某机修厂机加工车间低压配电系统设计报告

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1、设计要求：【一）设计的具体任务与要求1、进行车间的负荷计算及无功补偿 （要求列表）；2、确定车间变电所主变压器型式、容量和数量；3、车间变电所主结线方案的设计；4、进行短路计算；5、车间变电所一次设备的选择与校验；7、车间变电所高低压进出线的选择与校验；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；8、绘制相关图纸，图中注明所选设备名称、型号等内容。（二）设计应提交的文件1、设计计算说明书，应包含完整的电路图，计算的原始公式，详细的计算过程；计算数据汇总表；2、设计图纸车间变电所主结线图；车间低压平面布线图；（设计图纸用计算机完成，本次设计对图纸尺寸不作要求。没有

2、条件的同学可以手工完成，要求字迹工 整，作图规范。）方向设计学生日志时间设计内容2013.10.18学习、查阅建筑电气书籍了解计算方法2013.10.22学习CAD软件的使用2013.10.28进行负荷计算2013.10.31进行短路计算2013.11.3计算并确定母线，配电箱的选择2013.11.6绘制车间平闻布线图2013.11.8完成并检查方向设计报告某机修厂机加工车间低压配电系统设计摘要 : 本文详细的介绍了某机修厂机加工车间低压配电系统设计的设计方案，该方案接入 10KV 的高电压经变压器变压为 380V， 接入配电箱对生产设备供电， 主要涉及车间电力负荷计算及无功补偿，短路电流及其

3、计算，车间变电所一次设备，工厂电力线路，工厂供电系统的过电流保护等方面，按照国家的一些技术标准完善供电系统设计，降低工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，提高工厂供电的可靠性和工厂的安全生产。关键词 : 计算负荷 低压配电 变电所Low-voltage distribution system design of a Machine shop in Mechanical repair plantAbstract: This paper introduced a design scheme of A repair workshop processing a workshop of low-

4、voltage distribution system which passes through a transformer voltage from 10KV to 380V and tnen connect to the distribution box for Power supply to production equipment.This scheme mainly involves workshop Calculation of power load and wattless power compensation , the short circuit current and it

5、s calculation, workshop substation equipment, factory electric power line, the over current protection of factory power supply system etc, according to national technology standards improve power supply system design to reduce the investment in capital construction, operation cost and non-ferrous me

6、tal consumption and improve power supply reliability and plant safety.Key words: Computational load Low-voltage distribution Substation目录1 设计目的和意义 .52 基础资料 .62.1 车间平面布置图 62.2 车间设备明细表62.3 车间负荷性质72.4 供电电源条件-：.72.5 车间自然条件83 设计方案 .83.1 车间配电箱布置83.2 车间负荷计算及无功补偿 83.3 机加一车间低压设备终端断路器和电线的选择 143.4 高低压母线的选择163.

7、5 车间变电站一次设备的选择 174 设计图纸 .194.1 车间变电所主接线图 194.2 车间低压平面布线图 195 结束语 .20参考文献 .201 设计目的和意义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，工厂用电量的迅速增长，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，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上。它与企业的经济效益、设备和人生安全等是密切相关的。工厂厂区供电设计是整个工

8、厂建设设计中的重要组成部分。供电设计质量，会直接影响到日后工厂的生产与发展。尤其对那些工业生产自动化程度很高的大型现代化工厂，如果能有一个高质量的供电系统，那么，就有利于企业的快速发展。稳定可靠的供电系统，有助于工厂增加产品产量，提高产品质量,降低生产成本，增加企业经济效益。如果供电系统设计质量不高，将会给企业，给国家造成不可估量的损失。本次专业方向设计针对某机修厂机加工一车间低压配电系统设计，涉及到工厂电力负荷及其计算，短路电流及其计算，车间变电所一次设备，工厂电力线路，工厂供电系统的过电流保等方面入手按照国家的一些技术标准设计。做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要

9、的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的意义。2基础资料2.1 车间平面布置图I i；rnM I门河CD_.1 ?innm. s TFOwmiff! M 4ri!mE I：* K一 一 七ZX孥 M图2-1车间平面布置图2.2 车间设备明细表表2-1机加工一车间设备明细表设备 代设备名称型号台 数单台容 量(kW)总容量(kW)设备 代号设备名称型号台数单台容量(kW)总容量(kW)号1车床C630M110.12510.125195t单梁吊车110.210.22万能工具

