化验楼供配电系统的设计毕业设计.doc

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1、密 级公开学 号070685 毕业设计（论文）某机加工车间低压配电系统及照明设计 院（系、部）：信息工程学院姓 名：班 级：专 业：电气工程及其自动化指导教师：教师职称：讲 师 2011 年 6 月 8 日 北京北京石油化工学院学位论文电子版授权使用协议论文某化验楼供配电系统的设计系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将作品收录于“北京石油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全

2、文部分浏览服务，公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。注：本协议对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。院系名称： 作者签名： 学号： 年 月 日 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期：

3、 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到

4、本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日北 京 石 油 化 工 学 院毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书学院（系、部） 信息工程学院 专业 电气 班级 电072 学生姓名 指导教师/职称 /高工 1.毕业设计（

5、论文）题目某机加工车间低压配电系统及照明设计2.任务起止日期： 10 年 2 月 24 日 至 11 年 6 月 20 日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）本设计为车间低压配电系统及照明设计，有实际应用价值，设计工作量及难易程度适中。设计者应在理清设计工作思路的基础上，通过查阅相关设计手册，相关低压配电系统及照明设计的国家标准，分析计算选择校验设备，独立完成设计工作。所选设备应符合现行供配电相关国家标准，避免选用老式及国家明令淘汰禁止使用的设备。通过严肃、认真、踏实的工作，培养遵守设计规范，综合运用所学知识分析、解决实际问题的工

6、程实践能力。设计内容与要求：(1）翻译外文资料（不少于20000字符，中译文打印） (2）低压配电系统及照明设计(3）二次接线设计方案确定(4）变配电设备选型及校验(5）绘制主接线图、车间配电平面布置图、编写设计说明书。提交验收的材料：(1) 外文资料原文（不少于20000字符）及中文翻译稿（2) 设计说明书(3) 设计图纸(4) 设计工作记录4.主要参考文献(1) 工厂供配电简明设计手册 刘介才主编 机械工业出版社(2) 国家标准GB500621992电力装置的继电保护和自动装置设计规范 中国计划出版社(3) 国家标准GB500571994建筑物防雷设计规范 中国计划出版社(4) 行业标准J

7、GJT161992民用建筑电气设计规范 中国计划出版社(5) 中国航空工业规划设计研究院等编工业与民用配电设计手册 第2版水利电力出版社(6) 民用建筑变配电设计 朱林根编著 中国建筑工业出版社5.进度计划及指导安排12周 课题调研、收集、学习参考资料3周 翻译外文资料,整理设计资料4周 作开题报告56周 楼体配电总体设计方案确定7周 变配电室主接线设计89周 楼层配电设计1011周 相关变配电设备选型及校验1213周 绘制相关设计图纸14周 撰写设计说明书15周 导师评阅毕业设计16周 完成答辩任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（系、部）

8、院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字） 摘 要遵循安全、可靠、优质、经济的基本原则,提出工厂厂区供电的设计方案。本次设计是关于机修厂机械加工车间低压配电系统及照明的设计。工厂厂区供电设计是整个工厂建设设计中的重要组成部分。供电设计的质量,会直接影响到日后工厂的生产与发展。稳定可靠的供电系统,有助于工厂增加产品产量,提高产品质量,降低生产成本,增加企业经济效益。其中包括对车间负荷的计算和短路电流计算，对变压器的数量，型号，容量的选择以及对变电所高压进线和低压出线的选择，对变电所主接线，二次回路，继电保护和照明的设计。 关键词:供电设

9、计，设计方案,工厂供电,短路电流,一、二次设备,电气照明 Abstract According to the basic principles of safety, reliability, high quality and economic results, The power supply design program of the factory district is put forward. It is about design the machine fixs the factory car changes to give or get an electric shock and

10、machines process the cartful a low pressure goes together with to give or get an electric shock system. The design includes the calculation of loads and short-circuit, electric current, the select of transformer and circuit, and design of main-circuit ,the second circuit ,protect and lighting. Keywo

11、rds: scheme design，plant power supply，The calculation carries，Short-circuit electric current，one、 two times equipments，Electricity lighting目 录第一章 绪论及设计的任务和条件.11.1绪论.11.2设计的任务和设计依据.1 1.2.1机加工一车间生产任务.11.2.2设计依据.11.3总体方案设计.4第二章 车间变电所的设计.52.1车间负荷计算与无功补偿计算.5 2.1.1车间负荷计算.5 2.1.2 无功功率补偿.72.2车间变电所变压器的选择.82.

