工厂总降压变电所及高压配电系统设计课程设计报告名称:工厂供电课程设计题目:工厂总降压变电所及高压配电系统设计院系:机电工程学院班级:09级电气一班学号:090511056姓名:邬娟指导教师:吴利斌设计日期:2012.12.17-2012.12.30引言本次设计是针对工厂的总降压变电所及高压配电系统进行设计。

包括厂区内总降压变电所的位置确定、低压变电所的位置确定、短路电流计算、设备线路的选择、工厂防雷接地的设计等。

要求遵循经济性、可靠性、灵活性、安全性等原则，考虑供电工作的长远性利益，及工厂可持续发展，而对本厂区进行设计，是对《工厂供电》课程学习的综合检验，也是为将来工作打下良好基础。

目录引言 (1)1 设计原始资料 (4)1.1 工厂总平面布置图 (4)1.2 全厂各车间负荷情况表 (4)1.3 供用电协议 (5)1.4 工厂的负荷性质 (6)1.5 工厂的自然条件 (6)2 工厂电力负荷统计 (7)2.1 各车间电力负荷统计 (7)2.2 无功功率补偿 (8)2.3 总降压变电所所址选择 (8)2.3.1 供电电压等级介绍 (8)2.3.2 总降压变电所所址选择 (9)2.3.3 总降压变电所变压器选择 (10)2.4 车间变电所确定 (10)2.4.1 车间变电所变压器选择 (10)3 变电所主接线设计 (11)3.1 总降压变电所主接线设计 (11)3.2 车间变电所主接线设计 (11)4 短路电流计算 (12)5 电气设备选择 (13)5.1 主变压器35KV侧电气设备选择 (13)5.2 主变压器10KV侧电气设备选择 (14)5.3 各车间变电所二次电气设备选择 (15)6 母线及各电压等级进出线选择 (17)6.1 电源进线的选择 (17)6.1.1 35KV电源进线的选择 (17)6.1.2 10KV备用电源进线的选择 (17)6.2 10KV母线的选择 (17)6.3 10KV馈线的选择 (17)7 设备继电保护的设计 (18)7.1 主变压器继电保护 (18)7.1.1 瓦斯保护 (18)7.1.2 电流速断保护 (18)7.1.3 过电流保护 (19)7.1.4 过负荷保护 (19)7.2 10KV馈线继电保护 (20)7.3 10KV母线保护 (20)7.4 10KV备用电源进线继电保护 (21)8 防雷保护与接地装置的设计 (22)8.1 防雷保护设计 (22)8.1.1 直击雷防护 (22)8.1.2 雷电波防护 (22)8.2 接地装置的设计 (22)9 计算书 (23)10 课程设计总结 (38)参考文献 (39)1 设计原始资料 1.1工厂总平面布置图u7表1.11.2全厂各车间负荷情况汇总表序号 车间名称 Pe/kW Kd cos φ 1 机械加工车间 880 0.65 0.65 2 成品实验车间 2564 0.35 0.6 3 半成品试验车间750 0.65 0.75 4 线圈车间 328 0.55 0.65 5 汽车库 56 0.5 0.7 6 空压房 302 0.8 0.65 7锅炉房2600.90.8(4)(5) (6)(7)(3) (2)(1)(11) (8)(10)(12) (9)道路道路比例：1：5000(13)(15)(14)8 锻造车间180 0.6 0.659 备件车间560 0.5 0.710 原料车间550 0.35 0.6511 新品试制车间650 0.55 0.612 电机修理车间2300 0.6 0.713 设备处仓库（10KV转供负荷）654 0.55 0.7514 成品实验站内大型集中负荷3874 0.65 0.7515 加压站（10KV转供负荷）274 0.55 0.65表1.21.3供用电协议1）当地供电部门可提供两种电源：①从某220/35KV区域变电站提供电源，该站距离厂南5公里；②从某35/10KV变电所，提供10KV备用电源，该所距离厂南5公里。

2）配电系统技术数据。

（1）区域变电站35KV母线短路数据为：运行方式电源35千伏母线短容量说明系统最大运行方式时S（3）dmax=580兆伏安系统最小运行方式时S（3）dmin=265兆伏安表1.3（2）配电系统kVkV kVkVt op s3）供电部门对工厂提出的技术要求：①区域变电站35KV馈电线路定时限过流保护装置的整定时间为1.8秒，要求厂总降压变电所的保护动作时间不大于1.3秒。

②工厂在总降压变电所35KV侧计量。

③功率因素值应在0.9以上。

1.4工厂的负荷性质①本工厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大负荷利用小时数为2500小时。