10、磨床M5M12.0752.07520立式砂轮11.751.753普通车床C620-117.6257.62521牛头刨床B6651334普通车床C620-117.6257.62522牛头刨床B6651335普通车床C620-117.6257.62523万能铳床X63WT113136普通车床C620-315.6255.62524立式铳床X52K19.1259.1257普通车床C62014.6254.62525滚齿机Y-3614.14.18普通车床C62014.6254.62526插床B50321449普通车床C62014.6254.62527弓锯机G7211.71.710普通车床C62014.62

11、54.62528立式钻床Z51210.60.611普通车床C61814.6254.62529电极式盐浴电阻1202012普通车床C61614.6254.625炉1(单相380V)13螺旋套丝机S-813913.1253.125301242414普通车床C630110.12510.12531并式回火电阻炉1454515管螺纹车床Q11917.6257.62532箱式加热电阻炉131.931.916摇臂钻床Z3518.58.533车床CW6-1135.735.717圆柱立式钻床Z504013.1253.12534jlL式床 C5121A11010卧式镶床J6818圆柱立式钻床Z504013.125

12、3.125357070单臂刨床B1010表2-2机加二车间和铸造、狮焊等车间的负荷计算表序 号车间名称供电回路代号设备容量(kW)计算负荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1机加工二 车间No.1供电回路15546.554.4No.2供电回路1203642.1No.3供电回路10802铸造车间No.4供电回路1606465.3No.5供电回路1405657.1No.6供电回路1807273.4No.7供电回路86.403狮焊车间No.8供电回路1504589.1No.9供电回路17051101No.10供电回路75.604电修车间No.11供电回路1504578No.

13、12供电回路1464465No.13供电回路10802.3 车间负荷性质车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为3500h,属于三级负荷2.4 供电电源条件(1)本车间变电所从本厂35/10kV,降压变电所用架空线路弓I进10kV电源，如图所 示。架空线路长300m。总降压变电站车间受匚所荷设M)图2-2供电电源(2)工厂总降压变电所10kV母端上的短路容量按200MVA计。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top=1.7so要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0.9。(5)要求在车间变电所10kV侧计量。2.5车间自然条件(1)气象资料车间内最热月的平均温度

14、为30c。地中最热月的平均温度为20Co土壤冻结深度为1.10m。车间环境，属正常干燥环境。(2)地质水文资料 车间原址为耕地、地势平坦。地层以沙粘土为主，地下水位为2.8 5.3m。3设计方案3.1车间配电箱布置由车间平面布置图，按照容量接近和设备接近的原则， 可把一车间的设备分成5组,分组如下：NO.1: 29、30、31NO.2: 1428NO.3: 1、32、33、34、35NO.4: 6、7、11、12、13NO.5: 2、3、4、5、8、9、10配电箱的位置：D-靠墙放置 配电箱的位置：C-靠墙放置 配电箱的位置：C-靠柱放置 配电箱的位置：B-靠柱放置 配电箱的位置：B-8靠柱放

15、置3.2车间负荷计算及无功补偿3.2.1单组用电设备计算负荷的计算公式(1)有功计算负荷(单位为kW)P30 = KdFeKd为系数。(2)无功计算负荷(单位为kvar)Q30 = P301 a n(3-1)(3-2)（3）视在计算负荷（单位为kVA）Q _ P3030 = c07(4)计算电流(单位为A)S30I 30 .3U n(3-3)(3-4)Un为用电设备的额定电压（单位为kV）3.2.2多组用电设备计算负荷的计算公式（1）有功计算负荷（单位为kW）P30 = kx p Ri.(3-5)式中12 P30. i是所有设备组有功计算负荷P30之和，K P是有功负荷同时系数，可取0.850

16、.95。（2）无功计算负荷（单位为kvar）(3-6)!2Q30.i是所有设备无功Q30之和，KJp是无功负荷同时系数，可取 0.90.97。（3）视在计算负荷（单位为kVA)=P30 Q30(3-7)计算电流（单位为A）I 30S30_3Un(3-8)3.2.3无功功率计算（单位为kvar）电容器的补偿容量为:Q30 = P3o tan 1 - tan 2(3-9)注：根据建筑电气工厂企业用电设备组需要系数和功率因数查表可得：kd =0.2,tane =1.73, cos=0.5, k=0.9。3.2.4机加工一各组设备的有功功率计算负荷、无功功率计算负荷、视在功率计算负荷、计算电流P30:

17、P30 = kdPcPc =工各设备容量NO.1: 17.8kWNO.3: 31.545 kWNO.5: 7.765 kWQ30： Q 30 = P30 tan 6NO.1: 30.794 kWNO.3: 54.573 kWNO.5: 13.433 kWSc: S c = Pc cos（）NO.1: 35.568 kWNO.3: 63.034 kWNO.5: 15.516 kWIc： Ic = Sc 1.732 UnNO.1: 54.04ANO.3: 96.18ANO.5: 23.6ANO.2: 16.595kWNO.4: 4.525kWNO.2: 28.709 kWNO.4: 7.828 k

18、WNO.2: 33.16 kWNO.4: 9.042 kWNO250.38ANO.4: 13.74A3.2.5 机加工二、车间、铸造、电修四个车间计算所得结果表3-1机加工二、车间、铸造、电修负荷计算表车间名称回路及编号设备容量(kW)计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kV - AI30/A二车间No1供电回路15546.554.471.6108.7No2供电回路1203642.155.484.2No3供电回路1080812.2铸造车间No4供电回路1606465.391.4138.9No5供电回路1405657.180121.5No6供电回路1807273.4102.8156.2N

19、o7供电回路86.406.49.7狮焊车间No8供电回路1504589.199.8151.7No9供电回路17051101113.1171.9No10供电回路75.605.68.5电修车间No11供电回路150457890136.8No12供电回路146446578.5119.3No13供电回路1080812.2总计1406487.5625.4810.61231.83.2.6 机加工一，机加工二、车间、铸造、电修五个车间计算所得结果表3-2总车间负荷计算表总车间计算负 荷表设备容量一P30/kWQ30/kvarS30/kV - AI30/A1794.006509.157684.663853.2

20、321297.893.2.7 无功功率补偿由计算C0S发黑皿97可知:该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有0.0.597。而供电部门要求该厂10KV进线 最大负荷时的功率因素不应地于 0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因 此380V侧最大负荷时的功率因素应稍大于 0.90,暂取0.92来计算380V侧所需无功功 率补偿容量：Qc=P30(tan i- tan 2)=509.157tan(arccos0.597)- tan(arccos0.92)kvar=461.98kvar选电容器为BWF11-100-3W型，采用5台，总容量100kvarx 5=500kvar。因此无功 补

21、偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3-3。表3-3无功补偿后工厂的计算负荷cos计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿 前负荷0.597509.157684.663853.2321297.89380V侧无功补偿容量500380V侧补偿 后负荷0.94509.157184.663541.61822.915主变压器功率 损耗0.015S30=8.1240.06S30=32.49710kV侧负荷 总计0.922517.281217.16561.0230.853.2.8 车间变电所主变压器的选择装设一台主变压器，型式采用S9,而容量根据SN0T=630kV

22、AS30=561.02kVA选择, 即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单 位相联的高压联络线来承担。3.2.9 短路电流的计算图3-1短路电流的计算示意图（1）确定基准值:设 Sd=100MVA, Udi=10kV,低压侧 Ud2=0.4kV, WJ_Sdd-3Udi100MVA3 0.4kV100MVA3 10.5kV5.5kV二144kA（2）计算短路电路中各元件的电抗标幺值 a）电力系统,_* _ _X1 = 100MVA/ 200MVA= 0. 5b）架空线路x0=0.38Q/km,而线路长0.3km,故X2: = ,0. 38 0. 3

23、100MVA (10. 5KV)0. 103c）电力变压器有Uz%=4,故4 x100A=6.35630KVA因此绘等效电路，如图3-2所示V05-a2/1.033/6 35图3-2等值电路 计算k-1点（10kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 a）总电抗标幺值X.N 二 X1X2 V 0.5 0. 103 : 0.603b)三相短路电流周期分量有效值IK31 =id1x；k=5.5kA/0.603 = 9.12kAc)其他短路电流I = I (3) = I K3L =9.12kAiSh) =2.55I” =2.55x9.12 =23.26kAIS3) =1.51I =1.51

