液化气站供配电设计.doc

I 摘摘 要要 随着社会经济的发展以及科学技术的进步 城市居民在对物质生活不断追求 的同时 也对他们赖以生存的自然环境提出了更高的要求 而要达到在社会与环 境效益统一的前提下 使经济建设持续又健康的发展 实现民用燃料的气体化是 改善城市环境的重要措施之一 就我国目前社会及经济条件来看 在中小城市建 立一定规模的液化气站 把液化气送到千家万户 作为居民的生活能源 这是一 种技术经济相对合理 还能够改善环境 优化城市的基础建设 液化气 LPG 主要成分为丙烷 丁烷和丁烯等易燃气体 若与空气混合易 形成爆炸性气体混合物 因此液化气站属于爆炸 火灾危险性场所 对具有爆炸 火灾等危险环境的电力装置设计 必须严格按照国家有关标准和规定执行 并结 合实际情况 因地制宜地采取有效措施 保障国家及人民生命财产安全 依据国家标准 GB50052 95 供配电系统设计规范 GB50054 95 低压配电 设计规范 的规定 工厂供配电遵循下列原则 1 遵守规程 执行政策 2 安全可靠 先进合理 3 近期为主 考虑发展 4 全局出发 统筹兼顾 本毕业设计主要对液化气站低压配电系统中电气设备选择 负荷计算 线路 的敷设方式 防雷等几个主要问题进行探讨 关键词 关键词 低压 负荷计算 电气选择 爆炸 危险环境 防雷接地 II AbstractAbstract As the socio economic development and the progress of science and technology urban residents in the constant pursuit of material at the same time they also depend on the natural environment put forward higher requirements To be on the premise of social and environmental benefits of a unified sustainable and healthy economic development implementation of civilian fuel gas is one of the important measures to improve the urban environment On the social and economic conditions in China set up certain scale liquefied petroleum gas stations in small and medium sized cities to every household liquefied gas transported by pipeline as a resident of life energy This is a relatively reasonable technical and economic and also to improve environment optimizing the infrastructure of the city Liquefied petroleum gas LPG main components are flammable gases such as propane butane and butylene If gas is mixed with air to form an explosive mixture liquefied petroleum gas stations belonging to explosion fire hazard places Design of electrical installations in hazardous environments such as explosions fire and must be in strict accordance with the relevant national standards and regulations And combined with the actual situation suit measures to local conditions and to take effective measures to protect the State and the safety of people s lives and property According to the national standard GB50052 95 the code for design of power supply and distribution system and GB50054 95 the provisions of the code for design of low voltage power distribution factory distribution follows the following principles III 1 comply with regulations and the implementation of policies 2 secure reliable advanced and reasonable 3 recently mainly consider development 4 global view balanced approach