供配电课程设计报告 毕业设计 —变电所

目 录

1、引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2、负荷计算和无功功率补偿„„„„„„„„„„„„5

3、变电所位置和形式的选择„„„„„„„„„„„„7

4、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择„„8

5、短路电流的计算„„„„„„„„„„„„„„„ 12

6、变电所一次设备的选择与校验„„„„„„„„„ 15

7、变电所进出线以及邻近单位联络线的选择„„ 17

8、 电气主接线图„„„„„„„„„„„„„„„ 28

9、变电所的防雷保护„„„„„„„„„„„„„„ 32

10、心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„34

11、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„35

12、附图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„36

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1.引 言

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。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。

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。

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1.1 工厂供电设计的一般原则

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》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

（1） 遵守规程、执行政策； （2） 安全可靠、先进合理； （3） 近期为主、考虑发展； （4） 全局出发、统筹兼顾。 1.2 工厂供电设计的基本内容

工厂供电设计主要内容包括工厂变配电所设计、工厂高压配电线路设计、车

间低压配电线路设计及电气照明设计等。其基本内容如下： （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

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书表达设计成果。

（5）工厂供、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。 （6）改善功率因数装置设计

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。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。 （7）变电所高、低压侧设备选择

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，选择变电所高、低压侧电器设备，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。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。 （8）继电保护及二次结线设计

为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。

（9）变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。

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2. 负荷计算和无功功率补偿

2.1 负荷计算

表2.1 机械厂负荷计算表

编 号 名称 类别 设备 需要 容量 系数 PekW Kd cos 250 5 255 290 8 298 310 7 317 340 7 347 190 7 197 130 6 136 140 8 148 130 5 135 75 2 77 25 1 26 340 1880 0.35 0.74 0.24 0.8 0.25 0.73 0.29 0.71 0.47 0.85 0.47 0.81 0.34 0.72 0.24 0.79 0.72 0.77 0.37 0.82 0.79 0.68 1 0.62 1 0.64 1 0.65 1 0.72 1 0.78 1 0.68 1 0.63 1 0.75 1 0.83 1 0.97 计 算 负 荷 P30kWQ30kvarS30kVA I30A tan 1.08 0 1.27 0 1.2 0 1.17 0 0.96 0 0.8 0 1.08 0 1.23 0 0.88 0 0.67 0 0.23 87.5 3.7 91.2 69.6 6.4 76 77.5 5.1 82.6 98.6 5 103.6 89.3 6 95.3 61.1 4.9 66 47.6 5.8 53.4 31.2 4 35.2 54 1.5 55.5 9.3 0.8 10.1 268.6 937.5 94.3 0 94.3 88.1 0 88.1 93 0 93 115.3 0 115.3 86.1 0 86.1 49 0 49 51.3 0 51.3 38.5 0 38.5 47.6 0 47.6 6.2 0 6.2 67.3 128.7 3.7 131.2 112.3 6.4 116.4 121.1 5.1 124.4 151.7 5 155 124 6 128.4 78.3 4.9 82.2 70 5.8 74 49.5 4 52.2 72 1.5 73.1 11.1 0.8 11.9 276.9 195.5 16.8 199.3 170.6 29.1 176.9 184 23.2 189 230.5 22.6 235.5 188.4 27 195.1 119 22.1 124.9 106.4 26.2 112.4 75.2 18 79.3 109.4 7 111 16.9 3.7 18.1 420.7 1 铸造动力 车间 照明 小计 2 锻压动力 车间 照明 小计 3 金工动力 车间 照明 小计 4 工具动力 车间 照明 小计 5 电镀动力 车间 照明 小计 6 热处动力 理车照明 间 小计 7 装配动力 车间 照明 小计 8 机修动力 车间 照明 小计 9 锅炉动力 房 照明 小计 10 仓库 动力 照明 小计 11 生活照明 区 动力 736.7 1192.6 1811.9 5

总计 （380V侧） 照明 352 计入Kp=0.9 Kq=0.95 0.76 843.8 699.5 1096 1665.2 2.2 无功功率补偿 由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.76.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0.91。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.91，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

QCP30(tan1tan2)843.8[tan(arccos0.76)tan(arccos0.92)]kar362.2kar

故选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量84kvar5=420kvar。

因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2.2所示。

表2.2 无功补偿后工厂的计算的负荷

项 目 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后负荷 主变压器功率损耗 10kV侧负荷总计 cos 0.76 0.936 0.92 计算负荷 P30kW Q30kvar S30kVA I30A 843.8 843.8 13.3 857.1 699.5 -420 279.5 53.3 332.8 1096 888.9 919.4 1665.2 1350.5 53.3

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3 变电所位置和型式的选择

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P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+„=∑Pi.

