機械加工車間供配電設(shè)計

1、目錄一、 設(shè)計任務(wù)················································

2、83;······1（一） 設(shè)計要求··········································

3、·············1（二） 設(shè)計目的···································

4、83;···················1二、車間用電計算負荷····························

5、3;·····················1 （一）電力負荷的概念及車間概況··························

6、;··············1（二）計算負荷的含義及其確定方法·································

7、·····1三、供電方式及主接線設(shè)計···········································

8、;···6（一）車間供電方式的確定············································

9、3;·6（二）車間供電主接線設(shè)計··············································7四、

10、短路計算及設(shè)備選擇················································8（一

11、）電源供電系統(tǒng)短路電源計算········································8（二）設(shè)備選擇······

12、83;·················································10五

13、、配電柜設(shè)計·················································

14、·······10六、電氣平面布局·········································&#

15、183;············13七、致謝····································&#

16、183;·························13參考文獻·······················&#

17、183;······································14附錄··········

18、3;·················································

19、3;·····15                                            機械

20、加工車間供配電設(shè)計摘  要 ：根據(jù)設(shè)計內(nèi)容及要求，分析機械加工車間的負荷性質(zhì)、負荷大小和負荷的分布情況，設(shè)計出主變壓器的主接線方式，解決該機械加工車間車間負荷及負荷可靠性的問題。再通過短路電流的計算，從而選擇合適的導線電纜，按所得計算結(jié)果選擇低壓設(shè)備。實現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的供電，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。完成對機械加工車間供配電系統(tǒng)的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：   負荷計算；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

21、性。通過所學習的計算負荷的計算、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、車間用電計算負荷（一）電力負荷的概念及車間概況 1.電力負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荷，實際上是對應(yīng)視在功率而言。電力負荷又稱電力負載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位，如說重要負荷、不重要負荷、動力負荷、照明負荷等。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，如說輕負荷（輕載）、重負荷（重載）、空負荷（空載）、滿負荷（滿載）等。電力負荷的具體含義視具體情況而

22、定。電力負荷的分級按用戶電力負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，一般將電力負荷分三等級。一級負荷、二級負荷、三級負荷。 三級負荷 ：所有不屬于一級和二級負荷的電能用戶均屬于三級負荷。三級負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.機械加工車間概況編號用電設(shè)備名稱數(shù)量銘牌上額定功率需要系數(shù)功率因數(shù)備注1冷加工機床30合計60KW0.14 0.160.52吊車組110.5KW0.120.5FC=25%31號電焊機122KVA0.50.6FC=60%42號電焊機28.95KVA0.50.6FC=100% (1)本車間的負荷性質(zhì) 

23、60;車間大部分為一班制，少部分車間為兩班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為4000h，工廠屬三級負荷。  (2)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進線側(cè)進行電能計量。工廠最大負荷時功率因數(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；地中最熱月份平均溫度為25°C（當埋入深度為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）計算負荷的含義及其確定方法&#

24、160; 1.計算負荷含義計算負荷，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)中的各元件的負荷值 計算負荷是供電設(shè)計的基本依據(jù)。通常取半小時平均最大負荷（亦即年最大負荷）作為計算負荷。但是由于負荷情況復雜，影響計算負荷的因素很多，實際上，負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)，因而負荷計算也只能力求實際。 2.計算負荷的確定為選擇變壓器容量、電氣主接線、電氣設(shè)備以及供電網(wǎng)絡(luò)接線和導線型號等提供依據(jù)。負荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導線的選擇是否經(jīng)濟合理。若負荷確定得過大，將使電器和導線過大，造成投資增大和有色金

25、屬的浪費；若負荷確定得過小，又將使電器和導線運行時增加電能損耗，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。因而必須正確進行計算負荷的計算。目前負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負荷計算方法及適用范圍。表 1.2 負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荷時，宜于采用二項式法當用電設(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荷時，宜于采用根據(jù)表 1.2所示，通過比較兩種計算負荷的適用范圍得出本設(shè)計宜采用需要系數(shù)法來計

