0245-某中外合資機械廠變電所及配電系統(tǒng)設計【全套9張CAD圖】,全套9張CAD圖,中外合資,機械廠,變電所,配電,系統(tǒng),設計,全套,cad 第7章 全廠的配電系統(tǒng)設計 7.1低壓電力配電系統(tǒng) 該節(jié)包括低壓電力配電系統(tǒng)的基本原則、常用的接線方式及本設計最終所確定的方案 7.1.1電力配電系統(tǒng)的基本原則 1.低壓配電系統(tǒng)應滿足生產和使用所需的供電可靠性和電能質量要求，同時應注意接線簡單，操作方便安全，具有一定的靈活性，能適應生產和使用上的變化及設備檢修的需要。配電系統(tǒng)的層次不宜超過二級。 2.在正常環(huán)境的車間或建筑內，當大部分用電設備容量不很大時，又無特殊要求時，宜采用樹干式配電。 3.用電設備容量大，或負荷性質重要，或在有潮濕，腐蝕性環(huán)境的車間，建筑內。宜采用放射式配電。 4.當一些用電設備距供電較遠，而彼此相距很近，容量很小的次要用電設備，可采用鏈式配電，但每一回路鏈接設備不宜超過5臺，總容量不超過10kW。當供電給小容量用電設備的插座，采用鏈式配電時，每一回路的鏈接設備數(shù)量可適當增加。 5.在高層建筑內，當向樓層各配電點供電時，宜用分區(qū)樹干式配電；但部分較大容量的集中負荷或重要負荷，應從低壓配電室以放射式配電。 6.平行的生產流水線或互為備用的是生產機組，根據(jù)生產要求，宜用不同的母線或線路配電。同一生產流水線的各用電設備，宜用同一母線或線路配電。 7.配電系統(tǒng)的設計應用便于運行，維護，生產班組或工段比較固定時，一個大廠房可氛圍車間或工段配電；多層廠房宜分層設置配電箱，每個生產小組可考慮單獨的電源開關。實驗室的每套房間宜有單獨的電源開關。 8.在用電單位內部的鄰近變電所之間宜設置低壓聯(lián)絡線。 9.由建筑物外引來的配電線路，應在屋內靠近線點，便于操作維護的地方裝設隔離電器。 7.1.2常用低壓電力配電系統(tǒng)接線方式 1、放射式接線 特點：配電線故障互不影響，供電可靠性高，配電設備集中，檢修比較方便，但系統(tǒng)靈活性較差，有色金屬消耗較多。一般在下列情況下采用： 1） 容量大，負荷集中或重要的用電設備； 2） 需要集中連鎖啟動，停車的設備； 3） 有腐蝕性介質或爆炸危險等場所不宜將配電及保護啟 動設備防在現(xiàn)場者 、 2、樹干式接線 配電設備及有色金屬消耗較小，系統(tǒng)的靈活性好，但干線故障時影響范圍大；一般用于用電設備的不止比較均勻，容量不大，又無特殊要求的場合。 3、變壓器——干線式 除了具有樹干式系統(tǒng)的優(yōu)點外，接線更簡單，能大量減少低壓配電設備。為了提高母干線的供電可靠性，應適當減少接出的分支回路數(shù)，一般不超過10個。頻繁起動、容量較大的沖擊負荷，以及對電壓質量要求嚴格的用電設備，不宜用此方式供電 4、鏈式接線 特點：與樹干式相似，適用于距離電屏較遠而彼此相距又較近的不重要的小容量用電設備；鏈接的設備一般不超過5臺，總容量不超過10k W供電給用力較小用電設備的插座，采用鏈式配電時，每一條環(huán)鏈回路的數(shù)量可適當增加。 （以上參考《工業(yè)與民用配電設計手冊》） 7.1.3配電系統(tǒng)的接線方式的確定 在工廠的低壓配電系統(tǒng)中，也往往是采用幾種結線方式的組合，依具體情況而定。不過在正常環(huán)境的車間或建筑內，當大部分用電設備不很大而無特殊要求時，宜采用樹干式配電，這一方面是由于樹干式配電較之放射式經濟，另一方面是由于我國個工廠的供電人員對采用樹干式配電積累了相當成熟的運行經驗。由于本廠的二級負荷的設備數(shù)量較多，為了工作的可靠性，宜對其采用放射式接線。這種接線線路之間互不影響，供電可靠性高，配電設備集中，運行維護也較方便，但配電設備及有色金屬消耗倆較大，但對重要的負荷，采用單母線分段的放射式結線。 （參考《工廠供電》） 7.2工廠電力線路的結構、敷設 7.2.1工廠電力線路的結構 電纜線路與架空線路相比，具有成本高，投資大，維修不便等缺點，但是它具有運行可靠，不易受外界影響，不需架設電桿，不占地面，不礙觀瞻等優(yōu)點，特別是有腐蝕性氣體和易燃易爆場所，不宜架設空線路時，只有敷設電纜線路。在現(xiàn)代化工廠中，電纜線路得到了越來越廣泛的應用。 電纜的類型很多。供電系統(tǒng)中常用的電力電纜，按其纜芯材質分銅芯和鋁芯兩大類。按其采用的絕緣介質分為油浸電纜具有耐高壓，耐熱性好和使用年限較長等優(yōu)點,因此普遍應用。但是它工作時，其中的浸漬油令流動，因此她兩端安裝的高度差有一定限制，否則電纜低的一端可能因油壓過大而使端興脹裂漏油，而高端一側則可能因油流失而使絕緣干枯，耐壓強度下降。甚至擊穿損壞。塑料絕緣電纜是后來發(fā)展起來的，具有結構簡單，制造加工方便，重量較輕，敷設方便，不受敷設高度限制及酸堿腐蝕等優(yōu)點，因此在工廠供電系統(tǒng)中，有逐步取代粘性油浸紙絕緣電纜的趨勢。目前我國生產的塑料電纜有兩種：一種是聚氯乙烯絕緣及護套電纜，另一種是交聯(lián)聚乙烯護套電纜?，F(xiàn)在普遍采用交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜。 7.2.2電纜的敷設 工廠中常見的電纜輻射方式直接埋地敷設，利用電纜溝和電纜架橋等。 1）、電纜敷設路徑時，應考慮以下原則： 1.避免電纜遭受機械外力過熱，腐蝕等危害； 2.在滿足安全要求條件下應使電纜較短； 3.便于敷設維護； 4.應避開將要挖掘施工的地方。 5.電纜長度宜按實際線路長度考慮5%—10%的裕量，以作為安裝，檢修時的備用，直埋地下作波浪形埋設。 6.下列場合的非鎧裝電纜應采取穿管保護：電纜引入或引出建筑物或構筑物；電纜穿過樓板及主要墻壁出；從電纜溝道引出電桿，或沿墻敷設的電纜距地面2m高度及埋入地下小于0.3m深度的一段；電纜與道路，鐵路交叉的一段。所用保護管的內徑不得小于電纜外徑或多根電纜包括外徑的1.5倍。 2）、電纜敷設配置 多根電纜敷設在同一通道中位于同側的多層支架上時，應按下列要求進行配置： 1.應按電壓等級由高至低的電力電纜，強電至弱電的控制和信號電纜通信電纜的順序排列； 2.支架層數(shù)受通道限制時，35KV及以下的相鄰電壓級電力電纜，可排列于同一支架，1KV及以下電力電纜也可與強電控制和信號電纜配置在同一層支架上； 3.同一重要回路的工作備用電纜實行耐火分隔時，宜適當配置在不同層次的支架上。 4.明敷的電纜不宜平行敷設于熱力管道上部。 5.電纜應遠理爆炸性氣體釋放源。 6.電纜沿輸送易燃起的管道敷設時，應配置在危險程度較低的管道一側。 7.電纜溝的結構應考慮到防火和防水。 8.電纜的金屬外皮，金屬電纜興及保護鋼管和金屬支架等均引可靠地接地。 7.3導線和電纜截面的選擇與校驗 7.3.1導線和電纜截面的選擇原則 為了保證供電系統(tǒng)的安全，可靠，優(yōu)質，經濟的運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列條件： 1、發(fā)熱條件 導線和電纜包括母線在通過正常最大負荷電流（即計算電流）時生產的發(fā)熱溫度，不應超過其正常時的最高允許溫度。按發(fā)熱條件選擇三相線路中的相線截面時，應使其允許載流量不小于通過相線的計算電流。即 如果導線敷設地點的環(huán)境溫度與導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同時，則導線的允許載流量應乘以溫度校正系數(shù) 式中 ——導線正常工作時的最高允許溫度 ——導線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度 ——導線敷設地點的實際溫度 2、電壓損耗條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，不應超過正常運行時允許的電壓損耗。