四川大学网络教育学院课程设计说明书课程设计题目：车间变电所设计校外学习中心:学生姓名:专业: 电气工程及其自动化层次:年级: 11秋学号:一、前言本设计是根据创越机械厂的供电电源情况及本厂用电容量和负荷性质，同时考虑到工厂的发展规划，按照保障人身和设备的安全、供电可靠、技术先进和经济合理的要求，采用符合国家现行有关标准的效率高、低能耗、性能先进的电气产品等原则进行变电所的电气设计。

本设计共分八章，首先根据创越机械厂的负荷情况进行有关计算，确定出变电所的位置在电镀车间的东侧紧靠厂房而建，型式为附设式，而后对变电所主接线方案进行选择。

采用单母线接线，考虑到厂里有二级负荷，故除由附近一条10KV的公共电源干线取得工作电源外，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源，再通过对两种方案(方案1：装设一台主变压器，型号为S9-1600/10；方案2：装设两台主变压器，型号为S9-1250/10)的技术经济比较得出两种方案均能满足技术指标要求，但方案1比方案2节省397.405万元，经济指标远优于方案2，最终选择方案1，接着通过短路电流计算选择和校验变电所的一次设备，确定出高压断路器采用S N10-10I/630，隔离开关采用GN86-10/200型，户外采用GW4-15G/200型等设备的型号规格及变电所高低压进出线的型号。

为了保证供电的安全可靠性，最后两章论述了本所采用的二次回路方案、继电保护方式及变电所的防雷规划与接地装置的设计。

本设计在各位老师的指导下已完成，在此对各位老师表示衷心的感谢，如有不恰之处，请多多指教。

二、目录第一章负荷计算和无功功率补偿 (1)第二章变电所位置和型式的选择 (3)第三章变电所主变压器和主接线方案选择 (4)第四章短路电流的计算 (7)第五章变电所一次设备的选择校验 (10)第六章变电所进出线和与邻近单位联络线的选择 (12)第七章变电所二次回路方案的选择与继电保护整定 (23)第八章变电所的防雷保护与接地装置的设计 (27)主要参考文献 (29)第一章负荷计算和无功功率补偿一、负荷计算根据设计任务书所给的负荷资料，各厂房和生活区的负荷计算如表1-1所示：表1-1：负荷计算表二、无功功率补偿由表1-1可知，该厂380V侧最大负荷时功率因数只有0.73。

根据《全国供用电规则》规定高压供电的工业用户，功率因数不得低于0.9，否则需增设无功功率的人工补偿装置。

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0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=846.9[tan(arccos0.73)-tan(arccos0.92)]kvar=432kvar参照《并联电容器装置设计规范》，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2(主屏)1台与方案4(辅屏)3台相组合，总共容量112×4＝448kvar。

因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧负荷的负荷计算如表1-2所示。

表1-2：无功补偿后工厂的计算负荷第二章 变电所位置和型式的选择变电所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阵法来确定。

在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标，测出各车间和宿舍负荷点的坐标位置如图2-1示，根据负荷功率矩法可得负荷中心的坐标为：74.99653.69362806.1005.652.333.66791086.65982.644.1263.1228096.104.905.658.92.335)3.66791086.65(3)982.644.126()(==++++++++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯++++⨯++==∑∑ii iPX P X 13.44.99659.41162806.1005.652.333.66791086.65982.644.12662808.26.108.305.658.42.3323.663799.310856.6529832.649.34.126)(==++++++++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑∑ii i PY P Y 所以，负荷中心坐标为A(7,4.13)由计算结果可知，工厂负荷中心在5号厂房的东面。

考虑到方便进出线用周围环境情况，决定在5号厂房的东侧紧靠厂房处修建工厂变电所，其型式为附设式，如图2-1。

大 街大街厂门厂后门大街厂生活区负荷中心34567812910113456781291011121334567812公共电源电线比例：1:2000(3,2)(3,3)(3,3.9)(5,5)(5,3.9)(5,3)(5,2)(7,4.13)(9,2.8)(9.4,3.8)(9.8,4.8)(12.3,6)邻 厂YX0图2-1 创越机械厂总平面图第三章变电所主变压器和主接线方案选择一、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：1.装设一台主变压器型式采用S9，主变压器容量选择应满足的条件为：Sn≥S30，同时考虑工厂的生产发展需要，按五年规划，每年负荷增长10％，则计算负荷为(1+10%)5×S30=1521KV A，即选一台S9－1600/10型低损耗配电变压器。

