金工車間設(shè)計(jì)方法說明

37/37金工車間畢業(yè)設(shè)計(jì)方法電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要緊能源和動(dòng)力，電能具有易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，以易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于操縱、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。因此，點(diǎn)能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。一般中小型金屬加工車間的電源進(jìn)線電壓是6～10KV。電能先經(jīng)車間配電所集中，車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將6～10KV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（如220/380V）然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。本廠屬于此類情況，采納10KV供電電源，經(jīng)車間變電所將6～10KV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（如220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。其他各項(xiàng)設(shè)計(jì)，均應(yīng)依照本車車間用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到車間生產(chǎn)的進(jìn)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算負(fù)荷是變配電界限設(shè)計(jì)計(jì)算的差不多依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定的是否合理，直接阻礙到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否合理；變配電所主接線方案的確定直接阻礙供電系統(tǒng)的可靠性及安全性。合理的主接線方案能夠使供電系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，且節(jié)約企業(yè)的投資；變壓器將電力系統(tǒng)電壓升高或降低再配送給用電設(shè)備，是變配電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，合理選擇變壓器十分重要；低壓側(cè)提高功率因數(shù)進(jìn)行無功補(bǔ)償可節(jié)約電能，提高電壓質(zhì)量，可選擇較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，為供電系統(tǒng)和節(jié)約企業(yè)開支大有好處；因此做好供配電工作，關(guān)于保證企業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的正常運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。關(guān)鍵詞：安全、可靠、節(jié)能目錄一、摘要………………1二、計(jì)算負(fù)荷…………3一、負(fù)荷計(jì)算1、計(jì)算負(fù)荷的概念計(jì)算負(fù)荷：是指通過計(jì)算求出的、用來按照發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)各元件的負(fù)荷值。2、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)刻內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。計(jì)算負(fù)荷包括所有設(shè)備總的有用功率、無功功率、視在功率、電流。在配電設(shè)計(jì)中，通常采納30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。3、負(fù)荷的計(jì)算方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采納需要系數(shù)法確定。要緊計(jì)算公式有：有功計(jì)算負(fù)荷為：無功計(jì)算負(fù)荷為：視在計(jì)算負(fù)荷為：計(jì)算電流為：多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定：在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負(fù)和無功負(fù)荷分不進(jìn)入一個(gè)綜合系數(shù)對低壓母線，由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)?。嚎偟挠泄τ?jì)算負(fù)荷為：總的無功計(jì)算負(fù)荷為：總的視在計(jì)算負(fù)荷為：總的計(jì)算電流為：計(jì)算負(fù)荷的確定依照上述公式及各車間負(fù)荷情況表計(jì)算得到各車間負(fù)荷計(jì)算情況，如下表所示：編號名稱數(shù)量設(shè)備容量需要系數(shù)計(jì)算負(fù)荷1大型設(shè)備3330382.5142.75165250.72北干線車床組2451.73160.98278.5321.96489.173南干線車床組2451.73160.98278.5321.96489.174照明1530.81.002.40——總計(jì)(380V側(cè)）66————406.86699.73——取0.49—386.74678.74781.1118.76總的無功補(bǔ)償計(jì)算在工廠有功功率不變的條件下，提高功率因數(shù)，無功功率將減少，視在功率也將減小。相應(yīng)的負(fù)荷電流也得以減小，這將使系統(tǒng)電能損耗和典雅損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且能夠選擇較小的容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。無功補(bǔ)償能夠節(jié)約企業(yè)的電費(fèi)開支，提高設(shè)備的利用率，而且還改善電壓質(zhì)量。