工厂配电设计

1、一机 加 工 车 间 的 负 荷 计算 1二短 路 电 流 及 其 计算 6三配 电 设 备 与 线 路 选型 10四变压器选型 11五继电保护 13六机 加 工 车 间 接 地 与 防雷 14结束语参考资料刖百毕业设计是检验我们三年来学习的情况的一项综合测试，它要求我们 把以往所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项 综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的 自动控制系统。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源。电能即易于 由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。电 能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节、测量。有利于实现生

2、产 过程自动化。而工厂供电就是指工厂所需要电能的供应和分配。工厂供电 设计要达到为工业生产服务，保障工厂生产和生活用电的需要，并做好节 能工作，就必须做到：安全、可靠、优负、经济。我本次设计的课题为：“XX厂机加工车间变配电所和动力配电系统” .我所设计的属于二级电力负荷。如果中断供电造成的后果十分严重，因此 在高压侧采用双电源互为备用自动投入式的设计方案，在低压侧采用单母 线分段控制、交流低压配电柜和无功补偿柜都采用的是GGD型，为了实现系统的可靠性，在高压侧有线路和变压器保护等继电保护，还有工厂接地 保护和变配电所避雷保护，但工厂接地保护和变配电所避雷保护是互相独 立的。总之，通过这次设计

3、应该能够树立正确的设计思想和严肃认真的工作 态度，树立正确的生产观念，经济意识的全面观念。从工厂切身利益经济 状况等因素出发进行合理的设计。第一章机加工车间的负荷计算供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个元件（包括电力 变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电 压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对 供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出 的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称之为计算负荷根 据负荷选择电气设备和电缆。1.负荷统计表1-1车间设备的负荷统计编号名称单台容量（kw）数量（台）1普通车床

4、3.2412普通车床423普通车床4.62524普通车床4.12575普通车床7.9626普通车床7.62527普通车床4.188螺栓套丝机3.12519铳端面钻中心孔机床13.325110回轮式六角车床4.04111管螺纹车床7.925112普通车床7.84113普通车床11.225214普通车床7.5215普通车床7.84116普通车床10.425217普通车床7.5218普通车床5.75119普通车床10.425720转塔式六角车床13.93121单自动转增车床13122普通车床12.16323普通车床12.19124普通车床12.19125普通车床23.65126单柱立式车床31.71

5、27双柱立式车床70.7128龙门刨床60129单臂刨床67.75130落地车床32.8131龙门铳床58132卧式锁床14.2133卧式锁床9.2234插床9.125135牛头蒯床8.25436牛头蒯床8.25237插床4.16138插床3139摇臂钻床5.34140摇臂钻床11.39141摇臂钻床8.625142摇臂钻床1.5143圆柱立式钻床3.125244卧升降式台铳床15145万能回转头铳床9.125146万能降式台铳床9.125147万能降式台铳床5.225148卧升降式台铳床5.4149万能铳床17.175150立升降式台铳床13.128151立升降式台铳床9.125152锥齿轮

6、刨齿机4.625153滚齿机7.27154插凶机9.5155弧齿锥齿铳床5.65156滚齿机17.4157卧轴矩台平面磨床24.14158精密轴铜台平曲磨床7.672159外圆磨床19.8160万能工具磨床1.6161内圆磨床4.725162内圆磨床8.55163万能外圆磨床9.525264牛头刨床3265虎钳166钳式桌167台式钻床0.6268砂轮机1.5369砂轮机3370滑线平台171滑线平台172电动双桥式起重机45.5173电动双桥式起重机45.5174电动双桥式起重机20.32合计949.991172.负荷计算表1-2 公式及参数列表名称公式备注用电设备组的容量pn一设备的额定容

7、量K设备组的同时系数kl 设备组的负荷系数刈-设备组的平均效率 en 配电线路的平均效 wl率tan平对应用电设备组 cos中的正切值cos中一用电设备组的平 均功率因数U N 用电设备组的额定 电压以上参数由用电设 备组计算负荷直接相加 来计算时取。用电设备组有功计算 负荷需要系数无功计算负荷视在计算负荷计算电流有功负荷的同时系数无功负荷的同时系数总的有功计算负荷总的无功计算负荷总的视在计算负荷由表1-2中的公式的以下结论：车间的总的容量为：1249kw车间的计算电流为：1389.1A 。总的有功计算负荷为：530.8kw。总的无功计算负荷为：747.5kvar表1-3 配电箱资料统计表配电

