电气安全课程设

1、沈阳航空航天大学课 程 设 计（说明书）题目 机械加工车间配电系统设计 班级 / 学号 2013040501025 学 生 姓 名 舒宏帅 指 导 教 师 王旭、张凤阳、吴雅菊、程乃伟、田宏 沈阳航空航天大学课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 电气安全课程设计 院/系 安全工程学院 专业 安全工程 班级 14 34050101 学号 2013040501025 姓名 舒宏帅 课程设计题目 机械加工车间配电系统设计 课程设计时间 2017年 11 月 13 日 2017年 11 月24 日 课程设计的内容及要求： 根据学院本科专业学生毕业后的工作去向及其工作性质，为了完善学生知识结构，实现

2、能力培养的目的，使每一位学生能够学会综合运用所学知识，并能够对所学知识进行较为系统、科学的归纳，本次课程设计选择工程设计类题目。 （一）内容 根据给定设计依据条件，完成机械加工车间配电系统设计。 （二）要求 设计步骤包括： 1）依据技术经济比较，确定配电方案；选择配电线路种类、敷设方式等；2）采用“ABC”法进行负荷计算，选择导线截面和主要电气设备；3）采用需要系数法进行车间负荷计算，并与采用“ABC”法计算结果比较； 4）进行电压损失校核、热稳定性校核和保护接零安全性校核； 5）绘制配电系统图和配电平面图；6）撰写课程设计说明书。其主要内容应包括：配电方案选择经济技术比较及方案确定，导线截面

3、和主要电器选择的主要计算公式、步骤、结论，校核计算公式、结论，其它相关说明等。课程设计说明书要求使用蓝黑或碳素墨水笔在课程设计专用纸张上手工书写，语言要流畅简练，语意表达要清晰。配电系统图和配电平面图可以采用计算机或手工绘制，要求图面整洁，线条清晰，线型使用符合要求。 课程设计说明书总体结构应包括摘要、目录、正文、参考文献部分；章节序号采用1.，1.1，1.1.1方式编排，章节标题不缩进。课程设计说明书封面要求计算机打印。 （三）设计依据 1、车间平面布置图如附图。 2、机加一车间用电设备明细表如表1。 3、车间变电所配电范围 车间变电所设在东北角，除为机加一车间配电外，尚要为机加二、铸造、铆

4、焊、电修等车间配电；各车间对配电的具体要求如表2。 4、本车间的负荷性质 车间为三班工作制，年最大负载利用时数为5500小时。属于三级负荷。 5、供电电源条件 电源从35/10千伏厂总降压变电所10千伏母线采用架空线路受电，线路长度为200米。配电系统短路数据如附图1。10kV10kV10/0.4/0.23kVt=0.1sl=200m0.4W/km架空线路Sd=200MVA 图1 配电系统图 6、自然条件 （1）车间内最热月份平均温度为30C （2）地中最热月份平均温度为25C（当埋入深度为0.5米以上），而埋入深度为1米以下是的平均温度为20C。 （3）土壤冻结深度为1.10米。（4）车间环

5、境特征，正常干燥环境表1 机加一车间用电设备名称、型号及台数明细表设备代号设备名称、型号台数单台容量（千瓦）总容量（千瓦）备注1皮带车床6咫1992普通车床C62014.6254.6253牛头刨床B6651334立式钻床Z53514.1254.1255砂轮机S35L30011.51.56工具磨床M602511.451.457牛头刨床B6651338牛头刨床B6651339插床B502314.54.510普通车床C62014.6254.62511普通车床C620-117.1257.12512普通车床C620-117.1257.12513普通车床C630110.12510.12514普通车床C62

6、014.6254.62515普通车床C62014.6254.62516弓形锯G7211.51.517立式铣床X25K19918万能铣床X62W19919滚齿机Y38141.93541.93520普通车床C61100141.93541.93521龙门刨床B2012Q167.5567.5522立式钻床Z53514.6254.62523镗床T6819.89.824摇臂钻床Z3516.9256.92525通风机110(单相220伏)10 说明：设备代号系电气设备在平面图上的编号。表2 转供电力负荷计算负荷表序号车间名称容量（千瓦）计算负荷备注P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1金工工段443

7、.378.64117.762锻铸工段No1 供电回路No2 供电回路No3 供电回路16014018064567265.357.1273.443木模工段No1 供电回路No2 供电回路150170455189.1100.984检修工段No1 供电回路No2 供电回路150146.24543.8579.8977.85附图：车间设备分布平面图负责教师 王旭 2017 年 11 月 13 日 学生签字 舒宏帅 2017 年 11 月 13 日摘要目录正文：1 车间配电系统设计需求概述1.1 设计依据1.2 车间自然情况简况1.3 车间配电系统电源分析1.4 车间用电负载分析2 车间配电与线路敷设方式

