机械加工车间供配电设计.docx

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机械加工车间供配电设计

一、设计任务·······················································1

（一）设计要求·······················································１

（二）设计目得·······················································１

二、车间用电计算负荷··················································1

（一）电力负荷得概念及车间概况········································1

（二）计算负荷得含义及其确定方法······································１

三、供电方式及主接线设计··············································6

（一）车间供电方式得确定··············································6

（二）车间供电主接线设计··············································７

四、短路计算及设备选择················································8

（一）电源供电系统短路电源计算········································8

（二）设备选择························································10

五、配电柜设计························································1０

六、电气平面布局······················································13

七、致谢······························································13

参考文献······························································14

附录··································································1５

机械加工车间供配电设计

摘  要 :

根据设计内容及要求,分析机械加工车间得负荷性质、负荷大小与负荷得分布情况,设计出主变压器得主接线方式,解决该机械加工车间车间负荷及负荷可靠性得问题。

再通过短路电流得计算，从而选择合适得导线电缆，按所得计算结果选择低压设备.实现安全、可靠、优质、经济得供电，增加产量,提高产品质量，提高劳动生产率,降低生产成本为目得.完成对机械加工车间供配电系统得设计. 

关键词：

  负荷计算；供电方式;短路计算；低压配电系统

一、设计任务

（一）设计要求

通过提供得简单数据设计出具体可行得工厂供配电系统,使得设计具有一定得可行性。

通过所学习得计算负荷得计算、供电方式及短路计算等.设计出所要求得设计内容。

二、车间用电计算负荷

（一）电力负荷得概念及车间概况 

１、电力负荷得概念

在电力系统中,电气设备所需用得电功率称为负荷或电力（W或KW）。

由于电功率分为视在功率、有功功率与无功功率， 一般用电流表示得负荷,实际上就是对应视在功率而言。

电力负荷又称电力负载。

它有两种含义:

一就是指耗用电能得用电设备或用电单位，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。

另一种就是指用电设备或用电单位所耗用得电功率或电流大小,如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

电力负荷得具体含义视具体情况而定。

电力负荷得分级按用户电力负荷得重要性及要求对其供电连续性与可靠性程度得不同,一般将电力负荷分三等级.一级负荷、二级负荷、三级负荷。

三级负荷 ：

所有不属于一级与二级负荷得电能用户均属于三级负荷。

三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。

2、机械加工车间概况

编号

用电设备名称

数量

铭牌上额定功率

需要系数

功率因数

备注

1

冷加工机床

3０

合计６0KW

0、14~0、16

０、５

２

吊车组

１

10、5KＷ

０、12

０、5

FC=25％

３

1号电焊机

1

２２KVA

0、5

０、６

FC=60％

4

2号电焊机

2

8、95KVＡ

０、５

０、6

ＦC=10０％

（1）本车间得负荷性质 

　　 车间大部分为一班制,少部分车间为两班制，年最大有功负荷利用小时数为4000h，工厂属三级负荷。

（2）供电情况

①该车间由车间外6３0KVA箱变供电,箱变由10KV架空线路馈电。

该箱变距车间1０0m。

②在箱变10ＫＶ进线侧进行电能计量。

工厂最大负荷时功率因数不得低于０、9。

（3）自然条件 

　车间内最热月份平均温度为３0Ｃ;地中最热月份平均温度为25C（当埋入深度为0、5米以上）,而埋入深度为１米以下就是得平均温度为２０C；土壤冻结深度为1、10米;车间环境特征，正常干燥环境。

（二）计算负荷得含义及其确定方法 

　1、计算负荷含义

计算负荷,就是通过统计计算求出得,用来按发热条件选择供电系统中得各元件得负荷值 计算负荷就是供电设计得基本依据。

通常取半小时平均最大负荷（亦即年最大负荷）作为计算负荷。

但就是由于负荷情况复杂,影响计算负荷得因素很多,实际上,负荷也不可能就是一成不变得，它与设备得性能，生产得组织以及能源供应得状况等多种因素有关,因而负荷计算也只能力求实际. 

