机械加工车间配电系统设计

1、目录1车间配电与敷设方式的确定11.1. 车间概况11.2. 配电方式的确定11.3. 车间配电线路敷设方式确定与导体的选择22负荷计算31.1.0 电气设备分组与支干线、干线回路数确定31. 电气设备分组31. 支线、干线回路的确定31.2.0 分组、干线负荷计算31.3.0 车间总负荷计算53主要电气设备与线路截面选择71.1.3 导线截面选择71 车间干线导线的选择71 车间支线导线的选择81.2.3 变压器的选择91.3.3 开关电器与保护元件选择91 低压熔断器的选择91 低压配电箱型号选择111 低压开关柜的选择114校核13线路电压损失校核13车间一No1供电回路的电压损失校核1

2、3车间一No2供电回路电压损失校核13车间一No3供电回路电压损失校核14车间一No4供电回路电压损失校核14线路热稳定性校核14保护接零可靠性校核16干线阻抗的确定16支线阻抗的确定16零线阻抗的确定16熔断电流的确定175结论18参考文献191车间配电与敷设方式的确定车间概况(1)车间变电所配电范围车间变电所设在东南角，除为机加一车间配电外，尚要为机加二、铸造、怫焊、电修等车间配电。(2)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。(3)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300米。配电系统短路数据如附

3、图1。(4)自然条件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),而埋入深度为1米以下是的平均温度为20(;土壤冻结深度为1.10米；车间环境特征，正常干燥环境。配电方式的确定根据电气安全199007可知，企业高压供电及配电方式的安全可靠性决于负荷的性质。负荷按生产性分为三种：I级负荷、II级负荷、田级负荷。本次车间属于田级负荷，为一般的电力负荷，对于配电无特殊的要求。企业高压配电方式有放射式、树干式、环式等三种基本方式。放射式配电是经一条母线给大型电动机、电炉变压器、电力变压器送电的配电方式。放射式配电的优点是各线路上的故障不影响其他线路，可靠性好

4、。各线路继电保护整定完整，易于实现自动化。放射式配电适用于位置分散、大型负荷集中的企业。树干式是由一条高压配电干线引出若干直线，向用电负荷送电。其优点是线路简化，减少了线路有色金属的消耗量。采用的高压开关数量少，所以投资比较少。缺点是可靠性低，当高压干线发生故障时或维修时，接于干线的所有变电所都要停电。链式由于两侧同期运行不易调节平衡且运行不方便。所以根据车间的实际情况，选择干线放射式配电方式。这种配电方式提高了可靠性，从一方面来说相对降低了成本。从经济性、安全性来说，是最优化的一个选择。车间配电线路敷设方式确定与导体的选择车间电缆的敷设方式可采用暗敷设在地面内（fc）。暗管敷设的基本要求为：

5、敷设于多尘和潮湿场所的电线管路、管口、管子连接处应作密封处理；电线管路应沿最近的路线敷设并尽量减少弯曲，埋入墙或混凝土内的管子，离表面的净距离不应小于150mm；埋入地下的电线管路不宜穿过设备基础。对于车间线路均采用暗管敷设（穿管选择水煤气钢管）。2负荷计算电气设备分组与支干线、干线回路数确定电气设备分组根据车间内各种电气设备的布置情况，依据设备性质相近、容量相近的原则结合设备平面分布将车间内设备划分为十一组：第一组：02、03、04、05第二组：08、09、10第三组：06、07、11、12、13第四组：14、15、16第五组：17、18第六组：19、20、21第七组：22、23第八组：24

6、、25第九组：26、27第十组：28、29、30第H一组：01、31、32、33、34支线、干线回路的确定本次设计采用的是干线放射式配电方案，根据电气设备的位置与工作性质、负荷，所以共划分四个供电回路，分别为：No1供电回路：第一组、第二组、第三组No2供电回路：第十一组No3供电回路：第四组、第五组、第六组、第七组No4供电回路：第八组、第九组、第十组分组、干线负荷计算根据设计的要求，对于负荷计算采用“ABC”算法，其特点是：运用概率论的基本原理找出计算容量与设备负荷之间的关系；利用单元功率的概念和“AB”列表法，将复杂的功率运算简化为台数的计算，使运算简单准确，适宜于工厂设计利用。“ABC

