某机修厂车间配电系统设计

　前言

　众所周知，电能是现代产业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转化而来，又易于转换为其它形式的能量以供给用，电能的输送和分派简单经济，又便于控制、调治和丈量，有利于生产自动化小型化变电所的建立方案，是在总结国内外变电所设计运行经验的底子上提出的，与已往建立的通例变电所和大略变电所有明显区别。无论是主接线方法、设备配置及选型、总体摆设照旧掩护方法，都形成了一种新的格式，从而使小型化变电所无法按已有规程进行设计。机修厂的电力系统由变电，输电，配电三个环节组成，由此也决定了此电力系统的特殊性，在确保供电正常的前提下，这三个环节环环相扣。其次，还电力系统一次设备较为简单，二次系统相对庞大。本设计对整个系统作了详细的阐发，各参数盘算，以及电网方案的可靠性作了开端简直定。全厂总降压变电所（或总配电所）及配电系统的设计，是凭据各个车间的负荷数量，性质及生产工艺对对用电负荷的要求，以及负荷结构，结合电网的供电情况，解决对全厂可靠，经济的分派电能。车间供电设计是整个工场设计的重要组成部分，车间供电设计的质量直接影响到的产物生产及公司的生长。

　1.车间供电设计的任务：

　车间供电设计的任务是保障电能从电源宁静、可靠、经济、优质地送到车间的各个用电部分。

　（1）

　宁静。在电能供给分派和使用中，不应产生人身事故和设备事故。

　（2）

　可靠。凭据可靠性的要求，工场内部的电力负荷分为一级负荷、负荷、三级负荷三种。一级负荷为因突然停电会造成设备损坏或造成人身伤亡，因此必须有两个独立源供电；二级负荷突然停电会造成经济上的较大损失或会造成社会秩序的杂乱，因此必须有两回路供电，但当去两回线路有困难时，可容许有一回专用线路供电；三级负荷由于突然停电造成的影响或损失不大，对供电电源事情特殊要求。

　 （3）

　优质。应满足用户对电压、频率、波形不畸变等电能质量要求。

　 （4）

　经济。在满足以上要求的前提下，供电系统尽量要接线简单，投资要少，运行用度要低，并考虑尽可能地节约点能和有色金属的消耗量。

　2.车间供电设计应遵循的一般原则：

　（1）车间供电设计必须严格遵守国度的有关执法、规矩、标准和范例，执行国度的有关目标、政策，如节约有色金属，以铝代铜，采取低能耗设备以节约能源等。

　（2）必须从全局出发，凭据负荷的品级、用电容量、工程特点和地区供电筹划统筹筹划，公道确定整体设计方案。

　（3）车间供电设计应做到供电可靠、包管人身和设备宁静。要求供电电能质量合格、优质、技能先进和经济公道。设计采取切合国度现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。

　（4）应凭据整个工程的特点、范围和生长筹划，正确处理惩罚工

　程的近、远期的建立生长干系，以近期为主，远近结合，适当考虑扩建的可能性。

　工场供电系统是电力系统的一个组成部分，一定受到电力系统工况的影响和制约，因此供电系统应该遵守电力部分制定的规矩，评价阐发可以应用电力系统中采取的阐发、盘算要领。

　目录

　第一章

　设计任务

　第二章

　负荷盘算和无功功率赔偿

　第三章

　确定车间变电所主变压器形式、容量和数量及主结线方案

　第四章

　短路盘算

　第 五 章

　选择车间变电所高底压进出线。

　第 六 章

　选择短路盘算电源进线的二次回路方案及整定继电掩护。

　第 七 章

　车间变电所防雷变革及接地装置的设计

　第 八 章

　设计总结

　参考文献

　附录

　某 车间制造 厂降压变电所主接线电路图（1 A1 图纸) )

　第一章

　设计任务

　1 1.1 设计要求

　（一）、论文应结合所学知识，内容应具有先进性和创造性，主体突出，立论有据，条理明白，条理清晰。论文字数要求 15000 字以上(含图)，采取打字稿（A4 纸五号字），标点标记正确，文字切合“简化字总表”。附图应简明、清晰，图中法定计量单位用标记标出。按范例列出主要参考资料。

