某机修厂机加工车间低压配电系统设计报告(终版).doc

设计要求： （一） 设计的具体任务与要求1、进行车间的负荷计算及无功补偿(要求列表)；2、确定车间变电所主变压器型式、容量和数量；3、车间变电所主结线方案的设计；4、进行短路计算；5、车间变电所一次设备的选择与校验；7、车间变电所高低压进出线的选择与校验；8、确定车间低压配电系统布线方案；9、选择低压配电系统的导线及控制保护设备；8、绘制相关图纸，图中注明所选设备名称、型号等内容。（二） 设计应提交的文件1、设计计算说明书，应包含l 完整的电路图，计算的原始公式，详细的计算过程；l 计算数据汇总表；2、设计图纸l 车间变电所主结线图；l 车间低压平面布线图；（设计图纸用计算机完成，本次设计对图纸尺寸不作要求。没有条件的同学可以手工完成，要求字迹工整，作图规范。）方 向 设 计 学 生 日 志时间设计内容2013.10.18学习、查阅建筑电气书籍了解计算方法2013.10.22学习CAD软件的使用2013.10.28进行负荷计算2013.10.31进行短路计算2013.11.3计算并确定母线，配电箱的选择2013.11.6绘制车间平面布线图2013.11.8完成并检查方向设计报告22某机修厂机加工车间低压配电系统设计摘要:本文详细的介绍了某机修厂机加工车间低压配电系统设计的设计方案，该方案接入10KV的高电压经变压器变压为380V，接入配电箱对生产设备供电，主要涉及车间电力负荷计算及无功补偿，短路电流及其计算，车间变电所一次设备，工厂电力线路，工厂供电系统的过电流保护等方面，按照国家的一些技术标准完善供电系统设计，降低工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，提高工厂供电的可靠性和工厂的安全生产。关键词: 计算负荷 低压配电 变电所Low-voltage distribution system design of a Machine shop in Mechanical repair plantAbstract: This paper introduced a design scheme of A repair workshop processing a workshop of low-voltage distribution system which passes through a transformer voltage from 10KV to 380V and tnen connect to the distribution box for Power supply to production equipment.This scheme mainly involves workshop Calculation of power load and wattless power compensation , the short circuit current and its calculation, workshop substation equipment, factory electric power line, the over current protection of factory power supply system etc，according to national technology standards improve power supply system design to reduce the investment in capital construction, operation cost and non-ferrous metal consumption and improve power supply reliability and plant safety.Key words: Computational load Low-voltage distribution Substation目录1设计目的和意义.62基础资料.72.1车间平面布置图72.2车间设备明细表72.3车间负荷性质82.4供电电源条件.82.5车间自然条件93设计方案.93.1车间配电箱布置93.2车间负荷计算及无功补偿93.3机加一车间低压设备终端断路器和电线的选择153.4高低压母线的选择173.5车间变电站一次设备的选择184设计图纸.204.1车间变电所主接线图204.2车间低压平面布线图205结束语.21参考文献.211 设计目的和意义电能是工业生产的主要动力能源。工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换，分配到工厂车间中每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量的迅速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上。它与企业的经济效益、设备和人生安全等是密切相关的。工厂厂区供电设计是整个工厂建设设计中的重要组成部分。供电设计质量，会直接影响到日后工厂的生产与发展。尤其对那些工业生产自动化程度很高的大型现代化工厂，如果能有一个高质量的供电系统，那么，就有利于企业的快速发展。稳定可靠的供电系统，有助于工厂增加产品产量，提高产品质量,降低生产成本，增加企业经济效益。如果供电系统设计质量不高，将会给企业，给国家造成不可估量的损失。本次专业方向设计针对某机修厂机加工一车间低压配电系统设计，涉及到工厂电力负荷及其计算，短路电流及其计算，车间变电所一次设备，工厂电力线路，工厂供电系统的过电流保等方面入手按照国家的一些技术标准设计。