（工厂管理）工厂配电
设计
目录
前言
一 机 加 工 车 间 的 负 荷 计
算……………………………………1
二 短 路 电 流 及 其 计
算…………………………………………6
三 配 电 设 备 与 线 路 选
型………………………………………10
四 变 压 器 选
型…………………………………………………11
五 继 电 保
护……………………………………………………
13
六 机 加 工 车 间 接 地 与 防
雷……………………………………14
结束语
参考资料
前言
毕业设计是检验我们三年来学习的情况的一项综合测试，它要求
我们把以往所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能
力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计
出合理适用的自动控制系统。众所周知，电能是现代工业生产的主要
能源。电能即易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形
式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调
节、测量。有利于实现生产过程自动化。而工厂供电就是指工厂所需
要电能的供应和分配。工厂供电设计要达到为工业生产服务，保障工
厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须做到：安全、可
靠、优负、经济。
我本次设计的课题为：“XX 厂机加工车间变配电所和动力配电系
统”。我所设计的属于二级电力负荷。如果中断供电造成的后果十分
严重，因此在高压侧采用双电源互为备用自动投入式的设计方案，在
低压侧采用单母线分段控制、交流低压配电柜和无功补偿柜都采用的
是 GGD 型，为了实现系统的可靠性，在高压侧有线路和变压器保护等
继电保护，还有工厂接地保护和变配电所避雷保护，但工厂接地保护
和变配电所避雷保护是互相独立的。
总之，通过这次设计应该能够树立正确的设计思想和严肃认真的
工作态度，树立正确的生产观念，经济意识的全面观念。从工厂切身
利益经济状况等因素出发进行合理的设计。
第一章机加工车间的负荷计算
供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个元件（包括
电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了应满
足工作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。
因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。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，称之为计算负荷根据负荷选择电气设备和电缆。
1. 负荷统计
表 1-1 车间设备的负荷统计
编号 名称 单台容量（kw） 数量（台）
1 普通车床 1
2 普通车床 4 2
3 普通车床 2
4 普通车床 7
5 普通车床 2
6 普通车床 2
7 普通车床 8
8 螺栓套丝机 1
9 铣端面钻中心孔机床 1
10 回轮式六角车床 1
11 管螺纹车床 1
12 普通车床 1
13 普通车床 2
14 普通车床 2
15 普通车床 1
16 普通车床 2
17 普通车床 2
18 普通车床 1
19 普通车床 7
20 转塔式六角车床 1
21 单自动转塔车床 13 1
22 普通车床 3
23 普通车床 1
24 普通车床 1
25 普通车床 1
26 单柱立式车床 1
27 双柱立式车床 1
28 龙门刨床 60 1
29 单臂刨床 1
30 落地车床 1
31 龙门铣床 58 1
32 卧式锁床 1
33 卧式锁床 2
34 插床 1
35 牛头刨床 4
36 牛头刨床 2
37 插床 1
38 插床 3 1
39 摇臂钻床 1
40 摇臂钻床 1
41 摇臂钻床 1
42 摇臂钻床 1
43 圆柱立式钻床 2
44 卧升降式台铣床 15 1
45 万能回转头铣床 1
46 万能降式台铣床 1
47 万能降式台铣床 1
48 卧升降式台铣床 1
49 万能铣床 1
50 立升降式台铣床 1
51 立升降式台铣床 1
52 锥齿轮刨齿机 1
53 滚齿机 1
54 插齿机 1
55 弧齿锥齿铣床 1
56 滚齿机 1
57 卧轴矩台平面磨床 1
58 精密轴钜台平面磨床 1
59 外圆磨床 1
60 万能工具磨床 1
61 内圆磨床 1
62 内圆磨床 1
63 万能外圆磨床 2
64 牛头刨床 3 2
65 虎钳 1
66 钳式桌 1
67 台式钻床 2
68 砂轮机 3
69 砂轮机 3 3
70 滑线平台 1
71 滑线平台 1
72 电动双桥式起重机 1
73 电动双桥式起重机 1
74 电动双桥式起重机 2
合计 117
2. 负荷计算
表 1-2 公式及参数列表
名称 公式 备注
用电设备组的容量
用电设备组有功计算
负荷
需要系数
无功计算负荷
视在计算负荷
计算电流
有功负荷的同时系数
无功负荷的同时系数
总的有功计算负荷
总的无功计算负荷
总的视在计算负荷
—设备的额定容量－设
备组的同时系数
－设备组的负荷系数
－设备组的平均效率
