1、 供用电工程课程设计说明书 衡阳第一机械厂降压变电所的电气设计 学 院： 电气与信息工程学院 学生姓名： 刘泰波 指导教师： 陈孟娜 职称 /学位 助教 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本 1205 班 学 号： 1230140521 完成时间： 2016 年 01 月 摘要 为保障工业生产安全进行，保证电能合理分配、输送，灵活改变运行方式。特进行本次设计。 本设计主要阐述了对机械厂总降压变电所的电气设计方案。在设计中进行了对工厂负荷的统计计算；变电所位置与型式的选择；变电所主变压器及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择校验；变电所进出线与邻近单位联络线的选择；降
2、压变电所防雷与接地装置的设计等。 关键词 ： 工厂供电 ； 变电所 ； 无功功率补偿 ； 变压器 ； 短路电流计算 ； 一次设备 ；避雷器 目 录 1 绪论 .1 2 设计任务 .2 2.1 设计要求 .2 2.2 设计依据 .2 2.2.1 工厂总平面图 .2 2.2.2 工厂负荷情况 .2 2.2.3 供电电源情况 .2 2.2.4 气象资料 .3 2.2.5 地质水文资料 .3 2.2.6 电费制度 .4 3 负荷计算和无功功率补偿 .5 3.1 负荷计算 .5 3.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式 .5 3.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式 .5 3.1.3 各车间负荷统计
3、计算 .6 3.1.4 总的计算负荷计算 .8 3.2 无功功率补偿 .10 4 变电所位置与型式的选择 .12 4.1 变配电所的任务 .12 4.2 变配电所的类型 .12 5 变电所主变压器及主接线方案的选择 .13 5.1 变电所主变压器的选择 .13 5.1.1 变压器型号的选择 .13 5.2 变电所主接线方案的选择 .13 5.2.1 装设一台主变压器的主接线方案 .13 6 短路电流的计算 .15 6.1 绘制计算电路 .15 6.2 确定短路计算基准值 .15 6.3 计算短路电路中各个元件的电抗标幺值 .15 6.3.1 电力系统 .15 6.3.2 架空线路 .15 6.
4、3.3 电力变压器 .15 6.4 k-1 点（ 10.5kV 侧）的相关计算 .16 6.4.1 总电抗标幺值 .16 6.4.2 三相短路电流周期分量有效值 .16 6.4.3 其他短路电流 .16 6.4.4 三相短路容量 .16 6.5 k-2 点（ 0.4kV 侧）的相关计算 .16 6.5.1 总电抗标幺值 .16 6.5.2 三相短路电流周期分量有效值 .16 6.5.3 其他短路电流 .16 6.5.4 三相短路容量 .17 7 变电所一次设备的选择校验 .18 7.1 10kV 侧一次设备的选择校验 .18 7.2 380V 侧一次设备的选择校验 .18 7.3 高低压母线的
5、选择 .18 8 变电所进出线以及邻近单位联络线的选择 .19 8.1 10kV 高压进线和引入电缆的选择 .19 8.2 380V 低压出线的选择 .19 8.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验 .21 9 电气主接线图 .23 9.1 二次回路方案选择 .23 9.2 继电保护的整定 .23 10 降压变电所防雷与接地装置的设计 .26 10.1 变电所的防雷保护 .26 10.1.1 直接防雷保护 .26 10.1.2 雷电侵入波的防护 .26 10.2 变电所公共接地装置的设计 .26 10.2.1 接地电阻的要求 .26 10.2.2 接地装置的设计 .26 结束语 .28 参考
6、文献 .29 致 谢 .30 1 1 绪论 工厂供电（ plant power supply），就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂供电。 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量用以应用；电能的输送和分配既简单经济，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，但它在产品成本中所占的比重一般很小，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
7、，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。 工厂供电工作要很好的为工业生产服务，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
8、 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，运费要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大 局，适应发展。 本设计的任务，主要是对某机械制造厂减压变电所的电气设计，其中包括工厂负荷的统计计算，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，进行短路计算，选择变电所主接线方案，一次设备的选择，高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置。并通过设计对中小型工厂的供配电系统和电气照明运行维护和设计计算对工厂供电理论知识有了更加深刻的巩固和复
9、习，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的基础。 2 2 设计任务 2.1 设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑工厂生产的发展，按 照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案 、一次设备的选择、 高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 2.2 设计依据 2.2.1 工厂总平面图 图 1 工厂平面图 2.2.2 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4600h，日最大负荷持续时间为 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷
10、外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表 1所示。 2.2.3 供电电源情况 按 照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条 10kV 的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为 2m；干线首端距离本厂约 8km。干线首端所3 装设的高压断路器断流容量为 500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为 1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为 25km
11、。 2.2.4 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 38，年平均气温为 23，年最低气温为 -8，年最热月平均最高气温为 33，年最热月平均气温为 26，年最热月地下 0.8 米处平均气温为 25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20。 2.2.5 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 500m，地层以砂粘土为主，地下水位为 2m。 表 1 工厂负荷统计资料 厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量 /kW 需要系数 功率因数 1 铸造车间 动力 270 0.3 0.7 照明 5.4 0.8 1.0 2 锻压车间 动力 315 0.3 0.65 照明 7.2 0.7 1.0 3 热处理车间
12、动力 135 0.6 0.80 照明 4.5 0.8 1.0 4 电镀车间 动力 225 0.5 0.80 照明 4.5 0.8 1.0 5 仓库 动力 18 0.4 0.80 照明 0.9 0.8 1.0 6 工具车间 动力 314 0.3 0.80 照明 6.3 0.9 1.0 7 金工车间 动力 360 0.2 0.60 照明 9 0.8 1.0 8 锅炉 房 动力 45 0.7 0.80 照明 0.9 0.8 1.0 4 9 装配车间 动力 162 0.3 0.70 照明 5.4 0.8 1.0 10 机修车间 动力 144 0.2 0.65 照明 3.6 0.8 1.0 生活区 照明
13、 315 0.7 0.90 2.2.6 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为 18 元 /kVA，动力电费为 0.5 元/Kw.h，照明电费为 0.5 元 /Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.90，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费： 610VA 为800/kVA。 5 3 负荷计算和无功功率补偿 3.1 负荷计算 在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的
14、总容量不超过三相设备总容量的 15%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的 15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。 综上所述， 由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的 15%，所以可以按三相负荷平衡计算。 即： 单相单相三相三相单相三相 eded PKPKPPP 303030 3.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为 KW） 30P = dK eP ， dK 为系数 b)无功计算负荷（单位为 kvar） 30Q = 30P tan c)视在计算负荷（单位为 kvA
15、） 30S =cos30Pd)计算电流（单位为 A） 30I =NUS330 , NU 为用电设备的额定电压（单位为 KV） 3.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为 KW） 30P = ip PK 30 式中 iP30 是所有设备组有功计算负荷之和， pK 是有功负荷同时系数，可取0.80.95 b)无功计算负荷（单位为 kvar） 30Q = iq QK 30 式中 iQ30 是所有设备无功 计算负荷 之和； qK 是无功负荷同时系数，可取0.850.97 c)视在计算负荷（单位为 kvA） 30S = 230230 QP d)计算电流（单位为 A） 30I =NUS330