7、”算法的公式为：Pc=DKl（ACA2B）（式2.1）式中：D一单台等值功率（kw）,D可取任意值，一般取D=3kw;Kl一改组用电设备的利用系数式中的系数“A”可按下式求得：ma=、ni1K式中：P>一改组用电设备中某一单台设备额定功率;（式2.2）（式2.3）n一对应于改功率设备的台数式中的系数“B”由下式求得：Biy2式中“C”由下式求得：C='5二一1（式2.4）（式2.5）其中Kl可查表求得。下面以No1供电回路为例进行“ABC”负荷计算:No1供电回路的设备及容量和台数参数如下表所示:表2-1No1供电回路设备具体参数设备代号设备名称、型号台数单台容量（千瓦）总容量（

8、千瓦）备注2万能工具磨床M5M12.0752.0753普通车床C620-117.6257.6254普通车床C620-117.6257.6255普通车床C620-117.6257.6256普通车床C620-315.6255.6257普通车床C62014.6254.6258普通车床C62014.6254.6259普通车床C62014.6254.62510普通车床C62014.6254.62511普通车床C61814.6254.62512普通车床C61614.62514.62513螺旋套丝市1S-823913.1253.125根据工厂供电1980表1-9,机械力口工车床：Kl=0.2,C=3,cos

9、®=0.65,tane=1.17；1.机械加工车床设备负荷计算：mA八niKii12.07531.762517251.理1.52533333.125,”1=253Ki(KiF=2J(f+3产(3f+7/27=16,2222C=1.5J-1=1.5父KlI1:3,Pjs=DKl(A+cJa+2B)=3父0.2(25+3也5+2M16)=29kw。Qjs=Pstan=28.591.1734KW。JsNo4供电回路的负荷计算Sjs二Pjs2Qjs2=、.292342：45KVA2.3车间总负荷计算利用“ABC”算法计算加些加工一车间的其它供电回路，见表2-2表2-2机加一车间用电设备负荷具

10、体参数名称Ph(kw)Qir(kw)Sis(kw)备注No1回路Js'29js''34J45-No2回路7397121-No3回路233139-No4回路149174151-y274336-机加一车间的总负荷为S=,Pjs2Qjs2二机7423362'=434kw表2-3其他车间负荷计算序号车间名称容量（千瓦）计算负荷备注P30（千瓦）Q30(H)S30（千伏安）1机加工二车间No1供电回路No2供电回路15512046.53654.442.12226.355.412铸造车间No1供电回路No2供电回路No3供电回路16014018064567265.357.1

11、273.4491.4380102.853挪焊车间No1供电回路No2供电回路150170455189.1100.9899.82101.14电修车间No1供电回路No2供电回路150146.24543.8579.8977.8591.6989.35X459.35640.2机加二车间、铸造车间、怫焊车间、电修车间的总负荷为:S=JPjs2+Qjs2=J459.352+640.22=788kw。3主要电气设备与线路截面选择导线截面选择导线的选择要求必须满足安全、可靠的条件，在本次设计中，我们选择按允许载流量选择导线的截面的方法。在导线通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，导线发热不应超过正常运行时的最

12、高允许温度，以防止因过热而引起导线绝缘损坏或加速老化。具体方法按公式3.1计算：（式3.1）（式3.2）_Sjsjs一.3Un其中：Ijs线路的计算电流;Sjs线路负荷；Un设备额定电压计算支线导线电流时，要将R额定功率由式3.2转化为有功功率,Pjs=F>/其中：”一设备的效率，设备越大其效率越高，通常取0.90.95,本设计中所有。=0.9。视在功率：Sjs=%o（式3.3）其中：cos4为设备的功率因数，一般取0.750.92,本次设计中取0.9。计算电流：（式3.4）拓求出计算电流之后，根据导线的周围环境温度进行导线的选择。车间干线导线的选择由于车间内最热月份平均温度为30C,地

13、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200。土壤冻结深度为1.10米。车间环境为正常干燥环境。所以本次设计选择三芯聚氯乙烯绝缘铜导线，由于敷设方式选择暗敷设，因此可以根据线路的计算电流来选择干线导线，具体见下表：表3-1机加一车间干线导线参数名称Sjs（千伏安）计算电流（A）允许截面流量（A）导线截面面积（mm2）导线型号No1回路4568.47516BV-500(3X25)G25DANo2回路121183.821595BV-500(3x95)G50DANo3回路3959.3426/BV-500(36)G15DANo4回路151229.41

14、81120BV-500(3X120)G50DA车间支线导线的选择车间支线线路导线选择空气中敷设方式，由于车间最热月份工作环境温度为30C,所以选择聚氯乙烯绝缘铜导线,具体数值见下表:表3-2机加一车间设备导线型号设备代号计算电流（A）允许截面流量（A）导线截面面积（mm2）导线型号119192BV-500(32)G15DA23.89161BV-500(3X1)G15DA314.3161BV-500(31)G15DA414.3161BV-500(3X1)G15DA514.3161BV-500(3X1)G15DA610.5161BV-500(3X1)G15DA78.6816111111,11111

