某工业建筑降压变电所电气设计书1 引言1.1 设计任务与要求1设计题目某工业建筑降压变电所电气设计。
2设计要求根据本厂所能取得的电源及用电负荷的实际情况，并适当考虑到生产的发展，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，选择变电所主结线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，选择并整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。
3 设计依据（1）工厂总平面图：附图B-1XX机械厂总平面图（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3000h,日最大负荷持续时间为7h。
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。
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。
（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。
该干线的导线品牌号为LJ-120，导线为等边三角形排列，线距为1.5m。
干线首端（即电力系统的馈电变电所）距离本厂约9km，该干线首端所装设的高压断路器断流容量为300MVA，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 1.7s。
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达69km，电缆线路总长度达19km。
表1 工厂负荷统计资料（4）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为16℃，年最低气温为－10℃，年最热月平均最高气温为30℃，年最热月平均气温为25℃.，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。
.年主导风向为南风，覆冰厚度为3cm，年雷暴日数为35天。
（5）地质水文资料：本厂所在地区平均海拔500m，地层以沙粘土为主，地下水位为5m。
（6）电费制度：供电贴费800元/KVA。
每月电费按两部电费制：基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW.H，照明电费为0.5元/KW.H。
工厂最大负荷时功率因数不得小于 0.925。
4设计任务要求在规定时间独立完成下列工作量：设计说明书目录。
前言及确定了赋值参数的设计任务书。
负荷计算和无功功率补偿。
变电所位置和型式的选择。
变电所主变压器台数、容量、类型及主结线方案的选择。
短路电流的计算。
变电所一次设备的选择与校验。
变电所高、低压进出线的选择与校验。
变电所二次回路方案选择及继电保护的整定。
防雷和接地装置的确定。
附录及参考文献。
收获和体会。
设计图样主要设备及材料表。
变电所主结线图（装置式）。
变电所的二次回路接线图。
5设计时间2012年 6 月 19 日2 负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算各厂房和生活区的负荷用excel计算如下所示：表2该工厂负荷计表算（表2中P30=Kd×Pe Q30=P30×tanψ S30=√P30^2+Q30^2 I30=S30／（√3×Un） P30（总）=K∑2×（∑P<各车间>） Q30（总）=K∑q×（∑Q<各车间>）其中Kd为需要系数，Un为额定电压380V。
K∑p为有功的同时系数，K∑q 为工厂的无功同时系数。
）2．2无功功率补偿由表2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得低于0.925。
考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于0.925，暂取0.93,来计算380V 侧所需无功功率补偿容量：'30(tan tan )854.77[tan(arccos0.78)tan(arccos 0.93)]var 348var c Q P k k φφ=-=-≈ 参照图，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量为84kVar ×5=420kVar 。
因此，无功功率补偿后工厂380V 侧和10kV 侧的负荷计算如表所示：3 变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按功率矩法来确定，在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的x 轴和y 轴，然后测出各车间和生活区负荷点的坐标位置，P1、P2、P3…P10分别代表车间1、2、3…10号。
计算公式为：x=（P1·x1+P2·x2+P3·x3+…P11·x11）／（P1+P2+P3…+P11）=∑（Pi ·Xi ）／∑Piy=（P1·y1+P2·y2+P3·y3+…+P11·y11）／（P1+P2+P3+…+P11）=∑（Pi·Yi）／∑Pi工厂总平面图如下各车间负荷坐标点分别为：1（2.5,5.6） 2（3.6,3.7） 3（5.6,1.3） 4（4.0,6.5） 5（6.3,6.5）6（6.3,4.9） 7（6.3,3.3） 8（8.8,6.5） 9（8.8,4.9） 10（8.8,3.3）11（1.1,1.1）计算得：x=4026.538/899.76=4.48 y=3577.248/899.76=3.98即负荷中心的坐标为（4.48,3.98）由计算结果可知,工厂的负荷中心在2号车间东边附近，考虑到方便进出线，周边环境及交通情况，决定在2号车间的东侧紧靠车间修建工厂变电所，其形式为外附式。
