摘要本次設計首先根據國家法律法規(guī)等規(guī)范要求對機械加工車間進行電氣安全風險因素的分析，并適當考慮生產的發(fā)展，按照國家相關標準、設計準則，本著安全可靠、技術先進、經濟合理的要求確定本廠變電所的位置和形式。通過負荷計算，選擇導線以及主要電器設備的型號。進行短路電流計算，合理選擇整定繼電器保護裝置，最后按要求寫出設計說明書，并繪出設計圖樣。具體過程和步驟根據工廠總平面圖，工廠負荷情況，供電電源情況，氣象資料等，利用“ABC”法計算電力負荷，然后做出主接線方案選擇，最后進行短路電流的計算，并對變電所一次設備選擇和校驗。關鍵詞機械加工車間；負荷計算；校核；目錄1車間配電與線路敷設方式的確定111車間概況112車間配電方式的確定113車間配電線路敷設方式確定與導體的選擇2131配電線路敷設方式確定2132導體的選擇22負荷計算321電氣設備分組與支干線、干線回路數確定3211電氣設備分組3212支干線、干線回路數確定322分組、干線負荷計算3221單臺用電設備負荷計算3222分組用電設備負荷計算6223干線負荷計算723車間配電室總負荷計算9231其他車間負荷計算9232總負荷計算103主要電氣設備與線路截面選擇1131導線截面選擇11311支線導線截面積選擇11312干線導線截面積選擇1232變壓器選擇1333開關電器與保護元件選擇13331低壓熔斷器的選擇13332低壓配電箱的選擇14333低壓開關柜的選擇154校核1641線路電壓損失校核1642線路熱穩(wěn)定校核17421阻抗的計算17422短路電流的計算17423校核1743保護接零可靠性校核18431變壓器各序阻抗確定18432各段導線的阻抗計算18總結19參考文獻201車間配電與線路敷設方式的確定11車間概況（1）車間分布該機加工車間分為機加一、機加二、鑄造、鉚焊、電修五個車間，機加一主要是加工所需設備，機加二、鑄造、鉚焊、電修車間中都有供電回路。（2）車間變電所配電范圍車間變電所設在東南角，除為機加一車間配電外，尚要為機加二、鑄造、鉚焊、電修等車間配電。（3）車間的負荷性質車間為三班工作制，年最大負載利用時數為5500小時。屬于三級負荷。（4）供電電源條件電源從35/10千伏廠總降壓變電所10千伏母線采用架空線路受電，線路長度為300米。（5）車間自然條件車間內最熱月份平均溫度為30C；地中最熱月份平均溫度為25C（當埋入深度為05米以上），而埋入深度為1米以下是的平均溫度為20C；土壤凍結深度為110米；車間環(huán)境特征，正常干燥環(huán)境。12車間配電方式的確定一般工業(yè)企業(yè)配電主要有兩種，第一種是企業(yè)高壓配電，另一種是企業(yè)低壓配電。本機械加工車間選擇低壓配電。機械加工車間，電源從35/10千伏廠總降壓變電所10千伏母線采用架空線路受電，線路長度為300米。而且低壓配電系統(tǒng)的供電可靠性必須滿足生產需求，操作必須安全簡便，易于檢修，可以適應車間環(huán)境的變化。在功能上滿足要求的同時，更要充分考慮節(jié)省基礎建設的投資，降低費用成本，減少有色金屬消耗量。企業(yè)低壓配電線路有放射式，樹干式和環(huán)式三種1放射式配電方式，其特點是各個引出線在發(fā)生故障時相互之間不產生影響，供電可靠性高，配電設備集中，切換操作方便，保護簡單，便于自動化，但系統(tǒng)靈活性較差，有色金屬消耗多，造價較高。使用范圍主要是用電設備容量大負荷性質重要，潮濕易腐蝕的車間或者有爆炸危險性的廠房。2樹干式配電方式，其省去了變電所低壓側整套低壓配電裝置，使變電所結構簡單，投資大為降低，系統(tǒng)靈活性好，但發(fā)生故障時，影響范圍較大，供電可靠性較差。一般用于設備的布置比較均勻、容量不大、又無特殊要求的場合。3環(huán)式配電方式，有閉路環(huán)式和開路環(huán)式，為簡化保護，一般采取開路環(huán)式。供電可靠性較高，運行比較靈活，但切換操作較繁瑣。綜上所述，根據供配電系統(tǒng)設計規(guī)范GB50052/95第602條規(guī)定在正常環(huán)境的車間或建筑物內，當大部分用電設備為中小容量，且無特殊要求時，宜采用樹干式配電。結合機械加工車間的特點進行考慮分析，本機械加工車間配電方案應選擇樹干式和。13車間配電線路敷設方式確定與導體的選擇131配電線路敷設方式確定電氣線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它必須滿足供電可靠性或控制可靠性的安全要求。電氣線路可分為電力線路和控制線路。電氣線路主要完成輸送電能的任務，控制線路供保護和測量的連接之用。電氣線路的種類很多，就其敷設方式來分可分為，架空敷設、電纜線路、穿管敷設、等。環(huán)境溫度采用敷設地點最熱月份平均最高溫度。