1、無功補(bǔ)償方法：本設(shè)計(jì)采納低壓側(cè)補(bǔ)償，低壓側(cè)補(bǔ)償變電所低壓母線往常包括變壓器及其前面高壓線路和電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，能夠選擇較小容量的變壓器，可使工廠開支減少，因此比較經(jīng)濟(jì)。由于本設(shè)計(jì)要求cosf=0.85,而且由上面公式可知tanf=0.62,因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。2、無功補(bǔ)償計(jì)算裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置的容量為：Qc=電容個(gè)數(shù)：n=注意：選擇電容時(shí)，對單相電容器來講，應(yīng)取為3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。無功補(bǔ)償后工廠計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后總的實(shí)在計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后的有功計(jì)算負(fù)荷：電容器集中裝設(shè)在車間的低壓配電室，選用PGJ1型抵押自動(dòng)補(bǔ)償屏。查表選用并聯(lián)電容為BKMJ0.4-20-3型，采納其方案1（主屏）1臺(tái)與方案3（輔屏）6臺(tái)相組合，總共容量為120×6=720。因此無功補(bǔ)償后車間380V側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如表2.1所示。表2.1無功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷VA380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.49386.52678.74781.11186.76380V側(cè)無功補(bǔ)償容量——720——380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.89386.52198.74434.6660.3變壓器功率損耗—0.0150.06——10KV0.87393.02224.74452.7426無功補(bǔ)償后低壓側(cè)功率因數(shù)COS=0.87>0.85,因此符合設(shè)計(jì)要求。三、變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇1、變電所主變壓器容量的選擇（1）．裝有一臺(tái)主變壓器的變電所的變電所要緊變壓器容量S應(yīng)不小于總計(jì)算負(fù)荷,即：（2）．裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)主變壓器容量不應(yīng)小于總計(jì)算負(fù)荷的60%-70%，即：同時(shí)每臺(tái)主變壓器容量不應(yīng)小于全部，一、二級負(fù)荷之和，即（3）、主變壓器單臺(tái)容量上限單臺(tái)10(6)/0.4的配電變壓器容量一般不宜大于1250KVA。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中運(yùn)行合理時(shí)，亦可選用1600-2000KVA的變壓器。生活區(qū)變電所的單臺(tái)主變壓器容量一般不宜大于630KVA。變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇，還應(yīng)結(jié)合變電所主接線的設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)來綜合考慮。綜合各方面因素考慮：本設(shè)計(jì)選用容量為500KV變壓器。變壓器選擇表露天變電所型號臺(tái)數(shù)/臺(tái)額定容量/kVA額定電壓/kV聯(lián)接組標(biāo)號高壓低壓一S11-M.R-500150010.50.4Dyn11四、變電所主接線圖方案的設(shè)計(jì)1、變電所主接線方案的選擇于該廠的負(fù)荷屬于三級負(fù)荷，關(guān)于電源的供電可靠性要求不高，因此只采納一臺(tái)變壓器。該配電所只有一條進(jìn)線，其電源進(jìn)線，其電源電壓為10KV。高壓配電所的高壓母線，由于只有一路電源進(jìn)線，因此采納一次側(cè)無母線、二次側(cè)為單母線的主接線，一次側(cè)采納高壓斷路器做主開關(guān)。假如工作電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，在切除進(jìn)后線，整個(gè)變電所將要停電。如圖所示:車間變電所是將10KV電壓降為一般用電設(shè)備所需低壓220/380V的降壓變電所，主接線方案通常比較簡單。車間變電所變壓器的負(fù)荷均為三級，因此采納一次側(cè)無母線、二次側(cè)為單母線的主接線，一次側(cè)采納高壓斷路器作主開關(guān)，其特點(diǎn)是簡單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，只適用于三級負(fù)荷的企業(yè)。2、車間平面布線圖車間平面布線圖如下圖所示：饋電給大型設(shè)備1、2、3、的線采納BV-500-（30×185＋1×95）-PC75饋電給每臺(tái)車床的支線采納BV-500-(3×85＋1×50)-PC40電力配電箱引線采納BV-500-(3×85＋1×50)-PC40五、短路計(jì)算1、有關(guān)斷路的概念電力系統(tǒng)的斷路是指三相系統(tǒng)中相與相之間或與地不正常的連接，以中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中相與地（N）及相與地線（PE）直接的非正常連接。2、短路計(jì)算的方法進(jìn)行短路計(jì)算首先繪出電路圖，表示元件額定參數(shù)，確定短路計(jì)算點(diǎn)，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中要緊元件的阻抗，然后將等效電路化簡，求出其等效總阻抗，最后計(jì)算短路電流和短路容量。