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工廠供電畢業(yè)設計范文
供配電技術實訓
題 目： 某機械廠金工車間配電系統(tǒng)設計 作 者： 系 （部）： 信息與電子工程系 專業(yè)班級： 生產過程自動化 指導教師：職 稱： 實訓時間：
2009年 12 月 6 日
某 機 械 廠 金 工 車 間 配 電 系 統(tǒng) 設 計
摘 要
本次供配電技術實訓是對某一個機械廠金工車間配電系統(tǒng)進行設計。該廠的生產任務是：承擔手拉葫蘆共155種不同零件8個品種的加工工作。
本次實訓的主要內容是：①對整個車間整體配電方案確定；②對車間配電系統(tǒng)主接線設計，確定主接線圖；③配電干線的選擇、支線的選擇、配電箱的選擇、保護設備的選擇。在整個設計過程中，確定了樹干式式車間配電系統(tǒng)；④運用二項式系數(shù)法確定用電設備組計算負荷P30、Q30、S30和I；⑤選擇XL-21系列配
30
電箱；⑥選擇車間線路。
關鍵詞：二項式系數(shù)法；配電系統(tǒng)；配電箱；
目 錄
摘 要
關鍵詞…………………………………………………………………………………….. 3
1.車間配電系統(tǒng)確定……………………………………………………………..5
1.1低壓線路的接線方式 ………………………………………………………………...5
1.1.1放射式接線……………………………………………………..........................5
1.2.2樹干式接線 …………………………………………………………………....5 1.2主接線圖的確定 ……………………………………………………………………...5
2.車間線路負荷計算及選擇……………………………………………………..6
2.1負荷計算的方法……………………………………………………………………….6 2.2二項式系數(shù)法 ………………………………………………………………………...6 2.3線路選擇……………………………………………………………………………... .7
2.3.1線路類型 ……………………………………………………………………....7
2.3.2線路敷設方式 ………………………………………………………………....7 2.3.3線路敷設部位………………………………………………………………… .7 2.3.4導線選擇 ……………………………………………………………………....7 2.4配電箱出線線路負荷計算及線路選擇…………………………………………….... 8
2.4.1各個設備的負荷計算………………………………………………………… .8 2.4.2配電箱出線線路選擇………………………………………………………… .8 2.5配電箱進線負荷計算及線路選擇…………………………………………………. …9
2.5.1配電箱進線的負荷計算…………………………………………………….. ...9 2.5.2配電箱進線的選擇 …………………………………………………………..10 2.6車間干線的負荷計算及線路選擇…………………………………………………. .10
2.6.1車間干線的負荷計算 ………………………………………………………..10 2.6.2干線的選擇 …………………………………………………………………..11 2.7電源進線線路選擇 ………………………………………………………………….12
3.配電箱的選擇………………………………………………………………….12
3.1配電箱的介紹 ……………………………………………………………………….12 3.2配電箱的選擇 ……………………………………………………………………….12 3.3熔斷器的選擇方法 ………………………………………………………………….13
3.3.1熔斷器熔體電流的選擇 ……………………………………………………..13 3.3.2熔斷器的選擇 ………………………………………………………………..13 3.4刀熔開關的選擇方法 ……………………………………………………………….13 3.5熔體電流計算及熔斷器選擇 ……………………………………………………….13
實訓總結………………………………………………………………………….17 參考文獻………………………………………………………………………….18
1.車間配電系統(tǒng)確定
供電線路是工廠供電系統(tǒng)的重要組成部分，擔負著輸送和分配電能的重要任務。
1.1低壓線路的接線方式
低壓線路的接線方式有放射式，樹干式等。其優(yōu)缺點比較如下：
1.1.1放射式接線
低壓線路放射式接線的特點是發(fā)生故障時互不影響，供電可靠性較高，但在一般情況下，有色金屬消耗較多采用開關設備也較多，且系統(tǒng)靈活性較差。這種線路適用于大型設備的供電。見圖1.1。
1.1.2樹干式接線
樹干式接線的特點正好與放射式相反，其系統(tǒng)靈活性較好，采用的開關設備較少，有色金屬消耗的也較少。只是供電可靠性較差。實踐證明，低壓樹干式接線在工廠的機械加工車間，機修車間和工具車間中應用相當普遍。因為它比較適用于供電容量小，且分布較均勻的用電設備組。見圖1.2。
0kV
6～10kV
6～10kV
80V
(a)母線放射式配電的樹干式 (b)為變壓器-干線式樹干式 圖1.1低壓放射式接線圖 圖 1.2 低壓樹干式接線
經過兩者比較，本設計車間配電系統(tǒng)選擇樹干式接線，再通過5臺配電箱給36臺設備供電。具體見圖1.3.
