【车间低压配电系统及车间变电所设计16000字（论文）】

车间低压配电系统及车间变电所设计摘要目前现代工业的发展十分迅速，尤其是在工厂中已经实现了机械化、智能化生产，而这些都依赖于电能的供应。所以合理的工厂供配电设计可以满足工厂生产的需要，也能提高供电的稳定性。本文主要介绍了冷镦车间低压配电系统及车间变电所的设计过程。其中负荷计算采用需要系数法，根据负荷计算的结果，采用低压集中补偿的方式进行了无功补偿，在此基础上确定了变压器型号及主接线的方案，采用标幺值法进行了短路计算，在此基础上进行了一次设备的选择和校验，之后对高低压进出线、以及保护装置进行了合适的选型和校验，之后确定了低压配电系统的布线方案。最后按照车间的地理环境和现实需要完成了防雷保护和照明设计。本文按照国家规定按照和以上步骤进行了冷镦车间低压配电系统及车间变电所的设计。关键词：低压配电系统；负荷计算；无功补偿；短路计算目录1绪论 [3]接地型式的名称特点适用范围TN-C系统中性线（N线）与保护线（PE线）连接成为一根作为保护的中性线（PEN线），设备外壳连接PEN线。此系统通常用于对于安全性需求不高，或者对于抗电磁干扰的需求度较低的场合，例如常见的工厂车间。7.3动力配电箱的选择根据上文中负荷计算和低压侧动力线的选择结果，将车间分为8条动力干线。干线计算电流及断路器型号选择详细过程可见附录二。表7.3干线断路器型号选择车间名称供电回路计算电流/A线路型号允许载流量断路器型号校验结果允许载流量工具车间NO.1供电回路32.99BV-3×6+1×4SC2037DZ20-300/3满足要求37NO.2供电回路39.38BV-3×10+1×10FC49DZ20-300/3满足要求49NO.3供电回路29.43BV-3×6+1×4SC2037DZ20-250/3满足要求37NO.4供电回路24.61BV-3×6+1×4SC2037DZ20-250/3满足要求37机修车间NO.5供电回路362.73BV-3×185+1×50FC380PB-3000满足要求380续表7.3冷镦车间NO.6供电回路313.54BV-3×185+1×50FC380PB-3000满足要求380NO.7供电回路246.36BV-3×120+1×35FC250PB-2500满足要求250NO.8供电回路112.20BV-3×50+1×35FC126HNB-1200满足要求1268防雷保护与接地装置的设计8.1概述防雷与接地装置对于供电系统极为重要，如果系统中一旦发生了过电压现象就会导致绝缘装置被破坏，这就是导致供电系统发生故障的重要因素。过电压分为两种：内过电压和外过电压。内过电压指的是线路的参数选择不合理，导致的在工频电压或者高次谐波电压下，发生的谐振情况。或者是指系统内的电能和磁能相互发生了转化，以及电能通过电容发生了传递现象。但是内过电压现象的发生对于工厂供电系统来说，造成的影响较小，所以在设计时可以少考虑发生内过电压现象的情况。而外过电压一般指的是由于防雷装置的装设不合理，导致雷击引发的过电压现象。雷击产生的电流一旦流经地面的被击物体，这时就具有巨大的破坏力，这时的电压等级可以高达百万伏特甚至千万伏特，雷击的电流可以高达几十万A,这种情况下会造成严重的后果，可能导致线路大规模停电、供电设备被损坏、生物死亡、建筑物被破坏。8.2防雷与接地8.2.1防雷装置防雷装置一般分为两种：避雷针（接闪杆）和避雷线（接闪线），下面将介绍它们的作用。（1）安装避雷针的目的：安装避雷针后可以在雷电场下再叠加产生一个附加的电场，这个附加电场就会使雷电场发生畸变，这样可以通过避雷针放电，通过避雷针以及避雷针连接的接地装置将雷击电流顺利的流入大地，这样就可以避免周围的建筑物和电气设备受到雷击的破坏。（2）安装避雷线的目的：由于雷电一旦击中输电线路的时候，雷电波就会通过导线传递，如果没有合理的保护装置，那雷电波就会流入变电所，或者是流入变电所的一些用电设备，这时会造成不可逆转的严重后果，例如变压器被损坏、电压互感器或者是一些大型的电动机被破坏。而安装避雷线就可以避免上述破坏的发生。8.2.2架空线路的防雷保护（1）对于输电架空线路的防雷是为了防止导线受到雷击，或者导线受到雷击的情况下，雷击不会产生稳定的电弧导致停电。供电系统中的输电架空线路特点为：1）工厂的架空线路电压一般小于35kV，对于中性点不接地系统来说，如果雷击对一相导线放电，工频下的接地电流不大，通常无法引起线路跳闸。