某中外合资机械厂变电所及配电系统设计(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告)机械设计带图纸文档
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某中外合资机械厂变电所及配电系统设计(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告)机械设计带图纸文档,中外合资,机械厂,变电,所及,配电,系统,设计,论文,DWG,图纸,外文,翻译,文献,综述,开题,报告,机械设计,文档
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浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计第7章 全厂的配电系统设计7.1低压电力配电系统该节包括低压电力配电系统的基本原则、常用的接线方式及本设计最终所确定的方案7.1.1电力配电系统的基本原则1.低压配电系统应满足生产和使用所需的供电可靠性和电能质量要求，同时应注意接线简单，操作方便安全，具有一定的灵活性，能适应生产和使用上的变化及设备检修的需要。配电系统的层次不宜超过二级。2.在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备容量不很大时，又无特殊要求时，宜采用树干式配电。3.用电设备容量大，或负荷性质重要，或在有潮湿，腐蚀性环境的车间，建筑内。宜采用放射式配电。4.当一些用电设备距供电较远，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，但每一回路链接设备不宜超过5台，总容量不超过10kW。当供电给小容量用电设备的插座，采用链式配电时，每一回路的链接设备数量可适当增加。5.在高层建筑内，当向楼层各配电点供电时，宜用分区树干式配电；但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。6.平行的生产流水线或互为备用的是生产机组，根据生产要求，宜用不同的母线或线路配电。同一生产流水线的各用电设备，宜用同一母线或线路配电。7.配电系统的设计应用便于运行，维护，生产班组或工段比较固定时，一个大厂房可氛围车间或工段配电；多层厂房宜分层设置配电箱，每个生产小组可考虑单独的电源开关。实验室的每套房间宜有单独的电源开关。8.在用电单位内部的邻近变电所之间宜设置低压联络线。9.由建筑物外引来的配电线路，应在屋内靠近线点，便于操作维护的地方装设隔离电器。7.1.2常用低压电力配电系统接线方式1、放射式接线特点：配电线故障互不影响，供电可靠性高，配电设备集中，检修比较方便，但系统灵活性较差，有色金属消耗较多。一般在下列情况下采用：1） 容量大，负荷集中或重要的用电设备；2） 需要集中连锁启动，停车的设备；3） 有腐蚀性介质或爆炸危险等场所不宜将配电及保护启 动设备防在现场者、2、树干式接线配电设备及有色金属消耗较小，系统的灵活性好，但干线故障时影响范围大；一般用于用电设备的不止比较均匀，容量不大，又无特殊要求的场合。3、变压器干线式除了具有树干式系统的优点外，接线更简单，能大量减少低压配电设备。为了提高母干线的供电可靠性，应适当减少接出的分支回路数，一般不超过10个。频繁起动、容量较大的冲击负荷，以及对电压质量要求严格的用电设备，不宜用此方式供电4、链式接线特点：与树干式相似，适用于距离电屏较远而彼此相距又较近的不重要的小容量用电设备；链接的设备一般不超过5台，总容量不超过10k W供电给用力较小用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链回路的数量可适当增加。（以上参考工业与民用配电设计手册）7.1.3配电系统的接线方式的确定在工厂的低压配电系统中，也往往是采用几种结线方式的组合，依具体情况而定。不过在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备不很大而无特殊要求时，宜采用树干式配电，这一方面是由于树干式配电较之放射式经济，另一方面是由于我国个工厂的供电人员对采用树干式配电积累了相当成熟的运行经验。由于本厂的二级负荷的设备数量较多，为了工作的可靠性，宜对其采用放射式接线。这种接线线路之间互不影响，供电可靠性高，配电设备集中，运行维护也较方便，但配电设备及有色金属消耗俩较大，但对重要的负荷，采用单母线分段的放射式结线。（参考工厂供电）7.2工厂电力线路的结构、敷设7.2.1工厂电力线路的结构 电缆线路与架空线路相比，具有成本高，投资大，维修不便等缺点，但是它具有运行可靠，不易受外界影响，不需架设电杆，不占地面，不碍观瞻等优点，特别是有腐蚀性气体和易燃易爆场所，不宜架设空线路时，只有敷设电缆线路。在现代化工厂中，电缆线路得到了越来越广泛的应用。