车间低压配电系统毕业设计论文

'前　　　　　言电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得电能的，因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案必须符合国家标准中的有关规定，同时必须满足以下几项基本要求：1、安全　　在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2、可靠　　应满足能用户对供电可靠性的要求。3、优质　　应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、经济　　供电系统的投资要少，运行费用低，并尽可能工节约电能和减少有色金属消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前和利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。本说明书为某机械制造厂电修低配系统及车间变电所设计说明，该车间的主变压器容量为630kVA，各电压等级分别为10kV和0.4kV，车间的负荷均属三类负荷，根据设计任务书的要求，本设计的主要内容包括：车间的负荷计算及无功补偿，确定车间变电所的所址和型式，车间变电所的主纬线方案，短路电流计算，主要用电设备选择和校验，车间变电所整定继电保护和防雷保护及接地装置的设计等。由于本人初步设计，设计资料欠周全，电气设备的参数一般引用现有产品，个别参数在指导老师指导下，选用较新数据，计算所用方法依照《工厂供电设计指导第17页共38页 》规定进行计算的，在保证可靠性的前提下，经计算和校验，本人水平有限和不完善之处，错漏难免，请指导老师指正，本人不胜感激。PrefaceElectricalenergyisthemainmotivatepartoftheindustrialproduction.Factoriessupplypowerdesigndutytoobtainpowersourcefromtheelectricalpowersystem,passthroughthereasonabletransmission,transformation,andassignstothefactoryworkshopinoneachcurrentcollector.Alongwiththeindustryelectricityautomationtechnologydevelopment,factorieswiththeelectricquantityrapidgrowth,totheelectricalenergyquality,thepowersupplyreliabilityaswellasthetechnologyeconomicindicatorandsoontherequestalsodaybydayenhances.Thepowersupplydesignswhetherconsummates,notonlyaffectsthefactorythecapitalinvestment,theoperatingcostandthenon-ferrousmetalconsumption,moreoveralsoreflectedtothefactorypowersupplyreliabilityandinthefactorysafetyinproduction,itandenterprise’seconomicefficiency,theequipmentandsoonistheclosecorrelation.Nowhasbesidestheindividualmajorindustryintegratedenterprisesuppliesforoneselfthepowerplant,themajorityfactoryallisobtainstheelectricalenergyfromthecountryelectricalpowersystem.Therefore,thefactoryindustryloadistheelectricalpowersystemmainuser,thefactorypowersupplysystemalsoisanelectricalpowersystemconstituent,guaranteesthesafepowersupplyandtheeconomicalmovement,notonlyrelatestheenterprisethebenefit,alsorelatestheelectricalpowersystemthesecurityandtheeconomicalmovementaswellasthereasonableuseenergy.Thefactorypowersupplydesignmustfollownationeachgeneralandspecificpolicies,thedesignproposalmustconformtointhenationstandardrelatedstipulation,simultaneouslymustsatisfyfollowingseveralbasicrequests:1、Securities-intheelectricalenergysupply,assignmentandshouldnothave第17页共38页 theaccidentcausingpersonalinjuryandtheequipmentaccident.2、Reliable-shouldsatisfytheelectricalenergyusertothepowersupplyreliablerequest.3、Highquality–shouldsatisfytheelectricalenergyusertoqualitytheandsoonvoltageandfrequencyrequest.4、Economies-powersupplysysteminvestmentmustbefew,lowoperatingcost,andsavestheelectricalenergyandthereducednon-ferrousmetalconsumptionasfaraspossible.Inaddition,inthepowersupplywork,shouldreasonablyprocessthebureauandtheoverallsituation,currentandislongtermandsoontherelations,bothmustconsiderpartialandthecurrentbenefit,andmusthavethetotalview,cantaketheentiresituationintoaccount,adaptationdevelopment.Thisinstructionbookletrepairsavehiclethelowelectricalpowerdistributionsystemsforsomemechanicalfactoryelectricityandtheworkshoptransformersubstationdesignexplanation.Thisworkshopmaintransformercapacityis630kVA,variousvoltagesrankrespectivelyis10kVand0.4kV,theworkshoploadisthreekindsofloads.Accordingtodesignstheprojectdescriptiontherequest,thisdesignmaincontentincludes:Theworkshoploadcomputationandtheidleworkcompensate;definiteworkshoptransformersubstationinstitutesiteandpattern;Workshoptransformersubstationhostelectriccoilplan;Short-circuitcurrentcomputation;mainlycurrentcollectorchoiceandverification;WorkshoptransformersubstationsetupUPSandanti-radarprotectionandgroundingdesignandsoon.Thisismypreliminarydesign,plusallmydesigndataandsourcesmayincomplete,therefore,Iinstructedbymyprofessorstohelpmetoselectsomeinnovative/newermaterial,suchastheelectricalequipmentparametergeneralquotationexistingproduct,theindividualparameter.Thecomputationmethodsareaccordingto“FactorypowersupplyDesignInstruction”tostipulatecarriesonthe第17页共38页 computation.Afterthoseverificationandcomputationfromthoseresources,itcanbeguaranteetobeorereliable.Itisappreciateandgratefulthatifyou(professor)canpointoutmymistakes,errors,omissionsormisunderstandconcepts,basedonthisismybeginnerlevelofenergydesignthatmaynotbeexactlytheperfectconcept.第17页共38页 目　　录1、车间的负荷计算及无功补偿―――――――――――――――――――2、确定车间变电所的所址和型式――――――――――――――――――3、确定车间变电所主变压器型式，容量和台数及主结线方案（要求从两个比较合理的方案中优选）――――――――――――――――――――4、短路计算，并选择一次设备（尽量列表）―――――――――――――5、选择车间变电所高低进出线截面（包括母线）―――――――――――6、选择电源进线的二次回路及整定继电保护―――――――――――――7、车间变电所的防雷保护及接地装置的设计―――――――――――――8、确定车间低压配电系统布线方案―――――――――――――――――9、选择低压配电系统的导线及控制保护设备―――――――――――――10、设计说明书――――――――――――――――――――――――――11、车间变电所主结线电路图――――――――――――――――――――12、车间变电所平、剖面图―――――――――――――――――――――13、车间低压配电系统和平面布线图―――――――――――――――――14、结论―――――――――――――――――――――――――――设计题目及设计依据基础资料第17页共38页 一、设计题目：某机修厂机械加工＝车间低压配电系统设计二、设计依据：（见附件）三、设计内容1、车间的负荷计算及无功补偿1.1机二车间设备明细统计表设备代号设备名称台数单台容量（KW）功率因数Cosφ效率η1220V插座110.80.82220V插座10.60.750.753220V插座10.60.750.754车床11.70.80.85车床13.660.80.86车床11.740.80.87车床15.2250.80.88铣床13.1250.80.89铣床12.9250.80.810铣床11.6250.80.811铣床11.70.80.812车床13.660.80.813车床12.20.80.814车床15.2250.80.815铣床13.1250.80.816铣床12.3250.80.817铣床19.130.850.8518插齿机14.6250.850.8519车床14.6250.850.8520车床14.6250.850.8521车床14.6250.850.8522车床14.6250.850.8523车床14.6250.850.8524车床14.6250.850.8525车床14.6250.850.8526工具磨床11.6250.80.827工具磨床11.6250.80.828小冲床11.50.80.829小冲床11.50.80.830磨床11.50.80.831磨床14.6250.850.8532冲床14.6250.850.8533钻床14.6250.850.8534钻床14.6250.750.7535钻床14.6250.750.7536钻床14.6250.750.7537磨床14.6250.750.75第17页共38页 38钻床14.6250.750.7539钻床11.6250.80.840钻床11.6250.80.841钻床11.50.80.842钻床11.50.80.843钻床11.50.80.844钻床14.6250.80.845钻床130.80.846变压器120.80.947变压器120.80.948变压器120.80.949变压器120.80.91.2工具、机修车间设备负荷计算表设备代号车间名称供电回路代号设备容量（KW）计算负荷P30/kWQ30/kvarQ30/kVAI30/A1工具车间No.14714.1016.5021.7032.98No.25616.8019.7025.8939.34No.34212.6014.7019.3629.42No.43510.5012.3016.1724.572机修车间No.515037.5043.9057.7487.721.3装机容量、计算负荷、无功负荷、视在负荷的计算机修厂拟设8个供电主干线，分别为1号干线冷加工机床，2号干线金属加工机床，3号干线插座、220V变压器，4号干线工具间1号，5号干线工具间2号，6号干线工具间3号，7号干线工具间4号，8号干线检修车间。