1、目录 前言 .2 一、全厂负荷计算 .1 二、无功功率的补偿及变压器的选择 .3 三、主接线设计 4 四、短路电流计算 .5 4.1 短路电流计算方法： 5 4.2 短路电流的计算 5 五、变电所的一次设备选择和校验 .11 5.1 高压设备器件的选择及校验 11 5.2 低压设备器件的选择及校验 13 六、变压器保护及二次回路继电保护 .15 8.1 变压器保护 15 8.2 二次回路继电保护 17 七、结束语 .19 前 言 工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，也被称之为工厂配电 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动力，在飞速发展的今天 它扮演着越来越来重要的作用。电能既易于
2、能的输送的分配既简单经济，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。 本课程设计针对 10KV 侧的一化纤毛纺厂的总变电所及配电系统进行设计， 主要涉及到分配电能，其基本内容有以下几方面：进线电压的选择，变配电所位 置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置 和变压器数量,容量的选择，防雷接地装置设计等。同时本课程设计着重考察学 生的实际操作能力和处理问题的能力，具有针对性和实用性。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局，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
3、，适应社会的发展。为了保 证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多 以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。 一、全厂负荷计算 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) = ， 为需要系数30PdKed b)无功计算负荷( 单位为 kvA) = tan30Q c）视在计算负荷(单位为 kvA)cosPS30 d 计算电流 ， 为用电设备的额定电压。N30UI 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)i30p30PK 式中 是所有设备组有功计算负荷之和， 是有功负荷同时系iP pK 数，可取（0.85-
4、0.95） b）计算无功负荷(单位为 kvar) ,3030iKqQ 其中： 是所有设备无功 之和； 是无功负荷同时系数，i 30QKq 可取 0.90.97 c）视在计算负荷（单位 kva） 23030SP d）计算电流（单位 A） 3030NSIU 经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如下图所示（额定 电压取 380v） 计算负荷序号 车间或用电 单位名称 设备 容量 (KW) KX costanPjs (KW) Qjs ( varK ) Sjs (KVA ) 变压 器台 数及 容量 备 注 （1）No.1 变电所 1 制条车间 340 0.8 0.8 0.7 5 272 204 3
5、40 2 纺纱车间 340 0.8 0.8 0.7 5 272 204 340 3 软水站 86.1 0.6 5 0.8 0.7 5 56 42 70 4 锻工车间 36.9 0.3 0.6 5 1.1 7 11 13 17 5 机修车间 296.2 0.3 0.5 1.7 3 89 154 178 6 托 1 儿所， 幼儿园 12.8 0.6 0.6 1.3 3 8 11 13 7 仓库 37.96 0.3 0.5 1.1 7 11 19 22 8 小计 1123 647 582 882 1 0.9 （2）No.2 变电所 1 织造车间 525 0.8 0.8 0.75 420 315 52
6、5 2 染整车间 490 0.8 0.8 0.75 392 294 490 3 浴室、理发 室 1.88 0.8 1 - 1.5 0 1.5 4 食堂 20.64 0.75 0.8 0.75 15.5 11.6 20.6 5 独身宿舍 20 0.8 1 - 16 0 16 6 小计 1057. 5 760.5 558.5 947. 8 1 0.9 （3）No.3 变电所 1 锅炉房 151 0.75 0.8 0.75 113.3 85 141. 6 2 水泵房 118 0.75 0.8 0.75 88.5 66.4 110. 6 3 花验房 50 0.75 0.8 0.75 37.5 28 4
7、7 4 卸油泵房 28 0.75 0.8 0.75 21 15.8 26 5 小计 347 234.3 175.7 292. 7 2 0.9 全厂合计： =1478, =1251, =1936P30Q30S30 二、无功功率的补偿及变压器的选择 1.无功功率补偿 变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进 行无功补偿才能选出合适的容量。 取 9.0K =30PP3 =Q0 =30S23 高压侧计算负荷 =1478KWP30 =1251 varK 高压侧总容量： =1936kvAS30 补偿前的功率因数： =0.76 补偿后功率因数： =0.95cos cos 需要补偿的无功功率
8、： =813)tan(3030PQC varK 补偿电容器的个数为 n= =813/5017 ，取 n=17q 补偿后的无功功率： var4383030KC 补偿后的视在容量： KVACQPS15430 )(223030 补偿后的计算电流： AUN/30 09./154 高压侧功率因数； ，满足要求。9cos 2.各变电所变压器选择 安装一台变压器，其容量按 SN.T =965.6 根据1NOjsSV K 电力工程电气设备手册选 接线方式 Yyn0。10/7SL 安装一台变压器，其容量按SN.T =1051.845 根据2 js A 电力工程电气设备手册选 SL7-1250/10 型低损耗配电