對工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。 3、經濟電流密度 35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下的距離長電流大的線路，其導線和電纜截面直接經濟電流密度選擇，以使線路的費用支出最小，所選截面稱為“經濟截面”。此種選擇原則稱為“年費用支出最小”原則。工廠內的10kV及以下線路，通常不按此選擇。 4、機械強度 導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度 7.3.2低壓系統(tǒng)中性線和保護線截面的選擇. 低壓系統(tǒng)中性線和保護線截面的選擇，按以下原則進行 1、中性線截面的選擇：中性線截面一般應不小于三相線截面的50%；對于3次諧波電流突出的三相線路中，中性線截面宜選為三相截面相同或相近，即；對于由三相線路分出的兩相線路及單相線路中的中性線，中性線截面應與相線截面完全相同。即 2、 保護線截面的選擇：保護線（PE線）按規(guī)定，其電導一般不得小于相線電導的50%，因此保護線的截面不得小于相線截面的50%，但考慮到熱穩(wěn)定度要求，當16m時，保護線應與相線截面相等，即 保護線還要滿足單相接地故障保護的要求，即相線與保護線間的單相短路電流必須滿足： 3、 保護中性線截面的選擇：其截面應同時滿足上述保護線和中性線要求，取其最大值，所以其截面應視具體選為相線截面的50%～100%。而且也要按式進行單相短路保護校驗。 根據(jù)設計經驗，低壓動力線，因其負荷電流較大，所以一般按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。低壓照明線，因其對電壓水平要求高，所以一般先按允許電壓損耗條件來截面，然后檢驗其發(fā)熱條件和機械強度。而高壓線路則往往先按經濟電流密度來選擇截面，在校驗其他條件。對與機械強度，對于工廠的電力線路，一般無需纖細計算，只需按最小允許截面校驗就行了。 （參考《工廠供電》） 7.3.3進線電纜的選擇 1）、進線電纜的選擇原則 電線，電纜一般采用鋁線芯，臨海及有嚴重鹽霧地區(qū)的架空線路，可采用防 腐型鋼芯鋁交線。下列場合應采用銅芯電線及電纜： 1.需要確保長期運行中連接可靠的回路，如重要電源，重要的操作回路及二次回路，電機的勵磁，移動設備的線路及劇烈振動場合的線路； 2.對鋁有嚴重腐蝕而對銅腐蝕輕微而對銅腐蝕較輕微的場合； 3.爆炸危險環(huán)境或火災危險環(huán)境有特殊要求者； 4.特別重要的公共建筑物； 5.高溫設備旁； 6.應急系統(tǒng)，包括消防設施的線路； 此外經全面技術經濟分析確認宜用銅芯電線及電纜的。有高層建筑，大、小型計算機房的建筑，重要的公共建筑等以及國外工程和外資工程等適應國外要求者。 由于本廠為機械廠，全年生產的時間較長。對設備需確保長期運行中連接可開的回路；則本廠中的二次回路，二級設備較多所以綜合本廠實際再對照上面的原則，我們采用銅芯電纜。 我們選擇電纜的材料我們在前面有所述及，在此我們選擇銅芯交鏈聚乙烯護套電力電纜。因為這類電纜性能優(yōu)良，結構簡單，制造方便，完全可以代替紙絕緣電纜。對于1kV電壓級及6~35KV電壓級的非重要回路電纜可采用“非干式交聯(lián)”工藝制作的電纜；對于6~35KV重要回路應采用干式交聯(lián)工藝制作的電纜，電氣性能更優(yōu)異。 交鏈聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套短藍還可敷設于水下，但應選用具有防水層構造。 