各干线设备装机容量、计算负荷与无功功率等统计如下表：表1-3　　　　　　　负荷计算单元　　设备编号　　名称　额定容量功率因数效率　　备注　　（kW）　　1号干线4车床1.70.80.85车床3.660.80.86车床1.740.80.87铣床5.2250.80.8第17页共38页 8铣床3.1250.80.89铣床2.9250.80.810铣床1.6250.80.811车床1.70.80.812车床3.660.80.813车床2.20.80.814铣床5.2250.80.815铣床3.1250.80.816铣床2.3250.80.817插齿机9.130.850.851号干线装机容量ΣPe＝47.37kw1号干线5台最大设备容量ΣPM＝26.90kw1号干线计算负荷P30＝0.14×ΣPe+0.5×ΣPM＝20.08kW1号干线无功计算负荷Q30＝P30tgØ＝P30tg(arccos0.8)＝15.06kvar1号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝25.10kVA1号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝47.67A2号干线18车床4.6250.850.8519车床4.6250.850.8520车床4.6250.850.8521车床4.6250.850.8522车床4.6250.850.8523车床4.6250.850.8524车床4.6250.850.8525车床4.6250.850.8526工具磨床1.6250.80.827工具磨床1.6250.80.828小冲床1.50.80.829小冲床1.50.80.82号干线30小冲床1.50.80.831磨床4.6250.850.8532磨床30.850.8533冲床1.50.850.8534钻床0.60.750.7535钻床0.60.750.7536钻床0.60.750.7537钻床0.60.750.7538磨床2.250.750.7539钻床1.6250.80.8第17页共38页 40钻床1.6250.80.841钻床1.6250.80.842钻床1.6250.80.843钻床1.6250.80.844钻床1.6250.80.845钻床1.6250.80.82号干线装机容量ΣPe＝69.90kw2号干线5台最大设备容量ΣPM＝6.98kw2号干线计算负荷P30＝0.14×ΣPe+0.5×ΣPM＝21.35kW2号干线无功计算负荷Q30＝P30tgØ＝P30tg(arccos0.8)＝15.06kvar2号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝26.69kVA2号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝50.68A3号干线1220V插座10.80.82220V插座0.60.750.753220V插座0.60.750.7546220V变压器20.80.947220V变压器20.80.948220V变压器20.80.949220V变压器20.80.93号干线装机容量ΣPe＝10.20kw3号干线5台最大设备容量ΣPM＝7.85kw3号干线计算负荷P30＝0.14×ΣPe+0.5×ΣPM＝5.93kW3号干线无功计算负荷Q30＝P30tgØ＝P30tg(arccos0.8)＝4.45kvar3号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝7.41kVA3号干线C相（略大于A、B相）计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝25.25A4号干线1#回路工具车间474号干线装机容量ΣPe＝47kw4号干线计算负荷P30＝14.1kW4号干线无功计算负荷Q30＝16.5kvar4号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝21.70kVA4号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝41.22A5号干2#回路工具车间56第17页共38页 线5号干线装机容量ΣPe＝56kw5号干线计算负荷P30＝16.8kW5号干线无功计算负荷Q30＝19.7kvar5号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝25.89kVA5号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝49.17A6号干线3#回路工具车间426号干线装机容量ΣPe＝42kW6号干线计算负荷P30＝12.6kW6号干线无功计算负荷Q30＝14.7kvar6号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝19.310kVA6号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝36.77A7号干线4#回路工具车间357号干线装机容量ΣPe＝35kW7号干线计算负荷P30＝10.5kW7号干线无功计算负荷Q30＝12.3kvar7号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝16.17kVA7号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝30.71A8号干线机修车间1508号干线装机容量ΣPe＝150kw8号干线计算负荷P30＝37.5kW8号干线无功计算负荷Q30＝43.9kvar8号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝57.74kVA8号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝109.65A1、确定车间变电所的所址和形式选择变电所位置就根据下列要求进行技术、经济比较后确定：1、接近负荷中心，进出线方便。2、接近电源侧。3、设备运输方便。4、不应设在剧烈振动或高温，应远离多尘有腐蚀气体的场所。5、应远离易燃、爆的场所。本车间变电所供电负荷的性质为三级负荷，年最大有功负荷利用小时数为4500小时。本车间变电所从本厂35/10kV总降压变电所用电缆线路引进10kV电源，电缆线路长度为200M。车间变电所设在机二车间东北角，为机二车间、工具车间、机修车间供电。设高压配电室、变压器室、低压配电室。补偿后的功率因素要求不得低于0.9。第17页共38页 短路容量工厂总降压变电所10kV母线上的短路容量为200MVA。保护整定工厂总降压变电所10kV配电出线定时限过流保护装置的整定时间Iop=1.5S。3、车间变电所无功补偿，主变型式、容量和台数及主结线选择方案根据本车间负荷性质属三级负荷，车间变电所设置一台变压器。正常工作时，由车间变电所变压器供给本车间用电设备，备用电源可由其他车间变电所提供。