機(jī)械加工車間配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì)新.doc

電力工程課程設(shè)計(jì) 課題名稱：某機(jī)修廠機(jī)械加工一車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì) 組 長(zhǎng)： 成 員： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 院： 指導(dǎo)教師： 摘 要 本設(shè)計(jì)是機(jī)械廠機(jī)加工車間的低壓配電系統(tǒng)及車間變電所供電系統(tǒng)。本文首先進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算，從經(jīng)濟(jì)和可靠性出發(fā)確定主接線方案。其次，通過(guò)短路電流計(jì)算出最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的短路電流，確定導(dǎo)線型號(hào)及各種電氣設(shè)備。最后根據(jù)本廠對(duì)繼電保護(hù)要求，確定相關(guān)的保護(hù)方案 在仔細(xì)研究各負(fù)荷的實(shí)際數(shù)據(jù)，并嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定，依照以上設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)本供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以到達(dá)提高生產(chǎn)效益的目的。關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；負(fù)荷計(jì)算；主接線；短路計(jì)算 目 錄1 緒論11.1 設(shè)計(jì)背景、目的及意義 11.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 11.3 設(shè)計(jì)原則 12 負(fù)荷計(jì)算 22.1 負(fù)荷計(jì)算 22.1.1 負(fù)荷計(jì)算的方法及其適用范圍 22.1.2 需用系數(shù)法 22.1.3 負(fù)荷確定 33 變電所主接線方案設(shè) 43.1 總配變電所的主接線方案比較選擇 54 短路電流的計(jì)算及一次設(shè)備的選擇原則 74.1 短路計(jì)算 74.1.1 短路電流計(jì)算目的 74.1.2 采用三相短路電流計(jì)算為標(biāo)準(zhǔn)的原因 74.1.3 短路電流計(jì)算的方法步驟 74.1.4 短路電流計(jì)算 85 車間配電線路設(shè)計(jì) 95.1 車間配電線路結(jié)線方案 95.2 動(dòng)力配電箱的選擇 95.3 刀開(kāi)關(guān)的選擇 105.4 配電線路敷設(shè)方式 106 繼電保護(hù)整定 106.1 概述 116.2 繼電保護(hù) 116.2.1 繼電保護(hù)的要求 116.2.2 過(guò)電流保護(hù) 126.2.3 電流速斷保護(hù) 126.3 繼電保護(hù)的選擇與整定 126.3.1 繼電保護(hù)的種類 136.3.2 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 147 結(jié)論 14參考文獻(xiàn) 15附錄一 一車間負(fù)荷詳細(xì)計(jì)算 16附錄二 短路電流計(jì)算 20附錄三 機(jī)加工一車間各配電線路的詳細(xì)選擇過(guò)程 23某機(jī)修廠機(jī)械加工一車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì)1 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景、目的及意義在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，如何正確地計(jì)算選擇各級(jí)變電站的變壓器容量及其它主要電氣設(shè)備，這是保證企業(yè)安全可靠供電的重要前提。做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作。根據(jù)該工廠的規(guī)模、負(fù)荷情況、供電條件、技術(shù)要求、自然條件，設(shè)計(jì)其總配變電所及配電系統(tǒng)。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)主要有以下內(nèi)容：（1） 車間的負(fù)荷計(jì)算（2） 總配電所位置和型式的選擇；（3） 變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)；（5） 短路電流的計(jì)算；1.3 設(shè)計(jì)原則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、10KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范及低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：（1） 必須遵循有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)作到保障人身和設(shè)備安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和合理。（2） 應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期和遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，作到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。（3） 必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案，滿足供電要求。