P1x1P2x2P3x3(Pixi) (3.1) P1P2P3PiP1y1P2y2P3y3(Piyi) y (3.2) P1P2P3Pi x

图3.1 机械厂总平面图

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3.1所示。

表3.1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置

坐标轴 X(㎝) Y(㎝) 1 2.3 5.5 2 2.3 3.8 3 2.3 2.1 4 4.7 5 4.7 6 4.7 3.8 7 4.7 8 9.2 9 10 生活区 10.45 7.8 8.42 7.2 4.1 2.5 7.23 5.5 2.15 5.1 7

由计算结果可知，x=6.82， y=5.47工厂的负荷中心在5号厂房的东面（参考图3.1）。考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在5号厂房的东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 变电所主变压器的选择

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）装设一台主变压器型式采用S9型，而容量根据式SN.TS30，选

SN,T1000kVAS30919.4kVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于

工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

py（2）装设两台主变压器型号亦采用S9，而每台变压器容量按式ypiii和

式SN.TS3012选择，即 SN,T(0.6~0.7)919.4kVA(551.64~643.6)kVA 且 SN.TS30（II）131.2128.473.1332.7KVA

因此选两台S9-800/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用Yyn0。 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4.1所示 （2）装设两台主变压器的主接线方案，如图4.2所示

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图4.1 装设一台主变压器的主接线方案

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图4.2 装设两台主变压器的主接线方案

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4.3 两种主结线方案的技术经济比较 如表4.1所示。

表4.1 两种主接线方案的比较

比较项目 技供电安全性 术供电可靠性 指供电质量 标 灵活方便性 扩建适应性 电力变压器的综 合投资 经 高压开关柜济 （含计量柜）的综 合投资额 指 标 电力变压器和高压开关柜的年运行费 装设一台主变的方案 满足要求 基本满足要求 装设两台主变的方案 满足要求 满足要求 由于一台主变，电压损耗较大 由于两台主变并列，电压损耗小 只一台主变，灵活性稍差 稍差一些 由手册查得S9—1000/10单价为15.1万元，而由手册查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2×15.1万元=30.2万元 查手册得 GG—A（F）型柜按每台4万元计，查手册得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4×1.5×4=24万元 参照手册计算，主变和高压开关柜的折算和维修管理费每年为6.2万元 由于有两台主变，灵活性较好 更好一些 由手册查得S9—800单价为10.5万元，因此两台综合投资为4×10.5万元=42万元，比一台变压器多投资11.8万元 本方案采用6台GG—A（F）柜，其综合投资额约为6×1.5×4=36万元，比一台主变的方案多投资12万元 主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为8.94万元，比一台主变的方案多耗274万元 供电贴费 按800元/KVA计，贴费为1000×0.08=80万元 贴费为2×800×0.08万元=128万元，比一台主变的方案多交48万元 11

从表4.1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优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设两台主变的方案。（说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案。）

5 短路电流的计算

5.1 绘制计算电路

如图5-1本厂的供电系统采用两路电源供线，一路为距本厂12km的变电站经LJ-120架空线，该干线首段所装高压断路器的断流容量为400MVA；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

图5.1 短路计算电路

5.2 确定短路计算基准值

设Sd100MVA，UdUc1.05UN，即高压侧Ud110.5kV，低压侧

Ud20.4kV，则 Id1Sd3Ud1100MVA5.5kA

310.5kV Id2Sd3Ud2100MVA144kA

30.4kV12

5.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值 （1）电力系统 已知Soc400MVA，故

X1100MVA400MVA0.25

（2）架空线路 查表8-37，得LJ-150的X00.33/km，而线路长12km，故

X*2(0.3312)100MVA(10.5kV)23.6 （3）电力变压器 查表2-8，得Uz%=4.5，故

X*4.53100100MVA800kVA5.6 因此绘短路计算等效电路如图5.2所示。

图5.2 等效电路

5.4 10KV侧三相短路电流和短路容量 （1） 总电抗标幺值

X***(k1)X1X20.253.63.85

（2）三相短路电流周期分量有效值

I（3）Id15.5kAk1X*1.43kA (k1)3.85（3）其他短路电流

I''(3)I(3)(3)I(k1)1.43kA

i(3)sh2.55I''(3)2.551.43kA3.65kA I(3)sh1.51I''(3)1.511.43kA2.2kA

（4）三相短路容量

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Sd*X（k1)3） S（k1100MVA25.9MVA 3.855.5 380KV侧三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值