根据表1-3负荷计算的数据，无功补偿与变压器容量选择如下表所示：表3-1　　　无功补偿与变压器容量选择设备编号设备名称装机容量P功率因数计算负荷P30无功负荷Q30视在负荷S30计算电流备注　　（kW）　（kW）（kVar）kVAA1号干线冷加工机床47.370.820.0815.0625.1038.142号干线金属加工机床69.900.821.3516.0126.6940.543号干线插座、变压器10.200.85.934.457.4111.264号干线工具间1号47.000.814.1016.5021.7032.985号干线工具间2号56.000.816.8019.7025.8939.346号干线工具间3号42.000.812.6014.7019.3629.427号干线工具间4号35.000.810.5012.3016.1724.578号干线检修车间150.000.837.5043.9057.7487.72各车间总装机容量ΣP＝457.47kw各车间总计算负荷ΣP30＝138.86kW各车间总无功计算负荷ΣQ30＝142.62kvar各车间总视在计算负荷ΣS30＝200.01kVA补偿前的功率因数ΣP30/ΣS30＝0.7电容器容量计算QC=Pjs(tg1-tg2)＝138.86×(tgarccos0.7－tgarccos0.9)＝89.51kvar选择型号BKMJ0.4-15-3并联电容器6只（在图中如何体现？已乘以6）补偿后无功功率ΣQ30－90＝142.62-90=52.62kvar补偿后视在功率Sjs=√(138.86)2+(52.62)2=148.49KVA变压器容量选择(kVA)200kVA主结线方案选择：变电所主变压器的选择根据车间的性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可列两种方案：方案一和方案二都装设一台主变器，采用油浸式变压器S9，而容量根据SN.T>S30=148.49kVA,即选一台S9－200/10型低损耗变压器，由于车间所有的设备都属于三级负荷，所以一台主变即可。变压器容量为200kVA，额定电压10KV，联结组别Y，yn0，阻抗电压为4.5%，空载损耗为0.55kW，短路损耗为3.7kW，变压器带外壳。变压器外壳内高压側考虑设置固定电缆用的支架；低压側设置固定母线用的支柱绝缘子，并满足短路时的动热稳定的要求，同时考虑安装零序CT的位置。低压变压器采用环氧树脂浇铸的干式变压器（S-10型），变压器安装在0.4kV配电装置的室内，不设变压器小间。变压器工作环境的最高温度按45℃考虑。变压器采用低损耗铜芯变压器，其在使用环境条件下能满负荷长期运行，并有一定的过负荷能力。第17页共38页 变压器符合GB、DL、IEC最新标准的要求，特别是针对干式变压器的IEC726和IEC551标准对噪声测试的要求。干式变压器正常运行的冷却方式为自然风冷，并提供冷却风扇满足强迫风冷条件下150%的过负荷要求。变压器装设带报警及跳闸的温控设施。变压器外壳中带有防潮加热器。变压器的绝缘等级为F级。低压側中性点直接接地。本车间动力照明均采用三相四线制，车间环境正常，用电设备属于第三类负荷，设备配置较稳定，台数不多，且容量也不大。综合上述因素，采用动力箱向各用电设备配电，低压配电室到各动力配电箱的连线见车间配电系统布线图附图x(是指哪一个图？)。方案比较：比较项目方案一方案二技术指标供电安全性满足要求基本满足要求供电可靠性基本满足要求稍差一点供电质量一台主变，电压损耗较大一样灵活方便性采用高压断路器，停送电操作十分灵活方便采用负荷开关，也可以带负荷操作扩建适应性一般较差经济指标电力变压器的综合投资额S9－200单价7.47万元，变压器综合投资约为单价的2倍，因此其综合投资为2＊7.47＝14.9万元一样高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查表4－10得GG－1A（F）型按每台3.5万元计，而由表4－1查得其综合投资按设备价1.5倍，因此其综合投资为2＊1.5＊3.5＝10.5万元一样电力变压器和高压开关柜的年运行费参照表4－2计算，主变各高压开关柜的折旧各维修管理费每年为2.903万元（其余略）一样第17页共38页 交供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA,贴费为630＊0.08万元＝50.4万元一样从上表可以看出，按技术指标，方案一和方案二都比较适用于三级负荷，但考虑发生短路时方案二只能熔断器恢复供电的时间较长的缺点，而且可靠性不高，而方案一采用高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分方便，同时高压断路器有断电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接快速合闸，从而恢复供电的时间缩短，从经济指标来看，方案二比方案一投资稍低，但从长远的利益看，方案一比较好一些，因此决定采用方案一。各配电干线、支线采用VV22型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套内钢带铠装电力电缆，配电干线沿电缆沟敷设，配电箱到用电设备的配电支线有条件时沿电缆沟敷设，否则采用穿铁管沿地暗敷设。动力配电箱采用型号为XL(F)-14、15落地式防尘型动力配电箱，动力配电箱安装高度是箱底离地面0.3米，箱底座用水泥、沙、砖堆砌作基础，并做好防小动物措施。配电屏选择型号为GGD2A固定低压配电屏。GGD2的技术参数额定电压（V）380额定电流A630B630C630额定短路开断电流（KA）35IS额定短路时耐受电流（KA）35额定峰值耐受电流（KA）65外壳防护等级IP304、短路计算与一次设备选择4.1配电系统短路计算电路图（如下图示）10KV母线Sd’(3)=200MVA9300.4KV母线0.4KV低压配电室电缆线路200米0.08欧/kMK2点本厂车间配变电所4.2计算低压380KV母线上K2点的三相短路电流和短路容量计算短路电路中各无件的电抗。电力系统的等效电抗XL‘=UC2/Sd=(0.4kV)2/200MVA=8×10-4Ω（电阻不计）第17页共38页 电缆的电抗X0=0.08X2=X0L=0.08Ω/km×0.2km=0.016Ω等效电抗为：X2‘=X2（UC’/UC）2=6.4×10-6Ω（电缆等效电抗较小不计）电力变压器的电抗：XT＝UK%×UC2/100.SN=4.5×(0.4KV)2/100×0.2MVA=0.036Ω电力变压器的电阻：RT＝⊿Pk(UC/SN)2=3700(0.4/200)2=0.0074Ω（电阻较小不计）0.4KV母线K2点短路时，电抗为X∑K2=X1+XT=8×10-4Ω+7.4×10-3Ω=8.2×10-3Ω计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值：IK2(3)=UC/√3X∑K2＝0.4KV/√3×8.2×10-3Ω＝28.16kA三相短路次暂态电流和稳定电流：I’’(3)＝I∞(3)＝IK2(3)＝28.16kA三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值。