某自来水厂供电设计方案

自来水厂供电系统设计报告书

学 院 ： 信息科学与工程学院 专业班级 ：电气实验班 学 号 : 0917110115 姓 名 ： 李鑫 指导老师 ： 粟梅 完成日期 ： 2014-2-20

目 录

一、课程设计的目的与任务-------------------------------------3

二、原始资料-------------------------------------------------3

三、设计要求内容---------------------------------------------4

四、负荷计算------------------------------------------------4

五、主变压器的选择和无功功率补偿----------------------------10

六、一次侧主接线图的选择------------------------------------13

七、短路电流的计算 -----------------------------------------15

八、导线和电缆截面的选择------------------------------------18

九、保护器件的选择和校验------------------------------------21

十、年耗电量的计算------------------------------------------24

十一、设计总结----------------------------------------------25

参考文献 附图

一、课程设计的目的与任务

供电系统与电气控制是自动化专业的专业课，具有很强的实践性和工程背景，供电系统与电气控制课程设计的目的在于培养学生综合运用供电系统与电气控制的知识和理论分析和解决供电系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。

二、原始资料

（1） 自来水厂用电设备一览表（附表2） （2） 自来水厂平面布置图（附图5）

（3） 自来水厂机修车间平面布置图（附图6） （4） 该厂年最大有功负荷利用小时数

Tmax=8000小时

（5） 该厂一、二泵房为二级负荷，机修及办公室为三级负荷。 （6） 电源条件：

距该厂8公里处，有一地区变电所，地区变电所可分别从两段35kV母线上各提供一回电源，这两段母线的短路容量皆为：

(3)Psd350MVA

（7） 气象及其他有关资料

a) 要求车间变电所低压侧的功率因数为0.85。高压侧功率因数为0.95。 b) 年平均温度及最高温度 最热月平均最高温度

35℃

年平均温度

18℃

最热月土壤平均温度

30℃

地区变点所 Up=35KV 总降压变电所 Ue=10KV 去自来

水厂

自来

图二 课题（2）电力系统结构图

三、设计要求内容：

（1） 计算自来水厂、机修车间的总计算负荷。并确定为提高功率因数所需的补

偿容量。

（2） 选择该自来水厂总降压变电所、机修车间变电所的变压器台数及额定容

量。

（3） 选择和确定自来水厂高压供电系统（包括供电电压，总降压变电所一次接

线图，场内高压电力网接线）。 （4） 选择高压电力网导线型号及截面。

（5） 选择和校验总降压变电所的一次电气设备。 （6） 拟定机修车间供电系统一次接线图（包括车间变电所一次接线及车间低压

电力网接线）。

（7） 选择机修车间的低压电力网的导线型号及截面。

（8） 选择和校验机修车间供电系统的一次电气设备（包括各支线上的开关及

熔丝）。

四、负荷计算

说明：各机床的Ie及尖峰电流Ijf仅作参考，可将变压器额定容量作计算负荷

总负荷的计算：

(一)

一泵房负荷计算

在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算。具体步骤如下。 1.高压异步电动机5台： 1、 Pc11=380kW

Kd110.8

cos110.83

tan110.67UN6KV

Pc11Kd11Pe11380kW0.8351577kWQc11Pc11tan111577kW0.67

1057kvar Sc111898kVA

Ic11



18981kVA

1.7326kV

183A

2、变压器SJ2-50/6 （一台）：

Sc12Pe50kVAcos120.85

U1e



6kV

2e

kV

Pc12Sc12cos50*0.8542.5KWQc12Pc12tan42.5*0.61926.34Kvar Ic12



50

1.732*6

4.8A

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出一泵房的总的计算负荷：

P30Kp

Pc11Pc120.9*(157742.5)1457.55KWQ30Kq(Qc11Qc12)0.9*(105726.34)1083.34KvarS301816.1KVA

