绪论
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。
<1>安全。
在电能的供应、分配和使用中，不应发生人生事故和设备事故。
<2>可靠。
应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。
<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，并尽可能节约电能和减少有色金属消耗。
此外，在供电工作中，应合理处理局部与全局、当前与长远的关系，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。
本次设计为通用变电所供配电系统的电气设计，分为设计说明书、设计图纸二部分。
本次设计是在学习了相关的专业课程（如：《电气设备及运行维护》、《电力系统分析》、《电力系统继电保护原理》等）的基础上，并且对各类供配电系统有所了解之后开始设计的。
本次设计是为了我们在走上工作岗位前对电气工程设计有些细致的了解，并且掌握一定的工程设计方法而进行的。
本次设计根据本通用机器厂所能取得的电源及本厂用电负荷的情况，并考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、经济合理的要求，根据计算负荷，确定变电所主变压器的容量、类型，根据短路电流，选择变电所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，确定防雷和接地装置。
由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。
第1章变电所与供配电系统总述
1.1 变电所概述
变电所是联结电力系统的中间环节，用于汇集电源、升降电压和分配电力，通常由高低压配电装置、主变压器、主控制室和相应的设施以及辅助生产建筑物等组成。
根据其在系统中的位置、性质、作用及控制方式等，可分为升压变电所、降压变电所、枢纽变电所、地区变电所、终端变电所。
1.2 供配电系统概述
供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，是电力系统中110kv及以下电压等级，对某地区或某工业企业进行电能供应和分配的系统。
1.2．1 供配电系统设计的主要内容
供配电系统的设计为电力系统的发展提出实施方案；为用户供配电系统制定出具体方案。
设计中一定要贯彻国家的各项方针政策，遵照有关的技术设计规范，从整体出发，深入论证电源及负荷的布局的合理性，提出网络设计方案，并论证其安全可靠性与经济性。
对供配电系统进行必要的计算外，还要注意近期规划与远期规划的关系，考虑其同发电、输电、变电工程的协调，为电力系统继电保护、安全自动配置以及下一级电压系统的设计创造条件。
供配电系统设计的主要内容有：
一、负荷计算与主变选择；
二、变电所位置的确定；
三、电气主接线的选择；
四、拟定供配电系统；
五、短路电流计算；
六、线路及设备的选择计算；
七、继电保护装置的设计与整定；
八、防雷与接地设计；
九、变电所设备布置；
十、提交设计说明书与图纸；
1.2．2 供配电系统设计必须遵循的一般原则
系统初步设计中需取得如下原始资料：
一、需向电力部门提供的资料包括：
供电区域的总平面图；
供电区域逐年及年终规模的最大负荷、年耗电量、功率因数值及用户投产日期；
用户主变电所数量、容量、位置及进出线方向的初步意见；
各负荷性质，对供电可靠性的具体要求；
大型同步电动机、电弧炉及整流装置等的特殊要求；
用户总变电所系统图和标有电源进线方向的总变电所位置平面图；
供电地区的气象及地质资料，如最大风速、最高及最低温度、土壤允许承载力及电阻系数等。
二、需向电力部门取得的资料包括：
向用户供电的区域变电所或发电厂的近期和远期的单项系统图；
向用户供电的线路规格、电压、距离、回路数及进入用户的线路走向；
用户总变电所受电端的电力系统最小运行方式或最大运行方式的短路数据；
电力部门对继电保护的要求，包括电源供电端的继电保护方式及时限配合关系；
区域变电所或发电厂与用户之间的地理图；
电力部门对用户功率因数及高次谐波限制的要求；
计量要求及电费的收取办法；
对通信和调度的要求及管理分工意见等；
1.2.3 供配电系统设计规范要点
供配电系统设计应贯彻执行国家的技术经济政策，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。
供配电系统设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定供电方案。
设计应根据工程特点，规模和发展规划做远近期结合，以近期为主。
设计中应选用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气产品。
第2章 负荷计算和无功功率补偿
2.1 负荷计算
根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。
按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。
2.1.1金工车间负荷计算 2.1.1.1金属切削机床组
查《工厂供电》附录表中“大批量生产的金属冷加工机床电动机”项可得： 需要系数 d K =0.18～0.25（取0.25），ϕcos =0.5，tan ϕ=1.73 计算结果如下表
表2-1金属切削机床组负荷计算
2.1.1.2桥式起重机
查《工厂供电》附录表中“锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车”项可得：
需要系数 d K =0.1～0.15（取0.15），ϕcos =0.5，tan ϕ=1.73
计算结果如下表
表2-2桥式起重机负荷计算
2.1.1.3金工车间照明
查《工厂供电》附录表中“生产厂房及办公室、阅览室、实验照明”项可得： 需要系数 d K =0.8～1（取1），ϕcos =1.0，tan ϕ=0 计算结果如下表
表2-3金工车间负荷计算
2.1.2 全厂总负荷（取有功同时系数∑p K =0.95，无功同时系数∑q K =0.97）
计算结果如下表
表2-4全厂负荷计算
变压器损耗（7SL 型）:kW P T 81.965.653015.0=⨯=∆
var 22.3965.65306.0k Q T =⨯=∆
表2-5变压器高压侧负荷计算
2.2无功功率补偿 2.2.1 无功补偿的意义
电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网的安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量都是非常重要的。
统计用户消耗的无功功率是它的有功功率的50%—100%，同时电力系统本身消耗的无功功率也很大。
在变压器内和高压输电线路上消耗的无功功率可以达到25%—75%。
无功功率的不足，将造成电压的下降，电能的损耗加大，电力系统的稳定和破坏等。
所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡。
系统的无功电源不能仅靠发电机供给，否则将影响有功功率的传输或使损耗加大。
无功补偿是电力系统运行的基本需求，为了实现电力系统运行中的无功平衡，必须对各种电力负荷生产的无功进行补偿，无功补偿的方法有调相机补偿、电容器组补偿等多种，其中最为有效和易于实施的是电容器无功功率补偿。
2.2.2 无功补偿的作用
无功功率补偿装置的主要作用是：提高负载和系统的功率因数、减少设备的功率损耗、稳定电压、提高供电质量；在长距离输电线路中，提高系统输电稳定性和输电能力、平衡三相负载的有功和无功功率等。
所以系统的无功补偿可以采用分散补偿的方式。
因为电力系统的无功负荷主要是感性功率，所以具体无功补偿就是在高压电网的低压侧加并联电容器，利用阶梯式调节的容性无功补偿感性
无功。
对于本通用机器厂，由于要求工厂（变压器高压侧）的功率因数不得低于0.9，而目前只有0.58，因此需进行无功功率的补偿。
在低压母线装设电容屏，考虑到变压器的无功功率补偿远大于有功功率损耗。
一般△T Q =（4～5）△T P ，因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9.这里取ϕcos =0.92。
而补偿前低压侧的功率因数只有0.6，因此可得低压电容屏的容量： var 76.355k Q C =，取var 360k Q C =
补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：
kVA S 78.424)2(30=
主变压器损耗:
kW P T 37.678.424015.0=⨯=∆ var 51.2578.42406.0k Q T =⨯=∆
表2-6变压器高压侧负荷计算
因功率因数cos =0.904，故功率因数满足要求。
全厂变电所负荷计算如下表，计算过程详见附录
表2-6全厂变电所负荷计算。