24、9.12 =13.77kAd)三相短路容量S% = Sd Xrk100MVA 0.603 = 165. 84MVA(4)计算k-2点(0.4kV侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 a)总电抗标幺值X/=X1X2X3 = 0. 50. 103 6.35 = 6. 953b)三相短路电流周期分量有效值Ik32 = Id2 X一)=144kA6.953 = 20.71kAk-2d 2 .、(k -1)c)其他短路电流I = I(3) = iK3% =20.71kA153) =1.84l =1.84x20.71 =38.11kAI S3) =1.09l =1.09x20.71 =20.57k

25、Ad)三相短路容量SI = Sd X，k/ = 100MVA 6. 593 = 15. 17MVA计算所得结果记录于表3-4:表3-4短路计算结果汇总表短路计算占 八、三相短路电流/kA三相短路容量/MV A (3)1 k（3）II oOi (3) i shI (3) I shSk3)k- 19.129.129.1223.2613.77165.84k- 220.7120.7120.7138.1122.5715.173.3机加一车间低压设备终端断路器和电线的选择动力配电箱参数选择计算举例(以No.4号干线设备编号为6的参数选择计算举例)： (a)设备的计算负荷No.1 设备容量 Pe=5.625

26、kW。则其计算电流为I 30Pe5 5.625KW 3 380 0.5 )= 17.09A,3Un cos其起动电流：I qd = KqdI e = 57 屋(3-10)取 I qd : 7I 30 = 7 17. 09 = 119. 63AI 0d a = 119.632. 5 = 47. 85Aq 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。(b)选择电线截面和型号根据允许温升选择截面，则应满足：I ax _ I 30 = 17. 09A查工业与民用配电技术手册且选择温度为300C,选取电线为BV-500,4x4o以上面相同的方式确定机加工一车间

27、每条线路的断路器和电缆截面面积并记录于表 3-5。表3-5机加一车间设备低压终端断路器和电线的选择配电 箱编 号设 备 编 号配电 箱内 编p额定 容量 (kW)计算参数(A)电线型号断路器I30I qd/a12912043.41121.55BV-500,4 工 10DZ20-100/503022452.09145.86BV-500,4 父 16DZ20-100/633134597.67273.48BV-500,4 m 50DZ20-100/100214110.12530.7786.15BV-500,4 m 10DZ20-100/401527.62523.1764.88BV-500,4 父6D

28、Z20-100/401638.525.8372.32BV-500,4 乂6DZ20-100/401743.1259.5026.60BV-500,4 黑 2.5DZ20-100/401853.1259.5026.60BV-500,4 黑 2.5DZ20-100/4019610.230.9986.78BV-500,4 父 10DZ20-100/402071.755.3214.90BV-500,4 黑 1.6DZ20-100/4021839.1225.54BV-500,4 x 2.5DZ20-100/4022939.1225.54BV-500,4 x 2.5DZ20-100/4023101339.5

29、0110.61BV-500,4 父 10DZ20-100/4024119.12527.7377.64BV-500,4 父6DZ20-100/4025124.112.4634.88BV-500,4 父4DZ20-100/402613412.1534.03BV-500,4 父4DZ20-100/4027141.75.1714.46BV-500,4 父 1.5DZ20-100/4028150.61.825.10BV-500,4 父 1DZ20-100/4031110.12530.7786.15BV-500,4 父 10DZ20-100/4032231.996.93271.42BV-500,4 m 5

30、0DZ20-100/10033335.7108.48303.75BV-500,4 m 50DZ20-200/1253441030.3985.08BV-500,4 父 10DZ20-100/4035570212.71595.58BV-500,4 父 120DZ20-200/1804615.62517.0947.86BV-500,4 父4DZ20-100/40724.62514.0539.35BV-500,4 父 2.5DZ20-100/401134.62514.0539.35BV-500,4 父 2.5DZ20-100/401244.62514.0539.35BV-500,4 乂 2.5DZ20