The graduation design in low voltage power distribution systems and electrical equipment for liquefied petroleum gas station select load line laying such as fire lightning and electrostatic protection discussion on several major issues Keywords Keywords low voltage load calculation electric choice Explosive and hazardous environment lightning protection and earthing IV 目目 录录 第第 1 1 章章 工程设计内容工程设计内容 1 1 1 设计内容及基本要求 1 1 2 设计依据 1 第第 2 2 章章 全站负荷全站负荷 3 2 1 负荷的等级及要求 3 2 1 1 负荷分级的相关规范 3 2 1 2 本液化气站的负荷情况 3 2 2 负荷计算 4 2 2 1 负荷计算的目的及意义 4 2 2 2 全站负荷计算 4 第第 3 3 章章 车间配电系统车间配电系统 6 3 1低压配电的一般规定 6 3 2 配电室的配置 7 3 3 电力线路 8 3 3 1 接线与线路敷设方式的确定 8 3 4 电气设备的选择 12 3 4 1 电气设备的选择标准 12 3 4 3 断路器的选择 16 第第 4 4 章章 电机控制电机控制 19 4 1 电机的启动方式 19 4 2 电机的电路保护 20 4 3 烃泵电机控制 21 4 4 轴流风机电机控制 23 V 第第 5 5 章章 电气照明电气照明 26 5 1 电气照明概述 26 5 1 1 照明方式分类 26 5 1 2 照明的种类 26 5 2 照度计算 27 5 2 1 光源类型的选择 27 5 2 2 照度计算 27 5 3 照明供电 29 5 3 1 照明供电系统图 29 5 3 2 照明平面布置 30 第第 6 6 章章 电气安全 防雷 接地电气安全 防雷 接地 34 6 1 电气安全 34 6 1 1 电气安全的含义 34 6 1 2 电气安全措施 34 6 1 3 电气防火和防爆措施 34 6 2 防雷 35 6 2 1 防雷设备 35 6 2 2 生产区防雷保护 38 6 3 电气装置的接地 40 6 3 1 接地方式 40 6 3 2 接地电阻 41 6 3 3 接地设计方案 41 总总 结结 43 致致 谢谢 44 参考文献参考文献 45 附录附录 1 1 防雷接地及外部配管平面图 防雷接地及外部配管平面图 46 附录附录 2 2 动力箱配电系统图 动力箱配电系统图 47 VI 1 第第 1 1 章章 工程设计内容工程设计内容 1 11 1 设计内容及基本要求设计内容及基本要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况 并适当考虑到工 厂生产的发展 按照安全可靠 技术先进 经济合理的要求 确定配电室的位置 选择低压设备和进出线 确定防火防爆措施 确定防雷和接地装置 最后按要求 写出设计说明书 绘出设计图样 1 21 2 设计依据设计依据 1 防雷接地及外部配管平面图 见附录 1 2 设备明细表 见表 1 1 所示 表表 1 11 1 气站设备明细表气站设备明细表 设备名称型号接线编号单台容量 kw 1 烃泵电机M1M1 14 2 烃泵电机M2M2 14 压缩机电机M3M3 113 泵机间轴流风机M4M4 10 55 残液间轴流风机M5M5 10 55 真空泵电机M6M6 11 5 1 消防泵电机M7M7 130 2 消防泵电机M8M8 130 灌瓶间轴流风机M9M9 10 55 排水泵箱PSPS 01 5 2 储罐电热带RR 03 仪表电源IPIP 0 办公楼照明箱AM1AM1 010 灌瓶间照明箱AM2AM2 02 03 三相插座CZCZ 03 3 气站负荷 1 车间为三班工作制 年最大有功负荷利用小时数为 4500h 属于一级负 荷 由外部低压线路和柴油发电机组两个独立电源供电 2 负荷是相对平稳的 日负荷曲线的变化很小 生产装置运行正常后 负 荷几乎数周甚至数月不变 负荷主要是以少量小型异步电动机拖动的风机 压缩 机 机泵为主 不需要进行无功补偿 4 气站自然条件 车间一年中最热月份平均温度为 30 地中最热月份平均温度为 15 5 液化气站爆炸危险区域等级划分 爆炸气体环境根据爆炸气体混合物出现的频繁程度和持续时间进行等级划分 即释放源等级 0 区 连续出现或长期出现爆炸气体混合物的环境 1 区 在 正常运行时可能出现爆炸气体混合物的环境 2 区 在正常运行时不可能出现 爆炸性气体混合物的环境 或即使出现也是短时存在的爆炸气体混合物环境 因 液化气重于空气 爆炸危险区域的划分按释放源级别和通风条件确定 一般可这 样划分 在生产区 泵机间内为 1 区 其墙外 3 米为 2 区 灌瓶间为 1 区 卸车 台以注送口为中心 半径 3 米以内空间为 1 区 半径 7 5 米以内空间为 2 区 在 储罐区 以放空口为中心半径 1 5 米以内空间和围堤内坑 沟为 1 区 围堤以外 其他空间为 2 区 在辅助区 办公室和值班室为 2 区 由于电气设备大多接释放 源 所以电气设备的防爆的等级主要按 1 区划分 3 第第 2 2 章章 全站负荷全站负荷 2 12 1 负荷的等级及要求负荷的等级及要求 