【車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì)16000字（論文）】

車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì)摘要目前現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展十分迅速，尤其是在工廠中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、智能化生產(chǎn)，而這些都依賴于電能的供應(yīng)。所以合理的工廠供配電設(shè)計(jì)可以滿足工廠生產(chǎn)的需要，也能提高供電的穩(wěn)定性。本文主要介紹了冷鐓車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所的設(shè)計(jì)過程。其中負(fù)荷計(jì)算采用需要系數(shù)法，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果，采用低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行了無功補(bǔ)償，在此基礎(chǔ)上確定了變壓器型號(hào)及主接線的方案，采用標(biāo)幺值法進(jìn)行了短路計(jì)算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)，之后對(duì)高低壓進(jìn)出線、以及保護(hù)裝置進(jìn)行了合適的選型和校驗(yàn)，之后確定了低壓配電系統(tǒng)的布線方案。最后按照車間的地理環(huán)境和現(xiàn)實(shí)需要完成了防雷保護(hù)和照明設(shè)計(jì)。本文按照國(guó)家規(guī)定按照和以上步驟進(jìn)行了冷鐓車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；負(fù)荷計(jì)算；無功補(bǔ)償；短路計(jì)算目錄1緒論 [3]接地型式的名稱特點(diǎn)適用范圍TN-C系統(tǒng)中性線（N線）與保護(hù)線（PE線）連接成為一根作為保護(hù)的中性線（PEN線），設(shè)備外殼連接PEN線。此系統(tǒng)通常用于對(duì)于安全性需求不高，或者對(duì)于抗電磁干擾的需求度較低的場(chǎng)合，例如常見的工廠車間。7.3動(dòng)力配電箱的選擇根據(jù)上文中負(fù)荷計(jì)算和低壓側(cè)動(dòng)力線的選擇結(jié)果，將車間分為8條動(dòng)力干線。干線計(jì)算電流及斷路器型號(hào)選擇詳細(xì)過程可見附錄二。表7.3干線斷路器型號(hào)選擇車間名稱供電回路計(jì)算電流/A線路型號(hào)允許載流量斷路器型號(hào)校驗(yàn)結(jié)果允許載流量工具車間NO.1供電回路32.99BV-3×6+1×4SC2037DZ20-300/3滿足要求37NO.2供電回路39.38BV-3×10+1×10FC49DZ20-300/3滿足要求49NO.3供電回路29.43BV-3×6+1×4SC2037DZ20-250/3滿足要求37NO.4供電回路24.61BV-3×6+1×4SC2037DZ20-250/3滿足要求37機(jī)修車間NO.5供電回路362.73BV-3×185+1×50FC380PB-3000滿足要求380續(xù)表7.3冷鐓車間NO.6供電回路313.54BV-3×185+1×50FC380PB-3000滿足要求380NO.7供電回路246.36BV-3×120+1×35FC250PB-2500滿足要求250NO.8供電回路112.20BV-3×50+1×35FC126HNB-1200滿足要求1268防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)8.1概述防雷與接地裝置對(duì)于供電系統(tǒng)極為重要，如果系統(tǒng)中一旦發(fā)生了過電壓現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致絕緣裝置被破壞，這就是導(dǎo)致供電系統(tǒng)發(fā)生故障的重要因素。過電壓分為兩種：內(nèi)過電壓和外過電壓。內(nèi)過電壓指的是線路的參數(shù)選擇不合理，導(dǎo)致的在工頻電壓或者高次諧波電壓下，發(fā)生的諧振情況?；蛘呤侵赶到y(tǒng)內(nèi)的電能和磁能相互發(fā)生了轉(zhuǎn)化，以及電能通過電容發(fā)生了傳遞現(xiàn)象。但是內(nèi)過電壓現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來說，造成的影響較小，所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以少考慮發(fā)生內(nèi)過電壓現(xiàn)象的情況。