毕设论文--场机供配电系统的设计.doc

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： ， ， ， ， ，平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计（论文）说明书目录目 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11）冷作车间金工车间仓 库装配车间 （图11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=(7.12514+12.8+20.778+9.84+8.72+3.2+2+9.32+14.33+10.1252+15.752+10.5+8.73+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cos=0.65,tan=1.169有功功率 P30= KdPe=(0.3523.4) kw=159.74kw无功功率 Qc=Petan=159.741.169=186.7KW2、 起重机类：Pe=(23.2+29.52)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cos=0.5,tan=1.50有功功率 P30= KdPe =82.20.50.15=6.165kw无功功率 Qc=Pe6.1651.50=9.247 kw3、 天车类：Pe=63+38.7+20.15=121.85 kw查工厂供电附表中“天车类”得：需用系数 Kd=0.15 功率因数cos=0.5有功功率 P30= KdPe =121.85 kw0.15=18.278 kw4、 照明类： 车间面积： （12Pe=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)，tan=0，cos=1.0有功功率 P30= KdPe=（117.28）KW=17.28 KW无功功率 Q=05、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）=0.95P30=（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=190 kvar视在计算负荷：S30（2）=KVA=314.76KVA功率因数: cos=P/S=0.79变压器的功率损耗：P T=0.015P30(2)=(0.015250.95)KVA=3.76KVAQ T=0.06S30(2) =(0.06314.76)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)( tan- tan)=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: cos=P/S=0.96此功率因数满足要求I30（1）=259.6KVA/()v=394.4A3、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=230.9A6、 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/KWKdcostanP30/KWQ30/KWS30/KVA金工车间冷加工机床起重机车间照明1173523.4782.217.280.0.30.150.150.650.50.50.81.171.17159.7412.3317.2817.28186.721.3300小计120193.24304.41冷作车间装配车间仓库202025.15202025.15小计65.15变电所低压负荷取K=0.95K=0.97250.95190314.76补偿电容112补偿后低压负荷250.9570259.6三 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19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1321、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=(7.1253+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,cos=0.5五台最大容量电机的设备容量：Px=73+10+2.8=33.8KWP30=b Pe+cPx=(0.1434.175+0.533.8)KW=21.68KWI30= P30/3UN cos=21.68KW1.7320.5=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=73A65.89A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3-1 1号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积17.12516.6580427.12516.6580437.12516.65804412.8301206配电箱到干线的导线34.1756025035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3-2 2号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积56.92516.1860469.822.9100479.822.9100488.720.3 100498.720.31004配电箱到干线的导线42.92568.0830035表3-3 3号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积137.12516.65804147.12516.65804157.12516.65804167.12516.65804179.221.51004配电箱到干线的导线37.756.402535表3-4 4号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积189.221.510041914.333.4150102013.33315010216.92516.1804配电箱到干线的导线54.258135035表3-5 5号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积2210.12523.671004237.12516.658010247.12516.658010257.12516.65804配电箱到干线的导线31.547.0520016表3-6 6号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积2615.753616042715.7536160104823.23516010配电箱到干线的导线54.547.0520016表3-7 7号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积3110.524.510044929.54422010配电箱到干线的导线4060.725035表3-8 8号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积327.12516.65804337.12516.65804347.12516.65804356.92516.1804配电箱到干线的导线28.344.220016表3-9 9号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积367.12516.658043710.12523.6710043813.33316010配电箱到干线的导线30.5545.620016表3-10 