I1861.1

30



1.732*6

179.1A

(二) 二泵房负荷计算

1、高压异步电动机组1（三台）：

Pe21=440kW

Kd210.8cos210.89

tan210.51UN6KV

Pc21Kd21Pe21440kW0.8931174kW

；

；

c21c2121

Sc211317kVA

I1317kVA

c21



1.7326kV

127A

2、高压异步电动机组2（三台）

Pe221000kW

Kd220.8

cos220.84

tan220.65UN6KV

Pc22KdPe221000kW0.8932670kWQc22Pc22tan222670kW0.84

2243kvar Sc223487kVA

I3487kVA

c22



1.7326kV

336A

2、 变压器SJL-180/6组（两台）

Sc23Pe2360kVAcosU230.85

1e



6kV

2e

kV

Pc12Sc12cos180*2*0.85306KWQc12Pc12tan306*0.619189.4Kvar Ic12



180

1.732*6

17.3A

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出二泵房的总的计算负荷：P30Kp

Pc21Pc22P233735KWQ30Kq(Qc21Qc22Q23)3031.4KvarS304812.7KVA

I30



4812.7

1.732*6

463A

(三) 机修车间负荷计算

1、车床（C620）组（两台）：

Pe31=7.6kW

Kd310.2cos310.75

tan310.88UN0.38KV

Pc31Kd31Pe317.6kW0.2211.4kW

；

；

；

c31c3131

Sc3115.2kVA

；

Ic31



15.2kVA

23.2A

1.7320.38kV

2、车床（C616）组（两台）：

Pe32=3.3kW

Kd320.2cos320.74

tan320.91UN0.38KV

Pc32Kd32Pe323.3kW0.221.32kWQc32Pc32tan321.32kW0.91

1.2kvar Sc321.78kVA

；

Ic32



1.78kVA

2.7A

1.7320.38kV

3、铣床组（两台） ：

Pe33=2.5kW

Kd330.2cos330.64

tan331.2UN0.38KV

Pc33Kd33Pe332.5kW0.221kW Qc33Pc33tan331kW1.2

1.2kvar Sc331.56kVA

；

Ic33



1.56kVA

2.37A

1.7320.38kV

4、刨床组1（两台）：

Pe34=4kW

Kd340.2cos340.6

tan341.33UN0.38KV

Pc34Kd34Pe344kW0.221.6kWQc34Pc34tan341.6kW1.332.1kvar

S

C34

PC34Q

2

2

C34



.6

2

2.12.64KVA

2

IC34

3C34

N



2.64KVA

4.01A

1.732*0.38KV

5、刨床组2（两台）：

e35d353535N

P

C35

KD35*PE353KW*0.2*21.2KW PC35*tan1.2KW*1.391.67Kvar

35

Q

C35

SC35

PC35Q

2

2

C35



.67

2

1.22.05KVA

2

IC35

3U

C35

N



2.05KVA

3.12A

1.732*0.38KV

6、钻床组（两台）：

Pe36=1.5kW

Kd360.2cos360.67

tan361.11UN0.38KV

Pc36Kd36Pe361.5kW0.220.6kWQc36Pc36tan360.6kW1.110.67kvar

S

C36

PC36Q

2

2

C36



0.67

2

0.60.9KVA

2

IC36

3U

C36

N



0.9KVA

1.36A

1.732*0.38KV

7、砂轮机组（两台）：

Pe37=1.5kW

Kd210.2cos210.71

tan210.99UN0.38KV

P

C37

KD37*PE371.5KW*0.4*21.2KW PC37*tan1.2KW*0.991.18Kvar

37

Q

C37

S

C37

PC37Q

2

2

C37



.2

2

1.181.7KVA

2

IC37

3U

C37

N



1.7KVA

2.6A

1.732*0.38KV

8、吊车组（两台）：

P

E38

11.4KW

K

D38

0.15 COS0.8 tan0.75 UN0.38KV

38

38

PQ

C38

KD38*PE3811.4KW*0.15*23.42KW

38

C38

PC38*tan3.42KW*0.752.57Kvar

S

C38

PC38Q

2

2

C38



.42

2

1.574.28KVA

2

IC38

3U

C38

N



4.28KVA

6.5A

1.732*0.38KV

9、电焊机组（两台）：

PU

E39

2KW

K

D39

0.35 COS0.5 tan1.732

39

39

N

0.38KV

C39

PQ

KD39*PE392KW*0.355*21.4KW

39

C39

PC39*tan1.4KW*0.752.42Kvar

S

C39

PC39Q

2

2

C39



2.42

2

1.42.8KVA

2

IC39

3U

C39

N



2.8KVA

4.24A

1.732*0.38KV

10、电阻炉组（两台）：

Pe41=12kW

Kd410.7cos411

UN0.38KV

Pc41Kd41Pe4112kW0.7216.8kW Qc41Pc41tan41

0kvar Sc4116.8kVA

；

Ic41



16.8kVA

25.56A

1.7320.38kV

11、工厂照明，P30(11)16kW16kW。Q30(11)0 12. 变压器SJ2-20/6

Sc12Pe240kVAcos120.85

U1e

2e



6kV

kV

Pc12Sc12cos20*2*0.832KWQc12Pc12tan32*0.7524Kvar Ic12



40

60.8A

1.732*0.38

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出机修车间的总的计算负荷：

P30Kp

Pc21Pc22P23Pc24Pc25Pc26Pc27Pc28Pc29Pc41Pc4287.94KWQ30Kq(Qc21Qc22Q23Qc24Qc25Qc26Qc27Qc28Qc29Qc41Qc42)47.39KvarS3089.2KVAI30



89.2

135.5A

1.732*0.8

五、主变压器的选择和无功功率补偿

1.选用的变压器的台数

由上面的计算可以看出，一泵房和二泵房的用电设备均为6KV的一级和二级负荷设备，机修车间为0.38KV的三级负荷。所以可以选择两台35KV/6KV的变压器和一台6KV/3KV的变压器。 2.无功功率补偿

对于6KV/0.4KV的变压器：

低压侧的功率因数cos87.94/89.2=0.985满足了设计的要求，不需要进行无功补偿。

高压侧的功率因数：变压器的损耗：

PT0.015S300.015*89.21.338KW

QT0.06S300.06*89.25.352Kvar

'

S30

103.7KVA

所以cos89.278/103.7=0.86不满足高压侧0.95以上的功率因数的要求。需要进行功率补偿，可以选定功率补偿后的功率因数为cos0.96。则可以计算出需要补偿的无功功率为：Qc(Q30QT)(P30PT)tan26.85Kvar。此时机修车间的计算负荷为：

P3089.278KW

Q30P30tan0.29*89.27825.8Kvar S30

P3089.278

93KVAcos0.96

对于35KV/6KV变压器：

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出全厂的总的计算负荷：



P30KpP30i5282KW

i0

Q30Kq(Q30i)4140.5Kvar

i0

S306711KVA

低压侧的功率因数cos5282/6711=0.787不满足要求。假定功率补偿后的功率因数为0.9。计算出需要补偿的无功功率为：

QC5282(tanarccos0.787tanarccos0.9)kvar1582.5kvar

P305282KW

补偿后的计算负荷为：Q302558Kvar

S305869KVA

变压器的损耗：

PT0.015S300.015*586988KWQT0.06S300.06*5869352Kvar

'

S30

6108KVA

高压侧的功率因数cos5370/6108=0.88，不满足设计的功率因数大于0.95的要求。假设功率补偿后的功率因数为0.96.可计算出需要补偿的无功功率为：

QC5370(tanarccos0.88

tanarccos0.96)kvar1332kvar

P305370KWQ301566Kvar

补偿后的计算负荷为：S305594KVA

I30



5594

92.3A

1.732*35

3.主变压器容量的选择

每台变压器的容量应同时满足下列两个条件：

1.一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷S30的大学百分之六十到百分之七十的需要，即SN.T(0.6~0.7)S30

2.任一台变压器单独运行时，应满足全部一二级负荷的需要，即 SN.TS30(1）

3.车间变电所主变压器的单台容量上限

车间变电所主变压器的单台容量，一般宜大于1000KV.A(或1250KV.A)。这

一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制;另一方面也是考虑到可以是变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗，电影损耗和有色金属消耗量。 4）适当考虑负荷的发展

应适当考虑进货5~10年电力负荷的增长，留有一定得余地。

这里必须指出：电力变压器的额定容量SN.T是在一定温度条件下的持续最大输出容量。如果安装地点的年平均气温时，则年平均气温每高出1摄氏度，变压器的容量相应的减小百分之一。因此户外变压器的实际容量为：

av20

ST(1)SN.T

100

对于户内变压器，由于散热条件较差，一般变压器室的出风口与进风口间约15摄氏度温差，从而使处在室中间的变压器环境温度要比室外变压器的环境温度高出大约8°C，因此户内变压器的实际容量较之上式所计算的容量还要减小百分之八。

最后还必须指出：变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合主接线方案，经技术经经济比较择优而定。

年平均温度及最高温度 最热月平均最高温度

35℃

年平均温度

18℃

最热月土壤平均温度

30℃

因为变压器都用在室内，故取av高于室外8摄氏度 (取其系数为0.7) ST(1

)SN.T 100

工厂总降压变电所变压器的选择： 选择两个变压器供电：

基于其为二级负荷，以便当一台发生故障时，另外一台变压器能对一二级负荷供电。

av20

S

T

(0.6~0.7)S30(0.6~0.7)*5594(3356~3915)KV.A

S

N.T



100

1.05ST

80avST

SN.T4121KV.A即可满足要求。 所以可以选择SL7-5000/35型的主变压器。 六、一次侧主接线图的选择

一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图： 这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此成称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一二级负荷的工厂。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QF12（其两侧QS先合），即可由WL2回复对变压器T1的供电。这种内桥式接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，并且变压器不需经

