河南理工大学
供电技术毕业设计
（ 2008 届 ）
学 生 姓 名 耿启辰 院 （系） 专 业 学 号 导师姓名、职称 设计（论文）题目
目录
摘要 ................................................................ 1
第一章 负荷计算及功率补偿 ............................................. 3
1.1负荷计算的内容和目的 ........................................... 3
1.2负荷计算的方法................................................. 3
1.3全厂负荷计算 .................................................. 3
1.4功率补偿 ...................................................... 5
第二章 变电所位置和形式的选择 .......................................... 7
2.1变电所所址选择的基本要求 ........................................ 7
2.2变电所所址选择应具备的条件 ...................................... 7
第三章 变电所主要变压器及主接线方案的选择 ............................... 8
3.1主变压器台数的选择 ............................................. 8
3.2主结线方案的选择 ............................................... 9
第四章 短路电流的计算 ................................................ 11
4.1短路电流计算的目的及方法 ....................................... 11
4.2、本设计采用标幺制法进行短路计算 ................................ 11
4.3短路电流计算结果： ............................................ 13
第五章 变电所一次设备的选择及校验 ..................................... 15
第六章 导线、变电所高低压线路的选择 .................................... 25
第七章变电所二次回路的方案及断电保护的确定 .............................. 26
7.1变电所二次回路方案 ............................................ 26
7.2断电保护 ..................................................... 26
第八章 防雷与接地 ................................................... 28
8.1防雷 ........................................................ 28
8.2接地 ........................................................ 29
总结 ............................................................... 30 致 谢 .............................................................. 31 参考文献 ........................................................... 32
摘要
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。
关键词：节能 配电 安全 合理 发展
Abstract
With the industrial production and the development of science and technology, power plant control systems, signal and monitoring work by the management manual, on the spot to monitor the development of remote, and the realization of remote control, remote, and remote sensing. Factories for Electrical system of remote, can not only enhance the plant's power supply system automation level, but also to some extent to achieve plant optimal operation of the power supply system capable of dealing with incidents in a timely manner to reduce the incidents of power failures, to better ensure the plant Power supply system of economic security. Power plant production plant is necessary to protect life. Calculated compared to the factory in accordance with the actual situation of economic and scientific selection of high electrical equipment, power supply from the high-quality, reliable and economic performance considered to optimize the use of electrical equipment and power supply.
【Keywords】：Load secretly schemes against Power Short-circuit current
第一章 负荷计算及功率补偿
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。
1.1计算负荷的定义
（1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
（2） 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。
（3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
1.2负荷计算的方法
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。本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd
无功功率: Q30 = P30 ·tgφ
视在功率: S3O = P30/Cosφ
计算电流: I30 = S30/√3UN
1.3全厂负荷计算
某厂设有三个车间，其中1#车间：工艺设备容量250kW、空调及通风设备容量78 kW 、车间照明40kW、其他用电设备50 kW，共计设备容量418 kW。2#车间：共计设备容量736kW。3#车间：共计设备容量434kW。（采用需要系数法）。
全厂用电负荷计算、无功功率补偿与变压器损耗计算及变压器台数、容量和型号的选择示例,计算结果列表如下，
全厂用电负荷计算表
车计算负荷 变压器间设备装功率 无功 视在 台数及或需要 有功 用电设备 机容量 因数 功率 功率 容量 建系数 功率 Pe cosφ/ Qca Sca Se 名 称 Kd Pca 筑 tgφ （kW） （kvar（kVA（kVA名（kW） ） ） ） 称
0.75/0.250 0.7 175 154 车间工艺设备 88
0.8/0.778 0.8 62.4 46.8 空调、通风设备 5
1#0.85/0.40 0.85 34 21.1 车间照明 62 车
0.7/1.0间 50 0.6 30 30.6 其他 2
418 301.4 252.5 合计
0.75/0.有功同时系数KΣp=0.9 271.3 239.9 362.2 88 无功同时系数KΣq =0.95
2#负荷计入KΣp0.8/0.7736 0.8 530 397 662.2 车和KΣq系数后5 间 合计
3#负荷计入KΣp0.81/0.434 0.8 391 281 481.5 车和KΣq系数后72 间 合计
1588 1192 918 全厂合计
0.77/0.有功同时系数KΣp=0.9 1073 872 1383 83 无功同时系数KΣq =0.95
-420 全厂低压无功功率补偿
0.92/0.变 1073 452 1164 全厂补偿后合计 43 配
电变压器耗损：ΔPT≈0.01Sca 12 60 ΔQT≈0.05Sca 所
0.904 1085 512 1200 2×800 全厂共计（高压侧）
决定选用二台SCB9-800kVA型干式电力变压器 变压器的平均负载率为0.75
注：①2#、3#车间的负荷计算与1#车间的负荷计算类似，从略。
②本负荷计算中未计入各车间至变电所的线路功率损耗。（只有线路功率损耗很小时，对于变压器容量的选择影响不大时，才可以从略）。
表4-4计算过程如下： 按公式（4-6）~（4-14）进行计算
1． 1#车间：车间工艺设备设备 Pca= Kd·Pe=250x0.7=175（kW）,
Qca= Pca·tgφ=175x0.88=154（kvar）,
2． 空调、通风设备 Pca= Kd·Pe=78x0.8=62.4（kW）,
Qca= Pca·tgφ=62.4x0.75=46.8（kvar）,
3． 车间照明设备 Pca= Kd·Pe=40x0.85=34（kW）,
Qca= Pca·tgφ=34x0.62=21.1（kvar）,
4． 其他设备 Pca= Kd·Pe=50x0.6=30（kW）,
Qca= Pca·tgφ=30x1.02=30.6（kvar）,
5． 1#车间合计 ΣPca= 175+62.4+34+30+=301.4（kW）,
ΣQca=154+46.8+21.1+30.6=252.5（kvar）,
6． 有功同时系数KΣp=0.9 Pca=ΣPca·KΣp=301.4x0.9=271.3（kW）,
无功同时系数KΣq =0.95 Qca=ΣQca·KΣq= 252.5x0.95=239.9（kvar）,
视在功率 Sca=（kVA）
7． 全厂合计 ΣPe=418+736+434=1588（kW）