****X(k2)X1X2X30.253.65.65.66.65

5.65.6（2）三相短路电流周期分量有效值

Id2144kA3）I（21.4kA k2*6.65X(k2)（3）其他短路电流

(3)(3)I''(3)II(k2)21.4kA (3)ish1.84I''(3)1.8421.4kA39.37kA

(3)Ish1.09I''(3)1.0921.4kA23.32kA

（4）三相短路容量

（3）Sk2Sd*X（k2)100MVA15MVA 6.65以上计算结果综合如表5.1

表5.1 短路的计算结果

三相短路电流/kA 短路计算点 (3)Ik三相短路容量/MVA (3) Ish I\"(3) (3) I(3) ishUN k-1 k-2 1.43 21.4 1.43 21.4 1.43 21.4 3.65 39.37 2.2 23.32 25.9 15

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6 变电所一次设备的选择校验

6.1 10kV侧一次设备的选择校验

表6.1 10kV侧一次设备的选择校验

选择校验项目 装置地点条件 参数 数据 额定参数 高压少油断路器SN10-10I/630 电 压 UN电 流 IN断 流 能 力 (3) IK动 稳 定 度 (3) ish热 稳 定 度 (3)2Itima 其 他 10KV 10kV 10kV 10kV 10/0.1kV 100.10.1//kV33357.7A 630A 200A 0.5A 1.43A 16kA 50kA 3.65KA 40kA 25.5KA 3.88 512 500 一 高压隔离开关GN-10/200 次 设高压熔断器RN2-备10 型号电压互感器JDJ-10 规格 电压互感器JDZJ-10 电流互感器LQJ-10 10Kv 100/5A 31.8KA 81 二次负荷0.6Ω 避雷器FS4-10 户 外 式 高 压隔离开关GW4-15G/200 10kV 12kV 400A 25KA 500 表6.1所选一次设备均满足要求。

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6.2 380V侧一次设备的选择校验

表6.2 380V侧一次设备的选择校验

选择校验项目 电 压 电 流 断 流 能 力 装置地点条件 参数 数据 一次设备型号规格 额定参数 低压断路器DW15-1500/3D 低压断路器DZ20-630 低压断路器DZ20-200 低压刀开关HD13-1500/30 电流互感器LMZJ1-0.5 电流互感器LMZ1-0.5 500V 100/5 160/5 500V 1500/5A 380V 1500A 380V 200A 25kA 380V 630A 30kA UN动 稳 定 度 (3) ish热 稳 定 度 (3)2Itima 其 他 I30 (3) IK 380 380V 1350.5 1500A 21.4 40kV 39.93 321 表6.2所选一次设备均满足要求。

6.3 高低压母线的选择

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参照表5—28，10kV母线选LMY-3（404），即母线尺寸为40mm4mm；380V母线选LMY-3(12010)806,即母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。

7 变电所进出线以及邻近单位联络线的选择

7.1 10kV高压进线和引入电缆的选择

（1）10kV高压进线的选择校验 采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。

1) 按发热条件选择 由I30I1NT57.7A及室外环境温度32C，查表8-36，初选LJ-16，其35C时的Ial93.5AI30满足发热条件。

2）校验机械强度 查表8-34，最小允许截面Amin35mm2，因此按发热条件选择的LJ-16不满足机械强度要求，故改选LJ-35。 由于此线路很短，不需校验电压损耗。

（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。

1）按发热条件选择 由I30I1NT57.7A及土壤温度25C查表8-44，初选缆芯截面为Amin25mm2的交联电缆，其Ial90AI30，满足发热条件。

2）校验短路热稳定 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm216.08mm2A25mm2 77timaC1430式中C值由表5-13差得；tima按终端变电所保护动作时间0.5s，加断路器断路时间0.2s，再加0.05s计，故tima0.75s。

