本科毕业设计机场供配电系统的设计.docx
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本科毕业设计机场供配电系统的设计
毕业设计（论文）
说明书
毕业设计（论文）题目
机场供配电系统的设计
年级专业09机电一体化
学生姓名蔡明盟
指导教师庞元俊董德明
平顶山工业职业技术学院
2011年5月25日
平顶山工业职业技术学院成人教育学院
毕业设计（论文）任务书
姓名蔡明盟
专业09机电一体化
任务下达日期年月日
设计（论文）开始日期年月日
设计（论文）开始日期年月日
设计（论文）题目：
机场供配电系统的设计
A．编制设计
B．设计专题（毕业论文）
指导教师庞元俊董德明
系（部）主任
年月日
平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语
第页
共页
学生姓名:
蔡明盟专业:
机电一体化年级:
毕业设计（论文）题目:
机场供配电系统的设计
评阅人:
指导教师:
庞元俊董德明（签字）年月日
成绩:
系（院）主任:
（签字）年月日
毕业设计（论文）及答辩评语:
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）答辩委员会记录
系机电一体化专业,学生于年月日
进行了毕业设计（论文）答辩。
设计（论文）题目：
机场供配电系统的设计
专题（论文）题目:
指导老师:
庞元俊董德明
答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,给予学生毕业设计（论文）成绩为。
答辩委员会人，出席人
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员：
，，
，，，
目录┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1
前言┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅2
一概述┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3
二负荷的计算和补偿┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅5
三金工车间的电力系统的确定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅11
四低压配电屏的选择┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅12
五高压开关柜的选择┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅21
六高压电器的校验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅22
七变压器保护┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅29
八防雷与接地┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅31
九各接线方式附图┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅32
十结束语┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅37
十一参考资料┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅38
前言
毕业设计是工科院校学生十分重要的一个学习环节，是学习的知识与实际生产联系的一个重要过程，是综合的运用所学知识解决实际生产问题进行训练的一个重要的手段。
基于以上意义和要求我的毕业设计的题目是：
XXX供配电系统的设计。
我要通过此次设计综合的运用所学知识，把知识与实际生产联系起来，更丰富很扩展自己的知识，通过设计培养自己的独立运用所学知识和以后要独立工作的能力，为以后的工作打下更好的基础。
虽然对本次设计做了准备，但因时间的仓促很本人的经验不足，再设计中难免有错误和遗漏的地方，望各位老师给予批评指正，使自己有更好的提高和学习！
一概述
1、供配电的意义和要求
工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。
电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
（1）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。
（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求
（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
2、设计中的工厂供电的基本情况：
在金工车间的东侧Km处有一室10Kv变电所，先用1Km架空线引至本厂，后该用电缆至本厂变电所，其出口断路器为SN10-10型，次断路器配有定时现过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定时间1s,厂平面图如下。
（图1—1）
（图1—1工厂平面图）
二负荷的计算和补偿
根据工艺设计提供的各厂房的负荷清单，全厂都是三级负荷。
