新法再生胶示范生产线配电设计毕业设计论文.doc

青岛科技大学专科毕业设计（论文）前言再生胶是我国特有的资源，它的品质优良，绝缘性好，耐酸、碱，不易酸化和被海水腐蚀，是制造海底电缆绝缘带上等材料。按照目前国际、国内市场情况和发展趋势，杜仲胶原料按保护价4元/公斤，产品销售价250元，年产500吨杜仲胶可增加产值1.25亿元，其经济效益十分可观。随着供电安全可靠性的要求不断提高，城市建设的规模和经济的发展对配电网提出了较高的要求。配电网络及配电自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果，最基本的条件是应具有较为完善的多路电源的配电网点，具有较好的城市规划及电源路径分布，有较为可靠的一次、二次设备及网络通讯设备。配电网规划、建设包括电源容量及分布、主干线一次网架、配电设备等内容，只有在配电网网架合理、结构灵活、转供互带能力强，一次设备满足自动化要求的前提下才能顺利进行。从配电线路发展趋势来看，配电线路绝缘化及配电自动化已成为发展主流。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求较高。因此对工厂的配电系统进行设计对工厂的流水线以及它的产品产量是很重要的。某些对供电可靠性要求很高的工厂即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，因此在工业生产中进行工厂负荷计算；确定补偿容量，确定车间变电所的型式、数量；确定车间变压器的数量、容量；进行短路电流计算和电气设备选择，画出该工厂的电气接线图是对工厂是及其重要的必不可少的一个过程。分析好工厂供电系统的的设计工作对于工厂加快发展具有十分重要的意义。1 工厂供电1.1工厂供电的含义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，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，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1安全:在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2可靠:应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质:应满足电能用户对电压和频率等质量的要求供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 1.2工厂供电设计的一般原则按照国家标准gb50052-95 供配电系统设计规范、gb50053-94 10kv及以下设计规范、gb50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.3工厂负荷性质按gb50052-5供配电系统设计规范规定，根据电力系统对供电可靠性的要求及中断供电在政治经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级：一级负荷 中断供电将造成人身伤亡；中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等；中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。 二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。 中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。 三级负荷 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。 对一级负荷一律应由两个独立电源供电。 二级负荷较重要的电力负荷对该类负荷供电的中断，将造成工农业大量减产、工矿交通运输停顿、生产率下降以及市人民正常生活和业务活动遭受重大影响等。一般大型工厂企业、科研院校等都属于二级负荷。 1.4工厂供配电系统工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。 1.4.1总降压变电所总降压变电所负责将35110kv的外部供电电压变换为610kv的厂区高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。 1.4.2车间变电所车间变电所将610kv的电压降为380/220v，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。 1.4.3配电线路配电线路分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。 1.5功率因数功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分比.在电力网的运行中,我们所希望的是功率因数越大越好,若能做到这一点,则电路中的视在功率大部分用来供给有功功率,以减少无功功率的消耗.用户功率因数的高低,对于电力系统发、供用电设备的充分利用，有着显著的影响。影响功率因数的主要因素：功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率p一定时，如减少无功功率q，则功率因数便能提高。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备：异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。2 工厂供电设计内容2.1变配电所设计无论工厂总降压变电所或车间变电所，设计的内容都基本相同。工厂高雅配电所，则除了没有主变压器的选择外，其余的设计内容也与变电所设计基本相同。