2、计算负荷得确定

为选择变压器容量、电气主接线、电气设备以及供电网络接线与导线型号等提供依据。

负荷确定得就是否正确合理，直接影响到电气设备与导线得选择就是否经济合理。

若负荷确定得过大,将使电器与导线过大，造成投资增大与有色金属得浪费；若负荷确定得过小，又将使电器与导线运行时增加电能损耗，并产生过热,加速电气设备得绝缘老化，降低设备得使用寿命，影响供电系统得安全性、可靠性。

因而必须正确进行计算负荷得计算。

目前负荷计算得常用计算方法有:

需要系数法、二项式系数法如表１、2负荷计算方法及适用范围。

表1、2　负荷计算得方法及其适用范围

序号

计算方法

适用范围

①

需求系数法

当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时,特别

在确定车间与工厂得计算负荷时，宜于采用

②

二项式法

当用电设备台数较少、有得设备相差悬殊时，特别在确定干

线与分支线得计算负荷时，宜于采用

根据表1、２所示，通过比较两种计算负荷得适用范围得出本设计宜采用需要系数法来计算机械加工车间得负荷。

（1）需要系数法确定计算负荷 

   需要系数法就是将电力设备得额定容量加起来，再乘以需要系数,就得到计算负荷。

由于需要系数法得需要系数值就是根据设备台数较多、容量差别不就是很大得一般情况来确定得,未考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对计算机负荷得影响,因此此法较适用于设备台数较多得车间及全厂范围额得计算负荷得确定。

需要系数法得基本公式为：

 有功计算负荷：

为设备组得同时系数，即设备组在最大负荷时运行得设备容量与全部设备容量之比；

为设备得负荷系数，即设备组在最大负荷时得输出功率与运行得设备容量之比:

为设备组得平均效率,即设备组在最大负荷时得输出功率与取用功率之比；

为配电线得平均效率，即配电线路在最大负荷时得末端功率与首端功率之比.

令，称为需要系数

（2）单组设备计算负荷确定

有功计算负荷：

　　　　　　　　KdPe

视在计算负荷：

无功计算负荷：

计算电流：

式中　　Kd　--需用系数

ﻩ——计算有功功率，单位为ｋW

ﻩ——计算无功功率,单位ｋvar

ﻩ　——计算视在功率，单位ｋVＡ

　——功率因数角得正切值

ﻩ　——电气设备额定电压,单位kV

-—计算电流,单位Ａ

（3）冷加工车床

　设备容量就就是设备得铭牌额定功率Pｎ即

　　　　　　Pe＝Ｐn

（4）吊车电动机组

要求统一换算到,因此可得换算后得设备容量为:

式中,为吊车电动机得铭牌容量；

为与对应得负荷持续率；

为其值等于2５％得负荷持续率。

　（5）电焊机设备

　要求统一换算到100%,因此可得换算后得设备容量为：

Pe=Snn

式中,Sn设备铭牌额定容量;

设备铭牌功率因数

冷加工机床得计算负荷:

　　　Pｅ=Pn=6０ＫW

KdPe　=0、１4＊60=８、4KW

　　　　=8、4*１、７3＝１４、5Kvar

＝１6、7KＶA

　=25、３A

吊车组得计算负荷:

　＝2＊10、5＊０、25=5、25KW

ＫdＰｅ=0、１2＊5、2５=0、63ＫW　

　　　　　　＝０、63＊1、７３=1Kｖar

＝1、2KＶA

　=1、8Ａ

1号电焊机得计算负荷:

　　Ｐe=Snｎ＝22*0、6＊０、65=8、５8KＷ

　　　　　KdPｅ=0、5＊8、5８=４、29KＷ

　　　　　　=4、29＊2、68=１１、5Kvａr

=12、3KVA

=18、6Ａ

2号电焊机得计算负荷:

　　Pe=2＊Ｓnn=2*8、95＊0、6*０、6５=7KW

　　　　　　　　KdPe＝0、５*7=３、5ＫW　

　　　　　　　　　　=3、5＊2、68=9、4Kｖaｒ

＝10KVA

=15、1A

（２）多组设备得计算负荷

ﻩ当供电范围内有多个性质不同得电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不可能同时出现，以一个同时系数来表达这种不同时率，因而本车间得总计算负荷为：

总得有功计算负荷:

=０、8＊（8、４+0、63+4、29+3、5）=13、５KW　　

总得无功计算负荷：

＝0、9＊（14、5＋１+１1、5+9、４））＝3２、7Ｋvar

总得视在计算负荷:

　=３5、4KＶＡ　　　　

总得计算电流：

　　=53、6A

式中——有功同时系数,对于用电设备组计算负荷直接相加,　取值范围一般都在0、8~０、9；对于车间干线计算负荷直接相加,取值范围一般在0、85~0、95。

-—无功同时系数,对于用电设备组计算负荷直接相加，取值范围一般都在0、９0～０、9５;对于车间干线计算负荷直接相加,取值范围一般在0、93~0、97.

三、供电方式及主接线设计

（一）工厂供电方式得确定

工厂供电时必须对负载得大小、性质做深入得了解,然后按照设备功率得确定方法选择适当得容量。

为了降低电能损耗，供电应该选择低损耗、节能型。

1。

工厂主变压器得选择　

工厂得负荷为三级负荷，根据用电设备总得计算负荷与电源情况，设计工厂变电所得主变压器选择一台。

只安装一台主变压器时，主变压器得额定容量Sn、t应满足全部用电设备总得计算负荷S30得需要：

Sn、t〉=S３0

　　Sｎ、t=63０KVA〉Ｓ30=３５、4KVA

因此本工厂主变压器只选择一台。

型式采用S9,而容量根据ＳN.T=６3０KＶA〉S３0=35、4KVA选择，即选一台S9—630/10型低损耗配电变压器。

至于工厂得备用电源,由与邻近单位相联得高压联络线来承担。

（二）工厂供电主接线设计

按上面考虑得两种主变压器得方案可设计一台主变压器主结线方案:

一次侧无母线、二次侧为单母线得主接线方式。

特点就是简单经济，供电可靠性高,当变压器电源进线停电检修或发生故障时，可通过备用电源继续供电便可迅速恢复对整个变电所得供电,

1、供电方式得技术经特点

（1）从安全性瞧这种主接线方式满足国家得标准得技术规范得要求，能充分保证人身与设备得安全,满足供电要求。

（2）从可靠性来瞧,变压器回路断路器检修时，有备用电源供电仍可进行正常供电。

2、机械加工车间低压配电系统主接线

如附录一所示

四、短路计算及设备选择

（一）电源供电系统短路电源计算

短路计算就是为了正确选择与校验电气设备,准确地整定供配电系统得保护装置,避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作.

１、确定基准值

工程设计中通常取S=1０0MV·A,U＝1０、5ｋV,U=0、４kV　

基准电流：

2、　计算短路电路中各主要元件得电抗标幺值

（1）电力系统得电抗标幺值

根据所提供得额定电压及安装条件、工厂设备容量取＝500MＶＡ

＝=0、2

（２）架空线路得电抗标幺值

由附录表２查得　　=0、３５（/ｋm）

＝0、3５（／km）*５Km＊＝1、59

（３）干式变压器得电抗标幺值

由附录表３查得%=4

＝＊％＝5、0

绘短路等效电路图如附图4、1所示,图上标出各元件得序号与电抗标幺值，　并标明短路计算点

图4、1短路电流计算等效电路图

3、计算k－1点得短路电路总电抗标幺值及三相短路电流与短路容量

（1）总电抗标幺植

0、２+１、５9=1、79

（2）　三相短路电流周期分量有效值

（3）其她三相短路电流

（4）三相短路容量

4、计算k-2点得短路电路总电抗标幺值及三相短路电流与短路容量

系统最大运行方式下:

闭合低压母线分段开关，主变压器并列运行

（１）总电抗标幺植

0、2+1、5９＋2、5=４、４９

（2）三相短路电流周期分量有效值

（３）　其她三相短路电流

（4）三相短路容量

表４、2　短路计算表

短路计算点

三相短路电流（KA）

三相短路容量（MＶA）

K－1

3、07

3、07

3、07

7、83

4、６4

5５、9

K-２

３3、６

33、6

３３、6

61、8

3６、6

23、3

（二）设备选择

１、断路器得选择

根据额定电压、额定电流与所得断流容量=50０MVA　确定断路器型号取为SＮ1０-１0Π

２、导线得选择及截面

（1）导线得选择

　工厂户外架空线路一般使用裸导线，采用铝绞线,其导电性能好，重量轻，对风雨得抵抗力较强,多用在10ＫＶ及以下线路上.

（2）导线得截面

　　　A

　　　　由查附录表4得

　因此初选得标准截面为95,即LＪ－９5型铝绞线

　五、配电柜设计

配电柜使用成套配电装置，同一回路得开关电器、测量仪表、保护电器与辅助设备都装配在一个或者两个全封闭或半封闭得金属柜中。

安装与检修比较方便。

低压开关柜对低压电网具有隔离作用，尤其就是对于企业及车间得大型设备得运作，可实现迅速送电或断电，具有隔离电网得作用，可有效减少电机得线损,实现电机得充分利用及运作，还可有效实现低压控制开关得作用。

本机械加工车间配电柜共一台采用ＧGＤ型。

低压配电柜结构图　　　

1、低压电器得规格选择原理

（1）电器得额定电压应与所在回路标称电压相适应;

（2）电器得额定电流不应小于所在回路得计算电流；

（３）电器得额定频率应与所在回路得频率相适应;

（4）电器应适应所在场所得环境条件;

（5）电器应满足短路条件下得动稳定与热稳定得要求,用于断开短路电流得电器,应满足短路条件下得通断能力.

2、低压电器得选择

　（１）隔离开关得原理与作用

隔离电源：

将需要检修得电气设备用隔离开关与电网得带电部分可靠得隔离，使被检修得电气设备与电源有明显得断开点，以保证检修工作得安全。

作用就就是开断电路,断开两点得电气连接，但它不能开断短路电流，只能开断额定电流,一般都与断路器配合使用，在断路器开断以后，为了让电路有明显得电气分界点,或者就是检修断路器，都必须要装隔离开关。

（2）塑壳断路器得原理与作用

空气断路器、塑壳断路器,俗称空气开关,指具有保护自动分断功能并在空气介质中完成分断灭弧作用得自动断路器，一般常用得多具有过负荷热脱扣与短路瞬间电磁脱扣作用,脱扣后可以重新合闸。

（3）交流接触器

当接触器电磁线圈不通电时，弹簧得反作用力与衔铁芯得自重使主触点保持断开位置。

当电磁线圈通过控制回路接通控制电压（一般为额定电压）时,电磁力克服弹簧得反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合,接通电路，辅助接点随之动作。

（4）热继电器原理与作用

热继电器就是由流入热元件得电流产生热量,使有不同膨胀系数得双金属片发生形变,当形变达到一定距离时,就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电,主电路断开，实现电动机得过载保护。

3、保护措施

（１）短路保护

配电线路得短路保护，应在短路电流对导体与连接件产生得热作用与机械作用造成危害之前切断短路电流。

（2）负载保护

配电线路得过负载保护,应在过负载电流引起得导体温升对导体得绝缘、接头、端子或导体周围得物质造成损害前切断负载电流。

（3）接地故障保护

接地故障保护得设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。

接地故障保护电器得选择应根据配电系统得接地型式,移动式、手握式或固定式电气设备得区别，以及导体截面等因素经技术经济比较确定。

（４）保护电器得装设位置

保护电器应装设在操作维护方便，不易受机械损伤，不靠近可燃物得地方，并应采取避免保护电器运行时意外损坏对周围人员造成伤害得措施。

保护电器应装设在被保护线路与电源线路得连接处，但为了操作与维护方便可设置在离开连接点得地方，并应符合下列规定:

①路长度不超过3m；

将短路危险减至最小得措施;

③近可燃物。

（5）当将从高处得干线向下引接分支线路得保护电器装设在距连接点得线路长度大于3m得地方时,应满足下列要求：

分支线应敷设于不燃或难燃材料得管、槽内.