因此YJL22-10000-325电缆满足短路热稳定条件。

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7.2 380V低压出线的选择

（1）馈电给1号厂房（铸造车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。

1）按发热条件选择 由I30199.3A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面120mm2，其Ial212AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为80m，而由表8-42查得120mm2的铝芯电缆R00.31km（按缆芯工作温度

75C计），X00.07km，又1号厂房的P3091.2kW，Q3094.3kvar，因此

按式UpRqX得：

UNU91.2kW(0.310.08)94.3kW(0.070.08)7.3V

0.38kVU%7.3V100%2%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式CAminI(3)M计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。 （2）馈电给2号厂房（锻压车间）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择 由I30176.9A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面95mm2，其Ial189AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至2号厂房距离约为86m，而由表8-42查得95mm2的铝芯电缆R00.4/km（按缆芯工作温度

18

75C计），X00.07km，又2号厂房的P3076kW，Q3088.1kvar，因此按

式UpRqX得：

UNU76kW(0.40.086)88.1kW(0.070.086)8.28V

0.38kVU%8.28V100%2.2%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。 （3）馈电给3号厂房（金工车间）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择 由I30189A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面120mm2，其Ial212AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至3号厂房距离约为105m，而由表8-42查得120mm2的铝芯电缆R00.31km（按缆芯工作温度75C计），X00.07km，又3号厂房的P3082.6kW，Q3093kvar，因此按式

UpRqX得：

UNU82.6kW(0.310.105)93kW(0.070.04)8.87V

0.38kVU%8.87V100%2.3%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

19

M计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 763) 短路热稳定度校验 按式CAminI(3)timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。 （4）馈电给4号厂房（工具车间）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择 由I30235.5A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面150mm2，其Ial242AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至4号厂房距离约为150m，而由表8-42查得150mm2的铝芯电缆R00.25km（按缆芯工作温度

75C计），X00.07km，又4号厂房的P30103.6kW，Q30115.3kvar，因

此按式UpRqX得：

UNU103.6kW(0.250.15)115.3kW(0.070.15)5.1V

0.38kVU%5.1V100%1.3%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

20

（5）馈电给5号厂房（电镀车间）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择 由I30195.1A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面120mm2，其Ial242AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至5号厂房距离约为42m，而由表8-42查得120mm2的铝芯电缆R00.31km（按缆芯工作温度75C计），X00.07km，又5号厂房的P3095.3kW，Q3086.1kvar，因此按式

UpRqX得：

UNU95.3kW(0.310.042)86.1kW(0.070.044)3.93V

0.38kVU%3.93V100%1.1%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

（6） 馈电给6号厂房（热处理车间）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择 由I30124.9A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面50mm2，其Ial134AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为55m，而由表8-42查得50mm2的铝芯电缆R00.76/km（按缆芯工作温度

21

75C计），X00.07km，又4号厂房的P3066kW，Q3049kvar，因此按式UpRqX得：

UNU66kW(0.760.055)49kW(0.070.055)7.16V

0.38kVU%7.16V100%2.04%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

（6） 馈电给7号厂房（装配车间）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择 由I30112.4A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面50mm2，其Ial134AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至7号厂房距离约为78m，而由表8-42查得50mm2的铝芯电缆R00.76/km（按缆芯工作温度

75C计），X00.07km，又4号厂房的P3053.4kW，Q3051.3kvar，因此

按式UpRqX得：

UNU53.4kW(0.760.078)51.3kW(0.070.078)9.08V

0.38kVU%9.08V100%2.4%Ual%5% 380V22

故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

（6） 馈电给8号厂房（机修车间）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷

设。

1）按发热条件选择 由I3079.3A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面25mm2，其Ial90AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至8号厂房距离约为48m，而由表8-42查得25mm2的铝芯电缆R01.51/km（按缆芯工作温度

75C计），X00.075km，又8号厂房的P3035.2kW，Q3038.5kvar，因此

按式UpRqX得：

UNU35.2kW(1.510.048)38.5kW(0.0730.048)7.08V

0.38kVU%7.08V100%1.86%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC2140023

由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

（6） 馈电给9号厂房（锅炉房）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。

1）按发热条件选择 由I30111A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面50mm2，其Ial134AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至9号厂房距离约为65m，而由表8-42查得50mm2的铝芯电缆R00.76/km（按缆芯工作温度