－配电线路的平均效
率
－对应用电设备组的
正切值
－用电设备组的平均
功率因数
－用电设备组的额定
电压
以上参数由用电设
备组计算负荷直接相
加来计算时取。
由表 1-2 中的公式的以下结论：
车间的总的容量为：1249kw。
车间的计算电流为：。
总的有功计算负荷为：。
总的无功计算负荷为：。
总的视在计算负荷为：。
表 1-3 配电箱资料统计表
配电箱序号 动力负荷(kw) 功率因数 计算电流(A)
41
29
64
46
64
41
36
65
80
71
58
66
60
68
54
44
72
22
75
54
6
表 1-3 母线负荷表
母线序号 母线负荷(kw) 计算电流(A)
WL1 244
WL2 142
WL3 275
WL4 226
WL5 94
WL6 135
第二章 短路电流及其计算
工厂供电系统要求正常地不简断地用电负荷供电，以保证工厂生
产和生活的正常进行。但是由于种种原因，也难免出现故障，而使系
统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是指
不同电位的导电部分之间的低阻性短接。短路后，短路电流比正常电
流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如
此大的电流可对供电系统产生极大的危害。因此必须尽力设法消除可
能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确的
选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发
生可能有的最大电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电
器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也
必须计算短路电流。
表 2－1 电力线路每相的单位长度电抗平均值
线路结构 线路电压
b)
k-2X3X'2X'1
6～10KV 220/380V
架空线路
电缆线路
表 2－2 公式及参数列表
名称 公式 备注
电力系统的电抗
—高压馈电线的短路计算电压
—系统出口短路器的断流容量
300MVAI
=500MVAII
750MVAIII
电力线路的电抗
—系统电缆的单位长度的电抗
—线路长度
变压器的电抗
—变压器短路电压百分比
—变压器的额定容量
3. 求 k－１点的三相短路电流和短路容量（）
注解：短路计算电压取值要比线路额定电压高 5%。
1）计算短路电流中各元件的电抗及总电抗。
电力系统的电抗：由表 3—1 可知 SN10－10I 型短路器的
短流容量，因此。
架空电路的电抗：由表 3－2 得，因此
。
K－1 点短路的等效电路如图所示，其计算总电抗如下：
2）计算三相短路电流和短路容量。
三相短路电流周期分量有效值：。
三相短路次暂态电流和稳态电流：。
三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：
三相短路容量：
4. 求 k－2 点的三相短路电流和短路容量（Ｕc2=）
1）计算短路电流中各元件的电抗及总电抗。
电力系统的电抗：。
架空电路的电抗：。
电力变压器的电抗：。
因此：
所以：
==
==
==•A
表 2-3 常用高压断路器的主要技术参数
类别 型号
额定电
压 KV
额定电
流 A
开断电
流 KA
断流容
量 MV·A
动稳定电流
峰值 kA
热稳定电
流 kA
630 16 300 40 16（2s）少油
户内
SN10-10I 10
1000 16 300 40 16（2s）
第三章配电设备与线路选型
1. 高压侧设备选型
根据实际情况和第一章的负荷计算，选用了 6 台高压配电柜。各
柜型号及其柜内的元气件选型见图纸 2 号。
2. 交流低压配电柜的选型
根据实际情况和第一章的负荷计算，采用 GGD 型交流配电柜。它
的柜体采用通用柜的形式；设计时充分考虑到柜体运行中的散热问题；
按照现代工业要求设计的，使整体美观大方；柜体的顶盖在需要时可
以拆除，便于现场主母线的装配和调整。
根据上图的参数选用 GGD2 型，具体规格见图纸 1 号。
3. 线路的选型
根据实际情况和第一章的负荷计算，线路的详细选择见各图纸上
所标注。
第四章变压器选型
1. 负荷统计
由《车间设备材料表》统计的：
计算时参数选择：
有功功率：
无功功率：
取同时系数：取
取
所以，总的有功功率：
总的无功功率：
变电所的视在计算负荷为：
主变压器容量选择条件为，因此未进行无功补偿时，主变压器应
选为 。
变电所低压侧的功率因数为：
2. 无功补偿容量
按规定，变电所高压侧的，因此。
。
取
3. 补偿后的变压器容量
因此无功补偿后的变压器容量可选为 。
第五章继电保护
供电系统及电气设备在运行中，往往会因电气设备的绝缘损坏、
操作失误等种种原因，造成短路事故或进入异常运行状态。尤其是短
路事故，会给供电系统及电气设备带来严重的危害。这些危害主要有：
①短路电流通过电气设备，使电气设备直接受到损害并造成停电事故；
②由于短路使电力系统的电压和频率下降，影响用户的正常生产；③
如果系统发生震荡，同步遭到破坏时，将引起系统解列，造成大面积
停电。
因此，为了迅速而有效地排除供电系统及电气设备发生的事故，
