龙岩学院
毕业论文（设计）
题目：某机械厂降压变电所电气设计专业：电气自动化技术
作者：林森
指导教师(职称)：马桂芳
助教
2011 年三月十日
某机械厂降压变电所电气设计
物理与机电工程学院 08级电气工程及其自动化技术
2008049522 林森指导老师：马桂芳
摘要
电能是工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂供电系统首先要能满足工厂生产和生活用电的需要，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并能做好节能。本设计根据某机械厂所能取得的供电能源和该厂用电负荷的实际情况，并适当考虑生产的发展，按工厂供电的基本要求，对各车间进行了负荷计算和无功补偿；确定出了各变电所的位置及各变电所变压器台数、容量和型号；计算了短路电流；选择了各线路导线截面积和变电所高低压设备；配置了继电器保护装置、防雷和接地装置；绘出设计图样，完成了机械厂的供配电系统设计。
关键词：计算负荷，无功补偿、变压器、短路电流
The electric design of step-down substation in the machinery factory
Abstract :Electric energy is the main energy and power for the production of industry. A good power supply design scheme is very important for enlarging the production of industry and realizing industry modernization. The power supply system of factory should meet the needs of the production and living firstly, and then ensure the safety of person and equipment, reliability of power supply, the advancement of technology, the reasonableness of economy, and at the same time economize on energy. Based on the electrical source which is achieved by the machinery factory and loads in the factory, considered the development of the production, design is put up according for the basic demands of the power supply. The loads and reactive power compensation are all calculated. The location of the substation and the number, the capacity and the type of the transformer are confirmed, the short-circuit current is calculated , the section-area of conductors are chosen, and the low-voltage and high-voltage electrical equipments are chosen. Relaying protection equipment, lighting protection and earth-termination systems are confirmed. Design drawing papers are finished. The power supply system’s design for machinery factory is accomplished.
KEY WORDS:calculated load, reactive power compensation , transformer, short-circuit current
目录
前言
第一章设计原始资料 (1)
第二章供电设计步骤及内容 (3)
2.1 负荷计算和无功功率补偿 (3)
2.2 变电所位置和型式的选择 (5)
2.3 变电所主变压器类型、台数和容量的选择 (6)
2.4 短路电流的计算 (7)
2.5 变电所一次设备的选择和校验 (9)
2.6 变电所进出线和邻近单位联络线的选择 (12)
2.7 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 (19)
2.8 变电所的防雷保护与接地装置的设计 (22)
结束语 (24)
致谢 (25)
参考文献 (26)
附录1
图Ⅰ (27)
前言
众所周知，电能是现代化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，也易于转化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，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里，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。例如在机械工业中，电费开支仅占成本的5%左右。从投资额来看，一般机械工厂在供电设备上的投资业仅占5%左右。电能在工业生产中的重要性并不在于它在成本中或投资总额中所占比重的多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加量，提高产品的质量，提高劳动生产效率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工业供电突然中断，则对工业生产可能造成严重后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂吗，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来重大的经济损失。因此，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化具有十分重要的意义。
工厂供电工作要很好地为工业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：
?安全。在电能的供应、分配和使用中，不应该发生人身事故和设备事故。
?可靠。应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。
?优质。应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
?供电。供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能节约用电和减少有色金属消耗量。
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，既要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。例如计划用电问题，就不能只考虑一个单位的局部利益，更要有全局观点。
第一章设计原始资料
1.1．设计依据
1.工厂总平面图，如图1-1所示
图1-1 机械厂总平面图
1.2. 工厂负荷情况
本厂多数两班制，年最大负荷利用小时为4500h，日最大负荷持续时间为8h。该厂除电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1-1所示。
按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，本厂可有附近一条10kV的功用干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图，干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距有2m；干线首端所装设的高压断路器断流容量为500mV A，此断路器配有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.6s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压连线游邻近的单位取得备用电源。一直本厂高压侧电气练习的架空线路总长度为100km，电缆线路总长度为30km。
1.4. 气象资料
本厂所在地区的最高气温为40C ，平均气温有25C ，年最低气温为-8C ，年最热月平均最高气温为33C ，年最热月平均气温为26C ，最热月地下场0.8m处平均气温为25C 。当地主导风向为
东北风，年雷暴日为20。
1.5. 地质水文资料
本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为1m。
1.6. 电费制度
本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能。这专用的计量柜，按按两部电费制缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，动力电费为0.20元/kW?h，照明电费为0.50元/kW?h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门缴纳供电贴费：6~10kV为800元/kVA。
第二章 供电设计步骤及内容