（4） 應(yīng)注意執(zhí)行節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬和“以鋁代銅”等技術(shù)政策。2 負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計(jì)算2.1.1 負(fù)荷計(jì)算的方法及其適用范圍電力負(fù)荷計(jì)算方法包括:利用系數(shù)法、需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法。我國(guó)一般使用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法，如表2.1負(fù)荷計(jì)算方法及適用范圍。表 2.1 負(fù)荷計(jì)算的方法及其適用范圍序號(hào)計(jì)算方法適用范圍需要系數(shù)法當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、各臺(tái)設(shè)備容量相差不太懸殊時(shí)，特別在確定車間和工廠的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，宜于采用二項(xiàng)式法當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少、有的設(shè)備相差懸殊時(shí)，特別在確定干線和分支線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，宜于采用所以本設(shè)計(jì)中用需要系數(shù)法計(jì)算機(jī)加工車間的負(fù)荷。2.1.2 需用系數(shù)法用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備級(jí)從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷,設(shè)用電設(shè)備組的設(shè)備容量為，它指用電設(shè)備組所有設(shè)備(不含備用設(shè)備)的額定容量之和。由于用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不可能都同時(shí)滿負(fù)荷，同時(shí)設(shè)備本身存在有功率損耗，因此，用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為：其中，為設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；為設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之比：為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與取用功率之比；為配電線的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率與首端功率之比。令，稱為需要系數(shù)（1）單組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺(tái)數(shù)3臺(tái)時(shí)，計(jì)算負(fù)荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，即： 式中 總設(shè)備功率，單位kW Kd 需用系數(shù) 計(jì)算有功功率，單位為kW 計(jì)算無(wú)功功率，單位kvar 計(jì)算視在功率，單位kVA 功率因數(shù)角的正切值 電氣設(shè)備額定電壓，單位kV 計(jì)算電流，單位A當(dāng)每組電氣設(shè)備臺(tái)數(shù)3時(shí)，考慮其同時(shí)使用率非常高，將需用系數(shù)取為1，其余計(jì)算與上式公式相同（2）多組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個(gè)性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時(shí)，先將每一組都按上述步驟計(jì)算在各自負(fù)荷曲線上不可能同時(shí)出現(xiàn)，以一個(gè)同時(shí)系數(shù)來(lái)表達(dá)這種不同時(shí)率，因此其計(jì)算負(fù)荷為： 式中 有功同時(shí)系數(shù)，對(duì)于用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加， 取值范圍一般都在0.80.9；對(duì)于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加，取值范圍一般在0.850.95。無(wú)功同時(shí)系數(shù)，對(duì)于用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加,取值范圍一般都在0.900.95；對(duì)于車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加，取值范圍一般在0.930.97。（3）吊車電動(dòng)機(jī)組 對(duì)于吊車電動(dòng)機(jī)容量要求統(tǒng)一換算到，因此可得換算后的設(shè)備容量為式中，為吊車電動(dòng)機(jī)的銘牌容量；為與對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率；為其值等于25%的負(fù)荷持續(xù)率。2.1.3 負(fù)荷確定 根據(jù)利用系數(shù)法機(jī)械加廠負(fù)荷計(jì)算如表2.2所示為機(jī)加工廠各車間負(fù)荷計(jì)算表。機(jī)加工一車間詳細(xì)負(fù)荷計(jì)算見(jiàn)附錄一。