工厂供电毕业设计范文
供配电技术实训
题 目： 某机械厂金工车间配电系统设计 作 者： 系 （部）： 信息与电子工程系 专业班级： 生产过程自动化 指导教师：职 称： 实训时间：
2009年 12 月 6 日
某 机 械 厂 金 工 车 间 配 电 系 统 设 计
摘 要
本次供配电技术实训是对某一个机械厂金工车间配电系统进行设计。该厂的生产任务是：承担手拉葫芦共155种不同零件8个品种的加工工作。
本次实训的主要内容是：①对整个车间整体配电方案确定；②对车间配电系统主接线设计，确定主接线图；③配电干线的选择、支线的选择、配电箱的选择、保护设备的选择。在整个设计过程中，确定了树干式式车间配电系统；④运用二项式系数法确定用电设备组计算负荷P30、Q30、S30和I；⑤选择XL-21系列配
30
电箱；⑥选择车间线路。
关键词：二项式系数法；配电系统；配电箱；
目 录
摘 要
关键词…………………………………………………………………………………….. 3
1.车间配电系统确定……………………………………………………………..5
1.1低压线路的接线方式 ………………………………………………………………...5
1.1.1放射式接线……………………………………………………..........................5
1.2.2树干式接线 …………………………………………………………………....5 1.2主接线图的确定 ……………………………………………………………………...5
2.车间线路负荷计算及选择……………………………………………………..6
2.1负荷计算的方法……………………………………………………………………….6 2.2二项式系数法 ………………………………………………………………………...6 2.3线路选择……………………………………………………………………………... .7
2.3.1线路类型 ……………………………………………………………………....7
2.3.2线路敷设方式 ………………………………………………………………....7 2.3.3线路敷设部位………………………………………………………………… .7 2.3.4导线选择 ……………………………………………………………………....7 2.4配电箱出线线路负荷计算及线路选择…………………………………………….... 8
2.4.1各个设备的负荷计算………………………………………………………… .8 2.4.2配电箱出线线路选择………………………………………………………… .8 2.5配电箱进线负荷计算及线路选择…………………………………………………. …9
2.5.1配电箱进线的负荷计算…………………………………………………….. ...9 2.5.2配电箱进线的选择 …………………………………………………………..10 2.6车间干线的负荷计算及线路选择…………………………………………………. .10
2.6.1车间干线的负荷计算 ………………………………………………………..10 2.6.2干线的选择 …………………………………………………………………..11 2.7电源进线线路选择 ………………………………………………………………….12
3.配电箱的选择………………………………………………………………….12
3.1配电箱的介绍 ……………………………………………………………………….12 3.2配电箱的选择 ……………………………………………………………………….12 3.3熔断器的选择方法 ………………………………………………………………….13
3.3.1熔断器熔体电流的选择 ……………………………………………………..13 3.3.2熔断器的选择 ………………………………………………………………..13 3.4刀熔开关的选择方法 ……………………………………………………………….13 3.5熔体电流计算及熔断器选择 ……………………………………………………….13
实训总结………………………………………………………………………….17 参考文献………………………………………………………………………….18
1.车间配电系统确定
供电线路是工厂供电系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。
1.1低压线路的接线方式
低压线路的接线方式有放射式，树干式等。其优缺点比较如下：
1.1.1放射式接线
低压线路放射式接线的特点是发生故障时互不影响，供电可靠性较高，但在一般情况下，有色金属消耗较多采用开关设备也较多，且系统灵活性较差。这种线路适用于大型设备的供电。见图1.1。
1.1.2树干式接线
树干式接线的特点正好与放射式相反，其系统灵活性较好，采用的开关设备较少，有色金属消耗的也较少。只是供电可靠性较差。实践证明，低压树干式接线在工厂的机械加工车间，机修车间和工具车间中应用相当普遍。因为它比较适用于供电容量小，且分布较均匀的用电设备组。见图1.2。
0kV
6～10kV
6～10kV
80V
(a)母线放射式配电的树干式 (b)为变压器-干线式树干式 图1.1低压放射式接线图 图 1.2 低压树干式接线
经过两者比较，本设计车间配电系统选择树干式接线，再通过5台配电箱给36台设备供电。具体见图1.3.
