机械加工车间供配电设计

/书目设计任务·······················································1设计要求·······················································1设计目的·······················································1二、车间用电计算负荷··················································1（一）电力负荷的概念及车间概况········································1（二）计算负荷的含义及其确定方法······································1三、供电方式及主接线设计··············································6（一）车间供电方式的确定··············································6（二）车间供电主接线设计··············································7四、短路计算及设备选择················································8（一）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··································································15

机械加工车间供配电设计摘

要

：依据设计内容及要求，分析机械加工车间的负荷性质、负荷大小和负荷的分布状况，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及负荷牢靠性的问题。再通过短路电流的计算，从而选择合适的导线电缆，按所得计算结果选择低压设备。实现平安、牢靠、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）设计要求通过供应的简洁数据设计出具体可行的工厂供配电系统，使得设计具有确定的可行性。通过所学习的计算负荷的计算、供电方式及短路计算等。设计出所要求的设计内容。二、车间用电计算负荷（一）电力负荷的概念及车间概况

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KW）。由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率，

一般用电流表示的负荷，事实上是对应视在功率而言。电力负荷又称电力负载。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状况而定。电力负荷的分级按用户电力负荷的重要性及要求对其供电连续性和牢靠性程度的不同，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

：全部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，可接受单回路供电。2.机械加工车间概况编号用电设备名称数量铭牌上额定功率须要系数功率因数备注1冷加工机床30合计60KW0.14~0.160.52吊车组110.5KW0.120.5FC=25%31号电焊机122KVA0.50.6FC=60%42号电焊机28.95KVA0.50.6FC=100%(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。

(2)供电状况①该车间由车间外630KVA箱变供电，箱变由10KV架空线路馈电。该箱变距车间100m。②在箱变10KV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20C；土壤冻结深度为1.10米；车间环境特征，正常干燥环境。

（二）计算负荷的含义及其确定方法

1.计算负荷含义计算负荷，是通过统计计算求出的，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（亦即年最大负荷）作为计算负荷。但是由于负荷状况困难，影响计算负荷的因素很多，事实上，负荷也不行能是一成不变的，它和设备的性能，生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因而负荷计算也只实力求实际。

2.计算负荷的确定为选择变压器容量、电气主接线、电气设备以及供电网络接线和导线型号等供应依据。负荷确定得是否正确合理，干脆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奢侈；若负荷确定得过小，又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，降低设备的运用寿命，影响供电系统的平安性、牢靠性。因而必需正确进行计算负荷的计算。目前负荷计算的常用计算方法有：须要系数法、二项式系数法如表1.2负荷计算方法及适用范围。表1.2负荷计算的方法及其适用范围序号计算方法适用范围①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，特殊在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于接受②二项式法当用电设备台数较少、有的设备相差悬殊时，特殊在确定干线和分支线的计算负荷时，宜于接受依据表1.2所示，通过比较两种计算负荷的适用范围得出本设计宜接受须要系数法来计算机械加工车间的负荷。（1）须要系数法确定计算负荷

须要系数法是将电力设备的额定容量加起来，再乘以须要系数，就得到计算负荷。由于须要系数法的须要系数值是依据设备台数较多、容量差别不是很大的一般状况来确定的，未考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对计算机负荷的影响，因此此法较适用于设备台数较多的车间及全厂范围额的计算负荷的确定。须要系数法的基本公式为：