　（二）、设计题目 某车间制造厂变配电所及低压配电系统设计 1.2 设计依据 1. 车间平面摆设图、附图（或注明参看某资料）

　2. 车间生产任务及产物规格 （可具体给出，或注明参看某资料）

　a．工场总降压变电所 10kV 配电出线定时限过电流掩护装置的整定时间t p 见表 3。

　b．车间最大负荷时功率因数不得低于 0.92。

　c．在车间变电所 10kV 侧进行计量。

　d．供电贴费为 700 元/kVA，每月电费按两部电价制：根本电费为 18元/kVA，动力电费为 0.4 元/kWh，照明电费为 0.5 元/kWh。

　3. 车间电气设备明细表（可具体给出，或注明参看某资料）

　表 1 某车间用电设备明细表 设备代号 设备名称 台数 单台容量（kW）

　效率 功率因数 启动倍数 备注 1~3 普通车床 C630-1 3 7.6 0.88 0.81 6

　4 内圆磨床 M2120 1 7.25 0.88 0.83 6

　5，16 砂轮机 S3SL-300 2 1.5 0.92 0.82 6.5

　6 平面磨床 M7130 1 7.6 0.88 0.82 6

　7~9 牛头刨床 B6050 3 4 0.87 0.82 6

　11，12 普通车床 C6140 2 6.125 0.89 0.81 6

　13~15 普通车床 C616 3 4.6 0.90 0.81 6

　17，18 单臂龙门刨床 B1012 2 67.8 0.86 0.81 2.5

　19 龙门刨床 B2016 1 66.8 0.86 0.81 2.5

　20，21 普通车床 C630 2 10.125 0.88 0.81 6

　22 立式钻床 Z535 1 4.625 0.90 0.80 6

　23 立式车床 C534J1 1 80 0.86 0.80 3

　24 摇臂钻床 Z35 1 8.5 0.87 0.82 5.5

　25~28 镗床 T68 4 9.8 0.86 0.65 5.5

　29~33 插床 B5032 5 4 0.87 0.8 6

　34~37 普通车床 C630-3 4 5.625 089 0.82 6

　 4. 车间变电所的供电范畴 （可具体给出，或注明参看某资料）

　序号 转供负荷名称 盘算负荷 转供距离 （km）

　Pc（kW）

　Qc（kvar）

　Sc（kVA）

　1 机修车间 回路 1 52 27

　0.15 回路 2 68 32

　回路 3 59 29

　2 加工车间 回路 1 47 18

　0.1 回路 2 38 22

　回路 3 41 27

　3 汽车库 回路 1 36 14

　0.2 回路 2 29 11

　回路 3 20 24

　4 泵站 回路 1 102 60

　0.25 回路 2 70 48

　回路 3

　5 照明回路 （三相）

　回路 1 17

　 0.2 回路 2 10

　回路 3 9

　5. 车间负荷性质 a) 车间采取三班制 b) 车间年最大有功负荷利用小时数。

　设计 题目 序号 总降压变电所 车间变电所 地区情况 最热日平 均气温（ o C）

　车间最 大负荷 利用小 时数Tmax（h）

　土壤 情况 自然 接地 电阻 （Ω）

　二次母线 短路容量（MVA）

　掩护 行动 时限 t p （s）

　电源进线 电压（kV）

　电阻率 S kmax

　S kmin

　长度 l（km）

　导线类型 U 1N

　U 2N

　地上 地下 排挤 电缆 10 300 250 1.1 0.5

　√ 10 0.4 32 25 4000 400 30

　c) 凭据已知机器加工车间负荷均为三级负荷，对供电可靠性要求不高，因此可采取线路-变压器组接线方法。它的优点是接线简单、使用设备少和建立投资省；其缺点是供电可靠性比力差。当供电线路，变压器及其低压母线上产生短路或任何高压设备查验时，全部负荷均要停止供电。这种接线适用于三级负荷的变电所，为包管对少量二级负荷供电，可在变压器低压侧引入其他变电所联络线作为备用电源。