1.2車間配電系統(tǒng)主接線
圖1.3
2.車間線路負荷計算及選擇
2.1負荷計算的方法
常用負荷計算方法有：需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法。
需要系數(shù)法的特點是簡單方便，計算結果比較符合實際。但是把需要系數(shù)看作與一組設備中設備的多少及容量是否相差懸殊等都無關的固定值，這就考慮不周全。需要系數(shù)法適用于設備臺數(shù)較多的車間計算負荷。實際上只有當設備臺數(shù)較多，總容量足夠大，沒有特大型用電設備，才用需要系數(shù)法。而本系統(tǒng)設備臺數(shù)較少，故應采用二項式系數(shù)法。
2.2二項式系數(shù)法
1、單個設備：
P30?PN/?.................................................(2.1)Q30?P30/tan?...........................................(2.2)S30?P30/cos??I30?S30/
N..........................................(2.4)
2、單組設備：
P30?bPe?cPx............................................(2.5) (x=n/2,按四舍五入取整）
Q30?P30/tan?...........................................(2.6)S30?P30/cos??I30?S30/
N..........................................(2.8)
3、多組設備：
P30?Q30
?(bP)?(cP)............................(2.9) ??(bPtan?)?(cP)tan?.......(2.10)
e
i
x
max
e
i
x
max
max
2.3線路選擇
2.3.1線路類型
線路類型有：架空線路、電纜線路和車間線。架空線路LJ鋁絞線和LGJ鋼芯鋁絞線。車間線路包括室內配電線路和室外配電線路。室內配電線路大多采用絕緣導線，絕緣導線按線芯材質分銅芯和鋁芯兩種；按絕緣材料分橡皮絕緣和塑料絕緣。
其中配電箱進、出線采用絕緣導線BLV-500；電源進線采用LJ鋁絞線；干線采用LMY硬鋁母線。
2.3.2線路敷設方式
常見的敷設方式有：穿焊接鋼管敷設、穿硬塑料管敷設、穿電線管敷設等。其中配電箱進線采用穿硬塑料管敷設PC，配電箱出線采用穿焊接鋼管敷設SC。
2.3.3線路敷設部位
常見的線路敷設部位有：沿墻面敷設WS、沿地板或地面下敷設F。其中配電箱進線采用沿墻面敷設WS，配電箱出線采用沿地板或地面下敷設F。
2.3.4導線選擇
根據(jù)《工廠供電技術》可得，電力線路的導線的選擇必須滿足下列條件：發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經濟電流密度、機械強度等。低壓動力線路截面選擇按發(fā)熱條件選擇，再校驗其他條件。
1）三相系統(tǒng)相線截面選擇
該實訓采用按發(fā)熱條件選擇三項系統(tǒng)中的相線截面，應使其允許載流量I不小于通過相線
al
的計算電流I，即I
30
al
?I30.................(2.11)
2）中性線和保護線截面選擇
一般三相四線制線路中的中性線截面A0,應不小于相線截面A?的50%，即
A0?0.5A?....................................2.12 )(
3）保護線截面選擇
根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求，保護線（PE線）截面APE，按《低壓配電設計規(guī)范》規(guī)定，當其材料與相線相同時，其最小截面應滿足表1.如下。表1
因為保護中性線兼有PE線和N線的雙重功能，因此選擇截面時應同時滿足上述PE線和N線的要求，取其中的最大截面。
2.4配電箱出線線路負荷計算及線路選擇
2.4.1各個設備的負荷計算
由公式（2.1）、（2.3）、（2.4）得：單個設備的計算電流為I30?PN/中??0.85~0.95,cos??0.85~0.95;取??0.9,cos??0.9。 以NO1車間的1-1-1設備為例： 所以，I30?PN/
N?cos??4.13/
30
N?COS?，其
0.38?0.9?0.9?7.75A.