支线装设保护电器前得那一段线路发生短路或故障时，离短路点最近得上一级保护

（6）电器应能保证符合规范规定得要求。

短路保护电器应装设在低压配电线路不接地得各相（或极）上,但对于中性点不接地且N线不引出得三三线配电系统,可只在二相（或极）上装设保护电器.

六、电气平面布局

如附录５所示

七、致谢

一份努力，一份收获.这半个多月得毕业设计让我获益匪浅，使我对供电系统有了更深得认识，更加巩固加深了所学知识得深度与宽度，发现自己得各种办公软件及ｃad比以前应用得更加游刃有余。

　我之所以能够最终完成这次毕业设计不仅在于自己得努力更在于张老师得悉心指点,同时同学得帮助也非常重要,非常得感谢她们。

当然了最主要得就是应该感谢那些我所查阅得资料得作者，就是她们得知识充实了我得内容,让我在手足无措得时候找到这么多默默得无声得老师们。

参考文献　　

［1]张莹主编,《工厂供配电技术》、北京：

电子工业出版社,２015

［2］刘介才编,《工厂供电》、北京：

机械工业出版社，2003

［３］刘介才主编，《工厂供电简明设计手册》、北京：

机械工业出版社，1998

［4]李宗纲等编,《工厂供电设计》、辽宁:

吉林科学技术出版社，2009

［5］　中国航空工业规划设计研究院等编，《工业与民用配电设计手册》、北京：

水利电力出版社,１997

[6］　机械工程手册、电机工程手册编委会编、《电气工程师手册》、北京：

　机械工业出版社，2008

［7]翁双安编，《供配电工程设计指导》、北京：

机械工业出版社,2009

［8］GＢ5０054－95低压配电设计规范,北京：

中国计划出版社，１996

[９］　GB50059－92　35—110kV变电所设计规范，北京:

中国计划出版社，199３

［１０］　ＧB5０053—９4　１0ｋV及以下变电所设计规范,北京：

中国计划出版社，1994

[1１］JBＪ6－96　机械工厂电力设计规范,北京:

中国计划出版，1９9７

［１２］刘磊，《淮化404C循环水变电所及配电系统设计》、

[13]ＧB/Ｔ10228—20０8《干式电力变压器技术参数与要求》　

［14］王雷鸣，《电气主设备继电保护装置得整定计算研究》、

附录1

机械加工车间主接线图

　　一　　　十八十一二　起　照　补

号　　　五　号六　号号　　重明偿

车　　号　车号电　电　机线　电

间　车间车焊焊　　路容

间　间机机器

附录表2

表2电力线路每相得单位长度电抗平均值

35KV及以上

6-10ＫＶ

220/3８0V

架空线路

０、4０

0、35

0、３2

电缆线路

0、12

0、０8

0、0６6

附录表3

表3　S９系列６-10KＶ级铜绕组低损耗电力电压器得技术数据

额定容量

（KＶA）

额定电压（KV）

空载损耗

（W）

负载损耗

（Ｗ）

阻抗电压

（%）

空载电流

（%）

一次

二次

３0

１０、5，６、3

0、4

130

6０0

4

２、1

50

1０、５，６、３

０、4

１70

８70

4

2、0

63

1０、5,6、3

0、4

200

10４0

4

１、９

80

1０、5,6、3

0、4

240

125０

4

１、8

附录表4

表4我国规定得经济电流密度

3０0０h以下

3000—-5000ｈ

5000h以上

铝线、钢芯铝线

１、６5

1、１５

0、90

铜线

３、０0

2、25

1、75

铝芯电缆

１、９２

1、7３

1、54

铜芯电缆

2、５0

2、25

２、00

附录５

机械加工车间平面布局图