车间配电设计与施工.docx

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车间配电设计与施工

广州鑫锋电气设备制造有限公司

员工学习手册

车

间

电

路

设

计

与

施

工

设计是灵魂，质量是生命！

电气设计室制

经理办公室宣

2010年4月6日

摘要

随着我国经济的不断发展，我国的工厂企业的规模也逐渐增大，安全隐患也就随之而来。

本次课程设计主要针对机械加工车间的配电系统进行安全性设计。

依据技术经济比较，确定了机械加工车间的配电方案；合理的选择配电线路种类、敷设方式和导体的选择等；采用了“ABC”法进行分组、干线负荷计算和车间配电室总负荷计算，并选择导线截面和配电箱及变压器等主要电气设备；随后又进行电压损失校核、热稳定性校核和保护接零安全性校核；最后绘制配电系统图和配电平面图。

关键词：

机械加工车间；配电系统；负荷计算

摘要I

1车间配电与线路敷设方式的确定1

1.1车间配电方式的确定1

1.2车间配电线路敷设方式确定与导体的选择2

1.2.1车间内配电线路敷设方式2

1.2.2导体的选择2

2负荷计算2

2.1电气设备分组与支干线、干线回路数确定2

2.1.1电气设备的分组2

2.1.2支干线、干线回路数确定3

2.2分组、干线负荷计算3

2.2.1单台设备负荷计算3

2.2.2分组负荷计算4

2.2.3“ABC”法干线负荷计算5

2.3车间配电室总负荷计算6

3主要电气设备与线路截面选择8

3.1导线截面选择8

3.2配电箱选择9

3.3变压器选择10

3.4开关电器与保护元件选择11

3.4.1熔断器的选择11

3.4.2开关电器的选择12

4校核12

4.1线路电压损失校核12

4.2线路热稳定校核13

4.2.1阻抗的计算13

4.2.2短路电流计算13

4.2.3校核13

4.3保护接零可靠性校核14

5结论15

参考文献16

附表一机械加工车间配电平面图17

附表二机械加工车间配电系统图18

1车间配电与线路敷设方式的确定

1.1车间配电方式的确定

本次设计的机械加工车间电源是从35/10千伏厂总降压变电所10千伏母线采用架空线路受电，线路长度为200米,通常有以下几种配电方式：

放射式配电，它的优点：

配电回路故障之影响单一负荷，可靠性较高；配电设备集中，配电线故障发生后，影响范围较小，切换操作方便；负荷间的相互影响小，电能质量高；保护和自动化易于实现。

缺点：

需要的回路数多，配电设备投资大，占用空间大；有色金属消耗量较大，造价较高。

基于以上优缺点，放射式配电多用于向重要负荷配电，或向单台功率较大的设备配电。

树干式配电，它的配电方式特点是一回线路顺次向若干负荷配电，即每一负荷都是通过分支线向干线索取所需电能的，其优、缺点与放射式配电正好相反，配电线路和高压开关柜数量少且投资少，但事故后范围影响较大，供电可靠性较差。

因此适用于向不重要的负荷或小功率用电设配配电或用于设备的布置比较均匀、容量不大、又无特殊要求的场合。

环式配电，是树干式配点的一种延伸，将树干式配电干线的末端接回到电源端，就构成了环式配电，有闭路环式和开路环式两种运行方式，由于闭环运行需要满足一些特定的条件，运行控制要求也相对较高，因此常采用开环式运行，即正常运行时环路中有一只环路开关是出于断开状态的。

环式配电可靠性较高，网络中任何一段线路故障均不会造成用户停电且网络结构清晰，但环路中的配电线路和所有开关都要承受环路功率，因此投资较树干式配电较大，保护整定和运行切换也较为复杂。

链式配电方式，特点与树干式相似，适用于距配电屏较远而彼此相距又较近的不重要的小容量用电设备；链式的设备一般不超过三台，其总容量不大于10KW，其中一台不超过5KW。