常切换的总降压变电所。如下图：

采用内桥式接线的总降压变电所主接线图 主接线方案的选择： 方案一：单母线接线特点就是整个配电装置只有一组母线，每个电源和引出线都经过开关电器接到同一组母线上 ，如下图：

其优点为接线简单、清晰、采用的电气设备少，比较经济，操作简单方便，便于扩建，缺点是母线和隔离开关检修或发生故障时，必须断开全部电源，是整个配电装置停电。

方案二：单母线分段

为了克服一段单母线接线存在的缺点提高供电可靠性、灵活性、可把单母线分成几段，在单母线每段之间装设一个分段断路器Dlf和两个隔离开关，其最大优点是当母线故障或检修时，停电局限于一段母线上，非故障母线保持正常供电，缺点是：

1.任何一段母线故障或检修时，必须断开连接在该段上的电源，故减少了发电量或供电量，并使单独由该段母线供电的用户停电。 2.

检修任意出线断路器时，该出线必须停电

方案三：单母线带旁路母线

即出线侧带有旁路母线，装置正常运行时，旁母不带电，当检修母线时，而利用旁母，使各出线不断电，其可用在电压等级较高的如110kV，出线较多的变电所，接线如下：

根据上诉三种方案的比较，则考虑其为110kV常规变电所，出线较多，又考虑其经济性，且电压等级高，和可靠性，选择方案二，即单母线带旁路母线。

七、短路电流的计算

下面采用标么制法进行短路电流计算。 低压侧：

(一) 确定基准值：

取Sd100MVA，Uc26kV，Uc20.4kV

所以：Id1

(二)



9.165kA Id2144.342kA

计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的

电缆电抗）

*100MVA0.200 1) 电力系统的电抗标么值： X1

500MVA

2) 架空线路的电抗标么值：查手册得X00.35/km，因此：

*0.35(/km)1.5km100MVA0.476 X2

(10.5kV)2

3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得Uk%6，因此：

*X*6100MVA6.000 X34

1001000kVA

可绘得短路等效电路图 如下图（二）

K-1K-2

图（二）

(三)

计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

1) 总电抗标么值：X(k1)X1X20.2000.4760.676

2) 三相短路电流周期分量有效值： Ik1

(3)

Id1



X(k1)



9.165kA

13.557kA

0.676

(3)

Ik(3)3) 其他三相短路电流：I''(3)I113.557kA

(3)(3)

2.5513.557kA34.570kA Ish1.5113.557kA20.471kA ish

4) 三相短路容量：Sk1

(四)

(3)

Sd



X(k1)



100MVA

147.930MVA

0.676

计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

XX(X||X0.6766/23.8761) 总电抗标么值：X(k2)1234)0.200

三相短路电流周期分量有效值：Ik(3)2

Id2



X(k2)



144kA

37.152kA 3.876

(3)(3)

2) 其他三相短路电流：I''(3)IIk237.152kA

(3)(3)

1.8437.152kA68.359kA Ish1.0937.152kA40.496kA ish

(3)

三相短路容量：Sk2

Sd

X(k2)



100MVA

25.800MVA

3.876

高压侧：

(五)

确定基准值：

取Sd100MVA，Uc137.5kV，Uc26.3kV 所以：

Id1



1.540kA Id29.165kA

(六) 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的

电缆电抗）

*100MVA0.286 3) 电力系统的电抗标么值： X1

350MVA

4) 架空线路的电抗标么值：查手册得X00.35/km，因此：

*0.35(/km)5km100MVA0.124 X2

(37.5kV)2

3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得Uk%6，因此：

*X*6100MVA6.000 X34

1001000kVA

可绘得短路等效电路图 如下图（二）

K-1K-2

图（二）

(七)

计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

XX5) 总电抗标么值：X(k1)120.2860.1240.410

6) 三相短路电流周期分量有效值： Ik1

(3)

Id1



X(k1)



1.540kA

3.756kA

0.410

(3)

Ik(3)7) 其他三相短路电流：I''(3)I13.756kA

(3)(3)

2.553.756kA9.578kA Ish1.513.756kA5.6721kA ish

三相短路容量：Sk1

(八)

(3)

Sd



X(k1)



100MVA

243.902MVA

0.410

计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

XX(X||X3) 总电抗标么值：X(k2)1234)0.4106/23.410

(3)

4) 三相短路电流周期分量有效值：Ik2

Id2

X(k2)



9.165kA

2.688kA

3.410

(3)(3)

Ik5) 其他三相短路电流：I''(3)I22.688kA

(3)(3)

1.842.688kA4.945kA Ish1.092.688kA2.930kA ish

(3)

三相短路容量：Sk2

Sd

X(k2)



100MVA

29.326MVA

3.410

八、导线和电缆截面的选择

导线和电缆选择原则：

导线和电缆选择是工业企业供电网络设计中的一个重要组成部分，因为它们是构成供电网络的主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。在选择导线和电缆的型号及 截面时，既要保证工业企业供电的安全可靠，又要充分利用导线和

电缆的负载能力。由于导线或电缆所用的有色金属(钢、铜、铝等)都是国家经济建设需用量很大 的物资，因此，正确地选择导线和电缆的型号及截面，节约有色金属，是有重要意义。

1、35kV进线导线的选择

因为架空线与电缆线路相比有较多优点，如成本低、投资少、安装容易，维护和检修方便，易于发现和排除故障等，所以这里选择钢芯铝绞线架空敷设。导线截面按照经济电流密度来选择，然后按照发热条件来校验。 1)选择经济截面

此工厂的年最大有功负荷利用小时数Tmax6500h，查表得经济电流密度为

jec0.90。因为计算所得计算电流

I30



5594

92.3A。所以其经济截面为

1.732*35

Aec

I3092.3106.1mm2 jec0.90

选择标准截面120mm2，即选择LGJ-120型钢芯铝绞线。 2)校验发热条件

查表得，LGJ-120型钢芯铝绞线的70℃时的允许载流量为Ia1245A，导线额定负荷时的最高允许温度为90℃，当地最热月平均温度为35℃。所以其温度校正系数为

K

1.658

所以在当地环境温度下，导线的允许载流量为

KIal1.658245406.21AI3098.2A Ial

所以此导线满足发热条件。 3)校验机械强度

查表得35kV架空钢芯铝绞线的最小截面Amin35mm2A120mm2，因此所选LGJ-120型钢芯铝绞线也满足机械强度的要求。

所以LGJ-120型钢芯铝绞线符合要求。

2.对于一泵房：

补偿后的视在功率为：500Kvar，根据经济电流密度选择导线和电缆截面，有：

I30137A，由设计原始资料可知：

年最大负荷利用小时数Tmax6500h小时，进线选架空线路 ，故选择的经济电流密度为：jec0.90A/mm2，Aec

137A

142mm2因此，选择标准截面2

0.90A/mm

150mm2，即选择LJ-150型铝绞线

对其进行发热条件的校验：

LJ-150型铝绞线(室外35C时) Ial392AI30125.3A，因此满足发热条件。 对其进行机械强度的校验：

LJ-150型铝绞线的最小截面Amin35mm2A150mm2因此LJ-150型铝绞线满足机械强度的要求。

3.对于二泵房

补偿后的视在功率为：3931KVA，根据经济电流密度选择导线和电缆截面，

有：I30



378A，由设计原始资料可知：

年最大负荷利用小时数Tmax6500h小时，进线选架空线路 ，故选择的经济电流密度为：jec0.90A/mm2，因此Aec即450mm2，选择LJ-450型铝绞线 对其进行发热条件的校验：

