1、. 山 東 理 工 大 學設計題目：某機械廠降壓變電所的電氣設計學院：電氣與電子工程學院班級：自動化0803姓名： 學號：0812104055電氣與電子工程學院2011-11-28目錄 前言一、 負荷計算和無功功率補償二、 變電所位置和型式的選擇三、 變電所主變壓器臺數和容量及主接線方案的確定四、 短路電流計算五、 變電所一次設備的選擇與校驗六、 變電所所址選擇及平面布置圖七、 變壓器繼電保護整定計算參考文獻前言工廠供電是一門比較實用的課程，很好的掌握這門課程對以后的工作很有幫助。課程設計可以鞏固本課程理論知識掌握，還可以使我門對這門課程有一個整體的認識。掌握供配電設計的基本方法，通過解決各種

2、實際問題，培養獨立分析和解決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業的有關政策、方針、技術規程有一定的了解，在計算、繪圖、設計說明書等方面得到訓練。本設計根據設計任務書大體可分為理論分析與計算部分、變電所設計部分、電氣設計圖部分。理論分析與計算部分包括負荷計算、無功功率及補償計算、短路電流的計算、設備選擇及校驗計算、配電變壓器保護定值計算；變電所設計部分包括變電所位置和形式選擇、變電所主接線設計、變電所主變壓器臺數和容量、變電所一次設備的選擇與校驗、變電所高、低壓線路設計、變電所二次回路設計及繼電保護的整定、防雷和接地裝置設計；電氣設計圖包括變電所平面布置圖、廠區供電線路規劃圖、變電所高壓配電主

3、接線圖、變電所低壓配電主接線圖、變電所變壓器保護二次回路圖。由于本人水平有限，設計中錯漏難免，敬請老師批評指正！ 一、 負荷計算和無功功率補償 1、負荷計算（負荷的計算需要系數法、利用系數法、二項式等幾種）1）廠區各用電車間的計算負荷，用需要系數法計算公式如下：（3）用電車間負荷計算公式：（4）計算各車間負荷1）鑄造車間動力：92kW =107.56kVar; 照明： =7.79kW; =0kVar;2）以上方法計算出各車間的負荷，結果如下表：序號用電名稱負荷性質設備容量kW需要系數功率因數計算負荷1鑄造車間動力2300.40.6592107.56141.5174照明50.917.790.07

4、.7935.4小計99.79107.56146.82232鍛壓車間動力3000.30.690120150228照明60.919.350.09.3542.5小計99.35120155.8236.83金工車間動力2400.30.67296120182.3照明60.919.350.09.3542.5小計81.3596125.8191.24工具車間動力2000.40.680106.67133.4202.7照明50.917.790.07.7935.4小計87.79106.67138.2210.05電鍍車間動力3200.60.7192256320486.2照明60.919.350.09.3542.5小計2

5、01.35256325.7494.96熱處理車間動力1800.60.7108110.18154.3234.4照明50.917.790.07.7935.4小計115.79110.18159.8242.87裝配車間動力1200.40.654856.1273.8112.1照明50.917.790.07.7935.4小計57.7956.1280.6122.58機修車間動力1300.30.639526598.8照明40.916.240.06.2428.2小計45.245268.9104.79鍋爐房動力800.60.6486480121.5照明20.913.120.03.1214.2小計51.126481

6、.9124.510倉庫動力250.30.67.51012.519照明10.911.560.01.567.1小計9.061013.522.311宿舍照明2000.81277.130.0277.13421.1總計動力1125.76978.561580.132393.8照明取；1013.2929.613752089.12、無功功率補償計算1）、變壓器低壓側的視在計算負荷 有計算負荷表知；1125.76kW；978.56kVar;1580.13kVA; 2393.8A2）低壓側功率因數0.713）無功補償容量為使高壓側的功率因數0.90，則低壓側補償后的功率因數應高于0.90，取： 。要使低壓側的功率