12、3变电所主接线设计.82.3.1变电所主接线的基本要求.82.3.2变电所主接线的选择方案.102.4短路电流的计算及变电所一次设备的选择.112.4.1短路计算.112.4.2一次设备的选择与校验.15第三章 车间配电线路及照明设计213.1车间配电线路接线方案及动力配电箱的选择.21 3.1.1低压线路接线方式.21 3.1.2动力配电箱的选择计算举例.223.2配电线路敷设方式.233.3车间照明设计.24 3.3.1概述.243.3.2电光源、灯具的类型及其选择与布置.243.3.3照明的标准与照度计算.273.3.4照明系统导线截面的选择.31第四章 变电所二次回路及继电保护整定33

13、4.1二次回路及继电保护的整定.33 4.1.1二次回路的概述.334.1.2继电保护的概述.334.2变电所的保护装置.344.2.1装设反时限过电流保护.344.2.2装设电流速断保护.344.2.3瓦斯保护.354.3防雷保护.354.4变电所接地.35第五章 结论与展望.365.1结论.365.2展望.36参考文献.37致谢.38附录.39附录1.39附录2.40附录3.41附录4.42第一章 绪论及设计的任务和条件1.1 绪论本次设计是以刘介才主编的工厂配电设计指导附录的设计题目为蓝本所组织的毕业设计，设计只作学习研究之用。 本设计共分为三部分，首先介绍了设计所涉及的车间情况也就是设

14、计的条件及要达到的设计任务；接着依次讲叙了负荷计算与无功补偿，车间变电所及主变压器的选择，车间变电所主结线的设计，短路计算及车间变电所一次设备的选择，变电所的高压进线与低压出线的选择；最后是低压设计部分，车间配电所的设计, 车间照明的设计,以及变电所二次回路设计及继电保护的整定。本次设计所涉及的负荷计算，短路电流计算等均大部分以机械加工一车间为例进行的；由于知识所限，我的设计肯定有不少不合理之处，特别希望得到老师的批评指正。1.2 设计的任务和设计依据 1.2.1 机加工一车间生产任务 本车间承担机修厂修理的配件生产 1.2.2 设计依据 1.车间平面布置图 2.机加工一车间用电设备明细表由工

15、艺、动力、给排水、采暖通风、土建等专业提供的车间用电设备见下表表1-1 机加工一车间用电设备清单设备代号设备名称、型号台数单台容量/KW总容量/KW备注1皮带车床 6尺1992普通车床 C62014.6254.6253牛头刨床 B6651334立式钻床 Z53514.1254.1255砂轮机 S35L300 11.51.56工具磨床 M602511.451.457牛头刨床 B6651338牛头刨床 B6651339插床 B503214.54.510普通车床 C62014.6254.62511普通车床 C62014.6254.62512普通车床 C62014.6254.62513普通车床 C62

16、0-117.1257.12514普通车床 C620-117.1257.12515普通车床 C630110.12510.12516弓形锯 G7211.51.517立式铣床 X25K19918万能铣床 X62W19919滚齿机 Y38141.93541.93520普通车床 C61100141.93541.93521龙门刨床 B2012Q167.5567.5522立式钻床 Z53514.6254.62523镗床 T6819.89.824摇臂钻床 Z3516.9256.92525电动单梁吊Q=3顿.18.98.926通风机 33.31027插座828照明 19.253.车间变电所配电范围 车间变电所设

17、在机加工一车间东南角，除为机加工一车间配电外，尚要为机加工二车间、铸造、铆焊、电修车间配电。 4.负荷性质为两班工作制，年最大负荷利用小时数为3000小时，属三级负荷。5.供电电源条件 (1) 工厂总降压变电所10KV配电出线，电源从机修车间变电所用380220伏三相四绘制一路架空线由指定的进线口引入，线路长度为300m。 (2）总降压变电所配电出线定时限过流保护装置的整定时间top=2S，三相短路容量Sx=200MVA。 (3）要求车间变电所最大负荷时功率因数在0.9以上。 (4）要求在车间变电所10KV侧进行计量。6自然条件（1）车间的横跨木梁对地高度为7米。（2）气象条件 1) 车间内最

18、热月份的平均温度为30； 2) 地中最热月份平均温度为25(当埋入深度为05米以上)，而埋入深度为1米以下时平均温度为20。（3）车间环境特征车间系正常干燥环境。表1-2车间变电所计算负荷表车间序号供电回路容 量（KW） P30 (KW)Q30(KVar)S30(KVA)I30(A)1.机加工一车间1NO1供电回路152.259.7995.6113.5581.81NO2车间照明9.7859.2502.机加工二车间2NO3供电回路15546.554.471.6108.7NO4供电回路1203642.155.484.2NO5车间照明10803.铸造车间3NO6供电回路1807273.1102.61