9、变压器， 其联接组别采用 Yyn0。 安装一台变压器，其容量按SN.T =325.2 根据3NOjsSV K 电力工程电气设备手册选 SL7-400/10 型低损耗配电变压器，其 联接组别采用 Yyn0。 三、主接线设计 1主接线 因为该厂是二级负荷切考虑到经济因素故本方案采用 10kV 双 回进线，单母线分段供电方式，在 NO.3 车变中接明备用变压器。 采用这种接线方式的优点有可靠性和灵活性较好，当双回路同时供 电时，正常时，分段断路器可合也可开断运行，两路电源进线一用 一备，分段断路器接通，此时，任一段母线故障，分段与故障断路 器都会在继电保护作用下自动断开。故障母线切除后，非故障段可
10、以继续工作。当两路电源同时工作互为备用试，分段断路器则断开， 若任一电源故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器自动投入， 保证继续供电。 具体接线图附图 1。 2. 架空线选择 （1）按经济电流密度选择导线线路在工作时的最大工作电流： 1.8A0)*3196/(*3/USInjsg 该生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利 用时数为 6000 小时，属于二级负荷。其钢芯铝线的电流密度 J=0.9 所以导线的经济截面面积： 2j m.149.0/8/JSIg 考虑到线路投入使用的长期发展远景，选用截面积为 150 mm2的导 线，所以 10KV 架空线为 LGJ-150 的导
11、线。 （1） 查表得 LGJ-150 型裸导线的长时允许电流 ,当环境温45AIy 度为 30 度时，导线最高工作温度为 70 度。 （2）查表得 LGJ-150 导线的单位长度电阻和电抗为： 0.21R0.49X 表 2.3 LGJ-150 型钢芯铝绞线规格 股数及直径/mm 型号 额定 截面 2m 铝股 钢芯 计算直 径/mm 电阻 1km）（ 单位重量 1kg）（ 长期容许电 流/A LGJ-150 150 282.53 72.2 16.72 0.21 598 445 注：1.额定截面系指导电部分的铝截面，不包括钢芯截面。2.电阻系指导线温度 为 20时的数值 3.长期容许电流系指在周围
12、空气温度为 25时的数值。 四、短路电流计算 4.1 三相短路电流计算目的 进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统的安全运行，在 设计选择电气设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热 稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发故 障引起的发热效应和电动力效应的巨大冲击。 4.2 短路电流的计算 采用标幺值计算短路电流。具体公式如下： 基准电流 USIavjj3 三相短路电流周期分量有效值 XIjZ*)3( 三相短路容量的计算公式 SjK*)3( 在 10/0.4KV 变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般XR31 取基准容量 S =100MVA。高压侧基准电压 U =1
13、0.5KV，低压侧基准B av1 电压 U =0.4，高压侧基准电流 I = =5.5KA，低压侧基准电流av2 j1av13SB =144.34KA，系统最小阻抗标幺值av23SB 53.0maxzin*BX 系统最大标幺值 935.0minzax*SBX 变压器阻抗标幺值： 所以 X = = =4.5*1T10%TNBkSU3 6105.4 X = = =3.6*2T2TBk 3 6. X = = =10*3T310TNBkSU36104 总配进线：X =0.409 =0.2045L5. X = X =0.2045 =0.185*L2avUB25.10 最小运行方式下： 绘制等效电路图 k
14、 1 k 2 k 3 k 4 *BX*LX*1TX23T 图 3-21 最大运行方式下等效电路图 对于 K 点发生三相短路：1 =0.535+ =0.627*X2185.0 I = = =5.5kAjavj3US. I = = =8.78kA）（ Z*jX0.6275 i =2.55I =22.35kA）（ 3sh）（ 3Z I = =13.256kA）（ 3sh1.68s ）（ MVAXSj16027.*)3(k 对于 点发生三相短路：2K 127.548.0253.* kAUSIvjj 31a XIZ5.287.4*j)3( kAIzsh 796.1.18.i)3()3( ish.3062
15、.59. )()3(s MVAXSjk 5.1927.0*)3( 对于 点发生三相短路3K 2.4518.025.* kAUavSIjj 33 XIj 2.485.1*)(z kAIizsh 9.67.4.)3()3( iIssh 2.69.12. )()3( MVAXSjk 7.385.0*)3( 对于 点发生三相短路：4K 625.1070213.* kAXIjz 6.1325.4*)3( Iizsh 8.08.1)3()3( kAiIssh.14692)()3( MVXSj 5.73.0*)3(k 最大运行方式下： k 1 k 2 k 3 k 4 *1TX23T*LX*BX 图 3-2
16、最小运行方式下等效电路图 对于 点发生三相短路：1K 12.85.093.*X kAIjz .4.*)( Iizsh 58.1293.52.)3()3( kAIssh46.78.1)()3( MVXSjk 9.5.0*)3( 对于 点发生短路：2K 74.62.1* kAXIj .1.3*)3(z Iizsh 4.392.84.1)3()3( kAIssh9.62. )()3( MVXSjk 84.17.0*)3( 对于 发生三相短路：3K 65.2.* kAXIjZ71.256.341*)3( Iizsh 38.)3()3( kAIssh95.276.1 )()3( MVXSjk 810*)
