电气安全石凯

机械加工车间配电系统设计PAGEI目录1车间配电与线路敷设方式的确定 11.1车间配电方式的确定 11.2车间配电线路敷设方式确定与导体选择 12负荷计算 32.1电气设备分组与支干线、干线回路数确定 32.1.1电气设备分组 32.1.2支干线、干线回路数确定 32.2分组、干线负荷计算 32.2.1机加一车间单台用电设备负荷计算 32.2.2分组负荷计算 52.2.3干线负荷计算 72.2.4转供电力负荷计算 92.3车间配电室总负荷计算 93主要电气设备与线路截面选择 113.1导线截面选择 113.1.1机加一车间单台用电设备导线截面积选择 113.1.2机加一车间干线导线截面积选择 123.2变压器选择 123.3开关电器与保护元件选择 133.3.1保护元件选择 133.3.2开关电器选择 143.3.3低压开关柜选择 144校核 164.1线路电压损失校核 164.2线路热稳定性校核 174.2.1阻抗计算 174.2.2线路热稳定性校核 184.3线路接零可靠性校核 18总结 20参考文献 21机械加工车间配电系统设计PAGE21车间配电与线路敷设方式的确定车间配电方式的确定机械加工车间，电源从35/10千伏厂总降压变电所10千伏母线采用电缆线路受电，线路长度为300米。低压配电系统应满足生产所必须的供电可靠性，电能质量好，满足生产要求：同时应注意接线简单，操作安全，便于检修，具有一定灵活性；能适应车间生产上的变化和设备检修的需要。选择配电系统配电方案时要充分考虑节省基建投资，降低运行费用，减少有色金属消耗量。通常有以下几种配电方式：1、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。2、干线放射式配电方式，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较均匀、容量不大、又无特殊要求的场合。4、链式配电方式，特点与树干式相似，适用于距配电屏较远而彼此相距又较近的不重要的小容量用电设备；链式的设备一般不超过三台，其总容量不大于10KW，其中一台不超过5KW。基于以上几种方式及结合机械加工车间的特点综合考虑，本机械加工车间配电方案选择为干线放射式。车间配电线路敷设方式确定与导体选择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。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。电气线路的种类很多，就其敷设方式来分可分为明敷设与暗敷设，其中明敷设又分为板槽、桥架、绝缘子；暗敷设又分为地下敷设、墙壁敷设、天棚敷设等。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），而埋入深度为1米以下是的平均温度为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区域性原则与功能与类别原则将34台设备分成8组：第1组包括设备1、2、3、4、5、6；第2组包括设备7、8、9、10、11、12、13；第3组包括设备14、15、16、17、18；第4组包括设备19、20、21、22、23；第5组24、25、26、27；第6组包括设备28、29、30；第7组包括设备31、32、33；第8组包括设备34。支干线、干线回路数确定由于分成了8组，所以有8条支干线。并且将第3、4、5、6号支干线连接在1号干线上；将第1、2、7号支线连接在2号干线上，将第8号支干线连接于3号干线上。整个车间有34台设备，故有34条支干线回路；3条干线回路，见表2.1。表2.1分组明细表干线号组别设备号1号干线314、15、16、17、18419、20、21、22、23524、25、26、27628、29、302号干线11、2、3、4、5、627、8、9、10、11、12、13731、32、333号干线834分组、干线负荷计算机加一车间单台用电设备负荷计算从整个机械加工车间设备布置考虑，将34台设备分为8组，分别布置在三条干线上。每台用电设备的有功计算功率P：P=（2.1）式中:P：有功计算功率(KW)；P：第i台设备的容量(KW),。根据公式（2.1）计算获得的每台设备的有功计算功率P的数值见表2.1。有功计算负荷P与无功计算功率Qjs的关系如下：Qjs=Pjs（2.2）式中：Qjs：无功计算功率（KVar）；：用电设备的平均功率因数(=0.6)对应的正切值;Pjs：有功计算功率（KW）。依据上面计算获得的每台设备的有功计算功率（Pjs），根据公式（2.2）可以算得无功计算功率Qjs:的数值见表2.1。视在功率Sjs与有功计算功率Pjs、无功计算功率Qjs有如下计算关系式：Sjs=（2.3）式中：Sjs：视在功率（KVA）；Pjs：有功计算功率（KW）；Qjs：无功计算功率（KVar）。依据上面计算获得的每台设备的有功计算功率（Pjs）无功计算功率，根据公式（2.2）可以算得无功计算功率Qjs:的数值见表2.1。计算电流Ijs；Ijs=（2.4）式中：Ijs：计算电流（A）；Sjs：视在功率（KVA）；Ue：电压380V。按式（2.1），（2.2）,（2.3）,（2.4）计算机加一车间单台用电设备有功计算功率Pjs、无功计算功率Qjs、视在功率Sjs，计算电流Ijs详见表2.2。