某金工车间配电系统设计

电气工程学院《电力工程》课程设计设计题目：某金工车间配电系统设计学生姓名：吐尼沙姑丽·阿布都力木专业班级：自动化12-2班学号：20122102414完成日期：2016年1月8日指导教师评语：摘要工厂供电系统的电气设计是现代化工厂设计中的重要设计内容之一。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。本章主要介绍工厂供电系统的设计规范、原则、设计内容、设计方法及设计说明书的编写。最后介绍工厂供电系统的电气设计实例，将前面各章讲述内容相互结合、综合应用于10/0.4kV变电所的设计中。厂供电工切实保证工厂生产和生活用电的需要，并搞好电能的节约，必须达到下列基本要求：●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。●可靠应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。●优质应满足电能用户对电压质量和频率质量等方面的要求。●经济应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。目录1.绪论······················································11.1工厂供电系统电气设计·········································11.2车间配电系统接线方案设计·····································22.金工车间负荷计算············································52.1负荷计算的目的···············································52.2负荷计算的方法···············································52.3金工车间的负荷计算···········································73.金工车间低压配电线路的选择·····························103.1配电线路的选择··············································103.2低压开关设备的选择··········································123.3配电箱的选择················································134.金工车间低压配电设备的选择与校验4.1低压断路器的选择···········································154.2低压母线的选择·············································155.设计总结··················································18参考文献···························································191第一章绪论1.1工厂供电系统电气设计1.1.1工厂供电系统设计原则按照国家标准的有关规定，进行工厂供电系统设计必须遵循以下原则。(1)工厂供电系统设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案须符合国家标准中的有关规定，并应做到保障人身和设备安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理。(2)应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远、近期结合，适当考虑扩建的可能。(3)必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案，以满足供电的要求。1.1.2车间配电线路设计的内容工厂供电系统电气设计包括变配电所设计、配电线路设计和电气照明设计等。1.变配电所设计无论工厂总降压变电所或车间变电所，其设计的内容都是相同的。工厂高压配电所，则除了没有主变压器的选择外，其余部分的设计内容也与变配电所基本相同。变配电所的设计内容应包括：变(配)电所负荷的计算及无功功率的补偿；变(配)电所所址的选择；变电所主变压器台数、容量、型式的确定；变(配)电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路电流计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定；防雷保护与接地装置的设计；变(配)电所电气照明的设计等。最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概预算，绘制变(配)电所主接线图、平剖面图、二次回路图及其他施工图纸。2.配电线路设计工厂配电线路设计分厂区配电线路设计和车间配电线路设计。厂区配电线路设计，包括厂区高压供配电线路设计及车间外部低压配电线路的设计。其设计内容包括：配电线路路径及线路结构型式(架空线路还是电缆线路)的确定；线路的导线或电缆及其配电设备和保护设备的选择，架空线路杆位的确定及电杆与绝缘子、金具的选择，架空线路的防雷保护及接地装置的设计等。最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概预算、绘制厂区配电线路系统图和平面图、电杆总装图及其他施工图纸。车间配电线路设计的内容应包括：车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择等。最后编制设计说明书、设备材料清单及工程概预算、绘制车间配电线路系统图和平面图及其他施工图纸。23.电气照明设计工厂电气照明设计，包括厂区室外照明系统的设计和车间(建筑)内照明系统的设计。其内容均应包括：照明光源和灯具的选择；灯具布置方案的确定和照度计算；照明线路导线的选择；保护与控制设备的选择等。最后也编制设计说明书、设备材料清单及工程概预算，绘制照明系统图和平面图及其他施工图纸。1.1.2车间配电线路设计的内容车间配电线路设计的内容应包括：车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择等。最后编制设计说明书、设备材料清单及工程概预算、绘制车间配电线路系统图和平面图及其他施工图纸。