75C计），X00.07km，又4号厂房的P3066kW，Q3049kvar，因此按式UpRqX得：

UNU55.5kW(0.760.065)47.6kW(0.070.065)7.79V

0.38kVU%7.79V100%2.1%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式CAminI(3)M计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV2210003300150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

（6） 馈电给10号厂房（仓库）的线路 亦采用

VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷

设。

24

1）按发热条件选择 由I3018.1A及地下0.8m土壤温度25C，查表8-43，初选缆芯截面4mm2，其Ial31AI30，满足发热条件。

2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为55m，而由表8-42查得4mm2的铝芯电缆R09.45/km（按缆芯工作温度

75C计），X00.093km，又4号厂房的P3010.1kW，Q306.2kvar，因此

按式UpRqX得：

UNU10.1kW(9.450.06)6.2kW(0.0930.06)15.1V

0.38kVU%15.1V100%3.9%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

3) 短路热稳定度校验 按式C(3)AminIM计算满足短路热稳定的最小截面 W0.75mm2243.9mm2 76timaC21400由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22100033001150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。

（11）馈电给生活区的线路 采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。 1）按发热条件选择 由I30420.7A及室外环境温度为32C，查表8-40，初选BLX-10001240,其32C时的Ial455AI30，满足发热条件。

2）校验机械强度 查表8-35，最小允许截面积Amin10mm2，因此

BLX-10001240满足机械强度要求。

3）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约86m，而由表8-36查得其阻抗与BLX-10001240近似等值的LJ-240

25

的阻抗R00.14/km,X00.30km，又生活区P30268.6kW，

Q3067.3kvar，因此按式UpRqX得：

UNU268.6kW(0.140.086)67.3kW(0.030.086)6.61V

0.38kVU%6.61V100%1.74%Ual%5% 380V故满足允许电压损耗的要求。

7.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验

采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kV母线相联。

(1)按发热条件选择

工厂二级负荷容量共332.7KVA,I30332.7KVA(310KV)19.2A,而最热月土壤平均温度为25C,因此查表8-44，初选缆芯截面为25mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其Ial90AI30,满足发热条件。

（2）校验电压损耗 由表8-42可查得缆芯为25mm的铝芯电缆的

R0=1.54km (缆芯温度按80C计)，X0=0.12km，而二级负荷的

P30242kw,Q30pRqX228kw线路长度按2km计，因此按式U得：

UNU242kW(1.542)228kW(0.122)80.1V

10kVU%80.1V100%0.8%Ual%5%

10000V故满足允许电压损耗的要求。

（3）短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25mm2的交联电缆是满足短路热稳定要求的.

综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表7.1所示。

26

表7.1变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格

线路名称 10kV电源进线 主变引入电缆 380 V 低 压 出 线 至1号厂房 至2号厂房 至3号厂房 至4号厂房 至5号厂房 至6号厂房 至7号厂房 至8号厂房 至9号厂房 至10号厂房 至生活区 与邻近单位10kV联络线 导线或电缆的型号规格 LJ-35铝绞线（三相三线架空） YJL22-10000-325交联电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋） 单回路，回路线3LJ-240（架空） YJL22-10000-325交联电缆（直埋）

27

8 电气主接线图

见附图

8.1 二次回路方案选择

1)

二次回路电源选择

二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。

考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。 2)

高压断路器的控制和信号回路

高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。 3)

电测量仪表与绝缘监视装置

这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。

a) 10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。

b) 变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。 c) 电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。 d) 380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。 e) 低压动力线路：装设电流表一只。 4)

电测量仪表与绝缘监视装置

在二次回路中安装自动重合闸装置、备用电源自动投入装置。 8.2 继电保护的整定

继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。

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由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。

继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10 。其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。

此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。 1)变压器继电保护

变电所内装有两台10/0.4kV800kVA的变压器。低压母线侧三相短路电流为

Ik(3)21.53KA，高压侧继电保护用电流互感器的变比为100/5A，继电器采用GL-

25/10型，接成两相两继电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。

a)过电流保护动作电流的整定：

Krel1.3,Kre0.8,Kw1，Ki200/540

ILmax22I1NT4800KVA/(310kV)184.76A

故其动作电流：Iop1.31230.95A9.38A

0.840动作电流整定为10A。 b)过电流保护动作时限的整定

由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为0.5s。

c)电流速断保护速断电流倍数整定

取Krel1.5, Ikmax21.53KA0.40KV/10kV1128.5A，故其速断电流为： Iqb1.511128.5A42.32A 4029

42.324.7。 9因此速断电流倍数整定为： nqb2）10KV侧继电保护

在此选用GL-25/10型继电器。由以上条件得计算数据：变压器一次侧过电流保护的10倍动作时限整定为0.5s；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端的三相短路电流为1.63kA；变比为200/5A保护用电流互感器动作电流为9A。下面对高压母线处的过电流保护装置KA1进行整定。（高压母线处继电保护用电流互感器变比为100/5A） 整定KA1的动作电流