表2.2 機(jī)加工廠負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間名稱供電回路代號(hào)設(shè)備容量計(jì)算負(fù)荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A0機(jī)加工一車間NO.1 供電回路131.4526.2945.4852.5379.91NO.2 供電回路8962.3062.394.77NO.3 供電回路160.7132.1455.6164.2397.7NO.4 供電回路1080812.151機(jī)加工二車間NO.1 供電回路15546.554.471.57 108.73 NO.2 供電回路1203642.155.39 84.16 NO.3 照明回路10808.00 12.15 2鑄造車間NO.4 供電回路1606465.391.43 138.92 NO.5 供電回路1405657.179.98 121.51 NO.6 供電回路1807273.4102.82 156.22 NO.7 照明回路86.406.40 9.72 3鉚焊車間NO.8 供電回路1504589.199.82 151.66 NO.9 供電回15 171.91 NO.10 照明回路75.605.60 8.51 續(xù)表2.24電修車間NO.11 供電回路150457890.05 136.82 NO.12 供電回路146446578.49 119.26 NO.13 照明回路10808.00 12.15 總計(jì)1797.16616.23726.49952.64 937.37 變壓器低壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷585.42 704.70 916.14 1393.58 3 變電所主接線方案設(shè)計(jì)3.2 總配變電所的主接線方案比較選擇本設(shè)計(jì)有兩臺(tái)變壓器的小型變電所。根據(jù)本車間的情況，負(fù)荷量不大，但屬于二級(jí)負(fù)荷，可靠性要求較高，有10KV高壓電來(lái)進(jìn)線供電；根據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則和要求有兩種方案可進(jìn)行選擇比較，其設(shè)計(jì)比較如下：方案一：高壓側(cè)無(wú)母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺(tái)變壓器變電所主接線方式。如圖3.3所示。圖3.3 高壓側(cè)無(wú)母線、低壓側(cè)單母線分段的雙臺(tái)變壓器變電所主接線圖方案一：供電可靠性高，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變壓器通過(guò)閉合低壓母線分段開(kāi)關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電，如果兩臺(tái)主變壓器低壓側(cè)主開(kāi)關(guān)（采用電磁或電動(dòng)機(jī)合閘操作的萬(wàn)能式低壓斷路器）都裝設(shè)互為備用電源自動(dòng)投入裝置（APD），則任一主變壓器低壓主開(kāi)關(guān)因電源斷電（失壓）而跳閘時(shí)，另一主變壓器低壓側(cè)的主開(kāi)關(guān)和低壓母線分段開(kāi)關(guān)將在APD作用下自動(dòng)合閘，恢復(fù)整個(gè)變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級(jí)負(fù)荷。方案二：高壓采用無(wú)母線、低壓雙母線的主接線，其接線圖如圖3.4所示。圖3.4 高壓側(cè)無(wú)母線單母，低壓雙母線接線圖優(yōu)點(diǎn)：這種方案可靠性好、運(yùn)行靈活，通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作可輪流檢修一組母線不致使供電中斷，一組母線檢修時(shí)所有回路均不中斷供電 ，檢修任一回路的母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)時(shí),只中斷該回路的供電 。檢修任一回路斷路器時(shí),可用母聯(lián)斷路器代替工作；擴(kuò)建方便，這種方案廣泛用于進(jìn)出線回路較多，容量大的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：(1)運(yùn)行方式改變時(shí),需要用母線隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行倒閘操作,操作步驟較為復(fù)雜,容易出現(xiàn)誤操作,導(dǎo)致人身或設(shè)備事故。(2)任一回路斷路器檢修時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。(3)增加了大量的母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)及母線的長(zhǎng)度，配電裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占地面積與投資都有所增加。兩種法案的比較（1） 從安全性看這兩種主接線方式都滿足國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全，滿足供電要求。（2） 從可靠性來(lái)看，方案一的可靠性比方案二的差一些。但方案二任一回路斷路器檢修時(shí),該回路仍需停電或短時(shí)停電。（3） 從靈活性看，方案一操作比方案二更簡(jiǎn)單，方案二雙母線機(jī)構(gòu)復(fù)雜維修和維護(hù)程度大。（4） 從經(jīng)濟(jì)上看，方案二由于采用大量的斷路器和母線的長(zhǎng)度比方案一大幅度增加，所以初投資成本高，且線路維護(hù)工作量大，所以運(yùn)行成本高，根據(jù)該工廠工作環(huán)境和條件。本廠屬二級(jí)負(fù)荷。因此主接線方案選擇方案一，機(jī)械加工廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)主接線如附錄四所示。4 短路電流的計(jì)算及一次設(shè)備的選擇原則4.1 短路計(jì)算4.1.1 短路電流計(jì)算目的 為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，準(zhǔn)確計(jì)算繼電保護(hù)裝置的整定值，就需要計(jì)算短路故障發(fā)生時(shí)通過(guò)元件的最大可能的短路電流。 