1.2车间配电系统接线方案设计1.2.1常用的工厂低压线路的基本接线方式工厂低压线路有放射式、树干式和环形等几种基本接线方式。1.放射式图1.1为低压放射式接线。它的特点是：发生故障时互不影响，供电可靠性较高，但在一般情况下，其有色金属消耗较多，采用开关设备也较多，且系统灵活性较差。这种线路多用于供电可靠性要求较高的车间，特别适用于对大型设备的供电。2.树干式图1.2为低压树干式接线。树干式接线的特点正好与放射式相反，其系统灵活性好，采用开关设备少，有色金属消耗也少；但干线发生故障时，影响范围大，所以供电可靠性较低。低压树干式接线在工厂的机械加工车间、机修车间和工具车间中应用相当普遍，因为它比较适用于供电容量小，且分布较均匀的用电设备组，如机床、小型加热炉等，见图1.2(a)。图1.2(b)为变压器-干线式。这种接线省去了整套低压配电装置，使变电所结构简化，投资降低。图1.3为一种变形的树干式接线，即链式接线。链式接线的特点与树干式接线相同，适用于用电设备距供电点较远而彼此相距很近，容量很小的次要用电设备。但链式相连的用电设备，一般不宜超过5台，总容量不超过10kW。3.环形供电图1.4为一台变压器供电的低压环形接线。一个工厂内所有车间变电所的低压侧，可以通过低压联络线互相接成环形。环形接线供电可靠性高，任一段线路发生故障或检修时，都不至于造成供电中断，或者只是暂时中断供电，只要完成切换电源的操作，就能恢复供电。环形供电可使电能损耗和电压损耗减少，既能节约电能，又容易保证电压质量。但其保护装置及其整体配合相当复杂，如配合不当，易发生误动作，扩大故障范围。实际上，低压环形接线通常采取“开口”运行方式36～10kV220/380V6～10kV6～10kV220/380V(a)母线放射式配电的树干式(b)为变压器-干线式树干式图1.1低压放射式接线图1.2低压树干式接线220/380V220/380VM1M2M36～10kV图1.3低压链式接线图1.4低压环形接线在工厂的低压配电系统中，往往是几种接线方式的有机组合，依具体情况而定。不过在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备容量不大且无特殊要求时，宜采用树干式配电，这主要是因为树干式配电较放射式配电经济且有成熟的运行经验。实践证明，低压树干式配电在一般正常情况下能够满足生产要求。1.2.2金工车间配电系统接线方案本次设计的是五金厂金工车间的配电系统，根据设计任务要求，综合以上各种接线方式的优缺点，并结合金工车间的实际平面图，我们选择母线放射式配电的树干式接线，金工车间由工厂变电所低压配电室用一回路干线供电，再通过6台配电箱给24台设备供电。1.2.3动力配电箱的负荷分配方案根据设计任务要求，并结合金工车间的实际平面图，按照设备的摆放位置，根据就近原则，选择6台配电箱供电。车间配电箱的负荷分配方案如表1-1所示，具体分配见第3章的3.3节。表1-1车间配电箱的负荷分配方案表序号配电箱代号设备代号1NO.112342627282NO.25...1121222329...333NO.312...1634354NO.4242517...201637385NO.5照明6NO.6其他用电设备4图1-5动力配电箱的负荷分配方案图5第2章金工车间负荷计算计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷确定过大，将增加供电设备的容量，造成投资和有色金属的浪费；计算负荷确定过小，设计出的供电系统的线路和电气设备承受不了实际的负荷电流，使电能损耗增大，使用寿命降低，甚至影响到系统正常可靠的运行。因此正确确定计算负荷具有重要的意义。但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但准确确定计算负荷却十分困难。实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因此负荷计算也只能力求接近实际。2.1负荷计算的目的计算负荷,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。按计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷持续运行，其发热温度不致超出允许值，因而也不会影响其使用寿命。由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3～4)，为发热时间常数。而截面在16mm2及以上的导体的约为10min以上，故载流导体约经30min后可达到稳定温升值。因此计算负荷通常取半小时最大负荷。本设计用半小时最大负荷30P来表示有功计算负荷，用30P、30S和30I分别表示无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。2.2负荷计算的方法我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法，主要是简便实用的需要系数法和二项式系数法。用需要系数法来确定计算负荷，其特点是简单方便，计算结果比较符合实际，而且长期以来已积累了各种设备的需要系数,因此是世界各国均普遍采用的基本方法。但是，把需要系数看作与一组设备中设备的多少及容量是否相差悬殊等都无关的固定值，这就考虑不全面。实际上只有当设备台数较多、总容量足够大、没有特大型用电设备时，表中的需要系数的值才较符合实际。所以，需要系数法普遍应用于求全厂和大型车间变电所的计算负荷。而在确定设备台数较少，且容量差别悬殊的分支干线或支线的计算负荷时，采用另一种方法——二项式系数法。我国建筑行业标准JGJ/T16-1992《民用建筑电气设计规范》也规定：“用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法”。综上所诉，比较两种计算方法的特点，我们采取的是二项式系数法。用二项式系数法进行负荷计算时，既要考虑用电设备组的平均负荷，又要考虑几台最大用电设备引起的附加负荷。还需指出：二项式系数值与用电设备类别和工作状态关系极大，因此在计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。例如机修车间的金属切削机床电动机，应属小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是6冷加工，而机修不可能是大批生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤等，应属热加工机床。再如起重机、行车、电葫芦、卷扬机等，实际上属于吊车类。