至于工厂二级负荷的备用电源，由表1-1可知该厂二级负荷有铸造车间176KV A、电镀车间149KV A、锅炉房92KV A，由于二级负荷达417KV A，380KV侧电流达633.6A，距离以较长，因此不能采用低压联络线作备用电源，而采用从邻近单位接高压电源来作为备用电源。

2.装设两台主变压器型式亦采用S9，而每台容量按下式选择，按五年规划计算五年后的计算负荷(1+10%)5×944.4=1521KV A，即Sn≈0.7S30 =0.7×1521KV A =1064.7KV A=(176+149+92)KV A=417KV A且Sn≥S30(Ⅱ)因此选两台S9－1250/10型低损耗配电变压器。

工厂二级负荷的备用电源亦由与其邻近单位相联的高压联络线来承担。

3.主变压器互联结组别均采用Yy no二、变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：1.装设一台主变压器的主接线方案如图3-1所示(高压侧的主接线)。

2.装设两台主变压器的主接线方案 如图3-2所示(高压侧的主接线)。

图3-1 装设一台主变的主结线方案S9-1250S9-1250GG-1A(J)-03GG-1A(F)-540GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54（备用）高压柜列S9-160010/0.4KV220/380VGG-1A(F)-07联络线（备用电源）GG-1A(F)-07GWFS4-1010KV-10GG-1A(J)-03GG-1A（F）-113（备用）图3-2 装设两台主变的主结线方案GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(F)-96主变GG-1A(J)-01联络主变GG-1A(F)-07GG-1A（F）-540高压柜列220/380V10/0.4KVGG-1A（F）-9610/0.4KVGG-1A（J）-01GG-1A(F)-54（备用电源）联络线GG-1A(F)-07GG-1A（F）-1110KV3.两种主接线方案的技术经济比较(表3-1)表3-1：两种主接线方案的比较从上表可知，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，方案1比方案2节省397.405万元，因此决定采用装设一台主变的方案(方案1)。

第四章 短路电流的计算一、绘制计算电路(如图4-1所示)图4-1 短路计算电路S9-16000.4KV系统LGJ-150,8Km10.5KV(1)500MVA(2)(3)K-1K-2二、选择基准设S d =100MV A ，U d =U N 即高压侧U d1=10.5KV ，低压侧U d2=0.4KV 则KA KV MVA U S I d d d 5.5)5.103(100)3(11=⨯== KA KV MVA U S I d d d 144)4.03(100)3(22=⨯==三、计算短路电路中各元件的电抗标么值如下1.电力系统：X*1= S d /S n =100MV A /500MV A =0.22.架空线路：查表得LGJ-150的X 0=0.36 /km ，而线路长8 km ，故 X*2=(0.36×8)× S d /U e 2=100MV A /(10.5 KV)2=2.63.电力变压器：查表得U z %=4.5故X*3=U z %/ 100 × S d / S e =4.5/100×100MV A /1600 KV A=2.8 绘制等效电路，如图4-2所示：图4-2 等效电路2.82.60.2123K-1K-2四、计算k-1点(10.5KV 侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1.总电抗标么值X*∑(k-1)= X*1+ X*2=0.2+2.6=2.8 2.三相短路电流周期分量有效值I (3)k-1= I d1 / X*∑(k-1)=5.5KA /2.8=1.96 KA 3.其它短路电流I `` (3) = I (3)∞= I (3)k-1=1.96 KA i (3)sh = 2.55 I 〝(3) =2.55×1.96KA=5.0KA I (3)sh = 1.51 I 〝(3) =1.51×1.96KA=2.96KA 4.三相短路容量S (3)k-1= S d / X*∑(k-1)= 100MV A /2.8=35.7 MV A五、计算k-2点(0.4KV 侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1.总电抗标么值X*∑(k-2)= X*1+ X*2+ X*3=0.2+2.6+4.5=7.3 2.三相短路电流周期分量有效值 I (3)k-2= I d2 / X*∑(k-2)=144KA /5.6=25.7 KA 3.其它短路电流I 〝(3) = I (3)∞= I (3)k-2=25.7 KAi(3)sh = 1.84I〝(3) =1.84×25.7KA=47.3KAI (3)sh = 1.09 I〝(3) =1.09×25.7KA=28.01KA4.三相短路容量S(3)k-2= S d / X*∑(k-2)= 100MV A /5.6=17.85MV A 以上计算结果综合如表4-1所示表4-1：短路计算结果第五章变电所一次设备的选择校验一、10KV侧一次设备的选择校验(见表5-1所示)：表5-1：10KV侧一次设备的选择校验表5-1所选设备均满足要求。