由于在發(fā)電機(jī)附近短路的兩相短路電流和在靠近中性點(diǎn)接地的變壓器短路的單相短路電流可能大于三相短路電流。因此，應(yīng)根據(jù)不同的供電系統(tǒng)模型求出： 最大短路電流：確定電器設(shè)備容量或額定參數(shù)； 最小短路電流：作為選擇熔斷器、整定繼電保護(hù)裝置的依據(jù)。4.1.2 采用三相短路電流計(jì)算為標(biāo)準(zhǔn)的原因 電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性大；但三相短路的短路電流值最大，造成的危害也最嚴(yán)重。作為選擇校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以最嚴(yán)重的三相短路電流的計(jì)算為主。4.1.3 短路電流計(jì)算的方法步驟（一）歐姆法（有名制法）1、繪制計(jì)算電路圖，選擇短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算電路圖上應(yīng)將短路計(jì)算中需計(jì)入的所有電路元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)。短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。2、計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗，包括電力系統(tǒng)、電力線路和變壓器的阻抗。3、繪制短路回路等效電路，并計(jì)算總阻抗。等效電路圖上標(biāo)注的元件阻抗值必須換算到短路計(jì)算點(diǎn)。4、計(jì)算短路電流。分別對(duì)各短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算其三相短路電流周期分量、短路次暫態(tài)短路電流、短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流。（二）標(biāo)幺值法（相對(duì)單位制法）1、繪制計(jì)算電路圖，選短路計(jì)算點(diǎn)。與前面歐姆法相同。2、設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流。3、計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值，一般只計(jì)算電抗。4、繪制短路回路等效電路，并計(jì)算總阻抗。采用標(biāo)幺值法計(jì)算時(shí)，無(wú)論有幾個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，其短路等效電路都只有一個(gè)。5、計(jì)算短路電流，與歐姆法相同。標(biāo)幺制法相對(duì)于歐姆法來(lái)說(shuō)有三個(gè)主要的特點(diǎn)：采用標(biāo)幺制易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性及參數(shù)，能夠簡(jiǎn)化計(jì)算公式，能在一定程度上簡(jiǎn)化計(jì)算工作。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路電流計(jì)算。4.1.4 短路電流計(jì)算 如圖4.1所示為根據(jù)變電所主接線方案繪制的短路等效電路圖,圖中標(biāo)出各元件的電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明了短路計(jì)算點(diǎn)。圖4.1 短路電流計(jì)算等效電路圖按供電工程設(shè)計(jì)說(shuō)明,短路計(jì)算點(diǎn)的短路電流如表4.2所示。詳細(xì)的短路電流計(jì)算見(jiàn)附錄二。表4.2 短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方式三相短路電流（kA）電壓（kV）三相短路容量Sk(MVA)Ik(3)ish(3)Ish(3)k-19.1723.3813.8410.5166.7k-2最大運(yùn)行31.357.834.10.421.74最小運(yùn)行13.2524.414.450.411.6310限流電抗器應(yīng)滿足的條件裝置地的設(shè)備的計(jì)算電流設(shè)備的按三相短路沖擊電流校驗(yàn)按三相短路穩(wěn)態(tài)電流校驗(yàn)備注（1） 表中“”表示必須校驗(yàn)，“”表示不要校驗(yàn)；（2） 選擇變電所高壓側(cè)的設(shè)備和導(dǎo)體時(shí)，其計(jì)算電流應(yīng)取主變壓器高壓側(cè)額定電流；（3） 對(duì)高壓斷路器，其最大開(kāi)斷電流應(yīng)不小于實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間。5 車間配電線路設(shè)計(jì)5.1 車間配電線路結(jié)線方案本車間采用動(dòng)力照明各取了380/220V三相四線制TN-C系統(tǒng)。車間用電設(shè)備較多，排列整齊，且均屬于第三類負(fù)荷。經(jīng)綜合考慮后采用樹干式結(jié)線方式，機(jī)加工一車間配電布置圖見(jiàn)附錄六。5.2 動(dòng)力配電箱的選擇如表6.1所示為機(jī)加工一車間各配電線路的選擇結(jié)果。其詳細(xì)選擇過(guò)程見(jiàn)附錄三所示。