ΣPca=271.3+530+391=1588（kW）
ΣQca=239.9+397+281=918（kvar）,
8． 有功同时系数KΣp=0.9 Pca=ΣPca·KΣp=1192x0.9=1073（kW）,
无功同时系数KΣq =0.95 Qca=ΣQca·KΣq=918x0.95=872（kvar）,
视在功率 Sca=（kVA）
9．.低压无功补偿到(cosφ=0.92) QC=Pca（tgφ1-tgφ2）=1073x(0.83-0.43)=429≈420（kvar）,
10．全厂补偿后的有功功率 Pca=1073（kW）,
全厂补偿后的无功功率 Qca=872-420=452（kvar）,
视在功率 Sca==1164（kVA）
11．变压器有功功率损耗 △PT≈0.01 Sca =0.01x1164=11.6≈12（kW）,
变压器有功功率损耗 △QT=0.05 Sca =0.05x1164=58.2≈60（kvar）,
12．全厂合计（高压侧）有功功率 Pca=1073+12=1085（kW）,
全厂合计（高压侧）无功功率 Qca=452+60=512（kvar）,
视在功率 Sca==1200（kVA）
高压侧的功率因数 cosφ= Pca/ Sca=1085/1200=0.904≥0.9
13．计算结果：决定选用二台SCB9-800kVA型干式电力变压器。
变压器的平均负载率为: Sca/ Se =1200/1600=0.75 结论：合格
1.4功率补偿
由于本设计中上级要求COSφ≥0.9,而由上面计算可知COSф=0.75
需要进行无功补偿。
综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。
可选用BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89µF
Qc = 5999×（tanarc cos0.75－tanarc cos0.92）Kvar
=2724Kvar 取Qc=2800 Kvar
因此，其电容器的个数为： n = Qc/qC = 2800/100 =28
而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个 正好
无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：
S30（2）′= [59992+(5463-2800) 2] 1/2 =6564KV·A
此
变压器的功率损耗为：
△QT = 0.06 S30′= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar
△PT = 0.015 S30 ′= 0.015 * 6564= 98.5 Kw
变电所高压侧计算负荷为：
P30′= 5999+ 98.5 = 6098 Kw
Q30′= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar
S30′ = (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A
无功率补偿后，工厂的功率因数为：
cosφ′= P30′/ S30′= 6098 / 6821= 0.9
则工厂的功率因数为：
cosφ′= P30′/S30′= 0.91≥0.9
因此，符合本设计的要求。
第二章 变电所位置和形式的选择
2.1变电所所址选择的基本要求
●靠近电源，接近负荷中心，有利于提高供电电压质量，减少输电线路投资以减少投资和电能损耗，提高供电质量。
●便于各级电压线路的出入，架空线路走廊应与所址同时选定，尽量避免交叉。 ●变电所不能被洪水淹没，以保证正常运行。所区内不得积水，故地面应考虑一定的排水坡度。
●具有生产和生活用水的可靠水源。考虑职工生活上的方便。
●为变电所的远景规划和扩建创造条件。考虑电网的发展和农村用电负荷的增加，以及变电所能方便地从初期形式过渡到最终阶段，使变电所在一次、二次设备装置方面所需的改动最小。
●所站合一的形式便于发展成无人值班所。
●参照国家标准《35—500kV变电所设计规范》执行。
2.2变电所所址选择应具备的条件
所址靠近供电区域负荷中心，供电半径不能超过以下要求：
0．4kV线路不大于0.5km；10kV线路不大于15km；35kV线路不大于40km；110kV线路不大于150km。便于进出线的引入，并根据发展规划预留扩建位置。
附图2-1
第三章 变电所主要变压器及主接线方案的选择
3.1主变压器台数的选择
（1）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。由于该厂的负荷属于二级负荷，
对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。
（2）变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：
① 任一台单独运行时，ST≥（0.6-0.7）S′30（1） ② 任一台单独运行时，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ），由于S′30（1）= 7932 KV·A，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。
③ ST≥（0.6-0.7）×7932=（4759.2～5552.4）KV·A≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ），因此选5700 KV·A的变压器二台
3.2主结线方案的选择
（1）变配电所主结线的选择原则
1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。
2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。 3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。 4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。
5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6.6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。
7.采用6～10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。 8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。
9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。
10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。
（2）主结线接线方法
对于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。
对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。
1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电
检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经 常切换的总降压变电所。
2、 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11 和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。
3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图 这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所
4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。
第四章 短路电流的计算
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。
4.1短路电流计算的目的及方法
短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。
4.2、本设计采用标幺制法进行短路计算
1. 在最小运行方式下：
（1）确定基准值
取 Sd = 100MV·A,UC1 = 60KV,UC2 = 10.5KV
而 Id1 = Sd /√3UC1 = 100MV·A/(√3×60KV) = 0.96KA Id2 = Sd /√3UC2 = 100MV·A/(√3×10.5KV) = 505KA （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1.电力系统（SOC = 310MV·A） X1* = 100KVA/310= 0.32
2.架空线路（XO = 0.4Ω/km） X2* = 0.4×4×100/ 10.52= 1.52 3.电力变压器（UK% = 7.5）
X3* = UK%Sd/100SN = 7.5×100×103/(100×5700) = 1.32
绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。
(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1总电抗标幺值
X*Σ(K-1)= X1*＋X2*= 0.32+1.52= 1.84 2.三相短路电流周期分量有效值
IK-1(3) = Id1/X*Σ(K-1)= 0.96/1.84 =0.52 3.其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA ish(3) = 2.55×0.52KA = 1.33KA Ish(3) = 1.51×0.52 KA= 0.79KA 4.三相短路容量
Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1) =100MVA/1.84=54.3
(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1)总电抗标幺值
X*Σ(K-2) = X1*＋X2*＋X3*// X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5 2)三相短路电流周期分量有效值
IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) = 505KA/2.5 = 202KA 3)其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-23) = 202KA ish(3) = 1.84×202KA =372KA Ish(3) =1.09×202KA = 220KA 4)三相短路容量
Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-1) = 100MVA/2.5 = 40MV·A
2.在最大运行方式下： （1）确定基准值
取 Sd = 1000MV·A,UC1 =60KV,UC2 = 10.5KV
而 Id1 = Sd /√3UC1 = 1000MV·A/(√3×60KV) =9.6 Id2 = Sd /√3UC2 = 1000MV·A/(√3×10.5KV) = 55KA （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统（SOC = 1338MV·A） X1*= 1000/1338= 0.75
2）架空线路（XO = 0.4Ω/km）
X2* = 0.4×4×1000/602 =0.45 3）电力变压器（UK% = 4.5）
X3* = X4* = UK%Sd/100SN = 7.5×1000×103/(100×5700) = 13.2
绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。
(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
总电抗标幺值
X*Σ(K-1) = X1*＋X2* = 0.75+0.45= 1.2 三相短路电流周期分量有效值
IK-1(3) = Id1/ X*Σ(K-1)= 9.6KA/1.2 = 8KA 其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-1(3) = 8KA ish(3) = 2.55×8KA = 20.4KA
Ish(3) = 1.51×X*Σ(K-1)8KA = 12.1KA 三相短路容量
Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1)= 1000/1.2 = 833MVA
(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1)总电抗标幺值
X*Σ(K-2) = X1*＋X2*＋X3*∥X4* = 0.75＋0.45＋13.2/2 = 7.8 2)三相短路电流周期分量有效值
IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) = 55KA/7.8 = 7.05KA 3)其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-2（3） = 7.05KA ish(3) = 2.55×7.05KA =17.98KA Ish(3) = 1.51×7.05KA = 10.65KA 4)三相短路容量
Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-2) = 1000/7.05= 141.8MV·A
4.3短路电流计算结果：
1.最大运行方式
2.最小运行方式
第五章 变电所一次设备的选择
高压一次设备的选择 1、架空线的选择及其校验
架空线选用钢芯铝绞线：
由《工厂供电》表5-3得架空线路钢芯铝绞线年最大负荷利用小时数5000以上的经济电流密度jec=0.90
设220KV侧S30≈5000KV.A得架空线I30=132A 则架空线路经济截面Aec= I30÷jec=132÷0.9=146mm2 因此选择型号为LGJ-185的钢芯铝线。
架空线校验：（1）发热条件 取环境温度为40℃，查《工厂供电》附录表
20得LGJ-185得允许载流量Ial=416A﹥I30 满足要求
（2）电压损耗条件 满足要求 （3）经济电流密度 满足要求
（4）机械强度 查《工厂供电》附录表18得35KV及以上
线路最小钢芯铝绞线截面为35 mm2﹤﹤185mm2 满足要求
2、高压断路器的选择及校验
前面短路计算取高压断路器QF1,QF2为LW25-252;QF3,QF4为SN10-10II;QF5，QF6为SN10-10I,QF7;QF8为DW15-4000。
校验：假设短路装置最长动作时间为top=1.5s,t∝取0.15s 则tima= top+ t∝+0.05=1.7s
DW15-4000型断路器为万能式低压断路器，脱扣器额定电流4000A，长延时动作电流2800-4000A，短延时动作整定电流12000-24000A，瞬时动作整定电流28000-56000A，分段能力80KA，在各方面均能满足要求。 3、高压隔离开关的选择及校验
高压隔离开关的功能主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修，但隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。本次设计中，高压隔离开关与高压断路器配套使用。QS1,1S2，QS3，QS4选用GW2-220/400-100，QS5，QS6选用GW2-10/1000-100，QS7，QS8，QS9，QS10选用GN8-10/400-40。
校验:
由于以上隔离开关均是按短路电流和电压等级选择的，又是配合相应断路器使用，经以上校验，在电压、电流、动稳定度、热稳定度上均能满足要求。
4、高压熔断器的选择及校验
本次设计中，高压熔断器主要用在避雷装置中，户外选用RW4-10/0.5型熔断器，户内选用RN2-10/0.5型熔断器。其额定电压10KV,额定电流1000A，最大分段能力50KA均能满足要求。 5、电缆的选择及校验
从总降变电站引电源进车间变电站采用电缆进线，按经济电流密度选择起电缆截面，初步选用铜芯电缆，查《工厂供电》表5-3得铜芯电缆5000h以上的经济电流密度jec=2.00
进入车间变电站的计算电流 I30=169A 得电缆经济截面Aec= I30÷jec=169÷2.00=85mm2
根据当地各项气象条件，查《工厂供电》附录表32，选取8.7/10KV的电缆，截面为185 mm2，其电流为450A﹥169A，满足要求。因此选择
YJV-8.7/10-3×185型电缆。
按电压损失条件进行校验：
查《工厂供电》附录表11得YJV-8.7/10-185型电缆的
ro=0.091Ω/km, Xo=0.087Ω/km,
△U%=(PR+QX)/(10(UN) 2)
=(0.05×2815×0.091+0.05×0.087×109.61) /(10(10) 2) =0.13﹤5
因此所选电缆截面也满足电压损失要求。 6、母线的选择及校验
总降变配电所低压侧单母线选择LMY型80×10 mm2，车间变电站一次侧单母线选择LMY型40×4mm2，车间变电站二次侧单母线选择LMY型125×10mm2，其均为硬铝母线，允许载流量分别为1427A、480A、5633A。由于其是按短路电流标准选择的，所以在电流方面满足要求。
动稳定度校验 硬铝母线（LMY）的最大允许应力σ 完全大于其计算应力σ
al=70MPa
c1≈20 MPa，
σ
c2≈10 MPa，
σ
c3≈45 MPa
热稳定度校验 查《工厂供电》附录表11得C=87A√s /mm2， 因此最小允许截面为：
Amin(1)=(16.75×103A×√1.7s)/ C≈260 mm2 Amin(2)=(7.44×103A×√1.7s)/ C≈115 mm2 Amin(3)=(33.4×103A×√1.7s)/ C≈519 mm2
母线实际截面：
A1=80×10=800 mm2﹥Amin(1)
A2=40×4=160 mm2﹥Amin(2) A3=125×10=1250 mm2﹥Amin(3) 均能满足短路热稳定要求！ 7、高压开关柜的选择
高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套配电装置。在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型交流电动机的启动和保护之用。其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。
高压开关柜有固定式和手车式两大类型，由于其手车式投资价格较贵，所以本次设计选用固定式高压开关柜：GG-1A-220，GG-1A-10，GG-1A-0.4。 8、互感器的选择及校验
互感器是电流互感器和电压互感器的统称。从基本结构和工作原理来说，互感器就是一种特殊变压器。主要是用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘和用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。
（1） 电流互感器的选择及校验
总降压变配电所一次侧选用LQJ-220,300/5。总降变配电所二次侧选用LQJ-10,800/5。车间变电所一次侧选用LQJ-10,300/5。
电流互感器准确度等级选择，即互感器二次负荷S2不得大于其准确度等级所限定的额定二次负荷S2N，即电流互感器满足准确度等级要求的条件为S2N ≧S2。
S2≈∑Si+I2N2(RWL+RXC) |Z2|≈∑|Zi|+|ZWL|+ RXC
式中|Zi|可由仪表、继电器的产品样本中查得；|ZWL|≈RWL=l/(rA)这里
r为导线的电导率，铜线为53m/(Ω.mm2),铝线为32 m/(Ω.mm2)，A为导线截面积，l为对应于连接导线的计算长度，假设互感器到仪表、继电器的单向长度为l0，则互感器为星形连接时，l=l1；为V形连接时，l=√3l1；为一相式接线时，l=2l1。式中RXC很难准确测定，而且是可变的，一般近似地取为0.1Ω。
校验:
（2） 电压互感器的选择及校验
电压互感器选用JDZJ-10,10000/10。JDZ-10,10000/10。其准确度等级的选择也与其二次负荷有关，条件要求也是S2N ≧S2。其中S2为二次侧所有仪表、继电器电压线圈所消耗的总视在功率。
S2 =√（（∑Pu）2+（∑Qu）2）
低压一次设备的选择：
1、 低压熔断器
低压熔断器的功能主要是实现低压配电系统的短路保护，本次设计选用RM10-600型低压熔断器，熔管额定电压380V，额定电流：熔管600A，熔体350A、430A、500A、600A,最大分段能力10KA. 2、 熔断器式刀开关
刀熔开关具有刀开关和熔断器的双重功能，采用这种组合型开关电器可以简化配电装置结构，经济适用，因此越来越广泛地再低压配电屏上安装使用。本次选用HR3型刀熔开关。 3、 低压断路器
低压断路器俗称自动开关，它既能带负荷通断电路，又能在短路、过
负荷和低电压时自动跳闸。本次选用DW15-4000型万能式低压断路器，其脱扣器额定电流4000A，长延时动作整定电流2800-4000A，短延时动作整定电流12000-24000A，瞬时动作整定电流28000-56000A,分段能力60KA. 4、 低压配电屏
低压配电屏是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置，在低压配电系统中作动力和照明之用。本次设计选用GGL和GGD型低压配电屏。
第六章 导线、变电所高低压线路的选择
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须 满足下列件:
1.发热条件导线和电缆(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.电压损耗条件
导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。
3.经济电流密度
35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。
4.机械强度
导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。
根据设计经验，一般10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35KV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。
架空进线的选择按发热条件选择导线截面 补偿功率因素后的线路计算电流 1)已知I30 = 76.33A
Aec=76.33/1.65=46.26mm2
选择准截面45mm2 ，既选LGJ—45型铝绞线
第七章变电所二次回路的方案及断电保护的确
定
7.1变电所二次回路方案
二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。二次回路按电源性质分，有直流回路忽然交流回路。交流回路又分交流电流回路交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。
二次回路按其用途分类，有断路器控制（操作）回路、信号回路、测量和监视回路、断电保护和自动装置回路等。
二次回路在供电系统中虽是其一次电路的辅助系统，但它对一次电路的安全、可靠、优质、经济的运行有着十分重要的作用。因此必须以充分的重视。
7.2断电保护
按GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：
（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路； （2）绕组的匝间短路；
（3）外部相间短路引过的过电流；
（4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压； （5）过负荷； （6）油面降低；
（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。
对于高压侧为6～10KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV·A及以上的油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。
对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KV·A及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。
在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：
1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧 2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。
各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。 3）、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。
4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。
5）、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。
6）、对某些稀有的故障类型（例如110KV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。
差动保护：
变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件
1.应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流 2.应躲过变压器的励磁涌流
3.在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作 变压器的过电流保护
二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其它二次回路所需的电源。因此对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。
二次回路操作电源，分直流和交流两大类。直流操作电源又有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用（站用）变压器供电的由仪用互感器供电的两种。其中，蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种；整流电源主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和电压源两种。采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外，还有大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间等优点，从而大大降低了投资等优点，因此在工厂供电系统这应用比较普遍。采用交流操作电源，可使二次回路大大简化，投资大大减少，工作可靠，维护方便，但是它不适于比较复杂的电路。
第八章 防雷与接地
变电所防雷装置设计应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。
8.1防雷
1.防雷设备
防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。
避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。
2.变配电所的防雷措施
（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。
（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气如下表
。
避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终
端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在
架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联
后接地。
（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿
电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀
式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。
在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径
应大于或等于10mm的镀锌圆钢。
8.2接地
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大
地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为
人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢
筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称
为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接
地故障电流。
接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的
一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用
不少于两根导体在不同地点与接地网连接。
通过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设
计所要经历的步骤，象总降压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行
设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己
受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，两个月的时间就这样匆匆的
过去了，这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到
现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对于居剑文老师的关心，指导大家有
感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进
一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的能
力。
不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们非常重视。
我们发扬团队合作的精神，互相配合。
感谢我的导师居剑文老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的
榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。没有他们的帮助和提供
资料对于我一个对工厂变电所知识不太懂的人来说要想在短短的这么短的时间里学习
到工厂变电所知识并完成毕业论文是几乎不可能的事情。同时，在完成这次毕业设计中
间，我的室友给我相当大的帮助和许多宝贵的意见，在这之中我借鉴了许多书籍和参阅
了很多网络上的资料，在这里我还要对各参考书的作者表示感谢和各位网友表示敬意！
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
[4 ]《工厂供电简明设计手册》 刘介才 主编
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[6 ] 周鸿昌编著. 工厂供电及例题习题.上海：同济大学出版社，1992
[7 ] 朱献清主编. 物业供用电.北京：机械工业出版社，2003
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[10] 刘介才编.供配电技术. 北京：机械工业出版社，2000