31、-100/401354.62514.0539.35BV-500,4 x 2.5DZ20-100/405212.0756.3117.65BV-500,4 父 1.5DZ20-100/40327.62523.1764.88BV-500,4 x6DZ20-100/40437.62523.1764.88BV-500,4 66DZ20-100/40547.62523.1764.88BV-500,4 x6DZ20-100/40854.62514.0539.35BV-500,4 黑 2.5DZ20-100/40964.62514.0539.35BV-500,4 父 2.5DZ20-100/401074.62

32、514.0539.35BV-500,4 黑 2.5DZ20-100/40高压母线的选择与校验：母线的选择内容包括 (确定母线的材料、截面形状、布置方式；选择母线的截面积；检验母线的热稳定和动稳定 )(1)温度修正系数-al - -Ia -al - -0(3-11)% 一母线最高长期允许温度，由一规定的标准环境温度，6o 一母线运行的实际温度(2)按照经济电流密度计算经济截面积Se = max =26.83 mm2J由于所给条件线路工作3500小时，查电力工程基础表 5-4可知J =1.15(3)母线的热稳定校验在导体短路时最高温度 为刚好等于短路时材料最高允许温度，从电力工程基础表5-5中可以

33、查得工作在30摄氏度下C=99Smin - j1 二:AK - AL cC -ak - Al(3-12)(3-13)低压母线的选择与高压侧母线计算方法相同。根据工业与民用配电技术手册查表得，10KV母线选LM 40X4,即母线尺寸为40mrK4mm380V母线选LM 4(40X4), 即相母线尺寸为40mme 4mm满足条件。(1) 10kV侧一次设备的选择校验(结果记录于表3-6)表3-6 10kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度台数装置地点条件参数UnI 30 I k. ishIntima数据10kV31.78A(I 1N T)9.12kA23. 26kA9

34、.122X1.9=158.03次 设 备 型 号 规 格额定参数UnI NI oci maxIt2t局压隔离开关GN19-10/400-12.510kV200A一25.5kA102X5=5001高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA一一1电压互感器JDJ-1010/0.1kV一一一一1电流互感器LQJ-1010kV100/5A一31.8kA813避雷器FS4-1010kV一一一一1户外式高压隔离开关GW1-10/40010kV400A一一一1表3-7 380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度台数装置地点条件参数UnI 30I I k. ish邙ima数据

35、380V1297.8920.71kA38.11kA20.712X0.7=300.2次设备型号规格额定参数UnInIoci maxIt2t低压断路器 DW151000380V1000A（大丁 130）一般 30kA1低压刀开关 HD131500/30380V1500A一1电流互感器 LMZJ1 0.5500V1500/5A一1电流互感器 LMZ1-0.5500V160/5A100/5A一14设计图纸4.1车间变电所主接线图图4-1车间变电所主接线图4.2车间低压平面布线图图4-2车间低压平面布线图精选范本5 结束语通过这次设计，让我了解了进行一个设计项目的过程和要注意的事项，设计是一个比较繁琐的

36、过程，许多的细节问题还要联系实际情况来考虑，当外部条件变化时，有一些相应的参数值将跟着变化，这就对我们的设计的精密度提出了更高的要求。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从拿到题目时的不知所措到定稿绘图，从理论到实践，在短短的两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重

37、重，毕竟是一次理论与实际相结合的体验，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过本次课程设计，让我对工厂供电的原理也有了更多的了解，对工厂供电的整体布局和设备等有了更深刻的了解。 除此之外， 它让我对课本知识进行了融会贯通， 毕竟，要设计一个完整的车间低压配电系统及车间变电所的设计，单靠某一章节或某一部分的知识是不够的，要在整本书中找自己需要的东西，简单的说，就要做到学以致用。在考虑问题时，不要指望一次就能把问题考虑成熟，要做好不断否定并不断修改的准备。有了这一次的方向设计，我的专业知识应用能力得到了提高，且进一步锻炼了自己的逻辑思维能力，并从中总结出宝贵的经验。参考文献1李宗纲 . 工厂供电设计M. 吉林科学技术出版社， 19852韩笑 .电力系统继电保护M. 机械工业出版社， 2011.83 刘介才.工厂供电M. 机械工业出版社，20034段春丽.建筑电气M. 机械工业出版社，2006.6（2013.1 重印）5 温步瀛 .电力工程基础M. 中国电力出版社， 20066中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册M.水利电力出版社，1995.12精选范本