1、天津中德职业技术学院第 1 页 目 录前言一 机加工车间的负荷计算 1二 短路电流及其计算 6三 配电设备与线路选型 10四 变压器选型 11五 继电保护 13六 机加工车间接地与防雷 14结束语参考资料天津中德职业技术学院第 2 页 前言毕业设计是检验我们三年来学习的情况的一项综合测试，它要求我们把以往所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源。电能即易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节、
2、测量。有利于实现生产过程自动化。而工厂供电就是指工厂所需要电能的供应和分配。工厂供电设计要达到为工业生产服务，保障工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须做到：安全、可靠、优负、经济。我本次设计的课题为：“XX 厂机加工车间变配电所和动力配电系统” 。我所设计的属于二级电力负荷。如果中断供电造成的后果十分严重，因此在高压侧采用双电源互为备用自动投入式的设计方案，在低压侧采用单母线分段控制、交流低压配电柜和无功补偿柜都采用的是 GGD 型，为了实现系统的可靠性，在高压侧有线路和变压器保护等继电保护，还有工厂接地保护和变配电所避雷保护，但工厂接地保护和变配电所避雷保护是互相独立的。总之，通
3、过这次设计应该能够树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度，树立正确的生产观念，经济意识的全面观念。从工厂切身利益经济状况等因素出发进行合理的设计。天津中德职业技术学院第 3 页 第一章 机加工车间的负荷计算供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称之为计算负荷根据负荷选择电气设备和电缆。1. 负荷统计表 1-1 车间设备的负荷统计编号 名
4、称 单台容量（kw） 数量（台）1 普通车床 3.24 12 普通车床 4 23 普通车床 4.625 24 普通车床 4.125 75 普通车床 7.96 26 普通车床 7.625 27 普通车床 4.1 88 螺栓套丝机 3.125 19 铣端面钻中心孔机床 13.325 110 回轮式六角车床 4.04 111 管螺纹车床 7.925 112 普通车床 7.84 113 普通车床 11.225 214 普通车床 7.5 215 普通车床 7.84 116 普通车床 10.425 217 普通车床 7.5 218 普通车床 5.75 119 普通车床 10.425 720 转塔式六角车床
5、 13.93 121 单自动转塔车床 13 1天津中德职业技术学院第 4 页 22 普通车床 12.16 323 普通车床 12.19 124 普通车床 12.19 125 普通车床 23.65 126 单柱立式车床 31.7 127 双柱立式车床 70.7 128 龙门刨床 60 129 单臂刨床 67.75 130 落地车床 32.8 131 龙门铣床 58 132 卧式锁床 14.2 133 卧式锁床 9.2 234 插床 9.125 135 牛头刨床 8.25 436 牛头刨床 8.25 237 插床 4.16 138 插床 3 139 摇臂钻床 5.34 140 摇臂钻床 11.39
6、 141 摇臂钻床 8.625 142 摇臂钻床 1.5 143 圆柱立式钻床 3.125 244 卧升降式台铣床 15 145 万能回转头铣床 9.125 146 万能降式台铣床 9.125 147 万能降式台铣床 5.225 148 卧升降式台铣床 5.4 149 万能铣床 17.175 150 立升降式台铣床 13.128 151 立升降式台铣床 9.125 152 锥齿轮刨齿机 4.625 153 滚齿机 7.27 154 插齿机 9.5 155 弧齿锥齿铣床 5.65 1天津中德职业技术学院第 5 页 56 滚齿机 17.4 157 卧轴矩台平面磨床 24.14 158 精密轴钜台平
7、面磨床 7.672 159 外圆磨床 19.8 160 万能工具磨床 1.6 161 内圆磨床 4.725 162 内圆磨床 8.55 163 万能外圆磨床 9.525 264 牛头刨床 3 265 虎钳 166 钳式桌 167 台式钻床 0.6 268 砂轮机 1.5 369 砂轮机 3 370 滑线平台 171 滑线平台 172 电动双桥式起重机 45.5 173 电动双桥式起重机 45.5 174 电动双桥式起重机 20.3 2合计 949.99 1172. 负荷计算表 1-2 公式及参数列表名称 公式 备注用电设备组的容量 Pne用电设备组有功计算负荷 pKewleL30需要系数edl
