1.前言 21.1设计原则 21.2本设计所做的主要工作 32.负荷计算及电容补偿 43.设计原理及要求 53.1 厂区平面布置图 53.2 负荷 53.3 年耗电量 53.4 电源 63.5 功率因数 63.6 电价计算 63.7 工厂的自然条件 64、设计内容 64.1 总降压变电站设计 64.2 车间变电所设计 74.3 厂区380V配电系统设计 75、设计相关计算 75.1 负荷计算 75.2总变压变电所变压器容量选择 95.3 总降压变电所和车间变电所位置选择 105.4 总降压变电所电气主接线设计 125.5 短路电流计算 135.6 主要电气设备选择 165.7 变电所进出线和低压电缆选择 186、防雷与接地 206.1防雷 206.2接地 217、设计总结 21参考文献 23随着经国民济的不断发展，世界各国的用电量也随之不断增加，电能已经成为一种特别重要的能源，电能对国民经济各部门以及人民生活的作用越来越重要，可以说，国民经济各部门和人民生活已经离不开电能了。

其中铸造工厂耗能是很大的，合理设计铸造工厂供电系统对节约用电，保护环境都是很关键而必要的。

合理用电、节约用电的迫切性和必要性已为人们所认识。

科学技术的发展，使用电和节电技术渗透到设计、运行、制造、管理等部门，其设计面愈来愈宽，内容愈来愈深，与实际联系也愈来愈密切，这都为培养高质量的供用电人才提出了更高的要求。

为了更好的适应现代工业社会的要求，把自己培养成一个合格的电气工程人员，我们必须尽可能多的掌握供配电知识、用电知识、节电知识。

为了更好的掌握书本知识，为了更好的把所学知识应用到生产实践，我们必须从教学实际出发，结合国情对工厂供电，配电的基本原理和实际应用有更深入的了解。

因此，我选择供电系统的设计，使我更深入的掌握工厂供配电知识，为将来走上工作岗位打下良好的基础。

关键词: 配电、动力、接地防雷负荷计算, 主接线设计，短路计算，配电装置1.前言1.1设计原则按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kV及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》、JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》等的规定，进行变电所设计必须遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

2、安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

3、当前为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

4、全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。

工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。

工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。

1.2本设计所做的主要工作目前世界上机械生产能源和动力主要来源于电能。

电网的正常运行是保证机械生产安全前提。

根据设计任务书的要求，结合实际情况和市场上现有的电力产品及其技术，本设计主要做了以下工作：1、负荷计算机械厂变电所的负荷计算，是根据所提供的负荷情况进行的，本文列出了负荷计算表，得出总负荷。

2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。

对它的基本要求是，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。

3、电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。

由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。

4、变压器选择根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号。

5、短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。

求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。

6、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。

并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。

7、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行电缆截面选择时必须满足发热条件：电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

2.负荷计算负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。

由于本机械厂用电部门较多，用电设备台数较多，设计采用需要系数法予以确定。

1．单台组用电设备计算负荷的计算公式 (1).有功计算负荷(单位为kW)：30d e P K P = (2-1)式中 30P —设备有功计算负荷(单位为k W )；e P —用电设备组总的设备容量(不含备用设备容量，单位为k W )； d K —用电设备组的需要系数。

(2).无功计算负荷(单位为kvar)3030tan Q P φ= (2-2)式中 30Q —设备无功计算负荷(单位为k var )；tan φ—对应于用电设备组功率因数cos φ的正切值。

(3).视在计算负荷(单位为kVA)(2-3)式中 30S —视在计算负荷(单位为k V A )；cos φ—用电设备组的功率因数。

(4).计算电流(单位为A)(2-4)式中 30I —计算电流(单位为A)；30S —用电设备组的视在功率(单位为kVA)；N U —用电设备组的额定电压(单位为kV)。

2．多组用电设备计算负荷的计算公式(1).有功计算负荷(单位为kW)3 30z p i P K P =∑•·∑ (2-5)式中 3z P —多组用电设备有功计算负荷(单位为k W )；30i P ·∑—所有设备组有功计算负荷30P 之和；p K ∑•—有功负荷同时系数，可取0.8～0.95（根据需要对车间干线、低压母线等不同情况取不同的系数）。

