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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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幅面代号 A0 A1 A2 A3 A4

宽 × 长（ B×L ） 841×1189 594×841 420×594 297×420 210×297

留装订边边宽（ c ） 10 10 10 5 5

不留装订边边（ e ） 20 20 10 10 10

装订侧边宽（ a ） 25

表 9 － 1 基本幅面尺寸（ mm ）

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代号 尺寸（ B×L ）

A3×3 420×891

A3×4 420×1189

A4×3 297×630

A4×4 297×841

A4×5 297×1051

表 9 － 2 加长幅面尺寸（ mm ）

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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。

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不留装订边的图框

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留装订边的图框

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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。

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设计通用标题栏（ A0 － A1 ）（单位： mm ）

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设计通用标题栏（ A2 － A4 ）（单位： mm ）

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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 ）

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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 － 75m

m 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 、 C

5 等。

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图幅分区

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（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。

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（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。

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表 9 － 3 图线型式

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（四）比例 推荐采用比例规定，如表 9 － 4 所示。

类别 推荐比例

放大比例 50 ： 15 ： 1

原尺寸 1 ： 1

缩小比例1 ： 2

1 ： 201 ： 200

1 ： 2000

1 ： 51 ： 50

1 ： 5001 ： 5000

1 ： 101 ： 100

1 ： 10001 ： 10000

表 9 － 4 推荐采用的比例规定

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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。

第二节 电力设备图形符号

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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。

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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。

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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。

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三、发电厂和变电所常用图形符号：电气一次回路常用图形符号

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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

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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

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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

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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

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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

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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。