LJ-450型铝绞线(室外35C时) Ial597AI30125.3A，因此满足发热条件。 对其进行机械强度的校验：

LJ-450型铝绞线的最小截面Amin35mm2A300mm2因此LJ-300型铝绞线满足机械强度的要求。

378A

420mm2，选择标准截面，2

0.90A/mm

3、对于机修车间

此车间的用电设备均为低压用电设备，其中导线和电缆的截面选择满足条件：

1) 相线截面的选择以满足发热条件即，IalI30；

2) 中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足A00.5A； 3) 保护线（PE线）的截面选择

一、A35mm2时，APE0.5A； 二、A16mm2时，APEA

三、16mm2A35mm2时，APE16mm2

4) 保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。

按照发热条件选择导线，采用BLX-500型铝芯橡皮导线明敷。可以用三条导线作为相线，再选中性线(N线)和保护线(PE线)。所选线路的导线型号规格：

BLX500(3相线截面+1N线截面PE截面)

导线截面选择结果如下

九、一次侧保护设备的选择与校验

1.断路器的选择和校验 35kV断路器的选择及校验

高压断路器的指标主要有额定电压、额定电流、断流容量。在进行设备选择

时我们主要考虑的也是这三者。

⑴ 高压断路器的额定电压须大于等于工作电网电压。

⑵ 高压断路器的额定遮断容量SN.QF必须大于或等于其安装处的短路容量

Sk(3)。

SN.QFSk(3)

⑶ 其额定断流能力IN.QF必须大于或等于其安装处的最大短路电流Ik(3)。

IN.QFIk(3)

⑷ 如果断路器装在较其额定电压低的电路中，其遮断容量也相应的减少。

U

.QFSN.QFN SN

UN.QF

注：UN：电网电压；UN.QF：断路器的额定电压。 高压断路器的校验。

⑴ 动稳定度的校验。按三相短路冲击电流校验。

⑵ 热稳定度的校验。按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验。

35kV出线上断路器的选择与35kV侧断路器的选择相同。 6V侧断路器的选择及校验

选择方法和35KV的一致。选择QW1-10即可满足要求。

2.离开关的选择与校验

6kV侧出线隔离开关的选择与校验

35kV侧进线隔离开关的选择与校验

(1) 根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GW5-35GD/1000型隔离开关。

35kV侧出线隔离开关的选择与校验

根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GW5-35GD/600型隔离3.熔断器的选择

(1) 保护35kV侧所用变的熔断器的选择

Ig.zd=1.05Ieb=1.05×

503750337

=0.82A

Ierj=Kb×Ieb=1.5×

=1.17A

由于交流高压跌落式熔断器的切断短路电流的能力是用额定容量来表示的，所以应计算短路容量，短路电流采用冲击电流有效值。

Sd=3Upich=3×37×1.52×3.239=316MVA

熔件电流规格化可选用 Ierj=50A

额定电流为 Ie.r.q=100A>Ierj

=50A>Ig.zd=0.82A 所以满足额定电流选择的条件。 额定切断容量 Sekd=500MVA>Sd=316MVA 所以满足额定断流容量的选择条件。 额定电流为 Ie.r.q=40A=Ierj=20A>Ig.zd=2.89A 同理：满足额定电流选择的条件。 额定切断容量Sekd=200MVA>Sd=51.17MVA

所以满足额定断流容量的选择条件。 保护35kV侧电压互感器的熔断器的选择 三相短路容量 S

d=Upich=×37×1.52×3.239=316MVA 额定切断容量Sekd=400MVA>Sd=316MVA 保护6~10kV侧电压互感器的熔断器的选择

三相短路容量 Sd

=Up，ich=×10.5×1.52×1.851=51.17MVA

额定切断容量 Sekd=200MVA>Sd=51.17MVA

设备的额定开断电流大于次暂态短路电流的有效值 同理：所以满足选择的要求。 保护电力电容的熔断器的选择：

电力电容器在合闸时产生冲击电流，此时熔断器的熔件不应熔断，保证正常工作。熔件的额定电流应按如下计算：

Kc--系数 取1.3—1.8 Iec--电力电容器的额定电流

Iec=

SeUe

=

1003310

=17.3A

Ierj=Kc×Iec=1.5×17.3=25.95A

熔断器的额定电流Ierq>Ierj 所以熔断器满足要求。

十、年耗电量的计算

工厂的年耗电量较精确的计算，可以利用工厂的有功功率和无功功率计算负荷P30和Q30，即：

年有功电能消耗量：WpaP30Ta 年无功电能消耗量：WpaP30Ta

其中为年平均有功负荷系数，一般取0.7~0.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.76~0.82；T为实际工作小时数。由题目的资料可知，Ta6300h，在此取0.7,0.8；则可以计算出自来水厂的年用电量：

年有功电能消耗量：WpaP30Ta0.7*5370*630023681700KW.h 年无功电能消耗量：WqaQ30Ta0.8*1556*63007842240Kvar.h

十一、设计心得体会

通过这次设计，我们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。我与其他同学一起进行课题分析、参考窑头、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们都感觉到自己受益非浅，同时深深的感觉自己的学习能力在不断提高， 这次设计使我们对工厂供电有了新的认识，对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。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工程制图，Auto CAD的使用，说明书编辑，各种信息的查找与分析，对WORD文档和EXCEL表格的使用等多方面的能力。更重要的是这次设计是以小组为单位的，这使得我们的团结合作、互相配合能力有了很大的提高。而这种能力对我们以后走向社会和工作岗位是非常重要的。

总之，这次难得的设计机会，让我们学到了很多东西，得到了锻炼，能力有了提高，实在是受益匪浅啊。

参 考 文 献

.