表6.1 機(jī)加工一車間各配電線路的選擇結(jié)果設(shè)備代號(hào)設(shè)備名稱容量KW計(jì)算電流啟動(dòng)電流動(dòng)作電流斷路器型號(hào)線路規(guī)格型號(hào)1車床C630M10.1 18.1 126.8 152DZ20-160/3BV-34 SC152萬(wàn)能工具磨床M5M2.1 3.7 28.0 31.2 DZ20-40/3BV-31.5 SC153、4、5普通車床C620-17.6 13.6 95.5 115DZ20-160/3BV-34 SC156普通車床C620-35.6310.170.584.6DZ20-100/3BV-31.5 SC157、8、9、10、11、12普通車床C6204.6 8.3 57.9 69.5 DZ20-80/3BV-31.5 SC1513螺旋套絲機(jī)S-81393.1 5.6 39.1 47.0 DZ20-80/3BV-31.5 SC1514普通車床C63010.1 18.1 126.8 152DZ20-200/3BV-34 SC1515管螺紋車床Q1197.6 13.6 95.5 115DZ20-160/3BV-34 SC1516搖臂鉆床Z358.5 15.2 106.5 128DZ20-160/3BV-34SC1517、18圓柱立式鉆床Z50403.1 5.6 39.1 47.0 DZ20-80/3BV-31.5 SC15195t單梁吊車10.2 18.3 127.8 153DZ20-200/3BV-34 SC1520立式砂輪1.8 3.1 21.9 26.3 DZ20-40/3BV-31.5 SC1521、22牛頭刨床B6653.0 5.4 37.6 45.1 DZ20-80/3BV-31.5 SC1523萬(wàn)能銑床X63WT13.0 23.3 162.9 195DZ20-200/3BV-310 SC2024立式銑床X52K9.1 16.3 114.3 137DZ20-160/3BV-34 SC1525滾齒機(jī)Y-364.1 7.3 51.4 61.6 DZ20-80/3BV-31.5 SC1526插床B50324.0 7.2 50.1 60.1 DZ20-80/3BV-31.5 SC1527弓鋸機(jī)G721.7 3.0 21.3 25.6 DZ20-40/3BV-31.5 SC1528立式鉆床Z5120.6 1.1 7.5 9.0 DZ2020/3BV-31.5 SC1529電極鹽浴電阻爐20.0 35.8 250.5 301DZ20-350/3BV-310 SC2530井式回火電阻爐24.0 42.9 300.6 361DZ20-400/3BV-316 SC2531箱式加熱電阻爐48.0 85.9 601.3 722DZ20-800/3BV-350 SC5032車床CW6-131.9 57.1 399.6 480DZ20-500/3BV-325 SC3233立式車床C512-1A35.7 63.9 447.2 537DZ20-630/3BV-325 SC32續(xù)表6.134臥式鏜床J6810.0 17.9 125.3 150DZ20-160/3BV-34 SC1535單臂刨床B101070.0 125876.9 1052DZ20-1250/3BV-370 SC505.3 刀開(kāi)關(guān)的選擇 選擇刀開(kāi)關(guān)必須要滿足開(kāi)關(guān)的額定容量必須大于整個(gè)設(shè)備的線路上的尖峰電流，即多臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算用式：或。式中，和分別為用電設(shè)備中啟動(dòng)電流與額定電流之差為最大值的那臺(tái)設(shè)備的啟動(dòng)電流及其啟動(dòng)電流與額定電流之差。為除啟動(dòng)電流與額定電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備之外的其他n-1臺(tái)設(shè)備的額定電流之和；為上述n-1臺(tái)設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，按臺(tái)數(shù)多少選取，一般取0.71；為全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線路的計(jì)算電流。如表6.2所示為一車間各動(dòng)力干線主要參數(shù)及選擇刀開(kāi)關(guān)的型號(hào)。表6.2各動(dòng)力干線刀開(kāi)關(guān)的型號(hào)選擇結(jié)果配電箱代號(hào)總?cè)萘縆WI30(A）Ipk刀開(kāi)關(guān)型號(hào)LP-1-135.221.40 81.9103.3HD13-200/31LP-1-226.2515.9649.765.66HD13-100/31LP-1-37042.55751.6794.15HD13-1000/31LP-2-18994.77515.4610.17HD13-1000/31LP-3-1110.2367.01383.3450.31HD13-600/31LP-3-240.0822.81139.6162.41HD13-200/31LP-3-310.46.324450.32HD13-100/315.4 配電線路敷設(shè)方式 各配電支線均采用BV型絕緣導(dǎo)線鋼管沿地暗敷設(shè)。動(dòng)力配電箱安裝高度中心距1.6m，鐵殼開(kāi)關(guān)安裝高度1.5m。6 繼電保護(hù)整定6.1 概述工廠供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，必須有相應(yīng)的保護(hù)裝置將故障部分及時(shí)的從系統(tǒng)中切除，以保證非故障部分的正常工作，或發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便值班人員檢查并采取消除故障的措施。工廠供電系統(tǒng)的高壓配電網(wǎng)保護(hù)裝置采用繼電保護(hù)裝置或高壓熔斷器，車間低壓配電系統(tǒng)保護(hù)裝置采用低壓斷路器和低壓熔斷器。繼電保護(hù)裝置及各種不同類型的繼電器，以一定的方式連接與組合，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作，作用于斷路器脫扣線圈或給出報(bào)警信號(hào)，以達(dá)到對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的目的。6.2 繼電保護(hù)6.2.1 繼電保護(hù)的要求(1) 選擇性：指在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只使電源一側(cè)距離故障點(diǎn)最近的 繼電保護(hù)置動(dòng)作，通過(guò)開(kāi)斷電器將故障切除，而非故障部分仍然正常工作。