ish(3)＝1.84I’’(3)＝1.84×28.16KA＝51.81kAIsh(3)＝1.09I’’(3)＝1.09×28.16KA＝30.70kA三相短路容量：SK2(3)＝√3UCIK2(3)＝√3×0.4KV×28.16KA＝19.51MVA短路计算结果如下表：表4－1短路计算点三相短路电流（KA）三相短路容量IK2(3)I""(3)I∞（3)ish(3)Ish(3)0.4KV侧K2点28.1628.1628.1651.8130.7019.514.3一次设备的选择根据车间动力及照明干线回路及车间负荷性质为三级负荷，因此确定采用型号为GGD配电屏4面，编号P1~P4。具体用途如下：P1-进线、备用总柜，设两台框架式断路器，一台负责正常运行时变压器供电给本车间变电所PC配电柜。另一台负责变压器检修或故障时由其他车间变电所引来的低压备用电源供电给本车间用电设备。P2、P3车间配电出线屏，共设3个备用开关。P2~P3配备国产优质塑壳断路器，分别为本车间、工具、机修车间动力主干线7路及插座、变压器、照明主干线1路供电，所有断路器的分断能力均大于30kA。车间变电所动力主干线的编号为1~2，4~8；插座、变压器、照明主干线编号为3。P4-电容补偿屏。车间结线方式详见车间变电所配电系统主结线图（即系统配置接线图）。（所对应的哪一个图）？第17页共38页 动力配电箱的选择　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表4-2　配电箱编号配电箱内编号设备编号名称额定容量计算参数（安）熔断器电流（安）电缆截面mm2电缆型号管径（mm）备注I30Iqd/aIe.r　　（kW）1号干线014车床1.74.0411.30152.50VV15025车床3.668.6924.33302.50VV15036车床1.744.1311.57152.50VV15047铣床5.22512.4034.73402.50VV15058铣床3.1257.4220.77302.50VV15069铣床2.9256.9419.44202.50VV150710铣床1.6253.8610.80152.50VV150811车床1.74.0411.30152.50VV150912车床3.668.6924.33302.50VV151013车床2.25.2214.62152.50VV151114铣床5.22512.4034.73402.50VV151215铣床3.1257.4220.77302.50VV151316铣床2.3255.5215.45202.50VV151417插齿机9.1319.2053.76604.00VV152号干线0118车床4.6259.7327.23302.50VV150219车床4.6259.7327.23302.50VV150320车床4.6259.7327.23302.50VV150421车床4.6259.7327.23302.50VV150522车床4.6259.7327.23302.50VV150623车床4.6259.7327.23302.50VV150724车床4.6259.7327.23302.50VV150825车床4.6259.7327.23302.50VV15第17页共38页 0926工具磨床1.6253.8610.80152.50VV151027工具磨床1.6253.8610.80152.50VV151128小冲床1.53.569.97102.50VV151229小冲床1.53.569.97102.50VV151330小冲床1.53.569.97102.50VV151431磨床4.6259.7327.23302.50VV151532磨床36.3117.66202.50VV151633冲床1.53.158.83102.50VV151734钻床0.61.624.5452.50VV151835钻床0.61.624.5452.50VV151936钻床0.61.624.5452.50VV152037钻床0.61.624.5452.50VV152138磨床2.256.0817.02202.50VV152239钻床1.6253.8610.80152.50VV152340钻床1.6253.8610.80152.50VV152441钻床1.6253.8610.80152.50VV152542钻床1.6253.8610.80152.50VV152643钻床1.6253.8610.80152.50VV152744钻床1.6253.8610.80152.50VV152845钻床1.6253.8610.80152.50VV153号干011220V插座0.817.1019.89202.50VV15第17页共38页 线0246变压器0.8212.6335.35404.00VV15032220V插座0.750.64.8513.58152.50VV15043220V插座0.750.64.8513.58152.50VV150547变压器0.8212.6335.35404.002.50VV150648变压器0.8212.6335.35404.00VV150749变压器0.8212.6335.35404.002.50VV15第17页共38页 动力配电箱参数选择计算举例1（以1号干线17#设备－插齿机为例）(1)设备的计算负荷17号设备容量Pe＝9.13KW。则其计算电流为I30＝Pe/(√3×Ue×η×cosφ)＝9.13/(√3×380×0.85×0.85)＝19.20A其起动电流：Iqd＝Kqd×Ie＝（5～7）Ie取Iqd≈7I30＝7×19.20＝134.40AIqd/a＝134.40÷2.5＝53.76A(查建筑电气设计手册332页表15-3为了计算方便故选取a值为2.5。下面计算取值相同)(2)确定熔断器参数熔体的额定电流Ia.l应满足下列要求：Ia.l≥I30，Ia.l≥Iqd/a，所以选取熔体的额定电流Ie.r＝60A，熔管的额定电流为100A。(3)选择导线截面和型号根据允许温升选择截面，则应满足：Iax≥I30＝19.20A查《工厂供电设计手册》表13-28，选取S=4平方毫米即可。按机械强度要求查《工厂供电》附录表15知，穿管敷设的绝缘铜芯电缆最小截面为2.5平方毫米。所以选取4×2.5平方毫米的VV型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。(4)管径的选择查《建筑电气设计手册》表13-27，3×4＋1×2.5平方毫米的VV型需要直径为15毫米的铁管(即焊接钢管)。动力配电箱参数选择计算举例2（以2号干线32#设备－磨床为例）(1)设备的计算负荷32#号设备容量Pe＝3KW。则其计算电流为I30＝Pe/(√3×Ue×η×cosφ)＝3/(√3×380×0.85×0.85)＝6.31A其起动电流：Iqd＝Kqd×Ie＝（5～7）Ie取Iqd≈7I30＝7×6.31＝44.17AIqd/a＝44.17÷2.5＝17.66A(2)确定熔断器参数熔体的额定电流Ia.l应满足下列要求：Ia.l≥I30，Ia.l≥Iqd/a，所以选取熔断体的额定电流Ia.l＝20A，熔管的额定电流为50A。(3)选择导线截面和型号根据允许温升选择截面，则应满足：Iax≥I30＝6.31A查《工厂供电设计手册》表13-27，选取S=2.5平方毫米即可。