8、箱序号动力负何(kw)功率因数计算电流(A)No.1410.6398.6No.2290.6369.7No.3640.63153.9No.4460.63110.6No.5640.63153.9No.6410.6398.6No.7360.6386.6No.8650.63156.3No.9800.63192.4No.10710.63170.8No.11580.63139.6No.12660.63158.7No.13600.63144.3No.14680.63163.5No.15540.63129.9No.16440.63105.8No.17720.63173.1No.18220.6352.9No.1

9、9750.63180.4No.20540.63129.9No.2160.6314.4表1-3 母线负荷表母线序号母线负荷(kw)计算电流(A)WL1244586.8WL2142341.5WL3275661.4WL4226543.5WL594226.1WL6135324.7第二章短路电流及其计算工厂供电系统要求正常地不简断地用电负荷供电，以保证工厂生产和 生活的正常进行。但是由于种种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导 电部分之间的低阻性短接。短路后，短路电流比正常电流大得多；在大电 力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大

10、的电流可对供电系 统产生极大的危害。因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同 时需要进行短路电流的计算，以便正确的选择电气设备，使设备具有足够 的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大电流时不致损坏。为 了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限 制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。表21电力线路每相的单位长度电抗平均值线路结构线 路 电压610KV220/380V架空线路0.380.32电缆线路0.080.066表2 - 2公式及参数列表名称公式备注电力系统的电抗u C高压馈电线的短路计算电压Soc 一系统出口短路器的断流容量300 MVA IQ = 5

11、00 MVA IISoc750 MVA III电力线路的电抗X。一系统电缆的单位长度的电抗L 一线路长度变压器的电抗UK%变压器短路电压白分比SN 一变压器的额定容量3.求k 1点的三相短路电流和短路容量( U c1 =105KV )注解：短路计算电压取值要比线路额定电压高5%=1）计算短路电流中各元件的电抗及总电抗电力系统的电抗：由表31可知SN10- 10I型短路器的短流容量 Soc=300MV，A,因此 X1=Uc1/Soc = 0.37C。架空电路的电抗：由表32得 x0 = 0.38C/km ,因此X2 = LX 0 =0.38(C/km><10km =3.8C。K- 1

12、点短路的等效电路如图所示，其计算总电抗如下：2）计算三相短路电流和短路容量。三相短路电流周期分量有效值1k"-/效那"尸145KA。三相短路次暂态电流和稳态电流：| ''=|=| ：； = 1.43KA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：三相短路容量：S：1 = 4§U ci I = 26.37MV , A4.求k 2点的三相短路电流和短路容量（U c2=0.4KV ）k-21）计算短路电流中各元件的电抗及总电抗。X'1X'2 2X3一电力系统的电抗 一:-X； =uj =53M0”建。Socb)2架空电路的电抗 ：X2

13、= X0L 9 =5.5父10, .Uc1电力变压器的电抗：uk% =4.5。因止匕：X3 =X4 : uk%：=11.4 101004fr所以： X 三KI LX1 X2 . X3 =17.43 103Ii =1.84 |''=24.38 KA I sh |I： =1.09 |''=14.34 KA(3):(3)SkJ ,3Uc2k=9.18 MV?A表2-3常用高压断路器的主要技术参数类别型号额定电压KV额定电流A开断电流KA断流容量MV A动稳定电流峰值kA热稳定电流kA少油SN10-10I10630163004016 (2s)户内100016300401

14、6 (2s)第三章配电设备与线路选型1 .高压侧设备选型根据实际情况和第一章的负荷计算，选用了6台高压配电柜。各柜型号及其柜内的元气件选型见图纸2号。2 .交流低压配电柜的选型根据实际情况和第一章的负荷计算，采用GGD型交流配电柜。它的柜体采用通用柜的形式；设计时充分考虑到柜体运行中的散热问题；按照现 代工业要求设计的，使整体美观大方；柜体的顶盖在需要时可以拆除，便 于现场主母线的装配和调整。根据上图的参数选用GGD2®,具体规格见图纸 1号。3 .线路的选型根据实际情况和第一章的负荷计算，线路的详细选择见各图纸上所标注。1.负荷统计由车间设备材料表统计的:计算时参数选择：有功功率：

15、无功功率：第四章 变压器选型pe = 1249KWKd = 0.5 cos =0.63 tan =1.33P30 = KdPe=624.5KWQ30 = P30tan = 830.6k var取同时系数：K死=0.800.90 取0.85K 可=0.85 0.95 取 0.90所以，总的有功功率：p'30 = K£ p30,i =530.8KW总的无功功率：Q'30 = K冶工Q30,i = 747.5kvar22变电所的视在计算负荷为：S30 = Jp'30 + Q 30=916.8KVA主变压器容量选择条件为sn.t至s30，因此未进行无功补偿时，主变压器