　6、供电电源 （1）从本厂 35/10kV 总降压变电所用排挤县引进 10kV 电源，该变电所距本车间南 0.3km。线路首端高压断路器为 RTO-50/40 型。该线路装设定时限过流掩护，行动时限为 1.1 s。

　（2）要求车间变电所最大负荷时功率因数不低于 0.92。

　（3）在车间变电所 10kV 侧进行计量。

　. 7、车间自然条件 （1）气象资料。年最高气温 38o C，年平均气温 35 o C，年最低气温 8 o C，年最热月平均最高气温 30o C，年最热月地下 0.7~1m 处平均温度 20 o C，常年主导风向为南风；年雷暴日 180 天；土壤冻结深度 1.10m。

　（2）地质水文资料。平均海拔 200m，地层以沙质黏土为主，地下水位3~5m，地耐压力为 20t/m2 。

　第二章

　负荷盘算和无功功率赔偿

　2.1

　负荷盘算

　单组用电设备盘算负荷的盘算公式 a)有功盘算负荷（单位为 KW）

　 30P =dKeP

　， dK 为系数 b)无功盘算负荷（单位为 kvar）

　 30Q = 30P tan 

　c)视在盘算负荷（单位为 kvA）

　 30S = cos30P d)盘算电流（单位为 A）

　 30I =NUS330, NU 为用电设备的额定电压（单位为 KV）

　多组用电设备盘算负荷的盘算公式 a)有功盘算负荷（单位为 KW）

　30P =i pP K  30 式中iP30是所有设备组有功盘算负荷30P 之和，pK 是有功负荷同时系数，可取 0.90~0.95 b)无功盘算负荷（单位为 kvar）

　30Q =i qQ K  30，iQ30是所有设备无功30Q 之和；qK 是无功负荷同时系数，可取 0.9~0.97 c)视在盘算负荷（单位为 KVA）

　30S =230230Q P 

　d)盘算电流（单位为 A）

　30I =NUS330 1.采取需要系数法对车间用电设备进行负荷盘算

　（1）各支线负荷盘算及熔断器和导线截面积选择 以设备序号 1 为例说明盘算历程：

　查表 11-1，序号 1 设备单位容量 7.6kw，效率 η=0.88，启动倍数 K st =6 盘算电流：

　) ( 2 . 1688 . 0 81 . 0 38 . 0 36 . 7cos 330AUPeIN    启动电流：

　) ( 2 . 97 2 . 16 630A I Kst Ist     

　1）选择支线熔断器。I NFE >I 30 =16.2A，I NFE >KI ST = =0.4  97.2=38.88(A)。式中 I NFE 为熔体额定电流，K 为选择熔体的盘算系数，轻载启动取 0.25~0.4。选 I NFE =30A，I NFU =50A，查表 5-10，选择结果为 RT0-50/40。

　2）选支线截面积。按允许载流量选择，凭据 I al >I 30 ，查表 8-37，凭据实际情况

　温度，选 3 根单芯塑料导线穿钢管 Sc=15mm 埋地敷设。当截面积 A=2.5mm2 ，Ө=25o 时，Ial =18A.>I 30= 16.2A，选择结果为 BLV-3  2.5-18A-SC15mm(钢管管径)。