按机械强度要求查《工厂供电》附录表15知，穿管敷设的绝缘铜导线最小截面为2.5平方毫米。所以选取3×2.5＋1×2.5（3＊2.5＋1＊2.5）平方毫米的VV型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，满足要求。(4)管径的选择查《建筑电气设计手册》表13-27，3×2.5＋1×2.5（3＊2.5＋1＊2.5） 平方毫米的BV型需要直径为15毫米的铁管(即焊接钢管)。5.车间变电所高、低压进出线截面（包括母线）的选择5.1各回路容量、电流见表1-3，干线截面查《工厂供电实用手册》表13-34选取，见表5.1。（要选多少？）5.2变压器阻抗电压为4.5%，空载损耗为0.55kW，短路损耗为3.7kW，空载电流百分比I0%为2.3。⊿P0=⊿P0+Pd(SJS/SC)2=0.55+3.7(138.86/200)2=2.33⊿Qb=I0%/100SC+Uz%/100SC(SJS/SC)2=(2.3/100)×200+(4.5/100)×200(138.86/200)2=8.94kvar车间变电所高压侧计算负荷为：P’JS=138.86＋6.94=145.8kWQ’JS=52.62+8.94=61.510kVarS’’JS=√(145.8)2+(61.56)2=158.210kVAIJS=S’’/√3×10=158.26/√3×10=10.43A车间变电所低压侧母线电流为：IjS=Sjs/√3×0.4=148.49/√3×0.4=214.33A5.3确定变压器低压侧主出线截面选择按IUx≥I30=214.33A，车间变电所低压配电系统各电气设备的选择见车间低压配电系统主结线图。查《建筑电气设计手册》页表13－46，选用TMY－100×10铜母排，该母排环境温度为30度，允许载流量等于2170＞214.33A，符合要求。短路电流校验IK2(3)=28.16KA,ish(3)＝51.81KA,而接于380V母线的全部感应电动机额定电流为：IM=132.93kw/√3×380×0.8×0.8=315.58A由于I/M>0.01IK2(3)，故需计入感应电动机反馈电流的影响。因此母线在三相短路时所受的最大电动力为F(3)=√3(ish+ish.m)2×10-7N/A2=√3(51.81×103+√2×6.5×0.32×103)2(0.8/0.15)×10-7N/A2=2769N(其中1取柜长800mm,a=150mm)校验其动稳定：校验母线短路时动稳定度，母线在F作用时的弯曲力矩为：M=F(3)1/10=2769N×0.8m/10=221.5Nm母线的截面系数为：W=b2h/(0.1m)2×0.01m/6=1.667×10-5m3故母线在三相短路时所受到的计算应力为σc＝M/W=221.5Nm/1.667×10-5m3=13.29MPA而硬铜母线的允许应力为：σa1＝140MPa>σc=13.29MPa由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。校验其热稳定：查《工厂供电》附录表C＝171。　取tk=0.5s+0.2s=0.7stim=tk+0.05s=0.75s于是取最小允许截面为： Amin=(I∞(3)×√tim)/C=(28.16×103×√0.75S)/171=142.6mm2由于母线实际截面：100×10=1000mm2>Amin=142.6mm2因此该母线满足短路热稳定度的要求。车间变电所高压侧功率因数：COS’’Ψ=P’JS/S’’=145.8/158.26=0.92满足要求。5.4变压器高压侧进线电缆截面选择IUx≥I30=200MVA/√3×10kV=11.5KA变压器10kV额定电流很小（IJS=10.43A），因此，按短路热稳定电流校验选择电缆截面。Amin=(I∞(3)×√tim)/C=(11.5×103×√(1.5+0.2)/115=130.4mm2因此选用YJV22-10KV3×150电缆作为10KV进线电缆。5.5低压出线及设备选择校验5.5.1以P1配电屏为例进行校验，其他配电屏校验方法相同（略）。P1配电屏设备校验。A、ME630低压万能式断路器（校验额定电压、额定电流、开断电流）（与主结线的开关如何对应？）。（方法同前，ME630低压万能式断路器的额定电压、额定电流、开断电流分别为660V、630A、50KA,分别高于回路额定电压400V、变压器额定电流304A、低压侧短路电流28.1KA）B、电流互感器的校验（校验额定电压　、额定电流、动稳定、热稳定）a)校验额定电压U.C=660V>UC=380Vb)校验额定电流I.C=630A>I30=214.33Ac)校验开断电流　IOC=35KA>Ish(3)=30.70KA选择ME630満足要求B.电流互感器LMZ1－0.5-5（是否为200型？图中标示为200型，如为500型则型号为LMZJ1？应为LMZ－0.5-500/5）00/5校验：a)校验额定电压U.C=500V>UC=380b)校验额定电流：I.C=500A>IC=214.33Ac)校验动稳定：IN1=KCS×√2×I1N=80×√2×0.5KA=56.56KA>Ish(3)=30.70KVd)校验热稳定：　（KTI1N）2T=(50×0.5)2×1=625>I∞(3)2×0.75=(28.16)2×0.75=594.7因此选择LMZ1－0.5-500/5电流互感器满足的要求。5.5.2P2配电屏设备校验（以车间主干线01号为例说明）（如何与主结线的开关对应？）采用CM1－60M料外壳式断路器（是否就是图中的NS100N，TM60D开关？是）（校验额定电压　、额定电流、开断电流）a)校验额定电压U.C=UC=380b)校验额定电流I.C=60A>I30=47.67Ac)校验开断电流　IOC=50KA>Ish(3)=30.70KA d）其他校验（d1）断路器额定电流I.C应不小于其装设的过流脱扣器的额定电流I.OR　，即：I.C=60A≥I.OR=50A（d2）低村断路器的过流脱扣器的选择与整定以及其被保护线路的配合即：（d21）瞬时过流脱扣器额定电流IOP(0)应躲开线路的尖峰电流Iqd=IPK即：IOP(O)=10I.C=10×60=600A>2.5IPK=47.67A（d22）短延时过流脱扣器额定电流IOP(S)也应躲开线路的尖峰电流Iqd=IPK即IOP(S)=5I.C=5×60=300A>krelIPK=47.67A（d23）长延时过流脱扣器主要用来保护过负荷，因此其动作电流IOP(1)应躲开线路的计算电流　即：IOP(1)=60A>krelIPK=1.1×47.67A=52.44A（d24）过流脱扣器与被保护线路的配合要求，即：I0P(1)=60A≤K0LIAL=1.0×78.69A=78.69A(VV-3×10+1×6环境温度30℃时明敷设载流量78.69A)选择CM1－60M料外壳式断路器满足要求。5.6选择负荷较大车间动力主干线8号为例进行校验(校验满足发热条件，满足工作电压、满足电压损耗)，其他动力主干线校验方法相同。