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1、前言电能是社社会主义义建设和和人民生生活不可可缺少的的重要资资源，电电力工业业在国民民经济中中占有十十分重要要的地位位，电能能时有发发电厂供供给，因因为考虑虑经济原原因，发发电厂大大多建在在动力资资源比较较丰富的的地方，而这些些地方又又远离大大中型城城市和工工厂企业业，这样样需要远远距离输输送，经经过升降降压变电电所进行行转接，在进一一步的将将电能分分配给用用户和生生产企业业。由于电力力电能的的重要特特点是不不能储存存，因此此电力电电能的生生产、输输送、分分配和使使用是同同时进行行的，于于是电力力电能从从生产到到使用构构成一个个整体，称为电电力系统统。对电力系系统运行行的基本本要求：1. 保证
2、供电电的可靠靠性电力系统统的中断断将使生生产停顿顿，生活活混乱，甚至危危机人身身和设备备的安全全运行，造成十十分严重重的后果果，给国国民经济济带来严严重的损损失，因因此，对对电力系系统的运运行首先先要保证证供电的的可靠性性。2. 保证良好好的电能能质量3. 提高系统统运行的的经济性性4. 保证电力力系统安安全运行行课程设计计：一、设计计题目某机械厂厂降压变变电所的的电气设设计二、设计计要求 要求根根据本厂厂所能取取得的电电源及本本厂用电电负荷的的实际情情况，并并适当考考虑到工工厂生产产的发展展，按照照安全可可靠、技技术先进进、经济济合理的的要求，确定变变电所的的位置与与型式，确定变变电所主主变
3、压器器的台数数与容量量、类型型，选择择变电所所主接线线方案及及高低压压设备和和进出线线，确定定二次回回路方案案，选择择整定继继电保护护装置，确定防防雷和接接地装置置，最后后按要求求写出设设计说明明书，绘绘出设计计图纸。三、设计计依据1. 工工厂总平平面图图1 工工厂总平平面图2. 工工厂负荷荷情况工厂多数数车间为为两班制制，年最最大负荷荷利用小小时为668000小时，日最大大负荷持持续时间间为8小小时。该该厂除特特种电机机分厂、实验站站为一级级负荷，铸造分分厂、锅锅炉房属属二级负负荷外，其余均均属三级级负荷。低压动动力设备备均为三三相，额额定电压压为3880V。电气照照明及家家用电器器均为单单
4、相，额额定电压压为2220V。本厂的的负荷统统计资料料如表11所示。3. 供供电电源源情况按照工厂厂与当地地供电部部门签订订的供用用电协议议规定，本厂可可由离厂厂5kmm和8kkm（00.4欧欧姆/kkm）两两处的335kVV的公用用电源干干线取得得工作电电源。干干线首端端所装设设的断路路器断流流容量为为8000MVAA，该电电源的走走向参看看工厂总总平面图图。表1 工工厂负荷荷统计资资料厂房编号号厂房名称称负荷类型型设备容量量/kWW额定电压压/kVV功率因数数需要系数数1成品试验验站动力1 500002 200001 102 00.3880.822-0.871.3770.5-0.66照明6
5、-1220.3881.00 0.5-0.662电机制造造分厂动力7200.3880.6-0.6681.1770.188-0.25照明6-1221.00 0.7-0.993新品制造造分厂动力8800.3880.6-0.771.1660.2-0.33照明5-1001.00 0.7-0.994特种电机机分厂动力5800.3880.655-0.721.2330.655-照明5-1001.00 0.655-0.75铸造分厂厂动力2900.3880.6-0.771.0220.5-0.66照明6-1221.00 0.7-0.996锻造分厂厂动力5000.3880.622-0.681.1770.3-0.335
6、照明5-11.00 0.7-0.997原材料分分厂动力2700.3880.633-0.721.1770.3-0.336照明4-81.00 0.7-0.998机加工分分厂动力3800.3880.6-0.6651.1220.222-0.32照明5-1001.00 0.7-0.999线圈制造造厂动力4200.3880.6-0.771.1770.2-0.33照明6-1221.00 0.7-0.9910锅炉房动力600.3880.8-0.991.0550.6-0.88照明3-51.00 0.7-0.9911生活区照明6000.3880.9-1.000.50.7-0.884. 气气象条件件本厂所在在地区，