該車間自然條件為車間內最熱月份平均溫度為30C；地中最熱月份平均溫度為25C（當埋入深度為05米以上），而埋入深度為1米以下是的平均溫度為20C；土壤凍結深度為110米；車間環(huán)境特征，正常干燥環(huán)境。機械加工車間選用聚氯乙烯絕緣電線穿鋼管敷設。132導體的選擇根據低壓配電設計規(guī)范GB5005495規(guī)定導體的類型應按敷設方式及環(huán)境條件選擇。絕緣導體除滿足上述條件外，尚應符合工作電壓的要求。選擇導體截面，應符合下列要求一、線路電壓損失應滿足用電設備正常工作及起動時端電壓的要求；二、按敷設方式及環(huán)境條件確定的導體載流量，不應小于計算電流；三、導體應滿足動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求；該車間的敷設方式是穿管敷設，因此選擇銅芯線，其導電性比較好，價格比較便宜，比較符合要求。2負荷計算21電氣設備分組與支干線、干線回路數確定211電氣設備分組根據車間內各種電氣設備的布置情況，依據設備性質相近、容量相近的原則結合設備平面分布將車間內設備劃分為九組第一組02、03、04、05、06號設備功率相近，空間上相近，因此劃為一組；第二組07、08、09、10、11、12、13號設備都為普通車床，性能與共用上相近；第三組26、27號設備為小功率設備，屬于便攜式，因此劃為一組；第四組01、31、32、33號設備在空間上相近，便于供電方便分為一組；第五組34號設備為大功率設備，供電較特殊，因此單獨為一組；第六組14、15、16、17、18號設備在空間上相近，而且功率相近分為一組；第七組19、20、21號設備為不頻繁使用設備，空間相近分為一組；第八組22、23、24、25號設備在空間上相近，因此分為一組；第九組28、29、30好設備在單獨的空間內，分為一組較方便。212支干線、干線回路數確定本次設計采用的是干線放射式的配電方案，又根據各種機械設備的位置和工作性質，在此次設計中，劃分為三個供電回路進行配電。三個配電回路分別為第一個供電回路第一組、第二組、第三組；第二個供電回路第四組、第五組；第三個供電回路第六組、第七組、第八組、第九組。22分組、干線負荷計算負荷計算是工廠供配電設計的重要組成部分，是工廠供配電設計中的基本環(huán)節(jié)，根據機械加工廠的設備臺數較少，有的設備容量相差懸殊的特點，在確定干線和分支線的計算負荷時，易于采用二項式法和“ABC”法進行負荷計算，在本次設計中采用“ABC”法進行負荷計算。221單臺用電設備負荷計算單臺設備的有功計算負荷（PJS）可認為等于設備容量（PE）,確定了有功計算負荷（PJS）后，無功計算負荷QJSQJSPJSTG（式21）式中QJS為無功計算負荷（KVAR）；TG為用電設備的平均功率因數COS06對應的正切值PJS為有功計算負荷（KW）。視在負荷SJSSJS（式22）JSJJSJQP式中SJS為視在負荷（KVA）；PJS為有功計算負荷（KW）；QJS為無功計算負荷（KVAR）。計算電流IJS；IJS（式23）EJSUS3式中IJS為計算電流（A）；SJS為視在負荷（KVA）；UE為電壓380V。按式21,22,23計算單臺用電設備有功計算負荷、無功計算負荷、計算電流詳見表21。表21單臺用電設備有功計算負荷、無功計算負荷、計算電流設備代號容量（KW）PJS（KW）COSQJS（KVAR）SJS（KWA）IJS（A）110125112506149618722844220752310630738458337625847061127141021424762584706112714102142576258470611271410214265625625068311040158074625514066848561301846255140668485613019462551406684856130110462551406684856130111462551406684856130112462551406684856130113312534706462578878141012511250614961872284415762584706112714102142168594406125615712387173125347064625788781831253470646257887819175194062583234912033330644355484221333306443554842221314440619212403365123912510140613491688256524414560660675811522544440659173911232617189062513144772706067060891111692820單相220伏60095198063189599292424095792252738393045450951485473972003131935440647145898896132357396706527666011002933101111061478184928093470777806103451294319665222分組用電設備負荷計算根據車間內各種電氣設備的布置情況，依據設備性質相近、容量相近的原則結合設備平面分布將車間內設備劃分為九組。