同理可得其余各個設備的I，見表2。
2.4.2配電箱出線線路選擇
以NO1車間的1-1-1設備為例：
設工作在30攝氏度環(huán)境下，已知I30?7.75A，所以查《工廠供電技術》附表16，根據(jù)公式（2.11）可得Ial?I30?14A，所以A??2.5mm，據(jù)公式（2.12）得，A0?0.5A?
2
和表1得，APEN?2.5mm，SC穿鋼管徑為15mm，所以可得線路型號為：BLV-500-（3×2.5+1×2.5）SC15-F。
以此類推可得其他線路的型號，見表2。
2.5配電箱進線負荷計算及線路選擇
2.5.1配電箱進線的負荷計算
以NO1配電箱為例：
該機械廠金工車間配電系統(tǒng)為大批生產的金屬冷加工機床，查《工廠供電技術》附表16，得b?01.4,
c05.,co?s
17.3,
5??
x?
；因為NO1車間為單組設備，所以根據(jù)公式（2.5）
得：x=n/2=8/2=4,所以
P30?bPe?cPX?0.14?(4.13?8)?0.5?(4.13?4)?12.89kW，
據(jù)公式（2.6）（2.7）（2.8）分別得：
Q30?P30tan??12.89?
1.73?22.29kVar
S30?
??25.75kV?
A
I30?S30/
N
?25.75/0.38?39.12A
以此類推可得NO2、NO3、NO4、NO5、NO6的I，見表3。
30
2.5.2配電箱進線的選擇
以NO1車間為例：
設工作在30℃環(huán)境下，已知I=39.12，所以查《工廠供電技術》附表16，根據(jù)公式
30
（2.11），可得Ial?I30?39.12A，所以Ial?41,A??16mm，PC穿硬塑料管管徑為
32mm，所以可得線路型號為：BLV-500-（3×16+1×16）PC32-WS。
2
以此類推可得其他配電箱的線路型號，見表3。
2.6車間干線的負荷計算及線路選擇
2.6.1車間干線的負荷計算
設該機械廠金工車間配電系統(tǒng)為大批生產的金屬冷加工機床，查《工廠供電技術》附表16，得，可知b?0.14,c?0.5,cos??0.5,tan??1.73,x?5，且運用公式（2.9）（2.10）可得：
NO1：(bPe)1?0.14?(4.13?8)?4.63kW
(cPX)1?0.5?(4.13?4)?8.26kW
NO2: (bPe)2?0.14?(2.22?2?9.47?3.13?2)?2.82kW
(cPX)2?0.5?(9.47?3.12?2)?7.87kW
NO3: (bPe)3?0.14?(9.13?9.70?3?6.20?2?8.16?7.50)?9.28kW
(cPX)3?0.5?(9.7?3?9.13)?19.12kW
NO4: (bPe)4?0.14?(8.16?17.20?7.84)?4.65kW
(cPX)4?0.5?(17.20?8.16)?12.68kW
NO5: (bPe)5?0.14?(8.16?6.35?4?3.13?3)?6.01kW
(cPX)5?0.5?(8.16?6.35?3)?13.61kW
NO6: (bPe)6?0.14?(22.13?2?2.92)?6.61kW
(cPX)6?0.5?(41.51?41.51)?41.51kW
所以運用公式（2.9）
P30?