2 1 12 1 1 负荷分级的相关规范负荷分级的相关规范 电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治 经济上所造成损失 或影响的程度进行分级 并应符合下列规定 1 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡 或重大设备损坏且难以修复 或在政治 经济上 造成重大损失者 均属于一级负荷 2 二级负荷 中断供电将造成设备局部破坏 或生产流程紊乱且较长时间才能恢复 或大量产 品报废 重点企业大量减产 或在政治 经济上造成较大损失者 均属于二级负 荷 3 三级负荷 所有不属于一级和二级负荷的一般电力负荷 均为三级负荷 2 1 22 1 2 本液化气站的负荷情况本液化气站的负荷情况 本液化气站属于规范规定的一级负荷 对一级负荷 要求供电系统当线路发生故障停电时 仍保证其连续供电 即我 们常说的双回路供电 一级负荷应由两个电源供电 两个电源的要求是 1 两个电源间无联系 2 两个电源间有联系 但符合下列要求 1 发生任何一种故障时 两个电源的任何部分应不致同时受到损坏 4 2 发生任何一种故障且保护装置正常时 有一个电源不中断供电 并且在 发生任何一种故障且主保护装置失灵以至两电源均中断供电后 应能在有人值班 的处所完成各种必要操作 迅速恢复一个电源供电 本液化气站采用外部低压线路和柴油发电机组两个独立电源供电 2 22 2 负荷计算负荷计算 2 2 12 2 1 负荷计算的目的及意义负荷计算的目的及意义 负荷计算是供配电系统正常运行的计算 计算负荷是根据已知的用电设备安 装容量确定的 预期不变的最大假象负荷 负荷的设计计算是作为正确选择供配 电系统中导线 电缆 开关电器 变压器等额定参数的依据 也是保障供配电系 统安全可靠运行必不可少的环节 若估算过高 将使设备和导线选择偏大 造成 投资和有色金属的浪费 而估算过低 又将使设备和导线选择偏小 造成运行时 过热 加快绝缘老化 降低使用寿命 增大电能损耗 影响系统的正常运行 可 见 正确计算电力负荷具有重要意义 2 2 22 2 2 全站负荷计算全站负荷计算 负荷计算的方法有需要系数法 利用系数法及二项式系数法等几种 由于各用电设备组的最大负荷不一定同时出现 需计入各用电设备组的同时 系数 本设计采用需要系数法对负荷进行计算 并将动力部分 照明和其他用电 设备分开计算 主要计算公式有 有功功率 式 2 1 edc PKP 无功功率 式 2 tan cc PQ 2 视在功率 式 2 cos cc PS 3 电流 式 2 cos3 Ncc USI 5 4 动力及照明等计算参数如表 2 1 所示 表表 2 12 1 动力及照明等计算参数 动力及照明等计算参数 类别名称单台容量 kw 数量需要系数 Kdcos tan 烃泵电机420 780 80 75 压缩机电机1310 780 80 75 轴流风机0 5530 780 80 75 真空泵电机1 510 780 80 75 消防泵电机3010 780 80 75 动 力 排水泵箱1 510 780 80 75 办公楼照明箱1011 01 00照 明灌瓶间照明箱2 0311 01 00 储罐电热带311 01 00其 他三相插座311 01 00 根据表 2 1 计算全站总负荷 有功功率 无功功率同时系数 均取 p K q K 0 9 动力 78 0 1 d K8 0cos 75 0 tan 1 5 301 530 55132 40 78 111 edc PKPkW41 43 32 56kvar0 7543 41tan 11 cc PQ 照明 0 1 2 d K0 1cos 0tan 12 03kW2 03 101 222 edc PKP 0 2 c Q 其他 0 1 3 d K0 1cos 0tan 6kW3 31 333 edc PKP 0 3 c Q 全站负荷 kWPc30 55 603 1241 43 9 0 kvar30 29 0056 32 9 0 c Q kVASc58 6230 2930 55 22 6 AUSI Ncc 09 9538 0 3 58 623 第第 3 3 章章 车间配电系统车间配电系统 3 13 1低压配电的一般规定低压配电的一般规定 根据 供配电系统设计规范 GB50052 95 规定 低压配电系统设计应遵循 以下基本原则 1 低压配电电压应采用 220 380V 带电导体系统的形式宜采用单相二线制 两相三线制和三相四线制 2 在正常环境的车间或建筑物内 当部分用电设备为中小容量 且无特殊要 求时 宜采用树干式配电 3 当用电设备为大容量时 或符合性质重要 或在有特殊要求的车间 建筑 物内 宜采用放射式配电 4 当部分用电设备距供电点较远时 而彼此相距很近 容量很小的次要用电 设备 可采用链式配电 但每一回路连环设备不易超过 5 台 其容量不宜超过 10kW 容量较小的用电设备的插座 采用链式配电时 每一条环链回路的设备数 量可适量增加 5 在高层建筑物内 当向楼层个配电点供电时 宜采用分区树干式配电 但 部分较大容量的集中负荷或重要负荷 应由低压配电室的放射式配电 6 平行的生产流水线或互为备用的生产机组 根据生产要求 宜由不同的回 路配电 同一生产流水线的各用电设备 宜由同一回路配电 7 在 TN 及 TT 系统接地形式的低压电网中 宜选用 D Yn11 接线组别的三相变 压器作为配电变压器 8 在 TN 及 TT 系统接地形式的低压电网中 当选用 Y Yn0 接线组别的三相变 压器时 