项目二车间供配电系统分析与设计.ppt
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1、供配电技术,项目二车间供配电系统分析与设计,一、教学目标,1)熟悉选择低压供配电系统中常用的电器元件、电气设备的方法。2)能根据车间的使用性质,设计出简单的供电系统图。3)认识各种电线电缆,熟悉配电线路的常用敷设方法。,二、工作任务,阅读、分析车间供电系统图及车间照明平面图;设计简单的车间配电系统。,项目二车间供配电系统分析与设计,模块一车间供配电系统分析模块二车间供配电系统设计,模块一车间供配电系统分析,一、教学目标1)能正确分析车间供配电系统线路图。2)能分析车间配电系统中各配电柜、低压电器的功能。二、工作任务某钢厂机修车间的供电系统总配电图如图21所示,请分析车间配电系统的工作原理、各设
2、备主要功能。三、相关实践知识(一)车间配电系统分析1.1配电柜分析,模块一车间供配电系统分析,它是一台主配电柜(总柜),承担主线的控制功能,其外形尺寸:宽为800mm、深为800mm、高为2200mm。柜内装有一台CW1型抽屉式智能断路器,此断路器的框架电流为3200A,额定电流为2000A。智能式断路器保护功能较全面,可以方便地接通和断开电路,并且在线路发生短路和过电流故障时能断开电路;抽屉式断路器不仅可以省掉隔离开关,而且在更换时也比较方便。,32598H171.eps,模块一车间供配电系统分析,2.2配电柜分析它是一台联络柜,用来联络另一配电系统的母线,作为相互间的备用电源,平时处于断开
3、状态。当其他系统由于故障需要用电时,可投入此柜提供电源;或者本系统由于故障进线断电时,可由其他系统向其供电。当由其他线路向其倒送电时,一定要断开1#柜的断路器,才能完成下一步的倒送电。3.36配电柜分析它们是四台出线柜,它们各自从母线上引电,然后通过各自的隔离开关和断路器向车间的各个区域供电。断路器采用塑壳式断路器,无电动操作功能,具有短路和过载保护功能。其隔离开关和断路器的额定电流由具体负载的大小决定,柜上设有电流指示。4.7配电柜分析,模块一车间供配电系统分析,7配电柜是功率因数补偿柜(简称电容柜),它主要是用来提高电网功率因数,减少配电系统无功功率损耗。本柜主要由以下电器元件组成:在主电
4、路中,有隔离开关(接通或断开主电路)、避雷器(过电压保护)、熔断器(短路保护)、接触器(投切电容器组)、热继电器(过载保护)及电容器(提高功率因数);在二次回路中,主要有电流表(指示电流)、功率因数表(指示功率因数)、功率因数控制器(根据线路功率因数值发出依次投切电容器组控制信号)及转换开关(选择投切电容器的方式,有手动、自动和停止状态)。该补偿柜的具体线路可参考项目四中的模块四。(二)车间配电系统中常用低压电器的认识1.低压隔离开关,模块一车间供配电系统分析,图2-2常用隔离开关,模块一车间供配电系统分析,图2-3常见断路器,2.低压断路器,模块一车间供配电系统分析,图2-4常见熔断器,3.
5、低压熔断器,模块一车间供配电系统分析,图2-5常见的并联电容器,4.并联电容器,模块一车间供配电系统分析,图2-6常见的功率因数控制器,5.功率因数控制器,模块一车间供配电系统分析,图2-7常用过电压保护器件,6.避雷器,模块一车间供配电系统分析,图2-8常见的转换开关,7.万能转换开关,模块一车间供配电系统分析,图2-9常见的电流互感器,8.电流互感器,模块一车间供配电系统分析,图2-10常见的电压表、电流表,四、相关理论知识在低压供电系统中使用的供电方式主要是三相四线制、三相五线制,也就是我们称为的TNC、TNS系统。1.TN-C系统,9.交流电压表、电流表,模块一车间供配电系统分析,图2
6、-11TN-C系统,1)中性点直接接地。2)只适用于三相负载基本平衡情况。3)设备的外露可导电部分均接PEN线(通常称为“接零”)。,模块一车间供配电系统分析,4)由于三相负载不平衡,工作零线上有不平衡电流,对地有电压,所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压,因而可对某些接PEN线的设备产生电磁干扰。5)如PEN线断线,可使接PEN线的设备外露可导电部分带电,而造成人身触电危险。6)在发生一相接地故障时,线路的过电流保护装置动作,将切除故障线路。7)TN-C系统干线不能直接使用漏电保护器,需要改成TN-C-S系统(TN-C与TN-S系统的组合),在TN-S部分装漏电保护器。,模块一车
7、间供配电系统分析,图2-12TN-S系统,1)中性点直接接地。2)PE线与N线分开,设备的外露可导电部分均接PE线。3)由于PE线与N线分开,PE线中无电流通过,因此对接PE线的设备不会产生电磁干扰。,2.TN-S系统,模块一车间供配电系统分析,4)PE线断开时,正常情况下不会使接PE线的设备外露可导电部分带电,但在有设备发生一相接壳故障时,将使其他所有接PE线的设备外露可导电部分带电,而造成人身触电危险。5)在发生一相对地短路时,过电流保护装置动作,将切除故障线路。6)干线上使用漏电保护器,工作零线不得有重复接地,而PE线有重复接地,但是不经过漏电保护器,所以TN-S系统供电干线上也可以安装
