机械加工车间供配电设计

1、机械加工车间供配电设计目录一、设计任务1（-）设计要求1（二）设计目的1二、车间用电计算负荷1（-）电力负荷的概念与车间概况1（二）计算负荷的含义与其确定方法1三、供电方式与主接线设计6（）车间供电方式的确定6（二）车间供电主接线设计7四、短路计算与设备选择8（-）电源供电系统短路电源计算8（二）设备选择10五、配电柜设计10六、电气平面布局13七、致谢13参考文献14附录1510 / 189 / 18机械加工车间供配电设计摘要：根据设汁内容与要求，分析机械加工车间的负荷性质、负荷大小和负荷的分布 情况，设计出主变压器的主接线方式，解决该机械加工车间车间负荷与负荷可靠性 的问题。再通过短路电流

2、的计算，从而选择合适的导线电缆，按所得计算结果选择 低压设备。实现安全、可靠、优质、经济的供电，增加产量，提高产品质量，提高劳 动生产率，降低生产成本为目的。完成对机械加工车间供配电系统的设计。关键词： 负荷计算；供电方式；短路计算；低压配电系统一、设计任务（一）设计要求通过提供的简单数据设讣出具体可行的工厂供配电系统，使得设汁具有一定的 可行性。通过所学习的计算负荷的讣算、供电方式与短路计算等。设讣出所要求的 设计内容。二、车间用电计算负荷（一）电力负荷的概念与车间概况1电力负荷的概念在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为负荷或电力（W或）。山于电功率 分为视在功率、有功功率和无功功率，一

3、般用电流表示的负荷，实际上是对应视在 功率而言。电力负荷乂称电力负载。它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单 位，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。另一种是指用电设备或 用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负 荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。电力负荷的 分级按用户电力负荷的重要性与要求对其供电连续性和可靠性程度的不同，一般将 电力负荷分三等级。一级负荷、二级负荷、三级负荷。三级负荷：所有不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。三级负荷 对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。2.机械加

4、工车间概况编号用电设备名 称数量铭牌上额左功率需要系数 氏功率因数COS0备注1冷加工机床30合计6004 0.160.52吊车组110.5020.525%31号电焊机1220.50.660%42号电焊机28.950.50.6100%（1）本车间的负荷性质车间大部分为一班制，少部分车间为两班制，年最大有功负荷利用小时数为 4000h,工厂属三级负荷。供电情况 该车间山车间外630箱变供电，箱变山10架空线路馈电。该箱变距车间100m。 在箱变10进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。（3）自然条件车间内最热月份平均温度为30 C；地中最热月份平均温度为25 C （当埋入深

5、度为0.5米以上），而埋入深度为1米以下是的平均温度为20 C； 土壤冻结深度为 1.10米；车间环境特征，正常干燥环境。（二）计算负荷的含义与其确定方法1.计算负荷含义讣算负荷，是通过统汁计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中的各元件 的负荷值计算负荷是供电设计的基本依据。通常取半小时平均最大负荷凡，（亦即年 最大负荷）作为计算负荷。但是山于负荷悄况复朵，影响计算负荷的因素很多，实 际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能，生产的组织以与能源供应的 状况等多种因素有关，因而负荷讣算也只能力求实际。2 计算负荷的确定为选择变压器容量、电气主接线、电气设备以与供电网络接线和导线型号等提

6、供依据。负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线的选择是否经济合 理。若负荷确定得过大，将使电器和导线过大，造成投资增大和有色金属的浪费； 若负荷确定得过小，乂将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，加速电 气设备的绝缘老化，降低设备的使用寿命，影响供电系统的安全性、可鼎性。因而 必须正确进行计算负荷的讣算。目前负荷计算的常用计算方法有：需要系数法、二项式系数法如表1.2负荷计算方法与适用范围。表12负荷计算的方法与其适用范I羽序号计算方法适用范围需求系数法当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于釆用二项式法当用电设备台数较少、有的设

7、备相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时，宜于采用根据表1. 2所示，通过比较两种计算负荷的适用范圉得岀本设计宜采用需要系数 法来讣算机械加工车间的负荷。（1）需要系数法确定计算负荷需要系数法是将电力设备的额定容量加起来，再乘以需要系数，就得到计算负 荷。山于需要系数法的需要系数值是根据设备台数较多、容量差别不是很大的一般 情况来确定的，未考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对讣算机负荷的影响， 因此此法较适用于设备台数较多的车间与全厂范圉额的汁算负荷的确定。需要系数 法的基本公式为：有功计算负荷：只。=K仝區7/为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容 量之