做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的意义。2 基础资料2.1 车间平面布置图图2-1 车间平面布置图2.2 车间设备明细表表2-1 机加工一车间设备明细表设备代号设备名称型号台数单台容量（kW）总容量（kW)设备代号设备名称型号台数单台容量（kW）总容量（kW)123456789101112131415161718车床C630M万能工具磨床M5M普通车床C620-1普通车床C620-1普通车床C620-1普通车床C620-3普通车床C620普通车床C620普通车床C620普通车床C620普通车床C618普通车床C616螺旋套丝机S-8139普通车床C630管螺纹车床Q119摇臂钻床Z35圆柱立式钻床Z5040圆柱立式钻床Z504011111111111111111110.1252.0757.6257.6257.6255.6254.6254.6254.6254.6254.6254.6253.12510.1257.6258.53.1253.12510.1252.0757.6257.6257.6255.6254.6254.6254.6254.6254.6254.6253.12510.1257.6258.53.1253.12519202122232425262728293031323334355t单梁吊车立式砂轮牛头刨床B665牛头刨床B665万能铣床X63WT立式铣床X52K滚齿机Y-36插床B5032弓锯机G72立式钻床Z512电极式盐浴电阻炉并式回火电阻炉箱式加热电阻炉车床CW6-1立式车床C512-1A卧式镗床J68单臂刨床B10101111111111111111110.21.7533139.1254.141.70.620（单相380V）244531.935.7107010.21.7533139.1254.141.70.620244531.935.71070表2-2 机加二车间和铸造、铆焊等车间的负荷计算表序号车间名称供电回路代号设备容量（kW）计算负荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1机加工二车间No.1 供电回路15546.554.4No.2 供电回路1203642.1No.3 供电回路10802铸造车间No.4 供电回路1606465.3No.5 供电回路1405657.1No.6 供电回路1807273.4No.7 供电回路86.403铆焊车间No.8 供电回路1504589.1No.9 供电回路17051101No.10供电回路75.604电修车间No.11供电回路1504578No.12供电回路1464465No.13供电回路10802.3 车间负荷性质 车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为3500h，属于三级负荷。2.4 供电电源条件(1)本车间变电所从本厂35/10kV，降压变电所用架空线路引进10kV电源，如图所示。架空线路长300m。图2-2 供电电源(2)工厂总降压变电所10kV母端上的短路容量按200MVA计。(3)工厂总降压变电所10kV配电出线定时限过流保护装置的整定时间top1.7s。(4)要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0.9。(5)要求在车间变电所10kV侧计量。2.5 车间自然条件(1) 气象资料l 车间内最热月的平均温度为30。l 地中最热月的平均温度为20。l 土壤冻结深度为1.10m。l 车间环境，属正常干燥环境。(2) 地质水文资料 车间原址为耕地、地势平坦。地层以沙粘土为主，地下水位为2.85.3m。3 设计方案3.1 车间配电箱布置由车间平面布置图，按照容量接近和设备接近的原则，可把一车间的设备分成5组，分组如下：NO.1：29、30、31 配电箱的位置：D-靠墙放置NO.2：1428 配电箱的位置：C-靠墙放置NO.3：1、32、33、34、35 配电箱的位置：C-靠柱放置NO.4：6、7、11、12、13 配电箱的位置：B-靠柱放置NO.5：2、3、4、5、8、9、10 配电箱的位置：B-靠柱放置3.2 车间负荷计算及无功补偿3.2.1单组用电设备计算负荷的计算公式(1)有功计算负荷（单位为kW） （3-1）Kd为系数。(2)无功计算负荷（单位为kvar） （3-2）(3)视在计算负荷（单位为kVA） （3-3）(4)计算电流（单位为A） （3-4）UN为用电设备的额定电压（单位为kV）3.2.2多组用电设备计算负荷的计算公式(1)有功计算负荷（单位为kW） （3-5）式中P30i是所有设备组有功计算负荷P30之和，KP是有功负荷同时系数，可取0.850.95。(2)无功计算负荷（单位为kvar） （3-6）Q30i是所有设备无功Q30之和，KP是无功负荷同时系数，可取0.90.97。(3)视在计算负荷（单位为kVA） （3-7）(4)计算电流（单位为A） （3-8）3.2.3无功功率计算（单位为kvar）电容器的补偿容量为： （3-9）注：根据建筑电气工厂企业用电设备组需要系数和功率因数查表可得：=0.2，tan=1.73，cos=0.5，=0.9。