機(jī)械加工車間供配電設(shè)計

1、目錄一、設(shè)計任務(wù)1（一）設(shè)計要求1（二）設(shè)計目的1二、車間用電計算負(fù)荷1（一）電力負(fù)荷的概念及車間概況1（二）計算負(fù)荷的含義及其確定方法1三、供電方式及主接線設(shè)計6（一）車間供電方式的確定6（二）車間供電主接線設(shè)計7四、短路計算及設(shè)備選擇8（一）電源供電系統(tǒng)短路電源計算8（二）設(shè)備選擇10五、配電柜設(shè)計10六、電氣平面布局13七、致謝13參考文獻(xiàn)14附錄15機(jī)械加工車間供配電設(shè)計根據(jù)設(shè)計內(nèi)容及要求，分析機(jī)械加工車間的負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷大小和負(fù)荷的分布 情況，設(shè)計出主變壓器的主接線方式，解決該機(jī)械加工車間車間負(fù)荷及負(fù)荷可靠性 的問題。再通過短路電流的計算，從而選擇合適的導(dǎo)線電纜，按所得計算結(jié)果選擇

2、低壓設(shè)備。實(shí)現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的供電，增加產(chǎn)量 ,提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞 動生產(chǎn)率 ,降低生產(chǎn)成本為目的。完成對機(jī)械加工車間供配電系統(tǒng)的設(shè)計。 關(guān)鍵詞： 負(fù)荷計算；供電方式；短路計算； 低壓配電系統(tǒng)一、設(shè)計任務(wù)（一）設(shè)計要求 通過提供的簡單數(shù)據(jù)設(shè)計出具體可行的工廠供配電系統(tǒng)，使得設(shè)計具有一定的 可行性。通過所學(xué)習(xí)的計算負(fù)荷的計算、供電方式及短路計算等。設(shè)計出所要求的 設(shè)計內(nèi)容。二、車間用電計算負(fù)荷（一）電力負(fù)荷的概念及車間概況1.電力負(fù)荷的概念在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所需用的電功率稱為負(fù)荷或電力（ W或KW）。由于電 功率分為視在功率、有功功率和無功功率， 一般用電流表示的負(fù)荷，實(shí)際上是對應(yīng)

3、 視在功率而言。電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單 位，如說重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一種是指用電設(shè)備或 用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（輕載） 、重負(fù)荷（重載） 、空負(fù) 荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。電力負(fù)荷的 分級按用戶電力負(fù)荷的重要性及要求對其供電連續(xù)性和可靠性程度的不同，一般將 電力負(fù)荷分三等級。一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。三級負(fù)荷 ：所有不屬于一級和二級負(fù)荷的電能用戶均屬于三級負(fù)荷。三級負(fù)荷 對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可采用單回路供電。2機(jī)械加工車間概況編 號用電設(shè)備名

4、稱數(shù)量銘牌上額定功率需要系數(shù)Kd功率因數(shù)COS申備注1冷加工機(jī)床30合計60KW0.14 0.160.52吊車組110.5KW0.120.5FC=25%31號電焊機(jī)122KVA0.50.6FC=60%42號電焊機(jī)28.95KVA0.50.6FC=100%（1）本車間的負(fù)荷性質(zhì)車間大部分為一班制，少部分車間為兩班制，年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)為4000h,工廠屬三級負(fù)荷。供電情況 該車間由車間外630KVA箱變供電，箱變由10KV架空線路饋電。該箱變距車間 100m。 在箱變10KV進(jìn)線側(cè)進(jìn)行電能計量。工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得低于0.9。（3）自然條件車間內(nèi)最熱月份平均溫度為30 C；地中最熱月

5、份平均溫度為25 C （當(dāng)埋入深 度為0.5米以上），而埋入深度為1米以下是的平均溫度為20 C； 土壤凍結(jié)深度為 1.10米；車間環(huán)境特征，正常干燥環(huán)境。（二）計算負(fù)荷的含義及其確定方法1計算負(fù)荷含義計算負(fù)荷，是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的各元件的負(fù)荷值 計算負(fù)荷是供電設(shè)計的基本依據(jù)。通常取半小時平均最大負(fù)荷p30 （亦即年P(guān)Mj m 最大負(fù)荷）作為計算負(fù)荷。但是由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計算負(fù)荷的因素很多，實(shí) 際上，負(fù)荷也不可能是一成不變的，它與設(shè)備的性能，生產(chǎn)的組織以及能源供應(yīng)的 狀況等多種因素有關(guān)，因而負(fù)荷計算也只能力求實(shí)際。2計算負(fù)荷的確定為選擇變壓器容量、電氣主接