短路計(jì)算的方法有歐姆法利用歐姆法及標(biāo)幺制法等幾種3、短路電路中各元件阻抗計(jì)算（1）、電力系統(tǒng)（電源）阻抗計(jì)算電力系統(tǒng)的電阻關(guān)于電抗來講專門小，一般不予考慮電力系統(tǒng)的電抗為：（2）、電力變壓器的阻抗計(jì)算電力變壓器的電阻為：△電力變壓器電抗為：(3）、電力線路阻抗計(jì)算線路的電阻為：線路電抗為：在計(jì)算短路電路的阻抗時(shí)，假如電路為含有電力變壓器時(shí)，電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)統(tǒng)一換算到短路點(diǎn)的短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓，阻抗等，換算條件是元件功率損耗不變。阻抗等效換算公式為：（4）．三相短路電流和短路容量計(jì)算三相短路電流周期重量有效值為：在高壓電路短路計(jì)算中，通?？傠娍惯h(yuǎn)比總電阻大，因此一般只計(jì)電抗不計(jì)電阻。因此：三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流為：三相短路沖擊電流為：三相短路沖擊電流有效值為：在高壓電路發(fā)生三項(xiàng)短路時(shí)，一般可取，因此：三相短路容量為：4、車間變電所三相短路計(jì)算（1）．短路計(jì)算電路圖與短路計(jì)算點(diǎn)的確定車間變電所短路計(jì)算點(diǎn)如下圖所示：（2）、車間變電所短路等效電路圖如下圖所示：（3）．車間變電所短路計(jì)算結(jié)果依照上述公式及短路計(jì)算圖和等效電路圖計(jì)算車間變電所的短路點(diǎn)的三相短路電流及三相短路容量，如下表所示：短路計(jì)算點(diǎn)三相短路計(jì)算電流/kA三相短路容量/MVAK-115．9515．9515．9540．6724．08290K-218．9218．9218．9234．8120．613．1六、變電所一次設(shè)備的選擇效驗(yàn)1、10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇效驗(yàn)如下表所示選擇效驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV28.8A15.95kA40.67kA設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10=2\*ROMANII10kV1000A31.5kA80kA__高壓隔離開關(guān)GN6-10/20010kV200A--25.5kA--高壓隔離開關(guān)GN8-10/20010kV200A--25.5kA--高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA--電流互感器LQJ-1010kV100/5A--31.8kA二次負(fù)荷電壓互感器JDJ-1010/0.1kV—————2、變壓器側(cè)低壓電氣設(shè)備的選擇效驗(yàn)如圖所示；選擇效驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)-數(shù)據(jù)380V660.3A18.92KA34.81KA18.92*0.7=250.6-設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)-低壓短路器DW15-1000380V800A40KA——-低壓刀開關(guān)HD13-1000/31380V1000A電流互感器LMJZ1-0.5500V1000/5A（三）單臺(tái)設(shè)備愛護(hù)電器的選擇效驗(yàn)如下表所示選擇效驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地選擇參數(shù)數(shù)據(jù)380V660.3A18.92KA34.81KA18.92*0.7=250.6設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)一般設(shè)備單臺(tái)容斷器RT0-200/120380V120A50KA配電箱熔斷器RT200/120380V120A50KA一般設(shè)備單臺(tái)短路器DW15-200380V100A20KA大型設(shè)備低壓短路器DW15-200380V400A25KA照明低壓刀容開關(guān)HR-100380V16A七、變電所進(jìn)出線的選擇1、低壓母線的選擇參照表5-28，380V母線選LMY-3（80*6）+50*5，即相母線尺寸為80mm*6mm,而中性線母線尺寸為50mm*5mm.2、380V側(cè)低壓出線的選擇（1）．饋電給車間北干線車床組的線路采納VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接接地敷設(shè)。（2）安發(fā)熱條件選擇由I=489.17及地下中最熱月平均溫度為,查GB50217-2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》，初選纜芯截面積240，其>,滿足發(fā)熱條件。（3）效驗(yàn)電壓損耗由于車間平面布置圖得由變電所至北側(cè)車床組距離約為100m，而由表8-42查得240的鋁芯電纜的（按纜芯工作溫度75計(jì)），，又北側(cè)車床組的,，因此按式（8-14）得：△故滿足同意電壓損耗的要求。（4）短路熱穩(wěn)定度效驗(yàn)按式（5-42）計(jì)算滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面積：故滿足短路熱穩(wěn)定要求，即選VLV22-1000-3﹡240＋1﹡120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。3．饋電給車間南干線車床組的線路亦采納VLV22-1000-3﹡240＋1﹡120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋敷設(shè)（方法同上，從略）。4．采納聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線穿硬塑料管敷設(shè)。(1)、按發(fā)熱條件選擇由及車間內(nèi)最熱平均溫度為35,查表（8-40），初選銅芯塑料線（BV）線芯截面積185，其,滿足發(fā)熱條件。（2）、效驗(yàn)電壓損耗由車間平面布置圖得由變電所至北側(cè)車床組距離約為20m，而由表（8-39）查得185的銅芯塑料線（BV）的R=0.12（按線芯工作溫度60C計(jì)）。X=0.018，又北側(cè)車床組的,，因此按式（8-14）得：U=U%=故滿足同意電壓損耗的要求。