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摘要电能是现代工业生产的主要能源和动力随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求机械厂供电系统的核心部分是变电所变电所主接线设计是否合理，关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行本设计在机械厂具体资料的基础上，依据变电所设计的一般原则和步骤，完成了变电所一次系统设计为适应机械类企业，用电负荷变化大、自然功率因数低的特点，该设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量此机械厂变电所一次系统设计包括负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；根据设计要求，绘制变电所一次系统图电能；变电所；一次系统目录前言错误!未定义书签引言修…错误!未定义书签2设计原则13本课题设计的主要工作〃2负荷计算及电容补偿41负荷计算的定义..弋
42.2负荷计算
42.
2.1负荷计算的方法
42.
2.2负荷统计计算
52.3电容补偿7变电所主变压器及主接线方案的选择
93.1主变压器台数选择
93.2主变压器容量选择
93.3主接线方案确定
103.1装设一台主变压器的主接线方案101视在功率S30=+，=
867.2kVA计算电流几二7立=
1231.9A功率因数提高为v3Unp30cos9=——=
0.935o邑在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为lOOOkVA的就足够了同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表
2.2所示图2-1PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表
2.2无功补偿后工厂的计算负荷
三、变压器选择及主接线方案确定主变压器台数选择选择主变压器台数时应考虑下列原则.应满足用电负荷对供电可靠性的要求对供有大量
一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对
一、二级负荷继续供电对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须有备用电源.对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，适于采用经济运行方式的变电所，可采用两台变压器.当负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器.在确定变电所台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地
3.2主变压器容量选择.只装一台主变压器的变电所主变压器容量S应满足全部用电设备总计算负荷S3的需要，即Sn.t2S303-
1.装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量Sz应同时满足以下两个条件⑴任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷S3的大约60%80%的需要，即Sn.t=0・6〜0・7S33-2⑵任一台变压器单独运行时，应满足全部
一、二级负荷的需要，即Sn.teS30i+n3-3根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案a装设一台变压器型号为S9型，而容量根据式Sm2s30Sy为主变压器容量，530为总的计算负荷^5^=1000KVAS30=
840.4KVA即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担b装设两台变压器型号为S9型，而每台变压器容量根据式4-
1.4-2选择，即Sm7六
0.6〜
0.7x
840.4KVA=
504.24—
588.28KVA4-1530LJ=160+
32.1KVA=
192.1KVA4-2因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担主变压器的联结组均为YynOoW3主接线方案确定▲按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案▼J
3.1装设一台主变压器的主接线方案如图
3.1所示
3.2装设两台主变压器的主接线方案如图
3.2所示按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案.
四、短路电流的计算短路计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法有称有名单位制法和标幺制法又称相对单位制法|本设计采用标幺制法进行短路计算进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗最后计算短路电流和短路容量2绘制短路电流计算电路短路电流计算电路如图
4.1所示
4.3确定基准值设SlIOOMVAUd=Uc即高压侧心
10.5KV低压侧，/2=
0.4KV则Id\=S//V3^/i=100MVA/^X
10.5=
5.5kA/d2=Sd/GUd2=100MVA/J3X
0.40=144kA4计算短路电路中各元件的电抗标幺值.电力系统X；=100MVA/500MVA=
0.
2.架空线路查附录表8得LGJ-150的xo=O.36Q/km而线路长为8km故X；=xl^=
0.36x8Qx100/
10.52=
0.
98.电力变压器查相关资料得，%=
4.5故X3二
4.5X100MVA/100X1000KVA=
4.5因此绘等效电路如图
4.2所示图
4.2电抗等效电路.5计算K・1点
10.5kv的短路总电抗及三相短路电流和容量1总电抗标么值X*r=X；+X；=O.2+
0.98=
1.18⑵三相短路电流13KLi/XC5kA/l.18=
4.66kAK—1⑶其它短路容量/⑶=管=管=
4.66kA端=
2.55/”⑶=
2.55X
4.66=
11.89kA=
1.5工⑶二
1.51X
4.66=
7.04kA4三相短路容量Sf=Sd/X；z=100MVA/L18=84・75MVA.6计算K・2点
0.4kv的短路总电抗及三相短路电流和容量L总电抗标么值X==X；+X；+X；=O.2+
1.18+
4.5=
5.