表2.2机加一车间单台设备有功计算功率、无功计算功率、视在功率、计算电流设备代号设备名称、型号容量（KW）Pjs（KW）cosQjs（KVar）Sjs（KvA）Ijs（A）1马鞍车床C630M10.12512.6560.616.87521.093632.052万能工具磨床M5M2.0752.5940.63.4584.32286.573普通车床C620-17.6259.5310.612.70815.88524.144普通车床C620-17.6259.5310.612.70815.88524.145普通车床C620-17.6259.5310.612.70815.88524.146普通车床C620-35.6257.0310.69.37511.718617.817普通车床C6204.6255.7810.67.7089.63514.648普通车床C6204.6255.7810.67.7089.63514.649普通车床C6204.6255.7810.67.7089.63514.6410普通车床C6204.6255.7810.67.7089.63514.6411普通车床C6184.6255.7810.67.7089.63514.6412普通车床C6164.6255.7810.67.7089.63514.6413螺旋套丝机S-82393.1253.9060.65.2086.519.8914普通车床C63010.12512.6560.616.87521.093632.0515管螺纹车床Q1197.6259.5310.612.70815.88519.308416摇臂钻床Z358.510.6350.614.16617.713826.9117圆柱立式钻床Z50403.1253.9060.65.2086.519.8918圆柱立式钻床Z50403.1253.9060.65.2086.519.8919立式砂轮S35L3501.752.1880.62.9173.64645.5420牛头刨床B66533.750.656.259.5021牛头刨床B66533.750.656.259.5022万能升降台铣床X63WT1316.250.621.66727.083641.1523立式升降台铣床X-52K9.12511.4060.615.20819.0128.8824滚齿机Y384.15.1250.66.8348.542212.9825插床B5032450.66.6678.333612.6726弓形锯G721.72.1250.62.8343.54225.3827立式钻床Z5120.60.750.611.251.9028电极式盐洛电阻炉20750.513015022829井式回炎电阻炉24300.551.9659.9986891.1630箱式加热电阻炉4556.250.597.425112.4975170.9331普通车床CW6-1,10031.939.8750.653.16766.4586100.9832单柱立式车床C512-1A35.744.6250.659.574.375113.0033卧式镗床J681012.50.616.66720.833631.6534单臂刨床B10107087.50.6116.667145.8336221.58分组负荷计算从整个机械加工车间设备布置考虑，将34台设备分为8组，分别布置在三条干线上。每组用电设备的有功计算功率P：P=（2.5）式中:P：每组用电设备有功计算功率(KW)；P：第i台设备有功计算功率(KW)。按式（2.5）计算每组用电设备的有功计算负荷,见表2.3。表2.3每组用电设备有功计算功率组别设备序号第i台设备有功计算功率（KW）每组有功计算功率Pjs2（KW）11、2、3、4、5、612.656、2.594、9.531、9.531、9.531、7.03150.87427、8、9、10、11、12、135.781、5.781、5.781、5.781、5.781、5.781、3.90638.592314、15、16、17、1812.656、9.531、10.635、3.906、3.90640.634419、20、21、22、23、2.188、3.75、3.75、16.25、11.40637.344524、25、26、275.125、5、2.125、0.7513628、29、3075、30、56.25161.25731、32、3339.875、44.625、12.59783487.587.5每组用电设备的无功计算功率Q：Q=（2.6）式中:Q：每组用电设备无功计算功率（KVar）；Q：第i台设备无功计算功率（KVar）。按式（2.6）计算每组用电设备的无功计算负荷Q,见表2.4。表2.4每组用电设备无功计算功率组别设备序号第i台设备无功计算功率（KVar）每组无功计算功率Qjs2（KVar）11、2、3、4、5、616.875、3.458、12.708、12.708、12.708、9.37567.83227、8、9、10、11、12、137.708、7.708、7.708、7.708、7.708、7.708、5.20851.528314、15、16、17、1816.875、12.708、14.166、5.208、5.20854.165419、20、21、22、23、2.917、5、5、21.667、15.20849.792524、25、26、276.834、6.667、2.834、117.335628、29、30130、51.96、97.425277.686731、32、3353.167、59.5、16.667129.334834116.667116.667每组用电设备的视在功率S：S=（2.7）式中:S：每组用电设备视在功率（KVA）；S：第i台设备视在功率（KVA）。