2.1 负荷计算和无功功率补偿 2.1.1 负荷计算
例 电镀车间负荷计算 ? 动力部分
① 有功计算负荷 (1)30P =e d P K =0.5×150=75kW
② 无功计算负荷 (1)
30Q =(1)30P ·?tan =75×0.75=56.25kvar ? 照明部分
① 有功计算负荷 (2)30P =e d P K =0.8×4=3.2kW
② 无功计算负荷 (2)
30Q =(2)30P ·?tan =0 ? 总负荷
① 设备容量 e P =150＋4＝154kW ② 有功负荷 30P =75＋3.2＝78.2 ③ 无功负荷 30Q ＝56.25kvar
④ 现在计算负荷 30S ＝230230
Q P +=2
2)25.56()2.78(+=96.3kV A ⑤ 计算电流 30I =
N
U
S 330=
38
.033.96?=146.3A
其余车间负荷计算结果如表2-1所示。
2.1.2 无功补偿率
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数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功损耗，因此380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V 侧所需无功功率补偿容量。
C Q =30P (1tan ?-2tan ?)=479.92[)75.0tan(arccos -)92.0tan(arccos ]kvar
=218.8 kvar
根据供电设计要求，选PGJI 型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用基本方案主屏1台与方案3辅屏灵台相组合，总共容量为84kvar ×3=252 kvar 。因此无功补偿后工厂380V 侧和10kW 侧的负荷计算如表2-2所示。
图2-1 PGJI 型低压无功功率自动补偿屏的接线方案
2.2 变电所谓之和型式的选择 2.2.1. 变电所所址的选择
选择工厂变、陪电所得所址，应该根据下列要求经济技术、经济比较后确定： ? 接近负荷中心 ? 进出线方便 ? 接近电源原则 ? 设备运输方便
? 不应该设在有剧烈振动活高温的场所
? 不宜设在多尘活有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应该设在污染源盛行风向的下风侧 ? 不应覅设在厕所、浴室或其它经常积水的场所的正下方，且不宜与上诉场所像贴邻
? 不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。
? 不应该设在地势低洼和可能积水的场所
? 高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房结合建在一起。
2.2.2. 利用负荷功率矩发确定负荷中心
在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角的X 轴和Y 轴，测出各车间和生活区的坐标为
1P (65,1) 2P (65,27) 3P (43,61) 4P (36,9) 5
P (36,25) 6P (36,41)
P (12,9) P (12,25) P (12,41)
在工厂的负荷中心设在P(x,y)，根据供电设计指导书中的计算负荷中心的计算公式可得
x=i
i i
p x p
∑?∑)
(=4
.222.338.286.655.798.42.782.332.7965)2.782.79(432.3336)6.658.288.4(12)4.222.335.79(++++++++?++?+?+++?++
=9
.42451.168=39.6
y=i
i i
p y p
∑?∑)
(=4
.222.338.286.655.798.42.782.332.79612.3341)6.654.22(272.7925)8.282.33(142.789)8.45.79(++++++++?+?++?+?++?+?+
=9
.42487
.11174
=26.3
图2-2 计算负荷中心坐标图
由计算结果可知，工厂的负荷中心在5号厂房里。考虑到方便进出线及周围环境的情况，决定在5号厂房的西侧修建工厂变电所，为附设式。
2.3 变电所主变压器类、台数和容量的选择
2.3.1. 根据工厂负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：
? 装设一台主变压器
型式采用S9，而容量根据设计指导书中的公式（3-4），选NT S =630kV ·A ﹥527.86kV ·A 即选一台S9-630/10型低压损耗配电变压器。至于二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。 ?装设两台主变压器
型号采用S9，而每台容量按式（3-5）和式（3-6）选择，即
NT S ≈(0.6~0.7) ×527.86=（3.16.72~369.50）kVA
而且NT S ≧)21(30+S =96.3+35.6=131.9V
因此选用两台S9-400/10型低压损耗配电变压器。工厂二级负荷的备用电源亦由邻近单位相联线路来承担。
2.3.2. 变电所主结线方案的选择
按上面考虑的两种主变压器的方案下列两种主接线方案： ?两种主接线方案的技术经济比较(表2-3)
（图Ⅰ），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方案，因此决定采用装设一台主变的方案（说明：应考虑工厂近几年内规模无较大增长，即用电负荷无大增长，故不采用装设两台主变的方案）。
2.4 短路电流的计算
2.4.1. 绘制计算电路（图2-4）
图2-4 短路计算电流
2.4.2. 确定基准值
设基准容量d S =100MVA ，基准电压d U =c U =1.05N U ，c U 为短路计算电压，即高压侧1d U =10.5kV ，低压侧2d U =0.4kV ，则
kA kV MVA U S I d d d 5.55.103100311=?=
=
kA kV
MVA U S I d d d 1444.0310032
2=?=
=
2.4.
3. 计算短路中路元件的电抗标幺值
? 电力系统 *1X =100MVA/500MVA=0.2
? 架空线路，查《工厂供电设计指导书》表8-36，得LGJ-150的km x /36.00Ω=，而线路长10km,故
3.3)
5.10(100)103
6.0(2
2
02=?
Ω?==*
kV MVA U S l
x X c
d
? 电力变压器 查《设计指导书》表2-8，得%k U =4.5故
3% 4.5100100100
630k d N
U S M V A X S kV A
*
=
=
?
=7.41
因此绘制等效电路图，如图2-5所示
图2-5 短路计算等效电路
2.4.4. 计算K-1点（10.5Kv 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量。
? 总电抗标幺值
*
2*
1)1(X X X k +=*
-∑=0.2+3.3=3.5
? 三相短路电流周期分量有效值 *
11*
(1)
5.5 1.573.5
d k k I kA I kA X
=∑-=
=
=
? 其他短路电流
''(3)
(3)(3)
1 1.57k I
I I kA ∞-===
(3)
''(3)
2.55 2.55 1.57 4.0sh i I kA kA ==?= (3)
''(3)
1.51 1.51 1.57
2.37sh I I
kA kA ==?=
? 三相短路容量
(3)
1*
(1)
10028.573.5
d k k S M VA S M VA X
-∑-=
=
=
2.4.5. 计算K-2点（0.4KV 侧）的短路总电抗及三相短路电流和短路容量 ? 总电抗标幺值
*
*
*
*
(1)1234//k X X X X X *
∑-=++=0.2+3.3+7.41=10.64
? 三相短路电流周期分量有效值
*
22*
(2)
14413.5310.64
d k k I kA I kA X =∑-=
=
=
? 其他短路电流
''(3)
(3)
(3)115.53k I
I I kA ∞-===
(3)
''(3)
1.84 1.8413.5324.90sh i I
kA kA ==?= (3)
''(3)
1.09 1.0913.5314.75sh I I
kA kA
==?=
? 三相短路容量
(3)
2*
(2)
1009.4010.64
d k k S M VA S M VA X
-∑-=
=
=
以上短路计算结果综合表2-4所示。
2.5 变电所一次设备的选择校验 2.5.1. 按正常工作条件选择 1. 按工作电压选择
设备的额定电压设备的额定电压e N U ?一般不应小于所在系统的额定电压N U ，即≥?e N U N U
2. 按工作电流选择
设备的额定电流e N I ?不应小于所在电路的计算电流30I ，即
≥?e N I 30I
3. 按断流能力选择
设备的额定开断电流oc I 或断流容量oc S ，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最
≥oc I )
3(k I 或≥)
3(oc S )
3(k S
4. 按动稳定校验条件
≥max i )
3(sh i 或)
3(max sh I I ≥
max i 、max I 分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，)
3(sh i 、)
3(sh I 分别为开关所处的三相短路冲击
电流瞬时值和有效值。
5. 按热稳定校验条件
2
(3)2
t im a
I t I t ∞
≥
2.5.2. 10KV 侧一次设备的选择校验
2.5.