68.三相短路电流周期分量有效值/巴=^2/X*，尸144/
5.68=
25.35kAA—ZLk-
2.其它短路电流/⑶=管=悖
25.35kA戏=
1.84/“⑶=
1.84X
25.35=
46.65kA/；；=
1.09/”⑶=
1.09X
25.35=
27.63kA.三相短路容量S之=/X；…二100MVA/
5.68=
17.61MVA以上结果综合如表
4.1所小表
4.1短路计算电流表
五、变电所一次设备的选择校验110kV侧一次设备的选择校验
1.1按工作电压选则设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压匕^UN.eUN，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压maxi即之max^=WkVt/max=H.5kV高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压Uz.e=12kV穿墙套管额定电压UN.e=U.5kV熔断器额定电压U.e=12kV
1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流八0，即之，
305.
1.3按断流能力选择设备的额定开断电流鼠或断流容量S比对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值〃）或短路容量S『），即Ioc或Ssf）对于分断负荷设备电流的设备来说，则为2/5”，/max为最大负荷电流
1.4隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a）动稳定校验条件i〉，⑶或//⑶max-bshmax—Lsh，max、ax分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，噌；分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b）热稳定校验条件中=对于上面的分析，如表
5.1所示，由它可知所选一次设备均满足要求表
5.110kV一次侧设备的选择校验2380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表
5.2所示，所选数据均满足要求表
5.2380V-次侧设备的选择校验
5.3高低压母线的选择查表得到，10kV母线选LMY-3（40x4nini）即母线尺寸为40mmx4mm;380V母线选LMY-3（120x10）+80x6即相母线尺寸为120mnixlOmm而中性线母线尺寸为80mnix6nlm
六、变电所进出线与邻近单位联络线的选择10kV高压进线和引入电缆的选择10kV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线.按发热条件选择由y49・28A及室外环境温度30°查表得，初选LGJ-35其35°C时的/r=149A，3o满足发热条件.校验机械强度查表得，最小允许截面积4皿=25mm2V35ms之1而LGJ-35满足要求，故选它由于此线路很短，故不需要校验电压损耗380低压出线的选择Xa
6.
2.1铸造车间^9^馈电给1号厂房（铸造车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设a）按发热条件需选择由仆二243A及地下
0.8m土壤温度为25℃查表，初选缆芯截面185加其「250A岫，满足发热条件b）校验电压损耗由设计要求变电所至1号厂房距离约为170m而查表得到185Iz的铝芯电缆的凡二
0.21/左加（按缆芯工作温度75计），X0=
0.07d/km又1号厂房的舄o=12OkWe30=109kvar故线路电压损耗为A〃工（pR+qX）nOkWx（
0.21x
0.17）+109^varx（
0.07xO.l）Au===
13.2oVUn・
0.3SkVi3ORAt/%=x100%=
3.4%AU.%=5%所以满足要求380b）断路热稳定度校验不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为300771m2的电缆，即选VLV22-1000-3x300+lx150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择
6.
2.2铁钾车间馈电给2号厂房（铁钾车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3x240+lx120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）a）按发热条件需选择由=
143.3A及地下
0.8m土壤温度为25℃查表，初选缆芯截面120如%2其//160AMo满足发热条件b）校验电压损耗由设计要求变电所至1号厂房距离约为170m而查表得到120机%合的铝芯电缆的（按缆芯工作温度75计），X0=
0.07R/km又2号厂房的=66kW30=
67.3kvar故线路电压损耗为“Y（pR+qX）66kWx（
0.31x
0.17）+
67.3kvarx（
0.07xO.l）小―At/===
10.39VUn
0.38攵V103Q△u%=X100%=
2.7%AUr%=5%所以满足要求380b）断路热稳定度校验不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为300机疗的电缆，即选VLV22-1000-3x300+lx150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同
6.
2.3金工1车间馈电给3号厂房（金工1车间）的线路亦采用VLV22-1000-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）
6.
2.4金工2车间馈电给4号厂房（金工2车间）的线路，亦采用VLV22T00013x300+lx150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）
6.
2.5工具车间4馈电给5号厂房（工具车间）的线路亦采用VLV22-1000-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）
76.
2.6氧气车间馈电给6号厂房（氧气车间）的线路亦采用、LV22-1000-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）
6.
2.7热处理车间■馈电给7号厂房（热处理车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）
6.
2.8装配车间馈电给8号厂房（装配车间）的线路亦采用VLV22-1000-3x300+lx150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）
6.
2.9机修车间馈电给9号厂房（机修车间）的线路亦采用VLV22-1000-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）
6.
