某服装厂降压变电所设计_供配电系统设计说明书.doc
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《供配电系统设计Ⅰ》
设计说明书
设计题目某服装厂降压变电所的电气设计
前言
本设计是对某服装厂降压变电所的电气设计。
主要是通过对该厂的负荷分布情况进行详细分析，计算各个负荷点的的情况，最后算出负荷中心，综合实际情况确定变电所的位置。
本设计中的变电所的位置选择，变压器类型、容量、台数的选择都得根据实际计算中的数值来进行确定。
首先，进行最初步的就是进行负荷计算和系无功补偿的计算。
这个过程中必须对每个负荷点进行详细的计算。
而无功补偿需要考虑较多的裕量，计算出需要补偿的无功，再确定需要的电容器的数量以及类型。
再者，进行变压器的容量选择，类型选择，以及电力变压器的主接线方式设计。
然后，我们要进行系统的短路计算，以及变压器的高低压侧的电气设备的选择。
继而，我们要进行高低压侧的输电线以及母线的选择，校验。
最后，我们要整定继电保护，防雷保护和接地保护等。
项目组成员：
日期：
目录
总页数：
24页
1负荷计算和无功功率补偿 1
1.1负荷计算 1
1.2无功功率补偿 3
2变电所位置和型式的选择 4
3变电所主变压器的选择 5
3.1负荷分级及供电电源 5
3.2电力变压器选择 5
3.3变电所主接线电气设计 8
4短路电流计算与高低压电器选择 10
4.1短路电流计算 10
4.2高低压电器选择 14
5变电所电线电缆的选择 15
5.1高压进线和引入电缆的选择 15
5.2变电所母线选择 15
5.3低压出线电缆选择 17
6变电所继电保护的整定 17
7防雷保护和接地装置的设计 19
参考文献 21
附录一 22
附录二 23
附录三 24
1负荷计算和无功功率补偿
1.1负荷计算
（1）单组用电设备计算负荷的计算公式
1）有功计算负荷（单位为kW）的计算公式：
（1-1）
Pc为计算有功功率，Kd为需要系数，Pe为设备容量。
2）无功计算负荷（单位为kvar）的计算公式：
（1-2）
Qc为计算无功功率。
3）视在计算负荷（单位为kVA）的计算公式：
（1-3）
Sc为计算视在功率。
4）计算电流（单位为A）的计算公式：
（1-4）
Ic为计算电流，为额定电压。
（2）多组用电设备计算负荷的计算公式
（1-5）
（1-6）
（1-7）
（1-8）
根据上述公式及工厂负荷统计资料可得各厂房和生活区的负荷计算，如表1-1所示。
表1-1服装厂负荷计算表
负荷计算表
厂房编号
厂房名称
负荷类别
设备容量/kw
需要系数Kd
功率因数cosΦ
有功功率/kw
无功功率/kvar
视在功率/kVA
计算电流/A
1
裁剪车间
动力
240
0.6
0.8
144
108.0
180.0
273.5
2
缝制车间
动力
330
0.7
0.7
231
235.7
330.0
501.4
3
整烫车间
动力
380
0.4
0.75
152
134.1
202.7
307.9
4
检品车间
动力
140
0.35
0.85
49
30.4
57.6
87.6
5
仓库
动力
38
0.3
0.5
11.4
19.7
22.8
34.6
6
印绣花车间
动力
100
0.8
0.8
80
60.0
100.0
151.9
7
机修车间
动力
180
0.3
0.5
54
93.5
108.0
164.1
8
综合办公楼
照明
50
0.75
0.9
37.5
18.2
41.7
63.3
9
锅炉房
动力
150
0.75
0.8
112.5
84.4
140.6
213.7
10
水泵房
动力
120
0.75
0.8
90
67.5
112.5
170.9
11
生活区
照明
280
0.7
0.9
196
94.9
217.8
330.9
总计（380侧）
合计
2008
1157.4
946.3
1495.0
2271.5
KΣp=0.8,KΣq=0.85
2623
0.754916468
925.92
804.3773931
1226.519807
1863.504055
1.2无功功率补偿
由表可知，该厂380V最大负荷时的功率因数只有0.76，而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。
考虑到主变压器无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧功率因数要稍大于0.9，我们取0.92来计算380V侧所需的无功功率补偿容量：
选用BWF10.5-40-1型电容器
这里选择12台电容器进行补偿。
补偿后实际补偿容量为12×40=480kvar，此时的实际平均功率因数为
符合要求
表1-2无功补偿后工厂的计算负荷
项目
计算负荷
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