【1 】仰赞. 电力系统分析. 2000 理工大学出版社 【2 】刘介才 工厂供电 2004.5 机械工业出版社

【3 】丁毓山. 变电所设计. 2000. 辽宁科学技术出版社

自来水厂供电系统设计报告书

学 院 ： 信息科学与工程学院 专业班级 ：电气实验班 学 号 : 0917110115 姓 名 ： 李鑫 指导老师 ： 粟梅 完成日期 ： 2014-2-20

目 录

一、课程设计的目的与任务-------------------------------------3

二、原始资料-------------------------------------------------3

三、设计要求内容---------------------------------------------4

四、负荷计算------------------------------------------------4

五、主变压器的选择和无功功率补偿----------------------------10

六、一次侧主接线图的选择------------------------------------13

七、短路电流的计算 -----------------------------------------15

八、导线和电缆截面的选择------------------------------------18

九、保护器件的选择和校验------------------------------------21

十、年耗电量的计算------------------------------------------24

十一、设计总结----------------------------------------------25

参考文献 附图

一、课程设计的目的与任务

供电系统与电气控制是自动化专业的专业课，具有很强的实践性和工程背景，供电系统与电气控制课程设计的目的在于培养学生综合运用供电系统与电气控制的知识和理论分析和解决供电系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。

二、原始资料

（1） 自来水厂用电设备一览表（附表2） （2） 自来水厂平面布置图（附图5）

（3） 自来水厂机修车间平面布置图（附图6） （4） 该厂年最大有功负荷利用小时数

Tmax=8000小时

（5） 该厂一、二泵房为二级负荷，机修及办公室为三级负荷。 （6） 电源条件：

距该厂8公里处，有一地区变电所，地区变电所可分别从两段35kV母线上各提供一回电源，这两段母线的短路容量皆为：

(3)Psd350MVA

（7） 气象及其他有关资料

a) 要求车间变电所低压侧的功率因数为0.85。高压侧功率因数为0.95。 b) 年平均温度及最高温度 最热月平均最高温度

35℃

年平均温度

18℃

最热月土壤平均温度

30℃

地区变点所 Up=35KV 总降压变电所 Ue=10KV 去自来

水厂

自来

图二 课题（2）电力系统结构图

三、设计要求内容：

（1） 计算自来水厂、机修车间的总计算负荷。并确定为提高功率因数所需的补

偿容量。

（2） 选择该自来水厂总降压变电所、机修车间变电所的变压器台数及额定容

量。

（3） 选择和确定自来水厂高压供电系统（包括供电电压，总降压变电所一次接

线图，场内高压电力网接线）。 （4） 选择高压电力网导线型号及截面。

（5） 选择和校验总降压变电所的一次电气设备。 （6） 拟定机修车间供电系统一次接线图（包括车间变电所一次接线及车间低压

电力网接线）。

（7） 选择机修车间的低压电力网的导线型号及截面。

（8） 选择和校验机修车间供电系统的一次电气设备（包括各支线上的开关及

熔丝）。

四、负荷计算

说明：各机床的Ie及尖峰电流Ijf仅作参考，可将变压器额定容量作计算负荷

总负荷的计算：

(一)

一泵房负荷计算

在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算。具体步骤如下。 1.高压异步电动机5台： 1、 Pc11=380kW

Kd110.8

cos110.83

tan110.67UN6KV

Pc11Kd11Pe11380kW0.8351577kWQc11Pc11tan111577kW0.67

1057kvar Sc111898kVA

Ic11



18981kVA

1.7326kV

183A

2、变压器SJ2-50/6 （一台）：

Sc12Pe50kVAcos120.85

U1e



6kV

2e

kV

Pc12Sc12cos50*0.8542.5KWQc12Pc12tan42.5*0.61926.34Kvar Ic12



50

1.732*6

4.8A

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出一泵房的总的计算负荷：

P30Kp

Pc11Pc120.9*(157742.5)1457.55KWQ30Kq(Qc11Qc12)0.9*(105726.34)1083.34KvarS301816.1KVA