<1>校验发热条件查《建筑电气设计手册》P305页表13-35中VV-3×35+1×10电力电缆在环境气温为30℃时允许载流量：IUX=165.2A>I30=87.72A<2>校验额定电压U.oc=1000V>Uc=380V<3>校验短路热稳定度Amin=(I∞(3)×√tim)/c=(28.16×103×√0.02)/115mm2=35mm2<4>校验满足电压损耗全部设备cosØ=0.8,tgØ=0.75，P＝37.5KW，Q＝43.9kvar查《建筑电气设计手册》P274页表室内敷设电力电缆的电阻和电抗分别值是：r0=1.3Ω/km,xo=0.22Ω/km,假设L=0.2km。△U﹪=〔(PL)r0+(QL)X0〕/Ue=〔(37.5×0.2)×1.3+（43.9×0.2）×0.22〕×100/380=3.1﹪电压损耗满足要求。通过上面校验各干线电缆需选择VV-3×35+1×16电力电缆。经以上计算与统计，车间变电所高、低压进出线截面（包括母线）选择如下表：表5.1车间变电所高、低压进出线截面（包括母线）选择表进出线回路编号　回路名称　　回路容量　回路电流截面备注　（kVA）　（A）　(mm)　011号干线25.1038.14相35,零16022号干线26.6940.54相35,零16033号干线7.4111.26相3516,零1610 044号干线21.7032.98相35,零16055号干线25.8939.34相35,零16066号干线19.3629.42相35,零16077号干线16.1724.57相35,零16088号干线57.7487.72相35,零1609低压母线169.74214.33100×1010高压母线158.2610.4380×811高压电缆158.2610.43相1506、变电所电源进线的二次回路选择与继电保护的整定：测量与指示10kV断路器采用手动操作，变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计量每月工厂的平均功率因数。变电所高压侧装有电压互感器－避雷器柜，其中电压互感器为3个JDZY-10型，组成Y0/Y0/Δ的结线，用以实现电压测量和绝缘监察。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器柜上，装有无功电度表。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。继电保护变电所保护配置如下：变压器电流速断保护、过电流、温度报警、保护低压线路电流速断保护、过电流、过负荷、接地保护主变继保整定：采用感应式过电流继电器。A.过电流保护的整定过电流保护动作电流的整定IL.MAX=2I1N.T=2×200/(√3×10)=23A,Krel=1.3,Kw=1,Kre=0.8,Ki=20故Iop=IL.MAX×（Krel×Kw）/(Kre×Ki)=1.87A,整定为2A。过电流保护动作时间的整定终端变电所按最短时间0.5s整定。过电流保护灵敏系数的校验：Ik.min=Ik-2(2)/KT=0.866×28.16/(10kV/0.4kV)=0.975kA,Iop.1=IopKi/Kw=0.002×100/5=0.04kA,Sp=Ik.min/Iop.1=24.4>1.5满足灵敏度系数要求。B.速断保护的整定速断保护动作电流的整定Ik.MAX=Ik-2(3)=28.16kA,Krel=1.3,Kw=1,Kre=0.8,Ki=20,KT=25故Iqb=Ik.MAX×（Krel×Kw）/(KT×Ki)=0.079KAIk.min=Ik-1(2)=0.866×2.816＝2.44KA Sp=Ik.min/Iqb1=1.54>1.5满足灵敏度系数要求。7.变电所的防雷保护与接地装置的设计防直击雷在配电所建筑物屋顶上装设避雷针，避雷针接地与主接地网连接，避雷针与主接地网的地下连接点到设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15m。配电所建筑物高4米，设避雷针高10m。地面上的保护半径r=1.5×h=1.5×(4+10)=21m配电所建筑物水平面上的保护半径m大于建筑物的半径9m。故符合防雷要求。避雷器的选择(防雷电波)A、在10KV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。FS4-10型阀式避雷器。其技术数据如下表：型号额定电压KV灭弧电压KV工频放电电压有效值KV冲击放电电压峰值KV残压峰值(8/20μ)KV电导电流不小于不大于不大于直流试验电压KV电流μAFS4-101012.7263150≤471010B、在10KV高压配电室内装设有KYN-12高压开关柜，其中配有HY5WS-16.5/50型无间隙氧化锌避雷器，靠近主变压器高压侧。主变压器主要靠此避雷器来保护，防止雷电波的危害。HY5WS-16.5/50型无间隙氧化锌避雷器。其技术数据如下表：额定电压KV最大残压峰值KV8/20μs标称电流最大残压峰值KV30/60μs操作冲击直流参考电压1mA下不小于KV2ms波电流幅值A16.55042.526.5100C、接地网设计接地网接地电阻按RE≤4Ω设计，现采用最常用的垂直接地体，直径d=50mm，长约2.5m，环形敷设。单根钢管接地电阻为：选取计算垂直接地体根数。n≥0.9RE1/(RE)=0.9因此选取Φ=50mm的镀锌钢管15根，垂直接地体之间距离为5米 。接地线和水平连接导体用40mm×4mm的镀锌扁钢。8.车间低压配电系统布线方案（见布置图）（？。补充相关的文字说明及低压配电配电系统布线图。系统配置接线图和动力平面图已能完全反映布线状态，布线图已无必要，既重复又没有用处。）9.低压配电系统的导线及控制保护设备的选择（见表4-2）附件一设计说明书110kV供电系统10kV供电系统为中性点不接地系统，采用单母线接线，10kV电源采用电缆进线方式，电源进线为1根3×95电缆。10kV进线选用额定电流为630A断路器。10kV断路器采用真空断路器，断路器配弹簧操作机构。断路器在工作电流范围内能频繁操作，机械寿命长，满容量短路电流开断次数可高达100次，并配套结构紧凑、性能稳定的平面蜗卷弹簧操动机构，配有手动和电动两种储能方式。断路器的动稳定电流为80kA，4秒热稳定电流为31.5KA。10kV系统保护配置见下表设备名称保护配置脱硫变压器电流速断保护、过电流、温度保护、高压侧零序报警10kV系统显示与计量如下信号：a)10kV进线电源单相电流；b)10kV母线电压、绝缘监测电压；c)断路器状态（合、跳闸位置）；d)事故跳闸状态；e)变压器三相绕组温度；f)10kV配电柜内设有脉冲式有功电能表，其脉冲输出可实现自动计量。2400V配电装置380/220V系统为中性点直接接地系统，采用PC（动力中心）和现场动力箱混合供电方式。PC动力中心由10kV工作段经低压变压器降压后供电，工作变压器容量为200kVA，变压器阻抗电压为4.5%。每台干式变压器均配一台温控器，能监测变压器三相绕组温度，并且配有超温报警、超温跳闸保护。变压器温度信号上送至厂站集中监控。PC工作段为固定分隔式开关柜（GGD2A）；动力配电箱采用型号为XL(F)-14、15落地式防尘型动力配电箱，上述低压配电柜具有结构紧凑、通用性强，组装灵活，标准模块设计，安全性好，场地占用空间小等优点。