其由单相不平衡负荷引起的中性线电流不得超过低压绕组额定电流的 25 7 且其一项的电流在流载时不得超过额定电流值 9 当采用 220 380V 的 TN 及 TT 系统接地形式的低压电网时 照明和其他电力 设备宜由同一台变压器供电 必要时 亦可单独设置照明变压器供电 10 由建筑物外引入的配电线路 应在室内靠近进线点便于操作维护的地方装 设隔离电器 3 23 2 配电室的配置配电室的配置 配电室宜布置在爆炸危险区域 2 区范围以外 当布置确实有困难时 可考虑 在 2 区 但变配电设备的选择严格按国家现行规范 标准执行 若受到地形条件 限制而将低压配电室布置在站内 2 区时 配电室应距离释放源 30 米以外 常年主 风向为上风处 因液化气重于空气 配电室内地面应高出外地面 0 6 米 这样液 化气就很难进入配电室 室内若采用电缆沟敷设 为防止液化气沉积在沟内 构 成爆炸隐患 沟内应充满砂子 室内还可装设防爆轴流风机来改善通风条件 采 取以上措施后 低压配电室内的电气设备可按普通环境条件选择 本配电室装有 3 个动力配电箱和 2 个照明箱 分别为 A1 A2 A3 AM1 AM2 A1 为电源进线箱 A2 A3 负责用电设备的配电 AM1 AM2 电源均引自 A3 其中 AM1 为办公楼照明箱 AM2 为灌瓶间照明箱 具体 布置图如图 3 1 所示 8 图 3 1 配电室布置图 3 33 3 电力线路电力线路 电力线路是供配电系统的重要组成部分 担负着输送和分配电能的重要任务 在整个供配电系统中起重要作用 3 3 13 3 1 接线与线路敷设方式的确定接线与线路敷设方式的确定 供电安全可靠 操作方便 运行灵活 节约有色金属是对电力线路的基本要 求 电力线路按电压的高低压分为高压线路 1kV 以上 和低压线路 1kV 以下 按结构形势分为架空线路 电缆线路及室内线路等 电力线路常用的接线方式有 放射式 树干式和环式 3 种 因为液化气站属一级负荷且用电设备工作环境特殊 为使各设备操作维护互 不影响 所以本车间采用低压放射式接线方式 如图 3 2 图 3 2 低压放射式接线 9 由于液化气站动力设备不多 动力 控制配电电缆采用电力电缆直埋敷设 室内穿钢管保护暗配 室内埋地深 0 3 米 室外埋地深 0 7 米 照明配线室外部 分也 应采用穿钢管直埋敷设 室内部分穿钢管暗配 在适当位置加分线盒 敷设电气 线路的沟道 电缆或钢管所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞 应非燃料性 材料严密堵塞 3 3 23 3 2 母线 导线及电缆的选择母线 导线及电缆的选择 导线和电缆的选择是供电设计中的重要内容之一 导线和电缆是分配电能的 主要器件 选择的合理与否 直接影响到有色金属的消耗量与线路投资 以及电 网的安全经济运行 选择导线和电缆以前应贯彻以铝代铜的技术政策 尽量采用 铝芯导线 目前提倡采用铜线 以减少耗损 节约电能 而在易爆炸 腐蚀严重 的场所 以及用于移动设备 检测仪表 配电盘的二次接线等 必须采用铜线 导线和电缆的选择 必须满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求 尽量减少投资降低年运行费用 布局合理 维修方便 导线和电缆的选择包括两个方面内容 型号选择 截面选择 1 型号选择 1 常用电力电缆型号及选择原则 1 交联聚乙烯绝缘电力电缆 此种电缆具有优异的物理及化学性能 耐环境应力开裂性能好 耐磨 耐各 种化学溶剂 抗腐蚀 与聚氯乙烯绝缘电缆相比重量轻许多 更便于安装运输 载流量大于后者 常用的有交联聚乙烯绝缘聚氯乙稀护套和交联聚乙烯绝缘钢带 铠装聚氯乙烯护套等几种电力电缆 2 油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆 可用于垂直或高落差处 敷衍在室内 电缆沟 隧道或土壤中 能承受机械 压力 但不能承受大的拉力 2 常用绝缘导线型号及选择 建筑物或车间内采用的配电线路及从电杆上引进户内的线路多为绝缘导线 绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种 绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料绝缘和 10 橡胶绝缘 塑料绝缘的绝缘性能良好 价格低 可解决橡胶和棉纱 在室内敷设 可取代橡胶绝缘线 橡胶绝缘现已不使用 塑料绝缘线不宜在户外使用 以免高 温时软化 低温时变硬变脆 3 母线的选择 母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上 因而无电压要求 母线的种类有矩形 母线和管型母线 母线的材料有铜 铝 目前变电所的母线除大电流采用铜母线 外 一般尽量采用铝母线 变电所高压开关柜上的高压母线 通常选用硬铝矩形 母线 本设计选择宽 40mm 厚 4mm 的铜母线 TMY40 4 额定电压为 1kV 的交联聚 乙烯绝缘聚氯乙烯护套铠装电力电缆 YJV22 1kV 额定电压为 500V 的铜芯导体 聚氯乙烯绝缘电线 BV 500 2 截面选择 1 三相系统相线截面的选择 相线的计算电流 Ic不超过其允许的载流量 Ial 即 式 3 1 alc II 允许载流量与环境温度有关 实际温度与规定温度不一致时 允许载流量乘 以温度修正系数 求出实际允许载流量 K 式 3 al IKIal 2 式中 式 3 0al0 al K 3 为导线额定负荷时的最高温度 为导线允许载流量所采用的环境温度 al 