3.2.4机加工一各组设备的有功功率计算负荷、无功功率计算负荷、视在功率计算负荷、计算电流，NO.1：17.8kW NO.2：16.595kW NO.3：31.545 kW NO.4：4.525kW NO.5：7.765 kWNO.1：30.794 kW NO.2：28.709 kW NO.3：54.573 kW NO.4：7.828 kW NO.5：13.433 kWNO.1：35.568 kW NO.2：33.16 kW NO.3：63.034 kW NO.4：9.042 kWNO.5：15.516 kWNO.1： 54.04A NO.2:50.38A NO.3：96.18A NO.4：13.74A NO.5：23.6A3.2.5机加工二、车间、铸造、电修四个车间计算所得结果表3-1 机加工二、车间、铸造、电修负荷计算表车间名称回路及编号设备容量(k)计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A二车间No1供电回路15546.554.471.6108.7No2供电回路1203642.155.484.2No3供电回路1080812.2铸造车间No4供电回路1606465.391.4138.9No5供电回路1405657.180121.5No6供电回路1807273.4102.8156.2No7供电回路86.406.49.7铆焊车间No8供电回路1504589.199.8151.7No9供电回1171.9No10供电回路75.605.68.5电修车间No11供电回路150457890136.8No12供电回路146446578.5119.3No13供电回路1080812.2总计1406487.5625.4810.61231.83.2.6机加工一，机加工二、车间、铸造、电修五个车间计算所得结果表3-2 总车间负荷计算表总车间计算负荷表设备容量P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1794.006509.157684.663853.2321297.893.2.7无功功率补偿由计算可知：该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有0.0.597。而供电部门要求该厂10KV进线最大负荷时的功率因素不应地于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因素应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tan1- tan2)=509.157tan(arccos0.597)- tan(arccos0.92)kvar=461.98kvar选电容器为BWF11-100-3W型，采用5台，总容量100kvar5=500kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3-3。表3-3 无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.597509.157684.663853.2321297.89380V侧无功补偿容量500380V侧补偿后负荷0.94509.157184.663541.61822.915主变压器功率损耗0.015S30=8.1240.06S30=32.49710kV侧负荷总计0.922517.281217.16561.0230.853.2.8车间变电所主变压器的选择装设一台主变压器，型式采用S9，而容量根据SN。T=630kVAS30=561.02kVA选择，即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。3.2.9短路电流的计算图3-1 短路电流的计算示意图(1) 确定基准值：设Sd=100MVA，Ud1=10kV，低压侧Ud2=0.4kV，则(2) 计算短路电路中各元件的电抗标幺值a) 电力系统b) 架空线路x0=0.38/km，而线路长0.3km,故c) 电力变压器 有Uz%=4，故因此绘等效电路，如图3-2所示。图3-2 等值电路(3) 计算k-1点（10kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量a) 总电抗标幺值b) 三相短路电流周期分量有效值c) 其他短路电流d) 三相短路容量(4) 计算k-2点（0.4kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量a) 总电抗标幺值b) 三相短路电流周期分量有效值c) 其他短路电流d) 三相短路容量计算所得结果记录于表3-4：表3-4 短路计算结果汇总表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAI(3)k19.129.129.1223.2613.77165.84k220.7120.7120.7138.1122.5715.173.3 机加一车间低压设备终端断路器和电线的选择动力配电箱参数选择计算举例（以No.4号干线设备编号为6的参数选择计算举例）：(a)设备的计算负荷No.1设备容量Pe5.625kW。则其计算电流为其起动电流： (3-10) 查建筑电气设计手册332页表15-3为了计算方便故选取a值为2.5。下面计算取值相同。(b)选择电线截面和型号根据允许温升选择截面，则应满足：查工业与民用配电技术手册且选择温度为300C，选取电线为BV-500,44。以上面相同的方式确定机加工一车间每条线路的断路器和电缆截面面积并记录于表3-5。