?(bP)
e
i
?(cPX)max?4.63?2.82?9.28?4.65?6.01?6.61?41.51?75.51kW
運用公式（2.10） Q30?
?(bPtan?)
e
i
1
?(cPX)maxtan?max?
(4.63?1.73?2.82?1.73?9.28?1.73?4.65?1.73?6.01?1.73?6.61?1.73?41.51?1.73)
?130.63kVar
所以，S30?所以，I30
??150.88kV?A
?S30/N?229.25A
2.6.2干線的選擇
設工作在30℃，據(jù)公式（2.11）得，Ial?I30?229.25A，則查《工廠供電技術》附表14和《工廠配電設計手冊》得，選擇線路型號為LMJ-3（40×4）+1（25×3）。
2.7電源進線線路選擇
設工作在30℃環(huán)境下，已知I?229.25A，所以查《工廠供電技術》附表13，根據(jù)公
30
式（2.11）得I
al
?I30?229.25A，所以Ial?249A，所以額定截面為70mm2，由此得進
線線路型號為LJ-70。
3.配電箱的選擇
3.1配電箱的介紹
配電箱是按按電氣接線要求將開關設備、測量儀表、保護電器和輔助設備組裝在封閉或半封閉金屬柜中或屏幅上，構成低壓配電裝置。正常運行時可借助手動或自動開關接通或分斷電路。故障或不正常運行時借助保護電器切斷電路或報警。借測量儀表可顯示運行中的各種參數(shù)，還可對某些電氣參數(shù)進行調整，對偏離正常工作狀態(tài)進行提示或發(fā)出信號。常用于各發(fā)、配、變電所中。
配電箱中的XL-21系列適用于發(fā)電廠及工礦企業(yè)中，在交流電壓500伏及以下的三相四線或三相五線系統(tǒng)作動力配電之用。所以該車間我采用XL-21系列配電箱。
3.2配電箱的選擇
據(jù)《工廠常用電氣設備手冊》和表2的各配電箱的計算電流，選用XL-21-50(改)和XL-21-43(改)兩種配電箱。其中XL-21-50(改)配電箱由HR3-400/34刀熔開關和RL6-60/熔斷器組成，XL-21-43(改) 配電箱由HR3-400/34刀熔開關和RT0-100/熔斷器組成。接線圖如(a)、(b)
(a) （b）
3.3熔斷器的選擇方法
3.3.1熔斷器熔體電流的選擇
IN?FE?I30......(3.1) IN?FE?k?IPK......(3.2)
（其中k為小于1的計算系數(shù)，取k=0.3；此車間設備均為籠型異步電動機，則I
PK
?7?I30）
3.3.2熔斷器的選擇
IN?FU?IN?FE......(3.3)
3.4刀熔開關的選擇方法
低壓刀熔開關又稱熔斷器式刀開關，是低壓刀開關與低壓熔斷器組合而成的開關電器，具有刀開關和熔斷器的雙重功能。目前以廣泛用于低壓動力配電屏中。 因為刀熔開關是由低壓刀開關和RT0-100/熔斷器組成，所以選擇方法為： 刀開關選擇：
IN?I30......(3.4)
熔斷器選擇：
IN?FE?I30......(3.5) IN?FE?k?IPK......(3.6) IN?FU?IN?FE......(3.7)
3.5熔體電流計算及熔斷器選擇
以NO1車間為例，已知NO1的支干線I?39.12A，據(jù)式（3.1），I
30
N?FE
?I30?39.12A,
且據(jù)式（3.2），I
EFN?
?kKPI?