0 为导线敷设地点实际环境温度 0 2 中性线和保护线截面的选择 1 一般三相四线制线路中的中性线截面应该不小于相线截面的 一 0 S S 半 即 式 3 4 SS5 0 0 2 由三相四线制引出的两相三线制和单相线路 因中性线电流和相线电 流相等 故中性线截面与相线截面相同 即 式 3 SS 0 5 11 3 保护线截面选择 1 当时 有 式 2 16mmS SSPE 3 6 2 当时 有 式 3 7 22 3516mmSmm 2 16mmSPE 3 当时 有 式 3 2 35mmS SSPE5 0 8 下面以 1 烃泵电机为例 说明电力电缆的截面选择 已知电动机容量 4Kw 功 率因数为 0 8 220 380V 的三相四线制线路 采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套 铠装电力电缆穿钢管埋地敷设 地中最热月份平均温度为 15 按允许载流量选 择导线截面 解 线路中电流计算 AUPI Ncc 60 7 8 038 0 3 4cos3 截面选择 因为是三相四限制线路 查 4 根单芯线穿钢管的参数 经查表得 单芯线穿钢管直埋敷设的每相芯线截面为的 YJV22 型电力电缆 在环境为 2 4mm 25 时的允许载流量为 45A 其正常最高允许温度为 90 即 AIal45 温度校正系数为 0al0 al K15 1 2590 1590 导线的实际允许载流量为 cal 75 51IIKIal 所以选截面满足允许载流量要求 2 mm4 S 同理 其他设备管线选择如表 3 1 所示 表表 3 13 1 设备管线表设备管线表 导线或电缆序号管线编号 牌号芯数及界面 钢管直径 1A1 01YJV22 10003 35 1 16G70 2A1 02YJV 10003 35 1 16G70 31 1YJV22 10004 4G40 42 1YJV22 10004 4G40 53 1YJV22 10004 10G50 64 1YJV22 10004 4G40 75 1YJV22 10004 4G40 89 1YJV22 10004 4G40 12 91 6KVV22 5001 4 2 5 G32 102 6KVV22 5001 4 2 5 G32 113 6KVV22 5001 4 2 5 G32 124 6KVV22 5001 4 2 5 G32 135 6KVV22 5001 4 2 5 G32 149 6KVV22 5001 4 2 5 G32 156 1YJV 10004 2 5G40 166 6KVV 5001 4 2 5 G32 17IP 9KVV 5001 5 1 5 G25 18IP 0BV 5002 1 2 5 G15 19AM1 0BV 5005 10G40 20AM2 OBV 5005 4G25 21R 0YJV22 10003 4G40 227 1YJV22 10004 16G50 238 1YJV22 10004 16G50 247 6KVV22 5001 4 2 5 G32 258 6KVV22 5001 4 2 5 G32 26PS OYJV22 10005 4G40 27CZ 0YJV22 10005 4G40 3 43 4 电气设备的选择电气设备的选择 3 4 13 4 1 电气设备的选择标准电气设备的选择标准 1 按工作要求和工作环境选择电气设备的型号 2 按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流 3 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 目前 防爆电气产品分气体和粉尘两大类 我国在 1983 1991 年先后制定了 GB3836 1 3836 10 相关产品标准 其中包括隔爆型电气设备 d 增安型电气设 13 备 e 本安型电气设备 i 正压型电气设备 p 充油型电气设备 o 无 火花型电气设备 n 浇封型电气设备 m 气密型电气设备 h 等 液化气站 常用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙及最小点燃电流比分为 A B C 三 级 并按其最高表面温度分为 T1 T6 六组 类防爆电气产品的级别与温度组别见表 3 2 所示 表表 3 23 2 类防爆电气产品的级别与温度组别类防爆电气产品的级别与温度组别 名称增安型本安型正压型充油型无火花 型 浇封型气密型隔爆型 型式eia ibponmhd 类别 级别A B C A B C 温度 组别 T1 T6 T1 T6 T1 T6 T1 T6 T1 T6 T1 T6 T1 T6 T1 T6 气体或蒸汽爆炸性混合物的分类 分级 分组举例见表 3 3 所示 表表 3 33 3 气体或蒸汽爆炸性混合物气体的分类 分级 分组气体或蒸汽爆炸性混合物气体的分类 分级 分组 引燃温度 与组别 类和级 最大实 验安全 间隙 MESG mm 最小点 燃电流 比 MICR T1 t 450 T2 300 t 450 T3 200 t 300 T4 135 t 200 T5 100 t 13 5 T6 85 t 100 14 AMESC 0 9 MESC 0 8 甲烷 乙烷 丙烷 二甲苯 苯乙烯 二氯乙 烯 苯 甲苯 一氧化 碳 氨 甲苯胺 丁烷 乙醇 丙醇 丁醇 丙烯 甲醇 乙苯 氯乙烯 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 汽油 柴油 煤油 环乙烷 乙醛 三甲胺 亚硝酸 