而外過電壓一般指的是由于防雷裝置的裝設(shè)不合理，導(dǎo)致雷擊引發(fā)的過電壓現(xiàn)象。雷擊產(chǎn)生的電流一旦流經(jīng)地面的被擊物體，這時(shí)就具有巨大的破壞力，這時(shí)的電壓等級(jí)可以高達(dá)百萬伏特甚至千萬伏特，雷擊的電流可以高達(dá)幾十萬A,這種情況下會(huì)造成嚴(yán)重的后果，可能導(dǎo)致線路大規(guī)模停電、供電設(shè)備被損壞、生物死亡、建筑物被破壞。8.2防雷與接地8.2.1防雷裝置防雷裝置一般分為兩種：避雷針（接閃桿）和避雷線（接閃線），下面將介紹它們的作用。（1）安裝避雷針的目的：安裝避雷針后可以在雷電場(chǎng)下再疊加產(chǎn)生一個(gè)附加的電場(chǎng)，這個(gè)附加電場(chǎng)就會(huì)使雷電場(chǎng)發(fā)生畸變，這樣可以通過避雷針放電，通過避雷針以及避雷針連接的接地裝置將雷擊電流順利的流入大地，這樣就可以避免周圍的建筑物和電氣設(shè)備受到雷擊的破壞。（2）安裝避雷線的目的：由于雷電一旦擊中輸電線路的時(shí)候，雷電波就會(huì)通過導(dǎo)線傳遞，如果沒有合理的保護(hù)裝置，那雷電波就會(huì)流入變電所，或者是流入變電所的一些用電設(shè)備，這時(shí)會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的嚴(yán)重后果，例如變壓器被損壞、電壓互感器或者是一些大型的電動(dòng)機(jī)被破壞。而安裝避雷線就可以避免上述破壞的發(fā)生。8.2.2架空線路的防雷保護(hù)（1）對(duì)于輸電架空線路的防雷是為了防止導(dǎo)線受到雷擊，或者導(dǎo)線受到雷擊的情況下，雷擊不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧導(dǎo)致停電。供電系統(tǒng)中的輸電架空線路特點(diǎn)為：1）工廠的架空線路電壓一般小于35kV，對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)來說，如果雷擊對(duì)一相導(dǎo)線放電，工頻下的接地電流不大，通常無法引起線路跳閘。2）廠區(qū)的配電線路通常較短，在工廠內(nèi)通常使用電纜作為供電線路，即便選擇采取架空線，也由極大可能被其他建筑物或者樹木遮擋，所以遭受雷擊的概率很低。3）工廠內(nèi)有重要負(fù)荷的情況下，更適合雙電源供電和安裝自動(dòng)合閘裝置，通過這樣的方式能夠減小雷擊造成的不良影響。10.5kV的架空線路高度很低，這時(shí)不用安裝避雷線。防雷時(shí)選擇鋼筋混凝土桿接地即可。8.2.3車間變電所的防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)車間變電所的防雷保護(hù)極為重要，因?yàn)樽冸娝枪╇姷闹匾h(huán)節(jié)，如果遭到雷擊受到破壞，會(huì)造成停電，后果十分嚴(yán)重還可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于工廠內(nèi)其他的建筑物，也有相應(yīng)的不同的防雷要求。1.防雷保護(hù)（1）防直擊雷考慮到本設(shè)計(jì)中，冷鐓車間變電所變壓器安裝在室內(nèi)，由于不在室外，那就不需要雷擊過電壓保護(hù)。（2）防雷電侵入波應(yīng)該在10kV電源進(jìn)線的終端桿上，裝設(shè)FS3-10型閥式避雷器。引下線釆用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下面與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷針接地端螺栓連接。在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG—1A（F）—55型開關(guān)柜，其中配有FS3-10型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠避雷器來保護(hù)，防護(hù)雷電侵入波的危害。（3）在380V低壓架空出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地,用以防護(hù)沿低壓架空線侵入波的雷電波。8.2.4電力系統(tǒng)的接地方式電力系統(tǒng)有兩種接地方式：一種為中性點(diǎn)接地方式又稱為大電流接地方式，一種為中性點(diǎn)不接地方式又稱為小電流接地方式。