3. 380侧一次设备的选择校验（表2-6）
表2-6 380侧一次设备的选择校验
2.5.4. 高压母线的选择
参照《设计指导书》表5-25，10kV 母线选LMY-3(40?4mm),即母线尺寸为40mm ?4mm;380V 母线选LMY-3（80×8）+50×5，即相母线尺寸为80mm ?8mm ，而中性线母线尺寸为80mm ?6mm 。
2.6 变电所进出线和邻近单位联络线的选择 2.6.1. 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LJ 型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV 公用干线。 ① 按发热条件选择
由30I =T N I ?1=36.4A 及室外环境温度33°，查《设计指导书》表8-35得，初选LJ-16,其35°C 时的al I =94A>30I ,满足发热条件。
② 按机械强度要求校验，改选LJ-35。 由于此线路很短，不需要校验电压损耗。
?. 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验
采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。 ① 按发热条件选择。
由30I =T N I ?1=36.4A 及土壤环境25°，查《设计指导书》表8-43得，初选缆线芯截面为252
mm 的
② 校验短路热稳定。 按式C
t I A A ima )
3(min ∞
=≥，A 为母线截面积，单位为2mm ；min A 为满足热路稳定条件的最大截
面积，单位为2mm ；C 为材料热稳定系数；)
3(∞I 为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A ；ima t 短路
发热假想时间，单位为s 。本电缆线中)3(∞I =1570，ima t =0.5+0.2+0.05=0.75s ，终端变电所保护动作时间
为0.5s ，断路器断路时间为
0.2s ，C=77，把这些数据代入公式中得
(3)
2
min 157017.6677
A I m m C
∞
==?
= mm 。 因此JL22-10000-3 ?25电缆满足要求。 2.6.2. 380V 低压出线的选择 ① 馈电给1号厂房（电镀车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I 30=146.3A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查表8-42，初选缆芯截面70mm 2 ，其I al =157A ＞I 30，满足发热条件。 2）校验电压损耗 由图2所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为100m ，由表8-41查得100mm 2 的铝芯电缆的R 0=0.54km /Ω（按缆芯工作温度75℃计），X 0=0.07km /Ω,又1号厂房的P 30=78.2kW ，Q 30=56.25kvar ，因此按式（8-14）得： △U= 78.2k 0.540.156.25kvar 0.070.112.150.38k W V V ?Ω+??Ω =（）（） △U%= 12.15380V V ×100%=3.2%＜△U al %=5% 故满足允许电压损耗的要求 3）短路热稳定度校验 按《设计指导书》式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面 A min = I ∞ ） （3C t ima =13530× 76 75.0mm 2=154mm 2 由于前面按发热条件所选70mm 2 的缆芯截面小于A min ，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为185mm 2 的电缆，即选VLV22-1000-3×185+1×100的四芯聚氯乙烯的铝芯电缆，中性线芯按不小于想线芯一般选择。 1）按发热条件选择 由I 30=179A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查表8-43，初选缆芯截面95mm 2 ，其I al =189A ＞I 30，满足发热条件 2）校验电压损耗 由图2所示工厂平面图量得变电所至2号厂房距离约为60m ，由表8-42查得95mm 2 的铝芯电缆的R 0=0.4km /Ω（按缆芯工作温度75℃计），X 0=0.07km /Ω,又2号厂房的P 30=79.2kW ，Q 30=87.75kvar ，因此按式（8-14）得： △U= 79.2k 0.40.0687.75kvar 0.070.06 5.970.38k W V V ?Ω+??Ω =（）（） △U%= 5.97380V V ×100%=1.6%＜△U al %=5% 故满足允许电压损耗的要求 3）短路热稳定度校验 按式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面 A min = I ） （3C t ima =13530× 76 75.0mm 2 =154mm 2 由于前面按发热条件所选90mm 2 的缆芯截面小于A min ，不满足短路热稳定要求， 故改选缆芯截面为185mm 2 的电缆，即选VLV22-1000-3×185+1×100的四芯聚氯乙烯的铝芯电缆，中性线芯按不小于想线芯一般选择。 ③ 馈电给3号厂房（热处理车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I 30=61A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查表8-43，初选缆芯截面16mm 2 ，其I al =70A ＞I 30，满足发热条件 2）校验电压损耗 由图2所示工厂平面图量得变电所至3号厂房距离约为100m ，由表8-42查得16mm 2 的铝芯电缆的R 0=2.36km /Ω（按缆芯工作温度75℃计），X 0=0.082km /Ω,又3号厂房的P 30=33.2kW ，Q 30=22.5kvar ，因此按式（8-14）得： △U= 33.2k 2.360.122.5kvar 0.0820.121.10.38k W V V ?Ω+??Ω =（）（） △U%= 21.1380V V ×100%=5.5%＞△U al %=5%,不满足要求改选截面25mm 2 ，则R 0=1.51km /Ω（按缆 芯工作温度75℃计），X 0=0.075km /Ω △U ’=33.2k 1.150.122.5kvar 0.0750.113.60.38k W V V ?Ω+??Ω =（）（） △U%= 13.6V ×100%=3.6%＜△U %=5% 故满足允许电压损耗的要求 3）短路热稳定度校验 按式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面 A min = I ） （3C t ima =13530× 76 75.0mm 2 =154mm 2 ，改选缆芯截面为185mm 2 的电缆，即选VLV22-1000-3×185+1×100的四芯聚氯乙 烯的铝芯电缆，中性线芯按不小于想线芯一般选择。 ④ 馈电给4号厂房（仓库）的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000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30I =8.6A 及环境温度33C ?，初选截面积2.52mm ，其al I =12A>30I ，满足发热条件。 b ）校验机械强度 查表得，min A =2.52mm ，因此上面所选的2.52mm 的导线满足机械强度要 求。 c) 所选穿管线估计长60m ，而查表得0R =13.8km /Ω，0X =0.127km /Ω，又仓库的30P =4.8kW, 30Q =3kvar ，因此 V kV k kW U qX pR U N 5.1038.0) 6.012 7.0(var 3)6.0 8.13(8.4) (=??+??= += ?∑ %8.2%1003805.10%=?= ?V V U <%al U ?=5% 故满足允许电压损耗的要求。 ⑤ 馈电给5号厂房（锅炉房）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I 30=54.1A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查《设计指导书》表8-43，初选缆芯截面16mm 2 ，其I al =70A ＞I 30，满足发热条件。 2）校验电压损耗 由图2所示工厂平面图量得变电所至5号厂房距离约为40m ，由《设计指导书》表8-42查得16mm 2的铝芯电缆的R 0=2.36km /Ω（按缆芯工作温度75℃计），X 0=0.082km /Ω,又5号厂房的P 30=28.8kW ，Q 30=21kvar ，因此按式（8-14）得： △U= 28.8kW (2.360.04)21kvar 0.0820.047.30.38k V V ??Ω+?