將每組的PJS，QJS相加，從而得出SJSIJS，表22分組用電設備有功計算負荷、無功計算負荷、計算電流組別PJS（KW）QJS（KVAR）SJS（KWA）IJS（A）1339745195653858923431456657118677325634426647497471296416219246425777810345129431966563610480360089128786011441431217482914387648497367912942571358420639223干線負荷計算負荷計算是工廠供配電設計的重要組成部分，是工廠供配電設計中的基本環(huán)節(jié)，在進行負荷計算是要對確定計算負荷的各種方法及其適用范圍有一定了解，根據機械加工廠的設備臺數較少，有的設備容量相差懸殊的特點，在確定干線和分支線的計算復合時，易于采用二項式法和“ABC”法進行負荷計算，在本次設計中采用“ABC”法進行負荷計算。根據本車間的工作負荷特點和課程設計要求，在本次課程設計中采用“ABC”法進行負荷計算，從而進一步選擇導線截面和主要電器。“ABC”法應用單元功率的概念，把繁雜的功率運算轉化為臺數運算，使用等效功率的方法計算負荷和容量之間的關系，計算結果準確，簡單易行。“ABC”法的具體計算公式如下（式24）2BACDKPLC式中D單臺等值功率，取值越大，計算精度越小，取值越小，計算精度越高。一般D取3KW；利用系數。LK21AKLL系數A按公式22計算（式25）MIIN1式中等值臺數，按照計算（為第I臺設備的額定功率），并按照四舍IKDPKJNIJN五入的原則取整數；第I種功率設備的臺數。IN系數B按照公式23計算（式26）MIIKNB12系數C按照公式24計算（式27）5LC在采用“ABC”對設備進行功率計算時，一般要求設備臺數大于35臺，即“ABC”法適用于設備臺數較多的情況。對于本車間，只需對各個干線上所連接的各個設備運用“ABC”法進行功率的計算，具體以NO3供電回路為例對使用ABC法進行負荷計算進行說明。具體步驟如下NO3供電回路所連接的設備包含的15臺機械加工設備，設備具體參數如表23表23設備的具體參數設備代號設備名稱、型號臺數單臺容量（千瓦）總容量（千瓦）備注14普通車床C6301101251012515管螺紋車床Q11917625762516搖臂鉆床Z351858517圓柱立式鉆床Z504013125312518圓柱立式鉆床Z504013125312519立式砂輪S35L350117517520牛頭刨床B66513321牛頭刨床B66513322萬能升降臺銑床X63WT1131323立式升降臺銑床X52K19125912524滾齒機Y381414125插床B503214428電極式鹽浴電阻爐120單相220伏20RYD201329井式回炎電阻爐12424RJJ246A30箱式加熱電阻爐14545RJX459表24NO3供電回路負荷計算參數表編號PI（千瓦）NIKINIKI21I1101251333276251333385133343125111053125111061751110731110831110913144610912513331141111012411101320單相220伏12020190142418828152518828由式22得2331A由式23得64122B經計算042LK由式24得314205C460TANTANTAN211LLKA由式21得KWPJS18233WQJSJS54608TA1利用ABC法，相同步驟可以分別求出其他回路的負荷，如表25所示。表25機械加工車間一計算負荷表組號P（千瓦）JSQ（千瓦）JSSJS千瓦IJSA備注NO供電回O供電回路2168176243314047注1NO供電回路311854129719706325282注1NO2供電回路大設備居多，在選擇利用系數時選擇，數據由工廠051TAN,7COS,40LK簡明設計手冊上查得。機械加工車間一的三個回路的有功功率、無功功率分別求和，然后計算有功功率和無功功率平方和再開平方，計算總的視在功率，乘以同時系數，即可求得車間一的計算負荷。根據手冊查詢選擇同時系數為。