电缆的类型很多。供电系统中常用的电力电缆，按其缆芯材质分铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分为油浸电缆具有耐高压，耐热性好和使用年限较长等优点,因此普遍应用。但是它工作时，其中的浸渍油令流动，因此她两端安装的高度差有一定限制，否则电缆低的一端可能因油压过大而使端兴胀裂漏油，而高端一侧则可能因油流失而使绝缘干枯，耐压强度下降。甚至击穿损坏。塑料绝缘电缆是后来发展起来的，具有结构简单，制造加工方便，重量较轻，敷设方便，不受敷设高度限制及酸碱腐蚀等优点，因此在工厂供电系统中，有逐步取代粘性油浸纸绝缘电缆的趋势。目前我国生产的塑料电缆有两种：一种是聚氯乙烯绝缘及护套电缆，另一种是交联聚乙烯护套电缆。现在普遍采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。7.2.2电缆的敷设工厂中常见的电缆辐射方式直接埋地敷设，利用电缆沟和电缆架桥等。1）、电缆敷设路径时，应考虑以下原则：1.避免电缆遭受机械外力过热，腐蚀等危害；2.在满足安全要求条件下应使电缆较短；3.便于敷设维护；4.应避开将要挖掘施工的地方。5.电缆长度宜按实际线路长度考虑5%10%的裕量，以作为安装，检修时的备用，直埋地下作波浪形埋设。6.下列场合的非铠装电缆应采取穿管保护：电缆引入或引出建筑物或构筑物；电缆穿过楼板及主要墙壁出；从电缆沟道引出电杆，或沿墙敷设的电缆距地面2m高度及埋入地下小于0.3m深度的一段；电缆与道路，铁路交叉的一段。所用保护管的内径不得小于电缆外径或多根电缆包括外径的1.5倍。2）、电缆敷设配置多根电缆敷设在同一通道中位于同侧的多层支架上时，应按下列要求进行配置：1.应按电压等级由高至低的电力电缆，强电至弱电的控制和信号电缆通信电缆的顺序排列；2.支架层数受通道限制时，35KV及以下的相邻电压级电力电缆，可排列于同一支架，1KV及以下电力电缆也可与强电控制和信号电缆配置在同一层支架上；3.同一重要回路的工作备用电缆实行耐火分隔时，宜适当配置在不同层次的支架上。4.明敷的电缆不宜平行敷设于热力管道上部。5.电缆应远理爆炸性气体释放源。6.电缆沿输送易燃起的管道敷设时，应配置在危险程度较低的管道一侧。7.电缆沟的结构应考虑到防火和防水。8.电缆的金属外皮，金属电缆兴及保护钢管和金属支架等均引可靠地接地。7.3导线和电缆截面的选择与校验7.3.1导线和电缆截面的选择原则为了保证供电系统的安全，可靠，优质，经济的运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：1、发热条件导线和电缆包括母线在通过正常最大负荷电流（即计算电流）时生产的发热温度，不应超过其正常时的最高允许温度。按发热条件选择三相线路中的相线截面时，应使其允许载流量不小于通过相线的计算电流。即 如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以温度校正系数式中 导线正常工作时的最高允许温度导线的允许载流量所采用的环境温度导线敷设地点的实际温度2、电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。对工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。3、经济电流密度35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下的距离长电流大的线路，其导线和电缆截面直接经济电流密度选择，以使线路的费用支出最小，所选截面称为“经济截面”。此种选择原则称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10kV及以下线路，通常不按此选择。4、机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度7.3.2低压系统中性线和保护线截面的选择.低压系统中性线和保护线截面的选择，按以下原则进行1、中性线截面的选择：中性线截面一般应不小于三相线截面的50%；对于3次谐波电流突出的三相线路中，中性线截面宜选为三相截面相同或相近，即；对于由三相线路分出的两相线路及单相线路中的中性线，中性线截面应与相线截面完全相同。即2、 保护线截面的选择：保护线（PE线）按规定，其电导一般不得小于相线电导的50%，因此保护线的截面不得小于相线截面的50%，但考虑到热稳定度要求，当16m时，保护线应与相线截面相等，即保护线还要满足单相接地故障保护的要求，即相线与保护线间的单相短路电流必须满足： 3、 保护中性线截面的选择：其截面应同时满足上述保护线和中性线要求，取其最大值，所以其截面应视具体选为相线截面的50%100%。而且也要按式进行单相短路保护校验。根据设计经验，低压动力线，因其负荷电流较大，所以一般按发热条件来选择截面，再校验其电压损耗和机械强度。