按式（2.7）计算每组用电设备的视在功率S,见表2.5。表2.5每组用电设备视在功率组别设备序号第i台设备视在功率（KVA）每组视在功率Sjs2（KVA）11、2、3、4、5、621.0936、4.3228、15.885、15.885、15.885、11.718684.7927、8、9、10、11、12、139.635、9.635、9.635、9.635、9.635、9.635、6.5164.32314、15、16、17、1821.0936、15.885、17.7138、6.51、6.5167.7124419、20、21、22、23、3.6464、6.25、6.25、27.0836、19.0162.24524、25、26、278.5422、8.3336、3.5422、1.2521.668628、29、30150、59.9986、112.4975322.4958731、32、3366.4586、74.375、20.8336161.6672834145.8336145.8336每组用电设备的计算电流I：I=（2.8）式中:I：每组用电设备计算电流（A）；I：第i台设备计算电流（A）。按式（2.8）计算每组用电设备的计算电流I,见表2.6。表2.6每组用电设备计算电流组别设备序号第i台设备计算电流（A）每组设备计算电流Ijs2（A）11、2、3、4、5、632.05、6.57、24.14、24.14、24.14、17.81128.8527、8、9、10、11、12、1314.64、14.64、14.64、14.64、14.64、14.64、9.8997.73314、15、16、17、1832.05、19.3084、26.91、9.89、9.8998.0484419、20、21、22、23、5.54、9.50、9.50、41.15、28.8894.57524、25、26、2712.98、12.67、5.38、1.9032.93628、29、30228、91.16、170.93486.06731、32、33100.98、113.00、31.65245.63834221.58221.58干线负荷计算在确定用电设备台数较多而容量差别较大的计算负荷时，需用二项系数法计算。二项系数法的基本计算公式为：P=bPs+cPn（2.9）式中：P：干线的有功计算功率（KW）；Ps：该干线上所有用电设备的总额定容量（KW）；Pn：用电设备组中n台容量最大的设备的总容量（KW）,这里取n=5，c=0.5,b=0.14为二项式系数。1号干线负荷计算：P=cP+bP=0.14×(10.125+7.625+8.5+3.125+3.125+1.75+3+3+13+9.125+4.1+4+1.7+0.6+20+24+45)+0.5×(10.125+13+20+24+45)=0.14×161.775+0.5×112.125=80.8875+15.6975=96.585KW考虑到P和P数值的差别不大，故可以断定的取值有些偏小，现在将所有设备的的取值统一调整为，Q=cP+bP=0.14×(10.125+7.625+8.5+3.125+3.125+1.75+3+3+13+9.125+4.1+4+1.7+0.6+20+24+45)×+0.5×(10.125+13+20+24+45)×=128.78KWarS=P/=96.585/0.6=160.975KVAI=S/()=244.58A2号干线负荷计算：P=cP+bP=0.14×(10.125+2.075+7.625+7.625+7.625+5.625+4.625+4.625+4.625+4.625+4.625+4.625+3.125+31.9+35.7+10)+0.5×(10.125+31.9+35.7+10+7.625)=0.14×149.175+0.5×95.35=87.9365KWQ=cP+bP=0.14×149.175×+0.5×95.35×=117.24KVarS=P/=87.9365/0.6=146.56KVAI=S/()=222.68A多组用电设备的干线上，由于各组用电设备不一定同时使用，因此在确定干线上的计算负荷时，可结合具体情况计入一个同期系数（或叫混合系数），用表示。可取0.75-0.95,这里取0.9。总的有功计算负荷：=×=0.9(96.585+87.9365+87.5)=244.82（KW）总的无功计算负荷：=×=0.9(128.78+117.24+116.667)=326.42（KVar）总的视在负荷：===408.03（KVA)总的计算电流：===619.96（A）转供电力负荷计算车间变电所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。按式（2.3）计算各回路及各工段干线上的计算视在功率，按式（2.4）计算各回路及各工段干线上的计算电流，具体数值见表2.7。