机械加工车间供配电设计

目录一、设计任务 (1)（一）设计要求 (1)（二）设计目的 (1)二、车间用电计算负荷 (1)（一）电力负荷的概念及车间概况 (1)（二）计算负荷的含义及其确定方法 (1)三、供电方式及主接线设计 (6)（一）车间供电方式的确定 (6)（二）车间供电主接线设计 (7)四、短路计算及设备选择 (8)（一）电源供电系统短路电源计算 (8)（二）设备选择 (10)五、配电柜设计 (10)六、电气平面布局 (13)七、致谢 (13)参考文献 (14)附录 (15)机械加工车间供配电设计摘要：根据设计内容及要求，分析机械加工车间的负荷性质、负荷大小和负荷的分布情况，设计出主变压器的主接线方式，解决该机械加工车间车间负荷及负荷可靠性的问题。

再通过短路电流的计算，从而选择合适的导线电缆，按所得计算结果选择低压设备。

实现安全、可靠、优质、经济的供电，增加产量,提高产品质量，提高劳动生产率,降低生产成本为目的。

完成对机械加工车间供配电系统的设计。

关键词：负荷计算；供电方式；短路计算；低压配电系统一、设计任务（一）设计要求通过提供的简单数据设计出具体可行的工厂供配电系统，使得设计具有一定的可行性。

通过所学习的计算负荷的计算、供电方式及短路计算等。

设计出所要求的设计内容。

二、车间用电计算负荷（一）电力负荷的概念及车间概况1.电力负荷的概念在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为负荷或电力（W或KW）。

由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率，一般用电流表示的负荷，实际上是对应视在功率而言。

电力负荷又称电力负载。

它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。

另一种是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

电力负荷的具体含义视具体情况而定。

电力负荷的分级按用户电力负荷的重要性及要求对其供电连续性和可靠性程度的不同，一般将电力负荷分三等级。

一级负荷、二级负荷、三级负荷。

三级负荷：所有不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。

三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。

2.机械加工车间概况编号 用电设备名称 数量 铭牌上额定功率 需要系数d K 功率因数ϕcos 备注 1 冷加工机床 30 合计60KW ~ 2 吊车组 1 FC=25% 3 1号电焊机 1 22KVA FC=60% 42号电焊机2FC=100%(1)本车间的负荷性质车间大部分为一班制，少部分车间为两班制，年最大有功负荷利用小时数为4000h ，工厂属三级负荷。

(2)供电情况①该车间由车间外630KVA 箱变供电，箱变由10KV 架空线路馈电。

该箱变距车间100m 。

②在箱变10KV 进线侧进行电能计量。

工厂最大负荷时功率因数不得低于。

(3)自然条件车间内最热月份平均温度为30C ；地中最热月份平均温度为25C （当埋入深度为米以上），而埋入深度为1米以下是的平均温度为20C ；土壤冻结深度为米；车间环境特征，正常干燥环境。

（二）计算负荷的含义及其确定方法1.计算负荷含义计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中的各元件的负荷值 计算负荷是供电设计的基本依据。

通常取半小时平均最大负荷==ni Md P K P 130（亦即年最大负荷）作为计算负荷。

但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能，生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因而负荷计算也只能力求实际。

2.计算负荷的确定为选择变压器容量、电气主接线、电气设备以及供电网络接线和导线型号等提供依据。

负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线的选择是否经济合理。

若负荷确定得过大，将使电器和导线过大，造成投资增大和有色金属的浪费；若负荷确定得过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，加速电气设备的绝缘老化，降低设备的使用寿命，影响供电系统的安全性、可靠性。

因而必须正确进行计算负荷的计算。

目前负荷计算的常用计算方法有：需要系数法、二项式系数法如表负荷计算方法及适用范围。

表 负荷计算的方法及其适用范围根据表 所示，通过比较两种计算负荷的适用范围得出本设计宜采用需要系数法来计算机械加工车间的负荷。

（1）需要系数法确定计算负荷需要系数法是将电力设备的额定容量加起来，再乘以需要系数，就得到计算负荷。

由于需要系数法的需要系数值是根据设备台数较多、容量差别不是很大的一般情况来确定的，未考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对计算机负荷的影响，因此此法较适用于设备台数较多的车间及全厂范围额的计算负荷的确定。

需要系数法的基本公式为：有功计算负荷： le EL P K K P ηη∑=30K ∑为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；L K 为设备的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比：eη为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比；L η为配电线的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。

令d L e L K K K =∑ηη/，Kd 称为需要系数 （2）单组设备计算负荷确定有功计算负荷： ∑==ni Md P K P 130 Kd Pe 视在计算负荷： 23023030Q P S += 无功计算负荷： Φ=tan 3030P Q 计算电流： NU S I 33030= 式中 K d ——需用系数 30P ——计算有功功率，单位为kW30Q ——计算无功功率，单位kvar30S ——计算视在功率，单位kVA tan φ ——功率因数角的正切值N U ——电气设备额定电压，单位kV30I ——计算电流，单位A（3）冷加工车床设备容量M e P P ε2=就是设备的铭牌额定功率Pn 即Pe=Pn (4)吊车电动机组要求统一换算到%25=ε，因此可得换算后的设备容量为：N M e P P ε2=式中， M P 为吊车电动机的铭牌容量；N ε为与M P 对应的负荷持续率；25ε为其值等于25%的负荷持续率。