對(duì)于高壓電力系統(tǒng)或者超高壓的電力系統(tǒng)通常需要使用中性點(diǎn)接地方式，這樣可以減小設(shè)備的絕緣水平，避免當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障導(dǎo)致的后果，例如過電壓。在工廠供電系統(tǒng)中一般選擇小電流接地方式，這種情況下，電氣設(shè)備的接地分為三大類：IT類、TN類、TT；并且TN類又分為三個(gè)系統(tǒng)：TN-S,TN-C,TN-C-S。8.2.5變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中這種大量使用電能作為動(dòng)力的車間變電所，選擇供電系統(tǒng)：TN-C系統(tǒng)。圖8.1TN-C系統(tǒng)1）確定接地電阻要求值根據(jù)任務(wù)書得車間變壓器容量為500kVA。電壓為10/0.4kV,接線組為YynO,電纜線路長(zhǎng)200m。確定接地電阻值根據(jù)公式 （8.1）式中——單相接地電流，單位為A；——接地電容電流，單位為A；——電網(wǎng)額定電壓，單位為KV；——電網(wǎng)中架空線路總長(zhǎng)度，單位為m；——工頻接地電阻； （8.2） （8.3）又因?yàn)檐囬g變電所公共接地裝置接地電阻應(yīng)滿足≤，所以取接地電阻最大為。（2）人工接地電阻：應(yīng)不考慮自然接地體，所以（3）接地裝置方案初選采用直徑50mm,長(zhǎng)2.5m的鋼管,沿變電所三面均勻布置（變電所前面兩排布置），管距5m，管間用40×4的扁鋼連接，接地干線采用25mm×4mm扁鋼。（4）計(jì)算單根接地電阻（設(shè)工廠土質(zhì)為砂質(zhì)粘土）査表可得砂質(zhì)粘土電阻率=100Ω·m,單根鋼管接地電阻 （8.4）式中——接地體長(zhǎng)度，單位為m；——土壤電阻率，單位為；（5）確定接地鋼管數(shù)和最后接地方案根據(jù)，故選擇10根鋼管做接地體；，利用系數(shù)=0.52-0.58，取，因此接地體數(shù)量n為 （8.5）所以最后確定為用16根直徑50mm,長(zhǎng)2.5m的鋼管,沿變電所三面均勻布置（變電所前面兩排布置），管距5m，管間用40×4的扁鋼連接，接地干線采用25mm×4mm扁鋼。接地裝置布置圖如圖8.1。圖8.1接地裝置平面布置圖9車間照明設(shè)計(jì)照明在現(xiàn)代人的生活中極為重要，而車間照明也是車間中不可缺少的環(huán)節(jié)，對(duì)車間合理的照明設(shè)計(jì)可以保證車間內(nèi)工人對(duì)采光的需求，也可以保證工人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯姆€(wěn)定進(jìn)行。9.1電光源和照明燈具根據(jù)常見的照明光源發(fā)光的原理，可以將光源分為一下兩種：（1）熱輻射光源：物體中流過電流后，物體被加熱，待物體被加熱到一定程度就會(huì)產(chǎn)生熱輻射而發(fā)光。例如：白熾燈，鹵鈣燈。（2）氣體放電光源:一般是指在電場(chǎng)中，氣體中的大量載流子相互激烈碰撞，因此放出的電能。利用這樣的原理而發(fā)光的光源就被稱為氣體放電光源。例如：熒光燈、其他高強(qiáng)氣體放電燈，包括高壓汞燈、高壓鈉燈。9.2選擇照明燈具的原則1.要優(yōu)先選擇配光有效、照明效率高的燈具。在室內(nèi)的燈具：照明效率要高于70%；有燈罩的燈具：照明效率要高于55%；有格柵的燈具：照明效率要大于50%。2.要根據(jù)燈具工作環(huán)境選擇合適的照明燈具。如果工作環(huán)境潮濕，那就要選擇防潮的燈具，或者是防水的燈具；如果工作環(huán)境有腐蝕性，那就要選擇防腐蝕材料的燈具；如果工作環(huán)境的溫度很高，那就要相應(yīng)的選擇耐高溫的類型。如果工作環(huán)境多塵，那就要選擇有防塵效果的燈具。如果工作環(huán)境可能會(huì)受到機(jī)械損傷，那就要選擇就保護(hù)網(wǎng)的燈具。因地制宜，隨機(jī)應(yīng)變。3.保證安全和燈具正常工作的前提下，要熟悉燈具的工作方法以及它的工作環(huán)境。4.滿足照明的亮度要求下，要考慮照明燈具的使用壽命、經(jīng)濟(jì)成本以及安裝是否便捷。9.3車間和變電所的照明燈具選擇根據(jù)照明燈具選擇的原則，考慮到工作的環(huán)境，對(duì)于照度要求高并且要求較高的顯色性?？紤]到高壓鈉燈發(fā)光的效率很高、省電、工作壽命長(zhǎng)、顯色度高。高壓汞燈光通量高，安全性和可靠性強(qiáng)、工作壽命長(zhǎng)。所以變電所光源選擇氣體放電光源：高壓鈉燈和高壓汞燈。9.4冷鐓車間的電光源，燈具及其布置選擇本車間的工作環(huán)境干燥并且沒有腐蝕性，考慮到冷鐓車間的工作要求，電光源選擇使用高強(qiáng)氣體放電光源，通過查手冊(cè)，選擇GGY和NG型光源的混合燈具，照明燈具的型號(hào)為CXGC204-GN650型GGY-400+NG-250混合型，矩形均勻布置燈具即可。