90TKVASJS387541762186392IJS588AEJU23車間配電室總負荷計算231其他車間負荷計算機加二、鑄造、鉚焊、電修等車間計算負荷如表26所示表26機加二、鑄造、鉚焊、電修等車間計算負荷計算負荷序號車間名稱容量（千瓦）P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）計算電流（安培）1機加工二車間NO1供電回路NO2供電回路1551204653654442121271842鑄造車間NO1供電回路NO2供電回路NO3供電回路160140180645672653571273442753973鉚焊車間NO1供電回路NO2供電回路1501704551891100982133084電修車間NO1供電回路NO2供電回路1501462454385798977851812624593556031計算轉供車間的負荷，應將表中的總負荷再乘以，90TKVASJS6529031564922232總負荷計算機械車間一和其他車間的有功功率、無功功率分別求和，然后計算有功功率和無功功率平方和再開平方，計算總的視在功率，即可求得總的視在功率，乘以同時系數，求得計算負荷。KVASJS103693560283459223主要電氣設備與線路截面選擇31導線截面選擇311支線導線截面積選擇計算各臺設備的計算電流，計算電流公式如公式31所示（式31）NJSUS3式中計算電流；JSI視在計算負荷；JSS設備額定電壓。NU由公式25可以求出通過各個設備導線的計算電流，如表24所示。根據具體的條件，導線選擇BV聚氯乙烯絕緣導線，導線工作最高允許溫度為65，環(huán)境工作溫度30。另外，三相用電設備導線截面應與管徑相配合，并且從提高導線強度角度，從而得出最終各支線的導線截面積。聚氯乙烯絕緣，制造工藝簡便，沒有敷設高差限制。重量輕，彎曲性能好，接頭制作簡便，耐油，耐酸堿腐蝕，不延燃，具有內裝結構，使鋼帶和鋼絲免受腐蝕，價格便宜。機加車間應選用銅導線BV（聚氯乙烯絕緣）。根據導線所通過的載流量選擇導線截面序號為2，7，8，9，10，11，12，13，17，18，19，20，21，24，25，26，27的設備，可選載流量為12A，截面積為10MM的導線，但從機械強度方面考慮，所以選載流量為15A，截面積為15MM）表31各支線導線截面面積設備代號計算電流（安培）允許截面流量（安培）導線截面面積（2）128443862583151532142284421422845214228461580222571301151581301151591301151510130115151113011515121301151513878151514284438615214228416238728417878151518878151519491151520842151521842151522365138623256528424115215152511231515264771515271691515289599107352938395310307200882531896110735321002910735332809386341966521095綜上所述2，7，8，9，10，11，12，13，17，18，19，20，21，24，25，26，27選擇BV151515；3，4，5，6，15，16選擇BV3252215；23選擇BV42815；1，14，22，33選擇BV63815；29選擇BV105320；30選擇BV258832；28，31，32選擇BV3510732；34選擇BV9521050312干線導線截面積選擇根據機械加工工廠的負荷情況，導線選擇3芯聚氯乙烯（BV）絕緣導線穿鋼管暗敷設，導線工作最高允許溫度為65，導線埋入深度為05M，地中最熱月份平均溫度為25。表32各干線截面面積選擇序號SJS（千伏安）計算電流（安培）允許截面流量（安培）導線截面面積（2）NO1供電回路659911535NO2供電回路243369340185NO3供電回個供電回路采用的導線型號分別為NO1供電回路導線型號為BV3511532NO2供電回路導線型號為BV18534070NO3供電回路導線型號為BV952259532變壓器選擇機械車間一和其他車間的有功功率、無功功率分別求和，然后計算有功功率和無功功率平方和再開平方，計算總的視在功率，即可求得總的視在功率，乘以同時系數，求得計算負荷。KVASJS10369356028345922對總變壓器選型時要考慮變壓器余量，所以KVAJS1068總IJS1968A根據李友文工廠供電查詢10KV級電力變壓器的技術數據，選擇SL71600/10型變壓器，阻抗電壓55,空載電流15。33開關電器與保護元件選擇331低壓熔斷器的選擇熔斷器選擇的計算公式如公式（式32）JSR32105根據公式32，根據，計算出熔斷器的熔體電流，從而選擇熔斷器的型號。