乙酯 B 0 5 MESC 0 9 0 45 MESC 0 8 民用煤 气 环丙烷 焦炉煤 气 环氧乙 烷 乙烯 3 丁二 烯 二甲醚 硫化氢 二 乙 醚 二 丁 醚 四氯乙 烯 CMESC 0 5 MESC 0 45 氢 水煤气 乙炔二氧 化碳 硝酸乙 酯 从表 2 3 中所列内容看 找出表中所列气体 便可迅速查找出所列气体爆炸 危险环境应选择防爆电气设备的属性 型式 类别 级别和温度组别 液化气 属 A 类 T1 组 考虑到防爆电气设备的级别和组别不应低于爆炸性气体环境内 爆炸性气体的级别和组别 则可选择隔爆型电气设备 Exd AT2 3 4 23 4 2 熔断器的选择熔断器的选择 15 1 低压熔断器的选择 1 根据工作环境条件要求选择熔断器的型号 2 熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压 3 熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流 即 式 3 FENFUN II 9 2 熔体额定电流的选择 1 熔断器熔体额定电流 IN FE 应不小于线路的计算电流 Ic 使熔体在线路 正常工作时不至熔断 即 式 3 10 cFEN II 2 熔体额定电流还应躲过尖峰电流 Ipk 由于尖峰电流持续时间很短 而 熔体发热熔断需要一定的时间 因此 熔体的额定电流应满足下式条件 式 3 pkFEN KII 11 式中 K 为小于 1 的计算系数 当熔断器用做单台电动机保护时 K 的取值与 熔 断器特性及电动机启动情况有关 K 的取值范围见表 3 3 所示 表表 3 43 4 系数系数 K K 的取值范围的取值范围 线路情况启动时间K 值 3s 以下0 25 0 35 3 8 秒0 35 0 5 单台电动 机 8s 以上及频繁启动 反接制动0 5 0 6 按最大一台电动机启动情况0 5 1多台电动 机Ic 与 Ipk 较接近时1 2 熔断器保护还应考虑与被保护线路配合 在被保护线路过负荷或短路时 能得到可靠的保护 还应满足下式条件 式 3 alOLFEN IKI 12 式中 Ial 为绝缘导线和电缆的允许载流量 KOL 为绝缘导线和电缆的允许短时过 16 负荷系数 当熔断器做短路保护时 绝缘导线和电缆的过负荷系数取 2 5 明敷 导线取 1 5 当熔断器做过负荷保护时 各类导线的过负荷系数取 0 8 1 对有 爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值 0 8 熔体额定电流 应同时满足式 3 10 式 3 12 三个式子条件 3 熔断器断流能力检验 1 对限流式熔断器 只需满足条件 3 IIoc 2 对非限流式熔断器应满足条件 3 shoc II 4 前后级熔断器选择性的配合 一般前级熔断器的熔体额定电流应比后级熔断器的熔体额定电流大 2 3 级 下面以站内烃泵电机为例 选择熔断器及熔体的额定电流 已知烃泵电机 属轻载启动 起动电流为VUN380 kWPN4 AIc08 6 启动时间为 3 秒以下 该电机采用 RL1 型熔断器做短路保护 线路最大短A 6 25 路电流为 21Ka 选择熔断器及熔体的额定电流 并进行校验 解 选择熔体及熔断器额定电流 AII cFEN 08 6 AAKII pkFEN 68 7 6 253 0 根据上两式计算结果查表 选 AI FEN 10 熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流 查表选 RL1 15 型熔断器 其 熔体额定电流为 10A 熔断器额定电流为 15A 最大断流能力为 25kA 3 4 33 4 3 断路器的选择断路器的选择 低压断路器 低压断路器又称自动开关 它是一种既有手动开关作用 又 能自动进行失压 欠压 过载 和短路保护的电器 它可用来分配电能 不频 繁地启动异步电动机 对电源线路及电动机等实行保护 当它们发生严重的过 载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路 其功能相当于熔断器式开关与过 欠热继电器等的组合 1 在选择低压断路器时应满足以下条件 1 低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境 保护性能等方面的 要求 17 2 低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压 3 低压断路器额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流 4 低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三线短路电流 对分断时间大于 0 02s 的万能式 DW 型 断路器 按下式校验 式 3 13 3 Koc II 对分断时间小于 0 02s 的塑壳式 DZ 或其他型 断路器 按下式校验 式 3 14 3 shoc II 2 低压断路器脱扣器的选择应满足以下条件 1 脱扣器额定电流的选择 过电流脱扣器额定电流应不小于线路的 ORN I 计算电流 c I 2 脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器动作电流应躲过线路的 OP I 尖峰电流 即 式 3 PK I PKrelOP IKI 15 式中 为可靠系数 对动作时间在 0 02S 以上的断路器 1 35 对动作 rel K