380V侧补偿前负荷
0.76
925.92
804.38
1226.52
1863.50
380V侧无功补偿容量
480
380V侧补偿后负荷
0.948
925.92
324.38
981.096
1543.22
主变压器功率损耗
14.72
58.866
10kV侧负荷总计
940.64
383.246
1015.717
57.6
补偿后的计算负荷：
变压器的功率损耗：
变电所高压侧的计算负荷：
10kv侧的计算电流：
2变电所位置和型式的选择
利用负荷功率矩法确定负荷中心
算出负荷中心坐标后，在途中找出负荷中心的位置，如图2-1。
图2-1负荷中心位置图
根据服装厂的实际情况，我们这里选择独立变电所，并把变电所设置在2号车间的东南边，采用附设式。
3变电所主变压器的选择
3.1负荷分级及供电电源
计算负荷总容量1226.52KVA
二级负荷总容量0
3.2电力变压器选择
1变电所变压器选择
（1）一台主变压器：
Sn>1226.52故选用S9-1250/10。
（2）两台主变压器：
Sn≈（0.6～0.7）Sc=（735.9～858.6）且Sn>Sc（Ⅰ+Ⅱ）=0（二级负荷计算总容量）
故选用S9-800/10变压器两台。
三相负荷基本平衡变压器连接组一般采用Yyn0。
工厂二级负荷的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
2变电所主结线方案的选择
按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结
线方案：
（1）装设一台主变压器的主结线方案如图所示（见图3-1）
图3-1一台变压器主接线
（2）装设两台主变压器的主结线方案如图所示（见图3-2）
图3-2两台变压器主接线
（3）两种主结线方案的计算经济比较表
表3-1计算经济比较表
比较项目
装设一台主变的方案
装设两台主变的方案
指标技术
供电安全性
满足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
满足要求
供电质量
由于一台主变，电压损耗略大
由于两台主变并列，电压损耗略小
灵活方便性
只一台主变，灵活性稍差
由于有两台主变，灵活性较好
扩建适应性
稍差一些
更好一些
指标经济
电力变压器的综合投资额
查得S9-1250单价为15万元，查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其投资为2*15万元=30万元
查得S9-800单价为10万元，查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其投资为4*10万元=40万元
高压开关柜的综合投资额
主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.893万元
主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比1台主变的方案多耗2.174万元
交供电部门的一
次性供电贴费
按150元/KVA计，贴费为
1250*0.015万元=18.75万元
贴费为2*800*0.015万元=24万元，比1台主变的方案多交5.25万元
从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案（图）略优于装设一台主变的主结线方案（图），但按经济指标，则装设一台主变的方案（图）远优于装设两台主变的方案（图），因此决定采用装设一台主变的方案（图）。
（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。
）
3.3变电所主接线电气设计
（1）变电所高压电气主接线设计
1）电气主接线形式及运行方式
在采用单台变压器后，高压侧我们采用线路-变压器组主接线。
2）开关柜型式及配置
开关柜我们采用XGN2-12系列，主要有负荷开关、熔断器、电压互感器、低压短路器。
3）所用电设计
所用电是从10kv进线引出，并通过电压互感器获得所用电。
4）电气主接线图绘制
图3-3变压器高压侧主接线
（2）变电所低压电气主接线设计
1）电气主接线形式及运行方式
在变电所确定为单台变压器后，低压侧我们采用单母线不分段主接线。
2）开关柜型式及配置
开关柜我们采用XGN2-12系列，主要有负荷开关、熔断器、电压互感器、低压短路器。
3）电气主接线图绘制
图3-4变压器低压侧主接线
4短路电流计算与高低压电器选择
4.1短路电流计算
（1）绘制计算电路及选取短路计算点
1、计算电路和短路计算点如图4-1所示，
图4-1计算电路图
2、短路计算等效电路如图4-2所示，
图4-2短路计算等效电路图
（2）确定短路计算基准值
在这里，我们取Sd=100MVA，Ud1=10.5kV，Ud2=0.4kV，基准电流分别为Id1，Id2.