2）、母線的選擇原則 母線分裸母線和母線槽兩種。母線槽按絕緣方式可氛圍密集絕緣型和空氣絕緣型兩種。將裸母線用絕緣材料覆蓋和，緊貼通道殼體防止的母線槽為密集絕緣型。將裸母線用絕緣襯墊支撐在殼體內，靠空氣介質來絕緣的母線槽為空氣絕緣型?？諝馐浇^緣重量輕，結構簡單，價格便宜；密集式絕緣散熱條件好，可制成大電流等級。選型時630Ａ以下推薦用空氣絕緣型，630Ａ以上可優(yōu)先考慮用密集絕緣型。 母線槽分戶內型及戶外型兩種，就結構形式分為饋電式，滑接式。不帶分接裝置的，用又將電能直接從電源處送到配電中心是饋電式；帶分接追昂制的，用來傳輸電能，并可引出電源支路的插接式，它由母線干線單元及插接式饋電箱組成。用滾輪或者滑觸塊分接單元的是滑接式母線槽。目前母線槽產品額定電壓有500V及600V兩種，額定電流從25Ａ至500A18種。我國很早就生產和使用母線槽，但由于價格昂貴，限制了它的推廣。隨著生產和建設的發(fā)展，近年來生產和使用愈來愈多。母線槽適用于高層建筑，多層廠房，標準廠房或機床設備密集的車間對于工藝變化周期短　車間配電尤為適宜。此外還可用于變壓器與配電屏的連接。它的容量大、結構緊湊、占空間小、安裝方便、使用安全可靠。 （參考《工業(yè)與民用配電設計手冊》） 7.3.4 導線截面具體計算結果 1）、 廠區(qū)高壓電纜進線的選擇 1.按發(fā)熱條件選擇 采用三相銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜 =1000/（1.73210）=57.74A 查表ZL14-29（簡明設計手冊P572）得電纜銅芯截面為16時30℃=111A〉因此選擇線芯16的三相銅芯聚乙烯絕緣電纜并且鋼帶鋁裝聚氯乙烯套。即選型。 2.校驗電壓損耗 其中 查表ZL14-19（簡明設計手冊P567）得16截面電纜電阻系數(shù)為1.33 電抗系數(shù)為0.11，變壓器高壓側cos=0.8 進線電纜長為1.5km。 遠小于電壓損耗 （查《簡明設計手冊》表ZD8-7） 故電壓損耗滿足要求。 3.校驗短路熱穩(wěn)定度（工廠供電P70） 滿足熱穩(wěn)定度的最小截面為： 式中 為通過母線或電纜的最大三相短路穩(wěn)態(tài)電流有效值 為短路發(fā)熱假象時 C為熱穩(wěn)定系數(shù) 在前面三相短路計算中取最大=8540 = （保護裝置的實際動作時間設為0.6s，斷路器的時間為0.2s）熱穩(wěn)定系數(shù)取140查《工廠供電P354表7》。 由此可見，以上所選電纜線芯截面16不滿足熱穩(wěn)定度要求，必須加大線芯截面。因此選70的三相銅芯聚乙烯絕緣電纜。 即采用 2）、高壓母線選擇 本廠平均最熱月溫度為33.5℃，所以室內最高月平均溫度為38.5℃。 溫度校正系數(shù)： 其中 為導線額定負荷時最高允許溫度； 為導線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度； 為導線敷設地點實際的環(huán)境溫度。 由《工廠供電簡明設計手冊P57》表ZD6—26選TMY-3[404] 由《工廠供電簡明設計手冊P555》ZL14-5得=70℃ 設計條件最熱月平均溫度為33.5℃，所以室內溫度為38.5℃ 即=38.5℃ =35℃ 而=57.74A，，所以滿足電流要求。 母線的短路穩(wěn)定度校驗：（查《工廠供電P66》） 母線的最大允許應力應不小于最大三相短路沖擊電流 通過母線所受到的最大計算應力即 式中，按GB50060-1992規(guī)定：硬銅母線為140Mpa =M/W 其中M為母線通過時所受到的彎曲力矩（N·m）；W為母線截面系數(shù)（）。 （1） 彎曲力矩M的計算 當母線的檔數(shù)為1—2時 M= 當母線的檔數(shù)大于2時 M= 式中（N）； l為母線檔距（m）; a為母線兩相鄰相間的軸線間距（m）； （2）母線截面系數(shù)W的計算 式中b為母線截面的水平寬度（m）； h為其垂直高度（m）； 在此我采用的是母線平放的方式，如下圖所示： 母線在絕緣子上的放置方式 平放 根據(jù)條件可得 =21780A 檔距l(xiāng)=0.6m，檔數(shù)為1檔即為一個絕緣子支架，其絕緣子的型號為ZA-10（6）Y，個數(shù)為3個。 相間距a=0.25m ，母線的寬度b=0.04m，母線的厚度為h=0.004m 母線的檔數(shù)為1檔 M==14.79N·m 又 硬銅母線=140MPa>=13.8MPa， 所以滿足短路動熱穩(wěn)定度的檢驗。高壓母線的選擇為TMY-3[404] 母線上套熱縮絕緣套管 3）、低壓母線的選擇 低壓母線的選擇方法與高壓母線的選擇方法相同，查《工廠供電簡明設計手冊》ZL14-5得TMY-100*8型。 1.按發(fā)熱條件選擇： 變壓器二次側 由《工廠供電簡明設計手冊》P555表ZL-14-5查得 TMY-1008型 由=38.5℃ =35℃得 =1.02 而在35℃時=1830A >滿足發(fā)熱條件 2. 按動熱穩(wěn)定性校驗： 低壓側的=51560A 低壓母線的檔數(shù)為兩檔，檔距為0.8m，低壓母線絕緣子型號為WX-01，個數(shù)為4個，相距a=0.35m，低壓母線寬b=0.1m,厚度h=0.01m 母線檔數(shù)為2檔 M==105.25N·m W=1.7 ，小于MPa 所以，硬銅母線滿足短路穩(wěn)定度的校驗條件。 3. 校驗短路熱穩(wěn)定度 滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面為 =28.07KA=28070A 硬銅母線1008＞，滿足短路熱穩(wěn)定要求。 4）、中性線的選擇 1. 中性點的三種運行方式 作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三種運行方式： 1.電源中性點不接地。 2.中性點經阻抗接地。 3.中性點直接接地。 前兩種合稱為小接地電流系統(tǒng)，亦稱為中性點非有效接地系統(tǒng)，或中性點非直接接地系統(tǒng)，后一種為中性點直接接地系統(tǒng)，稱為大接地電流系統(tǒng)，亦稱為中性點有效接地系統(tǒng)。 我國3—66kV系統(tǒng)，特別是3—10kV系統(tǒng)，一般采用中性點不接地的運行方式。 2.種姓線和保護線的功能 中性線（N線）的功能： 1、用來接用額定電壓為相電壓的單相用電設備。 2、用來傳導三相系統(tǒng)中不平衡電流和單相電流。 3、減小負荷中性點電位偏移。 保護線（PE線）的功能： 是為保障人生安全，防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設備的外露可導電部分（指正常不帶電壓，但故障情況下能帶電壓的易被觸及的導電部分）通過保護線接地，可在設備發(fā)生接地故障時減小觸電危險。 低壓配電系統(tǒng)，按保護接地形式，分為TN系統(tǒng)，TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，我們這里采用的是TN—S系統(tǒng)。 3.中性線和保護線截面的選擇： （1）中性線截面的選擇 三相四線制系統(tǒng)中的中性線，要通過系統(tǒng)的不平衡電流和零序電流，因此，中性線的允許載流量不應小于三相系統(tǒng)的最大不平衡電流，同時應考慮諧波電流的影響。 一般三相四線制的線路的中性線截面不應小于相線截面的50%。 即 （2）保護線截面的選擇 保護線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時單相短路電流通過時的短路熱穩(wěn)定度。 