I1861.1

30



1.732*6

179.1A

(二) 二泵房负荷计算

1、高压异步电动机组1（三台）：

Pe21=440kW

Kd210.8cos210.89

tan210.51UN6KV

Pc21Kd21Pe21440kW0.8931174kW

；

；

c21c2121

Sc211317kVA

I1317kVA

c21



1.7326kV

127A

2、高压异步电动机组2（三台）

Pe221000kW

Kd220.8

cos220.84

tan220.65UN6KV

Pc22KdPe221000kW0.8932670kWQc22Pc22tan222670kW0.84

2243kvar Sc223487kVA

I3487kVA

c22



1.7326kV

336A

2、 变压器SJL-180/6组（两台）

Sc23Pe2360kVAcosU230.85

1e



6kV

2e

kV

Pc12Sc12cos180*2*0.85306KWQc12Pc12tan306*0.619189.4Kvar Ic12



180

1.732*6

17.3A

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出二泵房的总的计算负荷：P30Kp

Pc21Pc22P233735KWQ30Kq(Qc21Qc22Q23)3031.4KvarS304812.7KVA

I30



4812.7

1.732*6

463A

(三) 机修车间负荷计算

1、车床（C620）组（两台）：

Pe31=7.6kW

Kd310.2cos310.75

tan310.88UN0.38KV

Pc31Kd31Pe317.6kW0.2211.4kW

；

；

；

c31c3131

Sc3115.2kVA

；

Ic31



15.2kVA

23.2A

1.7320.38kV

2、车床（C616）组（两台）：

Pe32=3.3kW

Kd320.2cos320.74

tan320.91UN0.38KV

Pc32Kd32Pe323.3kW0.221.32kWQc32Pc32tan321.32kW0.91

1.2kvar Sc321.78kVA

；

Ic32



1.78kVA

2.7A

1.7320.38kV

3、铣床组（两台） ：

Pe33=2.5kW

Kd330.2cos330.64

tan331.2UN0.38KV

Pc33Kd33Pe332.5kW0.221kW Qc33Pc33tan331kW1.2

1.2kvar Sc331.56kVA

；

Ic33



1.56kVA

2.37A

1.7320.38kV

4、刨床组1（两台）：

Pe34=4kW

Kd340.2cos340.6

tan341.33UN0.38KV

Pc34Kd34Pe344kW0.221.6kWQc34Pc34tan341.6kW1.332.1kvar

S

C34

PC34Q

2

2

C34



.6

2

2.12.64KVA

2

IC34

3C34

N



2.64KVA

4.01A

1.732*0.38KV

5、刨床组2（两台）：

e35d353535N

P

C35

KD35*PE353KW*0.2*21.2KW PC35*tan1.2KW*1.391.67Kvar

35

Q

C35

SC35

PC35Q

2

2

C35



.67

2

1.22.05KVA

2

IC35

3U

C35

N



2.05KVA

3.12A

1.732*0.38KV

6、钻床组（两台）：

Pe36=1.5kW

Kd360.2cos360.67

tan361.11UN0.38KV

Pc36Kd36Pe361.5kW0.220.6kWQc36Pc36tan360.6kW1.110.67kvar

S

C36

PC36Q

2

2

C36



0.67

2

0.60.9KVA

2

IC36

3U

C36

N



0.9KVA

1.36A

1.732*0.38KV

7、砂轮机组（两台）：

Pe37=1.5kW

Kd210.2cos210.71

tan210.99UN0.38KV

P

C37

KD37*PE371.5KW*0.4*21.2KW PC37*tan1.2KW*0.991.18Kvar

37

Q

C37

S

C37

PC37Q

2

2

C37



.2

2

1.181.7KVA

2

IC37

3U

C37

N



1.7KVA

2.6A

1.732*0.38KV

8、吊车组（两台）：

P

E38

11.4KW

K

D38

0.15 COS0.8 tan0.75 UN0.38KV

38

38

PQ

C38

KD38*PE3811.4KW*0.15*23.42KW

38

C38

PC38*tan3.42KW*0.752.57Kvar

S

C38

PC38Q

2

2

C38



.42

2

1.574.28KVA

2

IC38

3U

C38

N



4.28KVA

6.5A

1.732*0.38KV

9、电焊机组（两台）：

PU

E39

2KW

K

D39

0.35 COS0.5 tan1.732

39

39

N

0.38KV

C39

PQ

KD39*PE392KW*0.355*21.4KW

39

C39

PC39*tan1.4KW*0.752.42Kvar

S

C39

PC39Q

2

2

C39



2.42

2

1.42.8KVA

2

IC39

3U

C39

N



2.8KVA

4.24A

1.732*0.38KV

10、电阻炉组（两台）：

Pe41=12kW

Kd410.7cos411

UN0.38KV

Pc41Kd41Pe4112kW0.7216.8kW Qc41Pc41tan41

0kvar Sc4116.8kVA

；

Ic41



16.8kVA

25.56A

1.7320.38kV

11、工厂照明，P30(11)16kW16kW。Q30(11)0 12. 变压器SJ2-20/6

Sc12Pe240kVAcos120.85

U1e

2e



6kV

kV

Pc12Sc12cos20*2*0.832KWQc12Pc12tan32*0.7524Kvar Ic12



40

60.8A

1.732*0.38

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出机修车间的总的计算负荷：

P30Kp

Pc21Pc22P23Pc24Pc25Pc26Pc27Pc28Pc29Pc41Pc4287.94KWQ30Kq(Qc21Qc22Q23Qc24Qc25Qc26Qc27Qc28Qc29Qc41Qc42)47.39KvarS3089.2KVAI30



89.2

135.5A

1.732*0.8

五、主变压器的选择和无功功率补偿

1.选用的变压器的台数

由上面的计算可以看出，一泵房和二泵房的用电设备均为6KV的一级和二级负荷设备，机修车间为0.38KV的三级负荷。所以可以选择两台35KV/6KV的变压器和一台6KV/3KV的变压器。 2.无功功率补偿

对于6KV/0.4KV的变压器：

低压侧的功率因数cos87.94/89.2=0.985满足了设计的要求，不需要进行无功补偿。

高压侧的功率因数：变压器的损耗：

PT0.015S300.015*89.21.338KW

QT0.06S300.06*89.25.352Kvar

'

S30

103.7KVA

所以cos89.278/103.7=0.86不满足高压侧0.95以上的功率因数的要求。需要进行功率补偿，可以选定功率补偿后的功率因数为cos0.96。则可以计算出需要补偿的无功功率为：Qc(Q30QT)(P30PT)tan26.85Kvar。此时机修车间的计算负荷为：

P3089.278KW

Q30P30tan0.29*89.27825.8Kvar S30

P3089.278

93KVAcos0.96

对于35KV/6KV变压器：

取同时系数为KpKq0.9。可以计算出全厂的总的计算负荷：



P30KpP30i5282KW

i0

Q30Kq(Q30i)4140.5Kvar

i0

S306711KVA

低压侧的功率因数cos5282/6711=0.787不满足要求。假定功率补偿后的功率因数为0.9。计算出需要补偿的无功功率为：

QC5282(tanarccos0.787tanarccos0.9)kvar1582.5kvar

P305282KW

补偿后的计算负荷为：Q302558Kvar

S305869KVA

变压器的损耗：

PT0.015S300.015*586988KWQT0.06S300.06*5869352Kvar

'

S30

6108KVA

高压侧的功率因数cos5370/6108=0.88，不满足设计的功率因数大于0.95的要求。假设功率补偿后的功率因数为0.96.可计算出需要补偿的无功功率为：

QC5370(tanarccos0.88

tanarccos0.96)kvar1332kvar

P305370KWQ301566Kvar

补偿后的计算负荷为：S305594KVA

I30



5594

92.3A

1.732*35

3.主变压器容量的选择

每台变压器的容量应同时满足下列两个条件：

1.一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷S30的大学百分之六十到百分之七十的需要，即SN.T(0.6~0.7)S30

2.任一台变压器单独运行时，应满足全部一二级负荷的需要，即 SN.TS30(1）

3.车间变电所主变压器的单台容量上限

车间变电所主变压器的单台容量，一般宜大于1000KV.A(或1250KV.A)。这

一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制;另一方面也是考虑到可以是变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗，电影损耗和有色金属消耗量。 4）适当考虑负荷的发展

应适当考虑进货5~10年电力负荷的增长，留有一定得余地。

这里必须指出：电力变压器的额定容量SN.T是在一定温度条件下的持续最大输出容量。如果安装地点的年平均气温时，则年平均气温每高出1摄氏度，变压器的容量相应的减小百分之一。因此户外变压器的实际容量为：

av20

ST(1)SN.T

100

对于户内变压器，由于散热条件较差，一般变压器室的出风口与进风口间约15摄氏度温差，从而使处在室中间的变压器环境温度要比室外变压器的环境温度高出大约8°C，因此户内变压器的实际容量较之上式所计算的容量还要减小百分之八。

最后还必须指出：变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合主接线方案，经技术经经济比较择优而定。

年平均温度及最高温度 最热月平均最高温度

35℃

年平均温度

18℃

最热月土壤平均温度

30℃

因为变压器都用在室内，故取av高于室外8摄氏度 (取其系数为0.7) ST(1

)SN.T 100

工厂总降压变电所变压器的选择： 选择两个变压器供电：

基于其为二级负荷，以便当一台发生故障时，另外一台变压器能对一二级负荷供电。

av20

S

T

(0.6~0.7)S30(0.6~0.7)*5594(3356~3915)KV.A

S

N.T



100

1.05ST

80avST

SN.T4121KV.A即可满足要求。 所以可以选择SL7-5000/35型的主变压器。 六、一次侧主接线图的选择

一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图： 这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此成称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一二级负荷的工厂。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QF12（其两侧QS先合），即可由WL2回复对变压器T1的供电。这种内桥式接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，并且变压器不需经