按需用系数法分别计算出各厂房的及全厂的计算负荷。
负荷如表：
（2-1）
1、金属切削机床组：
设备容量pe=（7.125×14+12.8+20.778+9.8×4+8.7×2+3.2+2+9.3×2+14.3×3+10.125×2+15.75×2+10.5+8.7×3+9.1+9.8+170.81）=523.4kw
查《工厂供电》附表中“大批量生产设备的金属冷加工机床电动机”项可得：
需用系数Kd=0.3-0.35（取0.3），功率因数cosØ=0.65,tanØ=1.169
有功功率P30=Kd×Pe=（0.3×523.4）kw=159.74kw
无功功率Qc=Pe×tanØ=159.74×1.169=186.7KW
2、起重机类：
Pe=（23.2+29.5×2）kw=82.2kw
查《工厂供电》附表中“锅炉和机加、机修、装配等类车间的的起重机”可得：
需用系数Kd=0.15功率因数cosØ=0.5,tanØ=1.50
有功功率P30=Kd×Pe=82.2×0.5×0.15=6.165kw
无功功率Qc=Pe×6.165×1.50=9.247kw
3、天车类：
Pe=63+38.7+20.15=121.85kw
查《工厂供电》附表中“天车类”得：
需用系数Kd=0.15功率因数cosØ=0.5
有功功率P30=Kd×Pe=121.85kw×0.15=18.278kw
4、照明类：
车间面积：
（12×Pe=60）㎡=1440㎡
设备容量Pe=（12×1440）W=17280W=17.28KW
查《工厂供电》附表中“生产厂房及办公室照明”得：
需用系数Kd=0.8-1（取1），tanØ=0，cosØ=1.0
有功功率P30=Kd×Pe=（1×17.28）KW=17.28KW
无功功率Q=0
5、全厂总负荷（取有功同时系数K=0.95，无功同时系数K=0.97）
有功计算负荷：
P30
（2）=0.95×P30=（159.75+6.165+18.278+13.82+66.15）×0.95=250.95KW
无功计算负荷：
Qc
（2）=（186.7+9.2475）×0.97=190kvar
视在计算负荷：
S30
（2）=
KVA=314.76KVA
功率因数:
cosØ=P/S=0.79
变压器的功率损耗：
△PT=0.015P30
（2）=（0.015×250.95）KVA=3.76KVA
△QT=0.06S30
（2）=（0.06×314.76）KVA=18.88KVA
因为算出的变压器的损耗相比其功率很小,此设计中忽略其损耗选变压器。
由于要求工厂的功率因数不的低于0.9。
而目前只有0.79，因此要进行无功功率的人工补偿。
在低压母线上装电容评进行补偿，考虑到变压器的无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。
一般我们在补偿后的功率因数取0.95。
补偿的无功功率量：
QC=P30
（2）（tanØ-tanØ’）=112kVA
取Qc=112kva
补偿后变电所低压侧的视在功率负荷：
S30（0）=
=259.6KVA
功率因数:
cosØ=P/S=0.96
此功率因数满足要求
I30
（1）=259.6KVA/（
）v=394.4A
3、变压器的选择：
根据S30（0）的选择可选320KVA。
考虑到今后的发展的要求：
又因我们的厂的饿负荷是三类负荷没有重要的设备，因此不用双台的变压器，采用单电源供电，所以
选S9-400KVA变压器一台
变压器一次侧I30（0）=S30/
UN=400KVA/（
×103）V=230.9A
6、电容补偿柜的选择：
因为此厂的电压为低压，而补偿量不大，因此采用在变压器的低压侧集中补偿，根据《工厂供电》的内容抵押的电容补偿采用集中补偿三角形接线方式。
从《工厂供电》中查到112KVA电容屏：
PGJ1-2的一台电容屏补偿。
PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4中方案，其中之1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。
1、3屏各有6支路，电容器为BW0.4-14-3型，每屏共84KVA，采用6步控制，每步投入14KVA。
2、4屏各有8支路，电容器亦为BW0.4-14-3型，每屏工112KVA，采用8步控制，每步投入14KVA。
图2-1金工车间的负荷分布图
表（2-1）金工车间负荷统计表
表（2-2）全厂负荷计算表
设备名称
台数
Pe/KW
Kd
cosφ
tanφ
P30/KW
Q30/KW
S30/KVA
金工车间
冷加工机床
起重机
车间照明
117
3
523.47
82.2
17.28
0.0.3
0.15
0.15
0.65
0.5
0.5
0.8
1.17
1.17
159.74
12.33
17.28
17.28
186.7
21.33
0
0
小计
120
193.24
304.41
冷作车间
装配车间
仓库
20
20
25.15
20
20
25.15
小计
65.15
变电所低压负荷取K
=0.95
K
=0.97
250.95
190
314.76
补偿电容
112
补偿后低压负荷
250.95
70
259.6
三金工车间的电力系统的确定
1、金工车间配电系统方比较
方案1：
如图3-1所示。
方案2如图3-2
1）、方案1中的干线
（1）跨过20m把设备10、11、12连接。
这样是不经济的。
电能损耗大，金属损耗大，供电不可靠。
而方案2中，设备1~9由一干线树干式供电，则能弥补以上的缺点，提高供电可靠性。