8、比；险为设备的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之 比：几为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比； 久为配电线的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。 令KKJqjl严心,K称为需要系数（2）单组设备讣算负荷确定有功计算负荷：产视在讣算负荷:无功讣算负荷:计算电流：S30= J&+QoQm = & tan i _%?t，N式中一一需用系数珀计算有功功率，单位为030 一一计算无功功率，单位S30 计算视在功率，单位tanb 功率因数角的正切值UN 电气设备额定电压，单位 /30计算电流，单位A(3)冷加工车床设备容量匕就是设备

9、的铭牌额定功率即(4) 吊车电动机组要求统一换算到 = 25%,因此可得换算后的设备容量为：E = 2P“式中，心为吊车电动机的铭牌容量； 心为与弘对应的负荷持续率； $25为其值等于25%的负荷持续率。(5) 电焊机设备要求统一换算到=100%,因此可得换算后的设备容量为: cos 30630S30=35.4因此本工厂主变压器只选择一台。型式采用S9,而容量根据。630S30=35.4 选择，即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。至于工厂的备用电源，由与邻近 单位相联的高圧联络线来承担。（二）工厂供电主接线设计按上面考虑的两种主变压器的方案可设计一台主变压器主结线方案：一次侧无母线、

10、二次侧为单母线的主接线方式。特点是简单经济，供电可黑性高，当变压器电源进线停电检修或发生故障时, 可通过备用电源继续供电便可迅速恢复对整个变电所的供电，1供电方式的技术经特点（1）从安全性看这种主接线方式满足国家的标准的技术规范的要求，能充分 保证人身和设备的安全，满足供电要求。（2）从可靠性来看，变压器回路断路器检修时，有备用电源供电仍可进行正常 供电。2.机械加工车间低压配电系统主接线如附录一所示四、短路计算与设备选择（一）电源供电系统短路电源计算短路讣算是为了正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系统的保护装 置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装 置

11、能可靠动作。1. 确定基准值工程设计中通常取,100 - fl10.5 , f20.4基准电流:Sd _ 100 MV .AI =二 2 = ._ =yf3xO.5kV2. 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值（1）电力系统的电抗标幺值根据所提供的额定电压与安装条件、工厂设备容量取S”二500.100AE40人 * 500MUA（2）架空线路的电抗标幺值由附录表2查得 X 二0.35（0）（3）干式变压器的电抗标幺值由附录表3查得t/沁绘短路等效电路图如附图4. 1所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并 标明短路讣算点图4.1短路电流计算等效电路图3. 计算1点的短路电路总电抗标幺值与三相

12、短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺植X（r-i）= X + X； =0. 2+1. 59=1. 79（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他三相短路电流/化/加3.07朋1 = 2.55*3.07 = 7.83/=151*307曲=464曲（4）三相短路容量型空= 55.9MVA1.79总电抗标幺植4. 计算2点的短路电路总电抗标幺值与三相短路电流和短路容量系统最大运行方式下：闭合低压母线分段开关，主变压器并列运行（1）XU(K-2)=X1 + X； + X；/X： =0. 2+1. 59+2. 5=4. 49(2)三相短路电流周期分量有效值遵r舞(3)其他三相短路电流广 m33.6KA=

13、 184*336KA = 618K4=1.09* 33.6/C4 = 36.6KA(4)三相短路容量122 = 2354.29表42短路计算表短路计算点三相短路电流O三相短路容量（）ITI*l.s1 sh13.073. 073. 077. 834. 6455.9233.633.633.661.836.623.3（二）设备选择1、断路器的选择根据额定电压、额定电流和所得断流容量S“二500确定断路器型号取为10-10机械加工车间供配电设计2. 导线的选择与截面(1) 导线的选择工厂户外架空线路一般使用裸导线，采用铝绞线，其导电性能好，重量轻，对风 雨的抵抗力较强，多用在10与以下线路上。(2)

14、导线的截面山查附录表4得j = 1.5M/,77/71因此初选的标准截面为95,即95型铝绞线五、配电柜设计配电柜使用成套配电装置，同一回路的开关电器、测量仪表、保护电器和辅助 设备都装配在一个或者两个全封闭或半封闭的金属柜中。安装和检修比较方便。低 压开关柜对低压电网具有隔离作用，尤其是对于企业与车间的大型设备的运作，可 实现迅速送电或断电，具有隔离电网的作用，可有效减少电机的线损，实现电机的 充分利用与运作，还可有效实现低压控制开关的作用。本机械加工车间配电柜共一 台采用型。低压配电柜结构图1. 低压电器的规格选择原理（1）电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应；（2）电器的额定电流不应

