2013届本科毕业设计（论文）
绪论
电能是现代工业生产中主要的能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来。也易于转换成其他形式的能量以供生产使用。电能的分配和输送既简单经济，又便于控制和测量，有利于实现生产自动化。
电力工业的虽然有了长足的发展，随着生产力的发展和照明新设备的层出不穷，人们对电力供应的要求和照明的要求的也越来越高，近年来我国电器产品出口量增长迅速，产品出口创汇逐年增加，其主要原因一是改革开放以来，通过技术引进和消化吸收，我国电器行业技术装备水平不断提高，提高了高效照明电器产品的质量；二是发达国家产业结构调整，将大量消耗能源、资源及劳动力密集型的产品转移到发展中国家生产，利用发展中国家的廉价劳动力和资源，购买产品，满足他们的市场需求。要充分利用这一有利时机，借助我国加入世贸组织的机遇，采取措施，扩大我国电器产品的国际市场份额，增强我国电器行业的国际竞争力。具体要做好以下方面工作：一是要加快实施电器企业战略性重组，优化资源配置。抓住当前国家实施产业结构调整之际，加快实施企业战略性重组，优化资源配置。
节能工作只有将社会效益与经济效益相结合，与保护环境、提高生活质量相结合，才能得到全社会的支持与响应，变成全社会的行动。采用新的节能高效的电器设备是一项社会系统工程，需要充分发挥政府、中介组织、科研院所和企业等各方面的积极性，共同努力推动工程的健康发展。
本设计本着节能，经济的设计原则来选择设备和导线，尽量避免不合理的施工方式。做到实用，经济，节能，环保以及运行和维护的方便。
第1章 动力配电的设计
1.1 动力配电方案的初步设计
1.1.1 供电的要求
车间的配电担负着该车间的动力、照明及弱电系统的电力负荷，是工厂供电系统的枢纽，在工厂中占有特殊重要的地位。
电能是现代化生产中主要的动力和能源，如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成十分严重的后果，因此做好工厂供电工作对于工业生产，实现工厂现代化，
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具有十分重要的意义。
工厂供电要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需求，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求:
供电安全 在电能的供应分配和使用中把人身触电事故和设备事故降低到最低的限度。
供电可靠 应满足电能用户对供电可靠性的即连续性的要求 供电优质 应满足电压和电流偏差要在允许的范围内的要求。
供电经济 供电系统的投资少，运行费用要低，并尽可能节约电能的减少有色金属的消耗量。
频率标准是工频50Hz。根据《全国供电规范》（1983），工频的偏差不超过±0.5Hz。 电压的波动一般控制在±0.5以内。 电压的波动将对动力负荷及照明负荷都产生不好的影响。如对交流感应式电动机的影响：电压波动过大则电动机的额定功率锐减，因为电动机的转矩正比于电压的平方。例如电压下降了10%，电动机的转矩只剩81%，而负荷电流将增大5%到10%，以上，温升将提高5%至15%以上，绝缘老化将加速1倍以上电动机寿命降低。若电动机仍按满载运行，实际是超载，时间长了会烧毁电动机。对同步电动机的影响：其转矩也和电压的平方成正比，电流，温升，，寿命影响同上。对照明的影响：对白炽灯的影响较大。电压下降10%。，，则发光效率下降30%发上寿命却可以延长2~3倍。如果电压升高10%，则光效提高三分之一，而寿命也只有原来的三分之一。
高次谐波的影响是对电网的环境污染，将影响所有电网用户的供电质量。低压网络中，工作零线的电有效值增大，中线的工＝截面也相应增大。
用户的各种设备的因为停电而造成的损失和影响是不同的，根据供电的可靠性及终止供电在政治、经济方面所造成的影响以及损失的程度分为三个级别负荷。分别采用相应的供电方式达到提高经济效益和社会效益及环境效益的目的。
1.一级负荷
1） 中断供电将造成人身伤亡者。 2） 中断供电将造成重大的政治影响者。 3） 中断供电将造成重大的经济损失者。 4） 中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。
一级负荷应有两个或两个以上独立电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应能自动投入运行，不至于同时受到损坏。同时还应设有应急电源。应急电源可以是独立于正常电源的发电机组、在供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路或是蓄电池。
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2.二级负荷
1） 中断供电将造成较大的政治影响者。 2） 中断供电将造成较大的经济损失者。 3） 中断供电将造成公共场所秩序混乱者。
二级负荷要求供电系统应作到当发生电力变压器故障或线路常见故障时，不至于中断供电（或能迅速恢复）。负荷比较小或地区供电的条件困难时，二级负荷可以由一条专门的6KV架空线供电。应尽可能有两个独立的电源。
3.三级负荷
不属于一、二级电力负荷的是三级负荷。分级负荷对供电没有特别的要求。 本设计属于三级负荷，虽没有特别的要求，但是本设计在符合国家规范的基础上，将供电安全摆在了首要地位。所有可能带电的金属外壳都作了接零保护。装置了短路，断路，过压和欠电压保护设备，以便能够迅速将故障切除，为了进一步提高供电的可靠性采用单台设备独立保护的方案。线路的铺设采用直配线路，尽量避免线路的迂回，动力全部采用铝芯线，以节省有色金属的消耗，分散装置配电箱，以避免重复线路，以达到经济的目的。
1.1.2 配电方案的初步设定
电线线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电任务。 按结构形式分有，架空线路，电缆线路，车间（室内）线路。