6、線、電氣設(shè)備以及供電網(wǎng)絡(luò)接線和導(dǎo)線型號等提 供依據(jù)。負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合 理。若負(fù)荷確定得過大，將使電器和導(dǎo)線過大，造成投資增大和有色金屬的浪費(fèi)； 若負(fù)荷確定得過小，又將使電器和導(dǎo)線運(yùn)行時增加電能損耗，并產(chǎn)生過熱，加速電氣設(shè)備的絕緣老化，降低設(shè)備的使用壽命，影響供電系統(tǒng)的安全性、可靠性。因而 必須正確進(jìn)行計算負(fù)荷的計算。目前負(fù)荷計算的常用計算方法有：需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法如表1.2負(fù)荷計算方法及適用范圍。表1.2負(fù)荷計算的方法及其適用范圍序號計算方法適用范圍需求系數(shù)法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多、各臺設(shè)備容量相差不太懸殊時，特 別在確定車間和工廠的計算負(fù)荷時

7、，宜于采用二項式法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較少、有的設(shè)備相差懸殊時，特別在確定干線和分支線的計算負(fù)荷時，宜于采用根據(jù)表1.2所示，通過比較兩種計算負(fù)荷的適用范圍得出本設(shè)計宜采用需要系數(shù) 法來計算機(jī)械加工車間的負(fù)荷。(1) 需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷需要系數(shù)法是將電力設(shè)備的額定容量加起來，再乘以需要系數(shù)，就得到計算負(fù) 荷。由于需要系數(shù)法的需要系數(shù)值是根據(jù)設(shè)備臺數(shù)較多、容量差別不是很大的一般 情況來確定的，未考慮設(shè)備容量相差懸殊時少數(shù)大容量設(shè)備對計算機(jī)負(fù)荷的影響， 因此此法較適用于設(shè)備臺數(shù)較多的車間及全廠范圍額的計算負(fù)荷的確定。需要系數(shù) 法的基本公式為：有功計算負(fù)荷:P 30K .K l PeK刀為設(shè)備組的同時

8、系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容 量之比；Kl為設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之 比：6為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與取用功率之比；L為配電線的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時的末端功率與首端功率之比。 令K水L/ejKd，Kd稱為需要系數(shù)(2) 單組設(shè)備計算負(fù)荷確定PKdi 1Qo =F3o tan "1 303Un有功計算負(fù)荷:視在計算負(fù)荷:無功計算負(fù)荷:計算電流： 式中 K d 需用系數(shù)氐一一計算有功功率，單位為kWQ30計算無功功率，單位kvarS30 計算視在功率，單位kVA tan© 功率

9、因數(shù)角的正切值Un 電氣設(shè)備額定電壓，單位 kVI30計算電流，單位A(3) 冷加工車床設(shè)備容量F就是設(shè)備的銘牌額定功率Pn即Pe=Pn吊車電動機(jī)組要求統(tǒng)一換算到；=25%，因此可得換算后的設(shè)備容量為：巳=2PM ； N式中，Pm為吊車電動機(jī)的銘牌容量；n為與Pm對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率；25為其值等于25%勺負(fù)荷持續(xù)率。(5)電焊機(jī)設(shè)備要求統(tǒng)一換算到名=200%因此可得換算后的設(shè)備容量為：Pe=SfiCos2取 2N 585 .42 / 916 .14 = 0.式中，Sn設(shè)備銘牌額定容量；cos :冷加工機(jī)床的計算負(fù)荷：Pe=P n=60KWnP0 = Kdd Pe =0.14*60=8.4KWi

10、±Q30 二 P30 tan 沖=8.4*1.73=14.5KvarS30 = . P302 Q302 =16.7KVAI30 = S30 =25.3A3Un吊車組的計算負(fù)荷：巳=2巳 £ =2*10.5*0.25=5.25KWnP0=Kd Re=0.12*5.25=0.63KWi 4Q30 二 P30 tan ” =0.63*1.73=1KvarS30 二.R。2 Q302 =1.2KVAI30 仝0 =1.8A3Un1號電焊機(jī)的計算負(fù)荷：Pe=SnReos 2Pn(詡=22*(46*0953=8：58KW).nR0 = Kdd Re=0.5*8.58=4.29KWi 1