15、小于所在回路的计算电流；（3）电器的额定频率应与所在回路的频率相适应；（4）电器应适应所在场所的环境条件；（5）电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求，用于断开短路电流的电器, 应满足短路条件下的通断能力。2. 低压电器的选择（1）隔离开关的原理与作用隔离电源:将需要检修的电气设备用隔离开关与电网的带电部分可靠的隔离，使 被检修的电气设备与电源有明显的断开点，以保证检修工作的安全。作用就是开断 电路，断开两点的电气连接，但它不能开断短路电流，只能开断额定电流，一般都 和断路器配合使用，在断路器开断以后，为了让电路有明显的电气分界点，或者是 检修断路器，都必须要装隔离开关。（2）塑壳断路器的

16、原理与作用12 / 1811 / 18机械加工车间供配电设计空气断路器、塑壳断路器，俗称空气开关，指具有保护自动分断功能并在空气 介质中完成分断灭弧作用的自动断路器，一般常用的多具有过负荷热脱扣和短路瞬 间电磁脱扣作用，脱扣后可以重新合闸。（3）交流接触器当接触器电磁线圈不通电时，弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保 持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压（一般为额定电压）时，电 磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合，接通电路，辅 助接点随之动作。（4）热继电器原理与作用热继电器是山流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生 形变，当形变达到一定距离时

17、，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器 失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。3. 保护措施（1）短路保护配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用 造成危害之前切断短路电流。（2）负载保护配电线路的过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、 端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流。（3）接地故障保护接地故障保护的设置应能防止人身间接电击以与电气火灾、线路损坏等事故。 接地故障保护电器的选择应根据配电系统的接地型式，移动式、手握式或固定式电 气设备的区别，以与导体截面等因素经技术经济比较确定。（4）保护电器的装设位置保护电器应装设在操作

18、维护方便，不易受机械损伤，不靠近可燃物的地方，并 应釆取避免保护电器运行时意外损坏对周用人员造成伤害的措施。保护电器应装设 在被保护线路与电源线路的连接处，但为了操作与维护方便可设置在离开连接点的 地方，并应符合下列规定:路长度不超过3m； 将短路危险减至最小的描施： 近可燃物。（5）当将从高处的干线向下引接分支线路的保护电器装设在距连接点的线路长度 大于3m的地方时，应满足下列要求： 分支线应敷设于不燃或难燃材料的管、槽内。 支线装设保护电器前的那一段线路发生短路或故障时，离短路点最近的上一 级保护（6）电器应能保证符合规范规定的要求。短路保护电器应装设在低压配电线路不接地的各相（或极）上，

19、但对于中性点 不接地且N线不引出的三三线配电系统，可只在二相（或极）上装设保护电器。六、电气平面布局如附录5所示七、致谢一份努力，一份收获。这半个多月的毕业设计让我获益匪浅，使我对供电系统 有了更深的认识，更加巩固加深了所学知识的深度和宽度，发现自己的各种办公软 件与比以前应用的更加游刃有余。我之所以能够最终完成这次毕业设计不仅在于自己的努力更在于张老师的悉心 指点，同时同学的帮助也非常重要，非常的感谢他们。当然了最主要的是应该感谢 那些我所查阅的资料的作者，是他们的知识充实了我的内容，让我在手足无措的时 候找到这么多默默的无声的老师们。14 / 1813 / 18机械加工车间供配电设计参考文

20、献1 张莹主编，工厂供配电技术北京：电子工业出版社，20152 刘介才编，工厂供电.北京：机械工业出版社，20033 刘介才主编，工厂供电简明设计手册.北京：机械工业出版社，19984 李宗纲等编，工厂供电设计.辽吉林科学技术岀版社，2009中国航空工业规划设计硏究院等编，工业与民用配电设讣手册.北京：水利电 力出版社，19976 机械工程手册、电机工程手册编委会编.电气工程师手册.北京：机械工业出 版社，20087 翁双安编，供配电工程设计指导.北京：机械工业出版社，20098 50054-95低压配电设计规范,北京：中国计划出版社,19969 50059-92 35-110变电所设计规范,北京：中国计划出版社，