1.2车间配电系统主接线
图1.3
2.车间线路负荷计算及选择
2.1负荷计算的方法
常用负荷计算方法有：需要系数法和二项式系数法。
需要系数法的特点是简单方便，计算结果比较符合实际。但是把需要系数看作与一组设备中设备的多少及容量是否相差悬殊等都无关的固定值，这就考虑不周全。需要系数法适用于设备台数较多的车间计算负荷。实际上只有当设备台数较多，总容量足够大，没有特大型用电设备，才用需要系数法。而本系统设备台数较少，故应采用二项式系数法。
2.2二项式系数法
1、单个设备：
P30?PN/?.................................................(2.1)Q30?P30/tan?...........................................(2.2)S30?P30/cos??I30?S30/
N..........................................(2.4)
2、单组设备：
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、多组设备：
P30?Q30
?(bP)?(cP)............................(2.9) ??(bPtan?)?(cP)tan?.......(2.10)
e
i
x
max
e
i
x
max
max
2.3线路选择
2.3.1线路类型
线路类型有：架空线路、电缆线路和车间线。架空线路LJ铝绞线和LGJ钢芯铝绞线。车间线路包括室内配电线路和室外配电线路。室内配电线路大多采用绝缘导线，绝缘导线按线芯材质分铜芯和铝芯两种；按绝缘材料分橡皮绝缘和塑料绝缘。
其中配电箱进、出线采用绝缘导线BLV-500；电源进线采用LJ铝绞线；干线采用LMY硬铝母线。
2.3.2线路敷设方式
常见的敷设方式有：穿焊接钢管敷设、穿硬塑料管敷设、穿电线管敷设等。其中配电箱进线采用穿硬塑料管敷设PC，配电箱出线采用穿焊接钢管敷设SC。
2.3.3线路敷设部位
常见的线路敷设部位有：沿墙面敷设WS、沿地板或地面下敷设F。其中配电箱进线采用沿墙面敷设WS，配电箱出线采用沿地板或地面下敷设F。
2.3.4导线选择
根据《工厂供电技术》可得，电力线路的导线的选择必须满足下列条件：发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度等。低压动力线路截面选择按发热条件选择，再校验其他条件。
1）三相系统相线截面选择
该实训采用按发热条件选择三项系统中的相线截面，应使其允许载流量I不小于通过相线
al
的计算电流I，即I
30
al
?I30.................(2.11)
2）中性线和保护线截面选择
一般三相四线制线路中的中性线截面A0,应不小于相线截面A?的50%，即
A0?0.5A?....................................2.12 )(
3）保护线截面选择
根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）截面APE，按《低压配电设计规范》规定，当其材料与相线相同时，其最小截面应满足表1.如下。表1
因为保护中性线兼有PE线和N线的双重功能，因此选择截面时应同时满足上述PE线和N线的要求，取其中的最大截面。
2.4配电箱出线线路负荷计算及线路选择
2.4.1各个设备的负荷计算
由公式（2.1）、（2.3）、（2.4）得：单个设备的计算电流为I30?PN/中??0.85~0.95,cos??0.85~0.95;取??0.9,cos??0.9。 以NO1车间的1-1-1设备为例： 所以，I30?PN/
N?cos??4.13/
30
N?COS?，其
0.38?0.9?0.9?7.75A.
同理可得其余各个设备的I，见表2。
2.4.2配电箱出线线路选择
以NO1车间的1-1-1设备为例：
设工作在30摄氏度环境下，已知I30?7.75A，所以查《工厂供电技术》附表16，根据公式（2.11）可得Ial?I30?14A，所以A??2.5mm，据公式（2.12）得，A0?0.5A?
2
和表1得，APEN?2.5mm，SC穿钢管径为15mm，所以可得线路型号为：BLV-500-（3×2.5+1×2.5）SC15-F。
以此类推可得其他线路的型号，见表2。
2.5配电箱进线负荷计算及线路选择
2.5.1配电箱进线的负荷计算
以NO1配电箱为例：
该机械厂金工车间配电系统为大批生产的金属冷加工机床，查《工厂供电技术》附表16，得b?01.4,
c05.,co?s
17.3,
5??
x?