8、的确定2.1 车间配电方式的确定2.2 车间配电线路敷设方式确定与导体的选择3 负荷计算3.1 电气设备分组与支干线、干线回路数确定3.2 分组、干线负荷计算3.3 车间配电室总负荷计算4 主要电气设备与线路截面选择4.1 导线截面选择4.2 变压器选择4.3 开关电器与保护元件选择5 校核5.1 线路电压损失校核5.2 线路热稳定校核5.3 保护接零可靠性校核结论参考文献摘要本次设计是对机械加工车间配电系统进行设计，从经济性、可靠性、安全性等角度，确定配电方案，进行设备分组，确定支干线回路，同时选择配电线路种类及敷设方式，利用ABC法进行负荷计算，确定有功计算功率、无功计算功率、视在功率及计

9、算电流，选择支导线和干导线截面面积，配备开关电器和保护元件，最后对所选导线的危险点进行校核，并绘制齿机械加工车间配电系统平面图和配电系统图。关键词：机械加工车间；ABC法；配电系统设计；校核1 车间配电系统设计需求概述1.1 设计依据1、车间平面布置图如附图。 2、机加一车间用电设备明细表如表1。 3、车间变电所配电范围 车间变电所设在东北角，除为机加一车间配电外，尚要为机加二、铸造、铆焊、电修等车间配电；各车间对配电的具体要求如表2。 4、本车间的负荷性质 车间为三班工作制，年最大负载利用时数为5500小时。属于三级负荷。 5、供电电源条件 电源从35/10千伏厂总降压变电所10千伏母线采用

10、架空线路受电，线路长度为200米。配电系统短路数据如附图1。1.2 车间自然情况简况（1）车间内最热月份平均温度为30C（2）地中最热月份平均温度为25C（当埋入深度为0.5米以上），而埋入深度为1米以下是的平均温度为20C。（3）土壤冻结深度为1.10米。（4）车间环境特征，正常干燥环境。1.3 车间配电系统电源分析电源从35/10千伏厂总降压变电所10千伏母线采用架空线路受电，线路长度为200米。1.4 车间用电负载分析车间为三班工作制，年最大负载利用时数为5500小时。属于三级负荷。2 车间配电与线路敷设方式的确定2.1 车间配电方式的确定一般工业企业配电主要有两种，第一种是企业高压配电

11、，另一种是企业低压配电。由于低压配电系统的供电可靠性必须满足生产需求，操作必须安全简便，易于检修，可以适应车间环境的变化，故本机械加工车间选择低压配电。机械加工车间低压配电线路主要配电方式有放射式，树干式式，环式等三种基本方式，具体特点如下： 放射式配电方式，供电可靠性高，配电设备集中，配电线故障发生后，影响范围较小，切换操作方便，保护简单，便于自动化，但系统灵活性较差，有色金属消耗多，造价较高。一般用于容量大、负荷集中、有重要的用电设备、或需要集中联锁启动、停车的设备。树干式配电方式，投资少（配电设备及有色金属消耗少），系统灵活性好，但事故后范围影响较大，供电可靠性较差。一般用于设备的布置比

12、较均匀、容量不大、又无特殊要求的场合。 环式配电方式，有闭路环式和开路环式 ，为简化保护，一般采取开路环式。供电可靠性较高，运行比较灵活，但切换操作较繁琐。 综合上述各配电方式的特点，考虑本车间内有几台大型设备和一些中小型设备，所以从经济性、可靠性和安全性方面考虑，配电方式采用放射式和树干式结合的方式，即车间对几台大型设备采用放射式供电，其他设备采用干线放射式供电。2.2 车间配电线路敷设方式确定与导体的选择2.2.1线路敷设方式确定电气线路是电力系统的重要组成部分，它必须满足供电可靠性或控制可靠性的安全要求。电气线路可分为电力线路和控制线路，前者完成输送电能的任务，后者供保护和测量的连接之用

13、。电气线路的种类很多，就其敷设方式来分可分为明敷设和暗敷设。明敷设一般有穿管敷设，板槽敷设，桥架敷设，绝缘子敷设；暗敷设一般指穿管敷设，埋于地下、墙壁、蓬，有塑料管和钢管两种。这次设计主要应用于车间内部，并无较强的火灾爆炸腐蚀性，故应选择暗敷设方式。敷设方式还可以分为架空线路、电缆线路、穿管敷设。架空线路是挡距超过25m，利用杆塔敷设的高、低电力线路。对于厂区内的低压架空线路导线时宜采用绝缘导线，单架空线路一般是户外敷设方式，本次设计是室内，因此不宜选用架空线路敷设方式。电缆敷设应该用于室外线路的安装，供电可靠不受外界影响，不易发生因雷击，风害，冰霜等自然灾害影响，但其造价高，不便分支，施工和

14、维修难度大，因此不适宜用于机械加工车间的敷设。穿管敷设，是指电线穿管明敷在墙壁、楼板及地坪下。环境温度采用敷设地点最热月份平均最高温度。本车间自然条件为：车间内最热月份平均温度为30C；地中最热月份平均温度为25C（当埋入深度为0.5米以上时），而埋入深度为1米以下时的平均温度为20C；土壤冻结深度为1.10米；车间环境特征，正常干燥环境。综上所述，本车间线路敷设选用聚氯乙烯绝缘铜导线穿钢管暗敷设（BV）。在室内进行敷设，因此不用考虑冻土深度，敷设深度为0.3m即可满足要求。干线与支线选用聚氯乙烯绝缘电缆直埋敷设。2.2.2导体选择根据低压配电设计规范GB50054-2011第3.2.1条规定