7、年最热热月平均均最高气气温为335C，最最热月平平均气温温为188C，最最热月地地下0.8m处处平均气气温为330C。5. 地地质水文文资料本厂所在在地区平平均海拔拔5000m，地地层以砂砂粘土为为主，地地下水位位为2mm。6. 电电费制度度 本厂与与当地部部门达成成协议，在工厂厂变电所所高压侧侧计量电电能，设设专用计计量柜，按两部部电费制制缴纳电电费。每每月基本本电费按按主变压压器容量量为188元/KKVA，动力电电费为00.9元元/kWWh，照照明电费费为0.52元元/ kkWh。工厂最最大负荷荷时的功功率因数数不得低低于0.9，此此外，电电力用户户需按新新装变压压器容量量计算，一次性性向
8、供电电部门缴缴纳供电电贴费66100kV为为8000元/KKVA。目录1. 负荷计算算和无功功功率补补偿41.1 负荷计计算41.2 无功功功率补偿偿662. 变电所位位置和型型式选择择883. 变电所主主变压器器台数和和容量、类型的的选择84. 变电所主主接线方方案的设设计94.1 装设一一台主变变压器的的主接线线方案94.2 装设两两台主变变压器的的主接线线方案1005. 短路电流流的计算算1115.1 计算电电路1115.2 短路计计算基准准值1115.3 确定元元件电抗抗标幺值值115.4 短路点点相关计计算1126. 变电所一一次设备备的选择择和校验验1136.1 10kvv侧一次次
9、设备的的选择校校验1336.2 3800v侧一一次设备备的选择择和校验验146.3 高低压压母线的的选择1557. 变电所进进出线的的选择和和校验157.1 10kvv高压进进线的选选择1557.2 3800v低压压出线的的选择1667.3 作为备备用电源源的高压压联络线线的选择择校验1888. 变电所二二次回路路方案的的选择及及继电保保护的整整定2008.1 变电所二二次回路路方案的的选择208.2 变电所所继电保保护装置置208.3 装设电电流速断断保护2118.4 作为备备用电源源的高压压联络线线的继电电保护装装置2219. 防雷保护护与接地地装置的的设计229.1 变电所的的防雷保保护
10、2229.2 接地装置置的设计计22310.附录一一 参考考文献22411. 变压器器主接线线图251负荷荷计算和和无功功功率补偿偿1.1负负荷计算算1.1.1单组组用电设设备计算算负荷的的计算公公式a)有功功计算负负荷（单单位为KKW） = ， 为系数数b)无功功计算负负荷（单单位为kkvarr）= taanc)视在在计算负负荷（单单位为kkvA）=d)计算算电流（单位为为A） =, 为为用电设设备的额额定电压压（单位位为KVV）1.1.2多组组用电设设备计算算负荷的的计算公公式a)有功功计算负负荷（单单位为KKW）=式中是所所有设备备组有功功计算负负荷之和和，是有有功负荷荷同时系系数，可可
11、取0.850.995b)无功功计算负负荷（单单位为kkvarr）=，是所所有设备备无功之之和；是是无功负负荷同时时系数，可取00.90.997c)视在在计算负负荷（单单位为kkvA） =d)计算算电流（单位为为A） =经过计算算，得到到各厂房房和生活活区的负负荷计算算表，如如表1.1所示示表1.11厂方编号厂方名称负荷类别计算负荷荷 功率因素coostan需要系数数Kd(KW)(kvaa)S30(kvaa)(A)1成品试验验站动力300001200041100164445088820355293309110.8220.871.3770.50.66照明10.88010.88281.000.70.
12、992电机制造造分厂动力180210.62777280.60.6681.1770.1880.225照明10.88010.88281.000.70.993新品制造造分厂动力264306441116000.60.771.1660.20.33照明909231.000.70.994特种电机机分厂动力406499643169220.6550.721.2330.6550.7照明909231.000700.95铸造分厂动力1741772481430.60.771.0220.50.66照明10.88010.88281.000.70.996锻造分厂动力1752042681540.6220.681.1770.30
13、.335照明909231.000.70.997原材料分厂动力971131483890.6330.721.1770.30.336照明7.207.2181.000.70.998机加工分厂动力121.61361821050.60.6651.1220.2220.32照明909231.000.70.999线圈制造分厂动力1261471931110.60.771.1770.20.33照明10.88010.88281.000.70.9910锅炉房动力4850.4469400.80.991.0550.60.88照明4.504.5111.000.70.9911生活区照明4800480126330.91.000.