（3）计算短路电路中各元件的电抗标幺值
1）电力系统的电抗标幺值
最大运行方式：
本设计中，在最大运行方式时，Sk=550MVA，所以电力系统标幺值为
最小运行方式：
本设计中，在最大运行方式时，Sk=290MVA，所以电力系统标幺值为
2）电力线路的电抗标幺值
在本设计中，电路的单位阻抗取，故电力线路的电抗标幺值为
3）电力变压器的电抗标幺值
在本设计中，变压器是10/0.4kV,,故变压器的电抗标幺值为
（4）计算k-2点（0.4kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
1）总电抗标幺值
最大运行方式：
短路发生在变压器低次侧，最大运行方式时，总阻抗为：
最小运行方式：
短路发生在变压器低次侧，最小运行方式时，总阻抗为：
2）短路电流
电路电流基准值：
最大运行方式：
在最大运行方式下，短路计算各值为：
最小运行方式：
在最小运行方式下，短路计算各值为：
（5）计算k-1点（10.5kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
1）总电抗标幺值
最大运行方式：
短路发生在变压器高次侧，最大运行方式时，总阻抗为：
最小运行方式：
短路发生在变压器低次侧，最小运行方式时，总阻抗为：
2）短路电流
电路电流基准值：
最大运行方式：
在最大运行方式下，短路计算各值为：
最小运行方式：
在最小运行方式下，短路计算各值为：
以上短路计算结果综合如表4-1所示。
表4-1短路计算结果
短路计算点
运行方式
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA
k-1
最大
6.06
6.06
6.06
15.453
10.93
110.1
最小
5.14
5.14
5.14
13.1
9.26
93.4
k-2
最大
32.043
32.043
32.043
58.96
41.44
22.2
最小
30.889
30.889
30.889
56.84
40.2
21.4
4.2高低压电器选择
（1）10kV侧一次设备的选择校验
变电所10kV侧一次设备选择效验如表4-2所示。
表4-210kV侧一次设备选择效验表
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
设备地点电气条件
参数
UN
IN
Ik（3）
ish（3）
I∞（3）2·tima
数据
10kV
57.6A
6.06kA
15.453kA
69.696
一次设备型号规格
额定参数
UN·e
IN·e
Ioc
imax
It2·t
高压少油断路器SN10-10I/630
10kV
630A
16kA
40kA
640
隔离开关
10kV
400A
_
30kA
313.6
熔断器
RN1-10/100
10kV
100A
12kA
_
_
电流互感器
LQJ-10/160
10kV
160A
_
36.2kA
230.4
电压互感器
JSJW-10
10kV
_
_
_
_
（2）380kV侧二次设备的选择校验
变电所10kV侧一次设备选择效验如表4-3所示。
表4-210kV侧一次设备选择效验表
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
设备地点电气条件
参数
UN
I30
Ik（3）
ish（3）
I∞（3）2·tima
数据
0.4kV
1543.2A
32.043kA
58.961kA
1642.8
一次设备型号规格
额定参数
UN·e
IN·e
Ioc
imax
It2·t
低压断路器
DZ20-1250
0.4kV
1250
50
_
_
低压熔断器
RT0-1000
0.4kV
1000
50kA
_
_
5变电所电线电缆的选择
5.1高压进线和引入电缆的选择
由前面可知，高压侧的计算电流Ic=57.6A，那么按环境条件选择电缆线，查表A-12-2可得4根单芯线的截面为35的BV型导线，在时的允许载流量为７４A，其正常最高允许温度为，即。
温度校正系数为
导线的实际允许载流量为
所以，所选相截面满足允许载流量的要求。
中性线的选择：
按要求，选择。
所以选导线。
5.2变电所母线选择
（1）高压开关柜母线选择
首先，按允许载流量选择有，查表A-11-1，选择TGJ-16.