表3-5 机加一车间设备低压终端断路器和电线的选择配电箱编号设备编号配电箱内编号额定容量（kW）计算参数（A）电线型号断路器I30Iqd/a12912043.41121.55BV-500,410DZ20-100/503022452.09145.86BV-500,416DZ20-100/633134597.67273.48BV-500,450DZ20-100/100214110.12530.7786.15BV-500,410DZ20-100/401527.62523.1764.88BV-500,46DZ20-100/401638.525.8372.32BV-500,46DZ20-100/401743.1259.5026.60BV-500,42.5DZ20-100/401853.1259.5026.60BV-500,42.5DZ20-100/4019610.230.9986.78BV-500,410DZ20-100/402071.755.3214.90BV-500,41.6DZ20-100/4021839.1225.54BV-500,42.5DZ20-100/4022939.1225.54BV-500,42.5DZ20-100/4023101339.50110.61BV-500,410DZ20-100/4024119.12527.7377.64BV-500,46DZ20-100/4025124.112.4634.88BV-500,44DZ20-100/402613412.1534.03BV-500,44DZ20-100/4027141.75.1714.46BV-500,41.5DZ20-100/4028150.61.825.10BV-500,41DZ20-100/4031110.12530.7786.15BV-500,410DZ20-100/4032231.996.93271.42BV-500,450DZ20-100/10033335.7108.48303.75BV-500,450DZ20-200/1253441030.3985.08BV-500,410DZ20-100/4035570212.71595.58BV-500,4120DZ20-200/1804615.62517.0947.86BV-500,44DZ20-100/40724.62514.0539.35BV-500,42.5DZ20-100/401134.62514.0539.35BV-500,42.5DZ20-100/401244.62514.0539.35BV-500,42.5DZ20-100/401354.62514.0539.35BV-500,42.5DZ20-100/405212.0756.3117.65BV-500,41.5DZ20-100/40327.62523.1764.88BV-500,46DZ20-100/40437.62523.1764.88BV-500,46DZ20-100/40547.62523.1764.88BV-500,46DZ20-100/40854.62514.0539.35BV-500,42.5DZ20-100/40964.62514.0539.35BV-500,42.5DZ20-100/401074.62514.0539.35BV-500,42.5DZ20-100/40 3.4 高低压母线的选择高压母线的选择与校验：母线的选择内容包括(确定母线的材料、截面形状、布置方式；选择母线的截面积；检验母线的热稳定和动稳定)。(1)温度修正系数 (3-11)母线最高长期允许温度，规定的标准环境温度，母线运行的实际温度(2)按照经济电流密度计算经济截面积=26.83由于所给条件线路工作3500小时，查电力工程基础表5-4可知=1.15(3)母线的热稳定校验在导体短路时最高温度刚好等于短路时材料最高允许温度，从电力工程基础表5-5中可以查得工作在30摄氏度下C=99。 (3-12) (3-13)低压母线的选择与高压侧母线计算方法相同。根据工业与民用配电技术手册查表得，10KV母线选LMY404，即母线尺寸为40mm4mm；380V母线选LMY4（404），即相母线尺寸为40mm4mm，满足条件。3.5 车间变电站一次设备的选择(1) 10kV侧一次设备的选择校验（结果记录于表3-6）表3-6 10kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度台数装置地点条件参数UNI302tima数据10kV31.78A (I1NT)9.12kA2326kA9.1221.9=158.03一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt高压隔离开关GN19-10/400-12.510kV200A25.5kA1025=5001高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA1电压互感器JDJ-1010/0.1kV1电流互感器LQJ-1010kV100/5A31.8kA813避雷器FS4-1010kV1户外式高压隔离开关GW1-10/40010kV400A1(2) 380侧一次设备的选择校验（结果记录于表3-7）表3-7 380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度台数装置地点条件参数UNI302tima数据380V1297.8920.71kA38.11kA20.7120.7=300.2一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt低压断路器DW151000380V1000A(大