(一)照明設(shè)計(jì)計(jì)算(比功率法)根據(jù)冷鐓車間平面圖，可知長(zhǎng)度L=6×12+2=74m,寬度K=54m，由于任務(wù)書未給出車間高度，查閱相關(guān)規(guī)定，考慮到采光和通風(fēng)的要求，以及避免由于單層廠房跨度大，高度低時(shí)給空間帶來的壓抑感。故在本設(shè)計(jì)中取一般車間的計(jì)算高度H=10m,取車間頂棚的反射率=50%,墻壁的反射率=30%,地面的反射率=20%,對(duì)于車間釆用混合照明，一般要求平均照度不低于100lx。這里選擇利用系數(shù)法對(duì)照明進(jìn)行計(jì)算。（1）選用CXGC204-GN650型混合燈具，其光源為GGY-400型高壓汞燈和NG-250型高壓鈉燈，查閱燈具概算圖表，可知CXGC204-GN650型GGY-400+NG-250混合型燈具概算圖表光通量為49000lm。K（減光系數(shù)）=0.7，工作面高度一般為0.8m。（2）計(jì)算RCR（室內(nèi)空間比），燈具計(jì)算高度h計(jì)算RCR,燈具計(jì)算高度h=10m-0.8m=9.2m則 （9.1）（3）查參考文獻(xiàn)《電氣工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》,知CXGC204-GN650型燈具的利用系數(shù)為為0.77。（4）根據(jù)計(jì)算所需燈具盞數(shù)為 （9.2）取n=18用來布置燈具，具體布置如圖9.1所示。（5）校驗(yàn)最大允許距高比，選用的混合燈具要求豎直方向L/H＜2.75，水平方向L/H＜1.37。故進(jìn)行校驗(yàn)：垂直方向?yàn)?/9.2=2.60＜2.75（允許值）（允許值查資料工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)可得），平行方向?yàn)?2/9.2=1.32＜1.37（允許值）。經(jīng)校驗(yàn)，可知滿足均勻照明的要求。所以本設(shè)計(jì)取18盞燈具.（6）對(duì)照度進(jìn)行校驗(yàn) （9.3）經(jīng)過校驗(yàn)可知，所選擇的混合燈具CXGC204-GN650型滿足預(yù)期的照度100lx的照明標(biāo)準(zhǔn)。圖9.1車間照明布置圖對(duì)于其他車間內(nèi)其他地點(diǎn)的照明燈具選擇如表9.1所示表9.1其余地點(diǎn)照明燈具的選擇地點(diǎn)單獨(dú)一般照明平均照度/lx面積/所需功率/W選擇燈具材料庫(kù)3059.41202-PZ220-60電工維修室3019.81202-PZ220-60男廁所2019.875PZ220-75女廁所2019.875PZ220-75車間辦公室3039.6100PZ220-100會(huì)議室10059.47202-CXGC204-GN360工具室3039.6100PZ220-10010結(jié)論合理的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和變電所設(shè)計(jì)一直以來都是供電系統(tǒng)尋求良好發(fā)展的重要保障，本設(shè)計(jì)中的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和變電所設(shè)計(jì)也是車間正常運(yùn)行的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在本文中完成了負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算；完成了對(duì)變電所變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)的選擇、在此基礎(chǔ)上完成了主接線方案的選擇和變電所所址及型式的選擇；完成了短路電流的計(jì)算和變電所一次設(shè)備的選型及校驗(yàn)工作；之后完成了繼電保護(hù)裝置的選擇和整定以及防雷保護(hù)和車間照明的設(shè)計(jì)。最后繪制了四張圖紙分別是：車間變電所的主結(jié)線電路圖、車間變電所平面圖、低壓動(dòng)力配電系統(tǒng)圖、車間動(dòng)力平面布線圖 。在本文之后，對(duì)工業(yè)企業(yè)配電系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容以及設(shè)計(jì)的步驟和方法，有了一個(gè)較為詳細(xì)理解，對(duì)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)工作更加熟悉和了解。

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