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可保护低压的相间短路和过负荷（利用其延时脱扣器），而且所保护低压侧单相接地短路短路。 经效验均能满足要求。

8 防雷和接地

8.1 概 述

工厂供电系统中防雷和接地在工厂供电系统中占有极其重要的地位，其中由于过电压使绝缘破坏是造成系统故障的主要原因，系统中磁能和电能的转化，或电能通过电容的传递，以及线路参数选择不当，致使工频电压或高次谐波电压下发生谐振等产生的过电压，称为内过电压。单从工厂供电系统来看，不会造成很大威胁，所以对内过电压不必多做考虑。由雷击引起的过电压属于外过电压，；雷电流流过地面的被击物时，具有极大的破坏性，其电压可达数百万伏至数千万伏，电流达几十万安，造成人畜伤亡，建筑物炸毁或燃烧，线路停电及电气设备损坏等严重事故。

8.2 防雷和接地

8.2.1 防雷装置

(1)避雷针——避雷针的作用是它能对雷电场产生一个附加电场，使雷电场畸变，因而将雷云的放电通路吸引到避雷针本身，由它及和它相连的引下线和接地体将雷电流安全导入地中，从而保护了附近的建筑物和设备免受雷击。

(2)避雷器——雷电击中送电线路后，雷电波沿导线传播，若无适当保护措施，必然进入变电所或其他用电设施，造成变压器、电压互感器或大型电动机的绝缘损坏，避雷器就是防止行波侵入而设置的保护装置。避雷器有管式避雷器和阀式避雷器。

8.2.2 架空线路的防雷保护

（1） 工厂供电系统架空线路的防雷：送电线路防雷的目的是尽量保持导线不受雷击，即使受到雷击，也不致发展成为稳定电弧而中断供电。工厂供电系统的输电线路的特点如下：

1） 一般厂区架空线路都在35KV以下，中性点不接地系统，当雷击杆顶对一

相导线放电时，工频接地电流很小，不会引起线路的跳闸。

2） 工厂配电线路一般不长，厂区内一般采用电缆供电，即使用架空线，也

会受到建筑物和树木的屏蔽，遭受雷击的机会比较小。

3） 对重要负荷的工厂较易实现双电源供电和自动合闸装置，可以减轻雷害

事故的影响。

对于10.5KV架空线高度较低，不需装设避雷线，防雷方式可以采用钢筋混泥土杆的自然接地，必要时采用双电源供电和自动合闸。

8.2.3 车间变电所的防雷保护和接地装置的设计

工厂变电所是工厂电力供应的枢纽，一旦遭受雷击，会造成全厂停产，影响很大，工厂还有许多其他建筑物和构筑物，有的较高，有的易燃，有的易爆，也需要可靠的防雷措施，对他们的防雷要求，水电部颁发的过电压保护规程中均有明确的规定。 1、防雷保护

1） 直击雷的过电压保护

由于本设计机械加工车间变电所变压器安装在室内，所以不考虑直击雷过电压保护。

2）雷电侵入波的防护

（1）在10kV电源进线的终端杆上装设FS3—10型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢，下和公共接地网焊接相连，上和避雷针接地端螺栓连接。

（2）在10kV高压配电室内装设有GG—1A（F）—55型开关柜，其中配有FS3—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。

（3）在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入波的雷电波。

8.2.4 电力系统的接地

电力系统的接地有两类接地方式，中性点接地（大电流接地）和中性点不接地（小电流接地）。在高压或超高压电力系统中一般采用大电流接地，其目的是为了降低电气设备的绝缘水平，防止系统发生接地故障后引起的过电压。工厂供电系统中一般采用中性点不接地系统，工厂中电气设备的接地分为三大类：IT类、TN类、TT；类其中TN类又分为三个系统：TN-S，TN-C，TN-C-S。

8.2.5 配电所公共接地装置的设计

对于大量使用动力电的矿工企业，供电系统采用TN-C系统如图8.1所示，即零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用 NPE 表示，电气设备外壳接保护零线和系统共地。

图 8.1 TN-C系统

1)确定接地电阻要求值

资料得车间变压器容量为500kVA。电压为10/0.4kV，接线组为Yyn0，和总压降变压器连接到车间变压器的架空高压线长300m。

10?0.3?0.009A (1) 确定接地电阻值 IE?350查表，此变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件

RE?4? RE?120V0.009A?13.3k? 因此公共接地装置接地电阻RE?4?。

（2）人工接地电阻：应不考虑自然接地体，所以REmax=RE=4Ω （3）接地装置方案初选

采用“环路式”接地网，初步考虑围绕变电所建筑四周打入一圈钢管接地体，钢管直径50mm,长2.5m，间距为2.4m；管间用40×4mm2的扁钢连接

（4）计算单根接地电阻（设工厂土质为砂质粘土） 查表可得砂质粘土电阻率?=100??m，单根钢管接地电阻

?100'REg≈==40?