表2.7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P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1机加工二车间No1供电回路15546.554.471.5654No2供电回路1203642.1255.40842铸造车间No1供电回路1606465.391.4335No2供电回路1405657.1279.9918No3供电回路1807273.44102.84663铆焊车间No1供电回路1504589.199.8189No2供电回路17051100.98113.12814电修车间No1供电回路1504579.8991.6919No2供电回路146.243.8577.8589.3501车间配电室总负荷计算机加一、机加二、铸造、铆焊、电修车间配电的总干线上。总的有功计算负荷：==244.82+46.5+36+64+56+72+45+51+45+43.85=704.17（KW）总的无功计算负荷：==326.42+54.4+42.12+65.3+57.12+73.44+89.1+100.98+79.89+77.85=966.62（KVar）总的视在负荷：===1195.814（KVA)总的计算电流==（A）。主要电气设备与线路截面选择导线截面选择根据车间的环境条件与自然环境条件，导线选择三根线芯聚氯乙烯绝缘BV铜芯导线，导线工作最高允许温度为70℃，车间的工作平均温度为30℃。综合考虑车间的环境因素与保证用电安全，防止机加设备弄断线路等因素，现采用地下穿钢管敷设。所以我们选择的铜芯导线的最小截面积为2.5㎜2，当根据用电设备的要求选择的导线截面积不足2.5㎜2时，应该进行修正使其的截面积为2.5㎜2，当根据用电设备的要求选择的导线截面积大于2.5㎜机加一车间单台用电设备导线截面积选择根据上面的计算电流，进行导线的截面积的选择，选择的截面积具体情况如下表3.1所示。表3.1机加一车间单台设备计算电流与所选导线截面积设备代号设备名称、型号计算电流Ijs（安培）允许截面流量（安培）导线截面面积（㎜2）校正面积（㎜2）管径（㎜）1马鞍车床C630M32.053866152万能工具磨床M5M6.57121.02.5153普通车床C620-124.142844154普通车床C620-124.142844155普通车床C620-124.142844156普通车床C620-317.81222.52.5157普通车床C62014.64222.52.5158普通车床C62014.64222.52.5159普通车床C62014.64222.52.51510普通车床C62014.64222.52.51511普通车床C61814.64222.52.51512普通车床C61614.64222.52.51513螺旋套丝机S-82399.89151.52.51514普通车床C63032.0538661515管螺纹车床Q11919.308428461516摇臂钻床Z3526.9138661517圆柱立式钻床Z50409.89121.02.51518圆柱立式钻床Z50409.89121.02.51519立式砂轮S35L3505.54121.02.51520牛头刨床B6659.50121.02.51521牛头刨床B6659.50121.02.51522万能升降台铣床X63WT41式升降台铣床X-52K28.8838661524滚齿机Y3812.98151.52.51525插床B503212.67151.52.51526弓形锯G725.38121.02.51527立式钻床Z5121.90121.02.51528电极式盐洛电阻炉2282431201205029井式回炎电阻炉91.1610735353230箱式加热电阻炉170.9317170955031普通车床CW6-1,100100.9810735504032单柱立式车床C512-1A113.0013650504033卧式镗床J6831.6538661534单臂刨床B1010221.5824312012050机加一车间干线导线截面积选择根据机加车间的用电负荷情况，干线导线选择3根线芯聚氯乙烯（BV）绝缘铜导线穿钢管地下敷设，导线工作最高允许温度为65℃，导线埋入深度为0.5m，地中最热月份平均温度为25根据上面各个干线的计算电流，进行导线的截面积的选择，选择的截面积具体情况如下表3.2所示。表3.2各个干线计算电流与所选导线截面积选择序号各干线视在功率（KVA）计算电流（A）允许截面流量（A）导线截面面积（㎜2）1号干线160.975244.582601202号干线146.560222.68225953号干线145.834221.5822595变压器选择机加一、机加二、铸造、铆焊、电修车间配电的总干线上，由于各组用电设备不一定同时使用，确定干线上的计算负荷时，可结合具体情况计入一个同期系数=0.9。总的有功计算负荷：=×=0.9×(244.82+46.5+36+64+56+72+45+51+45+43.85)=633.753（KW）总的无功计算负荷：=×=0.9(326.42+54.4+42.12+65.3+57.12+73.44+89.1+100.98+79.89+77.85)=869.96（KVar）总的视在负荷：===1076.324（KVA)变压器容量=/0.8=1345.405(KVA)，根据计算所得的变压器容量选择变压器型号为SJL1-1600,阻抗电压5.5%,空载电流1.5%，重量4.72t。