断路器采用国产优质塑壳式断路器。3照明检修系统照明由三号干线负责供电。各场所的照明方式、灯具选型及照度见下表： 安装地点光源类型灯具型式安装方式照度(Lx)变电所荧光灯铝合金型体灯具悬挂式150车间荧光灯高效节能荧光灯具悬挂式1504防雷接地系统4.1接地系统完整的接地系统包括：a)垂直接地极：采用F50的镀锌钢管；b)水平接地体：-40×4镀锌扁钢。c)所有需要连接和固定的材料。接地极将与接地网导体相连，接地网导体尽可能靠近设备设置；检验和测量接地电阻的接地井将设置在安装有接地极的适当位置处。所有接地导体采用下列方式连接：地下部分采用焊接，焊接处将作防护处理；裸露部分采用螺栓连接或焊接，焊接处将作防护处理。4.2防雷系统防雷保护系统的布置、尺寸和结构要求符合相关的GB、DL及IEC标准。避雷针和避雷带（网）的引下线在距地面2000mm及以内设有高牢固的PVC保护管。防雷装置的引下线不少于2条，引下线采用≥Ф16的镀锌圆钢。5电缆和电缆构筑物5.110kV动力电缆10kV电缆型号为YJV22-8.7/12.5kV，其热稳定截面满足电厂10kV系统热稳定要求，本次设计定为95mm2。5.20.4kV动力电缆0.4kV动力电缆型号为VV-0.6/1kV，截面超过6mm2的电缆为铜绞线电缆。电缆的导体采用铜导体。5.3仪用变压器电缆一条仪用变压器的电缆只传输一个变压器的电压或电流值。如果同一个电压信号用于不同的需要(如：保护、测量、计量)将装设分离的小型断路器。互压器电压将用独立的电缆传输。5.5电缆连接装置10kV动力电缆、0.4kV动力电缆和控制电缆不应有中间接头。10kV电缆的终端接头将采用热缩材料的终端接头。5.6电缆设施电缆设施符合相关的标准和规范。电缆根据工程实际情况恰当地采用电缆沟道﹑地下埋管的敷设方式。敷设于电缆支架上的电缆排列整齐﹑美观。10kV动力电缆、0.4kV动力电缆、控制电缆等将按有关标准和规范分层敷设。5.7电缆构筑物电缆通道以电缆沟为主。电缆支架将 采用经防腐和热浸镀锌处理的钢质材料。螺栓﹑电缆卡等安装材料也将进行防腐和热浸镀锌处理。5.8电缆防火阻燃电缆进入屏、柜、箱的孔洞，均采用防火堵料封堵。户内外结合部，电缆外皮涂以防火涂料。6电压降配电回路设计中将保证所接母线的最低电压不低于招标书规定值：正常运行时，380V和10kV母线电压均不低于95%。起动时，380V母线电压不低于60%和10kV母线电压不低于70%。照明回路，正常运行时电压不低于95%，短时不低于93%。附件二车间变电所主结线电路图（见附图）附件三车间变电所平、剖面图（见附图）附件四车间低压配电系统和平面布线图（见附图）主要参考文献[1]唐志平.供配电技术[M].北京：电子工业出版社，2005[2]刘介才.戴绍基.工厂供电（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2001[3]刘介才.工厂供电设计指导[M].北京：机械工业出版社，1999[4]李友文编.工厂供电[M].化学工业出版社,2007.5～8[5]振山编.中小型变电所实用设计手册[M].中国水利水电出版社,2000.14～16[6]刘介才编.实用供配电技术手册[M].中国水利水电出版社,2002.17～21[7]周文俊编.电气设备实用手册[M].中国水利水电出版社,1999.13～18[8]余健明主编.供电技术[M].机械工业出版社,1998.24～26[9]刘宝林主编.电气设备选择·施工安装·设计应用手册[M].中国水利水电出版社,1998.13～18[10]王荣潘主编.工厂供电设计与实验[M].天津大学出版社,1989.10～13[11]王锡元.工业企业供电与变电[M].石油工业出版社,1992[12]王玉华.工厂供配电[M].中国林业出版社，2006.8[13]wudong719513.机修厂车间变电所及机械加工一车间低压配电系统设计[EB/OL].2007.07，11 [14]雷振山.中小型变压器实用设计手册[M].中国水利水电出版社，2000.1[15]杨晓敏主编.电力系统继电保护原理及应用[M]，中国电力出版社，2006.8[16]何金良等.电力系统接地技术[M].科学出版社，2007.2[17]苪静康.实用电气手册[M].中国电力出版社，2004.12[18]JBJ6-96机械工厂电力设计规范[M].北京：中国计划出版社，1994题目　　车间低压配电系统设计专业　电气工程及其自动化层次学习形式班级　学生 指导教师　　年 毕—1毕业设计（论文）任务书系电气专业班学生一、毕业设计(论文)课题车间低压配电系统设计二、毕业设计(论文)工作自三、毕业设计(论文)进行地点四、毕业设计(论文)的内容要求：1、车间的负荷计算及无功补偿。2、确定车间变电所的所址和型式。3、确定车间变电所主变压器型式，容量和台数及主结线方案（要求从两个比较合理的方案中优选）。4、短路计算，并选择一次设备（尽量列表）。5、选择车间变电所高低进出线截面（包括母线）6、选择电源进线的二次回路及整定继电保护。7、车间变电所的防雷保护及接地装置的设计。8、确定车间低压配电系统布线方案。9、选择低压配电系统的导线及控制保护设备。10、设计说明书。11、车间变电所主结线电路图。12、车间变电所平、剖面图。13、车间低压配电系统和平面布线图。五、老师指定的主要参考文献（专升本学生填写）1、ISBN　7－111－05927－1　刘介才编•工厂供电（第3版）•北京：机械工业出版社，2000.52、ISBN　7－111－06238－8刘介才编•工厂供电设计指导•北京：机械工业出版社，1999.123、ISBN7－111－03343－4/TM•418刘介才主编•工厂供电简明设计手册•北京：机械工业出版社，1998.84、ISBN7－5323－0866－9/TM•26水利电力部西北/东北电力设计院编•电力工程设计手册（第一册）•上海：科学技术出版社，1980.75、ISBN7－5323－0867－7/TM•27水利电力部西北/东北电力设计院编•电力工程设计手册（第二册）•上海：科学技术出版社，1981.1 毕—16、ISBN7－5323－0868－5/TM•28水利电力部西北/东北电力设计院编•电力工程设计手册（第三册）•上海：科学技术出版社，1981.97、华中工学院主编•发电厂电气部分•北京：电力工业出版社，1980.88、ISBN7－5609－2597－9/TM•81何仰赞、温增银主编•电力系统分析•武汉：华中科技大学出版社，2002.19、ISBN7－5624－1455－6/TM•58税正中、施怀瑾主编•电力系统继电保护•重庆：重庆大学出版社，1997.910、ISBN7－5083－0875－1李景禄等主编•实用接地技术•北京：中国电力出版社，2001.1毕业设计负责人或负责教师指导教师接受设计论文任务开始执行日期学生签名 毕－3评阅人评语和评分意见学生姓名评阅人年月日 毕－2指导教师评语和评分意见学生姓名指导教师年月日 毕—4毕业设计（论文）答辩考核对班学生所完成的课题为的毕业设计(论文)，根据指导教师、评阅人的意见，经答辩考核，提出如下评语：并综合评定该生毕业设计(论文)成绩为。答辩委员会(答辩组)：主席(组长)委员(组员)年月日 毕—4'