'2.567.50A168.75A，Krel1.3,Kre0.8,Kw1，取ILmax2.5I30(1)Ki200/540，故

Iop(1)KrelKw1.31ILmax168.75A6.9A， KreKi0.840根据GL-25/10型继电器的规格，动作电流整定为7A 。 整定KA1的动作时限：

母线三相短路电流Ik反映到KA2中的电流：I'k(2)Kw(2)Ki(2)Ik11.63KA65.35A 40I'k(2)对KA2的动作电流Iop(2)的倍数，即：n2Ik'(2)Iop(2)65.35A7.3 9A由《反时限过电流保护的动作时限的整定曲线》确定KA2的实际动作时间：

't2=0.6s。

'KA1的实际动作时间：t1't20.7s0.6s0.7s1.3s

母线三相短路电流Ik反映到KA1中的电流：I'k(1)'k(1)Kw(1)Ki(1)Ik11.63KA34A 40I对KA1的动作电流Iop(1)的倍数，即：n1Ik'(1)Iop(1)34A17 7所以由10倍动作电流的动作时限曲线查得KA1的动作时限：t11.1s。

30

3）0.38KV侧低压断路器保护 整定项目：

(a)瞬时过流脱扣器动作电流整定： 满足Iop(0)KrelIpk

Krel：对万能断路器取1.35；对塑壳断路器取2～2.5。

(b)短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定： 满足: Iop(s)KrelIpk Krel取1.2。

另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长一个时间级差0.2s(0.4s,0.6s)。

(c)长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定： 满足：Iop(l)KrelI30 Krel取1.1。 (d)过流脱扣器与被保护线路配合要求：

满足：Iop(l)KolIal Kol：绝缘导线和电缆允许短时过负荷倍数 (e)热脱扣器动作电流整定：

满足：IopTRKrelI30 Krel取1.1，一般应通过实际运行进行检验。

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9 变压所的防雷保护

9.1 防雷装置意义

雷电引起的大气过电压会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。下面分情况对防雷装置进行选择。 9.2 直击雷的防治

根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护装置。在进线段的1km长度内进行直击雷保护。防直击雷的常用设备为避雷针。所选用的避雷器：接闪器采用直径10mm的圆钢；引下线采用直径6mm的圆钢；接地体采用三根2.5m长的50mm50mm5mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。

9.3 雷电侵入波保护

由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。对变电所来说，雷电侵入波保护利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段；为了其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。 9.4 变电所公共接地装置的设计

（1）接地电阻的要求 按表9-23，本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件： RE4 且 RE式中 IE120V120V4.4 IE2710(803525)A27A

350因此公共接地装置接地电阻应满足RE4

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（2）接地装置的设计 采用长2.5m、50mm的镀锌钢管数，按式（9.24）计算初选16根，沿变电所三面均匀布置（变电所前面布置两排），管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm4mm的镀锌扁钢焊接相连。变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地线与室外公共接地装置焊接相连。接地干线均采用采用25mm4mm的镀锌扁钢。变电所接地装置平面布置图如附录1所示。

接地电阻的演算：

RERE(1)nln100m2.5m160.653.85 满足RE4的要求。

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10心得体会

课程设计是检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。

通过这次课程设计，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。知识系统化能力得到提高,设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。动得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

这次课程设计，我做了大量的参数计算，锻炼从事工程技术的综合运算能力，参数计算尽可能采用先进的计算方法。使我了解工厂供电设计的基本方法，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解。

在此我感谢学校给了我们的这次实践机会，以及指导我们完成此次课程设计的陶老师。

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参考文献

[1]《工厂供电》刘介才 主编

[2]《工厂供电设计》李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生 主编 [3]《工厂供电》苏文成 主编

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