开关电器与保护元件选择保护元件选择熔断器选择的计算公式如公式（3.1）根据式（3.1），根据，计算出熔断器的熔体电流，从而选择熔断器的型号。设备电流熔断器型号选择如表3.3所示表3.3各支线电流熔断器型号序号计算电流（安培）熔断器熔体电流（安培）熔断器型号132.0564.1RT0-100/8026.5713.14RT0-50/15324.1448.28RT0-50/50424.1448.28RT0-50/50524.1448.28RT0-50/50617.8135.62RT0-50/40714.6429.28RT0-50/30814.6429.28RT0-50/30914.6429.28RT0-50/301014.6429.28RT0-50/301114.6429.28RT0-50/301214.6429.28RT0-50/30139.8919.78RT0-50/201432.0564.10RT0-100/801519.3138.62RT0-50/401626.9153.82RT0-100/60179.8919.78RT0-50/20189.8919.78RT0-50/20195.5411.08RT0-50/15209.5019RT0-50/20219.5019RT0-50/202241.1582.3RT0-100/1002328.8857.76RT0-100/602412.9825.96RT0-50/302512.6725.34RT0-50/30265.3810.76RT0-50/15271.903.8RT0-50/52875.97151.94RT0-200/2002991.16182.32RT0-200/20030170.93341.86RT0-400/40031100.98201.96RT0-400/25032113.00226RT0-400/2503331.6563.3RT0-100/8034221.58443.16RT0-600/450RT0-有填料熔断器开关电器选择由于配电箱的种类繁多，选择的方案也很多，但我们根据用户反映较好的产品，选择配电箱系列：XL-21系列与XLL2型低压配电箱。XL-21型动力配电箱适用于工业与民用建筑中作交流频率为50Hz、电压500伏及其以下的三相四线电力系统，作动力配电和照明配电用。XL-21型动力配电箱系户内封闭配电箱，箱体结构用薄钢板弯制焊接而成，其正面为单扇左开门，门上装有电压表、电流表等等测量仪表和操作电器、信号电器。刀开关操作手柄装在箱前右柱上部，箱体上部有可拆卸的盖板，箱内右侧设有固定电缆之线夹。配电箱靠墙安装，进出线电缆由底部引入。XLL2型低压配电箱，适合于工业和民用建筑交流频率为50Hz、额定电压380伏额定工作电流630A及其以下的电力系统中作电机控制，动力配电和照明配电用。本产品箱体一E（20mm）为模数，采用冷轧型刚和钢板加工成结构件，用螺栓组装而成。箱体结构为封闭式靠墙安装分上下两室。上室安装主开关，下室安装出线回路开关。主开关与小室门有机械连锁装置，合上主开关则小时不能开启，在非常情况下亦能解锁开门。各组支干线选择的配电箱与开关如下表3.4所示。表3.4各支干线配电箱型号组号配电箱型号熔断器1XL-21-09RTO-1002XLW-1-4RTO-603XL-21-09RTO-1004XL-21-09RTO-1005XLW-1-4RTO-606XL-21-31RTO-4007XL-21-31RTO-4008XLL2-05RTO-600低压开关柜选择本次课程设计中选择作为工厂的动力配电电器。各个干线的计算电流分别为：1号干线：==（A）2号干线：==（A）3号干线：==（A）选择的电器额定电流应大于各个干线的计算电流，各个干线的开关柜选型如下表3.5所示。表3.5低压开关柜的型号干线号开关柜型号额定电流I（A）主要电器设备1号干线BFC-40-14100~400HH11--100~400型自动空气开关LM—0.5--5型电流互感器2号干线BFC-40-14100~400HH11--100~400型自动空气开关LM—0.5--5型电流互感器3号干线BFC-40-14100~400HH11--100~400型自动空气开关LM—0.5--5型电流互感器机加二车间BFC-40-14100~400HH11--100~400型自动空气开关LM—0.5--5型电流互感器铸造车间BFC-40-14100~400HH11--100~400型自动空气开关LM—0.5--5型电流互感器铆焊车间BFC-40-14100~400HH11--100~400型自动空气开关LM—0.5--5型电流互感器电修车间BFC-40-14100~400HH11--100~400型自动空气开关LM—0.5--5型电流互感器校核线路电压损失校核为保证用电设备正常工作，动力线路的电压损失不得超过5%，照明线路的电压损失不得超过8%--10%。对于简单电路，相电压损失：（4.1）式中：线电压损失：（4.2）式中：对于多段线路，电压损失按叠加原理计算，即：（4.3）经过展开和整理可求得电压损失为（4.4）电压损失值通常用相