②锅炉房提供高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。

由于距离市区较远，消防用水需要厂方自备。

因此，锅炉房要求较高的可靠性。

1.5工厂的自然条件（1）年最高气温为40℃，年最低气温5℃，年平均气温为10℃。

（2）站所选地址地质以粘土为主，地下水位3-5米。

（3）风向以东南风为主。

2 工厂电力负荷统计 2.1各车间电力负荷统计根据所给资料中全厂各车间负荷情况求出各车间电力计算负荷，如表2.1所示（计算过程详见计算书）。

序号车间名称Pe/kW Kdcos φ tan φ计算负荷KW P 30 var 30K Q A KV S ⋅30 A I 301 机械加工车间 880 0.65 0.65 1.17 572 669.24 880 13372 成品实验车间 2564 0.35 0.6 1.33 897.4 1193.54 1495.67 2272 3 半成品试验车间750 0.65 0.75 0.88 487.54296509884 线圈车间 328 0.55 0.65 1.17 180.4 211.07 277.54 422 5 汽车库 56 0.5 0.7 1.022828.5640616 空压房 302 0.8 0.65 1.17 241.6 282.67 371.69 565 7 锅炉房 260 0.9 0.8 0.75 234 175.5 292.54448 锻造车间 180 0.6 0.65 1.17 108 126.36 166.15 252 9 备件车间 5600.50.7 1.02280285.640060810 原料车间 550 0.35 0.65 1.17 192.5 225.22 296.15 450 11 新品试制车间 650 0.55 0.6 1.33 357.5 475.48 595.83 90512 电机修理车间 23000.60.7 1.0213801407.6 1971.43 299513设备处仓库 （10KV 转供）654 0.55 0.750.88 359.7 316.54479.62814成品实验站内大型集中负荷3874 0.65 0.75 0.88 2518.1 2215.93 3357.47 510115加压站 （10KV 转供） 274 0.55 0.65 1.17 150.7 176.32 231.85 13.4总计8.0=∑PK85.0=∑qKCos φ=0.67 6389.9 6985.8 9467.4 547表2.12.2 无功功率补偿本次采用并联电容器进行无功功率补偿，如表2.2所示（计算过程详见计算书）。

补偿前补偿后KVA S TN⋅ A KV S ⋅30 cos φ KVA S TN⋅ A KV S ⋅30cos φ 10000 9467.4 0.677500 6861 0.942并联电容器型号BWF-10.5-100-1所需台数51台表2.22.3 总降压变电所所址选择 2.3.1 供电电压等级介绍工厂电源从220/35KV 区域变电站引入，引入35KV 电源后，由于该工厂车间较多，并且分布密集，故不适宜由35KV 直接供电，需设工厂总降压变电所降为10KV 电压后，再为工厂供配电。

2.3.2 总降压变电所所址选择（1）负荷中心的确定（采用负荷功率矩法），如图2.3.2（1）示。

图2.3.2（1）（2）所址的确定（如图2.3.2（2）所示。

图2.3.2（2）综合考虑，最终确定工厂总降压变电所位于锅炉房东南方向处，原因如下：1、靠近电源进线，靠近负荷中心。

2、靠近道路，便于变配电设备运输。

3、位于锅炉房上风侧，环境清洁。

4、较远离锻造车间，免受震动。

5、远离人员集中区，有利于人员安全。

（3）类型：35KV侧采用露天式配电装置，10KV侧采用屋内式配电装置。

2.3.3 总降压变电所变压器选择根据给定材料，本工厂为二级负荷，且有10KV 备用电源，故只需要装设一台主变压器。

主变压器具体数据如表2.3.3（计算过程详见计算书）型号额定容量（KVA ）额定电压（KV ） 短路电压（%） 台数（台）3575001 SJL7500高压低压7.513510.5表2.3.32.4 车间变电所的确定车间变电所的位置，变压器的数量和容量，可根据厂区平面图提供的车间分布情况及车间负荷的中心位置，负荷性质，负荷大小等，结合其他各项原则，与工艺，土建有关方面协商确定。

本厂拟设6个车间变电所（其分布如图2.3.2（2）所示）。

其中，NO.1车间变电所在锅炉房附近，要求可靠性极高，且要保证供电安全，故采用独立式变电所，NO.2、NO.3、NO.5车间变电所采用附设式变电所，NO.4车间变电所采用车内变电所。

2.4.1 车间变电所变压器选择依据材料和上述车间变电所的确定，各车间变电所变压器统计如表2.4.1所示。

车间变电所序号变压器类型型号额定容量（KVA ）所需台数（台）额定电压（KV ）短路电压（%） 高压 低压NO.1 S9-315/10 315 1 10 0.4 4 NO.2 S9-2000/10 2000 2 10 0.4 6 NO.3 S9-2000/10 2000 1 10 0.4 6 NO.4 S9-2000/10 2000 1 10 0.4 6 NO.5S9-1600/1016001100.46 表2.4.13 变电所主接线设计3.1 总降压变电所主接线设计由前述知，总降压变电所用一台主变压器，故高压侧采用线路-变压器组接线方式，对于低压侧，以下拟定三种接线方案(如图3.1示)，比较如表3.1所示。

单母线接线单母线隔离开关分段单母线断路器分段图3.1比较项目低压侧主接线方案单母线（方案一）单母线隔离开关分段（方案二）单母线断路器分段（方案三）接线特点所需设备少，接线简单清晰，操作方便，灵活性差所需设备少，但隔离开关不能带负荷拉闸结构清晰，便于操作，可带负荷操作，便于日后操作供电可靠性差相对提高较高经济投资较小较小较大表3.1综合考虑，本变电所的电源进线只有5KM，出现故障的几率较小，且扩建可能性不大，也无需投入大量资金在设备上，且本工厂昼夜负荷变化较大。