常切换的总降压变电所。如下图：

采用内桥式接线的总降压变电所主接线图 主接线方案的选择： 方案一：单母线接线特点就是整个配电装置只有一组母线，每个电源和引出线都经过开关电器接到同一组母线上 ，如下图：

其优点为接线简单、清晰、采用的电气设备少，比较经济，操作简单方便，便于扩建，缺点是母线和隔离开关检修或发生故障时，必须断开全部电源，是整个配电装置停电。

方案二：单母线分段

为了克服一段单母线接线存在的缺点提高供电可靠性、灵活性、可把单母线分成几段，在单母线每段之间装设一个分段断路器Dlf和两个隔离开关，其最大优点是当母线故障或检修时，停电局限于一段母线上，非故障母线保持正常供电，缺点是：

1.任何一段母线故障或检修时，必须断开连接在该段上的电源，故减少了发电量或供电量，并使单独由该段母线供电的用户停电。 2.

检修任意出线断路器时，该出线必须停电

方案三：单母线带旁路母线

即出线侧带有旁路母线，装置正常运行时，旁母不带电，当检修母线时，而利用旁母，使各出线不断电，其可用在电压等级较高的如110kV，出线较多的变电所，接线如下：

根据上诉三种方案的比较，则考虑其为110kV常规变电所，出线较多，又考虑其经济性，且电压等级高，和可靠性，选择方案二，即单母线带旁路母线。

七、短路电流的计算

下面采用标么制法进行短路电流计算。 低压侧：

(一) 确定基准值：

取Sd100MVA，Uc26kV，Uc20.4kV

所以：Id1

(二)



9.165kA Id2144.342kA

计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的

电缆电抗）

*100MVA0.200 1) 电力系统的电抗标么值： X1

500MVA

2) 架空线路的电抗标么值：查手册得X00.35/km，因此：

*0.35(/km)1.5km100MVA0.476 X2

(10.5kV)2

3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得Uk%6，因此：

*X*6100MVA6.000 X34

1001000kVA

可绘得短路等效电路图 如下图（二）

K-1K-2

图（二）

(三)

计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

1) 总电抗标么值：X(k1)X1X20.2000.4760.676

2) 三相短路电流周期分量有效值： Ik1

(3)

Id1



X(k1)



9.165kA

13.557kA

0.676

(3)

Ik(3)3) 其他三相短路电流：I''(3)I113.557kA

(3)(3)

2.5513.557kA34.570kA Ish1.5113.557kA20.471kA ish

4) 三相短路容量：Sk1

(四)

(3)

Sd



X(k1)



100MVA

147.930MVA

0.676

计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

XX(X||X0.6766/23.8761) 总电抗标么值：X(k2)1234)0.200

三相短路电流周期分量有效值：Ik(3)2

Id2



X(k2)



144kA

37.152kA 3.876

(3)(3)

2) 其他三相短路电流：I''(3)IIk237.152kA

(3)(3)

1.8437.152kA68.359kA Ish1.0937.152kA40.496kA ish

(3)

三相短路容量：Sk2

Sd

X(k2)



100MVA

25.800MVA

3.876

高压侧：

(五)

确定基准值：

取Sd100MVA，Uc137.5kV，Uc26.3kV 所以：

Id1



1.540kA Id29.165kA

(六) 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的

电缆电抗）

*100MVA0.286 3) 电力系统的电抗标么值： X1

350MVA

4) 架空线路的电抗标么值：查手册得X00.35/km，因此：

*0.35(/km)5km100MVA0.124 X2

(37.5kV)2

3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得Uk%6，因此：

*X*6100MVA6.000 X34

1001000kVA

可绘得短路等效电路图 如下图（二）

K-1K-2

图（二）

(七)

计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

XX5) 总电抗标么值：X(k1)120.2860.1240.410

6) 三相短路电流周期分量有效值： Ik1

(3)

Id1



X(k1)



1.540kA

3.756kA

0.410

(3)

Ik(3)7) 其他三相短路电流：I''(3)I13.756kA

(3)(3)

2.553.756kA9.578kA Ish1.513.756kA5.6721kA ish

三相短路容量：Sk1

(八)

(3)

Sd



X(k1)



100MVA

243.902MVA

0.410

计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

*

XX(X||X3) 总电抗标么值：X(k2)1234)0.4106/23.410

(3)

4) 三相短路电流周期分量有效值：Ik2

Id2

X(k2)



9.165kA

2.688kA

3.410

(3)(3)

Ik5) 其他三相短路电流：I''(3)I22.688kA

(3)(3)

1.842.688kA4.945kA Ish1.092.688kA2.930kA ish

(3)

三相短路容量：Sk2

Sd

X(k2)



100MVA

29.326MVA

3.410

八、导线和电缆截面的选择

导线和电缆选择原则：

导线和电缆选择是工业企业供电网络设计中的一个重要组成部分，因为它们是构成供电网络的主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。在选择导线和电缆的型号及 截面时，既要保证工业企业供电的安全可靠，又要充分利用导线和

电缆的负载能力。由于导线或电缆所用的有色金属(钢、铜、铝等)都是国家经济建设需用量很大 的物资，因此，正确地选择导线和电缆的型号及截面，节约有色金属，是有重要意义。

1、35kV进线导线的选择

因为架空线与电缆线路相比有较多优点，如成本低、投资少、安装容易，维护和检修方便，易于发现和排除故障等，所以这里选择钢芯铝绞线架空敷设。导线截面按照经济电流密度来选择，然后按照发热条件来校验。 1)选择经济截面

此工厂的年最大有功负荷利用小时数Tmax6500h，查表得经济电流密度为

jec0.90。因为计算所得计算电流

I30



5594

92.3A。所以其经济截面为

1.732*35

Aec

I3092.3106.1mm2 jec0.90

选择标准截面120mm2，即选择LGJ-120型钢芯铝绞线。 2)校验发热条件

查表得，LGJ-120型钢芯铝绞线的70℃时的允许载流量为Ia1245A，导线额定负荷时的最高允许温度为90℃，当地最热月平均温度为35℃。所以其温度校正系数为

K

1.658

所以在当地环境温度下，导线的允许载流量为

KIal1.658245406.21AI3098.2A Ial

所以此导线满足发热条件。 3)校验机械强度

查表得35kV架空钢芯铝绞线的最小截面Amin35mm2A120mm2，因此所选LGJ-120型钢芯铝绞线也满足机械强度的要求。

所以LGJ-120型钢芯铝绞线符合要求。

2.对于一泵房：

补偿后的视在功率为：500Kvar，根据经济电流密度选择导线和电缆截面，有：

I30137A，由设计原始资料可知：

年最大负荷利用小时数Tmax6500h小时，进线选架空线路 ，故选择的经济电流密度为：jec0.90A/mm2，Aec

137A

142mm2因此，选择标准截面2

0.90A/mm

150mm2，即选择LJ-150型铝绞线

对其进行发热条件的校验：

LJ-150型铝绞线(室外35C时) Ial392AI30125.3A，因此满足发热条件。 对其进行机械强度的校验：

LJ-150型铝绞线的最小截面Amin35mm2A150mm2因此LJ-150型铝绞线满足机械强度的要求。

3.对于二泵房

补偿后的视在功率为：3931KVA，根据经济电流密度选择导线和电缆截面，

有：I30



378A，由设计原始资料可知：

年最大负荷利用小时数Tmax6500h小时，进线选架空线路 ，故选择的经济电流密度为：jec0.90A/mm2，因此Aec即450mm2，选择LJ-450型铝绞线 对其进行发热条件的校验：