(2).无功计算负荷(单位为kvar)330z q i Q K Q Σ=∑ (2-6)30303NS I U =3030cos P S φ=式中 3z Q —多组用电设备无功计算负荷(单位为k var )；30i Q ∑—所有设备组无功计算负荷30Q 之和；q K Σ—无功负荷同时系数，可取0.85～0.95。

(3).视在计算负荷(单位为kVA)(2-7)(4).计算电流(单位为A)(2-8)(5).功率因数(2-9)3.设计原理及要求： 3.1 厂区平面布置图：3.2 负荷：负荷类型及负荷量见上表，负荷电压等级为380V 。

除空压站，煤气站部分设备为二级负荷，其余均为三级负荷。

3.3 年耗电量：工厂为二班制，全年工厂工作小时数为4500小时，最大负荷利用小时数：T max =4000小时。

年耗电量约为2015万kW ·h （有效生产时间为10个月）。

3.4 电源：仓库仓库锻工车间三车间锅炉房空气站仓库一车间二车间工具机修35kV 电源进线10kV备用电源进线煤气站33cos zzP S φ=333z z NS I U =22333z z z S p Q =+工厂东北方向6公里处有新建地区降压变电所，110/35/10kV，25MVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35kV或10kV中的一种电压，以一回架空线向工厂供电。

35kV侧系统的最大三相短路容量为1000MV·A，最小三相短路容量为500MV·A。

10kV侧系统的最大三相短路容量为800MV·A，最小三相短路容量为400MV·A。

备用电源：此外，由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。

3.5 功率因数：要求cos ≥0.85。

3.6 电价计算：供电部门实行两部电价制。

3.6.1基本电价：按变压器安装容量每1kV·A，6元/月计费；3.6.2电度电价：供电电压为35kV时，β=0.5元/（kW·h）；供电电压为10kV时，β=0.55元（kW·h）。

附加投资：线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/kW计算。

3.7 工厂的自然条件：本厂所在地区年最高气温为38℃，年平均温度为23℃，年最低气温为-8℃，年最热月最高气温为33℃，年最热月平均气温为36℃，年最热月地下0.8m处平均温度为35℃。

当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

本厂所在地区平均海拔高度为500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。

4、设计内容4.1 总降压变电站设计4.1.1 负荷计算4.1.2 主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

