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1、1、负荷计算和无功功率补偿1.1、负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表2所示。表2 XX机械厂负荷计算编号名称类别设备容量Pe/kW需要系数Kd计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kVAI30/A1锻压车间动力3500.30.651.17105123照明100.81.0080小计3601131231672542铸造车间动力3800.30.71.02114116.3照明80.71.005.60小计388119.6116.31672543工具车间动力3600.30.61.33108144照明90.91.008.10小计369116.11441852814金工车间动力3700.20.651.
2、177486.6照明80.81.006.40小计37880.486.61181795热处理车间动力1600.60.800.759672照明60.81.004.80小计166100.8721241886电镀车间动力2500.50.800.7512593.8照明100.81.0080小计26013393.81632487机修车间动力1500.20.651.173035.1照明50.81.0040小计1553435.149748装配车间动力1700.30.701.025152照明70.81.005.60小计17756.652771179仓库动力120.30.800.753.62.7照明210.71.
3、0014.70小计3318.32.7182710锅炉房动力650.70.71.0245.546.4照明10.81.000.80小计6646.346.466100生活区照明2300.70.90.4816177.3179272编号名称类别设备容量Pe/kW需要系数Kd计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kVAI30/A总计(380V侧)动力2267979.1849.2照明315计入 K=0.8K=0.850.74783.3721.8106516181.2、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.而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9
4、0,暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:Qc=P30(tan1-tan2)=783.3tan(arccos0.74)-tan(arccos0.92)kvar=378kvar补偿屏,并联电容所以选PGJ1型低压自动器为BW0.4-14-3型,采用其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)4台相组合,总共容量。因此无功补偿后工厂380V侧和10kv侧的负荷计算如表3所示。表3 无功补偿后工厂的计算负荷项目计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.74783.3721.810651618380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.93378
5、3.3301.8839.41275主变压器功率损耗0.015S30=130.06S30=5010kv侧负荷总计0.92796.3351.8871502、变电所位置和形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,计算公式如下:经过测量在工厂平面图上各P点坐标如下所示:P1(2.5,5.7) P2(3.6,3.6) P3(5.6,1.4) P4(4,6.7) P5(6.2,6.7) P6(6.2,5.1) P7(6.2,3.4) P8(8.6,6.7) P9(8.6,5) P10(8.6,3.4) P11(1.2,1.2)P值在表1里已经算出,将数值代入以上公
6、式计算后得:X=4.7Y=4.2所以负荷中心的点P坐标为P(4.7,4.2)，由计算结果可知,工厂的负荷中心在7号厂房(机修车间)的西北角,考虑到周围环境及进出线的方便,决定在7号厂房(机修车间)的西侧紧靠厂房建造工厂变电所.形式为附设式。3、变电所主变压器及主接线方案的选择3.1、变电所主变压器的选根据工厂的附和性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案:(1) 装设一台主变压器 型号采用S9型,容量根据公式,选择,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂耳级负荷所需的备用电源,考虑由于邻近单位相联的高压联络线来承担。(2) 装设两台主变压器 型号亦采用
7、S9型,而每台变压器容量按公式选择 即:因此选择两台S9-630/10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。主变压器的联结组均采用Yyn0。3.2、变电所主接线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器方案可设计两种主接线方案(1) 装设一台主变压器的主接线方案(2) 装设两台主变压器的主接线方案3.3、两种主接线方案的技术经济比较 如表4所示表4 两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标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,电压损耗较大由于两台主变并列,电压损耗略小灵活方便性只一台
8、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经济指标经济指标电力变压器的综合投资额由表查得S9-1000/10的单价约为15.1万,而又知变压器的综合投资约为其设备单价地倍,因此其综合投资约为万元=30.2万元S9-630/10的单价约为10.5万元,因此两台变压器的综合投资约为万元=42万元,比一台主变压器方案多投资11.8万元比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案高压开关柜(含计量柜)的综合投资额GG-1A(F)型柜可按每台4万元计.其综合投资可按设备价的1.5倍计,因此高压开关柜的综合投资约为万元=24万元本方案采用6台GG-1A(F)柜,其综合投资约为61.