1.當時 2.當時， 3.當時， 根據(jù)以上中性線和保護線的選擇原則，我們選中性線為808， 即 ，TMY—3[1008]—1[808]，其中PE線直接接地。 7.3.5導線的選擇校驗 對于低壓動力線的選擇按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。而電纜的選擇中不需要校驗其機械強度，只需校驗其短路時的穩(wěn)定度，但由于校驗短路時的穩(wěn)定度時勢必會使其最后的校驗結果是大部分電纜截面相同。這樣勢必會使小電流用電設備的電纜截面選擇偏大而浪費，所以對于低壓動力線我們主要以發(fā)熱條件來選擇電纜截面。 查《工業(yè)與民用配電設計手冊》9-9，得1—10kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜線芯允許長期工作溫度為90℃；設計系統(tǒng)中最熱月的平均溫度為33.5℃。所以電纜溝內實際溫度為38.5℃，電纜環(huán)境溫度為35℃。則 溫度校驗系數(shù)： 一、配電屏到機加工一車間的電纜 1.到車床一裝置的電纜 （1）按發(fā)熱條件選擇 ， ， 由《工業(yè)與民用配電設計手冊》表9-37得電纜截面為A=2.5 ，所以實際＞， 所以符合發(fā)熱條件。 （2）檢驗電壓損耗 其中， 查表ZL14-19《簡明設計手冊》P567，2.5截面電纜（銅芯）電阻為8.54，電抗為0.1變電所到機加工一車間的距離為100m, , 遠小于允許電壓損耗5%~8%，滿足電壓損耗要求 （3）中性線的選擇 按前面所述原則來確定 最終選擇YJV-0.6/1-32.5+11.5 車間其他設備的電纜的選擇，由于計算步驟與車床一裝置一樣，所以這里不做具體的計算。這里只給出個設備的電纜選擇結果如下表格： 車間 序號 用電設備名稱 計算流量（A） 電纜允許載流量（A） 電纜型號截面（mm2） YJV-0.6/1- 機加工一、二車間 1 車床 7.68 30 32.5+11.5 2 車床 5.4 30 32.5+11.5 3 車床 3.42 30 32.5+11.5 4 車床 2.28 30 32.5+11.5 5 數(shù)控車床 12.3 30 32.5+11.5 6 車床 13.8 30 32.5+11.5 7 滾齒機 13.8 30 32.5+11.5 8 龍門刨床 22.24 30 32.5+11.5 9 牛頭刨床 2.28 30 32.5+11.5 10 萬能刨床 2.28 30 32.5+11.5 11 外圓磨床 3.42 30 32.5+11.5 12 工具磨床 2.28 30 32.5+11.5 13 搖臂鉆床 6.46 30 32.5+11.5 14 立式鉆床 3.5 30 32.5+11.5 15 剪板機 3.04 30 32.5+11.5 16 砂輪機 1.14 30 32.5+11.5 17 行車 5.32 30 32.5+11.5 18 電焊機 3.42 30 32.5+11.5 19 通風機 24.32 30 32.5+11.5 20 電扇 12.9 30 32.5+11.5 21 照明 15.2 30 32.5+11.5 22 電氣檢修電源 200 245 調試車間 1 調試一線 170.97 195 2 調試二線 194.5 195 組裝車間 1 97.50 123 產品研發(fā)車間 1 59.22 94 綜合樓 1 273.56 295 變電所 1 本所照明配電箱 20.5 30 32.5+11.5 2 空調電源 28.5 30 32.5+11.5 3 主控室電源開關箱 23.93 30 32.5+11.5 4 儀表檢修電源 100 123 5 電氣檢修電源 200 245 水泵房 1 203.74 245 高配所 1 35.82 49 80