基于以上几种方式及结合机械加工车间的特点综合考虑，选择配电系统配电方案时充分考虑节省基建投资，降低运行费用，减少有色金属消耗量。

本机械加工车间配电方案综合选择主体为树干式配电方式，其中的几台大设备（大功率）采用放射式。

此外，低压配电系统应满足生产所必须的供电可靠性，电能质量好，满足生产要求：

同时应注意接线简单，操作安全，便于检修，具有一定灵活性；能适应车间生产上的变化和设备检修的需要。

1.2车间配电线路敷设方式确定与导体的选择

1.2.1车间内配电线路敷设方式

按敷线的方式可分为明配线和暗配线两种。

导线沿墙壁、天花板、柱子等明敷设为明配线，通常有塑夹板配线、瓷瓶配线、瓷珠配线、板槽配线、钢（塑料）管配线等等。

导线穿管埋设在地下，墙内，或装设在顶棚内称为暗配线。

施工中常用的线管有电线管、水煤气管、硬塑料管、和半硬塑料管四种。

水煤气管的管壁比较厚，适用于有机械外力和轻微腐蚀气体场所内明敷或暗敷；电线管的管壁比较薄，适用于干燥场所；硬塑料管适用于腐蚀性较大的场所；半塑料管刚柔结合、易于施工、加工的劳动强度低且质轻，广泛应用于民用建筑暗配管。

因本车间自然条件为：

（1）车间内最热月份平均温度为30C；

（2）地中最热月份平均温度为25C（当埋入深度为0.5米以上），而埋入深度为1米以下是的平均温度为20C；（3）土壤冻结深度为1.10米；（4）车间环境特征，正常干燥环境。

因此，本次连接设备的电线选用聚氯乙烯绝缘电线水煤气钢管地下暗敷设。

1.2.2导体的选择

根据《低压配电规范》第2.2.1条规定：

导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。

绝缘导体除满足上述条件外，尚应符合工作电压的要求。

选择导体截面，应符合下列要求：

一、线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求；

二、按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于计算电流；

三、导体应满足动稳定与热稳定的要求；

四、导体最小截面应满足机械强度的要求，固定敷设的导线最小芯线截面应符合规定，本次实验选择铜导体。

2负荷计算

2.1电气设备分组与支干线、干线回路数确定

2.1.1电气设备的分组

根据方便操作、方便选择电器、就近原则、不同班组等原则把机械加工车间共为六组。

具体分组为:

表2.1设备分组

组别

设备序号

设备容量（KW）

1

1、2、3、4

9、4.625、3、4.125

2

5、6、7、8、9

1.5、1.45、3、3、4.5

3

17、18

9、9

4

22、24

4.625、6.925

5

10、11、12、13、14、15、16

4.625、7.125、7.125、10.125、4.625、4.625、1.5

6

23、25

9.8、10

对于19、20、21三台设备因其功率较大，采用放射式配电直接接到电源端。

2.1.2支干线、干线回路数确定

本次设计采用的是干线放射式的配电方案，又根据各种机械设备的位置和工作性质，在此次设计中，划分为三个供电回路进行配电。

三个配电回路分别为：

第一个供电回路：

第一组、第二组、第三组、第四组；

第二个供电回路：

第五组、第六组。

2.2分组、干线负荷计算

2.2.1单台设备负荷计算

单台设备的有功计算负荷

（Pjs）：

Pjs=Pe/

公式中的效率取值为功率大的设备，效率相对较大。

相反，功率小的设备效率相对较小，本次设计中讲效率定为1。

确定了有功计算负荷（Pjs）后，无功计算负荷Qjs:

Qjs=Pjstg

（公式2.1）

式中：

Qjs为无功计算负荷（KVar）；

tg

为用电设备的平均功率因数cos

对应的正切值；

（公式2.2）

式中：

Sjs为视在负荷（KVA）；

计算电流Ijs：

Ijs=

（公式2.3）

式中：

Ijs为计算电流（A）；

Ue为电压380V。

按式2.1，2.2，2.3计算单台用电设备有功计算负荷、无功计算负荷、计算电流，查询《工厂供电简明设计手册》确定导线截面积。

其中得到具体数据如表2.2。

表2.2单台用电设备有功计算负荷、无功计算负荷、计算电流

设备

设备名称、型号

Pjs（KW）

Cos

Qj（KVar）

Sjs（KWA）

Ijs（A）

整合电流Ih

导线截面积Sm

1

皮带车床6咫

9

0.6

12

15

22.790

28

4

2

普通车床C620

4.625

0.6

6.167

7.708

11.712

12

1.0

3

牛头刨床B665

3

0.53

4.53

5.433

8.255

12

1.0

4

立式钻床Z535

4.125

0.6

5.5

6.875

10.445

12

1.0

5

砂轮机S35L300

1.5

0.6

2

2.5

3.798

12

1.0

6

工具磨床M6025

1.45

0.6

1.933

2.417

3.672

12

1.0

7

牛头刨床B665

3

0.6

4

5

7.597

12

1.0

8

牛头刨床B665

3

0.6

4

5

7.597

12

1.0

9

插床B5023

4.5

0.6

6

7.5

11.395

12

1.0

10

普通车床C620

4.625

0.6

6.167

7.708

11.711

12

1.0

11

普通车床C620-1

7.125

0.6

9.5

11.875

18.042

22

2.5

12

普通车床C620-1

7.125

0.6

9.5

11.875

18.042

22

2.5

13

普通车床C630

10.125

0.6

13.5

16.875

25.639

28

4

14

普通车床C620

4.625

0.6

6.167

7.708

11.712

12

1.0

15

普通车床C620

4.625

0.6

6.167

7.708

11.712

12

1.0

16

弓形锯G72

1.5

0.6

2

2.5

3.798

12

1.0

17

立式铣床X25K

9

0.53

13.59

16.3

24.766

28

4

18

万能铣床X62W

9

0.53

13.59

16.3

24.766

28

4

19

滚齿机Y38

41.935

0.6

55.913

69.892

106.189

107

35

20

普通车床C61100

41.935

0.6

55.913

69.892

106.189

107

35

21

龙门刨床B2012Q

67.55

0.6

90.067

112.583

171.053

210

95

22

立式钻床Z535

4.625

0.6

6.167

7.708

11.712

12

1.0

23

镗床T68

9.8

0.53

14.798

18.491

28.094

38

6

24

摇臂钻床Z35

6.925

0.6

9.233

11.542

17.536

22

2.5

25

通风机

10

0.8

7.5

12.5

18.992

22

2.5

2.2.2分组负荷计算

从整个机械加工车间设备布置考虑，将25台设备分为6组，分别布置在两条干线上。

各设备的功率不是很大可以把各个设备的功率和作为该组支干线的功率的用直接叠加的方法计算功率。

根据机械加工车间内最热月份平均温度为30℃，地下温度为25℃（0.5米以上），20℃（一米以下），但为确保更加安全可靠，在计算过程中均按最高平均室温计算，确定导线截面积。

每组用电设备的有功计算负荷Pjs：

Pjs=

（公式2.4）

式中:

Pjs为有功计算负荷（KW）；

Pi为第i台设备的容量（KW）。

按式2.4计算每组用电设备的有功计算负荷。

表2.3各组导线截面积的确定

组号

计算功率

视在功率

计算电流

圆整电流

导线截面积

1

20.75

35.016

53.202

68

16

2

13.45

22.417

34.06

38

6

3

18

32.6

49.532

53

10

4

11.55

19.25

29.248

38

6

5

39.75

66.148

100.495

107

35

6

19.8

29.82

45.3081

53

10

2.2.3“ABC”法干线负荷计算

ABC法是应用单元功率的概念，把复杂的功率运算简化为台数运算的方法。

该方法运用概率论的原理求出计算负荷与设备容量之间的关系，计算出结果比较准确。

这种方法可列表计算，简单易行。

本车间共分为两条干线，第一条干线供第1、2、3、4组，另一条干线是供5、6组。

计算功率的公式为：

（公式2.5）

式中：

D——单台等值功率取值越小，计算精度越高。

一般取D=3kW；

（公式2.6）

式中：

——等值台数，按

=

计算（

为第i台设备的额定功率），并按四舍五入的原则取整数；

系数B按下式计算：

（公式2.7）

系数C按下式计算：

（公式2.8）

本机械加工车间是普通的加工车间，利用系数取0.14，

取1.33，

取0.6，并根据以上公式求取各组的计算功率进而求取视在功率（根据公式2.2）和计算电流（根据公式2.3）。

以第一条干线为例用“ABC”法进行负荷计算如下：

A=1*（20.75/3）+1*（13.45/3）+1*（18/3）+1*（11.55/3）=21

B=（7*6）/2+（4*3）/2+（6*5）/2+（4*3）/2=48

C=3.7;

Pc=3*0.14*（21+3.7*

）=25.6291KW;

Qjs=25.6291*1.33=34.0867Kvar;

Sjs=25.6291/0.6=42.7151KVA;

Ijs=

=64.8989A

计算结果如下表：

表2.4干线负荷计算结果

干线

Pjs（KW）

Qjs（Kvar）

Sjs（KWA）

Ijs（A）

1

25.6291

34.0867

42.7151

64.8989

2

30.8718

41.0595

69.4325

103.9755

2.3车间配电室总负荷计算

车间变电所除为机械加工车间配电外，尚要为金工工段、锻铸工段、木模工段、检修工段等车间配电。

按2.2式计算各回路及各工段干线上的计算视在负荷，按式2.3计算各回路及各工段干线上的计算电流。

表2.5转供电力负荷计算负荷表

序号

车间名称

容量（KW）

计算负荷

Ijs（A）

Pjs（KW）

Qjs（KW）

Sjs（KWA）

1

金工工段

443.3

78.64

117.76

141.6039

215.1449

2

锻铸工段

No1供电回路

160

64

65.3

No2供电回路

140

56

57.12

No3供电回路

180

72

73.44

锻铸工段干线

182.4

186.048

260.5448

398.8685

3

木模工段

No1供电回路

150

45

89.1

No2供电回路

170

51

100.98

木模工段干线

91.2

180.576

202.2996

307.3715

4

检修工段

No1供电回路

150

45

79.89

No2供电回路

146.2

43.85

77.85

检修工段干线

84.4075

149.8514

171.9886

261.3173

多组用电设备的干线上，由于各组用电设备不一定同时使用，因此在确定干线上的计算负荷时，可结合具体情况计入一个同期系数（或叫混合系数），用K∑表示。

K∑可取0.85-0.95,这里取0.9。

总的有功计算负荷

Pjs=K×∑Pjsi=0.9×（25.6291+30.8718+41.935+41.935+67.55+78.64+182.4+91.2+84.4075）=580.1125（KW）。