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[12] 戴绍基主编.工厂供电. 北京：机械工业出版社，2002
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[14] 李友文主编.工厂供电. 北京：化学工业出版社，2001
[15] 黄纯华，刘维仲编著.工厂供电. 天津：天津大学出版社，1996
河南理工大学
供电技术毕业设计
（ 2008 届 ）
学 生 姓 名 耿启辰 院 （系） 专 业 学 号 导师姓名、职称 设计（论文）题目
目录
摘要 ................................................................ 1
第一章 负荷计算及功率补偿 ............................................. 3
1.1负荷计算的内容和目的 ........................................... 3
1.2负荷计算的方法................................................. 3
1.3全厂负荷计算 .................................................. 3
1.4功率补偿 ...................................................... 5
第二章 变电所位置和形式的选择 .......................................... 7
2.1变电所所址选择的基本要求 ........................................ 7
2.2变电所所址选择应具备的条件 ...................................... 7
第三章 变电所主要变压器及主接线方案的选择 ............................... 8
3.1主变压器台数的选择 ............................................. 8
3.2主结线方案的选择 ............................................... 9
第四章 短路电流的计算 ................................................ 11
4.1短路电流计算的目的及方法 ....................................... 11
4.2、本设计采用标幺制法进行短路计算 ................................ 11
4.3短路电流计算结果： ............................................ 13
第五章 变电所一次设备的选择及校验 ..................................... 15
第六章 导线、变电所高低压线路的选择 .................................... 25
第七章变电所二次回路的方案及断电保护的确定 .............................. 26
7.1变电所二次回路方案 ............................................ 26
7.2断电保护 ..................................................... 26
第八章 防雷与接地 ................................................... 28
8.1防雷 ........................................................ 28
8.2接地 ........................................................ 29
总结 ............................................................... 30 致 谢 .............................................................. 31 参考文献 ........................................................... 32
摘要
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。
关键词：节能 配电 安全 合理 发展
Abstract
With the industrial production and the development of science and technology, power plant control systems, signal and monitoring work by the management manual, on the spot to monitor the development of remote, and the realization of remote control, remote, and remote sensing. Factories for Electrical system of remote, can not only enhance the plant's power supply system automation level, but also to some extent to achieve plant optimal operation of the power supply system capable of dealing with incidents in a timely manner to reduce the incidents of power failures, to better ensure the plant Power supply system of economic security. Power plant production plant is necessary to protect life. Calculated compared to the factory in accordance with the actual situation of economic and scientific selection of high electrical equipment, power supply from the high-quality, reliable and economic performance considered to optimize the use of electrical equipment and power supply.
【Keywords】：Load secretly schemes against Power Short-circuit current
第一章 负荷计算及功率补偿
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。
1.1计算负荷的定义
（1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
（2） 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。
（3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
1.2负荷计算的方法
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。本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd
无功功率: Q30 = P30 ·tgφ
视在功率: S3O = P30/Cosφ
计算电流: I30 = S30/√3UN
1.3全厂负荷计算
某厂设有三个车间，其中1#车间：工艺设备容量250kW、空调及通风设备容量78 kW 、车间照明40kW、其他用电设备50 kW，共计设备容量418 kW。2#车间：共计设备容量736kW。3#车间：共计设备容量434kW。（采用需要系数法）。
全厂用电负荷计算、无功功率补偿与变压器损耗计算及变压器台数、容量和型号的选择示例,计算结果列表如下，
全厂用电负荷计算表
车计算负荷 变压器间设备装功率 无功 视在 台数及或需要 有功 用电设备 机容量 因数 功率 功率 容量 建系数 功率 Pe cosφ/ Qca Sca Se 名 称 Kd Pca 筑 tgφ （kW） （kvar（kVA（kVA名（kW） ） ） ） 称
0.75/0.250 0.7 175 154 车间工艺设备 88
0.8/0.778 0.8 62.4 46.8 空调、通风设备 5
1#0.85/0.40 0.85 34 21.1 车间照明 62 车
0.7/1.0间 50 0.6 30 30.6 其他 2
418 301.4 252.5 合计
0.75/0.有功同时系数KΣp=0.9 271.3 239.9 362.2 88 无功同时系数KΣq =0.95
2#负荷计入KΣp0.8/0.7736 0.8 530 397 662.2 车和KΣq系数后5 间 合计
3#负荷计入KΣp0.81/0.434 0.8 391 281 481.5 车和KΣq系数后72 间 合计
1588 1192 918 全厂合计
0.77/0.有功同时系数KΣp=0.9 1073 872 1383 83 无功同时系数KΣq =0.95
-420 全厂低压无功功率补偿
0.92/0.变 1073 452 1164 全厂补偿后合计 43 配
电变压器耗损：ΔPT≈0.01Sca 12 60 ΔQT≈0.05Sca 所
0.904 1085 512 1200 2×800 全厂共计（高压侧）
决定选用二台SCB9-800kVA型干式电力变压器 变压器的平均负载率为0.75
注：①2#、3#车间的负荷计算与1#车间的负荷计算类似，从略。
②本负荷计算中未计入各车间至变电所的线路功率损耗。（只有线路功率损耗很小时，对于变压器容量的选择影响不大时，才可以从略）。
表4-4计算过程如下： 按公式（4-6）~（4-14）进行计算
1． 1#车间：车间工艺设备设备 Pca= Kd·Pe=250x0.7=175（kW）,
Qca= Pca·tgφ=175x0.88=154（kvar）,
2． 空调、通风设备 Pca= Kd·Pe=78x0.8=62.4（kW）,
Qca= Pca·tgφ=62.4x0.75=46.8（kvar）,
3． 车间照明设备 Pca= Kd·Pe=40x0.85=34（kW）,
Qca= Pca·tgφ=34x0.62=21.1（kvar）,
4． 其他设备 Pca= Kd·Pe=50x0.6=30（kW）,
Qca= Pca·tgφ=30x1.02=30.6（kvar）,
5． 1#车间合计 ΣPca= 175+62.4+34+30+=301.4（kW）,
ΣQca=154+46.8+21.1+30.6=252.5（kvar）,