4 变电所主变压器和主结线方案的选择4.1变电所主变压器的选择根据工厂的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:方案a.装设1台变压器：型式采用S9，而容量根据式SN ≥S30＇，SN=1000KV≥924.08KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源由临近单位相联的高压联络线来承担。
方案b.装设2台变压器：型号亦采用S9，容量按式SN≥（0.6～0.7）S30＇=（0.6～0.7）924.8KVA=（554.88，647.36）KVA SN≥∑S30（二级负荷）=（S1+S5+S9）=（139.86+124.10+65.9）=329.86KVA,因此选两台S9-800/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源亦由临近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组别均采用Yyn0.4.2主结线方案的选择两种主结线方案的计算经济比较表：比较项目装设一台装设两台技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足满足供电质量由于一台主变压器，电压损耗略大由于有两台主变压器，电压损耗略小供电灵活性由于一台主变压器，灵活性稍差由于有两台主变压器，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资查表得S9—1000/10单价为15.1万由表4-1得变压器综合投资约为其单价2倍，则综合投资为2×15.1万=30.2万查表得S9—800/10单价约为12万元则综合投资为2×2×12=48万元，比第一台多投资17.8万高压开关柜的综合投资查表得单价为4万，由表4-1得变压器综合投资约为其单价1.5倍，则综合投资为4万×1.5×4=24万查表得单价为4万元，则综合投资为4万×1.5×6＝36万元，比第一台多投资12万元变压器运行费用折旧费:30.2×折旧费:48万元×0.05=1.51万维修费:30.2×0.06=1.812万5%=2.4万元维修费:48万×6%=2.88万元高压开关柜运行费用折旧费:24×0.06=1.44万元维修费:24×0.06=1.44万元折旧费:36万元×6%=2.16万元维修费:36万元×6%=2.16万元供电补贴按每kVA800元计供电贴费=1000KVA×0.08万元/KVA=80万元供电补贴=2×800KVA×0.08万=128万元，比一台多48万从上表可知,按技术指标,装设两台主变压器的主结线方案略优于一台主变压器的主结线方案,但按经济指标,则装设一台主变压器的方案远优于装设两台主变压器的主结线方案,因此决定采用装设一台主变的方案。
5 短路电路的计算5.1绘制计算电路如下图所示，系统为无限大容量系统，断流器的断流容量Soc=300MV.A，架空线长l=9km，查表可得架空线路的单位长电抗平均值kmX/35.0Ω=。
（1）对k-1点无限大系统电抗2211(10.5)0.3675300cocU kVXS MV A===Ω⋅架空线路电抗200.359 3.15X X l kmkmΩ==⨯=Ω作短路等效电路图如下:计算总电抗(1)120.3675 3.15 3.52k X X X ∑-=+=Ω+Ω=Ω 三相短路电流周期分量有效值：(3)11(1) 1.7233 3.52ck k I kA X -∑-===⨯Ω三相短路次暂态电流和稳态电流有效值："(3)(3)(3)1 1.72k I I I kA ∞-===三相短路冲击电流及其有效值：(3)"(3)2.55 2.55 1.72 4.39shi I kA kA ==⨯= (3)"(3)1.51 1.51 1.72 2.60shI I kA kA ==⨯= 三相短路容量：(3)(3)1113310.5 1.7231.28k c k S U I kV kA MV A -===⨯⨯=⋅（2）对k-2点电力系统电抗：22'421(0.4) 5.310300c oc U kV X S MV A-===⨯Ω⋅架空线路电抗：'22322010.4()0.359() 4.541010.5c c U kV X X l km km U kV-Ω==⨯⨯=⨯Ω电力变压器电抗：查表得5.4%=k U ，因此，22323% 4.50.47.2101001001000k c N U U kV X S kV A-⨯≈==⨯Ω⨯⋅作短路等效电路图：计算总电抗''3333(2)1230.5310 4.54107.21012.2710k X X X X ----∑-=++=⨯Ω+⨯Ω+⨯=⨯Ω三相短路电流周期分量有效值：(3)223(2)18.823312.2710c k k I kA X --∑-===⨯⨯Ω三相短路次暂态电流和稳态电流有效值："(3)(3)(3)118.82k I I I kA ∞-===三相短路冲击电流及其有效值：(3)"(3)1.84 1.8418.8234.25shi I kA kA ==⨯= (3)"(3)1.09 1.0918.8220.5shI I kA kA ==⨯=三相短路容量：(3)(3)2220.418.8213.04k c k S I kV kA MV A -===⨯=⋅作短路计算表：6 变电所一次设备的选择与校验6.1 10kV 侧一次设备的选择与校验6.2 380V侧一次设备的选择校验6.3 高低压母线的选择查表得，10kV 母线选LMY —3（40*4），即母线尺寸为40mm*4mm ；380V 母线选LMY —2（120*10）+80*6，即相母线尺寸为120mm*10mm ，中性母线尺寸为80mm*6mm 。