4.1.3 短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。

4.1.4 主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。

选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

4.1.5 主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。

4.1.6 配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

4.2 车间变电所设计：根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。

4.3 厂区380V 配电系统设计：根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

5.设计相关计算：5.1 负荷计算本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。

主要计算公式有： 有功计算负荷（kW) d C PeK P = 无功计算负荷（kvar ）: ϕtan C C P Q = 视在计算负荷（KVA ）：22C C C Q P S += 计算电流（A ）: N C CU S I 3/=第一车间、锻工车间的负荷计算：有功功率：KW PeK P d 27.46833.0141930=⨯== 无功功率：var 31.1874.027.468tan 30k P Q C =⨯==ϕ 视在功率：A KV Q P S .34.50431.18727.4682223023030=+=+=查表选择型号为S9—630/10型、电压为10/0.4KV 、Yyn0联接的变压器，其技术数据如下：，5.4%，9.0%,2.6,2.100===∆=∆K K I I KW P KW P 变压器的负荷率8.0630/34.504==β，则变压器的功率损耗为： var 85.23100/)5.48.09.0(630100/%)%(17.52.68.02.1220220k I I S Q KWP P P K N T K T =⨯+⨯=+⨯=∆=⨯+=∆+∆=∆ββ第二车间的负荷计算：有功功率：KW PeK P d 9.6693.0222330=⨯== 无功功率：var 53.45568.09.669tan 30k P Q C =⨯==ϕ视在功率：A KV Q P S .11.81053.4559.6692223023030=+=+=查表选择型号为S9—1000/10型、电压为10/0.4KV 、Yyn0联接的变压器，其技术数据如下：，5.4%，7.0%,3.10,7.100===∆=∆K K I I KW P KW P 变压器的负荷率81.01000/11.810==β，则变压器的功率损耗为：var 87.47100/)3.1081.07.0(1000100/%)%(97.83.1081.07.1220220k I I S Q KWP P P K N T K T =⨯+⨯=+⨯=∆=⨯+=∆+∆=∆ββ第三车间的负荷计算：有功功率：KW PeK P d 6.91252.0175530=⨯== 无功功率：var 78.2733.06.912tan 30k P Q C =⨯==ϕ 视在功率：A KV Q P S .78.95278.2736.9122223023030=+=+=查表选择型号为S9—1000/10型、电压为10/0.4KV 、Yyn0联接的变压器，其技术数据如下：，5.4%，7.0%,3.10,7.100===∆=∆K K I I KW P KW P 变压器的负荷率953.01000/78.952==β，则变压器的功率损耗为：var 87.47100/)5.4953.07.0(1000100/%)%(06.113.10953.07.1220220k I I S Q KWP P P K N T K T =⨯+⨯=+⨯=∆=⨯+=∆+∆=∆ββ工具、机修车间：有功功率：KW PeK P d 82.48938.0128930=⨯== 无功功率：var 35.12726.082.489tan 30k P Q C =⨯==ϕ 视在功率：A KV Q P S .11.50635.12782.4892223023030=+=+=查表选择型号为S9—630/10型、电压为10/0.4KV 、Yyn0联接的变压器，其技术数据如下：，5.4%，9.0%,2.6,2.100===∆=∆K K I I KW P KW P 变压器的负荷率804.0630/11.506==β，则变压器的功率损耗为：var 24100/)5.4804.09.0(630100/%)%(27.52.6804.02.1220220k I I S Q KWP P P K N T K T =⨯+⨯=+⨯=∆=⨯+=∆+∆=∆ββ空气站、煤气站、锅炉房的负荷计算：有功功率：KW PeK P d 22.84867.0126630=⨯== 无功功率：var 65.1692.022.848tan 30k P Q C =⨯==ϕ 视在功率：A KV Q P S .02.86565.16922.8482223023030=+=+=查表选择型号为S9—1000/10型、电压为10/0.4KV 、Yyn0联接的变压器，其技术数据如下：，5.4%，7.0%,3.10,7.100===∆=∆K K I I KW P KW P 变压器的负荷率865.01000/02.865==β，则变压器的功率损耗为：仓库负荷计算：有功功率：KW PeK P d 1653.055030=⨯== 无功功率：var 5.1157.0165tan 30k P Q C =⨯==ϕ 视在功率：A KV Q P S .41.2015.1151652223023030=+=+=查表选择型号为S9—250/10型、电压为10/0.4KV 、Yyn0联接的变压器，其技术数据如下：，4%，2.1%,05.3,56.000===∆=∆K K I I KW P KW P 变压器的负荷率，则变压器的功率损耗为：806.0250/41.204==β将各车间计算负荷的结果汇总于表2.1车间名称380侧计算负荷变压器容量/KV .A 变压器功率损耗 10KV 侧计算负荷有功负荷无功负荷 视在负荷 有功损耗 无功损耗 有功负荷 无功负荷 视在负荷 一车间、锻工车间468 187.31 504.34 630 5.17 23.82 473.44 211.13 518.38 二车间 669.9 455.53 810.11 1000 8.97 36.53 678.87 492.06 838.45 三车间 912.6 273.78 952.78 1000 11.06 47.87 923.66 321.65 978.06 工具、机修车间 489.82 127.35 506.11 630 5.27 24 495.05 151.35 517.71 空气站、煤气站、锅炉房848.22 169.65 865.02 1000 9.41 40.67 857.63 210.32 883.05 仓库 165 115.5 201.41 250 2.54 9.50 167.54 125 209.04 总计3596.231511.513944.69表5.1 工厂各车间计算负荷汇总5.2总变压变电所变压器容量选择由于工厂厂区范围不大，高压配电线路上的功率损耗可忽略不计，因此表5.1所示车间变压器高压侧的计算负荷可认为就是总降压变电所出线上的计算负荷。