机械厂降压变电所的电气设计Word文件下载.docx
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2）目录；
3）负荷计算和无功功率补偿；
4）变电所的位置与型式的选择；
5）及主变压器的台数、容量与类型的选择；
6）变电所主结线方案的设计；
7）短路电流的计算；
8）变电所一次设备的选择与校验；
9）变电所进出线的选择与校验；
10）变电所继电保护的整定；
11）参考文献；
12）变电所主接线图。
绘制的电路图、图形符号及文字符号应符合国家标准，设计报告的格式按照附件“课程设计报告书格式”。
上交文档：
设计说明书打印稿和电子稿各一份，电子稿以“学号姓名”命名。
（一）负荷计算和无功功率补偿
1.负荷计算
表1工厂负荷计算表
编号
厂房名称
负荷类别
设备容量/kW
需要系数Kd
功率因数（cos）
tan
计算负荷
P30
/KW
Q30/
kvar
S30/
kVA
I30/
A
1
铸造车间
动力
449.28
0.35
0.7
1.02
157.
25
160.
40
224.
64
341.7
照明
8.64
0.9
1.0
7.77
7,77
11.8
小计
457.
92
165.02
232.
41
353.5
2
锻压车间
380.16
0.3
0.6
1.17
114.
04
133.
42
190.
06
289.1
10.36
0.8
7.25
11.0
390.
52
121.
29
197.
31
300.1
3
金工车间
414.72
0.25
0.63
103.
68
30
164.
57
250.3
12.09
8.46
12.8
426.
81
112,14
121,
173.
03
263.1
4
工具车间
345.60
1.33
137.
89
172.8
262.8
6.91
10,5
354.24
110.
59
179.71
273.3
5
电镀车间
311.04
0.5
0.75
155.52
116.
207.
36
315.
5.52
8.3
317.95
161.
212.
88
323.7
6
热处理车间
276.48
165.
124.
35
314.
8
10.5
285.
12
172.79
214.
16
325.3
7
装配车间
241.92
0.4
96.76
98.69
138.
22
210.2
9.33
14.1
252.
28
106.
09
98.
69
147.
55
224.3
机修车间
207.36
62.
20
72.
77
88.85
135.1
214.27
67.
72
94.
37
143.4
9
锅炉房
86.4
69.12
51.
84
92.16
140.1
3.45
2.76
4.1
89.85
71.
94
144.2
10
仓库
17.28
5.18
3.88
6.47
4.8
1,72
1.20
1.2
1.8
19
6.38
7.67
6.6
生活区
0.48
268.80
408.80
总共
（380V）
2730.24
1336.86
1137.30
1822.
83
2766.
423.
32
计入KP=0.8
Kq=0.85
0.74
1069.
48
966.70
1441.
62
2192.
91
2.无功功率补偿
由表2可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.74。
而供电部门要求改厂10kV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。
考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：
Qc=P30（tanɚ1-tanɚ2）=1069.48[tan（arccos0.74）-tan（arccos0.92）]kvar
=516.48kvar
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）3台和方案4（辅屏）2台相组合，总共容量84kvarx4+112kvarx2=560kvar。
（二）变电所
3、1变电所的位置与型式的选择
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，计算公式：
X=P1X1+P2X2+P3X3+..../P1+P2+P3....=（PIXI）/PI
Y=P1Y1+P2X2+P3Y3+..../P1+P2+P3....=（PIYI）/PI
X=（457.92x1.3+390.52x1.3+426.81x3.5+354.24x3.5+317.95x4.2+285.12x6.6+214.27x6.6+89.85x6.6+252.28x6.6+19x9.3+345.60x0.7）/（2730.24+423.32）
=3.53
Y=（457.92x5.2+390.52x3.6+426.81x5.2+354.24x3.6+317.95x1.8+285.12x6.3+252.28x4.7+214.27x3.1+89.85x1.5+19x4.7+345.60x0.3）/（2730.24+423.32）
=3.75
由计算结果可知，工厂的负荷中心在4号厂房的（仓库）内中心点偏东北附近。
考虑到周围的环境及进出线方便，决定在4号厂房的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为外附式。
如图1：
图1工厂的负荷中心
3、2变电所主变压器及主接线方案的选择
、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：
装设一台主变压器型号采用S9型，而容量根据SN.T>
=S30,选SN.T=1250KVA>
S30=1185.92KVA,即选用一台S9—1250/10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。