2.10锅炉房馈电给10号厂房（锅炉房）的线路亦采用VLV22-1000-3X300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）仓库馈电给11号厂房（仓库）的线路，由于仓库距变电所较近且仓库无对铺设线路有特殊要求，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLVTOOO型5根（包括3根相线、1根N线、1根PE线）穿硬塑料管埋地敷设a）按发热条件需选择由，3o=3O.4A及环境温度30度初选截面积16ml2其/XIA，满足发热条件b）校验机械强度查表得，Amin=
2.5rnrn2因此上面所选的16根小的导线满足机械强度要求c所选穿管线估计长100m而查表得Ro=
2.160/左根，X0=
0.1020球机，又仓库的Ao=14kWGo=.3kvar因此q3△U%二至x100%=
2.18%AU.%=5%380故满足允许电压损耗的要求所以中性线Ao2O.5Aw=8机/，保护线Ape2Aw所以取25mm2选择结果表示为BLV-1000-3X16+1X8+PE25—PC40—F
6.
2.12生活用电馈电给生活区的线路采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设1按发热条件选择由4°=
159.5A及室外环境温度年最热月平均气温30℃初选BLX-1000-lx240其30℃时7al=455A73o满足发热条件2效验机械强度查表可得，最小允许截面积n=16mn]2因此BLX-1000Tx240满足机械强度要求3校验电压损耗按变电所至生活区的负荷中心距离200m左右，而查表得其阻抗值与BLX-1000Tx240近似等值的LJ-240的阻抗凡二
0.140/左加，Xo=O.30Q/^m按线间几何均距
0.8m又生活区的尸3o=1O5KWe30=0kvar因此77At/%=上上义100%=
2.0%At/%=5%k380满足允许电压损耗要求因此决定采用四回BLX-1000-1X120的三相架空线路对生活区供电PEN线均采用BLX-1000-lx75橡皮绝缘线重新校验电压损耗，完全合格
6.3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL22—10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约2Km的临近单位变配电所的10KV母线相连按发热条件选择工厂二级负荷容量共
192.1KVA73=
192.1Z:WV3x1OkV=
11.M最热月土壤平均温度为25℃查表《工厂供电》附录表，初选缆心截面为25机力的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆其=90A及满足要求
3.2校验电压损耗由表《工厂供电》附录表可查得缆芯为25如篦2的铝%=
1.54球机缆芯温度按80℃计，X=
0.12/碗而二级负荷的P30=120+
22.5kW=
142.5kWQ30=109+23Z:var=132A:var线路长度按2km计，因此由此可见满足电压损耗小于5%的要求
3.3短路热稳定校验按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，据不知，因此该联路线的短路热稳定校验计算无法进行以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表7-1所示表7T进出线和联络线的导线和电缆型号规格
七、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定变电所二次回路方案的选择a）高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用手动操动机构，其控制与信号回路如《工厂供电》图7-3所示，b）变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数计量柜由上级供电部门加封和管理，c）变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器一一避雷器柜其中电压互感器为3个JDZJ——10型，组成为/乂/△（开口）Y0/Y0/的接线，用以实现电压侧量和绝缘监察，其接线图见《工厂供电》图7-9作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表，接线图见《工厂供电》图7-6高压进线上，也装上电流表低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度低压并联电容器组线路上，装上无功电度表每一回路均装设电流表低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求变电所继电保护装置a）装设瓦斯保护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号;当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器b）装设反时限过电流保护采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线去分流跳闸的操作方式
2.2保护动作电流整定其中4max=2/iN.r=2xl000KE4/（gx1OKV）=2x
57.74=115A，可靠系数尸
1.3接线系数继电器返回系数K*=
0.8电流互感器的电流比（=100/5=20因此动作电流为Iop=•xi151=
9.3因此过电流保护动作电流整定为lOAo“
0.8x20因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的
0.5so其中，/.抽=/冷/得=
0.866/2/Kr=
0.866X
25.35KA/（10KV/
0.4KV）=
0.878/呐=，即K/K“=10Ax20/l=200A因此其灵敏度系数为力=878/200=
4.
391.5满足灵敏度系数的
1.5的要求3装设电流速断保护利用GL15的速断装置利用式/=K向xK“*i其中〃max=/£）2=
25.35公，14Kl（=100/5=20qb”A:maxKmaxKLelK1jey.jXxvt4x1=10/04=25因此速断保护电流为=———x25350A=71A—T由20x25速断电流倍数整定为Kg=/qb〃0p=71A/10A=
7.l（注意K前不为整数，但必须在2〜8之间）利用式S〃=上皿，其中〃min=堂2=0・866/”=
0.866X
25.35=
21.95L4tjy111111IXJiYJ/呐=/qbK/Kw=71Ax20/l=1420A因此其保护灵敏度系数为S=21950A/1420A=
15.