Ω =（） △U%= 7.3380V V ×100%=2.0%＜△U al %=5% 故满足允许电压损耗的要求 3）短路热稳定度校验 按式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面 A min = I ∞ ） （3C t ima =13530× 76 75.0mm 2=154mm 2 由于前面按发热条件所选50mm 2 的缆芯截面小于A min ，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为185mm 2 的电缆，即选VLV22-1000-3×185+1×100的四芯聚氯乙烯的铝芯电缆，中性线芯按不小于想线芯一般选择。 ⑥ 馈电给6号厂房（金工车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I 30=146A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查表8-43，初选缆芯截面70mm 2 ，其I al =157A ＞I 30，满足发热条件。 2）校验电压损耗 由图2所示工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为60m ，由《设计指导书》表8-42查得70mm 2 的铝芯电缆的R 0=0.54km /Ω（按缆芯工作温度75℃计），X 0=0.07km /Ω,又4号厂房的P 30=65.5kW ，Q 30=70.2kvar ，因此按式（8-14）得： △U= 65.6k 0.540.0670.2kvar 0.070.06 6.370.38k W V V ??Ω+??Ω =（）（） △U%= 6.37380V V ×100%=1.7%＜△U al %=5% 故满足允许电压损耗的要求 3）短路热稳定度校验 按式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面 A min = I ∞ ） （3C t ima =13530× 76 75.0mm 2=154mm 2 由于前面按发热条件所选70mm 2 的缆芯截面小于A min ，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为185mm 2 的电缆，即选VLV22-1000-3×185+1×100的四芯聚氯乙烯的铝芯电缆，中性线芯按不小于想线芯一般选择。 ⑦ 馈电给7号厂房（工具车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I 30=193.8A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查《设计指导书》表8-43，初选缆芯截面100mm 2 ，其I al =212A ＞I 30，满足发热条件。 2）校验电压损耗 由图2所示工厂平面图量得变电所至7号厂房距离约为100m ，由《设计指导书》表8-42查得100mm 2的铝芯电缆的R 0=0.31km /Ω（按缆芯工作温度75℃计），X 0=0.07km /Ω,又7号厂房的P 30=79.5kW ，Q 30=99.75kvar ，因此按式（8-14）得： △U= 79.5kW (0.310.1)99.75kvar 0.070.18.320.38k V V ??Ω+??Ω =（） △U%= V V 38032.8×100%=2.2%＜△U al %=5% 故满足允许电压损耗的要求 3）短路热稳定度校验 按式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面 A min = I ∞ ） （3C t ima =13530× 76 75.0mm 2=154mm 2 由于前面按发热条件所选100mm 2 的缆芯截面小于A min ，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为185mm 2 的电缆，即选VLV22-1000-3×185+1×100的四芯聚氯乙烯的铝芯电缆，中性线芯按不小于想线芯一般选择。 ⑧ 馈电给号厂房（装配车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I 30=68A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查表8-43，初选缆芯截面16mm 2 ，其I al =70A ＞I 30，满足发热条件。 2）校验电压损耗 由图11-3所示工厂平面图量得变电所至8号厂房距离约为80m ，由《设计指导书》表8-42查得16mm 2 的铝芯电缆的R 0=2.36km /Ω（按缆芯工作温度75℃计），X 0=0.082km /Ω,又8号厂房的P 30=33.2kW ，Q 30=30.6kvar ，因此按式（8-14）得： △U= 33.2kW (2.360.08)30.6kvar 0.0820.08170.38k V ??Ω+?Ω =（）V △U%= 17380V V ×100%=4.5%＜△U al %=5% 故满足允许电压损耗的要求 3）短路热稳定度校验 按《设计指导书》式（5-41）计算满足短路热稳定的最小截面 A min = I ∞ ） （3C t ima =13530× 76 75.0mm 2=154mm 2 由于前面按发热条件所选16mm 2 的缆芯截面小于A min ，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为185mm 2 的电缆，即选VLV22-1000-3×185+1×100的四芯聚氯乙烯的铝芯电缆，中性线芯按不小于想线芯一般选择。 ⑨ 馈电给9号厂房（机修车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I 30=49.2A 及地下0.8m 土壤温度为25℃，查《设计指导书》表8-43，初选缆芯截面10mm 2 ，其I al =53A ＞I 30，满足发热条件。 山东理工大学供配电实用技术课程设计任务书 设计题目：某机械厂降压变电所的电气设计 电气与电子工程学院 2011.11.1 一、设计题目 某机械厂降压变电所的电气设计 二、设计要求 要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘制设计图纸。 三、设计依据 1）工厂负荷情况： 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用时数为4000h，日最大负荷持续时间为4h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余为三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如图所示。 2）供电电源情况： 按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参考工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-95,导线为等边三角形排列，线距为1m，干线首端距本厂8km，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度达150km，电缆线路总长度25km。 3）气象资料： 本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为15℃，年最热月平均最高气温为32℃，年最热月平均气温为28℃，年最热月地下0.8m处平均气温为21℃。年主导风向为东北风，年雷暴日数为12。 4）地质水文资料： 本厂所在地区平均海拔120m，地层为沙粘土为主，地下水位为3m。 5）电费制度： 110KV降压变电站电气一次部分初步设计 一、变电站的作用 1.变电站在电力系统中的地位 电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。 2.电力系统供电要求 （1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。 （2）保证良好的电能质量：电能质量包括电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定的数来衡量，例如给定的允许电压偏移为额定电压的正负5%，给定的允许频率偏移为正负0.2—0.5%HZ 等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。 （3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3 ，而且在电能变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当可观。因此，降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换，输送，分配时的损耗，又极其重要的意义。 二、变电站与系统互联的情况 1.待建变电站基本资料 （1）待建变电站位于城郊，站址四周地势平坦，站址附近有三级公路，交通方便。 （2）该变电站的电压等级为110KV,35KV,10KV三个电压等级。110KV是本变电站的电源电压，35KV，10KV是二次电压。 （3）该变电站通过双回110KV线路与100公里外的系统相连，系统容量为1250MVA，系统最小电抗（即系统的最大运行方式）为0.2（以系统容量为基准），系统最大电抗（即系统的最小运行方式）为0.3。 一、设计任务书 （一）设计题目 某机械厂降压变电所电气一次设计 （二）设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线及高低压设备和进出线，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 （三）设计依据 1.工厂总平面图 2.工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为5000h，日最大负荷持续时间为8h。该厂筹造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。 3.供电电源情况： 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图（附图1-4）。该干线的导线品牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列，线距为2.0m。干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约10km.干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MWA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.2s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为100km，电缆线路长度为25km。 表1 工厂负荷统计资料 4.气象条件： 本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-8℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8m处的平均温度为25℃。当地主导风向为东北向风，年暴日数为20。 5.地质水文条件： 本厂所在的地区平均海拔500m。地层以砂粘土（土质）为主；地下水位为4m。 6.电费制度： 本厂与当地供电部门达成协议，在本厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费交电费。每月基本电费按主变压器容量计为20元/KVA，动力电费为0.3元/kwh，照明（含家电）电费为0.5元/kwh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.95.此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交供电贴费：6~10KV为800元/KV A。 （四）设计任务 要求在规定时间内独立完成下列工作量： 1、设计说明书1份，需包括： 1）封面及目录 2）前言及确定了赋值参数的设计任务书 3）负荷计算和无功功率补偿 4）变电所位置和型式的选择 引言 随着经济的腾飞，电力系统的发展和负荷的增长，电力网容量的增大，电压等级和综合自动化水平也不断提高，科学技术突飞猛进，新技术、新电力设备日新月异，该地原有变电所设备陈旧，占地较大，自动化程度不高，为满足该地区经济的持续发展和人民生活的需要，电网正在进行大规模的改造，对变电所的设计提出了更高、更新的要求。建设新的变电所，采用先进的设备，使其与世界先进变电所接轨，这对提高电力网的供电可靠性，降低线路损耗，改善电能质量，增加电力企业的经济效益有很大的现实意义。 1、绪论 由于经济社会和现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂。除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所和无人值班变电所等。目前，随着我国城乡电网建设与改革工作的开展，对变电所设计也提出了更高、更新的要求。 1.1 我国变电所发展现状 变电技术的发展与电网的发展和设备的制造水平密切相关。近年来，为了满足经济快速增长对电力的需求，我国电力工业也在高速发展，电网规模不断扩大。目前我国建成的500kV变电所有近200座，220kV变电所有几千座；500kV电网已成为主要的输电网络，大经济区之间实现了联网，最终将实现全国联网。电气设备的制造水平也在不断提高，产品的性能和质量都有了较大的改进。除空气绝缘的高压电气设备外，GIS、组合化、智能化、数字化的高压配电装置也有了新的发展；计算机监控微机保护已经在电力系统中全面推广采用；代表现代输变电技术最高水平的750kV直流输电，500kV交流可控串联补偿也已经投入商业运行。我国电网供电的可靠性近年来也有了较大的提高，在发达国家连续发生严重的电网事故的同时，我国电网的运行比较稳定，保证了经济的高速发展。 1.2 变电所未来发展需要解决的问题 变电所设计任务书（1） 一、题目220KV区域变电所设计 二、设计原始资料： 1、变电所性质： 系统枢纽变电所，与水火两大电力系统联系 2、地理位置： 本变电所建于机械化工区，直接以110KV线路供地区工业用户负荷为主。 3、自然条件： 所区地势较平坦，海拔800m，交通方便有铁，公路经过本所附近。最高气温十38o C 最低气温-300C 年平均温度十100C 最大风速20m／s 覆冰厚度5mm 地震裂度＜6级 土壤电阻率＜500Ω.m 雷电日30 周围环境较清洁、化工厂对本所影响不大 冻土深度1.5m 主导风向夏南，冬西北 4、负荷资料： 220KV侧共4回线与电力系统联接 110KV侧共12回架空出线，最大综合负荷 10KV 侧装设TT —30－6型同期调相机两台 5．系统情况 设计学生：＿＿＿＿＿＿＿＿指导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 完成设计日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 4╳4╳ 变电所设计任务书（2） 一、题目220KV降压变电所设计 二、设计原始资料 1．变电所性质： 本所除与水、火两系统相联外并以110及10KV电压向地方负荷供电2．地理位置： 新建于与矿区火电厂相近地区，并供电给新兴工业城市用电 3．自然条件； 所区地势较平坦，海拔600m，交通方便有铁、公路经过本所附近 最高气温十400C 最低气温—250C 年平均温度十150C 最大风速＿20m/s＿ 覆冰厚度10mm 地震裂度＿6级 土壤电阻率>1000Ω·m 雷电日＿＿＿40＿＿ 周围环境＿空气清洁＿建在沿海城市地区，注意台风影响 冻土深度1·0m 主导风向夏东南风、冬西北风 4·负荷资料： 220KV侧共3回线与电力系统联接 1 引言 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。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；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 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（除电化工业外）。如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，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：首先是安全，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。其次是要可靠，应满足电能用户对供电可靠性的要求。再者就是优质，电力系统应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。还有就是要经济，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。 目前，我国一般大、中型城市的市中心地区每平方公里的负荷密度平均已达左右，有些城市市中心局部地区的负荷密度甚至高达上万千瓦，乃至几万千瓦，且有继续增长的势头。因此供配电系统的发展趋势是：提高供电电压：如以进城，用配电。以解决大型城市配电距离长，配电功率大的问题，这在我国城市已经有先例。简化配电的层次：如按的电压等级供电。逐步淘汰等级：因为过细的电压分级不利于电气设备制造和运行业的发展。提高设备配套能力，只是由于我国在设备上还不能全面配套而尚未推广。广泛使用配电自动化系统：借助计算机技术和网络通信技术，对配电网进行离线和在线的智能化监控管理。做到保护、运行、管理的自 前言 在这次设计的选题上我是根据自己现在所实习的岗位来确定的，题目是《110KV降压变电站的部分设计》，而且我认为这次选题也是很好的结合了我在学校所学的工厂供电这门课程，让实践和理论知识相结合。 学习了工厂供电,为了更好的掌握这门功课，切实保证工厂生产的正常工作需要,我们进行了这次设计.要完成这次设计就必须了解工厂供电的基本知识.包括供电系统的一般原则,内容和程序.须要进行负荷计算,无功补偿以及继电保护。 首先介绍工厂供电设计的基本知识,包括供电设计的内容和程序,供电设计依据的主要技术基础,供电设计常用的电气图形符号和文字符号.