7、因數由0.71提高到0.95，則低壓側需裝設的并聯電容器容量為：746.5kVar取為750 kVar；則補償后變電所的視在計算負荷為：=1125.76kW228.56kWar1148.7kVA4)變壓器的功率損耗 有功損耗：17.23kW 無功損耗：68.92kvar5）變電所高壓側的計算負荷 1142.99kW 297.48kvar 1181.07kVA 1794.45A補償后的功率因數為：0.970.90, 滿足要求。6)年耗電量估算 年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到：年有功電能消耗量： 年無功電能耗電量： 綜合本廠情況，年負荷利用小時數為4000h，取年平均有功負荷系

8、數為0.72，取年平均無功系數為0.78。由此可得： 年有功耗電量： 年無功耗電量： 三、變電所的位置和形式選擇由于本廠有二級重要負荷，考慮到對供電可靠性的要求，采用兩路進線，一路經10kV公共市電架空進線（中間有電纜接入變電所），另一路引自鄰廠高壓聯絡線。1、變電所選址的一般原則（1）盡量接近負荷中心，以降低低壓配電系統的電能損耗，電壓損耗和有色金屬消耗量。（2）僅出現方便，特別是要便于架空線進出線。（3）接近電源側，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。（4）設備運行方便，貼別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸(5)不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場合，無法遠離時，不宜設在污染源的下

9、風側。（6）不宜設在有劇烈震動或高溫的場所，無法避免時，應有防震和隔熱的措施。（7）不宜設在廁所、浴室或其他積水場所的正下方，且不易于上述場所相貼臨。（8）不宜設在有爆炸危險的環境中。（9）不宜設在地勢低洼和可能積水的場所。2、按負荷功率矩法確定負荷中心綜上所述，變電所位置如下圖所示某機械廠總平面圖四、變電所主變壓器的臺數和容量 （1）變電所主變壓器臺數的選擇 由主變壓器選擇的原則：1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。2）對季節性負荷或晝夜負荷變動較大而宜采用經濟運行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。 綜合本廠的情況，考慮到二級負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺變壓器。 （2）變電所主變壓器容

10、量的選擇 每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：1) 任一臺變壓器單獨運行時，以滿足總計算負荷的大約60%70%的需要，即：=（0.60.7）2) 任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要。即 代入數據可得：=（0.60.7）1181.07=(708.64826.85)由于二級負荷為556.2=556.2因此初步確定每臺主變壓器容量為800。另外，考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實際容量：也滿足使用要求，同時 又考慮到未來510年的負荷發展，初步取=1000。 綜上，我們選擇的變壓器型號為，其主要技術指標如下表：變壓器型號額定容量/。額定電壓連接組型號損耗/kW

11、空載電流(%)短路阻抗高壓低壓空載負載1000100.4Dyn11170092001.75備注五、變電所主接線選擇 工廠變配電所主接線有以下基本要求：安全，可靠，經濟，靈活。裝有兩臺主變壓器的小型變電所主接線選擇主要有以下三種（1）高壓無母線、低壓單母線分段的變電所主接線圖（圖1） 這種主接線的供電可靠性高，當任一主變壓器或任一電源進線停電檢修或發生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關，即可迅速恢復對整個變電所的供電。如果兩臺主變壓器高壓側斷路器裝設互為備用的備用電源自動投入裝置，則任一主變壓器高壓側斷路器因電源斷電（失壓）而跳閘時，另一主變壓器高壓側的斷路器在備用電源自動投入裝置作用下自

12、動合閘，恢復整個變電所的供電。這時該變電所可供一二級負荷。（2）高壓采用單母線、低壓單母線分段的變電所主變壓器（圖2） 這種主接線適用于裝有兩臺及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。任一主變壓器檢修或發生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。但在高壓母線或電源進線進行檢修或發生故障時，整個變電所仍要停電。這時只能供電給三級負荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯絡線時，則可供一、二級負荷。（3）高低壓側均為單母線分段的變電所主接線圖（圖3） 這種主接線的兩段高壓母線，在正常時可以接通運行，也可以分段運行。任一臺主變壓器或任一電源進線停電檢修或發生故障時

13、，通過切換操作，均可以迅速恢復整個變電所供電。因此，其供電可靠性相當高，可供一、二級負荷。 以上三種方案均能滿足主接線要求，但考慮到主接線安全，可靠，經濟，靈活基本要求。采用第二種方案。六、短路電流的計算 本廠的供電系統簡圖如圖（一）所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠8km的饋電變電站經LGJ-95（額定載流27566.32 A）架空線（系統按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為；一路為鄰廠高壓聯絡線。下面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量，如圖1所示短路點。1、 求k-1點的三相短路電流和短路容量（=10.5kV）