低压照明线，因其对电压水平要求高，所以一般先按允许电压损耗条件来截面，然后检验其发热条件和机械强度。而高压线路则往往先按经济电流密度来选择截面，在校验其他条件。对与机械强度，对于工厂的电力线路，一般无需纤细计算，只需按最小允许截面校验就行了。（参考工厂供电）7.3.3进线电缆的选择1）、进线电缆的选择原则电线，电缆一般采用铝线芯，临海及有严重盐雾地区的架空线路，可采用防腐型钢芯铝交线。下列场合应采用铜芯电线及电缆：1.需要确保长期运行中连接可靠的回路，如重要电源，重要的操作回路及二次回路，电机的励磁，移动设备的线路及剧烈振动场合的线路；2.对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀轻微而对铜腐蚀较轻微的场合；3.爆炸危险环境或火灾危险环境有特殊要求者；4.特别重要的公共建筑物；5.高温设备旁；6.应急系统，包括消防设施的线路； 此外经全面技术经济分析确认宜用铜芯电线及电缆的。有高层建筑，大、小型计算机房的建筑，重要的公共建筑等以及国外工程和外资工程等适应国外要求者。由于本厂为机械厂，全年生产的时间较长。对设备需确保长期运行中连接可开的回路；则本厂中的二次回路，二级设备较多所以综合本厂实际再对照上面的原则，我们采用铜芯电缆。我们选择电缆的材料我们在前面有所述及，在此我们选择铜芯交链聚乙烯护套电力电缆。因为这类电缆性能优良，结构简单，制造方便，完全可以代替纸绝缘电缆。对于1kV电压级及635KV电压级的非重要回路电缆可采用“非干式交联”工艺制作的电缆；对于635KV重要回路应采用干式交联工艺制作的电缆，电气性能更优异。交链聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套短蓝还可敷设于水下，但应选用具有防水层构造。2）、母线的选择原则母线分裸母线和母线槽两种。母线槽按绝缘方式可氛围密集绝缘型和空气绝缘型两种。将裸母线用绝缘材料覆盖和，紧贴通道壳体防止的母线槽为密集绝缘型。将裸母线用绝缘衬垫支撑在壳体内，靠空气介质来绝缘的母线槽为空气绝缘型。空气式绝缘重量轻，结构简单，价格便宜；密集式绝缘散热条件好，可制成大电流等级。选型时630以下推荐用空气绝缘型，630以上可优先考虑用密集绝缘型。母线槽分户内型及户外型两种，就结构形式分为馈电式，滑接式。不带分接装置的，用又将电能直接从电源处送到配电中心是馈电式；带分接追昂制的，用来传输电能，并可引出电源支路的插接式，它由母线干线单元及插接式馈电箱组成。用滚轮或者滑触块分接单元的是滑接式母线槽。目前母线槽产品额定电压有500V及600V两种，额定电流从25至500A18种。我国很早就生产和使用母线槽，但由于价格昂贵，限制了它的推广。随着生产和建设的发展，近年来生产和使用愈来愈多。母线槽适用于高层建筑，多层厂房，标准厂房或机床设备密集的车间对于工艺变化周期短车间配电尤为适宜。此外还可用于变压器与配电屏的连接。它的容量大、结构紧凑、占空间小、安装方便、使用安全可靠。（参考工业与民用配电设计手册）7.3.4 导线截面具体计算结果1）、 厂区高压电缆进线的选择1.按发热条件选择 采用三相铜芯交联聚乙烯绝缘电缆=1000/（1.73210）=57.74A查表ZL14-29（简明设计手册P572）得电缆铜芯截面为16时30=111A因此选择线芯16的三相铜芯聚乙烯绝缘电缆并且钢带铝装聚氯乙烯套。即选型。2.校验电压损耗其中 查表ZL14-19（简明设计手册P567）得16截面电缆电阻系数为1.33电抗系数为0.11，变压器高压侧cos=0.8 进线电缆长为1.5km。 远小于电压损耗 （查简明设计手册表ZD8-7） 故电压损耗满足要求。3.校验短路热稳定度（工厂供电P70）满足热稳定度的最小截面为：式中 为通过母线或电缆的最大三相短路稳态电流有效值 为短路发热假象时C为热稳定系数在前面三相短路计算中取最大=8540= （保护装置的实际动作时间设为0.6s，断路器的时间为0.2s）热稳定系数取140查工厂供电P354表7。由此可见，以上所选电缆线芯截面16不满足热稳定度要求，必须加大线芯截面。因此选70的三相铜芯聚乙烯绝缘电缆。即采用 2）、高压母线选择本厂平均最热月温度为33.5，所以室内最高月平均温度为38.5。温度校正系数：其中 为导线额定负荷时最高允许温度； 为导线的允许载流量所采用的环境温度；为导线敷设地点实际的环境温度。由工厂供电简明设计手册P57表ZD626选TMY-3404由工厂供电简明设计手册P555ZL14-5得=70设计条件最热月平均温度为33.5，所以室内温度为38.5即=38.5 =35而=57.74A，所以满足电流要求。母线的短路稳定度校验：（查工厂供电P66）母线的最大允许应力应不小于最大三相短路冲击电流通过母线所受到的最大计算应力即式中，按GB50060-1992规定：硬铜母线为140Mpa=M/W其中M为母线通过时所受到的弯曲力矩（Nm）；W为母线截面系数（）。