15、/111111BV500(31)G15DA88.68161BV500(3")G15DA98.68161BV500(3M1)G15pA108.68161BV-500(3X1)G15DA118.68161BV500(3M1)G15PA128.68161BV-500(3x1)G15DA135.68161BV500(3")G15DA1419192BV-500(3x2)G15DA1514.3161BV-500(3x1)G15DA1616181.5BV-500(3x1.5)G15DA175.86161BV-500(3x1)G15DA185.86161BV-500(3x1)G15DA19

16、3.28161BV-500(3x1)G15DA205.641611r1=1rBV500(31)G15DA215.64161BV-500(3x1)G15DA2224.4282.5/BV-500(3x2.5).一G15DA2317.1192BV-500(3x2)G15DA247.691611*W11111)BV-500(3x1)G15DA257.51161BV-500(3X1)G15DA263.18161BV-500(31)G15DA271.12161BV-500(3X1)G15DA281.12161BV-500(3X1)G15DA2945466BV-500(3x6)G15DA3084.51002

17、0BV-500(3X20)G32DA3159.96310BV500(310)G20DA32678216BV500(3M16)G25DA3318.7192BV500(3黑2)G15DA34131.316050BV-500(3X50)G50DA变压器的选择根据公式可以计算变压器的视在功率，然后根据工厂常用电气设备手册可以选择变压器型号。工Sjs=帆+Q2sSKt=4(274+459.35)2+(336+640.22*0.95定733KVA根据视在功率可以选择35kv级S7系列S7800/35型号的变压器。开关电器与保护元件选择低压熔断器的选择低压熔断器的选择根据如下公式:(式3.5)Ir=(023

18、)本次设计中取Ir=2"s,所以我们可以得到熔断器的熔体电流，从而选择低压熔断器的型号，详情见表3-3:表3-3低压熔断器型号序号计算电流（A）熔断器熔体电流（A）熔断器型号11938RT0100/5023.897.78RL115/10314.328.6RL160/30414.328.6RL160/30514.328.6RL160/30610.521RL160/2578.6817.36RL160/2088.6817.36RL160/2098.6817.36RL160/20108.6817.36RL160/20118.6817.36RL160/20128.6817.36RL160/20

19、135.6817.36RL160/20141938RL160/401514.328.6RL16030161632RL160/35175.8611.72RL115/15185.8611.72RL115/15193.286.56RL115/10205.6411.28RL115/15215.6411.28RL115/152224.448.8RL160/502317.134.2RL160/35247.6915.38RL160/20257.5125.02RL160/30263.186.36RL115/10271.122.24RL115/4281.122.24RL115/4294590RL1100/100

20、3084.5169RL1200/2003159.9119.8RT0200/1203267134RT0200/1503318.737.4RT0100/4034131.3262.6RT0400/300低压配电箱型号选择低压配电箱的选择查工厂常用电气设备手册可知，要根据低压熔断器的型号和分组情况进行选择，每组选择一个型号的低压配电箱，具体型号见下表：表3-4低压配电箱型号序号配电箱型号方案编号1XL21RL6-60102XL21RL6-20103XL21RL6-60104XL21RL6-60105XL21RL6-15346XL21RL6-15347XL21RL6-60108XL21RL6-60109

21、XL21RL6-153410XL21RL6-153411XL21RT0-40032低压开关柜的选择低压开关柜的选择根据常用配电设备选型手册，首先计算出线路的计算电流，根据计算电流选择低压开关柜的型号，下面以架空进线为例：,S共Ijs总一Sun=733*°.%38oL$7A,根据计算电流我们选择BFC-10B-04型低压开关柜，方案编号为04,额定电流为6001600A,主要电气设备DW5-1500型自动空气开关和LMZJ1一0.5型电流互感器。诸如此类算法，可选择动力配电方案，见下表：表3-5低压开关柜型号序号车间名称方案编号额定电流（安培）主要电器设备1机加工二车间BFC-2-10

22、200DW5-200型自动空气开关LMZJ1-0.5型电流互感器2铸造车间BFC-2-04400DW5-400型自动空气开关LMZJ1-0.5型电流互感器3钟焊车间BFC-2-04400DW5-400型自动空气开关LMZJ1-0.5型电流互感器4电修车间BFC-2-04400DW5-400型自动空气开关LMZJ1-0.5型电流互感器5机加工一车间No1供电回路BFC-2-50100RL6-200型熔断器LMZJ1-0.5型电流互感器6No2供电回路BFC-2-04400DW5-400型自动空气开关LMZJ1-0.5型电流互感器7No3供电回路BFC-2-50100RT6-200型熔断器LMZJ