总的无功计算负荷

Qjs=K×∑Qjsi=757.9407（Kvar）。

同样利用式2.2计算总的视在负荷Sjs=954.4604（KVA），用式2.3计算总的计算电流Ijs=1450.1951（A）。

3主要电气设备与线路截面选择

3.1导线截面选择

计算各台设备的计算电流，计算电流公式如公式3.1所示

（式3.1）

由公式3.1可以求出通过各个设备导线的计算电流。

根据具体的条件，导线选择BV聚氯乙烯绝缘导线，导线工作最高允许温度为65℃，环境工作温度30℃。

另外，三相用电设备导线截面应与管径相配合，并且从提高导线强度角度，从而得出最终各支线的导线截面积。

聚氯乙烯绝缘，制造工艺简便，没有敷设高差限制。

重量轻，弯曲性能好，接头制作简便，耐油，耐酸碱腐蚀，不延燃，具有内装结构，钢丝免受腐蚀，价格便宜。

综上本次加工车间的支线选择聚氯乙烯绝缘铜线芯导线。

根据导线所通过的载流量选择导线截面见表3.1。

表3.1各设备所选导线

设备序号

计算电流

所选导线

设备序号及干线

计算电流

所选导线

2

11.712

BV-1.5-15-15

1

22.790

BV-6-38-15

3

8.255

13

25.639

4

10.445

17

24.766

5

3.798

18

24.766

6

3.672

23

28.094

7

7.579

11

18.042

BV-2.5-22-15

8

7.579

12

18.042

9

11.395

24

17.536

10

11.712

25

18.992

14

11.712

19

106.189

BV-35-107-32

15

11.712

20

106.189

16

3.798

21

171.053

BV-95-210-50

22

11.712

第1条支干线

166.015

BV-95-210-50

第2条支干线

147.743

BV-95-210-50

3.2配电箱选择

本次设计选择XL-15型动力配电箱主要用于工厂车间、交流频率50Hz、500V以下三相电力系统中控制电动机、电气设备及照明等，是户内装置，防尘式，钢板结构，内装有组合开关及RL1或RTO型熔断器，组合开关手柄露在箱壳外面，容易更换熔断器。

表3.2各组用电设备配电箱的型号

第1组

计算电流（A）

I（A）

配电箱型号

1

22.790

45.58

XL-15-2200

2

11.712

23.424

3

8.255

16.51

4

10.445

20.89

第2组

计算电流（A）

I（A）

配电箱型号

5

3.798

7.596

XL-15-6000

6

3.672

7.344

7

7.597

15.194

8

7.597

15.194

9

11.395

22.79

第3组

计算电流（A）

I（A）

配电箱型号

17

24.766

49.532

XL-15-2200

18

24.766

49.532

第4组

计算电流（A）

I（A）

配电箱型号

22

11.712

23.424

XL-15-2200

24

17.536

35.072

第5组

计算电流（A）

I（A）

配电箱型号

10

11.712

23.424

XL-15-8000

11

18.042

36.084

12

18.042

36.084

13

25.639

51.278

14

11.712

23.424

15

11.712

23.424

16

3.798

7.596

第6组

计算电流（A）

I（A）

配电箱型号

23

28.094

56.188

XL-15-2200

25

18.992

37.984

3.3变压器选择

根据2.3小节中计算所得到的结果，为了确保实际中变压器正常工作，通常要有一定的余量，在功率（954.4604kv）除以0.8得到的数，即1193.1755kvA来选择变压器，查询《李友文工厂供配电》变压器选型为SJL1-1250，空载损耗2.35KW，阻抗电压4.5％，空载电流1.6％。

3.4开关电器与保护元件选择

3.4.1熔断器的选择

XL-15型动力配电箱用于电压500伏以下的三相电力系统，作动力配电用，系户内装置。

用薄钢板弯制焊接而成。

打开箱内，箱内全部电器敞露，便于检修。

RM3（RM10）型熔断器装在由角钢焊成的框架上。

框架用螺丝钉固定在箱壳上。

正常工作时，熔体的额定电流应大于或等于回路的计算电流，因此本次设计将计算电流乘以系数2得到短路电流I，以保证熔断器中熔体不会被烧坏，根据电流I来选择熔体。

表3.4熔点器的额定电流

序号

计算电流Ijs

短路电流Id

熔断器型号

1

22.790

45.58

RM3-60/60

2

11.712

23.424

RM3-60/25

3

8.255

16.51

RM3-60/20

4

10.445

20.89

RM3-60/25

5

3.798

7.596

RM3-60/15

6

3.672

7.344

RM3-60/15

7

7.597

15.194

RM3-60/20

8

7.597

15.194

RM3-60/20

9

11.395

22.79

RM3-60/25

10

11.711

23.424

RM3-60/25

11

18.042

36.084

RM3-60/60

12

18.042

36.084

RM3-60/60

序号

计算电流Ijs

短路电流Id

熔断器型号

13

25.639

51.278

RM3-60/60

14

11.712

23.424

RM3-60/25

15

11.712

23.424

RM3-60/25

16

3.798

7.596

RM3-60/15

17

24.766

49.532

RM3-60/60

18

24.766

49.532

RM3-60/60

19

106.189

212.378

RM10-350/225

20

106.189

212.378

RM10-350/225

21

171.053

342.106

RM10-350/350

22

11.712

23.424

RM3-60/35

23

28.094

56.188

RM3-60/60

24

17.536

35.072

RM3-60/