接着依次讲述负荷计算和无功补偿,变配电所主接线方案的设计,短路计算及一次设备选择,继电保护及二次回路的选择,变配电所的布置与结构设计,供配电线路的设计计算,防雷保护和接地装置的设计。本次设计最重要的设计原则和方法,我们认为,就是在设计中一定要遵循国家的最新标准和设计规范.因此设计中着力介绍与工厂供电设计有关的最新标准和设计规范的规定和要求.限于我们的水平,加之时间非常的紧促,因此设计书中可能有错漏和不妥之处,是很难避免的,请老师批评指正。 毕业设计（论文）任务书 题目110kV降压变电站电气一次部分设计 一、毕业设计（论文）内容 本所位于某市区。向市区工业、生活等用户供电，属新建变电所。 电压等级： 110kV：近期2回，远景发展2回； 10kV：近期12回，远景发展2回。 电力系统接线简图、负荷资料及所址条件见附件。 二、毕业设计(论文)应达到的主要指标 1、变电所总体分析； 2、负荷分析计算与主变压器选择； 3、电气主接线设计； 4、短路电流计算及电气设备选择； 5、配电装置及电气总平面布置设计。 三、设计(论文)成品要求 1．毕业设计说明书（论文）1份； 2．图纸：1套（电气主接线）。 实验一机械厂降压变电所的电气设计 1.1设计要求： 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定变电所的位置与形式，确定变电所主要变压器的台数与容量，类型。选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 1.2设计依据： 1.2.1工厂总平面图： 1.2.2工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。全厂负荷情况如1.1工厂负荷统计资料表所示： 1.2.3气象资料 本场所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8M处平均气温为25℃，当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20天。1.2.4地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为1m。 1.2.5供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条 10kv的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等腰三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级符合要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。 1.2.6电费制度 专业文献综述题目: 220KV降压变电所的设计 专业: 农业电气化与自动化 220KV降压变电所的设计 摘要：随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对220kV降压变电所的特点，阐述了220kV降压变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关的计算和校验。文中介绍的220kV降压变电所的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导。 关键词：降压变电所；设计方法；供配电 Design of the 220 KV step-down substation Abstract：With the fast growth of the our country national economy，use the important factor that the electricity also becomes an economic development of the check and supervision in our country。Everyplace all be building a series of use to go together with to give or get an electric shock device。This text aims at the characteristics of the 220 KV step-down substation, Elaborate design way of thinking, design step of the 220 KV step-down substation and carry on the related calculation ,check it 。The text introduce the design method, way of thinking and new technique of the 220 KV step-down substation can be the theories of related design instruction。 Key words: the step-down substation ; method of design ; supply and install electric 1 前言 近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电所的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理开发利用动力资源，用最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电所的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。变电所由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。但现代变电所是一个十分庞大而又高度自动化的系统，在各个专业系统之间和各个环节之间，既相互制约又能在一定条件下相互支持和互为补充。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电所，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。 本次所设计的课题是某220kV降压变电所的设计，该变电所是一个地区性重要的降压变电所，它主要担任220kV及110kV两电压等级功率交换，把接受功率全部送往110kV 侧线路。因此此次220kV降压变电所的设计具有220kV、110kV、及10kV三个电压等级，220kV侧以接受功率为主，10kV主要用于所用电以及无功补偿。本次所设计的变电所是枢纽变电所，全所停电后，将影响整个地区以级下一级变电所的供电。 目录 第一章原始资料 (1) 第二章接入系统设计 (2) 第三章车间供电系统设计 (19) 第四章工厂总降压变的选择 (30) 第五章所用变的选择 (33) 第六章主接线设计 (33) 第七章短路电流计算 (39) 第八章电气设备选择 (46) 第九章继电保护装置 (54) 附图1 工厂变电所设计计算电器主接线图 (56) 结束语 (57) 参考书目 (58) 第一章 原始资料 二、原始资料 Ⅰ.工厂负荷数据：工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。工厂负荷统计资料见表1(本表数据为设计方案分配表第九组数据）。设计需要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%）。 表1：某化纤厂负荷情况表 某化纤厂负荷情况表 序号 车间设备名称 安装容量( ) kw 1 纺练车间 纺丝机 200 筒绞机 30 烘干机 85 脱水机 12 通风机 180 淋洗机 6 变频机 840 传送机 40 2 原液车间照明 1040 3 酸站照明 260 4 锅炉房照明 320 5 排毒车间照明 160 6 其他车间照明 240 Ⅱ.供电电源请况：按与供电局协议，本人可由16公里处的城北变电所 ()110/38.5/11kV ，90MVA 变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距5 公里处的其他工厂可以引入10kV 电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%（重要负荷），平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。 Ⅲ.电源的短路容量（城北变电所）：35kV 母线的出线断路器断流容量为 400MVA ；10kV 母线的出线断路器断流容量为350MVA 。 Ⅳ.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每1kVA 为15元/月，动力电费为元/.kv h ,照明电费为元/.kv h 。 摘要 本设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。 根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0.69提高到0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。 