2）厂区的配电线路通常较短，在工厂内通常使用电缆作为供电线路，即便选择采取架空线，也由极大可能被其他建筑物或者树木遮挡，所以遭受雷击的概率很低。3）工厂内有重要负荷的情况下，更适合双电源供电和安装自动合闸装置，通过这样的方式能够减小雷击造成的不良影响。10.5kV的架空线路高度很低，这时不用安装避雷线。防雷时选择钢筋混凝土杆接地即可。8.2.3车间变电所的防雷保护和接地装置的设计车间变电所的防雷保护极为重要，因为变电所是供电的重要环节，如果遭到雷击受到破坏，会造成停电，后果十分严重还可能造成巨大的经济损失。对于工厂内其他的建筑物，也有相应的不同的防雷要求。1.防雷保护（1）防直击雷考虑到本设计中，冷镦车间变电所变压器安装在室内，由于不在室外，那就不需要雷击过电压保护。（2）防雷电侵入波应该在10kV电源进线的终端杆上，装设FS3-10型阀式避雷器。引下线釆用25mm×4mm的镀锌扁钢，下面与公共接地网焊接相连，上与避雷针接地端螺栓连接。在10kV高压配电室内装设有GG—1A（F）—55型开关柜，其中配有FS3-10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。（3）在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地,用以防护沿低压架空线侵入波的雷电波。8.2.4电力系统的接地方式电力系统有两种接地方式：一种为中性点接地方式又称为大电流接地方式，一种为中性点不接地方式又称为小电流接地方式。对于高压电力系统或者超高压的电力系统通常需要使用中性点接地方式，这样可以减小设备的绝缘水平，避免当系统发生接地故障导致的后果，例如过电压。在工厂供电系统中一般选择小电流接地方式，这种情况下，电气设备的接地分为三大类：IT类、TN类、TT；并且TN类又分为三个系统：TN-S,TN-C,TN-C-S。8.2.5变电所公共接地装置的设计本设计中这种大量使用电能作为动力的车间变电所，选择供电系统：TN-C系统。图8.1TN-C系统1）确定接地电阻要求值根据任务书得车间变压器容量为500kVA。电压为10/0.4kV,接线组为YynO,电缆线路长200m。确定接地电阻值根据公式 （8.1）式中——单相接地电流，单位为A；——接地电容电流，单位为A；——电网额定电压，单位为KV；——电网中架空线路总长度，单位为m；——工频接地电阻； （8.2） （8.3）又因为车间变电所公共接地装置接地电阻应满足≤，所以取接地电阻最大为。（2）人工接地电阻：应不考虑自然接地体，所以（3）接地装置方案初选采用直径50mm,长2.5m的钢管,沿变电所三面均匀布置（变电所前面两排布置），管距5m，管间用40×4的扁钢连接，接地干线采用25mm×4mm扁钢。（4）计算单根接地电阻（设工厂土质为砂质粘土）査表可得砂质粘土电阻率=100Ω·m,单根钢管接地电阻 （8.4）式中——接地体长度，单位为m；——土壤电阻率，单位为；（5）确定接地钢管数和最后接地方案根据，故选择10根钢管做接地体；，利用系数=0.52-0.58，取，因此接地体数量n为 （8.5）所以最后确定为用16根直径50mm,长2.5m的钢管,沿变电所三面均匀布置（变电所前面两排布置），管距5m，管间用40×4的扁钢连接，接地干线采用25mm×4mm扁钢。接地装置布置图如图8.1。图8.1接地装置平面布置图9车间照明设计照明在现代人的生活中极为重要，而车间照明也是车间中不可缺少的环节，对车间合理的照明设计可以保证车间内工人对采光的需求，也可以保证工人们日常生活和工作的稳定进行。9.1电光源和照明灯具根据常见的照明光源发光的原理，可以将光源分为一下两种：（1）热辐射光源：物体中流过电流后，物体被加热，待物体被加热到一定程度就会产生热辐射而发光。例如：白炽灯，卤钙灯。（2）气体放电光源:一般是指在电场中，气体中的大量载流子相互激烈碰撞，因此放出的电能。利用这样的原理而发光的光源就被称为气体放电光源。例如：荧光灯、其他高强气体放电灯，包括高压汞灯、高压钠灯。9.2选择照明灯具的原则1.要优先选择配光有效、照明效率高的灯具。在室内的灯具：照明效率要高于70%；有灯罩的灯具：照明效率要高于55%；有格栅的灯具：照明效率要大于50%。2.要根据灯具工作环境选择合适的照明灯具。如果工作环境潮湿，那就要选择防潮的灯具，或者是防水的灯具；如果工作环境有腐蚀性，那就要选择防腐蚀材料的灯具；如果工作环境的温度很高，那就要相应的选择耐高温的类型。如果工作环境多尘，那就要选择有防尘效果的灯具。