461.5从《工厂供电课程设计指导》表6-1可知，按GB50062—92规定，电流保护的最小灵敏度系数为
1.5因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的但按JBJ6一96和JGJ/T16—92的规定，其最小灵敏度为2则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底
7.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置亦采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分跳闸的操作方式a）过电流保护动作电流的整定，利用式/=-xK、、*其中;=2/30取op“叱L-maxKrek（邑』十邑
0.4邑.8）/（80“）=（160+
32.1）Z:W（V3xl0Z:V）=ll.M
0.6X52A=
43.38AK⑹=
1.3Kw=1K「
0.8K.=50/5=10因此动作电流为13x1I（）p=——x2x1LIA=
3.6A因此过电流保护动作电流/整定为4A在
0.8x10叩b）过电流保护动作电流的整定按终端保护考虑，动作时间整定为
0.5sc）过电流保护灵敏度系数因无临近单位变电所10kV母线经联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有从略亦利用GL15的速断装置但因无临近单位变电所联络线到本厂变电所低压母线的短路
四、短路计算151短路计算的目的及方法15绘制短路电流计算电路15确定基准值15计算短路电路中各元件的电抗标准值21算KT点
10.5kv的短路总电抗及三相短路电流和容量.21算K-2点
0.4kv的短路总电抗及三相短路电流和容量..22
五、变电所一次设备的选择校验错误!未定义书签
5.110kV侧一次设备的选择校擘/蜷错误!未定义书签
45、7122380V侧一次设备的选择校验
45.3高低压母线的选择4
六、变压所进出线与邻近单位联络线的选择410kV高压进线和引入电缆的选择
51.110kV高压进线的选择校验7380低压出线的选择
996.
2.2铁钾车间
96.
2.3金工1车间10数据，无法检验灵敏度系数，也只有从略a）低压总开关采用DW15—1500/3型低压短路器，三相均装设过流脱钩器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路脱钩器动作电流的整定可参看参考文献和其它有关手册b）低压侧所有出线上均采用DZ20型低压短路器控制，其瞬间脱钩器可实现对线路的短路故障的保护，限于篇幅，整定亦从略
八、变电所防雷与接地装置的设计
8.1变电所的防雷保护
8.
1.1直接防雷保护在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针按规定，独货的避雷针的接地装置接地电阻RV1OW通常采用3-6根长
2.5m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5in打入地下，管顶距地面
0.6m接地管间用40niniX4nlm的镀锌扁刚焊接相接引下线用25mmX4mni的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连避雷针采用直径20mni的镀锌扁刚，长1〜
1.5o独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离
8.
1.2雷电侵入波的防护a）在10KV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器引下线采用25mmX4mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接b）在10KV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主变压器主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害c）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波
8.2变电所公共接地装置的设计按《工厂供电设计指导》表9-6o此边点所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件:且120V//.=120V/27A=
4.4Q其中，j=10（8幢+25）a=27因此公共接地装置接地电阻44350采用长
2.5限
①50nm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m垂直打入地下，管顶离地面
0.6川管间用40mmX4mni的镀锌扁刚焊接相接变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25mmX4mm的镀锌扁刚变电所接地装置平面布置图如图
8.1所示接地电阻的验算满足Re4欧的接地电阻要求，式中，〃=
0.65查《工厂供电设计指导》表9-10”环行敖设”栏近似的选取图
8.1变电所接地装置平面布置
九、设计总结本次课设应该感谢学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样的机会实践更应该感谢导老师的细心指导，要不然靠我们自己不可能那么顺利完成因为认真对待所以感觉学到了东西本次课设应该感谢学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样良好的机会实践加深对所学理论知识的理解掌握工程设计的方法通过这次课程设计我深深懂得要不断的把所学知识学以致用，还需通过自身不断的努力，不断提高自己分析问题，解决问题和编程技术终结报告的能力！最后更应该感谢我的指导老师范心明老师的细心指导.正是由于老师的辛勤培养，谆谆教导，才使此次课程设计得以圆满完成!最后道一声:老师，您辛苦了！
十、参考文献
①《工厂供电》第二版主编苏文成机械工业出版社
②《电力工程综合设计指导书》主编卢帆兴肖清周宇恒
③《实用供配电技术手册》中国水利水电出版社
④《现代电工技术手册》中国水利水电出版社
⑤《电气工程专业毕业设计指南供配电分册》中国水利水电出版社
⑥《电气工程专业毕业设计指南继电保护分册》中国水利水电出版社
⑦《电气工程专业毕业设计指南电力系统分册》中国水利水电出版社，
⑧《实用电工电子技术手册》实用电工电子技术手册编委会编机械工业出版社
⑨《工厂供电设计指导》主编刘介才机械工业出版社，
6.