本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备，实用性及强，考虑到是实际工程的应用，便以通俗易懂的语言进行阐述。 关键词：变电所设计；电气主接线；继电保护 Abstract The design on the topic of "Liaoning Institute of Technology Teaching Building substation expansion preliminary design." The main design elements include : 10/0.4kV main transformer substation choice; Electrical Substation main wiring design; Short-circuit current calculation; Load Calculation; Reactive power compensation; Electrical Equipment (bus, HV circuit breakers, isolation switches, current transformer and voltage transformer, and compensation capacitor MOA); Distribution Equipment design; relay Planning and Design; Lightning protection design. According to the main line of electrical design should meet the reliability, flexibility, economy requirements, The substation main electrical wiring High Side single-bus wiring, low voltage side of the single-bus above the main electrical wiring form; the low-pressure side load calculated using the statistical needs coefficient; To reduce the reactive power loss, increased energy utilization, The design of reactive power compensation design, power factor from 0.69 to 0.9; short-circuit current calculations include short-circuit point for the selection and specific numerical calculation; and electrical equipment chosen by the choice of rated current, short-circuit current calculation by the results of the calibration methods; relay design of the main transformer Current Protection and over-current protection design; distribution installations complete set of power distribution equipment; The substation using direct lightning stroke prevention lightning protection. The design is very close attention to the use of our electrical design of the new technology and new equipment, practical and strong, Taking into account the actual application, in a user-friendly language to describe it. Key words：: substation design; Electrical wiring; Relay . 本科毕业论文 发电厂设计 上海电力学院 施春迎 第一章 主变及所用变的选择 第一节 主变压器的选择 一、负荷统计分析 1、 35kV 侧 Q 1max=var 44.61971000085.0/10000cos /222max 1212max 12 K P P =-=-? Q 2max=var 44.61971000085.0/10000cos /222max 2222max 22K P P =-=-? Q 3max =var 47.3718600085.0/6000cos /222max 3232max 32K P P =-=-? Q 4max =var 4500600080.0/6000cos /222max 4242max 42 K P P =-=-? Q 5max = var 4500600080.0/6000cos /222max 5252max 52 K P P =-=-? ∑35 P =P 1max +P 2max +P 3max +P 4max +P 5max =10000+10000+6000+6000+6000=38000(KW) ∑35 Q =Q 1max +Q 2max +Q 3max +Q 4max +Q 5max =6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar ） S 35MAX =2max 352max 35Q P +=22 35.25113 80003+=45548.66（KVA ） 35?Cos = MAX S P 35max 35∑= 66 .4554838000 =0.83 考虑到负荷的同时率，35kV 侧最大负荷应为： S ’35MAX =S 35MAX ?35η=45548.66?0.85=38716.36(KVA) 第一章电气主接线的设计 一、原始资料分析 本设计的变电站为降压变电站,有三个电压等级：高压侧电压为110kv,有二回线路；中压侧电压为35kv,有六回出线；其中有四回出线是双回路供电。低压侧电压为10kv,有八回出线,其中有六回是双回路供电。从以上资料可知本变电站为配电变电站。 二、主接线的设计 配电变电站多为终端或分支变电站，降压供给附近用户或一个企业，其接线应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资和减少占地面积。随着出线数的不同，可采用桥形、单母分段等。低压侧采用单母线和单母线分段。可按一下几个原则来选： 1 运行的可靠 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 2 具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 5应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考 虑到具有扩建的可能性。 变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 1．110KV侧 根据原始资料，待设变电站110kv侧有两回线路。按照《发电厂电气部分课程设计参考资料》规定：在110~220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。待设变电所可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。 方案1：采用单母线分段带旁路接线 其优缺点：⑴对重要用户可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。 ⑵当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍 可继续工作，但需限制一部分用户的供电。 ⑶单母线分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。 ⑷单母线分段便于过渡为双母线接线。 ⑸采用的开关、刀闸较多，某一开关检修时，对有穿越电流的环网线 路有影响。 〔6〕开关检修时，可用旁路代路运行，无需停电。 〔7〕易于扩建，利于以后规划。 方案2：采用内桥接线 其优缺点：⑴两台断路器1DL和2DL接在电源出线上，线路的切除和投入是比较方便。 ⑵当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可 继续工作。 ⑶当变压器故障时，如变压器1B故障，和变压器1B连接的两台 断路器1DL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也 比较复杂。 ⑷较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多 的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。 