2）、方案1中的干线
（2）供电的范围中，包括功率较大的设备30和29。
由于其他设备功率小，这样起动冲击电流大，供电不可靠。
方案2中干线
（2）只对13~21、31这小功率的设备供电，功率平衡，供电可靠相对提高。
大功率设备30、29直接采用放射式供电。
3）、方案1中，三台桥式起重机用同一干线（7）采用树干式供电，若有一台起重机出故障。
则三台起重机均不能使用，供电可靠极差。
而对于方案2中，用干线（3）、（5）、（8）对起重设备48、49、50供电，若一台起重机出故障，至少还有一台起重机可工作。
这样，供电可靠性就提高。
4）、方案2中把39、40、个采用单独的电缆供电以避免在选择导线是要各负荷分配均匀的原则，以达到导线的截面积相同或接近。
在设备供电上采用树干式的供电，减少了损耗，减短导线长度。
而且在供电的安全可靠性上有个高的性能。
结论：
根据比较各方面2号方案比较好，所以选择2号供电方案。
2车间导线面积及配电箱的选择
1）根据目前的电器设备的控制用的配电箱中通常采用自动空气开关的控制，而少选熔断器很少用刀执开关，所以设计中的低压配电箱中的控制用自动空气开关。
根据各路的设备容量可选出各路空气开关整定电流值。
2）根据各路电流值和敷设方式环境温度等，从《工矿企业供电》书上可以选出适合的导线。
3）选择从干线到配电箱导线的截面积。
由于每个小的配电箱所接的设备台数不多，所以此导线的选择应按二项式法计算。
这样才能照顾到大量设备对计算的影响。
例如：
1号配电箱的选择，所接的设备是1-4
设备容量：
Pe=（7.125×3+12.8）KW=34.175KW
查《工厂供电》附表“大批量生产的金属热加工机床电机项”可得：
二项式系数b=0.14,c=0.5,cosφ=0.5
五台最大容量电机的设备容量：
Px=7×3+10+2.8=33.8KW
P30=bPe+cPx=（0.14×34.175+0.5×33.8）KW=21.68KW
I30=P30/√3UNcosφ=21.68KW×1.732×0.5=65.89A
查《工厂配电设计手册》表中
PN=10KW电动机冲击电流Ist=140A额定电流In=20A
尖峰电流：
IPK=I30+（Ist+In）max
=65.89A+（140-20）A
=180A
选导线是应考虑余量以供负荷发展，干线分为两部分组成：
一部分是敷设在车间的部分；另一部分是从配点箱到干线部分，它应小于2m,导线均采用名敷设。
从《工厂供电》附表中得：
35℃时的每相的导线面积为16㎡的导线的允许载流量Ial=73A＞65.89A根据发热条件等中性线面积为0.5的导线截面选10㎡。
配电箱到干线的导线面积选16㎡或35㎡的导线。
在配电箱中用自动空气开关进行控制。
各个配电箱接负荷及导线截面情况如表：
表3-11号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
1
7.125
16.65
80
4
2
7.125
16.65
80
4
3
7.125
16.65
80
4
4
12.8
30
120
6
配电箱到干线的导线
34.175
60
250
35
说明：
表里的饿过电流整定值为自动空气开关过流脱扣线圈动作值
表3-22号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
5
6.925
16.18
60
4
6
9.8
22.9
100
4
7
9.8
22.9
100
4
8
8.7
20.3
100
4
9
8.7
20.3
100
4
配电箱到干线的导线
42.925
68.08
300
35
表3-33号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
13
7.125
16.65
80
4
14
7.125
16.65
80
4
15
7.125
16.65
80
4
16
7.125
16.65
80
4
17
9.2
21.5
100
4
配电箱到干线的导线
37.7
56.40
25
35
表3-44号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
18
9.2
21.5
100
4
19
14.3
33.4
150
10
20
13.3
33
150
10
21
6.925
16.1
80
4
配电箱到干线的导线
54.25
81
350
35
表3-55号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
22
10.125
23.67
100
4
23
7.125
16.65
80
10
24
7.125
16.65
80
10
25
7.125
16.65
80
4
配电箱到干线的导线
31.5
47.05
200
16
表3-66号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
26
15.75
36
160
4
27
15.75
36
160
10
48
23.2
35
160
10
配电箱到干线的导线
54.5
47.05
200
16
表3-77号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
31
10.5
24.5
100
4
49
29.5
44
220
10
配电箱到干线的导线
40
60.7
250
35
表3-88号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