LJ-450型铝绞线(室外35C时) Ial597AI30125.3A，因此满足发热条件。 对其进行机械强度的校验：

LJ-450型铝绞线的最小截面Amin35mm2A300mm2因此LJ-300型铝绞线满足机械强度的要求。

378A

420mm2，选择标准截面，2

0.90A/mm

3、对于机修车间

此车间的用电设备均为低压用电设备，其中导线和电缆的截面选择满足条件：

1) 相线截面的选择以满足发热条件即，IalI30；

2) 中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足A00.5A； 3) 保护线（PE线）的截面选择

一、A35mm2时，APE0.5A； 二、A16mm2时，APEA

三、16mm2A35mm2时，APE16mm2

4) 保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。

按照发热条件选择导线，采用BLX-500型铝芯橡皮导线明敷。可以用三条导线作为相线，再选中性线(N线)和保护线(PE线)。所选线路的导线型号规格：

BLX500(3相线截面+1N线截面PE截面)

导线截面选择结果如下

九、一次侧保护设备的选择与校验

1.断路器的选择和校验 35kV断路器的选择及校验

高压断路器的指标主要有额定电压、额定电流、断流容量。在进行设备选择

时我们主要考虑的也是这三者。

⑴ 高压断路器的额定电压须大于等于工作电网电压。

⑵ 高压断路器的额定遮断容量SN.QF必须大于或等于其安装处的短路容量

Sk(3)。

SN.QFSk(3)

⑶ 其额定断流能力IN.QF必须大于或等于其安装处的最大短路电流Ik(3)。

IN.QFIk(3)

⑷ 如果断路器装在较其额定电压低的电路中，其遮断容量也相应的减少。

U

.QFSN.QFN SN

UN.QF

注：UN：电网电压；UN.QF：断路器的额定电压。 高压断路器的校验。

⑴ 动稳定度的校验。按三相短路冲击电流校验。

⑵ 热稳定度的校验。按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验。

35kV出线上断路器的选择与35kV侧断路器的选择相同。 6V侧断路器的选择及校验

选择方法和35KV的一致。选择QW1-10即可满足要求。

2.离开关的选择与校验

6kV侧出线隔离开关的选择与校验

35kV侧进线隔离开关的选择与校验

(1) 根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GW5-35GD/1000型隔离开关。

35kV侧出线隔离开关的选择与校验

根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GW5-35GD/600型隔离3.熔断器的选择

(1) 保护35kV侧所用变的熔断器的选择

Ig.zd=1.05Ieb=1.05×

503750337

=0.82A

Ierj=Kb×Ieb=1.5×

=1.17A

由于交流高压跌落式熔断器的切断短路电流的能力是用额定容量来表示的，所以应计算短路容量，短路电流采用冲击电流有效值。

Sd=3Upich=3×37×1.52×3.239=316MVA

熔件电流规格化可选用 Ierj=50A

额定电流为 Ie.r.q=100A>Ierj

=50A>Ig.zd=0.82A 所以满足额定电流选择的条件。 额定切断容量 Sekd=500MVA>Sd=316MVA 所以满足额定断流容量的选择条件。 额定电流为 Ie.r.q=40A=Ierj=20A>Ig.zd=2.89A 同理：满足额定电流选择的条件。 额定切断容量Sekd=200MVA>Sd=51.17MVA

所以满足额定断流容量的选择条件。 保护35kV侧电压互感器的熔断器的选择 三相短路容量 S

d=Upich=×37×1.52×3.239=316MVA 额定切断容量Sekd=400MVA>Sd=316MVA 保护6~10kV侧电压互感器的熔断器的选择

三相短路容量 Sd

=Up，ich=×10.5×1.52×1.851=51.17MVA

额定切断容量 Sekd=200MVA>Sd=51.17MVA

设备的额定开断电流大于次暂态短路电流的有效值 同理：所以满足选择的要求。 保护电力电容的熔断器的选择：

电力电容器在合闸时产生冲击电流，此时熔断器的熔件不应熔断，保证正常工作。熔件的额定电流应按如下计算：

Kc--系数 取1.3—1.8 Iec--电力电容器的额定电流

Iec=

SeUe

=

1003310

=17.3A

Ierj=Kc×Iec=1.5×17.3=25.95A

熔断器的额定电流Ierq>Ierj 所以熔断器满足要求。

十、年耗电量的计算

工厂的年耗电量较精确的计算，可以利用工厂的有功功率和无功功率计算负荷P30和Q30，即：

年有功电能消耗量：WpaP30Ta 年无功电能消耗量：WpaP30Ta

其中为年平均有功负荷系数，一般取0.7~0.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.76~0.82；T为实际工作小时数。由题目的资料可知，Ta6300h，在此取0.7,0.8；则可以计算出自来水厂的年用电量：

年有功电能消耗量：WpaP30Ta0.7*5370*630023681700KW.h 年无功电能消耗量：WqaQ30Ta0.8*1556*63007842240Kvar.h

十一、设计心得体会

通过这次设计，我们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。我与其他同学一起进行课题分析、参考窑头、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们都感觉到自己受益非浅，同时深深的感觉自己的学习能力在不断提高， 这次设计使我们对工厂供电有了新的认识，对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。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工程制图，Auto CAD的使用，说明书编辑，各种信息的查找与分析，对WORD文档和EXCEL表格的使用等多方面的能力。更重要的是这次设计是以小组为单位的，这使得我们的团结合作、互相配合能力有了很大的提高。而这种能力对我们以后走向社会和工作岗位是非常重要的。

总之，这次难得的设计机会，让我们学到了很多东西，得到了锻炼，能力有了提高，实在是受益匪浅啊。

参 考 文 献

.

【1 】仰赞. 电力系统分析. 2000 理工大学出版社 【2 】刘介才 工厂供电 2004.5 机械工业出版社

【3 】丁毓山. 变电所设计. 2000. 辽宁科学技术出版社