8、30wleLd设备的额定容量n设备组的同时系数设备组的负荷系数L设备组的平均效率e配电线路的平均效l天津中德职业技术学院第 6 页 PKed30无功计算负荷 tan30Q视在计算负荷 cosS计算电流 UIN303有功负荷的同时系数 9.8.Kp无功负荷的同时系数 5.0.q总的有功计算负荷 Pip,3030总的无功计算负荷 Qiq,3030总的视在计算负荷 230S率对应用电设备组tan的正切值cos用电设备组的平均功率因数用电设备组的额定N电压以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。由表 1-2 中的公式的以下结论： 车间的总的容量为： 1249kw。 车间的计算电流为： 1389
9、.1A。 总的有功计算负荷为：530.8kw。 总的无功计算负荷为：747.5kvar。 总的视在计算负荷为：916.8kv.A。表 1-3 配电箱资料统计表配电箱序号 动力负荷(kw) 功率因数 计算电流(A)天津中德职业技术学院第 7 页 No.1 41 0.63 98.6No.2 29 0.63 69.7No.3 64 0.63 153.9No.4 46 0.63 110.6No.5 64 0.63 153.9No.6 41 0.63 98.6No.7 36 0.63 86.6No.8 65 0.63 156.3No.9 80 0.63 192.4No.10 71 0.63 170.8N
10、o.11 58 0.63 139.6No.12 66 0.63 158.7No.13 60 0.63 144.3No.14 68 0.63 163.5No.15 54 0.63 129.9No.16 44 0.63 105.8No.17 72 0.63 173.1No.18 22 0.63 52.9No.19 75 0.63 180.4No.20 54 0.63 129.9No.21 6 0.63 14.4表 1-3 母线负荷表母线序号 母线负荷 (kw) 计算电流(A)WL1 244 586.8WL2 142 341.5WL3 275 661.4WL4 226 543.5WL5 94 226
11、.1WL6 135 324.7第二章 短路电流及其计算工厂供电系统要求正常地不简断地用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。天津中德职业技术学院第 8 页 但是由于种种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。短路后，短路电流比正常电流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的电流可对供电系统产生极大的危害。因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确的选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大电流时不致损坏。为了选择
12、切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。表 21 电力线路每相的单位长度电抗平均值线 路 电 压线路结构610KV 220/380V架空线路 0.38 0.32电缆线路 0.08 0.066表 22 公式及参数列表名称 公式 备注电力系统的电抗 SUXOCc2高压馈电线的短路计算电压C系统出口短路器的断流容量oc300 MVA I= 500 MVA IIoc750 MVA III电力线路的电抗 LOWL系统电缆的单位长度的电抗线路长度天津中德职业技术学院第 9 页 a)k-1X2电 源 架 空 线 路 l=10KMSN- V380SL7
13、-6()2(1)Gk2k变压器的电抗 SUXNcKT210%变压器短路电压百分比K变压器的额定容量3. 求 k点的三相短路电流和短路容量（ ）KVUc5.10注解：短路计算电压取值要比线路额定电压高 5%。1）计算短路电流中各元件的电抗及总电抗。 电力系统的电抗：由表 31 可知 SN1010I 型短路器的短流容量，因此 。AMVSoc30 37.0SXoc 架空电路的电抗：由表 32 得 ，因此km8.0。.31.2L K1 点短路的等效电路如图所示，其计算总电抗如下： 7.48.07.12K天津中德职业技术学院第 10 页 b)k-2X32X12）计算三相短路电流和短路容量。 三相短路电流
14、周期分量有效值： 。KAXUICk 45.1313 ）（ 三相短路次暂态电流和稳态电流： 。Ik.1)()(）（ 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： 5.2)3(ishKAI71.3)( 5.)3(IshKA9.2)3( 三相短路容量： MVSkclk 7.261)(1）（4. 求 k2 点的三相短路电流和短路容量（c2=0.4KV）1）计算短路电流中各元件的电抗及总电抗。 电力系统的电抗 ： 。421103.5ocSuX 架空电路的电抗 ： 。 31202.cuL 电力变压器的电抗： 。5.4%k因此： 3243 10.10ncksuX所以： 33212 4.7XKAuIKc5.