2.52.5（5）确定接地钢管数和最后接地方案

a根据RE/RE(max)=40÷4=10；故选择10根钢管做接地体；=1，利用系数

l?=0.52～0.58，取?E=0.55，因此接地体数量n为

n=

'0.9REgRE??0.9?40=16

0.55?4所以最后确定为用16根直径50mm长2.5m的钢管体接地体管间距为2.5m，环式布置。用40×4扁管连接，附加均压带。

9 车间照明设计

良好的照明是保证安全生产、提高劳动效率，保证视看者视力健康、创造舒适环境的必要条件。为了获得良好的照明就必须有合理的照明设计。

9.1 光源分类

电光源，按其发光原理分热辐射光源和气体放电光源两类。 （1） 热辐射光源：

利用电流将物体加热到白炽程度而辐射发光的光源称热辐射光源。白炽灯，卤钨灯等均属此类。 （2） 气体放电光源 ：

在电场的作用下，载流子在气体或蒸气大量产生并激烈运动，从而有电通过气体或蒸气，并伴随有光的副射，这种利用气体放点发光的原理所制造的光源称为气体放电光源，莹光灯，高压汞灯，高（底）压钠灯，金属卤化物等和氙均属次类，这里的高压，低压是指灯光内放电时气体的气压高底而言。

9.2 车间及各变电所光源的合理选择

由于变配电所均属不间断工作场合，且照度及显色性要求高，不频繁开闭， 根据光源合理选择的几点要求，变配电所光源均选择高压钠灯和荧光高压汞灯混合．这是由于高压钠灯发光效率高、耗电少、寿命长；光线呈金黄色，透雾能力强。荧光高压汞灯光通量高，光通维持率好，可靠性好，灯泡寿命长，是一种成熟产品,采用国际先进的静电涂粉工艺，柔和的白色灯光，舒适的照明效果。另外，在照度及显色性别要求高，悬挂高度在４m以下不频繁开闭的场合，易选用荧光灯。根据上述条件，选择选择高压钠灯和荧光高压汞灯比较合适。 以加工一车间为例

（一）电光源，灯具及其布置选择

根据本车间使用环境（本间面积较大，干燥且无腐蚀性气体，悬挂高度h为6~15m）及机加工使用要求，电光源宜选择高强气体放电灯，查参考资料本设计选用带有 GGY和NG型光源的混光灯具CXGC204-GN360，灯具布置方案采用矩型

均匀布置。

（一）照明设计计算（比功率法）

车间建筑结构，长度L=48m，跨度K=21m，柱距D=6m，屋架下弦高度H=10m，取车间顶棚的反射率?c?50%，墙壁的反射率??30%，地面的反射率

w?fl?20% , 对于车间设计要求采用混合照明，平均照度不低于100lx。

（1）选用CXGC204-GN360型混合灯具，其光源为GGY-250型高压汞灯和NG-110型高压钠灯，每一灯具的光通量

???GGY??NG?(10500?8500)lm?19000lm

（2）计算RCR，灯具计算高度h=10m-0.8m=9.2m,则

5h(l?b)5?9.2?(48?21)RCR???3

lb48?21（3）查参考文献[21]表ZL13-30，知CXGC204-GN360型灯具的利用系数为??0.6。 （4）根据EN?100lx计算所需灯具盏数为

h?ENlb?k??100?48?21?13.5

0.6?0.7?19000当取n=15来布置灯具 ，布置图见图9.1a

校验最大允许距高比，垂直方向为9.6/9.2=1.04>1.23(允许值，查参考文献[工厂供电简明设计手册]表2L（13-10）；平行方向为7/9.2=0.76<0.98。可见不能满足照明均匀度的要求。

当取n=18来布置灯具 ，布置图见图9.1b.

校验最大允许距高比，垂直方向为8/9.2=0.86<1.23(允许值，查参考文献[21]表2L（13-10）；平行方向为7/9.2=0.76<0.98。可见能满足照明均匀度的要求。 所以本设计取n=18.

图9.1a 图9.1b