按电压分，有压线路即1KV以下和高压线路即1KV以上，也有分为1KV以下的低压线路，1KV~35KV的高压线路，35KV~220KV的中高压和220以上的超高压线路，对电压的划分没有十分统一和明确。
本设计属于380V低压车间配电线路，低压配电线路的接线方式有放射式接线，树干式接线和环形接线方式。
（1）放射式接线
放射式接线的特点是其引出线发生故障时互不影响，因此供电可靠性较高，但在一般的情况下，其有色金属的消耗量较多，采用的开关设备较多。低压放射式接线多用于设备容量较大或对供电可靠性要求较高的设备配电。
(2) 树干式接线
树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树干式接线采用的开关设备较少，有色金属的消耗量较少，但当干线发生故障时，影响范围大，因此供电可靠性较低。树干式接线在机械加工车间、工具车间和机修车间中应用比较广泛。
（3）环形接线
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工厂中的一些车间变电所的低压侧，可通过低压联络线相互连接成环形。环形接线的供电可靠性较高。任一段线路发生故障或检修时，都不至于中断供电。
总体来说，工厂电力线路的接线要力求简单。运行经验证明，供配电系统如果接线复杂，层次过多，不仅浪费投资，维护不便，而且由于电路中串联元件较多，因误操作而产生的事故也随之增多，事故处理和恢复供电操作比较麻烦，从而延长了停电时间。同时由于配电级数过多，继电保护的动作时间也相应延长，对供电系统故障保护不利。因此，GB50052《供配电系统设计规范》规定：供配电系统应简单可靠，同一电压供电的变配电级数不宜超过两级。
根据所给车间的平面布置图，该车间的配电室为2950?2030的房间，故采用从厂变引入的电源接配电屏，再通过配电屏及配电箱供给车间的设备用电，接线方案为低压放射式接线，配电级数为一级。
1.2 配电设备和继电保护装置的选择
1.2.1 计算用电设备的计算负荷
供电系统中除了要满足电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为负荷计算。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。
由于导体达到稳定温升的时间大需要（3~4倍）τ，τ为发热常数。截面在16mm2及以上的导体，其τ≥10min，因此载流导体大约在30min后可达到稳定温升值。计算负荷也可以认为是半小时最大负荷。负荷P30表示有功负荷，无功负荷，视在负荷和计算电流分别用Q30，S30，和I30。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定行是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆长期处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灭，同样会造成重大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，但仍能准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能接近实际。
我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，最为简便。二项式法的应
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用局限性较大，但在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，且计算也较简便。
用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷
P30，用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量PN之和，即PN，是设备在额定条件下的最大输出e??PN。而设备的额定容量P功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满足负荷，同时设备本身也有功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷为
P30?K?KL?e?WLPe
式中K?为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷运行时的设备容量与全部设备容量之比；KL为设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；?e为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；?WL为配电线路的平均数，既配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。
令上式中的为Kd?K?KL
?e?WL
＝Kd，这里的Kd称为需要系数。由上式可知需要系数的定义
P30，即用电设备组的需要系数，为用电设备的半小时最大负荷与其设备容量Pe的比值。
由此可得按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为
P30＝KdPe
实际上，需要系数Kd不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组等多种因素有关，因此应尽可能的通过实测分析确定，使之尽量接近实际。附录1列出工厂各种用电设备组的需要系数，供参考。
必须注意：附录表1所列需要系数值是按车间范围内设备台数较多的情况来确定的，所以需要系数值一般较低。只有1—2台设备时，可认为Kd=1，即P30＝Pe,对于电动机 由于它本身功率损耗较大，因此当只有一台电动机时，其P30?PN?，这里PN为电动机额定容量，?为电动机效率。在Kd适当取大的同时，cos?也宜适当取大。
需要系数值与用电设备的类别和工作状态关系极大，因此在计算时，首先要正确