9、54万元=36万元,比第一台主变方案多投资约12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2万元0.05=1.51万元;高压开关柜的折旧费=24万元万元;变配电设备的维修管理费=(30.2+24)万元万元。因此主变和高压开关设备的折旧和维修管理费=(1.51+1.44+3.25)万元=6.2万元(其余项目从略)主变的折旧费=42万元万元;高压开关柜的折旧费=36万元万元;变配电设备的维修管理费=(42+36)万元万元。因此主变和高压开关设备的折旧和维修管理费=(2.1+2.16+4.68)万元=8.94万元,比一台主变方案多耗资2.74万元供电贴费按主变容量每KVA900元计,供
10、电贴费=1000KVA万元/KVA=90万元供电贴费=2万元=113.4万元,比一台主变方案多交23.4万元从上表可以看出按技术指标,装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案,但按经济指标,则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案,根据实际情况考虑决定采用装设一台主变的方案。4、短路电流的计算4.1、绘制计算电路图 如图2所示图2 短路电流电路图4.2、确定短路计算基准值设Sd=100MVA, Ud=Uc=1.05UN,即高压侧Ud1=10 低压侧Ud2=0.38 4.3、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:(2) 架空线路的电抗标幺值:使用LGJ-
11、150 线距为1.5m 查表可知线路电抗X0=0.34/km,而线路长7km(3) 电力变压器的电抗标幺值查表,S1000/10 Yyn0接法 得UZ%=4.5,故绘制短路计算等效电路如图所示 图3 短路计算等效电路图4.4、计算k-1点（10.5kv侧）的短路电流及三相短路电流和短路容量(1) 总电抗标幺值(2) 三相短路电流周期分量有效值(3) 其他短路电流 在无限大容量系统中:短路冲击电流:短路冲击电流有效值: (4) 三相短路容量4.5、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(2) 三相短路电流周期分量有效值(3) 其他短路电流在无限大
12、容量系统中:短路冲击电流:短路冲击电流有效值:(4) 三相短路容量以上结果如表5所示表5 短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-12.32.32.35.93.4741.7k-220.920.920.938.521.514.55、变电所一次设备的选择校验 5.1、10kV侧一次设备的选择校验 如表6所示表6 10kV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数据10kV57.7A2.3kA5.9kA2.321.9=10.1一次设备型号规格一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kv630A16kA40k
13、A高压隔离开关GN-107/40010kv400A40kA高压熔断器RN2-1010kv0.5A50kA电压互感器JDZ-1010/0.1kv电压互感器JDZ6-10kv电流互感器LQJ-1010kv5100A二次负荷0.6选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他避雷器FS4-1010kv户外式隔离开关GW4-40.535kv630A50kA5.2、 380V侧一次设备的选择校验 如表7所示 表7 380V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数据380V总1275A20.9kA38.5kA20.920.7=305.8一次设备型号规格一次设
14、备型号规格额定参数低压断路器DW15-1500/3D380v1500A40kA低压断路器DZ20-630380v630A(大于I30)30kA(一般)低压断路器DZ20-200380v200A(大于I30)25kA(一般)低压刀开关HD13-1500/30380v1500A选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他电流互感器LMZJ1-0.5500v1500/5A电流互感器LMZJ1-0.5500v100/5A160/5A5.3、高低压母线的选择按照表610kv变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸所来看选择10kv母线为LMK-3(404).即相母线尺寸为40mm4mm;选择380v母
15、线为LMY-3(12010)+806.即相母线尺寸为120mm10mm,而中性母线尺寸为80mm6mm.6、变电所进出线及与邻近单位联络线的选择6.1、10KV高压进线和引入电缆的选择6.1.1、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。（1）按发热条件选择 由及室外环境温度33C，查表初选LJ-25，其35C时的，满足发热条件。(2)校验机械强度 查表得，最小允许截面，因此按发热条件选择的LJ-25不满足机械强度要求，故改选LJ-35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。6.1.2、由高压配电室至主变的一端引入电缆的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚
16、乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（1）按发热条件选择 由及土壤温度25C查表初选缆芯截面为25mm2 的交联电缆，其，满足发热条件。（2）校验短路热稳定 按下式计算满足短路热稳定的最小截面式中C值由表5-13查得；tima按终端变电所保护动作时间0.5S，加断路器时间0.2S，再加0.05S计，故tima=0.75S。因此YJL22-10000-325电缆不满足短路热稳定条件。应选择YJL22-10000-335电缆。6.2、380V低压出线的选择6.2.1、馈电给1号厂房（锻压车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。（1） 按发热条件选择 由及地下0.8m土
17、壤温度为25C，查表初选缆芯截面为185mm2，其，满足发热条件。（2） 校验电压损耗 由所给工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为68m，而由表查得185mm2的铝芯电缆的（按缆芯工作温度75C计），又1号厂房的，因此按式得：故满足允许电压损耗的要求。（3）短路热稳定度校验 按下式计算满足短路热稳定的最小截面由于前面按发热条件所选185mm2的缆芯截面小于，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为240mm2的电缆，即选VLV22-1000-3240+1185的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中型线芯按不小于相线芯一半选择，下同。6.3、作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用YJL22-1000
18、型交联聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kv母线相联。（1）按发热条件选择 工厂二级负荷容量共167+163+66=396kVA，而最热月土壤平均温度为25C，因此查表，初选缆芯截面为25mm2的交联聚氯乙烯绝缘铝芯电缆（注：该型电缆最小缆芯截面为25mm2，），其，满足发热条件。（2）校验电压损耗 由表可查得缆芯为25mm2的铝芯电缆的，（按缆芯工作温度75C计），而二级负荷的，线路长度按2km计，因此由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。（3） 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25mm2的交联电缆是满足短
19、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，只有暂缺综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表8所示。表8 变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格线路名称导线或电缆型号规格10kv电源进线LJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22-10000-335型交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至2号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至3号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至4号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑
20、料电缆至5号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至6号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至7号厂房BLV-1000-150铝芯塑料线5根穿内径65mm硬塑管至8号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至9号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至10号厂房VLV22-1000-3240+1185四芯塑料电缆至生活区4回路，每回路1BLX-1000-1150+1BLX-1000-170橡皮线（三相四线架空）与邻近单位10kv联络线YJL-10000-325交联电缆（直埋）7、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定7.