17、3( 对于 点发生三相短路：4K 5.37215.* kAXIjZ4.108.*)3( Iizsh 2.95.4.1)3()3( kAIssh6.92. )()3( MVXSjk 24.7815.0*)3( 表格 4-1 最小运行方式 短路点 （KA）)3(zI (KA)3(shi (KA)3(shI 三相短路容量 （MVA）kS1K 8.78 22.35 13.265 1602 24.78 51.796 30.6 119.53 34.2 62.9 37.2 23.74K 13.6 25 14.8 7.4 表格 4-2 最大运行方式 短路点 （ ）)3(zIKA（ ）)3(shiA（ ）)3(
18、shIKA 三相短路容量 （MVA）kS 五、变电所的一次设备选择和校验 供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断 器、电抗器、互感器、母线装置及成套电设备等。电气设备选择的 一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要 求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。 电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的 环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或 室外） 、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要 求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。 5.1 高压设备器件的选择及校验 计算数据 断路器 隔离开
19、关 电流互感 器 电压互感 器 高压熔断 器 型号 SN10-10I GW1-6（ 10）/400 LA-10（D级） JDZ-10 RW1020/)(3FI U=10kV 10kV 10kV 10kV 11000/100 10kV =110A30I630A 400A 200/5 2A =8.78kAz16kA =160MVAkS300MVA 200MVA =22.35kAshi40kA 25kA 1K5 13 7 872 22 40.1 24 15.83 27 46 28 18.94K 10 20 12.45 8.13 t= t2I294.822165214 个数 6 12 2 2 2 5.
20、1.1 断路器的选择与校验 断路器额定电压 及额定电流QFNU. QFNI. =10kV=QFNU. . 105.9AI72.460-36-I 30N1. =630A =110AQFN. 3 (3)动稳定校验 断路器最大动稳试验电流峰值 不小于断路器安装处的短路冲击QFi.max 电流值 即 =40kA =22.35AshiQF.maxsh (4)热稳定校验 要求断路器的最高温升不超过最高允许温度即 jQFt tII22. 即 21615.094.82 5.1.2 隔离开关的选择与校验 （1） 隔离开关的额定电压及额定电流 =10kV=QSNU. .N =200 =110AQSNI.30I 1
21、0AI46.90-734- 30N1.S. （2） 动稳定校验 =25.5kA =22.35kAQSi.maxshi （3） 热稳定校验 即9851420.125.4.2jQSttII22. 5.1.3 电流互感器选择与校验（高压侧电流互感器） 10kV 电流互感器 （1） 该电流互感器额定电压 安装地点的电网额定电压 即TANU. .NU TANU （2） 电流互感器一次侧额定电流 126.7A05.92.1I.231A40-72-I 300N1.ctN.t （3） 动稳定校验 动稳定倍数 Kd=160 =22.8Ashi 一次侧额定电流 AINCTN2310. 则 即 动稳定性满足68.9
22、2310.2. CTNshIi .CTNshdIiK （4）热稳定性校验 热稳定倍数 Kt=90 热稳定时间 =0.15 =8.94kAshiI 即 = =2.)(TANIK2)3190(30.4 热稳定性满足)(.5.84.72 CYNtj IKt 5.1.4 电压互感器的选择与校验 经查表该型号电压互感器额定容量 VASN50AUSIN5.0.105 所以满足要求 5.2 低压设备器件的选择及校验 低压断路器 隔离开关 电流互感器 DW48-1600 HD1114 LMZ 1J-0.5 0.4kV 0.4kV 0.4kV 1600A 1000A 1000/5 50kA 60kA（杠杆式）
23、135 130275 3 22 3 1、低压断路器的选择与校验 （1）按工作环境选型：户外式 （2）断路器额定电压 QFNU.及额定电流 QFNI.QFNU. =0.4kV= .N 93.6AI1847.50-316-I 00. 2、隔离开关的选择与校验 (1)按工作环境选型：户外型 (2)隔离开关的额定电压 QSNU.及额定电流 QSNI. QSN.=0.4kV= .SI= .01N=1000 4073=1154.7A 30I=933.96A 满足要求 (3)动稳定校验 eti=60kA shi=49.13Ka 满足要求 (4)热稳定校验 tI2=301=900 j= 15.762=107