19、55.9NO7车间照明86.404.铆焊车间 4NO8供电回路1504589.199.8151.7NO9供电回路17051101113.1172.0NO10车间照明75.605.电修车间5NO11供电回路1504577.990136.7NO12供电回路146.243.975.987.7133.3NO13车间照明10806.小计436.44609.17.考虑同期系数后，变压器低压侧总计算负荷（）349.15487.281.3 总体方案设计本次设计是关于机修厂机械加工车间低压配电系统及车间变电所的设计，最先从车间的布局考虑，接下来开始进入工厂厂区的供电设计部分，先从各部分的计算入手，其中包括负荷计

20、算及无功补偿计算，变电所的设计，变电所的主结线的设计，短路电流的计算及一次设备的选择，变电所的高压进线与低压出线的选择；第三部分进行的是低压配电系统的设计，其中涉及的方面有：变电所二次系统的设计及继电保护的整定，低压配电屏的选择设计，车间配电线路的设计，工厂供配电设计对厂区照明方面的设计，考虑到了车间布局的实际情况进行了对照明设备的选择。第二章 车间变电所设计2.1 车间负荷计算与无功补偿计算 2.1.1 车间负荷计算一般常用的有:逐级法、需要系数法、二项式法以及产值、产量估算法等。工厂电力负荷计算方法的确定,主要应依据厂方提供的可供使用的有关基础资料和工厂用电设备的类别、工作状态以及计算方法

21、适用的范围综合考虑确定。本设计采用需要系数法确定。负荷计算的主要公式有：1.有功计算负荷（单位为kW） 2.无功计算负荷（单位为kvar） 3.视在计算负荷（单位为kVA） 4.计算电流（单位为A） 设备名称型号台数单台容量(kw)需要系数计算负荷/kw/kvar/kVA/A皮带车床6尺190.180.51.731.622.80263.244.92普通车床C62014.6250.180.51.730.83251.4402251.6652.52牛头刨床B665130.180.51.730.540.93421.081.64立式钻床 Z53514.1250.180.51.730.74251.2845

22、21.4852.26轮砂机S35L30011.50.70.80.751.050.78751.31251.99工具磨床M602511.450.180.51.730.2610.451530.5227.93牛头刨床B665130.180.51.730.540.93421.081.64牛头刨床B665130.180.51.730.540.93421.081.64插床B503214.50.180.51.730.811.40131.622.46普通车床C62014.6250.180.51.730.83251.4402251.6652.53普通车床C62014.6250.180.51.730.83251.4

23、402251.6652.53普通车床C62014.6250.180.51.730.83251.4402251.6652.53普通车床C620-117.1250.180.51.731.28252.2187252.5653.9普通车床C620-117.1250.180.51.731.28252.2187252.5653.9普通车床C630110.1250.180.51.731.82253.1529253.6455.54弓形锯G7211.50.180.51.730.270.46710.548.2立式铣床X25k190.180.51.731.622.80263.244.92万能铣床X62w190.18

24、0.51.731.622.80263.244.92滚齿机Y38141.9350.20.51.738.38714.5095116.7740.025普通车床C61100141.9350.20.51.738.38714.5095116.7740.025龙门刨床B2012Q167.550.20.51.7313.5123.372327.020.041立式钻床Z53514.6250.180.51.730.83251.4402251.6652.53镗床T6819.80.180.51.731.7643.051723.5285.36摇臂钻床Z3516.9250.180.51.731.24652.1564452.

25、4933.79电动机单梁吊车18.90.150.51.731.3352.309552.674.06通风机1100.70.80.7575.258.750.013表2-1车间设备负荷计算结果机加工一车间照明负荷 A1.式中为单位水平面积上照明光源的安装功率（单位W/m2），A为房间的水平面积（单位m2）。由机加工一车间用电设备明细表可知 其他部分的照明负荷如下表表2-2 机加工一车间照明负荷计算表单独使用一般照明度 (LX)面积（M2）安装功率（W）工具库30120工艺室30120低压配电室30120变压器室2075高压室30100总计5352.总照明负荷 2.1.2 无功功率补偿该厂380V侧最

26、大负荷的功率因数只有0.8，而供电部门要求最大负荷时功率因数不得低于0.9，特殊情况不低于0.85，则需增设无功功率的人工补偿装置。 1.380V侧无功功率 1）380V侧=2.最大负荷时的功率因数，供电部门要求本厂的功率因数在0.9以上，取0.93则，380V侧所需无功功率的补偿容量为 =3.并联电容器的选择 采用方案为：每相两个BWF10.5-40-1电容器，即4.补偿后： 补偿后负荷功率因数为0.93， 变电所低压侧的视在计算负荷为 因此主变压器容量比补偿前容量减少了59.43kVA。2.2 车间变电所变压器的选择本车间负荷和转供负荷均属于三级负荷，且负荷容量不大，故选用一台车间变压器。