15、：导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。绝缘导体除满足上述条件外，尚应符合工作电压的要求。选择导体截面，应符合下列要求：（1）线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求；（2）按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于计算电流；（3）导体应满足动稳定与热稳定的要求。综合各种情况，应该选用铜作为导体，能够减小地线内阻,屏蔽前后级信号增强抗干扰能力，同时铜的散热能力较好，在技术上和经济上都符合要求。3 负荷计算3.1 电气设备分组与支干线、干线回路数确定3.1.1电气设备分组根据电气设备负荷的大小、区域和已选定的配电方案，以及方便设备操作、就近原则、生产性质是否相同等原则把机械加工

16、车间共为八组。具体见表3.1表3.1设备分组组别设备号一1、2、3、4二5、6、7、8、9三10、11、12、13、14、15、16四17、18五19六20七21八22、24九23、25（单相）3.1.2 支线、干线回路数确定 供电回路1：第一组、第二组、第四组、第八组供电回路2：第三组、第九组供电回路3：第五组、供电回路4：第六祖供电回路5：第七组由于将电气设备分成八组，第一组、第二组、第三组、第四组、第七组为干线放射式配电，第五组、第六祖、第七组为放射式配电，具体见表3.2。表3.2 分组明细表干线回路组别设备号配电方式供电回路1一1、2、3、4干线放射式二5、6、7、8、9四17.18八

17、22.24供电回路2 三组10、11、12、13、14、15、16九组23.25供电回路3五组19放射式供电回路4六组20供电回路5七组213.2 分组、干线负荷计算3.2.1分组负荷计算负荷计算是为了确定导线截面，确定变压器及开关电器的容量；校验电压损失，选择和整定导线截面；确定电能消耗量和无功补偿装置。在本次设计中采用“ABC”法进行负荷计算。应用ABC法对负荷进行计算，ABC法是应用单元功率的概念，把复杂的功率运算简化为台数运算的方法。该方法运用概率论的原理求出计算负荷与设备容量之间的关系，计算结果比较准确。此方法进行列表计算，易于观察。其计算公式为 （3.6）式中：平均功率； 计算系数

18、，=3时出现概率为99.9%，=1.5时出现概率为93.3%，一般情况下取=1.5即可。 负荷均方差，如令P为有功功率，则。 对于多台设备，ABC法的实用计算式为 （3.7）式中：D单台等值功率，取值越大，计算精度越低；取值越小，计算精度越高。一般取D=3kw； KL利用系数。 （3.8） 系数A按下式计算： （3.9）式中：等值台数，按计算（为第台设备的额定功率），并按四舍五入的原则取整数； 第种功率设备的台数。 系数B按下式计算： (3.10)系数C按下式计算： （3.11）对于本车间，需要对各组上所连接的设备运用“ABC”法进行功率的计算，具体以第二组为例，使用ABC法进行符合计算进行说

19、明，具体步骤如下：表3.3第二组设备具体参数编号设备名称编号台数单台容量（千瓦）总容量（千瓦）5砂轮机S35L30011.51.56工具磨床M602511.451.457、8牛头刨床B6652339插床B502314.54.5第二组所连接的设备包含5台机械加工设备，机械加工车间机械加工设备参数：根据杨有启 电气安全工程 表5.11表3.4 负荷计算参数表编号Pi（千瓦）nikini kiKLC51.511110.143.76 1.4511117、83212294.5122367由式3.9得A=6由式3.10得 B=7由式3.7得 Px为x台最大的用电设备的额定容量之和，当n10，x=5当n10

20、，x=n/2，此取x=3，Px=10.5kwPjsPx，因此该计算不符合要求，所以采用K取0.9 工业企业实用技术速培指南p23单台单相220V通风机，查表得 Kl=0.55 C=1.3 =0.8，=0.75表3.5 各组电气设备计算负荷值组别设备序号有功计算功率Pjs（KW）无功计算功率Qjs（Kvar）视在功率Sjs（KVA）计算电流Ijs(A)一1、2、3、418.67524.8431.0847.22二5、6、7、8、912.10516.1020.1430.60三10、11、12、13、14、15、1635.775 47.5859.5390.45四17、1811.0314.6718.3527.88五1937.7447.8060.9092.53六2037.7447.8060.9092.53七2160.79580.86101.17153.70八22、24 10.39514.5417.8727.16九23、2535.8247.6459.6090.563.2.3干线负荷计算供电回路1所连接的设备包含的13台机械加工设备，机械加工车间机械加工设备参数：供电回路1中11台机械加工设备的具体的ni 、ki值如表3.6所示。表3.6供电回路1负荷计