11、Q30 = P30 tan：，=4.29*2.68=11.5KvarS30 = . F30Q30 =12.3KVAI30 二=18.6A-3Un2號電焊機(jī)的計算負(fù)荷：Pe=2*S nFeos 叭 2 假=258.95*09*0.65=7KV0.nR0 二 Kd FRp=0.5*7=3.5KWi ±Q30 = P30 tan > =3.5*2.68=9.4Kvar氐=上0Q30 =10KVA130 =-=15.1A3Un(2)多組設(shè)備的計算負(fù)荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時， 先將每一組都按上述步驟計算在 各自負(fù)荷曲線上不可能同時出現(xiàn)，以一個同時系數(shù)來表達(dá)這種不同時率，

12、因而本車 間的總計算負(fù)荷為：總的有功計算負(fù)荷：P3KtZP30=0.8* (8.4+0.63+4.29+3.5 ) =13.5KW總的無功計算負(fù)荷：q30 = K 口 Q30 =0.9*(14.5+1+11.5+9.4)=32.7Kvar總的視在計算負(fù)荷：Qo二.Pjo Q30 =35.4KVA總的計算電流：l3o = Sso =53.6Av'3U n式中 K帀有功同時系數(shù)，對于用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加，K工p取值范圍一般都在0.80.9 ;對于車間干線計算負(fù)荷直接相加，K刀p取值 范圍一般在0.850.95。K刀q 無功同時系數(shù)，對于用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加,K刀q取值范圍一般都

13、在0.900.95 ;對于車間干線計算負(fù)荷直接相加，K刀q取值范圍一般在0.930.97。三、供電方式及主接線設(shè)計(一) 工廠供電方式的確定工廠供電時必須對負(fù)載的大小、性質(zhì)做深入的了解，然后按照設(shè)備功率的確定方法選擇適當(dāng)?shù)娜萘?。為了降低電能損耗，供電應(yīng)該選擇低損耗、節(jié)能型。1工廠主變壓器的選擇工廠的負(fù)荷為三級負(fù)荷，根據(jù)用電設(shè)備總的計算負(fù)荷和電源情況，設(shè)計工廠變電所的主變壓器選擇一臺。只安裝一臺主變壓器時，主變壓器的額定容量Sn.t應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總的計算負(fù)荷 S30的需要：Sn.t>=S30Sn .t=630KVA>S30=35.4KVA因此本工廠主變壓器只選擇一臺。型式采用S9

14、，而容量根據(jù)SN。T=630KVA>S30=35.4KVA選擇，即選一臺S9-630/10型低損耗配電變壓器。至于工 廠的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。(二) 工廠供電主接線設(shè)計按上面考慮的兩種主變壓器的方案可設(shè)計一臺主變壓器主結(jié)線方案：一次側(cè)無母線、二次側(cè)為單母線的主接線方式。特點(diǎn)是簡單經(jīng)濟(jì)，供電可靠性高，當(dāng)變壓器電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時， 可通過備用電源繼續(xù)供電便可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電，1供電方式的技術(shù)經(jīng)特點(diǎn)（1）從安全性看這種主接線方式滿足國家的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范的要求，能充分 保證人身和設(shè)備的安全，滿足供電要求。（2）從可靠性來看，變壓器回路斷路器檢修時，有

15、備用電源供電仍可進(jìn)行正常 供電。2.機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)主接線如附錄一所示四、短路計算及設(shè)備選擇（一）電源供電系統(tǒng)短路電源計算短路計算是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，準(zhǔn)確地整定供配電系統(tǒng)的保護(hù)裝 置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，保證供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時，保護(hù)裝 置能可靠動作。1. 確定基準(zhǔn)值工程設(shè)計中通常取 Sd=100 MV- A,Uci=10.5 kV, U c2=0.4 kV基準(zhǔn)電流:1 di100MV.A3 10.5kV-5.5KASd3Udid2Sd100MV A3 0.4kV=144KA172. 計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值（1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值根據(jù)所提供的額