；因为NO1车间为单组设备，所以根据公式（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，
据公式（2.6）（2.7）（2.8）分别得：
Q30?P30tan??12.89?
1.73?22.29kVar
S30?
??25.75kV?
A
I30?S30/
N
?25.75/0.38?39.12A
以此类推可得NO2、NO3、NO4、NO5、NO6的I，见表3。
30
2.5.2配电箱进线的选择
以NO1车间为例：
设工作在30℃环境下，已知I=39.12，所以查《工厂供电技术》附表16，根据公式
30
（2.11），可得Ial?I30?39.12A，所以Ial?41,A??16mm，PC穿硬塑料管管径为
32mm，所以可得线路型号为：BLV-500-（3×16+1×16）PC32-WS。
2
以此类推可得其他配电箱的线路型号，见表3。
2.6车间干线的负荷计算及线路选择
2.6.1车间干线的负荷计算
设该机械厂金工车间配电系统为大批生产的金属冷加工机床，查《工厂供电技术》附表16，得，可知b?0.14,c?0.5,cos??0.5,tan??1.73,x?5，且运用公式（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
所以运用公式（2.9）
P30?
?(bP)
e
i
?(cPX)max?4.63?2.82?9.28?4.65?6.01?6.61?41.51?75.51kW
运用公式（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干线的选择
设工作在30℃，据公式（2.11）得，Ial?I30?229.25A，则查《工厂供电技术》附表14和《工厂配电设计手册》得，选择线路型号为LMJ-3（40×4）+1（25×3）。
2.7电源进线线路选择
设工作在30℃环境下，已知I?229.25A，所以查《工厂供电技术》附表13，根据公
30
式（2.11）得I
al
?I30?229.25A，所以Ial?249A，所以额定截面为70mm2，由此得进
线线路型号为LJ-70。
3.配电箱的选择
3.1配电箱的介绍
配电箱是按按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电装置。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。故障或不正常运行时借助保护电器切断电路或报警。借测量仪表可显示运行中的各种参数，还可对某些电气参数进行调整，对偏离正常工作状态进行提示或发出信号。常用于各发、配、变电所中。
配电箱中的XL-21系列适用于发电厂及工矿企业中，在交流电压500伏及以下的三相四线或三相五线系统作动力配电之用。所以该车间我采用XL-21系列配电箱。
3.2配电箱的选择
据《工厂常用电气设备手册》和表2的各配电箱的计算电流，选用XL-21-50(改)和XL-21-43(改)两种配电箱。其中XL-21-50(改)配电箱由HR3-400/34刀熔开关和RL6-60/熔断器组成，XL-21-43(改) 配电箱由HR3-400/34刀熔开关和RT0-100/熔断器组成。接线图如(a)、(b)
(a) （b）
3.3熔断器的选择方法
3.3.1熔断器熔体电流的选择
IN?FE?I30......(3.1) IN?FE?k?IPK......(3.2)
（其中k为小于1的计算系数，取k=0.3；此车间设备均为笼型异步电动机，则I
PK
?7?I30）
3.3.2熔断器的选择
IN?FU?IN?FE......(3.3)
3.4刀熔开关的选择方法
低压刀熔开关又称熔断器式刀开关，是低压刀开关与低压熔断器组合而成的开关电器，具有刀开关和熔断器的双重功能。目前以广泛用于低压动力配电屏中。 因为刀熔开关是由低压刀开关和RT0-100/熔断器组成，所以选择方法为： 刀开关选择：
IN?I30......(3.4)
熔断器选择：
IN?FE?I30......(3.5) IN?FE?k?IPK......(3.6) IN?FU?IN?FE......(3.7)
3.5熔体电流计算及熔断器选择
以NO1车间为例，已知NO1的支干线I?39.12A，据式（3.1），I
30
N?FE
?I30?39.12A,
且据式（3.2），I
EFN?
?kKPI?