变配电所的设计内容应包括：变配电所复核的计算和无功功率的补偿，变配电所所址的选择，变电所主变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主结线方案的选择，进出线的选择，短路计算及开关设备的选择，二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定，防雷保护欲接地和接零的设计，变配电所电气照明的设计等。最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概（预）算，绘制变配电所主电路图、平剖面图、二次回路及其它施工图纸。2.2配电线路的设计工厂配电线路设计分厂区配电线路设计和车间配电线路设计。厂区配电线路设计，包括厂区高压供配电线路设计及车间外部低压配电线路设计。其设计能容应包括：配电线路路径及线路结构型式的确定，负荷的计算，导线或电缆及配电设备和保护设备的选择，架空线路杆位的确定及电杆与绝缘子、金具的选择，防雷保护与接地和接零的设计、最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概（预）算，绘制厂区配电线路系统图和平面图、电杆总装图及其它施工图纸。车间配电线路设计，包括车间配电线路布线方案的确定、负荷的计算、线路导线及配电设备和保护设备的选择、线路敷设设计等。最后也需编制设计说明书、设备材料清单及工程概（预）算，绘制车间配电线路系统图、平面及其它施工图纸。2.3电气照明设计工厂电气照明设计，包括厂区室外照明系统设计和车间（建筑）内照明系统设计。无论是厂区室外照明设计还是车间内照明设计，其内容均应包括：照明光源和灯具的选择，灯具布置方案的确定和照度的计算，照明负荷计算及导线的选择，保护与控制设备的选择等。最后编制设计说明书、设备材料清单及工程概算，绘制照明系统图，平面图及其它施工图纸。3 负荷计算及功率因数补偿计算3.1 负荷计算3.1.1负荷计算的意义负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。因此，我们在设计时必须认真确定。3.1.2负荷计算的方法常用负荷计算的方法：(1)需要系数法(2)二项式系数法(3)形状系数法。在此次选择的设计中，设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以考虑采用需要系数法。需要系数法的主要步骤：(1)将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。(2)查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。(3)用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数k。需要系数法的计算过程：先从用电端起逐级往电源方向计算，即：首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压则负荷相加同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。本设计采用需要系数法确定。表3-1需要系数法的计算公式table 3-1 need coefficient method of calculation formula计算负荷计算公式适用条件有功（k w）已知三相用电设备组或用电单位（工厂、车间）的设备容量及功率因数，求其计算负荷。无功（kvar）视在（kva）电流（a）计算负荷计算公式适用条件有功（k w）已求出各设备组或各单位的有功和无功计算负荷后，求出总的计算负荷。无功（kvar）视在（kva）电流（a）设备组或单位的设备容量，不记备用设备容量。设备额定电压。需要系数有功和无功符荷同时系数。设备组的有功和无功计算负荷。（1）对反复短时工作制设备，其容量必须按规定的负荷持续率进行换算（2）用电设备组、车间和工厂的需要系数参见有关表格。（3）由设备组计算车间配电干线时，可取：k=0.850.95,k=0.90.95。根据以上公式和负载设备容量计算出负荷计算的数据如下表:表3-2 各负载计算数据table 3-2 the load calculation data序号设备名称（kw）设备容量(kw)台数需要系数kd额定电流(a)计算负荷pc(kw)qc(kvar)sc(kv.a)1圈胎分离机3020.80.8910.754836602进料皮带4.52 0.70.7512.80.886.35.558.43破碎主机5020.60.95960.336019.863.24粗碎主机7520.60.951410.339029.794.75出料皮带7.520.70.75210.8810.59.24146 皮带输送机520.70.75140.3872.669.37斗式提升机1020.650.727.91.021313.2618.68搓丝主机5020.60.95960.336019.863.29螺旋输送机3020.70.75840.384215.965610中碎胶粉筛320.30.654.21.171.83.062.811斗式提升机2220.650.761.41.0228.629.1740.912中碎主机5020.60.95960.336019.863.213螺旋体升机7.520.750.75230.8811.259.91514纤维分离机1020.60.95191.331215.9612.615自动配料系统5020.60.95841.336079.863.216高速混料机1520.30.6520.71.17910.5313.817脱硫装置1020.30.65141.1767.029.218冷却螺旋320.750.7590.884.53.96619精炼机1120.50.9180.48115.2812.220双螺旋挤出机3020.750.75900.884539.66021 