26、算機械加工車間的負荷。（1）需要系數(shù)法確定計算負荷     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)備對計算機負荷的影響，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荷的確定。需要系數(shù)法的基本公式為：  有功計算負荷： 為設(shè)備組的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負荷時運行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；為設(shè)備的負荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負荷時的輸出功率與運行的設(shè)備容量之比：為設(shè)備組的平均效

27、率，即設(shè)備組在最大負荷時的輸出功率與取用功率之比；為配電線的平均效率，即配電線路在最大負荷時的末端功率與首端功率之比。 令，稱為需要系數(shù)（2）單組設(shè)備計算負荷確定有功計算負荷： Kd Pe 視在計算負荷： 無功計算負荷： 計算電流： 式中 Kd 需用系數(shù) 計算有功功率，單位為kW 計算無功功率，單位kvar 計算視在功率，單位kVA 功率因數(shù)角的正切值 電氣設(shè)備額定電壓，單位kV 計算電流，單位A （3）冷加工車床 設(shè)備容量就是設(shè)備的銘牌額定功率Pn即 Pe=Pn(4)吊車電動機組 要求統(tǒng)一換算到，因此可得換算后的設(shè)備容量為：式中， 為吊車電動機的銘牌容量；為與對應(yīng)的負荷持續(xù)率；為其值等于25

28、%的負荷持續(xù)率。 (5)電焊機設(shè)備 要求統(tǒng)一換算到100%，因此可得換算后的設(shè)備容量為：Pe=Snn 式中，Sn設(shè)備銘牌額定容量； 設(shè)備銘牌功率因數(shù) 冷加工機床的計算負荷： Pe=Pn=60KW Kd Pe =0.14*60=8.4KW =8.4*1.73=14.5Kvar=16.7KVA =25.3A吊車組的計算負荷： =2*10.5*0.25=5.25KW Kd Pe=0.12*5.25=0.63KW =0.63*1.73=1Kvar=1.2KVA =1.8A1號電焊機的計算負荷： Pe=Snn =22*0.6*0.65=8.58KW Kd Pe=0.5*8.58=4.29KW =4.29

29、*2.68=11.5Kvar=12.3KVA=18.6A2號電焊機的計算負荷： Pe=2*Snn =2*8.95*0.6*0.65=7KW Kd Pe=0.5*7=3.5KW =3.5*2.68=9.4Kvar=10KVA =15.1A（2）多組設(shè)備的計算負荷當供電范圍內(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荷曲線上不可能同時出現(xiàn)，以一個同時系數(shù)來表達這種不同時率，因而本車間的總計算負荷為：總的有功計算負荷：=0.8*（8.4+0.63+4.29+3.5）=13.5KW 總的無功計算負荷：=0.9*(14.5+1+11.5+9.4)=32.7Kvar總的視在計算負荷：

30、 =35.4KVA 總的計算電流： =53.6A式中 有功同時系數(shù)，對于用電設(shè)備組計算負荷直接相加， 取值范圍一般都在0.80.9；對于車間干線計算負荷直接相加，取值范圍一般在0.850.95。無功同時系數(shù)，對于用電設(shè)備組計算負荷直接相加,取值范圍一般都在0.900.95；對于車間干線計算負荷直接相加，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?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 工廠的負荷為三級負荷，根據(jù)用電設(shè)備總的計算負荷和電源情況，

31、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)備總的計算負荷S30的需要：Sn.t>=S30 Sn.t=630KVA>S30=35.4KVA 因此本工廠主變壓器只選擇一臺。型式采用S9，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。 （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。特點是簡單經(jīng)濟，供電可靠性高，當變壓器電源進線

