电力工程课程设计说明书某机械厂降压变电所的电气设计学生姓名：学号：学院：计算机与控制工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：2015年 7 月电力工程基础课程设计任务书2014~2015 学年第 2 学期学院：计算机与控制工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：××厂降压变电所电气部分设计起迄日期:2015.6月 28 日~ 7月 11 日课程设计地点:07803指导教师:秦鹏学科部副主任：下达任务书日期: 2013 年 6月 3日课程设计任务书附表：工厂负荷统计资料3金工车间动力3600.20.65照明50.8 1.0 4工具车间动力2800.20.63照明80.8 1.0 5电镀车间动力2500.40.60照明50.7 1.06热处理车间动力1000.50.75照明60.7 1.07装配车间动力1400.380.68照明60.77 1.0 8机修车间动力1900.370.69照明 2.80.8 1.0 9锅炉房动力800.630.78照明10.77 1.0 10仓库动力300.380.82照明20.78 1.0生活区照明2800.770.97目录1 前言 (1)1.1 工厂供电设计的一般原则 (1)1.2 工厂供电设计内容及步骤 (1)1.3 工厂供电的意义和要求 (2)2 负荷计算和无功功率补偿 (4)2.1 负荷计算 (4)2.2 无功功率补偿 (5)3 变电所位置和型号的选择 (6)4 变电所主变压器的选择和主结线方案的选择 (7)4.1 变电所变压器的选择 (7)4.2 变压器主接线方案的选择 (8)5 短路电流的计算 (10)5.1 绘制计算电路 (10)5.2 确定基准值 (10)5.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值 (10)5.4 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电流 (11)5.5 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电流 (11)6 变电所一次设备的选择校验 (13)6.1 6kV侧一次设备的选择校验 (13)6.2 380V侧一次设备的选择校验 (13)6.3 高低压母线的选择 (14)7 变电所进出线以及邻近单位联络线的选择 (15)7.1 6kV高压进线和引入电缆的选择 (15)7.2 380V低压出线的选择 (15)7.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验 (17)8 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 (19)8.1 变电所二次回路方案的选择 (19)8.2 变电所继电保护装置 (19)9 变压所的防雷保护与接地装置的设计 (21)9.1 直击雷防护 (21)9.2 雷电侵入波的防护 (21)9.3 变电所公共接地装置的设计 (21)10 结论 (23)参考文献 (24)1 前言1.1工厂供电设计的一般原则工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和设计规范，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属和保护环境等技术经济政策。
（2）工厂供电设计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，设计中应采用符合国家标准的效率高、能耗低和性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电气产品。
（3）工厂供电设计应根据工作特点、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，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。
（4）工厂供电设计必须从全局出发，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。
作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。
1.2 工厂供电设计内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。
解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。
其基本内容有以下几方面：（1）负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。
考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。
列出负荷计算表、表达计算成果。
（2）工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，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，确定变压器的台数和容量。
（3）工厂总降压变电所主结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。
对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。
（4）厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。
参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。
按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。
用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。
（5）厂供、配电系统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，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。
由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。
1.3 工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，也称工厂配电。
众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。
电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。
因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。
电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
工厂供电工作要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，就必须达到以下基本要求：（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
（3）优质应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要少，运行费用要低，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，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
2 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算各厂房及生活区的负荷计算如表1所示：表1 各厂房负荷计算2.2 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0.74.而供电部门要求该厂6KV 进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.90。
而在变压器低压侧进行补偿时，考虑到变压器的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，可按低压侧补偿后的功率因数为0.92来计算补偿容量。
因此，需装设的电容器容量为：381Kvar =]Kvar ) arccos0.92(tan -) arccos0.74(788.7[tan )tan -(tan P =Q 2130c =φφ选BW0.4-14-3型电容器，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量84Kvar*5=420Kvar 。
因此无功补偿后工厂380V 侧和6KV 侧的负荷计算如表2所示：表2 无功补偿后工厂的计算负荷3 变电所位置和型号的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X 轴和Y 轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P 1(x 1,y 1) 、P 2(x 2,y 2) 、P 3(x 3,y 3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P 为P 1+P 2+P 3+…=∑P i .因此仿照《力学》中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:i i i 321332211P )x P (P P P x P x P x P x ∑∑=++++=⋯⋯ (3.1)ii i 321332211P )y P (P P P y P y P y P y ∑∑=++++=⋯⋯ (3.2)按比例K 在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3所示：表3 各厂房坐标位置坐标轴12 3 4 5 6 7 8 9 10 生活区X(㎝) 2.2 2.2 5.5 5.5 6.8 10.5 10.5 10.5 10.5 14.81.1 Y(㎝) 8.66.08.66.03.010.37.75.12.57.70.4由计算结果可知，x=5.2 y=5.1工厂的负荷中心在4号厂房的西南角。
考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在4号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。
4变电所主变压器的选择和主结线方案的选择4.1 变电所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）装设一台变压器型号采用S9选择S N.T=1000>871.5KVA选用一台S9-1000/6型低损耗配电变压器，工厂二级负荷的配用电源，由邻近单位相连的高压联络线来承担。
（2)装两台变压器型号仍采用S9每台容量按(SN.T 610.05)KVA)0.6-0.7=S30-(522.9而且2)+=≥SN.TS30(1(202+436KVA65)KVA=169+因此选用两台S9-630/6型低损耗配电变压器，工厂二级负荷的配用电源，由邻近单位相连的高压联络线来承担。
主变压器的联结组别均采用Yyn0图2 装设一台主变的主接线方案高压柜列图图2 装设两台主变的主接线方案高压柜列图4.2变压器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：（1）装设一台主变压器的主接线方案，如图1所示：（2）装设两台主变压器的主接线方案，如图2所示：（3）两种主结线方案的技术经济比较，如表4所示：比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性瞒足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于有一台主变，电压损耗略大由于有两台主变，电压损耗略小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好从表4可以看出，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，因此决定采用装设一台主变的方案。