打包系统4.520.350.681.333.154.195.322物料输送带520.50.98.50.4852.45.623照明用电1520.8136024024总的计算负荷： 取同时系数=0.95，则有pc=0.95*（48+6.3+60+90+10.5+7+13+60+42+1.8+2806+60+11.25+12+60+9+6+4.5+11+45+31.5+5+24）=614.13kwqc=0.95*(60+8.4+63.2+94.7+14+9.3+18.6+63.2+56+2.8+40.9+63.2+15+12.6+63.2+13.8+9.2+6+12.2+60+5.3+5.6+24)=721.12kvar =947.2kv.a ic= sc/un =1439a （3-1）无功补偿: = pc/sc = 614.13/947.2 0.65由于本设计中要求0.9,而由上面计算可知 =0.65un； 2)设备的额定电流in.e不小于所在电路的计算电流i30，即in.ei30；3)设备的额定开断电流i&不应小于它的最大短路电流有效值即i&； 4)按短路条件校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。6.2.1断路器的选择1圈胎分离机:负荷统计为pn=30kw=0.03mw =1.05in=1.05pn/（un）=(1.0530)/(0.380.92)=52(a) （公式 6-1）具体选择及校验过程如下：额定电压选择：=380v2.额定电流选择： =52a3.开断电流选择：i=2.463ka选hum18-125型户内少油断路器。，其技术参数如下表表6-2 断路器技术参数table 6-2 circuit breaker technical parameters型号额定电压v额定电流a额定开断电流a极限通过电流（峰值ind）a热稳定电流a固有分闸时间tin燃弧时间tahum18-125380125140250400.04s0.04s热稳定校验： 取 t=4s, =914=33124as 继电保护动作时间=0+0.5+0=0.5s热稳定计算时间：= =0.5+0.04+0.04=0.58s =4240as ,所以满足热稳定校验。动稳定校验：ies=250aish=137a, 所以满足动稳定校验。具体参数如下表：表6-3计算比较结果table 6-3 calculation comparison results 计算数据 sn10-10/10380v380v52a125ai91a140a137aind250a4240a s33124as由上表可知，所选断路器满足要求。同理 ,其他各个负载的选择方法同上，则选择的型号如下表:表6-4 断路器型号选择选择结果table 6-4 circuit breaker model selection choose the results设备名称断路器型号圈胎分离机hum18-125型户内少油断路器进料皮带hum18-40型户内少油断路器破碎主机hum18-125型户内少油断路器粗碎主机hum18-125型户内少油断路器出料皮带hum18-40型户内少油断路器皮带输送机hum18-40型户内少油断路器斗式提升机hum18-40型户内少油断路器搓丝主机hum18-125型户内少油断路器螺旋输送机hum18-63型户内少油断路器中碎胶粉筛hum18-40型户内少油断路器斗式提升机hum18-63型户内少油断路器中碎主机hum18-125型户内少油断路器螺旋体升机hum18-40型户内少油断路器纤维分离机hum18-40型户内少油断路器自动配料系统hum18-125型户内少油断路器高速混料机hum18-63型户内少油断路器脱硫装置hum18-40型户内少油断路器冷却螺旋hum18-40型户内少油断路器精炼机hum18-63型户内少油断路器双螺旋挤出机hum18-63型户内少油断路器打包系统hum18-40型户内少油断路器物料输送带hum18-40型户内少油断路器照明用电hum18-63型户内少油断路器6.2.2隔离开关的选择1圈胎分离机额定电流选择：imax=52a额定电压选择： =380v极限通过电流选择：=137a选用nh3-63户内隔离开关，其技术参数如下表：表6-5隔离开关技术参数table 6-5 isolating switch technology parameters型号额定电压kv额定电流a极限通过电流a热稳定电流a峰值4snh3-6338063300150热稳定校验： 取t=5s =915=33124as =4240as 所以，满足热稳校验。动稳定校验：=300a=137a 满足校验要求。具体参数如下表：表6-6 隔离开关计算结果比较table 6-6 isolating switch the calculation results comparison计算数据nh3-63 380v 380v 52a 300a 4240as 33124as 137a 300a由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。同理 其他各个负载的选择计算过程也跟圈胎分离机的选择计算方法一致，其型号选择如下表:表6-7 隔离开关型号选择结果table 6-7 isolating switch model selection results设备名称隔离开关型号圈胎分离机nh3-63户内隔离开关进料皮带nh9-32户内隔离开关破碎主机nh4-100户内隔离开关粗碎主机nh4-100户内隔离开关出料皮带nh9-32户内隔离开关皮带输送机nh9-32户内隔离开关斗式提升机nh9-32户内隔离开关搓丝主机nh4-100户内隔离开关螺旋输送机nh3-63户内隔离开关中碎胶粉筛nh9-32户内隔离开关斗式提升机nh3-63户内隔离开关中碎主机nh4-100户内隔离开关螺旋体升机nh9-32户内隔离开关纤维分离机nh9-32户内隔离开关自动配料系统nh4-100户内隔离开关高速混料机nh3-63户内隔离开关脱硫装置nh9-32户内隔离开关冷却螺旋nh9-32户内隔离开关精炼机nh3-63户内隔离开关双螺旋挤出机nh3-63户内隔离开关打包系统nh9-32户内隔离开关物料输送带nh9-32户内隔离开关照明用电nh3-63户内隔离开关6.2.3电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件： 1、种类和型式的选择：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。