15、322天津中德职业技术学院第 11 页 AIIK25.133=1.84 =24.38 KAish)()(=1.09 =14.34 KAIs)3()3(= =9.18 MVASk)(2Iukc)(2表 2-3 常用高压断路器的主要技术参数类别 型号 额定电 压 KV 额定电 流 A 开断电 流 KA断流容量MVA动稳定电流峰值 kA热稳定电流kA630 16 300 40 16（2s）少油户内 SN10-10I 10 1000 16 300 40 16（2s）第三章 配电设备与线路选型天津中德职业技术学院第 12 页 1. 高压侧设备选型根据实际情况和第一章的负荷计算，选用了 6 台高压配电柜。
16、各柜型号及其柜内的元气件选型见图纸 2 号。2. 交流低压配电柜的选型根据实际情况和第一章的负荷计算，采用 GGD 型交流配电柜。它的柜体采用通用柜的形式；设计时充分考虑到柜体运行中的散热问题；按照现代工业要求设计的，使整体美观大方；柜体的顶盖在需要时可以拆除，便于现场主母线的装配和调整。根据上图的参数选用 GGD2 型，具体规格见图纸 1 号。3. 线路的选型根据实际情况和第一章的负荷计算，线路的详细选择见各图纸上所标注。第四章 变压器选型天津中德职业技术学院第 13 页 1. 负荷统计由车间设备材料表统计的： KWPe1249计算时参数选择： 5.0d63.0cos3.1tan有功功率：
17、e.2430无功功率： var6.830tankQ取同时系数： 取 0.859.0Kp取 0.905.8.q所以，总的有功功率： KWPip8.30 ,30总的无功功率： var5.74 ,30kQiq变电所的视在计算负荷为： AVS8.91623030主变压器容量选择条件为 ，因此未进行无功补偿时，主变压器应选为TN.1000KV.A。变电所低压侧的功率因数为： 63.0cos2. 无功补偿容量按规定，变电所高压侧的 ，因此 。90.cos93.0cos。var7.5ar.artn63.artn30 kkPQc 取 var54kc3. 补偿后的变压器容量 AKVQPSc.9562302303
18、0 天津中德职业技术学院第 14 页 因此无功补偿后的变压器容量可选为 630KV.A 。第五章 继电保护天津中德职业技术学院第 15 页 供电系统及电气设备在运行中，往往会因电气设备的绝缘损坏、操作失误等种种原因，造成短路事故或进入异常运行状态。尤其是短路事故，会给供电系统及电气设备带来严重的危害。这些危害主要有：短路电流通过电气设备，使电气设备直接受到损害并造成停电事故；由于短路使电力系统的电压和频率下降，影响用户的正常生产；如果系统发生震荡，同步遭到破坏时，将引起系统解列，造成大面积停电。因此，为了迅速而有效地排除供电系统及电气设备发生的事故，防止造成严重的后果，需采用继电保护装置加以保
19、护。继电保护装置是指供电系统或电气设备出现异常运行或故障时，能够及时发出预告信号或作用于开关跳闸并发出报警信号，以达到缩小故障范围，保证系统安全运行的自动装置。对于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统的单相接地及电气设备过负荷等现象，继电保护装置能及时发出预告信号。通知运行值班人员进行处理，而当供电系统及电气设备发生事故时，它能够自动地将事故切除。这样，通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性和保护电气设备的安全。第六章 机加工车间接地与防雷接地与防雷是工厂供电设计的一个重要部分。电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或接地
20、极。天津中德职业技术学院第 16 页 连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接闪的金属杆称为避雷针。避雷针的功能实质上是引雷作用，它能对雷电场产生一个附加电场，使被保护物免受直接雷击。下面根据机加工车间的实际需求来计算接地体的选择和确定避雷针的高度。1. 确定接地电阻因为进线为 10KV，属 1KV 以上电流接地系统及与 1KV 以下系统共用的接地装置，选（ 且 10 ） ，同时又满足与总容量在 100KVA 以上的发电机或变压器相联REIV120E的接地装置得: ，所以确定次变电所公共接地装置的接地