JSI設備電流熔斷器型號選擇如表33所示表33熔斷器型號序號計算電流（安培）熔斷器熔體電流（安培）熔斷器型號128445688RT0100/6025831166RL115L160/50421424284RL160/50521424284RL160/50615803016RL160/35713012602RL160/30813012602RL160/30913012602RL160/301013012602RL160/301113012602RL160/301213012602RL160/30138781756RL160/201428445688RL160/601521424284RL160/501623874774RL160/50178781756RL160/20188781756RL160/2019491981RT050/10208421884RT050/20218421684RT050/202236517302RT0100/80232565513RT0100/602411522304RT0100/302511232246RT0100/3026477954RT050/1027169338RT050/528959919198RT0200/2002938397678RT0100/80307200142RT0200/15031896117922RT0200/200321002920058RT0400/2503328095618RT0100/6034196653933RT0400/400332低壓配電箱的選擇XL21系列動力配電箱適合工業(yè)和民用建筑中作交流頻率為50HZ，電壓500V及以下，三相四線電力系統(tǒng)的動力配電和照明配電用，各支干線配電箱的具體選擇如下表。表34各支干線的配電箱選擇組號配電箱型號方案編號1XL21RL160112XL21RL160113XL21RT050454XL21RT0400415XL21RT0400276XL21RL160117XL21RT050458XL21RT0100449XL21RT020042333低壓開關柜的選擇根據表32各干線的計算電流和和轉供回路的計算電流選擇所需要的低壓配電箱的型號如表36所示。表36各車間的開關柜型號序號車間名稱方案編號額定電流（安培）主要電器設備1機加工二車間BFC20E12200DW5200型自動空氣開關LMZJ105型電流互感器2鑄造車間BFC20E14400DW5400型自動空氣開關LMZJ105型電流互感器3鉚焊車間BFC20E14400DW5400型自動空氣開關LMZJ105型電流互感器4電修車間BFC20E14400DW5400型自動空氣開關LMZJ105型電流互感器5NO1供電回路BFC20E13100DW5100型自動空氣開關LMZJ105型電流互感器6NO2供電回路BFC20E14400DW5400型自動空氣開關LMZJ105型電流互感器7機加工一車間NO3供電回路BFC20E12200DW5200型自動空氣開關LMZJ105型電流互感器4校核41線路電壓損失校核在電流的輸送過程中，由于導線的阻抗和各開關等電氣設備的原因為帶來電壓損失，這是不可避免的，為了保證正常的供電，以下多電壓進行校核。一條主回路中有很多組用電設備，以回路1為例進行電壓損失校核。P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3表示線路的上各組的有功功率和無功功率，P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3表示各組負荷的有功功率和無功功率，R1、X1、R2、X2、R3、X3表示各段線路的電阻和電抗。離主線最遠的依次是第三組設備P3P3Q3Q3第二組設備P2P2P3Q2Q2Q3第一組設備P3P1P2P3Q3Q1Q2Q3各段線路的電壓損失分別為NUXR11P22NXQR33線路總的電壓損失為NIINUXQRPRQXR321321電壓損失百分值為210NIIUXRP式中PI各段線路的有功功率，KWQI各段線路的無功功率，KWRI各段線路的電阻，；XI各段線路的電抗，；UN線路的額定電壓，KV；根據表22中數據的P1P1P2P317913KW，P2P3P217266KW，P3P38589,Q1Q1Q2Q323824KW，Q2Q2Q322964，Q3Q31143KW,根據了李友文工廠供電附錄10中查得，R0061，X00092。帶入計算得到575。同樣計算得到回路2中，U125，回路3中2295,對于回路1不符合要求的原因事導線過細造U成的，所以應選擇粗點的導線BV5013640，此時445，符合要求。42線路熱穩(wěn)定校核421阻抗的計算支干線的最危險點的阻抗包括電源阻抗（SD200MVA）、架空線路阻抗（架空線路長度L300M,K04/KM）及變壓器阻抗（變壓器型號為SJL11600（KVA）,額定容量SB1600KVA，阻抗電壓U55）。E線阻ZL變壓器ZB設備ZF圖31三相短路電流等效圖電源阻抗ZN0866DSU23架空線路阻抗ZL012K變壓器阻抗ZB000496SPU2式中U為380V。設備的阻抗包括開關的觸頭阻抗R1、自動空氣開關過電流線圈的電抗R2和X2電抗、電流互感