8、漏电保护器。,模块一车间供配电系统分析,五、拓展性知识我国的供电原则有哪些要求?(1)我国供电电压和频率电力公司供电额定电压为:低压供电有单相220V,三相为380V;高压供电有10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV。(2)新增、增容与变更用电的规定用户的用电申请及报装接电工作,由电力公司用电管理部门受理,统一对外。,模块一车间供配电系统分析,(3)供电设计、安装、试验与接电的一般规定采用高压方式供电的用户,应向电力公司提供下列电气装置的设计文件和资料:电气设计说明、用电负荷分布图、负荷组成和性质、用电功率因数的计算和无功功率补偿方式及容量;高压设备一次接
9、线方式和布置、过电压保护、继电保护和计量装置的方式。(4)供电质量要求电力公司供电频率的允许偏差:电网容量在300万kW以上者,为0.2Hz;电网容量在300万kW以下者,为0.5Hz。,模块二车间供配电系统设计,一、教学目标1)能根据负载情况设计车间低压供配电系统。2)能正确选择低压配电柜和低压元器件。二、工作任务某一机械车间主要进行金属冷加工,其设备资料如图214所示,试设计其供电系统。设计内容包括:供电系统的原理图设计、配电柜的数量选择及主要的低压元器件选择等。,图2-14某机械车间的设备资料,模块二车间供配电系统设计,三、相关实践知识1.车间总电源进线的设计,表2-1机械车间设备明细表
10、,模块二车间供配电系统设计,图2-15车间低压配电柜(箱)布置图,2.低压配电柜数量选择及布置,模块二车间供配电系统设计,表2-2车间动力线路的接线方式,3.主配电柜配电回路的确定,模块二车间供配电系统设计,图2-16车间主配电柜N0电器元件配置图,5.配电柜内主要电器元件的选择四、相关理论知识(一)计算负荷的计算,4.配电柜内主要配置的电器元件,模块二车间供配电系统设计,1.需要系数法1)利用需要系数法计算负荷的基本步骤如下:2)设备容量的计算。解1)先求各组的计算负荷:机床组。查附录表2得Kd=0.180.25(取Kd=0.25),cos=0.5,tan=1.73通风机组。查附录表2得Kd
11、=0.70.8(取Kd=0.8),cos=0.8,tan=0.75电动葫芦,属机加工起重机组。查附录表2得Kd=0.10.15(取Kd=0.15),cos=0.5,tan=1.73,所以2)总的计算负荷(取K=0.95):,模块二车间供配电系统设计,2.二项式系数法1)利用二项式系数法计算负荷时,不仅要考虑用电设备组的平均最大负荷,而且要考虑少数大容量设备运行时对总负荷的附加影响。2)多组用电设备总计算负荷的确定。解1)先求各组bPe、cPx及其计算负荷。机床组。查附录表2得:b=0.14,c=0.5,x=5,cos=0.5,tan=1.73通风机组查附录表2得:b=0.65,c=0.25,x
12、=5,cos=0.8,tan=0.75电动葫芦,属机加工起重机组查附录表2得:b=0.06,c=0.2,x=3,cos=0.5,tan=1.732)求总的计算负荷。,模块二车间供配电系统设计,(二)低压配电电器的选择1.低压配电电器参数选择原则1)电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应。2)电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流。3)电器的额定频率应与所在回路的频率相适应。4)电器应适应所在场所的环境条件。5)电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。6)用于断开短路电流的保护电器,应满足短路条件下的通断能力。2.低压断路器的选择(1)低压断路器的类型及选择1kV以下的断路器称为低压断路
13、器。,模块二车间供配电系统设计,(2)低压断路器参数的选择表示断路器性能的主要指标有通断能力和保护特性。,1)低压断路器的额定电流。,2)瞬时或短延时过电流脱扣器的整定电流。,模块二车间供配电系统设计,图2-17瞬时脱扣器的安-秒特性曲线,模块二车间供配电系统设计,3)长延时过电流脱扣器整定电流的确定。,图2-18三段式保护特性曲线,模块二车间供配电系统设计,3.低压熔断器的选择(1)熔断器的分类1)按结构分,熔断器的结构型式与使用人员有关,因此可分为:专职人员使用的熔断器(主要用于工业场所),主要有:刀形触头、螺栓连接、圆筒形帽及偏置触刀等几种熔断器。非熟练人员使用的熔断器,主要用于家用和类