方案3：采用外桥接线 其优缺点：⑴当变压器发生故障或运行中需要切除时，只断开本回路的断路器即可。 ⑵当线路故障时，例如引出线1X故障，断路器1DL和3DL都将 断开，因而变压器1B也被切除。 ⑶外桥接线适用于线路较短、变压器按经济运行需要经常切换且 变电所设计研究毕业论文 目录 1 绪论 (1) 1.1 变电站概述 (1) 1.1.1 变电站在电力系统中的地位 (1) 1.1.2 负荷对变电所供电的要求 (1) 1.1.3 电力系统的额定电压 (2) 1.2 我国变电站及其设计的现状、发展趋势及新变化 (3) 1.3 变电站设计的主要原则 (4) 1.4 设计任务书 (5) 2 电气主接线设计 (8) 2.1 电气主接线设计基础 (8) 2.1.1 对电气主接线的基本要求 (8) 2.1.2 变电站电气主接线的设计原则 (8) 2.1.3 电气主接线设计步骤 (9) 2.2 电气主接线的基本形式 (11) 2.3 电气主接线选择 (11) 3 变电站主变压器选择 (15) 3.1 主变压器台数的选择 (15) 3.2 无功补偿措施 (15) 3.2.1 无功功率补偿的必要性 (15) 3.2.2 无功功率补偿的方法 (16) 3.3 主变压器容量的选择 (17) 3.4 主变压器型号的选择 (18) 3.5 主变压器型号选择 (19) 3.6 变电所所用电设计 (20) 3.6.2 直流系统 (20) 3.6.3 所用电选择 (21) 4 短路电流计算 (22) 4.2 短路的危害及预防办法 (22) 4.3 短路电流计算的目的 (23) 4.4 短路电流计算方法 (23) 4.5 短路电流计算 (23) 4.5.1 110kV侧母线短路计算 (26) 4.5.2 35kV侧母线短路计算 (27) 4.5.3 10kV侧母线短路计算 (28) 5 电气设备的选择 (31) 5.1 导体的选择和校验 (31) 5.1.1 110kV母线选择及校验 (33) 5.1.2 35kV母线选择及校验 (33) 5.1.3 10kV母线选择及校验 (34) 5.2 断路器和隔离开关的选择及校验 (35) 5.2.1 110kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 (36) 5.2.2 35kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 (38) 5.2.3 10kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 (40) 5.2.4 10kV侧母联断路器的选择和校验 (42) 5.3 互感器的选择 (44) 5.3.1 电流互感器的选择 (44) 5.3.2 电流互感器的校验 (45) 5.3.3 电压互感器的选择 (46) 6 防雷保护 (48) 6.1 直击雷保护 (49) 6.2 侵入波保护 (49) 6.3 变电所接地装置 (50) 7 配电装置 (51) 7.1 配电装置概述 (51) 7.1.1 配电装置的类型及其特点 (51) 7.1.2 配电装置型式的选择 (52) 7.2 对配电装置的基本要求和设计步骤 (52) 、设计目的 熟悉电力设计的相关规程、规定，树立可靠供电的观点，了解电力系统，电网设计的基本方法和基本内容，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的课程内容，学习撰写工程设计说明书，对变电所区域设计有初步的认识。 二、设计要求<1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应工程分析，需求预测说明。 <2）通过课题设计，掌握电力系统设计的方法和设计步骤。 <3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算 <4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。 三、设计任务 <一）设计主体内容 <1）负荷计算及无功功率补偿 <2）变电站位置及形式的选择。 <3）变电所主变压器台数，容量及主接线方案的选择。 <4）短路电流计算。 <5）变电所一次设备的选择及校验。 <6）变电所高低压线路的选择。 <7）变电所二次回路方案及继电保护的整定。 <二）设计任务 1．设计说明书，包括全部计算过程，主要设备及材料表； 2．变电所主接线图。 四、设计时间安排 查找相关资料<1 天）、总降压变电站设计<3天）、车间变电所设计<2天）、 厂区配电系统设计<1天）、撰写设计报告<2天）和答辩<1天）。 五、主要参考文献 [1]电力工程基础 [2]工厂供电 [3]继电保护. [4]电力系统分析 [5]电气工程设计手册等资料 指导教师签字：年月日 一．负荷情况某厂变电所担负三个车间、一个办公楼和一个食堂的供电任务，负荷均为380/220V负荷。各部门电气设备、负荷情况如下：<一）一号车间 一号车间接有下表所列用电设备 ＜二）二号车间 二号车间接有下表所列用电设备 ＜三）三号车间 三号车间接有下表所列用电设备 ＜四）办公楼 办公楼接有下表所列用电设备负荷 ＜五）食堂 110-35-10kv降压变电所电气部分设计 课程设计 课程名称：发电厂电气部分 设计题目：110/35/10kv降压变电所电气部分设计 目录 摘要------------------------------------------------------------------ 2 1.变电所总体分析------------------------------------------------------ 2 1.1变电所规模 ------------------------------------------------------ 2 1.2变电所与电力系统连接情况----------------------------------------- 2 1.3负荷情况 -------------------------------------------------------- 2 1.4最小运行方式 ---------------------------------------------------- 3 1.5环境条件 -------------------------------------------------------- 3 2.主接线的设计原则---------------------------------------------------- 3 2.1运行的可靠 ------------------------------------------------------ 3 2.2具有一定的灵活性 ------------------------------------------------ 3 2.3操作应尽可能简单、方便------------------------------------------- 3 2.4经济上合理 ------------------------------------------------------ 4 3.主接线设计---------------------------------------------------------- 4 3.1 110kv侧 -------------------------------------------------------- 4 3.1.1方案一 ------------------------------------------------------ 4 3.1.2方案二 ------------------------------------------------------ 4 3.2 35kv侧（6回出线）---------------------------------------------- 5 3.3 10kv侧（10回出线）--------------------------------------------- 6 4．主变压器的选择----------------------------------------------------- 6 4.1 相数的确定------------------------------------------------------ 6 4.2绕组数的确定 ---------------------------------------------------- 7 4.3绕组接线组别的确定 ---------------------------------------------- 7 5.主接线图------------------------------------------------------------ 8 参考文献--------------------------------------------------------- 9 毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：某机械厂降压变电所的电气设计说明
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