21、1、高压短路器的操作机构控制与信号回路 断路器采用弹簧储能操作机构，可实现一次重合闸。7.2、变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由有关供电部门加封和管理。7.3、变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器-避雷器柜，其中电压互感器为3个JDZJ-10型，组成Y0/Y0/（开口三角）的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电能表、三相无功电能表和电流表。高压进线上，亦装有电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电
22、能表。低压照明线路上，装有三相有功电能表。低压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度级按规范要求。7.4、变电所的保护装置7.4.1 主变压器的继电保护装置（1）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。（2） 装设反时限过电流保护 采用GL15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。过电流保护动作电流的整定利用式，式中因此动作电流为因此过电流保护动作电流IOP整定为10A。（注意：GL15型继电器的过电流保护动作电流只能210A，而且为整数）过
23、电流保护动作时间的整定 由于本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。过电流保护灵敏系数的检验 利用式，式中，因此其保护灵敏系数为满足规定的灵敏系数为1.5的要求。（3） 电流速断保护 利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。速断电流的整定 利用式，式中：因此速断电流为：速断电流倍数整定为： （注意：可不为整数，但必须在28之间。）电流速断保护灵敏系数的检验 利用式，式中，因此其保护灵敏系数为从表可知，按GB50062-1992规定，电流保护（含电流速断保护）的最小灵敏系数为1.5S，因此这里装设的电流速断保护满足要求。但按JBJ
24、6-1996和JGJ/T 16-1992的规定，电流速断保护的最小灵敏系数为2，则这里装设的电流速断保护灵敏系数偏低一些。7.4.2、作为备用电源的高压联络线的继电保护装置（1）装设反时限过电流保护 采用GL15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。过电流保护动作电流的整定 利用式，式中，取，因此动作电流为因此过电流保护动作电流IOP整定为8A。过电流保护动作时间的整定 按终端保护考虑，动作时间可整定为0.5s。 过电流保护灵敏系数 因数据资料不全，其整定计算亦暂缺。（2）装设电流速断保护 亦利用GL15型继电器的电流速断装置，但因数据资料不全，其整定计算亦暂缺。7.
25、4.3变电所低压侧的保护装置（1）低压总开关采用DW15-1500/3型低压断路器，三相均装过流脱扣器，既可实现对低压侧相间短路和过负荷保护，又可实现对低压单相接地短路的保护。（2）低压侧所有出线上均装有DZ20型低压断路器控制，其过流脱扣器可实现对电路短路故障的保护。8、结束语通过本次供配电课程设计的实践，我在上学期所学过的基础内容之上，更加熟悉供配电系统的知识和理论，增强了管理和工程设计的能力，也增强了分析和解决遇到的各种实际问题的能力。知道了要想设计工厂降压变电所所要求的指标和设计过程步骤。比较精确的完成整个设计过程。在设计过程中遇到了很多问题，比如在选线时要十分细心的对照表格所列出的各项数值不能草草了事。这就锻炼我处理任何问题时都要认真耐心的去做好的精神。在此次设计中我还熟练掌握了CAD和WORD等多种软件的使用方法，收益匪浅。在设计课程过程当中，得到了老师和同学的帮助，指导和支持，在我遇到问题时细心认真的解答让我可以顺利完成设计。在此表示我诚挚的谢意！本次课程设计顺利完成。