?1?2.1239.1582.?A。由HR-400/34可知该刀熔开关的刀开
关额定电流为400A,据公式（3.4）得，所以I
N?Fu
?82.15A?400A，所以满足要求。又由于
根据表3，可得NO1配电箱进线为39.12A，运用公式（3.5）（3.6）、（3.7）、，知I×39.12=82.15A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-100/100型号。 再以NO1的1-1-1设备为例，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。由此类推，可得NO1各
设备的k?IPK，且均小于60A，所以选RL6-60/熔断器（其中熔体电流选择参考《工厂配电设计手册》）。所以选择XL-21-50(改)配电箱。见表4.
N?FE
由上述得，HR-400/34同样适合NO2，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
?k?IPK=2.1
×32.50=68.25A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-100/100型号。且求的各设备的k?IPK均小于60A，所以选RL6-60/熔断器，选择XL-21-50(改)配电箱。见表5.
同理，HR-400/34同样适合NO3，且求的各设备的k?IPK均小于60A，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
?kKI?P
EFN?
=2.1×86.21=181.04A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/200型号。
所以选RL6-60/熔断器，选择XL-21-50(改)配电箱。见表6.
同理，HR-400/34同样适合NO4，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知, 且求IN?FE?k?IPK?2.1?52.60?110.46A所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/120型号。的1-2-13设备的.k?IPK为67.75A，大于60A，所以，选RT0-100/熔断器，选择XL-21-43(改)配电箱。见表7.
同理，HR-400/34同样适合NO5，运用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
N?FE
?k?IPK=2.1×
57.56=120.88A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/150型号。且求的各设备的k?IPK均小于60A，所以选RL6-60/熔断器，选择XL-21-50(改)配电箱。见表8.
同理，HR-400/34同样适合NO6，用公式（3.5）、（3.6）、（3.7），知I
N?FE
?k?IPK=2.1×
87.24=183.20A,所以选刀熔开关的熔断器为RT0-200/200型号。且求的1-1-17、1-2-9设备
k?IPK均为87.15A，大于60A，所以，选RT0-100/熔断器，选择XL-21-43(改)配电箱。见
表9.
实训总结
经过一星期的实训，我们对工厂供电技术这门课的了解更深了。首先简单描述一下供电系统的概述：电能是现代人们生产和生活的重要能源。电能既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，又易于控制、调节和测量，利于实现声场过程的自动化。因此，电能在工农业生产、交通运输、科学技术、国防建设等各行各业和人民生活方面得到广泛应用。工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配问题。 我们这一小组一共有八个人，虽然有2个人不在，但是我们还是很努力的完成这个实训。首先我们的实训任务设计课题是：《某机械厂金工车间配电系统的设计》，在整个设计任务中我负责用CAD画出车间的配电系统图并做适当的修改。我们每个人分工清楚，然后努力完成自己分配到的任务，虽然每个人分配到的任务都不简单，但我们还是很好的完成了。就说我的任务吧，一开始我不会画CAD的车间配电系统图，于是用画图板画了一张，结果画出来的效果很差，就这样，一夜的努力白费了。于是，第二次我开始用CAD边学边画，遇到不会画的图或线段我就到网上查询方法，又一个夜晚过去了，我终于画出了另大家满意的CAD车间配电系统图。虽然过程很简单，但是对我自己来说的意义却很大。在以后的日子里，我会以知难而上，百折不挠为座右铭来时刻鼓励自己克服困难！
参考文献
1.刘介才编.《工厂供电》（第4版）.北京：机械工业出版社，2004
2.刘介才主编.《工厂供电简明设计手册》.北京：机械工业出版社.1993
3.李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生编著.《工厂供电设计》.长春：吉林科学技术出版社，1985
4.中国航空工业规划设计研究院等编.《工业与名用配电设计手册》.北京：水利电工出版社，1994
5.工厂常用电气设备手册编写组编著.《工厂常用电气设备手册》（上、下册）.中国电力出版社，1997
6.工厂常用电气设备手册编写组编著.《工厂常用电气设备手册》（上、下册补充本）.水利电子出版社，1998
7.王国君主编.《电气制图与读图手册》.北京：科学普及出版社，1995
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