24、所以 tI j 满足要求 3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器） (1)该电流互感器额定电压 TANU.不小于安装地点的电网额定电压 NU， 即 TANU. (2)电流互感器一次侧额定电流 AINCTN 7.15407310. 30I=933.06A 满足要求 (3)动稳定校验（Kd=135） 13507.15423.9. CTNshIi 满足要求 (4)热稳定校验（Kt=75） 2.)(TANIK= 2).(=7.4 910 jt2= 15067= 87 2.)(TANIK 满足要求 六变压器保护及二次回路继电保护 6.1 变压器的保护装置 变压器的继电保护装置 对于高压侧为 610k
25、V 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；如果电流保护的动作时间大于 0.50.7 秒 时，还应装设电流速断保护。容量在 800kVA 及以上的油侵式变压器 和 400kVA 及以上的车间内油侵式变压器，按规定应专设瓦斯保护。 瓦斯保护在变压器轻微故障时，动作于信号，而其他保护包括瓦斯 保护在变压器发生严重故障时，一般均动作于跳闸。但是，如果单 台运行的变压器容量在 10000kVA 及以上和并列运行的变压器每台容 量在 6300KVA 及以上时，则要求装设纵连差动保护来取代电流速断 保护。经分析整定计算后本方案确定采用过电流保护，单相接地短 路保护过负荷保护和瓦斯保护。变
26、压器保护原理图及展开图见附图 。 a.变压器过电流保护动作跳闸，应作如下检查和处理： （1）检查母线及母线上的设备是否有短路； （2）检查变压器及各侧设备是否短路； （3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作； （4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路； （5）如是母线故障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转 带负荷的方法处理； （6）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器； （7）试送良好，应逐路检查故障线路。 1.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；当产生大量瓦斯时，应动作于高压断路器。 2.装设反时限过电流保护 采用 GL15 型
27、感应式过电流继电器，两相两继电器式接法，去分 流跳闸的操作方式。 (1)过电流保护动作电流的整定利用下式 .maxrelwopLiKII , 对于容量为 1000kVA 的变压器 .max1.201530.3,.8,2LNTrelwreiIIKK 因此动作电流为 590.82opIA 整定为 10A 6.2.二次回路继电保护 （1）速断电流的整定 K46.2Ik3maxk）（ 43.A.5)2.4/(01.)/(ITimaxwrelqb 速断电流倍数整定为 573./qb 满足规定的倍数。 （2）电流速断保护灵敏度系数的校验： 1 qbminkpI/SKA79.4.86.0Ii , 861/2
28、03.4K/Iwiqb1 A 所以 5/2p 满足规定的灵敏系数 1.5 的要求。 （3）过电流动作电流的整定 ）（ iremaxLwrelop/IKI 式中： axL为 变压器的最大负荷电流 取为 2.5 N1I rel 为可靠系数，对定时限取 1.2，对反时限取 1.3； w 接线系数，对相电流接线取 1，对相电流差接线取3 ； reK 继电器返回系数，一般取 0.8； i 电流互感器的电流比。 注意：对 GL 型继电器， opI应整定为整数，且在 10A 以 内。 因此 42.508./1275.3.1Iop ）（ A 故：动作电流整定为 6A （4）过电流保护电流动作时间的整定 过电流
29、保护动作时间t t1-t2=1.5-1=0.5s 故其过电流保护的动作时间可整定为最短的 0.5S。 （5）过电流保护灵敏系数的校验 1opminkpI/S KA467.01/3578.6.0KIT2-i ）（）（ /5/wiop1.458 满足规定的灵敏系数 1.5 的要求。 图 10-2 电流速断保护原理图和展开图接线图如下 七.结束语 工厂供电课程设计结束了，我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大 的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本 上理论性的东西与在实际运用中还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深 入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题
30、必须要靠自己点一滴 的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在不断的提问。虽然感觉理论上已 经掌握，但在运用到实战的过程巾仍有意想不到的困惑，经使我学到了许多课 堂上学不到的知识，也解决了课堂上理论发现不了的问题。 而且，在做本次课 程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自 己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅课本和设计书是十分必要 的，同时也是必不可少的。 除此之外，这次设计也作为我们今后努力学习的兴趣，我想这将对我们以 后的学习产生积极的影响。同时，这次课程设计让我们充分认识到知识经验交 流的重要性。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践 相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作 做出了最好的榜样。应该说这是通过我的努力和动脑完成的，虽然内容并不是 很复杂，但是我觉得设计的过程相当重要，学到了很多，收获了很多。 参考文献 1、 工厂供电刘介才 2、 电力系统分析 （第二版） 3、 发电厂电气部分 （第四版）