装设两台主变压器型号亦采用S9型，而每台变压器容量根据SN.T≈（0.6~0.7）S30和SN.T>
=S30（I+II）选择，即
SN.T≈（0.6~0.7）S30=（0.6~0.7）x1185.92=（711.55~830.14）kVA
且SN.T>
=S30（I+II）=（232.41+212.88+94.94）=540.23kVA
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。
主变压器的联接组均采用Yyno。
（三）短路电流的计算
a）绘制计算电路，如图
图2短路计算电路
b）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=Sd/（√3）Ud1=5.5kA
Id2=Sd/（√3）Ud2=144kA
c）计算短路电路中各元件的电抗标幺值
电力系统
X1*=100MVA/500MVA=0.2
架空线路
X2*=（0.36x8）x（（100/10.5）x（100/10.5））=2.6
电力变压器
X3*=（4.5/100）x（100MVA/1250KVA）=3.6
因此绘短路计算等效电路如图5所示：
图3短路计算等效电路
d）短路计算结果
表2短路计算结果
短路
计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA
IK（3）
I’’（3）
I（3）
ish（3）
Ish（3）
SK（3）
K-1
1.96
5.0
2.96
35.7
K-2
22.5
40.73
24.53
15.63
变电所一次设备的选择与校验
e）10KV侧一次设备的选择校验，如表3：
表310KV侧一次设备的选择校验
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
其他
装置地点条件
参数
UN
IN
I^（3）2xtmin
数据
10KV
57.69
（I1N.T）
1.96KA
5.0KA
1.96x1.96x1.9=7.3
一
次
设
备
型
号
规
格
额定参数
UN.e
IN.e
I
imax
It^2.tmin
高压少油断路器SN10-10II/
10kv
630A
16KA
40KA
16x16x2=512
高压隔离开关GN6/8-10/200
200A
-
25.5KA
10x10x5=500
高压熔断器RN2-10
0.5A
50KA
电压互感器JDJ-10
100KV
电压互感器JDZJ-10
（10/√3）x（0.1/√3）x（0.1/√3）
电流互感器LQJ-10
20A
31.8KA
二次负荷0.6
避雷器FS4-10
户外隔离开关GW4-12/400
12KV
400A
25KA
500
表3所选一次设备均满足要求。
f）380V侧一次设备的选择校验，如表4：
表4380V侧一次设备的选择校验
380v
1740.49
22.5KA
40.73KA
22.5x22.5x0.7=354.37
型
低压断路器DW15-1500/3D
1500A
低压断路器DZ20-630
30KA
低压断路器DZ20-200
低压刀开关HD13-1500/30
380V
电流互感器LMZJ1-0.5
500V
300A
电流互感器LMZ1-0.5
32A
表4所选一次设备均满足要求。
（四）高低压母线的选择
10KV母线选LMY-3（40x4）,即母线尺寸为40mmx4mm:
380V母线选LMY-3（120x10）+80x6，即相母线尺寸为120mmx10mm,而中性线母线尺寸为80mmx6mm。
变电所进出线的选择与校验
a）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。
、按发热条件选择由I30=I1N.T=57.69A及室外环境温度33℃，初选LJ-16，其35℃时的Ial=93.5A>
I30,满足发热条件。
、校验机械强度最小允许截面Amin=35mm^2,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。
b）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没敷设。
、按发热条件选择由I30=I1N.T=57.69A及土壤温度25℃，初选缆芯截面为25mm^2的交联电缆，其Ial=90A>
、校验短路热稳定计算满足短路热稳定的最小截面
Amin=I（√tima）/C=1960x（√0.75）/77=22mm^2
因此YJL22-10000-3x25电缆满足短路热稳定条件。
c）380V低压出线的选择
、馈电给1号厂房（铸造车间）的线路采用VLV22-1250型交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
按发热条件选择由I30=353.5A及地下0.8土壤温度为25℃，初选缆芯截面300mm^2,其Ial=365A>
校验电压损耗变电所至1号厂房距离约为68m，300mm^2的铝芯电缆的R0=0.16，X0=0.07，又1号厂房的P30=165.02kW，Q30=160.40kvar,得：
ΔU=（165.02x（0.16x0.1）+160.40x（0.07x0.1））/0.38=9.90V
ΔU%=9.90/380=2.60%<
5%=ΔUal%
故满足允许电压损耗的要求。
短路热稳定度校验计算满足短路热稳定的最小截面
Amin=I（√tima）/C=22500x（√0.75）/77=253.06mm^2
由于前面按发热条件所选300mm^2的缆芯截面大于Amin,故满足要求,采用VLV22-1250-4的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
、馈电给2号厂房（锻压车间）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