2.5工具车间
106.
2.6氧气车间
156.
2.7热处理车间
156.
2.8装配车间
156.
2.9机修车间
216.
2.10锅炉房F21仓库22生活用电错误!未定义书签3作为备用电源的高压联络线的选择校验卜
4.../57Z2
七、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
47.1变电所二次回路方案的选择42变电所继电保护装置457143装设电流速断保护510104作为备用电源的高压联络线的继电保护装置
54.1装设反时限过电流保护
104.2装设电流速断保护105
八、降压变电所防雷与接地装置的设计71变电所的防雷保护
91.1直接防雷保护’
91.2雷电侵入波的防护92变电所公共接地装置的设计10么110
九、设计总结15
十、参考文献15
一、前百引言电能是现代工业生产的主要能源和动力电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它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、调节和测量，有利于实现生产过程自动化在工程机械制造厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化电能从区域变电站进入机械厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题在机械厂，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心部分是变电所一旦变电所出了事故而造成停电，则整个机械厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重的安全事故机械厂变电所要很好地为生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求1安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故2可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求3优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求4经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展设计原则按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kV及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》、JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》等的规定，进行变电所设计必须遵循以下原则，
1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策/包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策J
2、安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品
3、近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性
4、全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要本课题设计的主要工作目前世界上机械生产能源和动力主要来源于电能电网的正常运行是保证机械生产安全前提根据设计任务书的要求，结合实际情况和市场上现有的电力产品及其技术，本文主要做了以下工作
1、负荷计算机械厂变电所的负荷计算，是根据所提供的负荷情况进行的，本文列出了负荷计算表得出总负荷
2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便
3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量
4、变压器选择根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号
5、短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数
6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示
7、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行电缆截面选择时必须满足发热条件电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度
二、负荷计算及电容补偿.负荷计算的定义.计算负荷又称需要负荷或最大负荷计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体》喙.平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量.负荷计算/负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种由于本机械厂用电部门较多，用电设备台数较多，设计采用需要系数法予以确定.单台组用电设备计算负荷的计算公式.有功计算负荷（单位为kW）/=KFe（2-1）式中勺一设备有功计算负荷（单位为kw）;与一用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kw）;储一用电设备组的需要系数⑵.无功计算负荷（单位为kvar）230=tan（2-2）式中—设备无功计算负荷（单位为kvar）；tan一对应于用电设备组功率因数cos°的正切值⑶•视在计算负荷（单位为kVA）2-3式中S3一视在计算负荷（单位为kVA）；COS一用电设备组的功率因数
（4）计算电流（单位为A）2-4式中4一计算电流（单位为A）;530—用电设备组的视在功率（单位为kVA）；3一用电设备组的额定电压（单位为kV）o
2.多组用电设备计算负荷的计算公式
（1）.有功计算负荷（单位为kW）Az=Kg〉XP
30.j式中p3z—多组用电设备有功计算负荷（单位为kw）；£为h—所有设备组有功计算负荷勺之和；JKg.p一有功负荷同时系数，可取
0.7〜
0.95
（2）无功计算负荷（单位为kvar）Qiz=/刃230d式中Q.z—多组用电设备无功计算负荷（单位为kvar）;2o“一所有设备组无功计算负荷2之和;«长人一无功负荷同时系数，可取
0.8〜
0.
95.视在计算负荷（单位为kVA）S3Z=JP〔z+Q\z.计算电流（单位为A）.功率因数cos=
2.