有功计算负荷：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和全部设备容量之比；为设备的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率和运行的设备容量之比：为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率和取用功率之比；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和首端功率之比。令，称为须要系数（2）单组设备计算负荷确定有功计算负荷：KdPe视在计算负荷：无功计算负荷：计算电流：式中Kd——需用系数 ——计算有功功率，单位为kW ——计算无功功率，单位kvar ——计算视在功率，单位kVA ——功率因数角的正切值 ——电气设备额定电压，单位kV——计算电流，单位A（3）冷加工车床设备容量就是设备的铭牌额定功率Pn即Pe=Pn(4)吊车电动机组要求统一换算到，因此可得换算后的设备容量为：式中，为吊车电动机的铭牌容量；为和对应的负荷持续率；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：Pe=Snn式中，Sn设备铭牌额定容量；设备铭牌功率因数冷加工机床的计算负荷：Pe=Pn=60KWKdPe=0.14*60=8.4KW=8.4*1.73=14.5Kvar=16.7KVA=25.3A吊车组的计算负荷：=2*10.5*0.25=5.25KWKdPe=0.12*5.25=0.63KW=0.63*1.73=1Kvar=1.2KVA=1.8A1号电焊机的计算负荷：Pe=Snn=22*0.6*0.65=8.58KWKdPe=0.5*8.58=4.29KW=4.29*2.68=11.5Kvar=12.3KVA=18.6A2号电焊机的计算负荷：Pe=2*Snn=2*8.95*0.6*0.65=7KWKdPe=0.5*7=3.5KW=3.5*2.68=9.4Kvar=10KVA=15.1A（2）多组设备的计算负荷 当供电范围内有多特性质不同的电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不行能同时出现，以一个同时系数来表达这种不同时率，因而本车间的总计算负荷为：总的有功计算负荷：=0.8*（8.4+0.63+4.29+3.5）=13.5KW总的无功计算负荷：=0.9*(14.5+1+11.5+9.4))=32.7Kvar总的视在计算负荷：=35.4KVA总的计算电流：=53.6A式中——有功同时系数，对于用电设备组计算负荷干脆相加，取值范围一般都在0.8～0.9；对于车间干线计算负荷干脆相加，取值范围一般在0.85～0.95。——无功同时系数，对于用电设备组计算负荷干脆相加,取值范围一般都在0.90～0.95；对于车间干线计算负荷干脆相加，取值范围一般在0.93～0.97。三、供电方式及主接线设计（一）工厂供电方式的确定工厂供电时必需对负载的大小、性质做深化的了解，然后依据设备功率的确定方法选择适当的容量。为了降低电能损耗，供电应当选择低损耗、节能型。1．工厂主变压器的选择工厂的负荷为三级负荷，依据用电设备总的计算负荷和电源状况，设计工厂变电所的主变压器选择一台。只安装一台主变压器时，主变压器的额定容量Sn.t应满足全部用电设备总的计算负荷S30的须要：Sn.t>=S30Sn.t=630KVA>S30=35.4KVA因此本工厂主变压器只选择一台。型式接受S9，而容量依据SN。T=630KVA>S30=35.4KVA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，由和邻近单位相联的高压联络线来担当。（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、二次侧为单母线的主接线方式。特点是简洁经济，供电牢靠性高，当变压器电源进线停电检修或发生故障时，可通过备用电源接着供电便可快速复原对整个变电所的供电，1.供电方式的技术经特点从平安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平安，满足供电要求。从牢靠性来看，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、短路计算及设备选择（一）电源供电系统短路电源计算短路计算是为了正确选择和校验电气设备，精确地整定供配电系统的爱惜装置，避开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，爱惜装置能牢靠动作。1.确定基准值工程设计中通常取S=100MV·A,U=10.5kV,U=0.4kV基准电流：2.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依据所供应的额定电压及安装条件、工厂设备容量取=500MVA==0.2（2）架空线路的电抗标幺值由附录表2查得=0.35(/km)=0.35(/km)*5Km*=1.59（3）干式变压器的电抗标幺值由附录表3查得%=4=*%=5.0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，并标明短路计算点图4.1短路电流计算等效电路图3.计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺植0.2+1.59=1.79（2）三相短路电流周期重量有效值（3）其他三相短路电流（4）三相短路容量4.