(5)电焊机设备要求统一换算到25=ε100%，因此可得换算后的设备容量为： Pe=Sn .014.916/42.585cos )2(==Φn N M e P P ε2= 式中，Sn 设备铭牌额定容量；.014.916/42.585cos )2(==Φ设备铭牌功率因数 冷加工机床的计算负荷： Pe=Pn=60KW∑==ni Md P K P 130 Kd Pe =*60=Φ=tan 3030P Q =*=23023030Q P S +== NU S I 33030== 吊车组的计算负荷： N M e P P ε2==2**=∑==ni Md P K P 130 Kd Pe=*= Φ=tan 3030P Q =*=1Kvar23023030Q P S +== NU S I 33030== 1号电焊机的计算负荷： Pe=Sn .014.916/42.585cos )2(==Φn N M e P P ε2==22**= ∑==ni Md P K P 130 Kd Pe=*= Φ=tan 3030P Q =*=23023030Q P S +==NU S I 33030== 2号电焊机的计算负荷： Pe=2*Sn .014.916/42.585cos )2(==Φn N M e P P ε2==2***=7KW ∑==ni Md P K P 130 Kd Pe=*7= Φ=tan 3030P Q =*=23023030Q P S +==10KVA NU S I 33030== （2）多组设备的计算负荷当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不可能同时出现，以一个同时系数来表达这种不同时率，因而本车间的总计算负荷为：总的有功计算负荷：3030P K P P ∑=∑=*（+++）= 总的无功计算负荷：3030Q K Q q ∑=∑=*+1++)= 总的视在计算负荷：23023030Q P S += = 总的计算电流： NU S I 33030== 式中 P K ∑——有功同时系数，对于用电设备组计算负荷直接相加，p K ∑ 取值范围一般都在～；对于车间干线计算负荷直接相加，p K ∑取值范围一般在～。

K ∑q ——无功同时系数，对于用电设备组计算负荷直接相加,K ∑q 取值范围一般都在～；对于车间干线计算负荷直接相加，K ∑q 取值范围一般在～。

三、供电方式及主接线设计（一）工厂供电方式的确定工厂供电时必须对负载的大小、性质做深入的了解，然后按照设备功率的确定方法选择适当的容量。

为了降低电能损耗，供电应该选择低损耗、节能型。

1．工厂主变压器的选择工厂的负荷为三级负荷，根据用电设备总的计算负荷和电源情况，设计工厂变电所的主变压器选择一台。

只安装一台主变压器时，主变压器的额定容量应满足全部用电设备总的计算负荷S30的需要：>=S30=630KVA>S30=因此本工厂主变压器只选择一台。

型式采用S9，而容量根据SN 。

T=630KVA>S30=选择， 即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。

至于工厂的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

（二）工厂供电主接线设计按上面考虑的两种主变压器的方案可设计一台主变压器主结线方案：一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线方式。

特点是简单经济，供电可靠性高，当变压器电源进线停电检修或发生故障时，可通过备用电源继续供电便可迅速恢复对整个变电所的供电，1.供电方式的技术经特点（1）从安全性看这种主接线方式满足国家的标准的技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全，满足供电要求。

（2）从可靠性来看，变压器回路断路器检修时,有备用电源供电仍可进行正常供电。

2.机械加工车间低压配电系统主接线如附录一所示四、短路计算及设备选择（一）电源供电系统短路电源计算短路计算是为了正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。

1. 确定基准值工程设计中通常取 S d =100 MV ·A,U 1c = kV, U 2c = kV 基准电流： KA kV AMV U S I d d d 5.55.103.100311=⨯==KA kVAMV U S I d d d 1444.03.100322=⨯==2. 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值（1）电力系统的电抗标幺值根据所提供的额定电压及安装条件、工厂设备容量取oc S =500 MVAX *1=MVAMVA500100=（2）架空线路的电抗标幺值 由附录表2查得 X 0 =(Ω/km)X *2=(Ω/km)*5Km*）（KV MVA10.52100=（3）干式变压器的电抗标幺值 由附录表3查得U k %=4X *3=S U Nc2*SU NK %=绘短路等效电路图如附图所示, 图上标出各元件的序号和电抗标幺值， 并标明短路计算点图 短路电流计算等效电路图3. 计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺植.01.05.021)1(=+=+=**-∑*X X X K += （2） 三相短路电流周期分量有效值KA KA X I I K d K 17.96.05.5)1(1)3(1===*-∑-KA KA07.37915.5= （3）其他三相短路电流 KA I I IK 07.3)3(1)3()3"(===-∞KA KA sh 83.707.3*55.2i )3(==KA KA I 64.407.3*51.13sh ==）（ （4）三相短路容量A MV A MV X S S K dK .7.1666.0.100)1()3(1===*-∑-MVA MVA9.5579.1100= 4.计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量系统最大运行方式下：闭合低压母线分段开关，主变压器并列运行 （1）总电抗标幺植.4281.05.0//4321)2(=++=++=****-∑*X X X X X K ++= （2） 三相短路电流周期分量有效值KA KAX I I K d K 3316.4144)2(2)3(2===*-∑-6.3329.4144 （3） 其他三相短路电流 KA I I IK 6.33)3(1)3()3"(===-∞KA KA sh 8.616.33*84.1i )3(== KA KA I 6.366.33*09.13sh ==）（ （4） 三相短路容量A MV A MV X S S K dK .74.216.4.100)2()3(2===*-∑-MVA MVA3.2329.4100=表 短路计算表（二）设备选择1、断路器的选择根据额定电压、额定电流和所得断流容量oc S =500 MVA 确定断路器型号取为SN10-10Π2、导线的选择及截面（1）导线的选择工厂户外架空线路一般使用裸导线，采用铝绞线，其导电性能好，重量轻，对风雨的抵抗力较强，多用在10KV 及以下线路上。