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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、各设备主
2、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，平时处于断开状态。当
3、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：在主电路中
4、，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.低压熔
5、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2-11 TN-C系统
6、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 车间供配电系统分析
7、图2-12 TN-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漏电保护器。模块一
8、 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；高压设备一次接线方式和布置、过
9、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模块二 车
10、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=0.7
11、0.8(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
12、=0.65， c=0.25， x=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)
13、低压断路器的类型及选择 1kV以下的断路器称为低压断路器。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
14、熔断器。 非熟练人员使用的熔断器，主要用于家用和类似用途的熔断器。 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
15、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，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
16、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