6． 有功同时系数KΣp=0.9 Pca=ΣPca·KΣp=301.4x0.9=271.3（kW）,
无功同时系数KΣq =0.95 Qca=ΣQca·KΣq= 252.5x0.95=239.9（kvar）,
视在功率 Sca=（kVA）
7． 全厂合计 ΣPe=418+736+434=1588（kW）
ΣPca=271.3+530+391=1588（kW）
ΣQca=239.9+397+281=918（kvar）,
8． 有功同时系数KΣp=0.9 Pca=ΣPca·KΣp=1192x0.9=1073（kW）,
无功同时系数KΣq =0.95 Qca=ΣQca·KΣq=918x0.95=872（kvar）,
视在功率 Sca=（kVA）
9．.低压无功补偿到(cosφ=0.92) QC=Pca（tgφ1-tgφ2）=1073x(0.83-0.43)=429≈420（kvar）,
10．全厂补偿后的有功功率 Pca=1073（kW）,
全厂补偿后的无功功率 Qca=872-420=452（kvar）,
视在功率 Sca==1164（kVA）
11．变压器有功功率损耗 △PT≈0.01 Sca =0.01x1164=11.6≈12（kW）,
变压器有功功率损耗 △QT=0.05 Sca =0.05x1164=58.2≈60（kvar）,
12．全厂合计（高压侧）有功功率 Pca=1073+12=1085（kW）,
全厂合计（高压侧）无功功率 Qca=452+60=512（kvar）,
视在功率 Sca==1200（kVA）
高压侧的功率因数 cosφ= Pca/ Sca=1085/1200=0.904≥0.9
13．计算结果：决定选用二台SCB9-800kVA型干式电力变压器。
变压器的平均负载率为: Sca/ Se =1200/1600=0.75 结论：合格
1.4功率补偿
由于本设计中上级要求COSφ≥0.9,而由上面计算可知COSф=0.75
需要进行无功补偿。
综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。
可选用BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89µF
Qc = 5999×（tanarc cos0.75－tanarc cos0.92）Kvar
=2724Kvar 取Qc=2800 Kvar
因此，其电容器的个数为： n = Qc/qC = 2800/100 =28
而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个 正好
无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：
S30（2）′= [59992+(5463-2800) 2] 1/2 =6564KV·A
此
变压器的功率损耗为：
△QT = 0.06 S30′= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar
△PT = 0.015 S30 ′= 0.015 * 6564= 98.5 Kw
变电所高压侧计算负荷为：
P30′= 5999+ 98.5 = 6098 Kw
Q30′= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar
S30′ = (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A
无功率补偿后，工厂的功率因数为：
cosφ′= P30′/ S30′= 6098 / 6821= 0.9
则工厂的功率因数为：
cosφ′= P30′/S30′= 0.91≥0.9
因此，符合本设计的要求。
第二章 变电所位置和形式的选择
2.1变电所所址选择的基本要求
●靠近电源，接近负荷中心，有利于提高供电电压质量，减少输电线路投资以减少投资和电能损耗，提高供电质量。
●便于各级电压线路的出入，架空线路走廊应与所址同时选定，尽量避免交叉。 ●变电所不能被洪水淹没，以保证正常运行。所区内不得积水，故地面应考虑一定的排水坡度。
●具有生产和生活用水的可靠水源。考虑职工生活上的方便。
●为变电所的远景规划和扩建创造条件。考虑电网的发展和农村用电负荷的增加，以及变电所能方便地从初期形式过渡到最终阶段，使变电所在一次、二次设备装置方面所需的改动最小。
●所站合一的形式便于发展成无人值班所。
●参照国家标准《35—500kV变电所设计规范》执行。
2.2变电所所址选择应具备的条件
所址靠近供电区域负荷中心，供电半径不能超过以下要求：
0．4kV线路不大于0.5km；10kV线路不大于15km；35kV线路不大于40km；110kV线路不大于150km。便于进出线的引入，并根据发展规划预留扩建位置。
附图2-1
第三章 变电所主要变压器及主接线方案的选择
3.1主变压器台数的选择
（1）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。由于该厂的负荷属于二级负荷，
对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。
（2）变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：
① 任一台单独运行时，ST≥（0.6-0.7）S′30（1） ② 任一台单独运行时，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ），由于S′30（1）= 7932 KV·A，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。
③ ST≥（0.6-0.7）×7932=（4759.2～5552.4）KV·A≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ），因此选5700 KV·A的变压器二台
3.2主结线方案的选择
（1）变配电所主结线的选择原则
1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。
2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。 3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。 4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。
5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6.6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。
7.采用6～10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。 8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。
9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。
10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。
（2）主结线接线方法
对于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。
对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。
1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电
检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经 常切换的总降压变电所。
2、 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11 和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。
3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图 这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所
4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。
第四章 短路电流的计算
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。
4.1短路电流计算的目的及方法
短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。
4.2、本设计采用标幺制法进行短路计算
1. 在最小运行方式下：
（1）确定基准值
取 Sd = 100MV·A,UC1 = 60KV,UC2 = 10.5KV
而 Id1 = Sd /√3UC1 = 100MV·A/(√3×60KV) = 0.96KA Id2 = Sd /√3UC2 = 100MV·A/(√3×10.5KV) = 505KA （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1.电力系统（SOC = 310MV·A） X1* = 100KVA/310= 0.32
2.架空线路（XO = 0.4Ω/km） X2* = 0.4×4×100/ 10.52= 1.52 3.电力变压器（UK% = 7.5）
X3* = UK%Sd/100SN = 7.5×100×103/(100×5700) = 1.32
绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。
(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1总电抗标幺值
X*Σ(K-1)= X1*＋X2*= 0.32+1.52= 1.84 2.三相短路电流周期分量有效值
IK-1(3) = Id1/X*Σ(K-1)= 0.96/1.84 =0.52 3.其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA ish(3) = 2.55×0.52KA = 1.33KA Ish(3) = 1.51×0.52 KA= 0.79KA 4.三相短路容量
Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1) =100MVA/1.84=54.3
(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1)总电抗标幺值
X*Σ(K-2) = X1*＋X2*＋X3*// X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5 2)三相短路电流周期分量有效值
IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) = 505KA/2.5 = 202KA 3)其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-23) = 202KA ish(3) = 1.84×202KA =372KA Ish(3) =1.09×202KA = 220KA 4)三相短路容量
Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-1) = 100MVA/2.5 = 40MV·A
2.在最大运行方式下： （1）确定基准值
取 Sd = 1000MV·A,UC1 =60KV,UC2 = 10.5KV
而 Id1 = Sd /√3UC1 = 1000MV·A/(√3×60KV) =9.6 Id2 = Sd /√3UC2 = 1000MV·A/(√3×10.5KV) = 55KA （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统（SOC = 1338MV·A） X1*= 1000/1338= 0.75
2）架空线路（XO = 0.4Ω/km）
X2* = 0.4×4×1000/602 =0.45 3）电力变压器（UK% = 4.5）
X3* = X4* = UK%Sd/100SN = 7.5×1000×103/(100×5700) = 13.2
绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。
(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
总电抗标幺值
X*Σ(K-1) = X1*＋X2* = 0.75+0.45= 1.2 三相短路电流周期分量有效值
IK-1(3) = Id1/ X*Σ(K-1)= 9.6KA/1.2 = 8KA 其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-1(3) = 8KA ish(3) = 2.55×8KA = 20.4KA
Ish(3) = 1.51×X*Σ(K-1)8KA = 12.1KA 三相短路容量
Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1)= 1000/1.2 = 833MVA
(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1)总电抗标幺值
X*Σ(K-2) = X1*＋X2*＋X3*∥X4* = 0.75＋0.45＋13.2/2 = 7.8 2)三相短路电流周期分量有效值
IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) = 55KA/7.8 = 7.05KA 3)其他三相短路电流
I"(3) = I∞(3) = Ik-2（3） = 7.05KA ish(3) = 2.55×7.05KA =17.98KA Ish(3) = 1.51×7.05KA = 10.65KA 4)三相短路容量
Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-2) = 1000/7.05= 141.8MV·A
4.3短路电流计算结果：
1.最大运行方式
2.最小运行方式
第五章 变电所一次设备的选择
高压一次设备的选择 1、架空线的选择及其校验
架空线选用钢芯铝绞线：
由《工厂供电》表5-3得架空线路钢芯铝绞线年最大负荷利用小时数5000以上的经济电流密度jec=0.90
设220KV侧S30≈5000KV.A得架空线I30=132A 则架空线路经济截面Aec= I30÷jec=132÷0.9=146mm2 因此选择型号为LGJ-185的钢芯铝线。
架空线校验：（1）发热条件 取环境温度为40℃，查《工厂供电》附录表
20得LGJ-185得允许载流量Ial=416A﹥I30 满足要求
（2）电压损耗条件 满足要求 （3）经济电流密度 满足要求
（4）机械强度 查《工厂供电》附录表18得35KV及以上
线路最小钢芯铝绞线截面为35 mm2﹤﹤185mm2 满足要求
2、高压断路器的选择及校验
前面短路计算取高压断路器QF1,QF2为LW25-252;QF3,QF4为SN10-10II;QF5，QF6为SN10-10I,QF7;QF8为DW15-4000。
校验：假设短路装置最长动作时间为top=1.5s,t∝取0.15s 则tima= top+ t∝+0.05=1.7s
DW15-4000型断路器为万能式低压断路器，脱扣器额定电流4000A，长延时动作电流2800-4000A，短延时动作整定电流12000-24000A，瞬时动作整定电流28000-56000A，分段能力80KA，在各方面均能满足要求。 3、高压隔离开关的选择及校验
高压隔离开关的功能主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修，但隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。本次设计中，高压隔离开关与高压断路器配套使用。QS1,1S2，QS3，QS4选用GW2-220/400-100，QS5，QS6选用GW2-10/1000-100，QS7，QS8，QS9，QS10选用GN8-10/400-40。
校验:
由于以上隔离开关均是按短路电流和电压等级选择的，又是配合相应断路器使用，经以上校验，在电压、电流、动稳定度、热稳定度上均能满足要求。
4、高压熔断器的选择及校验
本次设计中，高压熔断器主要用在避雷装置中，户外选用RW4-10/0.5型熔断器，户内选用RN2-10/0.5型熔断器。其额定电压10KV,额定电流1000A，最大分段能力50KA均能满足要求。 5、电缆的选择及校验
从总降变电站引电源进车间变电站采用电缆进线，按经济电流密度选择起电缆截面，初步选用铜芯电缆，查《工厂供电》表5-3得铜芯电缆5000h以上的经济电流密度jec=2.00
进入车间变电站的计算电流 I30=169A 得电缆经济截面Aec= I30÷jec=169÷2.00=85mm2
根据当地各项气象条件，查《工厂供电》附录表32，选取8.7/10KV的电缆，截面为185 mm2，其电流为450A﹥169A，满足要求。因此选择
YJV-8.7/10-3×185型电缆。
按电压损失条件进行校验：
查《工厂供电》附录表11得YJV-8.7/10-185型电缆的
ro=0.091Ω/km, Xo=0.087Ω/km,
△U%=(PR+QX)/(10(UN) 2)
=(0.05×2815×0.091+0.05×0.087×109.61) /(10(10) 2) =0.13﹤5
因此所选电缆截面也满足电压损失要求。 6、母线的选择及校验
总降变配电所低压侧单母线选择LMY型80×10 mm2，车间变电站一次侧单母线选择LMY型40×4mm2，车间变电站二次侧单母线选择LMY型125×10mm2，其均为硬铝母线，允许载流量分别为1427A、480A、5633A。由于其是按短路电流标准选择的，所以在电流方面满足要求。
动稳定度校验 硬铝母线（LMY）的最大允许应力σ 完全大于其计算应力σ
al=70MPa
c1≈20 MPa，
σ
c2≈10 MPa，
σ
c3≈45 MPa
热稳定度校验 查《工厂供电》附录表11得C=87A√s /mm2， 因此最小允许截面为：
Amin(1)=(16.75×103A×√1.7s)/ C≈260 mm2 Amin(2)=(7.44×103A×√1.7s)/ C≈115 mm2 Amin(3)=(33.4×103A×√1.7s)/ C≈519 mm2
母线实际截面：
A1=80×10=800 mm2﹥Amin(1)
A2=40×4=160 mm2﹥Amin(2) A3=125×10=1250 mm2﹥Amin(3) 均能满足短路热稳定要求！ 7、高压开关柜的选择
高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套配电装置。在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型交流电动机的启动和保护之用。其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。
高压开关柜有固定式和手车式两大类型，由于其手车式投资价格较贵，所以本次设计选用固定式高压开关柜：GG-1A-220，GG-1A-10，GG-1A-0.4。 8、互感器的选择及校验
互感器是电流互感器和电压互感器的统称。从基本结构和工作原理来说，互感器就是一种特殊变压器。主要是用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘和用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。
（1） 电流互感器的选择及校验
总降压变配电所一次侧选用LQJ-220,300/5。总降变配电所二次侧选用LQJ-10,800/5。车间变电所一次侧选用LQJ-10,300/5。
电流互感器准确度等级选择，即互感器二次负荷S2不得大于其准确度等级所限定的额定二次负荷S2N，即电流互感器满足准确度等级要求的条件为S2N ≧S2。
S2≈∑Si+I2N2(RWL+RXC) |Z2|≈∑|Zi|+|ZWL|+ RXC
式中|Zi|可由仪表、继电器的产品样本中查得；|ZWL|≈RWL=l/(rA)这里
r为导线的电导率，铜线为53m/(Ω.mm2),铝线为32 m/(Ω.mm2)，A为导线截面积，l为对应于连接导线的计算长度，假设互感器到仪表、继电器的单向长度为l0，则互感器为星形连接时，l=l1；为V形连接时，l=√3l1；为一相式接线时，l=2l1。式中RXC很难准确测定，而且是可变的，一般近似地取为0.1Ω。
校验:
（2） 电压互感器的选择及校验
电压互感器选用JDZJ-10,10000/10。JDZ-10,10000/10。其准确度等级的选择也与其二次负荷有关，条件要求也是S2N ≧S2。其中S2为二次侧所有仪表、继电器电压线圈所消耗的总视在功率。
S2 =√（（∑Pu）2+（∑Qu）2）
低压一次设备的选择：
1、 低压熔断器
低压熔断器的功能主要是实现低压配电系统的短路保护，本次设计选用RM10-600型低压熔断器，熔管额定电压380V，额定电流：熔管600A，熔体350A、430A、500A、600A,最大分段能力10KA. 2、 熔断器式刀开关
刀熔开关具有刀开关和熔断器的双重功能，采用这种组合型开关电器可以简化配电装置结构，经济适用，因此越来越广泛地再低压配电屏上安装使用。本次选用HR3型刀熔开关。 3、 低压断路器
低压断路器俗称自动开关，它既能带负荷通断电路，又能在短路、过
负荷和低电压时自动跳闸。本次选用DW15-4000型万能式低压断路器，其脱扣器额定电流4000A，长延时动作整定电流2800-4000A，短延时动作整定电流12000-24000A，瞬时动作整定电流28000-56000A,分段能力60KA. 4、 低压配电屏
低压配电屏是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置，在低压配电系统中作动力和照明之用。本次设计选用GGL和GGD型低压配电屏。
