工厂供电课程设计报告题目ＸX机械厂降压变电所的电气设计姓名学号班级指导老师完成日期2014.5.24一、设计任务书(一)设计题目ｘｘ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，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。
（三)设计依据１.工厂总平面图图11—2××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4200h,日最大负荷持续时间为6 ｈ。
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。
电气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表１—７4所示。
ﻬ表1-74 工厂负荷统计资料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10 kV 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１．５m;干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本厂约6 ｋm。
干线首端所装设的高压断路器断流容量为500 ＭV A。
此断路器配备有定时限过电流保护种电流速断保护，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70 kｍ,电缆线路总长度为15 km。
4．气象资料本厂所在地区的年最高气温为3５℃,年平均气温为2６℃,年最低气温为-100Ｃ，年最热月平均最高气温为35℃，年最热月平均气温为27℃，年最热月地下o.８ｍ处平均温度为24℃。
当地主导风向为东南风,年雷暴日数为15。
5．地质水文资料本厂所在地区平均海拔6０0m。
地层以粘土（土质)为主；地下水位为3m。
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,设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。
每月基本电费按主变压器容量计为18元／kV A，动力电费为0.20元/ｋw·h，照明(含家电)电费为0．56元/kw·h。
工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。
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纳供电贴费:6~lOkV为８０0元/ｋV A二、设计说明书(一)负荷计算和无功功率补偿2．无功功率补偿由表１—７4可知，该厂38０V侧最大负荷时的功率因数只有0.70。
而供电部门要求该厂lOkV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0．9０。
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O．90,暂取０.92来计算３８0Ｖ侧所需无功功率补偿容量：Q＝３0P（tanϕ1- tａnϕ2)=10４1[tan(arccoｓ0.70） - tａｎ(arccos０.92）］=618kｖar 参照图2—6，选PGＪl型低压自动补偿屏,并联电容器为BKMJ0.４—25—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1２５ｋvar×５=6２5kｖaｒ。
因此无功补偿后工厂380V侧和lOkV侧的负荷计算如表4—７4所示。
(二)变电所位置和型式的选择表５—9 各厂房坐标∑∑=++++++=ii i Px P P P P P x P x P x P x P x )(113211111332211 (3－1)∑∑=++++++=ii i Py P P P P P y P y P y P y P y )(113211111332211 ﻩ (3-2)把各车间的坐标代入（3-1）、(3－2)，得到x =4.6３1，y =4.0６８，因此近似点（4．6,４.1）。
（三)变电所主变压器及主接线方案的选择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） 装设一台主变压器 型号采用S9型，而容量根据式30S S T N ≥•，即选S N ｀T =2０00KＶA>Ｓ30=１629.19ＫV A 一台S ９-20０0/1０型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑与邻近单位相联的高压联络线来承担。
（2)装设两台主变压器 型号亦采用Ｓ9型,而每台变压器容量按式30)7.0~6.0(S S T N ≈•和)(30∏+I •≥S S T N 选择，即S N`T ≈(０.6～０．7） *16２9.19ＫV Ａ=(9７７.5１~１14０.4３)KV A 且 S N ｀T ＞ S 30(Ⅱ)=(127.65＋169.88+7４.２４)K ＶA=37１.７７KV A因此选两台S9－１000/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组均采用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，选择方案如图(四) 短路电流计算1.绘制计算电路 如图5—9所示。
高压柜列GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）(求k -1点的三相短路电流和短路容量(kVU c 5.101=）（1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗①电路系统的电抗:查表得S Ｎ10-１0Π型断路器的断流容量AMV S OC •=500,因此Ω=•==22.0500)5.10(221c 1A MV kV S U X OC②架空线路的电抗：查表得kmX /35.00Ω=，因此Ω=⨯Ω==1.26)/(35.002km km l X X③绘k -１点短路的等效电路，如图５－9所示,图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为Ω=+=+=-∑32.21.222.021)1(X X X K（2）计算三相短路电流和短路容量 ①三相短路电流周期分量有效值kAkV X U I k k 61.232.235.103)1(1c )3(1=Ω⨯==-∑-②三相短路次暂态电流和稳态电流kA I I I k 61.2)3(1)3()3(===''-∞③三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值kA kA I i sh 66.661.255.255.2)3()3(=⨯=''= kA kA I I sh 94.361.251.151.1)3()3(=⨯=''=④三相短路容量A MV kA kV I U S •=⨯⨯==47.4761.25.1033)3()3(（2）求k －2点的短路电流和短路容量(kVU c 4.02=)1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 ①电力系统的电抗Ω⨯=•=='4-2221102.3500)4.0(A MV kV S U X oc c②架空线路的电抗Ω⨯=⨯⨯Ω=='-32212021005.3)5.104.0(6）/（35.0)(kV kV km km U U l X X c c③电力变压器的电抗：查表得5%=k U ,因此Ω⨯=•⨯=•≈=3-222431081000）4.0（1005100%A kV kV S U U X X N c k④绘k -2点短路的等效电路如图6-9所示,并计算其总电抗为Ω⨯=Ω⨯+Ω⨯+Ω⨯=+++=++=-----∑33344343214321)2(1025.1021081005.3102.3//X X X X X X X X X X X k２）计算三相短路电流和短路容量 ①三相短路电流周期分量有效值kAkV X U I k c k 53.221025.1034.033)2(2)3(2-=Ω⨯⨯==--∑②三相短路次暂态电流和稳态电流kA I I I k 53.22)3(2)3()3(===''-∞③三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值kA kA I I kA kA I i sh sh 56.2453.2209.109.146.4153.2284.184.1)3()3()3()3(=⨯=''==⨯=''=④三相短路容量A MV kA kV I U S •=⨯⨯==61.1553.224.033)3()3(Ω⨯-3108-2以上短路计算结果综合如下表所示。
（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 (1）按工作电压选则 N U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,即≥⋅e N U N U ,高压设备的额定电压e N U ⋅应不小于其所在系统的最高电压max U ，即≥⋅e N U max U 。
N U =1０kV ， max U =１１.5ｋV ，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压e N U ⋅=12ｋV,穿墙套管额定电压e N U ⋅=１1.5k Ｖ，熔断器额定电压e N U ⋅=１2k Ｖ。
(2)按工作电流选择ﻩ 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ﻩ 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大短路有效值)3(k I 或短路容量)3(k S ,即 ≥oc I )3(k I 或≥)3(oc S )3(k S对于分断负荷设备电流的设备来说，则为≥oc I max ⋅OL I ,max⋅OL I 为最大负荷电流。
(4) 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a ）动稳定校验条件 ﻩ≥m ax i )3(shi 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b ）热稳定校验条件 ima tt I t I 2)3(2∞= 对于上面的分析，如表所示,由它可知所选一次设备均满足要求。
变电所一次设备的选择校2. 380Ｖ侧一次设备的选择校验同样，做出380V 侧一次设备的选择校验,如表所示，所选数据均满足要求。
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40m ｍ⨯４mm;３80V 母线选LM Ｙ-3(120⨯10)+8０⨯６，即相母线尺寸为12０ｍm ⨯10ｍｍ,而中性线母线尺寸为８0m ｍ⨯６mm 。