（1） 弯曲力矩M的计算当母线的档数为12时 M=当母线的档数大于2时 M=式中（N）；l为母线档距（m）;a为母线两相邻相间的轴线间距（m）； （2）母线截面系数W的计算式中b为母线截面的水平宽度（m）； h为其垂直高度（m）；在此我采用的是母线平放的方式，如下图所示： 母线在绝缘子上的放置方式平放根据条件可得 =21780A档距l=0.6m，档数为1档即为一个绝缘子支架，其绝缘子的型号为ZA-10（6）Y，个数为3个。相间距a=0.25m ，母线的宽度b=0.04m，母线的厚度为h=0.004m母线的档数为1档 M=14.79Nm 又 硬铜母线=140MPa=13.8MPa，所以满足短路动热稳定度的检验。高压母线的选择为TMY-3404 母线上套热缩绝缘套管3）、低压母线的选择低压母线的选择方法与高压母线的选择方法相同，查工厂供电简明设计手册ZL14-5得TMY-100*8型。1.按发热条件选择：变压器二次侧 由工厂供电简明设计手册P555表ZL-14-5查得 TMY-1008型由=38.5 =35得 =1.02而在35时=1830A 满足发热条件2. 按动热稳定性校验：低压侧的=51560A低压母线的档数为两档，档距为0.8m，低压母线绝缘子型号为WX-01，个数为4个，相距a=0.35m，低压母线宽b=0.1m,厚度h=0.01m母线档数为2档 M=105.25Nm W=1.7，小于MPa所以，硬铜母线满足短路稳定度的校验条件。3. 校验短路热稳定度满足短路热稳定度的最小截面为=28.07KA=28070A硬铜母线1008，满足短路热稳定要求。4）、中性线的选择1. 中性点的三种运行方式作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式：1.电源中性点不接地。2.中性点经阻抗接地。3.中性点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称为中性点非有效接地系统，或中性点非直接接地系统，后一种为中性点直接接地系统，称为大接地电流系统，亦称为中性点有效接地系统。我国366kV系统，特别是310kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。2.种姓线和保护线的功能中性线（N线）的功能：1、用来接用额定电压为相电压的单相用电设备。2、用来传导三相系统中不平衡电流和单相电流。3、减小负荷中性点电位偏移。保护线（PE线）的功能：是为保障人生安全，防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电压，但故障情况下能带电压的易被触及的导电部分）通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。低压配电系统，按保护接地形式，分为TN系统，TT系统和IT系统，我们这里采用的是TNS系统。3.中性线和保护线截面的选择：（1）中性线截面的选择三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此，中性线的允许载流量不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。一般三相四线制的线路的中性线截面不应小于相线截面的50%。即 （2）保护线截面的选择保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。1.当时 2.当时，3.当时，根据以上中性线和保护线的选择原则，我们选中性线为808，即 ，TMY310081808，其中PE线直接接地。7.3.5导线的选择校验对于低压动力线的选择按发热条件来选择截面，再校验其电压损耗和机械强度。而电缆的选择中不需要校验其机械强度，只需校验其短路时的稳定度，但由于校验短路时的稳定度时势必会使其最后的校验结果是大部分电缆截面相同。这样势必会使小电流用电设备的电缆截面选择偏大而浪费，所以对于低压动力线我们主要以发热条件来选择电缆截面。查工业与民用配电设计手册9-9，得110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆线芯允许长期工作温度为90；设计系统中最热月的平均温度为33.5。所以电缆沟内实际温度为38.5，电缆环境温度为35。则温度校验系数：一、配电屏到机加工一车间的电缆1.到车床一装置的电缆（1）按发热条件选择， 由工业与民用配电设计手册表9-37得电缆截面为A=2.5，所以实际，所以符合发热条件。（2）检验电压损耗其中，查表ZL14-19简明设计手册P567，2.5截面电缆（铜芯）电阻为8.54，电抗为0.1变电所到机加工一车间的距离
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