于6-20kv 配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kv 及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。 2、准确等级的选择：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择，用于重要回路和计费电度表的电流互感器一般采用0.2级或0,5级，500kv采用0.2级，电流互感器的准确级分为0.2，0.5,1,3和10级共5种。3、一次回路电压选择： （一次回路工作电压) 。4、一次回路电流的选择：一次回路电流： （装设处最大工作流, 一次绕组额定电流）。5、热稳定校验：电力互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流的倍数kt来表示，即：（kt）6、动稳定校验：（1）内部动稳定：电力互感器的内部动稳定能力用动稳定倍数kd表示，动稳定倍数kd等于互感器内部允许通过的极限电流与kd倍的一次额定电流之比。故互感器内部动稳定条件为：kd外部动稳定：外部动稳定校验主要是校验互感器出线端受到的短路作用力不超过允许值。有的产品样本未标明出线端部运行作用力，而只给出动稳定倍数。一般是在相间距离为40cm，计算长度为50cm的条件下取得的。按下式校验： 圈胎分离机的电流互感器的选择（1）按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流： =2463a电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足：额定电压选择：=10kv额定电流选择：=2463a （2）电流互感器种类和型式选择 35kv以下屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。采用树脂浇注绝缘结构的电流互感器，安装地点是屋内综上，初选bh-0.66-ii型电流互感器，其技术数据如下表所示：表6-8 电流互感器技术参数table 6-8 current transformer technical parameters 型 号额定电流比（a）准确级次10%倍数1s热稳定倍数（倍）动稳定倍数（倍）二次负荷（）倍数（倍）bh-0.66-ii5000.512205090b热稳定校验： （kt）=（o.5x500）=62500as =4240as（kt） 所以，满足热稳定校验。动稳定校验： kd=50090=63.64kakd=2.463ka 所以，满足动稳定校验。表6-9 计算数据结果比较table 6-9 calculation results are more data 数据 项目bh-0.66-ii计算数据380v380v100a52a（kt）62500as4240as500ka137ka同理 其他各个负载的选择计算过程也跟圈胎分离机的选择计算方法一致，其型号选择如下表表6-10 电流互感器型号选择结果table 6-10 current transformer model selection results设备名称电流互感器型号圈胎分离机bh-0.66-ii型电流互感器进料皮带 bh-0.66-ii型电流互感器破碎主机bh-0.66-ii型电流互感器粗碎主机bh-0.66-ii型电流互感器出料皮带bh-0.66-ii型电流互感器皮带输送机bh-0.66-ii型电流互感器斗式提升机bh-0.66-ii型电流互感器搓丝主机bh-0.66-ii型电流互感器螺旋输送机bh-0.66-ii型电流互感器中碎胶粉筛bh-0.66-ii型电流互感器斗式提升机bh-0.66-ii型电流互感器中碎主机bh-0.66-ii型电流互感器螺旋体升机bh-0.66-ii型电流互感器纤维分离机bh-0.66-ii型电流互感器自动配料系统bh-0.66-ii型电流互感器高速混料机bh-0.66-ii型电流互感器脱硫装置bh-0.66-ii型电流互感器冷却螺旋bh-0.66-ii型电流互感器精炼机bh-0.66-ii型电流互感器双螺旋挤出机bh-0.66-ii型电流互感器打包系统bh-0.66-ii型电流互感器物料输送带bh-0.66-ii型电流互感器照明用电bh-0.66-ii型电流互感器7 防雷接地7.1防雷保护装置(1)避雷针和避雷线防直击雷最常用的措施是装设避雷针,它是由金属制成,比被保护设备高,具有良好接地的装置,其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中,从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。避雷针包括三部分:接闪器(避雷针的针头),引下线和接地体,接闪器可用直径为1012mm的圆钢;引下线可用直径为6mm的圆钢;接地体一般可用三根2.5m长的40mm40mm4mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。所谓避雷针的保护范围是植被保护物再次空间范围内不致遭受雷击而言.它是在实验中用冲击电压下小模型的放电结果求出的,由于它与近似直流电压的雷云对空间极长间隙下的放电有很大差异,所以这一保护范围并未得到科学界的公认,但我们可以把它看成一种用以决定避雷针的高度与数目的工程办法。(2) 避雷器避雷器共有三种形式，即保护间隙、管形避雷器