计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及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）总电抗标幺植0.2+1.59+2.5=4.49（2）三相短路电流周期重量有效值（3）其他三相短路电流（4）三相短路容量表4.2短路计算表短路计算点三相短路电流（KA）三相短路容量（MVA）K-13.073.073.077.834.6455.9K-233.633.633.661.836.623.3（二）设备选择1、断路器的选择依据额定电压、额定电流和所得断流容量=500MVA确定断路器型号取为SN10-10Π2、导线的选择及截面（1）导线的选择工厂户外架空线路一般运用裸导线，接受铝绞线，其导电性能好，重量轻，对风雨的抗拒力较强，多用在10KV及以下线路上。（2）导线的截面A由查附录表4得因此初选的标准截面为95，即LJ-95型铝绞线五、配电柜设计配电柜运用成套配电装置，同一回路的开关电器、测量仪表、爱惜电器和帮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。安装和检修比较便利。低压开关柜对低压电网具有隔离作用，尤其是对于企业及车间的大型设备的运作，可实现快速送电或断电，具有隔离电网的作用，可有效削减电机的线损，实现电机的充分利用及运作，还可有效实现低压限制开关的作用。本机械加工车间配电柜共一台接受GGD型。低压配电柜结构图1.低压电器的规格选择原理（1）电器的额定电压应和所在回路标称电压相适应；（2）电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；（3）电器的额定频率应和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和热稳定的要求，用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断实力。2.低压电器的选择(1)隔离开关的原理和作用隔离电源:将须要检修的电气设备用隔离开关和电网的带电部分牢靠的隔离，使被检修的电气设备和电源有明显的断开点，以保证检修工作的平安。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，一般都和断路器协作运用，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，都必需要装隔离开关。(2)塑壳断路器的原理和作用空气断路器、塑壳断路器，俗称空气开关，指具有爱惜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)沟通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。当电磁线圈通过限制回路接通限制电压(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，帮助接点随之动作。（4）热继电器原理和作用热继电器是由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，当形变达到确定距离时，就推动连杆动作，使限制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载爱惜。3.爱惜措施（1）短路爱惜配电线路的短路爱惜，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)负载爱惜配电线路的过负载爱惜，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体四周的物质造成损害前切断负载电流。（3）接地故障爱惜接地故障爱惜的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。接地故障爱惜电器的选择应依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分，以及导体截面等因素经技术经济比较确定。（4）爱惜电器的装设位置爱惜电器应装设在操作维护便利，不易受机械损伤，不靠近可燃物的地方，并应实行避开爱惜电器运行时意外损坏对四周人员造成损害的措施。爱惜电器应装设在被爱惜线路和电源线路的连接处，但为了操作和维护便利可设置在离开连接点的地方，并应符合下列规定：=1\*GB3①路长度不超过3m；=2\*GB3②将短路紧急减至最小的措施；=3\*GB3③近可燃物。（5）当将从高处的干线向下引接分支线路的爱惜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：=1\*GB3①分支线应敷设于不燃或难燃材料的管、槽内。=2\*GB3②支线装设爱惜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爱惜(6)电器应能保证符合规范规定的要求。短路爱惜电器应装设在低压配电线路不接地的各相（或极）上，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）上装设爱惜电器。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相识，更加巩固加深了所学学问的深度和宽度，发觉自己的各种办公软件及cad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引，同时同学的帮助也特殊重要，特殊的感谢他们。当然了最主要的是应当感谢那些我所查阅的资料的作者，是他们的学问充溢了我的内容，让我在手足无措的时候找到这么多静默的无声的老师们。参考文献[1]张莹主编，《工厂供配电技术》.北京：电子工业出版社，2015[2]刘介才编，《工厂供电》.北京：机械工业出版社，2003[3]刘介才主编，《工厂供电简明设计手册》.北京：机械工业出版社，1998[4]李宗纲等编，《工厂供电设计》.辽宁：吉林科学技术出版社，2009[5]中国航空工业规划设计探讨院等编，《工业和民用配电设计手册》.北京：水利电力出版社，1997[6]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