14、 （1）計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 1）電力系統的電抗：由條件知高壓斷路器的斷流容量為。 因此： 2）架空線路的電抗由表知 ，因此 3）繪k-1點短路的等效電路，如圖3-6a所示，圖中標出各元件的序號（分子）電抗值（分母），并計算其總電抗為 (2)計算三相短路電流和短路容量 1）三相短路電流在周期分量有效值2）三相短路次暫態電流和穩態電流3）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值4）三相短路容量2、求k-2點的短路電流和短路容量（）（1）計算短路電路中各元件的電抗及總電抗1）電力系統的電抗2）架空線路的電抗3）電力變壓器的電抗：有附錄表5查的，因此4）繪k-2點短路的等效電路圖如

15、圖所示，計算其總電抗為（2）計算三相短路電流和短路容量 1）三相短路電流在周期分量有效值 2）三相短路次暫態電流和穩態電流3）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值4）三相短路容量八、 變電所一次設備的選擇與校驗1、 變電所高壓一次設備的選擇一次設備按功能分主要有以下幾類：（1）變換設備 電力變壓器、電壓互感器、電流互感器、變頻機。（2）控制設備 高低壓開關設備（3）保護設備 熔斷器、避雷器（4）補償設備 電容器（5）成套設備 高壓開關柜、低壓配電屏、動力和照明配電箱。2、變電所高壓一次設備的校驗 1）設備的動態穩定校驗（1）一般電器的動穩定度校驗校驗條件：由以上短路電流計算得。并查找所

16、選設備的數據資料比較的：高壓斷路器 ，滿足條件；電流互感器 LZZQB6_10-0.5-200/5 ，滿足條件； JN-3-10/25接地開關 ，滿足條件。（2）絕緣子動態穩定度校驗校驗條件：（為絕緣子的最大允許負荷，三相短路時作用與絕緣子上的力）母線采用平放在絕緣子上，則：（其中a=200mm;l=900mm）,a為兩導體間的軸線距離；l為導體的兩相鄰支點間距離。所以：3.75kN滿足要求。（3）母線的動穩定度校驗校驗條件： 式中，為母線材料的最大允許應力（Pa），硬銅母線（TMY），=140MPa，硬鋁母線（LMY），=70MPa；10kV母線短路電流三相短路時所受的最大電動力：母線的彎曲

17、力度：母線截面系數：母線在三相短路時的計算應力：可得，滿足動穩定性要求。2）高壓設備的熱穩定度校驗（1）一般電器的熱穩定度校驗校驗條件： 式中， 為電器的熱穩定電流；t為電器的熱穩定試驗時間。常用高壓斷路器的和t可查附錄表8。高壓斷路器：=20kA,t=4s;接地開關：=25kA，t=4s。2.01kA，將數據代入上式，經計算以上電器均滿足熱穩定性要求。（2）高壓母線熱穩定度校驗校驗條件：查產品資料，的銅母線的,取=0.75s。母線截面：A=504=200允許的最小截面積：從而，該母線滿足熱穩定性要求。（3）高壓電纜的熱穩定度校驗校驗條件：允許的最小截面積：所選電纜YJV-350的截面A=50

18、 從而，該電纜滿足熱穩定性要求。3)變電所電壓一次設備的選擇低壓側采用的也是天津長城電器有限公司生產的GGD2型低壓開關柜，所選擇的主要低壓一次設備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖。部分初選設備：低壓斷路器：NA1 型智能萬能斷路器、TMS30型塑殼無飛弧智能斷路器 低壓熔斷器：NT系列電壓互感器：JDZ1系列電流互感器：LMZJ1 、LMZ1 系列 母線型號： TMY-3（8010）+1（606）絕緣子型號：ZA-6Y抗彎強度：3.75kN（戶內支柱絕緣子）另外，無功補償柜選用2個GCJ1-01型柜子，采用自動補償，滿足補償要求。4）變電所低壓一次設備的校驗由于根據低壓一次設備的選擇校驗項目和條件進行的低壓一次側設備選擇，不