32
7.125
16.65
80
4
33
7.125
16.65
80
4
34
7.125
16.65
80
4
35
6.925
16.1
80
4
配电箱到干线的导线
28.3
44.2
200
16
表3-99号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
36
7.125
16.65
80
4
37
10.125
23.67
100
4
38
13.3
33
160
10
配电箱到干线的导线
30.55
45.6
200
16
表3-1010号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
41
9.8
22.9
100
4
42
9.8
22.9
100
4
43
8.7
20.3
100
4
配电箱到干线的导线
28.3
44.2
200
16
表3-1111号配电箱
设备编号
Pe/KW
I30/A
过电流整定值
导线截面积
44
8.7
20.3
100
4
45
8.7
20.3
100
4
46
9.3
21.7
100
4
47
9.8
22.9
100
4
配电箱到干线的导线
36.5
55.2
250
16
说明：
28、29、39、40、50设备容量比较大在选择配电箱是各自采用单独的配电箱，尤其是28、39、40号设备他们的容量比较大可以由干线经自动空气开关直接到设备。
其电流整定值取干线电流的4到7倍即可。
3、干线的选择：
干线的分配，根据供电系统的方案确定的干线有12条干线。
（1）各干线所连接的设备编号
1号干线所接设备（1、2、3、4、5、6、7、8、9）号设备；
2号干线所接设备（13、14、15、16、17、18、19、20、21）号设备；
3号干线所接设备（22、23、24、25、26、27、48）号设备；
4号干线所接设备（28、30）号设备；
5号干线所接设备（29、49、31）号设备；
6号干线所接设备（39）号设备；
7号干线所接设备（40）号设备；
8号干线所接设备（32、33、34、35、36、37、38、50）号设备；
9号干线所接设备（41、42、43、44、45、46、47）号设备；
10号干线所接设备冷做车间；
11号干线所接设备仓库
12号干线所接设备装配车间
（2）各设备的电流计算
现以一号干线的计算为例:
1号干线I=
=
=182.56A
依次方法可得个干线电流如表:
表3-12
干线号
电流（A）
干线号
电流（A）
1
182.56
7
199.62
2
190.33
8
223.73
3
218.29
9
173.21
4
243.56
10
60.78
5
229.95
11
63.69
6
199.62
12
60.78
（3）选择干线的截面积
导线截面积的选择的方法有:
1按长时允许电流选择,2按允许电压损失选择,3按经济电流密度选择,4按机械强度选择,5按短路热稳定条件选择。
因本厂的导线选择用的是按长时允许电流选择
如1好干线的选择：
上面的计算的电流为182.56A
查《工厂供电》165页表7-12中500V以下的铜芯电缆的电流对应的导线面积为50mm2
查《工厂供电设计手册》462页表12到表16得：
10KW电动机IN=20AIst=140A
尖峰电流：
IPK=I30+（Ist+IN）max=[182.56+（140-20）]A=302.56A
KIPK=0.4×IPK=0.4×302.56=121.04A
IN.FE≥I30且IN.FE≥KIPK即IN.FE≥121.04AIN.FU≥182.56A
选RT0-200/200的熔断器
查《工厂供电》附表得：
35℃时允许的载流量选50mm2中性线的面积为大于0.5倍的导线面积
50×0.5=25mm2中性线面积选择25mm2的导线
表3-13各干线的面积选择
干线号
面积（mm2）
干线号
面积（mm2）
1
50
7
50
2
50
8
50
3
50
9
50
4
70
10
10
5
50
11
10
6
50
12
10
表3-14全厂干线的型号及规格
干线号
电流（A）
RTO/A
干线型号
1
182.56
200/150
BLX-500（3×50+1×25）
2
190.33
200/150
BLX-500（3×50+1×25）
3
218.29
400/150
BLX-500（3×50+1×25）
4
243.56
400/150
BLX-500（3×70+1×35）
5
229.95
400/250
BLX-500（3×50+1×25）
6
199.62
200/150
BLX-500（3×50+1×25）
7
199.62
200/150
BLX-500（3×50+1×25）
8
223.73
400/250
BLX-500（3×50+1×25）
9
173.21
200/150
BLX-500（3×50+1×25）
10
60.78
100/60
BLX-500（3×10+1×6）
11
63.69
100/60
BLX-500（3×10+6）
12
60.78
100/60
BLX-500（3×10+1×6）
四低压配电屏的选择
根据前面所确定的车间配电系统及多路额定电流，从《电器设备选择.施工安装.设计应用手册》上选出相适应的固定式低压配电PGL2型，因为该厂为三级负荷，选用PGL2型可以满足要求。
若要更可靠，则可选用抽
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