16、应选为1000KV.A 0变电所低压侧的功率因数为：cos - 0.632 .无功补偿容量Qc = P 30按规定，变电所高压侧的 cos中士0.90,因此cosb = 0.93。tanarccos0.63 - tanarccos0.93 kvar = 535.7k varoQ = 540k var3 .补偿后的变压器容量因此无功补偿后的变压器容量可选为630KV.A 0第五章 继电保护供电系统及电气设备在运行中，往往会因电气设备的绝缘损坏、操作失误等种种原因，造成短路事故或进入异常运行状态。尤其是短路事故，会给供电系统及电气设备带来严重的危害。这些危害主要有：短路电流通过电气设备，使电气设备

17、直接受到损害并造成停电事故；由于短路使电力系统的电压和频率下降，影响用户的正常生产；如果系统发生震荡，同步遭到破坏时，将引起系统解列，造成大面积停电。因此，为了迅速而有效地排除供电系统及电气设备发生的事故，防止造成严重的后果，需采用继电保护装置加以保护。继电保护装置是指供电 系统或电气设备出现异常运行或故障时，能够及时发出预告信号或作用于 开关跳闸并发出报警信号，以达到缩小故障范围，保证系统安全运行的自 动装置。对于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统的单相接地及电气设 备过负荷等现象，继电保护装置能及时发出预告信号。通知运行值班人员 进行处理，而当供电系统及电气设备发生事故时，它能够自动地将事

18、故切 除。这样，通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性和保护 电气设备的安全。第六章机加工车间接地与防雷接地与防雷是工厂供电设计的一个重要部分。电气设备的某部分与大 地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属 导体，称为接地体，或接地极。连接接地体与设备、装置接地部分的金属 导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但 在故障情况下要通过接地故障电流。接闪的金属杆称为避雷针。避雷针的功能实质上是引雷作用，它能对 雷电场产生一个附加电场，使被保护物免受直接雷击。下面根据机加工车间的实际需求来计算接地体的选择和确定避雷针的 高度。1 .确定接地电

19、阻因为进线为10KV,属1KV以上电流接地系统及与1KV以下系统共用的接地装置，选(Re < 120V且RE 0 10 Q ),同时又满足与总容量在100KV AI E以上的发电机或变压器相联的接地装置得:RE < 4Q ,所以确定次变电所公Re.共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件:120VRE"I E = I C =U N(L 架 +35L 架)350 = 10X(10+ 35x0.1 y350A = 0.386A故此变电所的接地电阻为Re < 42 .接地装置初步方案现初步考虑围绕变电所建筑四周距变电所2-3米打入一圈直径50mm长25m的钢管接地体，每隔

20、5m打入一根，管间用 40M 4m的扁钢 焊接。3 .计算单根钢管接地电阻查表6-1得砂质粘土的P=100Q - m单根钢管接地电阻Re-1 =1002.5 = 40，J4 .确定接地管数和最后方案Re（1）40 =10根据 /Re4，但考虑到管间屏蔽效应，初选15根直径50mm,长2.5m的钢管作为接地体 .以n=15和a" =2去查手册（取n=10和n=20,06 4在al =2时的 E值的中间值）可得 E 0.6 4 ,因此Re（i）401Jn 二二160.66 4,- m_ 一eRe，但是要考虑到接地体的均匀对称布置以及实际需要，选18根直径为50mm,长2.5m的钢管作接地

21、体，用40 x 4mm的扁钢连接根据厂房需要，适宜单排布置，而且南北两排，共36根。表6-1土壤电阻率参考值土壤名称电阻率/( Q - m)土壤名称电阻率/( Q - m)陶粘土 泥炭、泥灰 岩、沼泽地 捣碎的木炭 黑土、田园 土、陶土粘土1020405060砂质粘土、可耕地黄土含砂粘土、 砂土多石土壤砂、砂砾10020030040010005 .避雷器的高度选定查表6-2得机加工车间是第三类防雷建筑滚求半径hr=60m,变电所高hx=4m,避雷器高为 h在hx=4m的高度上最远一角距离避雷针的水平距离为r= "(12+ 5) +2.5 =i7.2m。.避雷器的保护半径最少为17.2m取18m。hx= 邦(2hr -h)_ Jh x(2hr- hx) =18m h=14.85m = 15m选择高度为 2m的避雷针，其塔架为13m。如下图所示。表6-2按建筑物防雷类别确定滚球半径建筑物防雷类别滚球半径hr/m,第一类防雷建筑物30第二类防雷建筑物45