rel K 时间在 0 02S 以下的断路器 2 2 5 短延时过电流脱扣器动作电流 rel K 也应 SOP I 躲过线路尖峰电流 即 PK I 式 3 PKrelSOP IKI 16 式中 为可靠系数 可取 1 2 长延时过电流脱扣器动作电流只需用躲 rel K 1 OP I 过线路的计算电流 即 C I 式 3 CrelOP IKI 1 17 式中取 1 1 rel K 3 过电流脱口器与配电线路的配合要求 低压断路器还需要考虑与配电线 路的配合 一般低压断路器的额定电流应小于电线的额定载流量 大于电气回路 的额定电流 为防止被保护线路因过负荷或短路故障引起导线或电缆的过热 其 配合条件应满足 式 3 alOLOP IKI 18 18 式中 为绝缘导线或电缆的允许载流量 为导线或电缆允许的短时过负载 al I OL K 系数 对瞬时和短延时过电流脱扣器 4 5 对长延时过电流脱扣器 1 对 OL K OL K 有爆炸气体区域内的配电线路过电流脱扣器 0 8 如果以上要求得不到满足 OL K 时 可改选脱扣器的动作电流 或增大配电线路导线截面 3 前后及低压断路器选择性的配合 为了保证前后级断路器选择要求 在动作电流选择性配合时 前一级动作电 流大于后以及动作电流的 1 2 倍 即 式 3 2 1 2 1 OPOP II 19 在动作时间选择性配合时 如果后一级 靠近负载 采用瞬时过电流脱扣器 则前一级 靠近电源 要求采用短延时过电流脱扣器 如果前后级都采用短延时 脱扣器 则前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级 由于低压断路 器保护特性时间误差为 为防止误动作 应把前一级动作时间计入 30 20 负误差 提前动作 后一级动作时间计入正误差 滞后动作 在这种情况下 仍要保证前一级动作时间大于后一级动作时间 才能保证前后级断路器选择性配 合 4 本工程断路器的选择 依据断路器的基本特点和要求 本设计的全部低压断路器均选用 TCL 的 TIB1 63D 系列小型漏电断路器 及 TIM1 125 系列高分断型塑壳式断路器 1 TIB1 系列小型断路器 其额定电压 230V 400V 交流额定频率 50Hz 60Hz 脱扣特性 C D 分断能力 C 特性 6000A 1 40A 4500A 50 63A D 特性 4500A 1 40A 适用 25mm2 及以下导线 环境温度 5 至 40 应用适用于线路和电气设备的过载及短路保护 适用于商业 工业办公及民用配 电系统 2 TIM1 63D 系列塑壳式断路器采用国际先进设计技术研制 根据 IEC60947 2 国际新标准的要求开发的新型断路器 其额定绝缘电压为 800V 适用 于额定工作电压 690V 及以下 交流 50Hz 额定电流至 630A 的电路中作不频繁转 换及电动机的不频繁起动之用 该断路器具有过载 短路和欠压保护功能 能保 护线路和电源设备不受损坏 19 第第 4 4 章章 电机控制电机控制 电动机是以磁场为媒介将电能转化为机械能的电磁装置 电动机是工厂进行 生产的直接动力来源 亦是电气控制系统中常用的用电设备 因此 电机的控制 环节十分重要 20 4 14 1 电机的启动方式电机的启动方式 三相异步电动机可有直接起动 全压起动 减压起动与软起动三种起动方法 目前 我国大部分工厂中的电机采用直接启动 减压启动中的 Y 控制启动 串 接电抗器降压启动和自偶变压器降压启动 1 直接起动 直接起动 也就是全压起动 是一种操纵控制方便 维护简单 而且比较经 济的起动方法 起动时 通过一些直接起动设备 把全部电源电压 即全压 直 接加到电动机的定子绕组上 使电机在额定电压下进行启动 这时启动电流较大 可达额定电流的 4 7 倍 某些笼型异步电动机甚至可达 8 12 倍 直接启动线路是最简单的 但这种启动方法也有诸多不足 对于频繁启动的 电动机 过大的启动电流造成电动机的发热 缩短电动机的使用寿命 同时电动 机绕组在电动力的作用下 会发生变形 可能引起短路而烧毁电动机 所以主要 用于小功率电动机的起动 从节约电能的角度考虑 大于 11kw 的电动机不宜用 此方法 2 Y 控制启动 电机直接启动会产生很大的启动电流 造成电网电压下降甚至电机由于启动 电流过大而烧毁 Y 起动方式将电机起动时接成 Y 形 以降低电机端电压 起 动完后切换使电机运行于 形接法 这种起动方式要求电机要有 6 个引出线 控 制回路所需元件多 线路复杂且故障率高 起动转矩损失严重 仅为 形接法的 1 3 所以只适于空载和轻载场所 满足中小容量无特殊要求的空载或轻载起动 控制 3 自耦变压器降压启动 利用自耦变压器的多抽头减压 既能适应不同负载起动的需要 又能得到更 大的起动转矩 是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式 它的最 大优点是起动转矩较大 当其绕组抽头在 80 处时 起动转矩可达直接起动时的 64 并且可以通过抽头调节起动转矩 至今仍被广泛应用 其缺点是质量大 体 积大 价格高 维护检修费用高 本设计中生产区所用的烃泵电机与轴流风机电机单台容量分别为 4kW 和 0 55kW 均属于小容量电机 从操作 维修等方面考虑 选择直接起动 全压启 21 动 方式 4 24 2 电机的电路保护电机的电路保护 主回路的设计主要是完成电路的保护 所有交流电动机均应装设相间短路保 护 同时本设计中的所有电机断电后的损失将比过载 低压时大 故只需再考虑 断相保护 1 每台电动机宜单独装设相间短路保护 并符合下列条件之一时 