10号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积419.822.91004429.822.91004438.720.31004配电箱到干线的导线28.344.220016表3-11 11号配电箱设备编号Pe/KWI30/A过电流整定值导线截面积448.720.31004458.720.31004469.321.71004479.822.91004配电箱到干线的导线36.555.225016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)1182.567199.622190.338223.733218.299173.214243.561060.785229.951163.696199.621260.78(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=20A Ist=140A尖峰电流：IPK=I30+（Ist+ IN）max=182.56+(140-20)A=302.56AKIPK=0.4IPK=0.4302.56=121.04AIN.FEI30且IN.FEKIPK即IN.FE121.04A IN.FU182.56A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500.5=25 mm2中性线面积选择25 mm2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）150750250850350950470101055011106501210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1182.56200/150BLX-500(350+125)2190.33200/150BLX-500(350+125)3218.29400/150BLX-500(350+125)4243.56400/150BLX-500(370+135)5229.95400/250BLX-500(350+125)6199.62200/150BLX-500(350+125)7199.62200/150BLX-500(350+125)8223.73400/250BLX-500(350+125)9173.21200/150BLX-500(350+125)1060.78100/60BLX-500(310+16)1163.69100/60BLX-500(310+6)1260.78100/60BLX-500(310+16)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，则可选用抽屉式GCK或多米诺。变压器低压总开关柜可选用PGL2 I30=259.6KVA/()v=394.4A。查工厂供电设计指导59页有低压开关柜的选择，选其接线的26号方案接线图如设计附表。选择PGL型的此型的开关柜，按26好接线方案他每个开关柜有两路因此选6屏即可。表4-1各屏所干线备及编号开关柜编号所接干线号11、223、435、647、859、10611、12到此低压配电屏选择完毕。所有的 低压配电屏一共8屏包括一台电容补偿屏一台总低压屏和6屏配电屏共8屏。注：接线图见附图五 高压开关柜的选择 1、高压开关柜的做用：它用来接受和分配高压电能，对电路控制、保护及检测的。本次设计，确定用400KVA的变压器把10KV的高压降到动力设备所需要的电压0.4KV。本厂都是动力设备，无重要负荷，因此变电所可采用固定式开关柜。若有重要负荷，要求可靠，则可选用手车式开关柜如：JYN、KYN。今选用GG-1A（F）-03，此柜装有GN19-10型隔离开关一个，隔离高压电流。以保证其他电气设备的安全检修。SN10-10型少油断路器1个，可以通断线路正常的负荷电流，也可以进行短路保护。GG-1A（F）-03除备有以上两种开关以外，还有LQJ10型电流互感器2个，分别接仪表和继电器，以满足测量和保护的不同要求。GG-1A（F）型高压开关柜的规格及一次线路接线方案可查电气设备选择、施工安装、设计应用手册第882页。PJ1 A/ J3型高压计量柜的规格及一次线路接线方案，及与GG-1A（F）型高压开关柜的联接可查电气设备选择、施工安装、设计应用手册第975页。 工厂变配电所高压开关柜上面的高压母线，通常采用LMY型硬铝母线，对于主变压器容量在125KVA，及以下的变电所，高压母线一般采用LMY-404的规格。本配电所变压器630KVA，因此可采用LMY-3（404）的高压母线。六 高压电器的校验选择好高压开关柜和柜内的高压设备,可对选用的电器设校验。1、短路电流的计算 要校验电器，必须先对线路进行短路计算。 画短路计算电路图如图61所示。图61 短路计算电路图画短路等效电路图如图62 所示。图62 短路等效电路图（1）求K1点的三相短路电流和短路容量：（Uc1=10.5KV） 1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗电力系统的电抗：X1=U c12/Soc =（10.5KV）2 /500MVA=0.221式中 UC1 短路点的短路计算电压;Soc 系统出口断路器的断流容量,根据题目给出的出口断路器型号SN1010查工厂供电附录表可得。 架空线路的电抗：由工厂供电表31得X 0 =0.38/Km,又已知1=1Km,因此 X2 = X 01 =0.38/Km1Km =0.38电缆线路的电抗：由工厂供电表31得X 0 =0.08 /Km,又已知11=0.02Km,因此 X3 = X 011 =0.08/Km0.02Km =0.0016计算总电抗：X= X1 +X2 + X3 = ( 0.221+0.38+0.0016) =0.6032) 计算K1点的三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 I(3)K-1 = Uc1 / X =10.5KV(0.603)=10.06KA三相次暂态短路电流和短电流和短路稳态电流：I(3)K-1 = I(3)K-1 = I(3)K-1 =10.06KA 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：I(3)sh（K-1）=2.55I (3)K-1 =2.5510.06KA=25.65KAI(3)sh（K-1）=1.52I (3)K-1 =1.5210.06KA=15.19KA三相短路容量:S(3)K-1 = Uc1 I(3)K-1= 10.5KV10.06KA=182.96MVA(2)求K2点的短路电流和短路容量(Uc2=0.4KV）1)计算短路电流及各元件的电抗及总电抗: 电力系统的电抗: X1= Uc22 / Soc=(0.4KV）2 / 500MVA=3.210-4架空线路的电抗:X2= X01 (Uc2 / Uc1) 2=0.38(/Km) 1Km (0.4KV/10.5KV) 2=5.510-4电缆线路的电抗:X3= X01 (Uc2 / Uc1) 2=0.08(/Km) 0.02Km (0.4KV/10.5KV) 2=2.3210-6电力变压器的电抗:由工厂供电表4得 ；UK%=4.5 X4= (UK% /100). (Uc22/ SN) =0.00114总电抗：X= X1+ X2+ X3+ X4=(3.210-4+5.510-4+2.3210-6+1.1410-2) =0.01232)计算K-2点的三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值: I(3)K-2=UC2/ X=0.4KV/(0.0123)=18.82KA三相次暂态短路电流及短路稳定态电流:I(3)K-2= I(3)K-2= I (3)K-2=18.82KA三相短路冲击电流及第一个周期短路电流:I (3)SH =1.84 I(3)K-2=1.8418.82KA=34.63KAI (3)SH =1.09 I(3)K-2=1.0918.82KA=20.51KA三相短路容量:S(3)K-2=UC2 I (3)K-2=0.4KV18.82KA=13.04MVA。