(2) 靈敏度：保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)的反應(yīng)能力稱為靈敏性。(3) 可靠性：繼電保護(hù)裝置必須可靠的工作，接線方式力求簡(jiǎn)單，觸點(diǎn)回路少，設(shè)計(jì)時(shí)不必考慮故障極難發(fā)生的特殊情況。繼電保護(hù)裝置的可靠性可以用據(jù)動(dòng)率及誤動(dòng)率來(lái)衡量。顯然據(jù)動(dòng)率及誤動(dòng)率越小，則保護(hù)的可靠性越高。(4) 速動(dòng)性：速動(dòng)性就是快速切斷故障。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，快速切除故障可使電壓降低的時(shí)間縮短，減少對(duì)用電設(shè)備的影響。工業(yè)企業(yè)供電線路基本上是開(kāi)式單端供電網(wǎng)絡(luò)，廠區(qū)內(nèi)距離較短，常用的保護(hù)裝置有：帶定限或反時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)；低電壓保護(hù)；速斷保護(hù)；中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)，以及由雙電源供電時(shí)的功率方向保護(hù)。6.2.2 過(guò)電流保護(hù)當(dāng)流過(guò)被保護(hù)元件中的電流超過(guò)預(yù)先整定的某個(gè)數(shù)值時(shí)就使斷路器跳閘或給出報(bào)警信號(hào)的裝置。（1） 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置電流繼電器本身的動(dòng)作時(shí)限是固定的，與通過(guò)他的電流大小無(wú)關(guān)。整定保護(hù)裝置的電流值時(shí)，必須使返回電流大于線路出現(xiàn)且能持續(xù)12秒的尖峰電流。（2） 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置繼電器本身動(dòng)作帶有時(shí)限，并有動(dòng)作指示掉牌信號(hào)，所以回路不需接時(shí)間繼電器和信號(hào)繼電器。和定時(shí)限保護(hù)裝置比較，反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置所須的繼電器數(shù)量少，因而投資少、接線簡(jiǎn)單，可用于交流操作，且能實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)。缺點(diǎn)是它的動(dòng)作時(shí)限誤差大，尤其是在速斷部分。6.2.3 電流速斷保護(hù)定時(shí)限電流保護(hù)裝置的時(shí)限一經(jīng)整定便不能變動(dòng)，當(dāng)某段發(fā)生三相短路故障時(shí)，斷路器的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間必須經(jīng)過(guò)才能動(dòng)作，達(dá)不到速斷的目的，為了減小本段線路故障下的事故影響范圍，當(dāng)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作限大于0.50.7時(shí)，便需設(shè)置電流速斷保護(hù)，以保證本段線路的短路故障能迅速切除。6.3 繼電保護(hù)的選擇與整定6.3.1 繼電保護(hù)的種類廠區(qū)10KV線路保護(hù)：根據(jù)本廠的實(shí)際情況，設(shè)下列保護(hù)：（1） 過(guò)電流保護(hù)（2） 電流速斷保護(hù)6.3.2 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置所需的繼電器數(shù)量少，因而投資少、接線簡(jiǎn)單，可用于交流操作，且能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)。缺點(diǎn)是它的動(dòng)作時(shí)限誤差大，尤其是在速斷部分。鑒于反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，在中小型工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用的很普遍。在本設(shè)計(jì)中也采用反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。為了保證動(dòng)作的選擇性過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定，應(yīng)從距離電源最遠(yuǎn)的保護(hù)裝置（末級(jí)）開(kāi)始，即自負(fù)載側(cè)向電源側(cè)數(shù)過(guò)去，后一級(jí)的線路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比前一級(jí)線路的保護(hù)時(shí)限大一個(gè)時(shí)間階級(jí)t 。各段線路保護(hù)的時(shí)限是逐級(jí)提高的，一般t取0.50.7秒。表7.1 繼電保護(hù)的整定計(jì)算公式：序號(hào)類 別整定參數(shù)整定計(jì)算公式1帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)限一般應(yīng)比前一級(jí)保護(hù)短一個(gè)時(shí)間級(jí)差=0.50.7s但終端變電所的動(dòng)作時(shí)限可取為最短時(shí)限0.5s。2電流速斷保護(hù)速斷電流符號(hào)含義線路的最大負(fù)荷電流，對(duì)于變壓器高壓側(cè)的過(guò)電流保護(hù)，通常取2 。線路末端的最大短路電流，對(duì)于變壓器高壓側(cè)的速斷保護(hù)，應(yīng)取低壓母線折算到高壓側(cè)的值?？煽肯禂?shù)，對(duì)于GL型繼電器取1.3。接線系數(shù)，相電流取1。繼電器返回系數(shù)，通常?。?.80.85）電流互感器變比。變壓器一次側(cè)額定電流。