、馈电给3号厂房（金工车间）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
④、馈电给4号厂房（工具车间）的线路采用BV-1250型5根（包括3根相线、1根N线、一根PE线）穿硬塑料管埋没敷设。
按发热条件选择由I30=273.3A及环境温度（年最热月平均气温）26℃，相线截面初选185mm^2,其Ial=280A>
按规定，N线和PE线也都选为185mm^2，与相线截面相同，即选用BV-1250-1x185mm^2塑料导线5根穿内径100mm的硬塑管埋没敷设。
校验机械强度最小允许截面积Amin=1mm^2,因此上面所选185mm^2的导线满足机械强度要求。
校验电压强度所选穿管线，估计长50m，R0=0.12，X0=0.081，又工具车间的P30=110.59kW，Q30=137.89kvar，因此
ΔU=（110.59x（0.12x0.05）+137.89x（0.081x0.05））/0.38=3.21V
ΔU%=3.21/380=0.85%<
⑤、馈电给5号厂房（电镀车间）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
⑥、馈电给6号厂房（热处理车间）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
⑦、馈电给7号厂房（装配车间）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
⑧、馈电给8号厂房（机修车间）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
⑨、馈电给9号厂房（锅炉房车间）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
⑩、馈电给10号厂房（仓库）的线路采用VLV22-1250-3x300+1x150的四芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
⑾、馈电给生活区的线路采用BLX-1250型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。
按发热条件选择由I30=408.80A及室外环境温度为33℃，初选BLX-1250-1x240，其33℃时的Ial=455A>
I30,满足发热条件。
校验机械强度最小允许截面积Amin=10mm^2,因此BLX-1250-1x240满足机械强度要求。
校验电压强度变电所至生活区距离约为102m，240mm^2的铝芯电缆的R0=0.14，X0=0.16，又生活区的P30=241.92kW，Q30=116.12kvar,得：
ΔU=（241.92x（0.14x0.2）+116.12x（0.16x0.2））/0.38=27.60V
ΔU%=3.21/380=7.26%>
不满足允许电压损耗要求。
为了确保生活用电的电压质量，决定采用四回BLX-1250-1x120的三相架空线路对生活区供电。
PEN线均采用BLX-1250-1x70橡皮绝缘线。
重新校验电压损耗，完全合格。
（五）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没敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kv母线相联。
按发热条件选择工厂二级负荷容量共540.23kVA，I30=540.23/（10x√3）=31.19A,而最热月土壤平均温度为25℃，初选缆芯截面为240mm^2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆,其中Ial=292A>
校验电压损耗铝芯电缆的R0=1.54，X0=0.12，而二级负荷的P30=397.94kW，Q30=328.88kvar,得：
ΔU=（397.94x（0.17x2）+328.88x（0.087x2））/10=19.25V
ΔU%=19.25/10000=0.19%<
由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。
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240mm^2的交联电缆是满足短路热稳定要求的。
由于邻近单位10kV的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有短缺。
（六）变电所的保护装置
a）主变压器的继电保护装置
装设瓦斯保护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；
当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作于跳闸。
1.装设反时限过电流保护
采用G60L型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。
⑴、过电流保护动作电流的整定
IL.max=2I1N.T=2x1250/（10x√3）=144.33A,Krel=1.3,Kre=0.8,Ki=100/5=20,因此动作电流为
Iop=1.3x1x144.33/（0.8x20）=11.72A
因此过电流保护动作电流Iop整定为12A。
⑵、过电流保护动作时间的整定由于本变电脑所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间可整定为最短的0.5s。
⑶、过电流保护灵敏系数的校验
Ik.min=0.866IK（3）/KT=0.866x22.5/（10/0.4）=0.779kA,IOP.1=IOPKi/Kw=12x20/1=240A,因此其保护灵敏系数为
Sp=779/240=3.32>
1.5
满足规定的灵敏系数1.5的要求。
2.装设
升级会员 