23、1-0.5型电流互感器8No4供电回路BFC-2-04400DW5-400型自动空气开关LMZJ1-0.5型电流互感器4校核线路电压损失校核对线路电压进行校核时，如果线路电压损失不超过5%,则可以认为线路设计负荷设计要求，对于线路电压的校核，我们采用李友文工厂供电2001»中提供电压损失校核的方法，对4个供电回路进行校核：线路相电压损失：gU=I(Rcos+Xsin®)(式4.1)，一，、P由于电流I=j=,3UNcos线路线电压可以转化为下式:-UPRQXUn即:二U%二PLiX。"QLi10U2n(式4.2)其中：Un一负载额定线电压；P一三相有功功率，kw;

24、Q三相无功功率，kvar；车间一No1供电回路的电压损失校核根据工厂供电1980可知，No1供电回路R。=1.4位/km,X。=0.0780/km,根据式4.2,对No1供电回路电压损失校核。R"PlXq'QiLi10U2n1.41(24.9513.87522.625)0.078(29.1916.2326.47)10103802=0.64%；5%符合设计要求车间一No2供电回路电压损失校核No2供电回路R。=0.23潦/km,X0=0.0580/km,根据式4.2对No2供电回路电压损失进行校核：110/PiLi+Xo£QiLi二U%=210UN0,238157.7

25、250.058178.2310二210380=0.33%<5%符合设计要求。车间一No3供电回路电压损失校核No3供电回路R0=3.77QZkm,X0=0.087C/km,根据式4.2对No3供电回路电压损失进行校核：-U%=R'PLiX。QiI10U2n3,77(26.256.257,7522,125)0,058(7.3457.0628,7625)10一103802-1.65%：二5%符合设计要求车间一No4供电回路电压损失校核No4供电回路R0=0.1880/km,X0=0.058Q/km,根据式4.2对No4供电回路电压损失进行校核:-U%=R、PLiX0'QiLi

26、10U2n0,188(8.12.3129)0,058(9.482.69150,9)10103802=0.25%<5%符合设计要求线路热稳定性校核以此保证(式4.3)导线应有足够的强度来保证，所以对于导线需要有一个最小截面,能够承受电流的热效应而不被击穿，最小截面为：SmintK式中：Smin一导线芯线最小截面积，mm2I一短路电流有效值，A；t短路电流可能持续的时间，S；K一计算系数，聚氯乙烯铜芯导线取115。图4.1三相短路电流等效图短路电流的有效值为:(式4.4)式中：L三相短路电流,A；E三相对称电路的相电压,V；Z一短路电路的阻抗,注：本次设计中把三相对称短路电流的计算可以转化为

27、单相短路电流的计算。3U20.42z2()2=Sd103(10103)2001062042-<)2=1.39m11100.42XL=04/km0.3km()2=0.192m11L10Xb3UL迪(0.4KW)2,5.76m100Sn1001250KVAI=E=230V。313104AId(ZXLXb)(1.390.1925.76)10”3.1310A将所得的短路电流代入式4.3,持续时间取t=0.2s,K=115,可得:cI3.13102Smint=二0.1=86mmK115由于干线导线截面应大于最小截面86mm2,所以我们所选择的No1供电回路的导线截面和No3供电回路的导线截面不符合

28、要求，需要进行重新选择，对No1供电回路选择BV-500(3x95)G210型号的导线，对No3供电回路选择BV-500(395G210型号的导线。保护接零可靠性校核接零系统保护可靠性校核根据系统的电流要不小于任何熔断器的熔断电流，而接零系统中阻抗我们可以分为干线阻抗、支线阻抗和零线阻抗。我们求出三线的阻抗，进而求出系统的校核电流。以31号设备为例：干线阻抗的确定由表3-1可知，No2供电回路的干线型号的截面为95mm2,根据李宗纲工厂供电设计，r。=0.2169/km,No2供电回路干线估算长50m,所以干线阻抗可以确定为：Ri=r0喜=0.2169M0.05=0.0110。支线阻抗的确定由表3-2可知，31号设备所选型号的截面为10mm2,根据李宗纲工厂供电设计，可知导线截面为10mm2时，1°=2.06080/km。由平面图可以确定其长度约为30m,因此我们可以计算支线的阻抗：R2=r0l=2.06080.03=0.062零线阻抗的确定本次设计中采用水煤气钢管敷设，钢管内径分别为d=50mm和d=40mm,壁厚6=5mm,设定配电箱端至母线端水煤气