数台电动 机可用一套短路保护电器 1 总计算电流不超过 20A 且允许无选择地切断的不重要负荷 2 工艺上密切相关的一组电动机 且允许同时启 停时 2 短路保护器件宜采用熔断器或低压断路器的瞬动过电流脱扣器 必要时可 采用瞬动元件的过电流继电器 保护器件的装设应符合下列要求 1 保护电路兼作接地故障保护时 应在每个不接点的相线上装设 2 仅作相间短路保护时 熔断器在每个不接地的相线上装设 断路器过电 流脱扣器或继电器应至少在两相上装设 3 当只有另相上装设时 在有直接电气联系的同一网络中 保护器件应装 设在相同的两相上 3 交流电动机的断相保护 应按下列规定装设 1 连续运行的三相电动机 用熔断器保护时应装设断相保护 用低压短路 器保护时 宜装设断相保护 低压断路器兼作电动机控制电器 可不装设断相保 护 2 短时工作制或断续周期工作制的电动机 功率不超过 3KW 的电动机 可 不装设断相保护 3 由变频器供电的电动机 具有断相保护 可以不装设断相保护 遵循以上规定 本设计中采用熔断器 继电器作短路保护 断路器作断相保 护 在本设计中短路保护兼作接地故障保护 故在每相线上均装设有熔断器和继 电器 同时继电器还兼有控制电路运停的作用 以上两种电机控制回路的用到的控制元件有按钮开关 继电器 接触器 熔 断器 信号灯 22 1 按钮开关 通断小电流控制电路 发出主令控制信号 2 继电器 是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器 继电器 通常触电点容量较小 接在控制电路中 主要用于反应控制信号 是电气控制系 统中的信号检测元件 继电器一个重要的参数是吸合时间和释放时间 吸合时间 是从线圈接受电信号到衔铁完成吸合时所需的时间 释放时间是从线圈失电到衔 铁完全释放时所需的时间 主要用到热继电器 时间继电器 中间继电器 热继 电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器 它在电路中用作三相异步电动 机的过载保护 时间继电器是在敏感元件获得信号后 执行元件要延迟一段时间 才动作的继电器 一般分为通电延时型和断电延时型 其基本工作原理是 当继 电器内的同步电动机通电后 通过减速齿轮带动动触点经一定延时与静触点闭合 并送出信号 中间继电器通常用来放大信号 增加控制电路中控制信号的数量 以及作为信号传递 连锁 转换以及隔离用 3 接触器 接触器相对继电器触点容量较大 直接用于开 断主电路 是电 气控制系统中的执行元件 4 熔断器 是一种利用熔体的熔化作用而切断电路的 最初级的保护电器 适用于交流低压配电系统 作为线路的过负载及系统的短路保护用 5 信号灯 用于指示有关照明 灯光信号 工作系统的技术状况 并对异常 情况发出警报灯光信号和指示 4 34 3 烃泵电机控制烃泵电机控制 1 烃泵电机控制原理图 见图 4 1 所示 23 图 4 1 烃泵电机 控制原理 图 2 设备材料表 见表 4 1 所示 表表 4 14 1 设备材料表设备材料表 序号符号名称型号及规格单位数量备注 1QF1自动开关TIB1 63D 3P个1装箱内 2KM1接触器TIC1 0925个1装箱内 3K1热继电器TIR1 0914个1装箱内 4FU1熔断器RL1 15 10个1装箱内 5S12 S14控制按钮LA51 2个1装机旁 24 6S11 S13控制按钮LA10 2K个1装箱门 7HR1信号灯AD1 25 11个1装箱门 3 控制原理 根据控制原理图可知这是电动机长期单向运行直接启停控制 S12 S14 和 S11 S13 分别为两组控制电机启停的按钮 合上电源开关 QF1 引入电源 按下启动按钮 S13 或 S14 KM1 线圈通电 KM1 的常开主触点闭合 电动机接通电源而启动 同时 与启动按钮并联的接触 器的常开辅助触点闭合 完成自锁 信号灯 HR1 点亮 电动机连续运转 当要求 电动机停止时 按下停止按钮 S11 或 S12 切断 KM1 线圈电路 KM1 常开主触点和 辅助触点均断开 分别切断电动机电源电路和自锁控制电路 信号灯熄灭 电动 机停止转动 4 44 4 轴流风机电机控制轴流风机电机控制 轴流风机 之所以称为 轴流式 是因为气体平行于风机轴流动 轴流风机 又叫局部通风机 是工厂企业常用的一种风机 它不同于一般的风机 它的电机 和风叶都在一个圆筒里 外形就是一个筒形 用于局部通风 安装方便 通风换 气效果明显 安全 可以接风筒把风送到指定的区域 轴流式风机通常用在流量 要求较高而压力要求较低的场合 1 轴流风机控制原理图 见图 4 2 所示 25 图 4 2 轴流风机控制原理图 2 设备材料表 见表 4 2 所示 表表 4 24 2 设备材料表设备材料表 序号符号名称型号及规格单位数量备注 1QF4自动开关TIB1 63D 3P个1装箱内 2KM4磁力启动器TIC1 0925个1装箱内 3K4热继电器TIR1 0907个1装箱内 4S41 S42按钮LA51 2个1装机旁 5FU4熔断器RLI 15 10个1装箱内 3 控制原理 合上电源开关 QS4 引入电源 按下启动按钮 S42 KM4 线圈通电 KM4 的常 开主触点闭合 电动机接通电源而启动 同时 与启动按钮并联的接触器的常开 辅助触点闭合 完成自锁 电动机连续运转 当要求电动机停止时 按下停止按 钮 S41 切断 KM1 线圈电路 KM4 常开主触点和辅助触点均断开 分别切断电动机 电源电路和自锁控制电路 电动机停止转动 液化气的泄漏是难免的 当泄漏的气体浓度较大时 会有爆炸危险 所以当