變壓器二次側(cè)額定電流。表7.2 繼電保護(hù)靈敏度的計(jì)算公式:序號(hào)類 別保護(hù)靈敏度計(jì)算公式與要求1帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)1.5式中心路末端（對(duì)變壓器為低壓側(cè)母線）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流（對(duì)變壓器為此電流折算到高壓側(cè)之值）。1帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流。續(xù)表7.22電流速短保護(hù)1.5式中線路首端（對(duì)變壓器為高壓側(cè)）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流。 電流速斷裝置的動(dòng)作電流。1、 變電所的保護(hù)裝置（1） 過(guò)電流裝置的整定計(jì)算： 1） 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流計(jì)算：當(dāng)線路末端k-1點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)根據(jù)以前所選的電流互感器LQJ-10-400/5得知變比為200/5A帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)：，整定為2.5。選用GL-11/5型電流繼電器。動(dòng)作時(shí)限：由于車間變電所屬終端變電所，動(dòng)作時(shí)限可按最小值整定，即整定為0.5s。2） 靈敏度校驗(yàn)：（兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系）=所以滿足靈敏度要求。（2）電流速斷保護(hù)：利用以上所選GL型繼電器的電流速斷裝置速斷電流：速斷電流倍數(shù)：即整定為7倍靈敏度檢驗(yàn)：滿足靈敏度要求。2 、變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置 低壓總開(kāi)關(guān)采用DW15-1500/3型，低壓斷路照明，三相勻裝過(guò)流脫扣器，既可保護(hù)低壓的相間短路和過(guò)負(fù)荷（利用其延時(shí)脫扣器），而且所保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路短路。 經(jīng)效驗(yàn)均能滿足要求。7 結(jié)論本設(shè)計(jì)利用需用系數(shù)法對(duì)機(jī)械加工廠進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，無(wú)功功率補(bǔ)償采用低壓側(cè)電容并聯(lián)補(bǔ)償方法，這種方法能補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)以前的無(wú)功功率、經(jīng)濟(jì)效益比較好。根據(jù)機(jī)械加工車間用電特點(diǎn)和需求，主接線方案采用了高壓側(cè)無(wú)母線、低壓側(cè)單母線分段的主接線方案。根據(jù)干式變壓器與油浸變壓器在經(jīng)濟(jì)和安裝條件對(duì)比，選擇兩臺(tái)SC9-500/10系列干式變壓器。 依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、10KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范及低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等規(guī)定，在高低壓設(shè)備的選型時(shí)以選擇開(kāi)關(guān)柜的方案進(jìn)行設(shè)備的選擇，線路選擇時(shí)以滿足熱穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度、5%的電壓損耗等要求進(jìn)行合理的選擇，利用反時(shí)限繼電器對(duì)變電所進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，防雷保護(hù)利用避雷線和接地裝置的設(shè)計(jì)，一車間照明采用混光燈具CXGC204-GN360進(jìn)行設(shè)計(jì)，一車間低壓配電系統(tǒng)和采用聚露乙烯絕緣銅芯線（BV）對(duì)用電設(shè)備供電線路的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)只是在理論上對(duì)機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及變電所進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果在設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面再進(jìn)行進(jìn)一步分析對(duì)比后，本設(shè)計(jì)將具有更好的經(jīng)濟(jì)性。參考文獻(xiàn)1 劉介才編，工廠供電.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20042 劉介才主編，工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19933 李宗綱等編，工廠供電設(shè)計(jì).吉林科學(xué)技術(shù)出版社，19854 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編，工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：水利電力出版社，19945 工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)編寫組編著，工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（上、下冊(cè)）。