16、定電壓及安裝條件、工廠設(shè)備容量取Soc =500 MVA* =100MVAX1 500MVA=0.2（2）架空線路的電抗標(biāo)幺值由附錄表2查得 X。=0.35（門/km）*100MVAX 2 =0.35（門 /km）*5Km*2 =1.59X（10.5KV）（3）干式變壓器的電抗標(biāo)幺值 由附錄表3查得u k%=42X：=山*山 %=5.0入 Sn Sn繪短路等效電路圖如附圖4.1所示，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值, 標(biāo)明短路計算點(diǎn)圖4.1 短路電流計算等效電路圖3. 計算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量（1）總電抗標(biāo)幺植X 書二 X 1 X2 =®.2+105

17、9=Q79（2）三相短路電流周期分量有效值(3)I K -4X 2(k -4)0.79（3）其他三相短路電流"(3)I(3)(3)十=| kJ3.°7KAi sh二 2.55* 3.07KA 二 7.83KAI sh 1.51*3.07KA 二 4.64KA(4) 三相短路容量Sdw *X Kd)(00MVaa55>®.MMV .A10794. 計算k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下：閉合低壓母線分段開關(guān)，主變壓器并列運(yùn)行1)總電抗標(biāo)幺植X >k =x i x2X3144KA4.29= 33.QKA(2) 三相短

18、路電流周期分量有效值(3)I K _2(3) 其他三相短路電流"(3)(3)=I(3)-33.6KA1".84*33.6/=61.8/| :二 (4) 三相短路容量300MVAA=2313MVA/ .A4429表4.2 短路計算表短路計算點(diǎn)三相短路電流(KA)三相短路容量(MVA(3)Ik"(3)I(3)I旳(3)i sh(3)I sh(3)SkK-13.073.073.077.834.6455.9K-233.633.633.661.836.623.3(二)設(shè)備選擇1、斷路器的選擇根據(jù)額定電壓、額定電流和所得斷流容量Soc =500 MVA確定斷路器型號取為SNi

19、o-ion2、導(dǎo)線的選擇及截面(1) 導(dǎo)線的選擇工廠戶外架空線路一般使用裸導(dǎo)線，采用鋁絞線，其導(dǎo)電性能好，重量輕，對風(fēng) 雨的抵抗力較強(qiáng)，多用在10K V及以下線路上。(2) 導(dǎo)線的截面30P303U nCOS130.5KW(、3*10KV *0.7)-80Ar - 2由查附錄表4得jec=i.5iA/mmI maxAec2= 99mmec因此初選的標(biāo)準(zhǔn)截面為五、配電柜設(shè)計295mm，即LJ-95型鋁絞線配電柜使用成套配電裝置，同一回路的開關(guān)電器、測量儀表、保護(hù)電器和輔助 設(shè)備都裝配在一個或者兩個全封閉或半封閉的金屬柜中。安裝和檢修比較方便。壓開關(guān)柜對低壓電網(wǎng)具有隔離作用，尤其是對于企業(yè)及車間的

20、大型設(shè)備的運(yùn)作，可 實(shí)現(xiàn)迅速送電或斷電，具有隔離電網(wǎng)的作用，可有效減少電機(jī)的線損，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的 充分利用及運(yùn)作，還可有效實(shí)現(xiàn)低壓控制開關(guān)的作用。本機(jī)械加工車間配電柜共一 臺采用GGD型。低壓配電柜結(jié)構(gòu)圖1. 低壓電器的規(guī)格選擇原理(1) 電器的額定電壓應(yīng)與所在回路標(biāo)稱電壓相適應(yīng)；(2) 電器的額定電流不應(yīng)小于所在回路的計算電流；(3) 電器的額定頻率應(yīng)與所在回路的頻率相適應(yīng)；(4) 電器應(yīng)適應(yīng)所在場所的環(huán)境條件；(5) 電器應(yīng)滿足短路條件下的動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求，用于斷開短路電流的電器, 應(yīng)滿足短路條件下的通斷能力。2. 低壓電器的選擇(1) 隔離開關(guān)的原理與作用隔離電源:將需要檢修的電氣設(shè)備用

