设计说明书《工厂供电》课程设计学院：机电工程学院学号：专业（方向）年级：电气工程及其自动化学生姓名：福建农林大学机电工程学院电气工程系2011年 1月 7日前言课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。

此次课程设计是某机械厂降压变电所的电气设计，是一个实际的设计课题，能更好的让我们体会到实际的供配电系统是怎么回事。

它涵盖了本书几乎所有的内容，包括全厂负荷统计，变压器的选择，短路电流的计算，供电线路的选择，供电设备的选择，无功补偿等等，并要求画变电所主接线图。

同时课程设计也是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，了解工厂供电设计的基本方法，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为以后工作奠定基础。

本设计可分为八部分：负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；防雷和接地装置的确定；附参考文献。

由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！目录1负荷计算和无功功率补偿 (1)2变电所位置和型式的选择 (2)3变电所主变压器及主接线方案的选择 (3)4短路电流的计算 (6)5变电所一次设备的选择校验 (8)6变电所进出线及与邻近单位联络线的选择 (9)7变电所的防雷保护与接地装置的设计 (13)8变电所主接线电路图 (14)9参考文献 (16)XX机械厂降压变电所的电气设计（一）负荷计算和无功功率补偿1、负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表2所示。

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素只有0.72。

而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时功率因素不应低于0.9。

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素应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Q C=P30(tanϕ1- tanϕ2)= 770.2 [tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]kvar=370kvar参照图1，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台相结合，总共容量为84kvar⨯5=420kvar。

因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。

图1PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案（二）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，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。

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（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，1P 、2P 、Λ3P 10P 分别代表厂房1、2、3...10号的功率，设定1P （1.8，4.1）、2P （2.8，2.6）、3P（4.2，0.8）、4P （3.0，5.0）、5P（5.0，5.0）、6P （5.0，3.7）、7P （5.0，2.5）、8P （6.9，5.0）、9P （6.9，3.7）、10P（6.9，2.5），并设11P （0.7，0.7）为生活区的中心负荷，如图2所示。

而工厂的负荷中心假设在P(x ,y ),其中P=1P +2P +Λ3P +11P =i P∑。

因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：∑∑=++++++=i i i Px P P P P P x P x P x P x P x )(113211111332211ΛΛ （1-1） ∑∑=++++++=iii Py P P P P P y P y P y P y P y )(113211111332211ΛΛ（1-2）把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到x =3.2，y =2.8 。

由计算结果可知，工厂的负荷中心在7号厂房（锻压车间）的东北角。

考虑到周围环境及进出线方便，决定在7号厂房的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。

图2 按负荷功率矩法确定负荷中心（三） 变电所主变压器及主接线的选择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考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台变压器型号为S9型，而容量根据式30S S T N ≥⋅，T N S ⋅为主变压器容量，30S 为总的计算负荷。

选T N S ⋅=1000 KV A>30S =843.3kV A ，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。

（2）装设两台变压器型号亦采用S9型，而每台变压器容量根据式（1）、（2）选择，即⨯≈⋅)7.0~6.0(T N S 843.3kVA=（505.98～590.31）kVA（1）S N ·T ≥S 30 (Ⅱ)=(88.6+131.5+38.1)=258.2kVA (2)因此选两台S9-400/10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Yyn0 。

2．变电所主接线方案的选择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： （1）装设一台主变压器的主接线方案 如图3所示 （2）装设两台主变压器的主接线方案 如图4所示3.两种主接线方案的技术经济比较 如表4所示。

表4 主接线方案的技术经济比较比较项目 装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术供电安全性 满足要求 满足要求 供电可靠性 基本满足要求满足要求变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。

（四） 短路电流的计算1.绘制计算电路 如图5所示图5 短路计算电路2.确定短路计算基础值设Sd=100MVA ，Ud=Uc=1.05UN ，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 kVMVA U S I d d d 1444.03100322=⨯==10.5kV 0.4kV3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值 （1）电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量ocS =400MVA ，故*1X =100MVA/400MVA=0.25（2）架空线路查表得LGJ-150的线路电抗kmx /36.00Ω=，而线路长10km ，故26.3)5.10(100)1036.0(2202=⨯Ω⨯==*kV MVAU S lx X c d（3）电力变压器查表得变压器的短路电压百分值%k U =4.5，故kVAMVAS S U X N d k 10001001005.4100%3⨯==*=4.5式中，NS 为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图6所示。

图6 短路计算等效电路4. k-1点（10.5kV 侧）的相关计算 (1)总电抗标幺值*2*1)1(X X X k +=*-∑=0.25+3.26=3.51(2) 三相短路电流周期分量有效值kA kAX I I k d k 56.151.35.5*)1(1*1===-∑=(3) 其他短路电流kA I I I k 56.1)3(1)3()3(''===-∞kA kA I i sh 98.356.155.255.2)3('')3(=⨯==kA kA I I sh 36.256.151.151.1)3('')3(=⨯==(4) 三相短路容量MVA MVAX S S k dk 49.2851.3100*)1()3(1===-∑-5.k-2点（0.4kV 侧）的相关计算 (1)总电抗标幺值*3*2*1)1(X X X X k ++=*-∑=0.25+3.26+4.5=8.0125.01 k-1 k-226.32 5.43(2)三相短路电流周期分量有效值kA kAXI I k d k 98.1701.8144*)2(2*2===-∑=(3) 其他短路电流kA I I I k 98.17)3(1)3()3(''===-∞kA kA I i sh 08.3398.1784.184.1)3('')3(=⨯==kA kA I I sh 60.1998.1709.109.1)3('')3(=⨯==(4)三相短路容量MVA MVAX S S k dk 48.1201.8100*)2()3(2===-∑-以上短路计算结果综合图表5所示。

表5短路计算结果（五）变电所一次设备的选择校验1. 10kV 侧一次设备的选择校验 如表6所示。

2.380V 侧一次设备的选择校验 如表7所示。

3.高低压母线的选择 查表得到，10kV 母线选LMY-3(40⨯4mm),即母线尺寸为40mm ⨯4mm;380V 母线选LMY-3（120⨯10）+80⨯6，即相母线尺寸为120mm ⨯10mm ，而中性线母线尺寸为80mm ⨯6mm 。

（六）变压所进出线与邻近单位联络线的选择1．10kV 高压进线和引入电缆的选择 （1） 10kV 高压进线的选择校验 采用TJ 型铜绞线架空敷设，接往10kV 公用干线。

1) 按发热条件选择由30I =T N I⋅1=57.7A 及室外环境温度33°C ，查表得，初选TJ-16,其35°C 时的al I =120.62A>30I,满足发热条件。

2) 校验机械强度查表得，最小允许截面积min A =352mm ，因此按发热条件选择的TJ-16不满足机械强度要求，故改选TJ-35。

由于此线路很短，不需要校验电压损耗。

（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJ22-10000型交联聚乙烯绝缘的铜芯电缆直接埋地敷设。

1)按发热条件选择由30I =T N I⋅1=57.7A 及土壤环境25°，查表得，初选缆线芯截面为252mm 的交联电缆，其al I =116.1A>30I,满足发热条件。

2)校验热路稳定按式C t IA A ima)3(min ∞=≥计算满足短路热稳定的的最小截面22)3(min 25=A 18.913765.01560mm mm Ct IA ima <=⨯==∞式中 C 查表为137；ima t按终端变电所保护动作时间0.5s ；加断路器断路时间0.1s ；再加0.05s 计，故imat =0.65s 。