?1?2.1239.1582.?A。由HR-400/34可知該刀熔開關的刀開
關額定電流為400A,據(jù)公式（3.4）得，所以I
N?Fu
?82.15A?400A，所以滿足要求。又由于
根據(jù)表3，可得NO1配電箱進線為39.12A，運用公式（3.5）（3.6）、（3.7）、，知I×39.12=82.15A,所以選刀熔開關的熔斷器為RT0-100/100型號。 再以NO1的1-1-1設備為例，由表1知，I?7.75A，所以I
30
N?FE
N?FE
?k?IPK=2.1
?I30?7.75A
IN?FE?k?IPK?2.1?7.75?16.82A，所以IN?Fu?IN?FE?16.82A。由此類推，可得NO1各
設備的k?IPK，且均小于60A，所以選RL6-60/熔斷器（其中熔體電流選擇參考《工廠配電設計手冊》）。所以選擇XL-21-50(改)配電箱。見表4.
N?FE
由上述得，HR-400/34同樣適合NO2，運用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
?k?IPK=2.1
×32.50=68.25A,所以選刀熔開關的熔斷器為RT0-100/100型號。且求的各設備的k?IPK均小于60A，所以選RL6-60/熔斷器，選擇XL-21-50(改)配電箱。見表5.
同理，HR-400/34同樣適合NO3，且求的各設備的k?IPK均小于60A，運用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
?kKI?P
EFN?
=2.1×86.21=181.04A,所以選刀熔開關的熔斷器為RT0-200/200型號。
所以選RL6-60/熔斷器，選擇XL-21-50(改)配電箱。見表6.
同理，HR-400/34同樣適合NO4，運用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知, 且求IN?FE?k?IPK?2.1?52.60?110.46A所以選刀熔開關的熔斷器為RT0-200/120型號。的1-2-13設備的k?IPK為67.75A，大于60A，所以，選RT0-100/熔斷器，選擇XL-21-43(改)配電箱。見表7.
同理，HR-400/34同樣適合NO5，運用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
N?FE
?k?IPK=2.1×
57.56=120.88A,所以選刀熔開關的熔斷器為RT0-200/150型號。且求的各設備的k?IPK均小于60A，所以選RL6-60/熔斷器，選擇XL-21-50(改)配電箱。見表8.
同理，HR-400/34同樣適合NO6，用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
N?FE
?k?IPK=2.1×
87.24=183.20A,所以選刀熔開關的熔斷器為RT0-200/200型號。且求的1-1-17、1-2-9設備
k?IPK均為87.15A，大于60A，所以，選RT0-100/熔斷器，選擇XL-21-43(改)配電箱。見
表9.
實訓總結
經過一星期的實訓，我們對工廠供電技術這門課的了解更深了。首先簡單描述一下供電系統(tǒng)的概述：電能是現(xiàn)代人們生產和生活的重要能源。電能既易于由其他形式的能量轉換而來，又易于轉換為其他形式的能量以供應用。電能的輸送和分配既簡單、經濟，又易于控制、調節(jié)和測量，利于實現(xiàn)聲場過程的自動化。因此，電能在工農業(yè)生產、交通運輸、科學技術、國防建設等各行各業(yè)和人民生活方面得到廣泛應用。工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配問題。 我們這一小組一共有八個人，雖然有2個人不在，但是我們還是很努力的完成這個實訓。首先我們的實訓任務設計課題是：《某機械廠金工車間配電系統(tǒng)的設計》，在整個設計任務中我負責用CAD畫出車間的配電系統(tǒng)圖并做適當?shù)男薷摹Ｎ覀兠總�人分工清楚，然后努力完成自己分配到的任務，雖然每個人分配到的任務都不簡單，但我們還是很好的完成了。就說我的任務吧，一開始我不會畫CAD的車間配電系統(tǒng)圖，于是用畫圖板畫了一張，結果畫出來的效果很差，就這樣，一夜的努力白費了。于是，第二次我開始用CAD邊學邊畫，遇到不會畫的圖或線段我就到網上查詢方法，又一個夜晚過去了，我終于畫出了另大家滿意的CAD車間配電系統(tǒng)圖。雖然過程很簡單，但是對我自己來說的意義卻很大。在以后的日子里，我會以知難而上，百折不撓為座右銘來時刻鼓勵自己克服困難！
參考文獻
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