27、 变压器的型号的选择 一般而言，主变压器容量不应小于变压器的额定容量，即。根据计算，变压器低压侧总负荷, 考虑到车间的发展，故选用容量500KVA的S9-500/10(6)为车间变电所的主变压器。 表2-3 变压器的主要技术数据型号额定容量(kVA)额定电压/KV联结组标号损耗/W空载电流（%）阻抗电压（%）一次二次空载负载S9-500/10(6)50011,10.5,10,6,3.60.4Dyn11103049053.042.3 变电所主接线的设计 2.3.1 变电所主接线的基本要求电气设备的选择，配电装置的结构，今后供电的可靠性以及经济运行都与变电所的主接线有着密切的关系，根据变电所在供电

28、系统中的地位，进出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定主结线方式，并满足安全，可靠，灵活和经济等的要求。 1 安全性 (1）在高压断路器的电源侧可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。 (2）在低压断路器的电源侧可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。 (3）在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。(4）35kv及以上的线路末端，必须装设避雷器。装于母线的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。 2 可靠性 (1）变配电所的主结线方案，必须与其负荷级别相应。对一级负荷，应由两个电源供电，对二级负荷，应由两回路或者一回

29、6kv及以上的专用架空线或电缆。 (2）变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关（串熔断器）。当双电源供多个变电站时，宜采用环网供电方式。 (3）对一般生产区的车间变电所，宜由工厂的总变配电所采用放射式高压配电，以确保供电的可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式供电。 (4）变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切化电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关，均采用低压断路器。3 灵活性 (1）变配电所的高低压母线，一般宜采用单木星分段的结线。 (2）35kv及以上的电源进线为双回路时，宜采用桥形结线或线路变压器字结线。 (3）需带负荷切换

30、主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。 (4）主结线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。 (5）主结线方案应考虑今后可能的扩展。4 经济性 (1）主结线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的结线。 (2）变配电所的电气设备应选用技术先进，经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。 (3）中小型工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。 (4）工厂的电源进线撒谎功能应装设专用的计算柜，其中的电流，电压互感器只供计算的电度表用。 (5）应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时的功率因数

31、达到规定的要求。 2.3.2 变电所主接线的选择方案本设计选择高压侧装隔离开关-断路器的变电所主接线方案。低压侧接线选择单母线连接，如图2-1： 图2-1因为此变电所属于只装有一台主变压器的小型变电所（三级负荷），一般像这种变电所根据其高压侧采用的开关电器不同，有三种比较典型的主接线方案：1.高压侧采用隔离开关-熔断器或跌落式熔断器的变电所主接线。 2.高压侧采用负荷开关-熔断器的变电所主接线。3.高压侧采用隔离开关-断路器控制的变电所主接线。前两种方案都采用的是装设熔断器来断开短路故障电路，这就不适用于工厂车间变电所，因为更换熔断器需要一定的时间，从而使在故障排除后恢复供电的时间延长，影响了

32、供电可靠性，也直接导致车间停产。而且由于第一种方案不能实现带负荷操作，还容易发生带负荷拉闸的严重事故。而第三种方案采用了高压断路器，因此变电所停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路或过负荷时均能自动跳闸，而且在故障和异常消除后又可迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。如果能配备自动重合闸装置，则供电可靠性更可进一步提高。综上所述，本设计的车间变电所采用高压侧装隔离开关-断路器控制的主接线方案。主接线图如（附录1）所示。2.4 短路电流的计算及变电所一次设备的选择 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流

33、计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于试验楼供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。 2.4.1 短路计算 短路电流计算的

34、方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺值法（又称相对单位制法）。下面介绍标幺值法计算：在无限大容量电力系统发生三相短路时，短路基准电流 式中基准容量基准电压电力系统的电抗标幺值 式中电力系统出口断路器的断流容量电力线路的电抗标幺值 式中线路单位长度电抗短路计算点的计算电压电力变压器电抗标幺值 式中变压器的容量变压器的短路电压百分值1.系统以最大方式运行时 图2-2（1）确定基准值取 (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 2）架空线路的电抗标幺值 由文献1中表31 查得单位长度电抗值，因此 3）电力变压器的电抗标幺值 由表得,因此 (3) 求d1、d2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） 总电抗标幺值