（3)、短路熱穩(wěn)定度效驗(yàn)按式（5-42）計(jì)算滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面積：由于前面按發(fā)熱條件所選的線芯截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選線芯截面為120的聚氯乙烯絕緣銅芯塑料線(BV),即選BV-500-(3*120+1*160)-PC65，中心線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。（4）、饋電給車間照明設(shè)備的線路亦采納BV-250-(1*1.0+1*1.0)-PC15（方法同上，從略）。5、單臺(tái)設(shè)備配電線路的選擇（1）．大型設(shè)備配電線路選擇亦采納BV-500-(3*185+1*95)-PC75(方法同上，從略)。（2）.一般設(shè)備配電線路選擇亦采納BV-500-（3*85+1*50）-PC40(方法同上，從略)（3）．電力配電箱引線線路選擇亦采納BV-500-（3*85+1*50）-PC40(方法同上，從略).變電所的防雷愛護(hù)與接地裝置和車間接地裝置的設(shè)計(jì)1、變電所的防雷愛護(hù)與接地裝置（1）．變電所防雷裝置的設(shè)計(jì)在變電所屋頂設(shè)置避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公交接地裝置相連。避雷針采納直徑20mm的鍍鋅圓鋼，避雷帶采納25mm*4mm的鍍鋅扁鋼。（2）．變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)1)、接地電阻的要求按表9-23，本變電所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下條件：且式中因此公共接地裝置接地電阻應(yīng)滿足2）、接地裝置的設(shè)計(jì)采納長2.5m、直徑50mm的鍍鋅鋼管數(shù)，按式（9-24）計(jì)算初選16根，沿變電所的三面均勻布置（變電所前面布置兩排），管距5m,垂直打入地下，管頂離地面0.6m,管間用40mm*4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。變壓器室有兩條接地干線、高低壓配電室各有一條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連。接地干線均勻采納25mm*4mm的鍍鋅扁鋼。接地電阻的驗(yàn)算：滿足的要求。3）.車間接地裝置的設(shè)計(jì)亦采納長2.5m、直徑50mm的鍍鋅扁鋼40根，沿車間的四面均勻布置，管距5m,垂直打入地下，管頂離地面0.6m,管間用40mm*4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。車間有兩條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連。接地干線均勻采納25mm*4mm的鍍鋅扁鋼。車間接地裝置平面布置示意圖如下圖所示：14431車間照明的設(shè)計(jì)依照車間結(jié)構(gòu)，選用GC1-A-2G型工廠配電燈（內(nèi)裝220V、200W熒光高壓汞燈即GGY-200）作車間一般照明，照明燈具宜懸掛在桁架上，如燈具下吊0.5m,側(cè)燈具離地面高度為5.5m-0.5m=5m。這一高度符合表8-6規(guī)定的最低懸掛高度要求。四臺(tái)車床共一個(gè)供配電燈，大型加工設(shè)備一臺(tái)配一個(gè)工廠配電燈。燈具布置方案如下圖所示：總結(jié)課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必許多的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．講實(shí)話，課程設(shè)計(jì)確實(shí)有點(diǎn)累．然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這一個(gè)月的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．盡管這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中”春眠不知曉”的感通過課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致．課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂．但一想起潘老師的耐心指導(dǎo)和細(xì)心的糾正，我依舊心平氣和的堅(jiān)持了下來。現(xiàn)在我告誡自己在以后的工作中一定要耐心，認(rèn)真，心平氣和這次課程設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練．短短一個(gè)月的課程設(shè)計(jì)，使我發(fā)覺了自己所掌握的知識(shí)是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力是如此的不足，幾年來的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才明白自己并可不能用．想到那個(gè)地點(diǎn)，我確實(shí)心急了，然而老師的親切鼓舞給了我信心，使我更加自信．最后，我要感謝我的老師們，是您的敬業(yè)精神感動(dòng)了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓舞了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅(jiān)硬的翅膀．今天我為你們而驕傲。感謝通過一個(gè)月的努力和細(xì)心的查閱資料，我的課程設(shè)計(jì)終于竣工了?；叵脒@一個(gè)月的忙碌，想想一個(gè)月的堅(jiān)持，看著手中拿著一個(gè)月的勞動(dòng)成果，在累也值得啊。然而有今天的如此的成果，因此離不開指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，盡管她有繁重的工作然而依舊依舊耐心的教導(dǎo)，在此表示忠心的感謝，除了老師因此也離不開同學(xué)的關(guān)心與支持要是沒有他們的支持我想我早就放棄了，正是你們的支持才換來了今天的成過，在此再次表示忠心的感謝。在這次課程設(shè)計(jì)中我明白得了專門多，明白了我的專業(yè)知識(shí)依舊不夠扎實(shí)，然而在以后的工作中我一定回努力的學(xué)習(xí)。感謝老師和同學(xué)們的支持和關(guān)懷。在此表示由衷的感謝。附錄附表11-3kV油紙及聚氯乙烯絕緣電纜直埋敷設(shè)時(shí)同意載流量1-3kV油紙、聚氯乙烯絕緣電纜直埋敷設(shè)時(shí)同意載流量（A）絕緣類型不