32、停電檢修或發(fā)生故障時，可通過備用電源繼續(xù)供電便可迅速恢復對整個變電所的供電， 1.供電方式的技術(shù)經(jīng)特點（1） 從安全性看這種主接線方式滿足國家的標準的技術(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,有備用電源供電仍可進行正常供電。2.機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，準確地整定供配電系統(tǒng)的保護裝置，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，保護裝置能可靠動作。1. 確定基準值工程設(shè)計中通常取 S=100 MV·

33、A,U=10.5 kV, U=0.4 kV 基準電流： 2. 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值（1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值 根據(jù)所提供的額定電壓及安裝條件、工廠設(shè)備容量取=500 MVA =0.2（2）架空線路的電抗標幺值由附錄表2查得 =0.35(/km)=0.35(/km)*5Km*=1.59（3）干式變壓器的電抗標幺值由附錄表3查得%=4 =*%=5.0繪短路等效電路圖如附圖4.1所示, 圖上標出各元件的序號和電抗標幺值， 并標明短路計算點圖4.1 短路電流計算等效電路圖3. 計算k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量（1）總電抗標幺植0.2+1.59=1.79 （2）

34、 三相短路電流周期分量有效值 （3）其他三相短路電流 （4）三相短路容量 4.計算k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量系統(tǒng)最大運行方式下：閉合低壓母線分段開關(guān)，主變壓器并列運行（1）總電抗標幺植0.2+1.59+2.5=4.49（2） 三相短路電流周期分量有效值（3） 其他三相短路電流 （4） 三相短路容量 表4.2 短路計算表短路計算點三相短路電流（KA）三相短路容量（MVA）K-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=500 MVA 確定斷

35、路器型號取為SN10-10 2、導線的選擇及截面 （1）導線的選擇 工廠戶外架空線路一般使用裸導線，采用鋁絞線，其導電性能好，重量輕，對風雨的抵抗力較強，多用在10KV及以下線路上。 （2）導線的截面 A 由查附錄表4得 因此初選的標準截面為95，即LJ-95型鋁絞線 五、配電柜設(shè)計 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。 低壓開關(guān)柜對低壓電網(wǎng)具有隔離作用，尤其是對于企業(yè)及車間的大型設(shè)備的運作，可實現(xiàn)迅速送電或斷電，具有隔離電網(wǎng)的作用，可有效減少電機的線損，實現(xiàn)電機的充分利用及運作，還可有效實現(xiàn)

36、低壓控制開關(guān)的作用。本機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，以保證檢修工作的安全。作用就是開斷電路，斷開兩點的電氣連接，但

37、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，或者是檢修斷路器，都必須要裝隔離開關(guān)。 (2)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)，指具有保護自動分斷功能并在空氣介質(zhì)中完成分斷滅弧作用的自動斷路器，一般常用的多具有過負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保持斷開位置。當電磁線圈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，帶動主觸點閉合，接通電路，輔助接點隨之動作。（4）熱繼電

38、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，當形變達到一定距離時，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，實現(xiàn)電動機的過載保護。3.保護措施（1）短路保護配電線路的短路保護，應(yīng)在短路電流對導體和連接件產(chǎn)生的熱作用和機械作用造成危害之前切斷短路電流。 (2)負載保護配電線路的過負載保護，應(yīng)在過負載電流引起的導體溫升對導體的絕緣、接頭、端子或?qū)w周圍的物質(zhì)造成損害前切斷負載電流。（3）接地故障保護接地故障保護的設(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，以及導體截面等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。（4）保護電器的裝設(shè)位置保護電器應(yīng)裝設(shè)在操作維護方便，不易受機械損傷，不靠近可燃物的地方，并應(yīng)采取避免保護電器運行時意外損壞對周圍人員造成傷害的措施。保護電器應(yīng)裝設(shè)在被保護線路與電源線路的連接處，但為了操作與維護方便可設(shè)置在離開連接點的地方，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）當將從高處的干線向下引接分支線路的保護電器裝設(shè)在距連接點的線路長度大于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)保護電器前的那一段線路發(fā)