课题：北汽机械厂降压变电所的电气设计专业：电气工程及其自动化班级： 4学号：姓名：指导教师：设计日期：2015.6成绩：重庆大学城市科技学院电气信息学院前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。

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（除电化工业外）。

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。

从另一方面来说，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。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

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：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。

目录1 设计目的 (4)2 设计要求 (4)2.1设计说明书，需包括： (4)2.2设计图纸 (4)3 设计参数 (5)3.1工厂总平面图 (5)3.2工厂负荷情况 (5)3.3负荷统计情况 (5)3.4供电电源情况 (7)3.5气象资料 (7)3.6电费制度 (7)4 实现过程 (7)4.1计算负荷 (7)4.2无功补偿计算 (9)4.3变电所的位置选择 (11)4.4变电所主变压器选择及主接线方案选择 (11)4.5短路计算 (12)4.6主要电气设备的选择 (14)4.7高低压变电所线路选择 (15)4.8防雷和接地装置 (15)5.总结 (17)6.参考文献 (17)7.附录 (17)1)对全厂进行负荷计算以及变电所变压器台数、各变压器容量与类型选择。

2)确定出变电所主接线方案，并绘出变电所主接线图。

3)进行短路电流计算，并对一次设备进行选择与校验。

4)变电所高、低压线路的选择。

5)防雷保护装置和接地装置。

6)绘制出主接线图和厂区平面图。

2 设计要求2.1设计说明书，需包括：1）前言2）目录3）负荷计算和无功功率补偿4）变电所的位置和型式的选择5）变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择6）短路电流计算7）变电所一次设备的选择与校验8）变电所高、低压线路的选择9）附录参考文献10）设计总结与心得体会2.2设计图纸变电所主接线图纸一张3.1工厂总平面图图3-1 工厂总平面图3.2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4700h，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。

3.3负荷统计情况本厂的负荷统计资料如表3-1所示。

表3-1 负荷统计表厂房编用电单位负荷性质设备容量（kW）需要系数功率因数号1 铸造车间动力355 0.3 0.70注：生活区的负荷除照明外，尚含家用电器。

3.4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，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约9km，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1.7s。

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80km，电缆线路总长度达25km。

3.5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-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处平均温度为25℃。

年主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

3.6电费制度工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.95。

4 实现过程4.1计算负荷工厂计算负荷数据如表4-1.表4-1 各车间计算负荷表4.2无功补偿计算（1）根据参数表，1027.9P kW ∑=,Q 859.36var k ∑=，S 1369.7kVA ∑=，由以上数据，可计算出补偿前的变压器的功率因数：1027.9cos ===0.75S 1369.7P ϕ∑∑（2）确定无功补偿容量要求工厂高压侧变电所的功率因数不低于0.9，而在变压器低压侧进行补偿时，考虑到变压器的无功功率损耗远大于其他有功功率损耗，可按低压侧补偿后的功率因数0.98来计算补偿容量，因此，需要装设的电容器容量为：'[an(arccos )an(arccos )]1027.9[an(arccos0.75)[an(arccos0.98)]697.80C Q P t t kvar t t kvarϕϕ=-=⨯-= 查教材附录表3，，选择BW0.4-12-1型电容器，则需697.8058.1512c c Q n q ===，取实际60n =，则实际补偿容量为1260720c Q kvar =⨯=。

（3）补偿后的变压器容量和功率因数无功补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：'30(2)1037.30S kVA ==因此，无功补偿后的变压器容量改选为1250kV A ，查附录表1知：91250/10S -型变压器的技术数据为：0 1.95P kW ∆=，12K P kW ∆=，%0.6I =，% 4.5K U =，变压器的负荷率为'30(2)1037.300.7571369.7NS S β===，则变压器的功率损耗为220 1.950.757128.83T K P P P kW kW β∆=∆+∆=+⨯=2201369.7(%%)(0.60.757 4.5)var 43.54var 100100N T K S Q I U k k β∆=+=+⨯= 变压器高压侧的计算负荷为：'30(1)1027.98.831036.73P kW kW =+='30(1)(859.36720)43.54var 182.9var Q k k =-+='30(1)1052.74S kVA ===变电所高压侧的功率因数为：'30(1)''30(1)1036.73cos 0.980.951052.74P S ϕ===>（4）无功补偿前后变压器容量的变化'16001250350N N S S kVA kVA -=-=由此可见，无功补偿以后变压器容量减少了350kVA ，不仅减少了投资，而且减少了电费支出，提高了功率因数。