防止造成严重的后果，需采用继电保护装置加以保护。继电保护装置
是指供电系统或电气设备出现异常运行或故障时，能够及时发出预告
信号或作用于开关跳闸并发出报警信号，以达到缩小故障范围，保证
系统安全运行的自动装置。对于中性点不接地或经消弧线圈接地的系
统的单相接地及电气设备过负荷等现象，继电保护装置能及时发出预
告信号。通知运行值班人员进行处理，而当供电系统及电气设备发生
事故时，它能够自动地将事故切除。这样，通过预防事故或缩小事故
范围来提高系统运行的可靠性和保护电气设备的安全。
第六章机加工车间接地与防雷
接地与防雷是工厂供电设计的一个重要部分。电气设备的某部分
与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接
触的金属导体，称为接地体，或接地极。连接接地体与设备、装置接
地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况
下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。
接闪的金属杆称为避雷针。避雷针的功能实质上是引雷作用，它
能对雷电场产生一个附加电场，使被保护物免受直接雷击。
下面根据机加工车间的实际需求来计算接地体的选择和确定避
雷针的高度。
1. 确定接地电阻
因为进线为 10KV，属 1KV 以上电流接地系统及与 1KV 以下系统共
用的接地装置，选（≤且≤10Ω），同时又满足与总容量在 100KV·A
以上的发电机或变压器相联的接地装置得:，所以确定次变电所公共
接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：
≤
∴
故此变电所的接地电阻为。
2. 接地装置初步方案
现初步考虑围绕变电所建筑四周距变电所 2-3 米打入一圈直
径 50mm，长 25m 的钢管接地体，每隔 5m 打入一根，管间用的扁
钢焊接。
3. 计算单根钢管接地电阻
查表 6-1 得砂质粘土的=100Ω·m
∴单根钢管接地电阻
4. 确定接地管数和最后方案
根据,但考虑到管间屏蔽效应,初选 15 根直径 50mm,长 的钢
管作为接地体.以 n=15 和去查手册(取 n=10 和 n=20,在时的值的中间
值)可得,因此,但是要考虑到接地体的均匀对称布置以及实际需要,
选 18 根直径为 50mm,长 的钢管作接地体,用 40×4mm 的扁钢连接,
根据厂房需要,适宜单排布置,而且南北两排,共 36 根。
表 6-1 土壤电阻率参考值
土壤名称
电阻率
/(Ω·m)
土壤名称
电阻率
/(Ω·m)
陶粘土
泥炭、泥灰岩、
沼泽地
捣碎的木炭
黑土、田园土、
陶土
粘土
10
20
40
50
60
砂质粘土、可耕地
黄土
含砂粘土、砂土
多石土壤
砂、砂砾
100
200
300
400
1000
5. 避雷器的高度选定
查表 6-2 得机加工车间是第三类防雷建筑
滚求半径 hr=60m,变电所高 hx=4m,避雷器高为 h在 hx=4m的高度
上最远一角距离避雷针的水平距离为 r==。
∴避雷器的保护半径最少为 取 18m。
hx=－=18mh=≈15m
∴选择高度为 2m 的避雷针，其塔架为 13m。如下图所示。
表 6-2 按建筑物防雷类别确定滚球半径
保护
范围
避雷针
建筑物防雷类别 滚球半径 hr/m,
第一类防雷建筑物 30
第二类防雷建筑物 45
第三类防雷建筑物 60
结束语
通过这一段时间的毕业设计，我经过长期的核实并进行了深入的
调查研究，经过一段时间的工厂实习和社会调查，使我得到了很多的
经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用
所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。达到了由学生向工程技
术人员的过渡，为进一步成为优秀的技术人员奠定基础。通过毕业设
计，学生应具有：
1. 巩固和加深专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力。
2. 学习怎样查找文献资料，正确使用技术资料。
3. 熟悉与“电气工程”相关的工程技术设计规范、国家有关标准
手册和工具书、设计程序及方法。
4. 通过大量参数计算，锻炼从事工程技术设计的综合运算能力，
参数计算尽可能采用先进的计算方法。
5. 通过调整资料，达到编写工程技术设计的说明书和国家标准要
求的绘制技术图纸的能力。
6. 培养参加手工实践，进行安装，调试和运行的能力。
7. 培养严肃认真，一丝不苟和实事求是的工作作风，塑造一个工
程技术人员的形象，从而尽快实现从学生到一个合格的工程技
术人员的过渡。
毕业设计的结束，意味着从此我将进入社会，把我所学的知识运
用到社会实践当中去，通过这次毕业设计，我更加地认识到自己的不
足之处，指导老师耐心和细致的指导，使我的知识水平有更进一步的
提高，为我走向社会，走向岗位打下了坚实的基础。
参考资料
《工厂供电》第 3 版刘介才编机械工业出版社
《工厂供电简明设计手册》刘介才编机械工业出版社
《实用继电保护技术》方大千编人民邮电出版社
《现代工业与民用供电设计手册》芮静康编中国水力水电出版社
《低压电工实用技术》郭仲札编机械工艺出版社
《低压电器及其应用》郑凤翼编人民邮电出版社
《工厂电气控制》邯郸职业技术学院
感谢阅读