中國(guó)電力出版社，19976 工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)編寫組編著，工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（上、下冊(cè)補(bǔ)充本）。中國(guó)電力出版社，19987 王國(guó)君主編，電氣制圖與讀圖手冊(cè)。北京：科學(xué)普及出版社，1995附錄一 一車間負(fù)荷詳細(xì)計(jì)算1 機(jī)加工一車間負(fù)荷計(jì)算在本設(shè)計(jì)中機(jī)加工一車間有四路干線進(jìn)行供電。一號(hào)干線、二號(hào)干線、三號(hào)干線為動(dòng)力線，四號(hào)干線為一車間照明干線。1.1 一號(hào)干線負(fù)荷計(jì)算 13臺(tái)金屬冷加工機(jī)床組 查附錄表1，取Kd=0.2,. 故: =0.2131.45=26.29 kW =26.291.73=45.48 kvar因此總的計(jì)算負(fù)荷:1.2 二號(hào)干線負(fù)荷計(jì)算 三臺(tái)電阻爐 查附錄表1 ， 取Kd=0.7,Cos=1,. 故: =0.789=62.3 kW =17.80=0 kvar因此總計(jì)算負(fù)荷: 1.3 三號(hào)干線負(fù)荷計(jì)算 1.3.1 18臺(tái)金屬冷加工機(jī)床組 查附錄表1，取Kd=0.2,. 故: =0.2160.50=32.1 kW =32.11.73=55.53 kvar 1.3.2 吊車計(jì)算負(fù)荷 查附錄表1得Kd=0.15,=25%；因此計(jì)算負(fù)荷: =0.95(32.1+1.53)=31.94 kW =0.97(55.53+2.64)=56.42 kvar 四號(hào)干線負(fù)荷計(jì)算 機(jī)加工一車間照明負(fù)荷計(jì)算 （1）車間照明的安裝容量.由車間工藝平面圖可知車間 照明總面積約為 ,查參考文獻(xiàn)工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表ZL 13-13可知單位面積安裝功率為(計(jì)算高度8-12 m ，平均照度為30lx),則車間均勻布置的一般照明負(fù)荷為。（2）其它部分的照明負(fù)荷見(jiàn)表2.5。表2.5其他部分的照明負(fù)荷單獨(dú)使用一般照明照度（lx）面積（m2）安裝功率（w）工具室303x6120工藝室303x6120低壓配電室303x7.5120變壓器室203x3.7575高壓室303x3.75100總計(jì)535總照明負(fù)荷 取8kw。機(jī)加工一車間各設(shè)備負(fù)荷計(jì)算詳細(xì)情況如表2.6所示。表2.6 機(jī)加工一車間負(fù)荷列表干線代號(hào)配電箱代號(hào)設(shè)備代號(hào)設(shè)備名稱容量kwKdCOStan計(jì)算負(fù)荷P30kwQ30KvarS30KV.AI30ALP-1LP-1-12萬(wàn)能工具磨床M5M2.08 0.20 0.50 1.73 0.42 0.72 0.83 1.26 3普通車床C620-17.63 0.20 0.50 1.73 1.53 2.64 3.05 4.64 4普通車床C620-17.63 0.20 0.50 1.73 1.53 2.64 3.05 4.64 5普通車床C620-17.63 0.20 0.50 1.73 1.53 2.64 3.05 4.64 6普通車床C620-35.63 0.20 0.50 1.73 1.13 1.95 2.25 3.42 續(xù)表2.6LP-1LP-1-17普通車床C6204.63 0.20 0.50 1.73 0.93 1.60 1.85 2.81 總計(jì)35.27.04 12.18 14.07 21.40 LP-1-28普通車床C6204.63 0.20 0.50 1.73 0.93 1.60 1.85 2.81 9普通車床C6204.63 0.20 0.50 1.73 0.93 1.60 1.85 2.81 10普通車床C6204.63 0.20 0.50 1.73 0.93 1.60 1.85 2.81 11普通車床C6204.63 0.20 0.50 1.73 0.93 1.60 1.85 2.81 12普通車床C6204.63 0.20 0.50 1.73 0.93 1.60 1.85 2.81 13螺旋套絲機(jī)S-81393.13 0.20 0.50 1.73 0.63 1.08 1.25 1.90 總計(jì)26.35.25 9.08 10.49 15.96 LP-1-335單臂刨床B101070.00 0.20 0.50 1.73 14.00 24.22 27.98 42.55 總計(jì)70.014.00 24.22 27.98 42.55 LP-2LP-2-129電極式鹽浴電阻爐20.00 0.70 1.00 0.00 14.00 0.00 14.00 21.30 30井式回火電阻爐24.00 0.70 1.00 0.00 16.80 0.00 16.80 25.56 31箱式加熱電阻爐45.00 0.70 1.00 0.00 31.50 0.00 31.50 47.92 總計(jì) 89.062.30 0.00 62.30 94.77 LP-3LP-3-11車床C630M10.13 0.20 0.50 1.73 2.03 3.50 4.05 6.16 14普通車床C63010.13 0.20 0.50 1.73 2.03 3.50 4.05 6.16 15管螺紋車床Q1197.63 0.20 0.50 1.73 1.53 2.64 3.05 4.64 16搖臂鉆床Z358.50 0.20 0.50 1.73 1.70 2.94 3.40 5.17 17圓柱立式鉆床Z50403.13 0.20 0.50 1.73 0.63 1.08 1.25 1.90 18圓柱立式鉆床Z50403.13 0.20 0.50 1.73 0.63 1.08 1.25 1.90 續(xù)表2.6LP-3LP-3-132車床CW6-131.90 0.20 0.50 1.73 6.38 11.04 12.75 19.39 33立式車床C512-1A35.70 0.20 0.50 1.73 7.1