表4-2 无功补偿计算表4.3变电所的位置选择变电所的选择的要求，应根据下列要求经技术、经济比较确定：1)接近负荷中心；2)进出线方便；3)接近电源侧；4)设备运输方便；5)不应设在有剧烈振动或高温的场所；6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；7)不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；8)不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，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《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定9)不应设在地势低洼和可能积水的场所。

变电所类型有室内型和室外型。

室内型运行维护方便，占地面积少。

所以采用室内型变电所。

4.4变电所主变压器选择及主接线方案选择4.4.1变电所主变压器台数和容量选择1)主变压器的选择原则为保证供电可靠性，一般应该装两台主变压器，若只有一条电源进线，或者变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变，若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近电网取得备用电源时，可装一台主变压器。

由于本设计的少量二级负荷可以从低压邻近电网取得备用电源，而且本工厂大部分为三级负荷，所以我们选择一台主变压器。

2)变压器容量的选择原则装有一台变压器的变电所，主变压器的容量T S 应该满足全部用电设备总计算负荷30S 的需要：T 30S S ≥由无功补偿的计算得:30=1037.30kVA S ,查表选择91250/10S -（Ydn0）电力变压器，其容量T S 为1250kV A ， 4.4.2变电所主接线方案的选择 总降压变电所主接线的设计原则：对于只装有一台主变压器的总降压变电所，总降压变电所为单电源进线和一台变压器时，通常采用一次侧无母线，二次侧单母线的总接线，这种接线经济简单、使用设备少、基建快、投资费用低。

但当线路或者变压器发生故障时，需要全部停电，可靠性不高，只能用于三类负荷的企业。

由于本厂二级负荷很少，而且有备用电源取得，大部分是三级负荷，为了节省投资，采用一次侧无母线，二次侧单母线的总接线方式。

4.5短路计算根据题目要求，可得出接线图：图4-1 短路计算电路（1） 选取基准容量100d S MV A =⋅，基准电压10.4d U kV =，210.5d U kV =则基准电流为11 5.53310.5d d d I kA U ===⨯ 22144.3330.4d d d I kA U ===⨯ （2） 计算各元件的电抗标幺值电力系统：11000.2500X *== 线路WL ：221000.359 2.8610.5X *=⨯⨯= 变压器T1，T2：35 4.51003.6100 1.25X X **==⨯=（3） 作出短路等效电路图2/2.861/0.24/3.63/3.6K2K1图4-2 短路等效电路图（4） K1，K2，的总等效电抗标幺值及三相短路电流和容量1***12X =X +X =3.06∑2****312X X =X +X +=4.862∑111*1.8X d k I I kA ∑== 222*29.69X d k I I kA ∑== 112.55 2.55 1.8 4.58sh k i I kA kA ==⨯= 221.84 1.8429.6954.63sh k i I kA kA ==⨯= 111.51 1.51 1.8 2.72sh k I I kA kA ==⨯= 221.09 1.0929.6932.36sh k I I kA kA ==⨯=111*10032.68X 3.06d K S S MV A MV A ∑==⋅=⋅ 222*10020.58X 4.86d K S S MV A MV A ∑==⋅=⋅ 短路电流计算汇总表如表4-3所示：4.6主要电气设备的选择1）主变压器10kV 侧： 计算电流3068.73I A A ==，GG-1A （F ）-04型高压开关柜，各设备有关参数见表4-4：2）380V 侧一次设备的选择校验151.93N I kA === 29.69K I I kA ∞==0.50.20.050.75ima pr oc t t t t s =++∆=++=具体选择情况见表4-5：4.7高低压变电所线路选择10kV 母线与10kV 侧引出线先按照允许电压损失选择截面，然后再校验发热和机械强度。