第六章 导线、变电所高低压线路的选择
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须 满足下列件:
1.发热条件导线和电缆(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.电压损耗条件
导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。
3.经济电流密度
35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。
4.机械强度
导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。
根据设计经验，一般10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35KV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。
架空进线的选择按发热条件选择导线截面 补偿功率因素后的线路计算电流 1)已知I30 = 76.33A
Aec=76.33/1.65=46.26mm2
选择准截面45mm2 ，既选LGJ—45型铝绞线
第七章变电所二次回路的方案及断电保护的确
定
7.1变电所二次回路方案
二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。二次回路按电源性质分，有直流回路忽然交流回路。交流回路又分交流电流回路交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。
二次回路按其用途分类，有断路器控制（操作）回路、信号回路、测量和监视回路、断电保护和自动装置回路等。
二次回路在供电系统中虽是其一次电路的辅助系统，但它对一次电路的安全、可靠、优质、经济的运行有着十分重要的作用。因此必须以充分的重视。
7.2断电保护
按GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：
（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路； （2）绕组的匝间短路；
（3）外部相间短路引过的过电流；
（4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压； （5）过负荷； （6）油面降低；
（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。
对于高压侧为6～10KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV·A及以上的油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。
对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KV·A及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。
在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：
1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧 2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。
各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。 3）、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。
4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。
5）、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。
6）、对某些稀有的故障类型（例如110KV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。
差动保护：
变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件
1.应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流 2.应躲过变压器的励磁涌流
3.在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作 变压器的过电流保护
二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其它二次回路所需的电源。因此对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。
二次回路操作电源，分直流和交流两大类。直流操作电源又有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用（站用）变压器供电的由仪用互感器供电的两种。其中，蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种；整流电源主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和电压源两种。采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外，还有大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间等优点，从而大大降低了投资等优点，因此在工厂供电系统这应用比较普遍。采用交流操作电源，可使二次回路大大简化，投资大大减少，工作可靠，维护方便，但是它不适于比较复杂的电路。
第八章 防雷与接地
变电所防雷装置设计应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。
8.1防雷
1.防雷设备
防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。
避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。
2.变配电所的防雷措施
（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。
（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气如下表
。
避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终
端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在
架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联
后接地。
（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿
电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀
式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。
在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径
应大于或等于10mm的镀锌圆钢。
8.2接地
电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大
地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为
人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢
筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称
为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接
地故障电流。
接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的
一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用
不少于两根导体在不同地点与接地网连接。
通过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设
计所要经历的步骤，象总降压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行
设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己
受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，两个月的时间就这样匆匆的
过去了，这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到
现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对于居剑文老师的关心，指导大家有
感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进
一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的能
力。
不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们非常重视。
我们发扬团队合作的精神，互相配合。
感谢我的导师居剑文老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的
榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。没有他们的帮助和提供
资料对于我一个对工厂变电所知识不太懂的人来说要想在短短的这么短的时间里学习
到工厂变电所知识并完成毕业论文是几乎不可能的事情。同时，在完成这次毕业设计中
间，我的室友给我相当大的帮助和许多宝贵的意见，在这之中我借鉴了许多书籍和参阅
了很多网络上的资料，在这里我还要对各参考书的作者表示感谢和各位网友表示敬意！
参考文献
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[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
[4 ]《工厂供电简明设计手册》 刘介才 主编
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