管径的选择 160
8.3.4 电缆的敷设方式 161
8.3.5 电缆敷设的一般要求 162
8.3.6 电缆在各种敷设方式下的具体要求163
8.3.7 电缆头的类型及其选择 164
8.4 电气管线防护密闭技术措施 165
8.4.1 明管敷设防护密闭措施 165
8.4.2 暗管敷设防护密闭措施 167
8.4.3 多根管敷设防护密闭措施 167
思考题171
第9章 火灾自动报警及消防联动控制系统设计172
9.1 消防监控技术基础 172
9.1.1 防火分区划分 172
9.1.2 火灾自动报警系统 173
9.2 火灾探测器173
9.2.1 探测器的种类 174
9.2.2 常用探测器的基本原理 174
9.3 火灾探测器的选择 177
9.3.1 根据火灾的特点选择探测器类型177
9.3.2 根据房间不同高度选择探测器 177
9.3.3 根据不同场合选择探测器 178
9.3.4 感烟、感温探测器灵敏度的确定179
9.4 火灾探测器及手动报警器的设置和布局179
9.4.1 火灾探测器的设置和布局 179
9.4.2 探测器数量的确定 180
9.4.3 被梁分隔顶棚上火灾探测器的设置182
9.4.4 手动火灾报警器的设置 183
9.5 火灾报警控制装置 184
9.5.1 火灾报警装置的功能 184
9.5.2 通用型火灾报警控制器 184
9.5.3 区域火灾报警控制器 185
9.5.4 集中报警控制器 191
9.6 自动灭火系统 195
9.6.1 气体自动灭火系统 196
9.6.2 水灭火系统 198
9.6.3 防火、防烟、排烟控制系统 202
9.7 火灾事故广播及消防专用通信系统 203
9.7.1 火灾事故广播 203
9.7.2 消防专用通信 204
9.7.3 GT 128火灾事故广播通信柜简介204
9.8 火灾事故照明 207
9.8.1 火灾事故照明设置的部位 207
9.8.2 火灾事故照明设置的原则 207
9.9 消防配电及线路敷设 209
9.9.1 消防配电 209
9.9.2 导线选择 211
9.9.3 线路敷设 212
9.10 火灾报警与自动灭火系统配套装置212
9.11 消防值班室与消防控制室 214
9.11.1 消防值班室与消防控制室的位置选择及设置要求 215
9.11.2 消防控制室内控制装置的组成215
9.11.3 消防控制设备的布置应符合下列要求216
9.12 系统设计217
9.12.1 区域系统 217
9.12.2 集中系统 218
9.12.3 区域 集中系统 219
9.12.4 控制中心系统 221
9.13 远程监控网络系统设计 221
9.13.1 网络系统的连接 221
9.13.2 控制中心控制网络系统 222
9.13.3 远程监控网络系统 223
9.13.4 CRT 显示系统 224
思考题224
第10章 防雷与接地设计 225
10.1 建筑物防雷等级及其防雷措施 225
10.1.1 建筑物防雷等级的划分 225
10.1.2 各类建、构筑物的防雷措施 225
10.1.3 避雷器的选择 227
10.1.4 建筑物防雷装置的选择 228
10.2 10kV 变配电室的防雷保护 229
10.3 接地的种类及一般要求 229
10.3.1 接地的种类 229
10.3.2 电力设备接地的一般要求 230
10.3.3 保护接地的范围 230
10.3.4 接地电阻的最大允许值 231
10.4 接地装置232
10.4.1 接地体 232
10.4.2 接地线 234
10.5 接地电阻的计算 234
10.5.1 土壤电阻率 234
10.5.2 自然接地体的接地电阻 235
10.5.3 基础接地的电阻 236
10.5.4 人工接地体电阻 237
10.5.5 冲击接地电阻 238
10.6 高电阻率地区降低接地电阻的措施239
10.7 防护工程接地的要求和设施 240
10.7.1 防护工程接地的要求 240
10.7.2 防护工程接地设施 241
思考题242
附录 电气元器件选型参数样表 243
参考文献247
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