21、电阻应满足以下两个条4件： REIV1204RE ALUINCE 386.051.335架架 9.086.120AE故此变电所的接地电阻为 。42. 接地装置初步方案现初步考虑围绕变电所建筑四周距变电所 2-3 米打入一圈直径 50mm，长 25m 的钢管接地体，每隔 5m 打入一根，管间用 的扁钢焊接。m403. 计算单根钢管接地电阻查表 6-1 得砂质粘土的 =100m单根钢管接地电阻 405.21)1(lRE4. 确定接地管数和最后方案天津中德职业技术学院第 17 页 根据 ,但考虑到管间屏蔽效应,初选 15 根直径 50mm,长 2.5m 的钢管104)1(RE作为接地体.以 n=15
22、 和 去查手册 (取 n=10 和 n=20,在 时的 值的中间值)可2la 2laE得 ,因此 ,但是要考虑到接地体的均匀对称布置以及645.0E164.0)1( En实际需要,选 18 根直径为 50mm,长 2.5m 的钢管作接地体,用 404mm 的扁钢连接,根据厂房需要,适宜单排布置,而且南北两排,共 36 根。 Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given. 表 6-1 土壤电阻率参考值土 壤 名 称电阻率/(m)土 壤 名 称电阻率/(m)陶粘土泥炭、泥灰岩、沼泽地捣碎的木炭黑土、田园土、陶土粘土10204
23、05060砂质粘土、可耕地黄土含砂粘土、砂土多石土壤砂、砂砾10020030040010005. 避雷器的高度选定查表 6-2 得机加工车间是第三类防雷建筑滚求半径 hr=60m, 变电所高 hx=4m,避雷器高为 h 在 hx=4m 的高度上最远一角距离避天津中德职业技术学院第 18 页 保 护范 围避 雷 针雷针的水平距离为 r= =17.2m。5.21）（避雷器的保护半径最少为 17.2m 取 18m。hx= =18m h=14.85m15m）（ hr2）（ xrx2选择高度为 2m 的避雷针，其塔架为 13m。如下图所示。表 6-2 按建筑物防雷类别确定滚球半径建筑物防雷类别 滚球半径
24、 hr/m,第一类防雷建筑物 30第二类防雷建筑物 45第三类防雷建筑物 60结束语通过这一段时间的毕业设计，我经过长期的核实并进行了深入的调查研究，经过一段时间的工厂实习和社会调查，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知天津中德职业技术学院第 19 页 识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。达到了由学生向工程技术人员的过渡，为进一步成为优秀的技术人员奠定基础。通过毕业设计，学生应具有：1. 巩固和加深专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力。2. 学习怎样查找文献资料，正确使用技术资料。3. 熟悉与“电气工程”相关的工程技术设计规范、国家有关标准手
25、册和工具书、设计程序及方法。4. 通过大量参数计算，锻炼从事工程技术设计的综合运算能力，参数计算尽可能采用先进的计算方法。5. 通过调整资料，达到编写工程技术设计的说明书和国家标准要求的绘制技术图纸的能力。6. 培养参加手工实践，进行安装，调试和运行的能力。7. 培养严肃认真，一丝不苟和实事求是的工作作风，塑造一个工程技术人员的形象，从而尽快实现从学生到一个合格的工程技术人员的过渡。毕业设计的结束，意味着从此我将进入社会，把我所学的知识运用到社会实践当中去，通过这次毕业设计，我更加地认识到自己的不足之处，指导老师耐心和细致的指导，使我的知识水平有更进一步的提高，为我走向社会，走向岗位打下了坚实的基础。参考资料工厂供电第 2 版 电路与电工技术 工厂供电简明设计手册 天津中德职业技术学院第 20 页 实用继电保护技术 现代工业与民用供电设计手册 低压电工实用技术 低压电器及其应用 工厂电气控制 电工安全作业技术