如果工作环境可能会受到机械损伤，那就要选择就保护网的灯具。因地制宜，随机应变。3.保证安全和灯具正常工作的前提下，要熟悉灯具的工作方法以及它的工作环境。4.满足照明的亮度要求下，要考虑照明灯具的使用寿命、经济成本以及安装是否便捷。9.3车间和变电所的照明灯具选择根据照明灯具选择的原则，考虑到工作的环境，对于照度要求高并且要求较高的显色性。考虑到高压钠灯发光的效率很高、省电、工作寿命长、显色度高。高压汞灯光通量高，安全性和可靠性强、工作寿命长。所以变电所光源选择气体放电光源：高压钠灯和高压汞灯。9.4冷镦车间的电光源，灯具及其布置选择本车间的工作环境干燥并且没有腐蚀性，考虑到冷镦车间的工作要求，电光源选择使用高强气体放电光源，通过查手册，选择GGY和NG型光源的混合灯具，照明灯具的型号为CXGC204-GN650型GGY-400+NG-250混合型，矩形均匀布置灯具即可。(一)照明设计计算(比功率法)根据冷镦车间平面图，可知长度L=6×12+2=74m,宽度K=54m，由于任务书未给出车间高度，查阅相关规定，考虑到采光和通风的要求，以及避免由于单层厂房跨度大，高度低时给空间带来的压抑感。故在本设计中取一般车间的计算高度H=10m,取车间顶棚的反射率=50%,墙壁的反射率=30%,地面的反射率=20%,对于车间釆用混合照明，一般要求平均照度不低于100lx。这里选择利用系数法对照明进行计算。（1）选用CXGC204-GN650型混合灯具，其光源为GGY-400型高压汞灯和NG-250型高压钠灯，查阅灯具概算图表，可知CXGC204-GN650型GGY-400+NG-250混合型灯具概算图表光通量为49000lm。K（减光系数）=0.7，工作面高度一般为0.8m。（2）计算RCR（室内空间比），灯具计算高度h计算RCR,灯具计算高度h=10m-0.8m=9.2m则 （9.1）（3）查参考文献《电气工程设计手册》,知CXGC204-GN650型灯具的利用系数为为0.77。（4）根据计算所需灯具盏数为 （9.2）取n=18用来布置灯具，具体布置如图9.1所示。（5）校验最大允许距高比，选用的混合灯具要求竖直方向L/H＜2.75，水平方向L/H＜1.37。故进行校验：垂直方向为8/9.2=2.60＜2.75（允许值）（允许值查资料工厂供电简明设计手册可得），平行方向为12/9.2=1.32＜1.37（允许值）。经校验，可知满足均匀照明的要求。所以本设计取18盏灯具.（6）对照度进行校验 （9.3）经过校验可知，所选择的混合灯具CXGC204-GN650型满足预期的照度100lx的照明标准。图9.1车间照明布置图对于其他车间内其他地点的照明灯具选择如表9.1所示表9.1其余地点照明灯具的选择地点单独一般照明平均照度/lx面积/所需功率/W选择灯具材料库3059.41202-PZ220-60电工维修室3019.81202-PZ220-60男厕所2019.875PZ220-75女厕所2019.875PZ220-75车间办公室3039.6100PZ220-100会议室10059.47202-CXGC204-GN360工具室3039.6100PZ220-10010结论合理的低压配电系统设计和变电所设计一直以来都是供电系统寻求良好发展的重要保障，本设计中的低压配电系统设计和变电所设计也是车间正常运行的至关重要的环节。在本文中完成了负荷计算及无功功率补偿的计算；完成了对变电所变压器台数、容量及型号的选择、在此基础上完成了主接线方案的选择和变电所所址及型式的选择；完成了短路电流的计算和变电所一次设备的选型及校验工作；之后完成了继电保护装置的选择和整定以及防雷保护和车间照明的设计。最后绘制了四张图纸分别是：车间变电所的主结线电路图、车间变电所平面图、低压动力配电系统图、车间动力平面布线图 。在本文之后，对工业企业配电系统的主要工作内容以及设计的步骤和方法，有了一个较为详细理解，对供配电系统的运行和维护工作更加熟悉和了解。

参考文献冯志溪.电气工程设计[M].北京：机械工业出版社.2004.[M].6..2018.[M].2版..2012王建华.电气工程师手册[M].北京：机械工业出版社.2019GB50052－95供配电系统设计规范JBJ6－96申维新.企业变电所及配电系统设计[D].河北科技大学,2013.杨艳玲.10kV及以下供配电CAD系统的设计研究[D].湖南大学,2008.老盛林.工厂供配电技术课程建设与教学改革[J].当代职业教育,2015(01):55-56+60.智素红.冶金车间