山东理工大学供配电实用技术课程设计任务书设计题目：某机械厂降压变电所的电气设计电气与电子工程学院2011.11.1一、设计题目某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，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，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，绘制设计图纸。
三、设计依据1）工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用时数为4000h，日最大负荷持续时间为4h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余为三级负荷。
低压动力设备均为三相，额定电压为380V。
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图所示。
2）供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的走向参考工厂总平面图。
该干线的导线型号为LGJ-95,导线为等边三角形排列，线距为1m，干线首端距本厂8km，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。
为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低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达150km，电缆线路总长度25km。
3）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为15℃，年最热月平均最高气温为32℃，年最热月平均气温为28℃，年最热月地下0.8m处平均气温为21℃。
年主导风向为东北风，年雷暴日数为12。
4）地质水文资料：本厂所在地区平均海拔120m，地层为沙粘土为主，地下水位为3m。
5）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，按照两部电费制度缴纳电费。
每月基本电费按主变压器容量为4元/kVA，动力电费为0.6元/kWh，照明电费为0.55元/kWh。
本厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。
6）工厂总平面图见下图：工厂负荷统计资料表：总平面图四、设计任务要求在规定的时间内完成下列工作量：1、设计说明书包含：1）目录2）前言3）负荷计算和无功功率补偿4）变电所位置和型式的选择5）变电所主变压器台数和容量及主接线方案的确定6）短路电流计算7）变电所一次设备的选择与校验8）变电所所址选择及平面布置图（不画剖面图）9）专题：变压器继电保护整定计算（或防雷选择与计算）10）参考文献2、设计图纸变电所主接线图一张A3，五、设计时间2011年11月1日至2011年12月9日六、考核方法成绩按五级考核，分为优、良、中、及格和不及格。
成绩包括：设计说明书---------------------------------------------------50分图纸------------------------------------------------------------20分答辩------------------------------------------------------------30分其他没有说明的事情可根据具体情况处理。
指导教师：邓洪伟2011年11月1日前言为使工厂供电工作很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后，做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要求：1、安全在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。
2、可靠满足电能用户对供电可靠性的要求。
3、优质满足电能用户对电压和频率等质量的要求4、经济供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。
按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50059-92 《35~110kV 变电所设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，工厂供电设计遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策；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；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、能耗低和性能先进电气产品。
3、近期为主、考虑发展；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。
目录一、负荷计算和无功功率补偿 (7)1．负荷计算 (7)2．无功功率补偿 (8)二、变电所主变压器和主结线方案的选择 (8)1．变电所主变压器选择 (8)2．变压器主结线方案的选择 (8)3．两种主结线方案的技术经济比较 (9)三、变电所短路电流的计算 (10)1．绘制计算电路 (10)2．确定基准值 (10)3．短路电路中各元件的电抗标么值 (10)4．10.5KV侧k-1点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 (11)5．0.4KV侧k-2点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 (11)四、变电所一次设备的选择校验 (12)1．10KV侧一次设备的选择校验 (12)2．380V侧一次设备的选择校验 (12)五、变电所二次回路的选择及继电保护的整定 (13)1．二次回路选择 (13)2．继电保护的整定 (13)附录：参考文献 (15)附录：变电所主接线图图纸 (16)一、 负荷计算和无功功率补偿1． 负荷计算负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。
单组用电设备计算负荷的计算式:有功计算负荷d e K P P *= 无功计算负荷Φ*=tan P Q 视在计算负荷Φ=cos PS 计算电流N U S I 3=22Qj Pj Sj +=运用公式对各车间进行负荷计算如下表。
表1工厂负荷计算表说明：考虑到发展性原则以及安全性原则，本表中所有需要系数均取最大值，所有功率因数均取最小值。
变压器损耗估算ΔPb=1%S 30=0.01×1111=11.11kw ΔQb=5%I30=0.05×1688=84.4kvar2 无功功率补偿由表1可知，该厂380V 侧最大负荷是的功率因数只有0.728.而供电部门要求该厂10KV 进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.90。
考虑到变压器的无功功率损耗ΔQb，远远大于有功功率损耗ΔPb，因此，在变压器的10kV 侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于0.9，现设cosφ=0.97，则10kV 侧在补偿前的功率因素为: 3030/S P 1cos =Φ=809/1111=0.728 因此，所需要的补偿容量为：)21(30Φ-Φ=tg tg P Qc)97.0arccos 728.0arccos (809tg tg -⨯=var 559k =选取var 410k Qc =选并联电容器为BCMJ0.4—14—3型，总共容量14kvar ⨯40=560kvar 。
10kV 侧在补偿后的负荷及功率因素计算：kW Pb P Pjg 11.82011.1180930=+=∆+=var 4.2865604.8476230k Qc Qb Q Qjg =-+=-∆+=Kva Qjg Pjg Sjg 7.8684.28611.8202222=+=+=Pjg/Sjg 2cos =Φ=820.11/868.7 =0.94因此无功功率补偿后工厂380V 侧和10V 侧的负荷计算如表2。
表2 无功功率补偿后工厂的计算负荷项目cos φ 计算负荷 P30/kwQ30/kvarS30/kva I30/A380V侧补偿前负荷0.728 809 762 1111 1688380V侧无功补偿容量-560380V侧补偿后负荷0.97 809 202 834 1267主变压器功率损耗11.11 84.410KV侧负荷总计0.94 820.11 286.4 868.7 50.2二、变电所位置和型式的选择本处虽然老师给出了负荷中心的位置，但是由于负荷中心与工厂的所有车间都隔着一条大街，而且，变电所属于易燃易爆场所，应该远离宿舍区域。
最后，变电所在厂区外不便于管理，故我选择靠近负荷中心的位置车间1与车间4 车间5之间的位置，大致符合变电所选址标准：（1）尽量靠近负荷中心。
（2）进出线方便（靠近工厂外围）。
（3）接近电源侧。
（4）设备运输方便（靠近工厂大门）。
（5）工厂厂区常年东北风。
变电所选取在东北方位，处于上风头，不会有太多的杂质积聚。
（6）不靠近厕所浴室。
变电所位置如下图图一图一三、 变电所主变压器和主结线方案的选择1． 变电所主变压器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系列的，选SN.T=100KVA>S30=868.7KVA ，即选一台S9—100/10（6）型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的低压联络线来承担。
（2）装设两台主变压器型号采用S9系列的变压器，而每台容量为：kar kar S T N 4.336)4.44160132(S 608:520kva 7.868)7.0:6.0(S )(30.N.T =++=≥=⨯≈∏+I ）（ 因此 选每台台变压器的容量为630kar因此选两台S9—630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的低压联络线承担。
主变压器的联结组别均采用,0Y yn 。
2．变压器主结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结线方案如图1（2）装设两台主变压器的主结线方案如图2装设一台主变的主结线方案装设两台主变的主结线方案变压所主接线图如下图：QF5高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图变配电所总体布置如下：室内型，两台变压器（3）两种主结线方案的技术经济比较表3 两种主结线方案的技术经济比较从上表可以看出，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，装设一台主变的方案不能满足发展的需要，因此决定采用装设两台主变的方案。