母线的热稳定性校验：
母线的动稳定性校验：
三相电路点动力：
又，
计算应力为：
（2）低压开关柜母线选择
首先，按允许载流量选择有，查表A-11-２，选择.
母线的热稳定性校验：
母线的动稳定性校验：
三相电路点动力：
又，
计算应力为：
5.3低压出线电缆选择
由前面可知，低压侧的计算电流，那么按环境条件选择电缆线，查表A-12-2可得4根单芯线的截面为的BV型导线，在时的允许载流量为，其正常最高允许温度为，即。
温度校正系数为
导线的实际允许载流量为
所以，所选相截面满足允许载流量的要求。
中性线的选择：
按要求，选择。
所以选导线。
6变电所继电保护的整定
（1）电源进线继电保护整定计算
1）定时限过电流保护
动作电流：
启动电流：
灵敏系数：
灵敏度校验：
１、作为本条线路的近后备保护
符合要求
２、作为相邻线路的远后备
符合要求
动作时限：
2）电流速断保护
动作电流：
灵敏系数：
符合要求
动作时限：
（2）变压器继电保护整定计算
1）定时限过电流保护
动作电流：
灵敏系数：
符合要求
动作时限：
2）电流速断保护
动作电流：
灵敏系数：
符合要求
动作时限：
7防雷保护和接地装置的设计
（1）接地保护：
将变压器的金属外壳安全接地。
（2）防雷保护：
１、线路防雷保护如图7-1，在变压器进线侧的电线上装设避雷线，进行电线的避雷保护，并装设F１、F２来保护线路断路器和隔离开关。
Ｆ３用于防止雷电冲击波沿高压线路侵入变电所。
２、其他建筑线路防雷就用建筑避雷针进行防雷保护。
图7-1防雷保护接线图
参考文献
[1]
[2]唐志平.供配电技术.北京：
电子工业出版，.
[3]孙国凯.电力系统继电保护原理.北京：
中国水利水电出版社，.
[4]李林川.电力系统基础.北京：
科学出版社，2009.P28-P88.
[5]10kV配电工程典型设计.国家电网.
[6]翁双安.供配电工程设计指导.北京：
机械工业出版社，2008.P22-P200.
[7]《供配电系统设计规范》GB50052/95
附录一：
变电所高压侧电气主接线图
附录二：
变电所低压侧电气主接线图
附录三：
评分标准及得分
《供配电系统设计Ⅰ》评阅表
评价项目
具体要求
最高分
评 分
优
良
中
合格
不合格
说明书质量
说明书须按任务书的要求编写，说明书的内容必须完整。
专业技术用语准确；说明书撰写符合规范，图表完备、整洁，符号统一、编号齐全。
35
≥32
28-31
25-27
21-24
≤20
主接线设计
依据负荷计算及无功补偿要求，给出主变压器的两种选择方案；结合主变压器的选择方案，设计两种主接线方案，作技术经济比较。
20
≥18
16-17
14-15
12-13
≤11
一次设备选择
正确进行短路电流计算，选择并效验变电所的一次设备及变电所的进线、出线。
20
≥18
16-17
14-15
12-13
≤11
继电保护的整定
配置主变压器的继电保护，并进行整定计算和灵敏度效验；配置变电所低压侧的继电保护，并进行整定计算和灵敏度效验。
15
≥14
12-13
10-11
9
≤8
防雷与接地
变电所的防雷保护，包括直击雷防护和雷电侵入波的防护；变电所公共接地装置设计。
10
≥9
8
7
6
≤5
总分
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