　同理可选择出所有电动机支线的熔断器和导线截面积如表 2.1 所示

　表 2.1 各支线负荷、熔断器、导线截面积选择结果

　设备代号 设备名称 盘算电流 单台容量（kW）

　启动电流 熔断器选择 导线截面积 允许载流量 穿钢管管径 备注温度25 o

　1~3 普通车床C630-1 16..2 7.6 0.4*97.2 RTO-50/40 2.5 18 15

　4 内圆磨床M2120 15.1 7.25 0.4*90.6 RTO-50/40 2.5 18 15

　5，16 砂轮机S3SL-300 3.0 1.5 0.4*19.5 RTO-50/10 2.5 18 15

　6 平面磨床M7130 16 7.6 0.48*96 RTO-50/40 2.5 18 15

　7~9 牛头刨床B6050 8.5 4 0.4*51 RTO-50/30 2.5 18 15

　10~12 普通车床C6140 12.9 6.125 0.4*77.4 RTO-50/30 2.5 18 15

　13~15 普通车床C616 9.58 4.6 0.4*57.48 RTO-50/30 2.5 18 15

　17，18 单臂龙门刨床B1012 147.88 67.8 0.4*369.7 RTO-200/150 95 170 50

　19 龙门刨床B2016 145.7 66.8 0.4*364.25 RTO-200/150 95 170 50

　20，21 普通车床C630 21.58 10.125 0.4*129.48 RTO-100/60 4 24 15

　22 立式钻床Z535 9.76 4.625 0.4*58.56 RTO-50/30 2.5 18 15

　23，38 立式车床C534J1 176.67 80 0.4*530 RTO-400/250 120 195 50

　24 摇臂钻床Z35 18.10 8.5 0.4*99.55 RTO-50/40 4 24 15

　25~28 镗床 T68 26.63 9.8 0.4*146.465 RTO-100/60 6 32 15

　29~33 插床B5032 8.73 4 0.4*52.38 RTO-50/30 2.5 18 15

　34~37 普通车床C630-3 11.71 5.625 0.4*70.26 RTO-50/30 2.5 18 15

　（2）干线负荷盘算及截面积选择

　 机加车间用电设备从低压配电屏引出三个回路 WL1、WL2、WL3.各回路所接配电

　箱及用电设备如下表 机加车间三个回路负荷盘算结果 车间的转供负荷盘算结果如下表

　车间的转供负荷盘算结果 转供负荷名称 车间回路号 盘算负荷 P30 Q30 S30 I30 cosφ 机修车间 WL4 179 88 199.46 303.06 0.90 加工车间

　WL5 126 67 142.71 216.83 0.88 汽车库

　WL6 85 49 98.11 149.07 0.87 泵站

　WL7 172 108 203.10 308.59 0.85 照明回路 （三相）

　WL8 36 0 36 54.70 1

　 按允许发热条件选择车间干线截面积盘算如下表所示。各干线选择 YJLV 型交联聚乙烯绝缘电缆，埋地辐射。

　车间干线盘算电流及导线截面积选择结果（YJLV 铝芯电缆）

　回路编号 干线盘算电流 I30(A) 导线允许载流量 Ial（A）

　导线截面积 A(mm2) WLI 72.32 94 3*16+1*16 WL2 273.88 303

　3*120+1*70 WL3 109.44 123 3*25+1*16 WL4 303.06 347

　3*150+1*95 WL5 216.83 218 3*70+1*35 WL6 149.07 180 3*50+1*25 WL7 308.59 347

　3*150+1*95 WL8 54.70 94 3*16+1*16 2.2

　无功功率赔偿

　无功功率的人工赔偿装置：主要有同步赔偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

　2.低压母线盘算负荷及无功功率赔偿 （1）低压母线盘算负荷。

　低压母线的盘算负荷为各回路干线负荷之和，应计及同时系数（或称为参差系数或称为综合系数）。

　P 30M =K ∑p 8130i P =0.9*（28.56+108316+43.22+179+126+85+172+36）=700.15 (KW) Q 30M =K ∑p 8130i Q =0.95*（37.98+143.85+57.48+88+67+49+108+0）=523.74(Kvar) S 30M = ) ( 36 . 87474 . 523 15 . 7002 2A KV   

　, ) ( 5 . 132838. 0* 336 . 87430 A I M  

　 8 . 036 . 87415 . 700cos30301   MMSP,

　75 . 0 1 tan  

　由于车间负荷功率因数小于 0.92，因此应在变压器低压母线上进行会合无功赔偿。会合赔偿便于维护和治理，采取电力电容器进行赔偿。

　(2)无功功率赔偿 1）赔偿容量简直定

　Q C =P 20 （tanφ1-tanφ2）=700.15*(0.75-0.426)=226.84(Kvar) 2)选择赔偿装置 参照《工场供电设计指导》P34 页，选择 PGJ1 型低压自动赔偿屏，并联电容器为 BW0.4-14-3 型，采取其方案 1（主屏）一台与方案 3（辅屏）2 台相组合。总共容量 84*3=252kvar. 赔偿后变电所变压器一次侧盘算负荷 15 . 7003030 " `MMP P KW

　Q"30M = Q 30M -Q C =523.74...