14、似用途的熔断器。2)按分断范围分:3)按使用类别分:“G”类:一般用途的熔断体,即保护配电线路用。“M”类:保护电动机回路的熔断体。“Tr”类:保护变压器的熔断体。,模块二车间供配电系统设计,(2)熔断器的选择方法对于照明等冲击电流很小的负载,熔体的额定电流IRD等于或稍大于电路和实际工作电流I。,解支路熔断器熔体的电流可以分别选择为20A、40A、10A、5A。,模块二车间供配电系统设计,表2-3导线可长期允许的负荷电流I与熔断器电流、断路器脱扣器整定电流、关系表,4.隔离电器(刀开关等)的选用(1)装设要求当维护、测试和检修设备需要断开电源时,应装设隔离电器;当线路有双电源供电或有备用电源
15、,需要进行电源转换时,应装设隔离电器。(2)选择步骤首先根据线路的电压和计算电流,确定隔离电器的额定电压和额定电流,额定电压要大于线路的最高工作电压,额定电流要大于流过的最大工作电流。,模块二车间供配电系统设计,5.低压配电电器选择时应考虑的环境因素(1)多尘环境多尘作业工业场所的空间含尘浓度的高低随作业的性质、破碎程度、空气湿度及风向等不同而有很大差异,所以在选择电器时,应考虑空间含尘浓度,选择相应防护等级的封闭电器。(2)化学腐蚀环境在化学腐蚀环境,应根据腐蚀环境类别的不同,选择具有防腐功能的电器。(3)高原地区环境我国低压电器各类标准都是适用于海拔2000m及以下地区,超过2000m时由
16、于空气压力和空气密度下降,空气温度降低,空气绝对湿度减小,对低压电器的使用会带来一定的影响。,模块二车间供配电系统设计,(4)热带地区环境1)热带气候条件对低压电器的影响:由于空气高温、高湿、凝露及霉菌等作用,电器的金属件及绝缘材料容易腐蚀、老化,绝缘性能降低,外观受损。2)由于日温差大和强烈日照的影响,密封材料易产生变形开裂,熔化流失,导致密封结构的损坏,绝缘油等介质受潮劣化。3)低压电器在户外使用时,如受太阳辐射,其温度升高,将影响其载流量。(5)爆炸和火灾危险环境在爆炸和火灾危险环境,电器应选择符合国家规定的防爆电气设备。1)根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类和防爆结构的要求,选择相
17、应的电气设备。,模块二车间供配电系统设计,2)选用的电气设备的级别和组别,不应低于该爆炸气体环境内爆炸气体混合物的级别和组别。3)爆炸危险区域的电气设备,应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等不同环境条件下对电气设备的要求。五、拓展性知识1.低压配电柜的类型选择(1)低压配电柜型号低压配电柜主导产品型号是标定产品,在我国是由原机械电子工业部、能源部等有关国家部门设计定型,指定厂家按统一图样生产制造,也有一些引进产品或厂家自己的型号。,模块二车间供配电系统设计,(2)选型参考因素低压配电柜的选型应联系具体的建筑物类别、用电负荷等级、性质(阻、容、抗)、设备安装容量、近期需要系数Kd
18、、增容的可能性、电源情况、进线方式、馈线情况、短路电流、保护接地形式、资金状况及可期待效益比等情况,进行综合比较确定。2.各级负荷对电源的要求(1)一级负荷对电源的要求应有两个或两个以上的独立电源供电。1)两个以上电源分别来自不同的发电厂(包括自备电厂)。2)两个以上电源分别来自不同的变电所。3)两个以上电源分别来自不同发电厂各不同变电所。4)两个电源分别来自不同发电厂和不同的地区变电所。,模块二车间供配电系统设计,5)两个电源来自电力系统中的不同地区变电所。(2)二级负荷对电源的要求1)两路电源供电,需要两台电力变压器,这两台变压器可以不在同一个变电室内。2)当二级负荷比较小,或当地条件困难
19、时,可以只用一台变压器由高压架空线供电,因为架空线路便于维修。3)当从配电所引线时,应采用两根电缆,而且每根电缆均能承受全部二级负荷,而且互为备用(即同时工作)状态。3.低压配电系统的设计原则1)低压配电系统设计应根据工程性质、规模、负荷容量及用户要求等综合考虑确定。,模块二车间供配电系统设计,2)自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级。3)各级低压配电屏或配电箱,根据发展的可能性宜留有适当数量的备用回路,但在没有预留要求时,备用回路数宜为总回路数的25%。4)由公用电网引入低压电源线路,应在电源进线处设置电源隔离开关及保护电器。5)由树干式系统供电的配电箱,其进线开关宜选用带
20、保护的开关,由放射式系统供电的配电箱进线可以用隔离开关。6)单相用电设备宜均匀地分配到三相线路上。模块三车间供电线路的敷设,模块二车间供配电系统设计,一、教学目标1)能够正确识读车间动力系统布线图。2)能够分析各种线路敷设方法的特点。3)能根据动力线路布线要求选择其敷设方式。二、工作任务图219为某机械加工车间(局部)动力电气平面布线图,分析其原理及配电线路的敷设方式。,图2-19某机械加工车间(局部)动力系统电气平面布线图,模块二车间供配电系统设计,三、相关实践知识(一)线缆的主要敷设方式1.室内布线主要敷设方式2.线卡和绝缘子布线,图2-20线卡布线示意图,模块二车间供配电系统设计,图2-
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