2.2负荷统计计算根据提供的资料，列出负荷计算表因设计的需要，计算了各负荷的有功功率、无功功率、视在功率、计算电流等表中生活区的照明负荷中已经包括生活区各用户的家庭动力负荷具体负荷的统计计算见表
2.1表21红星机械厂负荷计算表
2.3电容补偿.意义感性负载是需要电网提供的有功及无功电流运行的，即变压器及线路都要输送有功及无功电流，这样，变压器效率降低，线路载流变大，增加了损耗电力电容器并联于线路中是产生无功电流的，即自主提供了无功电流，减少电网的输送，变压器及线路尽可能少地输送无功电流，变压器效率得以提高，线路减少了不必要的载流量，线损减低一般在工厂线路进行集中补偿或者分散补偿在变电所低压侧装设无功补偿后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器容量选的小一些，这不仅可以降低变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支，因为我国供电企业对工业用户是实行的“两部电费制”/部分叫基本电费，按所装用的主变压器容量来计算，规定每月按KVA容量大小缴纳电费，容量越大，缴纳的基本电费越多，容量越小，缴纳的基本电费就越少另一部分叫电能电费，按每月实际耗用的电能KWh来计算电费，并且要根据月平均功率因数的高低乘上一个调整系数凡月平均功率因数高于规定的，可减收一定百分率的电费；凡低于规定的，则加收一定百分率的电费由此可见，提高工厂功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对工厂本身也有一定的经济实惠.无功功率补偿无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电抗器两种由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍由表
2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有
0.75而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于
0.9考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于
0.9暂取
0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:Qc=tanp^-tan%=
810.8[tanarccos
0.75-tanarccos
0.92]=
369.66kvar参照图2-1选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW
0.4-14-3型，采用其方案1主屏1台与方案3辅屏4台相结合，总共容量为84kvarx5=420kvar补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷030=
727.6-420kvar=
286.16kvar项目COS0计算负荷a/KWQso/kvar/S30/kVA30/A380V侧补偿前负荷
0.
76758.
6722.4「
999.1a
782.1380V侧无功补偿容量-364qj380V侧补偿后负荷
0.
94758.
6286.
2810.8“
1231.9主变压器功率损耗
0.015530=
12.
20.06530=
48.710KV侧负荷计算
0.
94770.8卜/
334.
8840.
448.5短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-1点
4.
664.
664.
6611.
897.
0484.75k-2点
25.
3525.
3525.
3546.
6527.
6317.61选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条参数件数据10kV
49.28A11NT
4.66kA
7.04kA
4.662x
1.9=
41.26次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA高压隔离开关GN；-10/20010kV200A—
25.5kA次负荷高压熔断器RN2-1010kV
0.5A50kA——电压互感器JDJ-1010/
0.IkV———一一一一一电压互感器JDZJ-10———电流互感器LQJ-10lOkV100/5A—kA.避雷针FS4-10lOkV——户外隔离开关GW4-12/40012kV400A.选择校验项目〈电压断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数—数据380V
1231.9A
25.35kA
27.63kA
27.63义
0.7=
534.4—次设备型号规格额定参数—低压断路器DW15-1500/3D，380V1500A40kA———低压断路器DW20-630380V630A（大于心）30Ka（一般）——一低压断路器DW20-200380V200A（大于，30）25kA一——低压断路HD13-1500/30380V1500A————电流互感器LMZJ1-
0.5500V1500/5A————电流互感器LMZ1-
0.5500V100/5A160/5A————线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LGJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22—10000—3X25交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至6号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV22—1000—3X300+1X150四芯塑料电缆（直埋）至n号厂房BLV-1000-3X16+1X8+PE25—PC40—F至生活区四回路，每回路3XBLX-1000-IX120+1XBLX-1000-IX75橡皮线（三相四线架空线）与临近单位10KV联络线YJL22—10000—3X25交联电缆（直埋）编号名称类别设备容量需要功率计算负荷/KW系数储因数1铸造车间动力
3000.
40.
750.881201091602432铁钾车间动力
2200.
30.
71.
026667.
394.
3143.33金工1车间动力
2500.
40.
750.
8810088.2〃
202.54金工2车间动力
2300.
40.
71.02J
94199.65工具车间动力
2100.
30.
71.02^
64.
390136.76氧气车间动力
1800.
30.
80.75W
5440.
567.
5102.67热处理车1间动力
2800.
40.
80.
7511284140212.78装配车间动力
2600.
30.
71.
027879.
6111.
4169.39机修车间动力
2200.
30.
750.
886658.
288133.710锅炉房动力
750.
30.
71.
0222.
52332.
148.811仓库动力
350.
40.
71.
021414.
32030.412生活用电照明
1500.
71.
001050105159.5总计动力
2260892.
5722.4照明150计入Kz.〃=
0.8榛4=
0.
850.
76758.
625650.
16999.
111782.1。
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