21、隔離開關(guān)與電網(wǎng)的帶電部分可靠的隔離，使 被檢修的電氣設(shè)備與電源有明顯的斷開點(diǎn)，以保證檢修工作的安全。作用就是開斷 電路，斷開兩點(diǎn)的電氣連接，但它不能開斷短路電流，只能開斷額定電流，一般都 和斷路器配合使用，在斷路器開斷以后，為了讓電路有明顯的電氣分界點(diǎn)，或者是 檢修斷路器，都必須要裝隔離開關(guān)。塑殼斷路器的原理與作用空氣斷路器、塑殼斷路器，俗稱空氣開關(guān)，指具有保護(hù)自動分?jǐn)喙δ懿⒃诳諝?介質(zhì)中完成分?jǐn)鄿缁∽饔玫淖詣訑嗦菲鳎话愠Ｓ玫亩嗑哂羞^負(fù)荷熱脫扣和短路瞬 間電磁脫扣作用，脫扣后可以重新合閘。（3）交流接觸器當(dāng)接觸器電磁線圈不通電時，彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點(diǎn)保 持?jǐn)嚅_位置。當(dāng)電磁線圈

22、通過控制回路接通控制電壓（一般為額定電壓）時，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動主觸點(diǎn)閉合，接通電路，輔 助接點(diǎn)隨之動作。（4）熱繼電器原理與作用熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生 形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器 失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的過載保護(hù)。3保護(hù)措施（1）短路保護(hù)配電線路的短路保護(hù)，應(yīng)在短路電流對導(dǎo)體和連接件產(chǎn)生的熱作用和機(jī)械作用 造成危害之前切斷短路電流。（2）負(fù)載保護(hù)配電線路的過負(fù)載保護(hù)，應(yīng)在過負(fù)載電流引起的導(dǎo)體溫升對導(dǎo)體的絕緣、接頭、 端子或?qū)w周圍的物質(zhì)造成損害前切斷負(fù)載電流。（3）接

23、地故障保護(hù)接地故障保護(hù)的設(shè)置應(yīng)能防止人身間接電擊以及電氣火災(zāi)、線路損壞等事故。 接地故障保護(hù)電器的選擇應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)的接地型式，移動式、手握式或固定式電 氣設(shè)備的區(qū)別，以及導(dǎo)體截面等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。（4）保護(hù)電器的裝設(shè)位置保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在操作維護(hù)方便，不易受機(jī)械損傷，不靠近可燃物的地方，并 應(yīng)采取避免保護(hù)電器運(yùn)行時意外損壞對周圍人員造成傷害的措施。保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè) 在被保護(hù)線路與電源線路的連接處，但為了操作與維護(hù)方便可設(shè)置在離開連接點(diǎn)的 地方，并應(yīng)符合下列規(guī)定： 路長度不超過3m； 將短路危險減至最小的措施； 近可燃物。（5）當(dāng)將從高處的干線向下引接分支線路的保護(hù)電器裝設(shè)在距連接點(diǎn)的線路

24、長度 大于3m的地方時，應(yīng)滿足下列要求： 分支線應(yīng)敷設(shè)于不燃或難燃材料的管、槽內(nèi)。 支線裝設(shè)保護(hù)電器前的那一段線路發(fā)生短路或故障時，離短路點(diǎn)最近的上一 級保護(hù)（6）電器應(yīng)能保證符合規(guī)范規(guī)定的要求。 短路保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在低壓配電線路不接地的各相（或極）上，但對于中性點(diǎn) 不接地且 N 線不引出的三三線配電系統(tǒng)，可只在二相（或極）上裝設(shè)保護(hù)電器。六、電氣平面布局如附錄 5所示七、致謝一份努力，一份收獲。這半個多月的畢業(yè)設(shè)計讓我獲益匪淺，使我對供電系統(tǒng)有了更深的認(rèn)識，更加鞏固加深了所學(xué)知識的深度和寬度，發(fā)現(xiàn)自己的各種辦公軟 件及cad比以前應(yīng)用的更加游刃有余。我之所以能夠最終完成這次畢業(yè)設(shè)計不僅在于自己的努力更在于張老師的悉心 指點(diǎn)，同時同學(xué)的幫助也非常重要，非常的感謝他們。當(dāng)然了最主要的是應(yīng)該感謝 那些我所查閱的資料的作者，是他們的知識充實(shí)了我的內(nèi)容，讓我在手足無措的時 候找到這么多默默的無聲的老師們。參考文獻(xiàn)1 張瑩主編，工廠供配電技術(shù) . 北京：電子工業(yè)出版社， 20152 劉介才編，工廠供電 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20033 劉介才主編，工廠供電簡明設(shè)計手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 19984 李宗綱等編，工廠供電設(shè)計 .遼寧：吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 20095 中國航空工