14、50.70.88表1.22(KW)(kvaa)S30(kvAA)(A)一次侧30000411005088850.888二次侧33511.7348774836673488.7表1.33(KW)(kvaa)S30(kvAA)(A)功率因数数一次侧51666.968555.585844858.40.992二次侧268112963339955606990.6771(0.886)1.2无无功功率率补偿无功功功率的人人工补偿偿装置主主要有同同步补偿偿器和并并联电抗抗器两种种。由于于并联电电抗器具具有安装装简单、运行维维护方便便、有功功损耗小小以及组组装灵活活、扩容容方便等等优点，因并联联电抗器器在供电电系
15、统中中应用最最为普遍遍。由负荷荷计算表表1.11知，该该厂3880V侧侧最大负负荷时功功率因数数只有00.6771。而而供电部部门要求求该厂110KVV进侧最最大负荷荷时功率率因数不不小于00.922，二次次侧大于于0.886明显显不符合合要求。考虑主主变压器器无功损损耗远大大于有功功损耗，因此00.388KV侧侧最大负负荷时功功率因数数因稍大大于0.86。可以取取0.995来计计算补偿偿容量：=Pc(2)tann(arrccoos0.6711)-tann(arrccoos0.86)=13772 (kvaa)S30=31117=0.86考虑到各各种损耗耗，取QQb=115000(kvva)为无
16、功功功率补偿偿系数，单位为为kvaar/kkW参照图图1.11，选PPGJ11型低压压自动补补偿评屏屏，并联联电容器器为BWW0.44-144-3型型，采用用其方案案1（主主屏）11台和方方案3（辅屏）4台相相结合，总共容容量为884kvvar55=4220kvvar。补偿前前后，变变压器的的低压侧侧的有功功计算负负荷基本本不变，而无功功计算负负荷减小小。视在在功率变变31117kVVA，计计算电流流=47736AA，功率率因数提提高。在无功功补偿前前，该变变电所主主变压器器容量应应选为440000kVAA才能满满足负荷荷用电的的要求，而采取取无功补补偿后，选用332000kVAA的就可可以满
17、足足要求了了。同时时计算电电流也减减小了，则供电电系统中中各元件件的功率率损耗也也相应减减小，因因此无功功补偿的的经济效效益十分分可观。因此无无功补偿偿后，工工厂0.38KKV侧和和10KKV侧的的计算负负荷如表表1.22所示。图1.11 PGGJ型无无功功率率自然补补偿屏接接线方案案一次侧计计算在二次侧侧补偿后后一次侧侧的功率率因数：=0.68=27881 kkVA，及选一一台SLL-30000/10型型配电变变压器。至于工工厂二级级负荷的的备用电电源，考考虑由邻邻近单位位相邻的的高压联联络线来来承担。2.两台台变压器器容量根根据以下下两式来来确定：因此选两两台SLL-15500/10型型配
18、电变变压器。工厂二二级负荷荷的备用用电源考考虑由邻邻近单位位相邻的的高压联联络线来来承担。主变压压器的联联结组均均为Yyyn0。4变压器器主接线线方案的的设计4.1装装设一台台主变压压器的主主接线方方案如图4-1所示示图4-11 装装设一台台主变压压器的主主接线方方案4.2装装设两台台主变压压器的主主接线方方案如图4-2所示示35kwwY0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-1
19、13GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96图4-22 装装设两台台主变压压器的主主接线方方案5 短路路电流的的计算5.1 计算电电路5.2 短路计计算基准准值设基准容容量为=1000MVAA，基准准电压。即高压压侧为=10.5KVV，低压压侧为=0.44KV。则：5.3 确定元元件电抗抗标么值值电力系统统：断路器短短路容量量为8000MVAA，则：=1000MVAA/8000MVVA=00.1225架空线路路：查表，LLGJ-1855的线路路阻抗为为0.333，则则电力变压压器：变压器短短
20、路电压压百分值值，则：则等效电电路如下下：5.4 短路点点相关计计算总电抗抗标么值值：三相短短路电流流周期分分量有效效值：其他短短路电流流：三相短短路容量量：0.388KV侧侧点相关关计算总电抗标标么值：三相短路路电流周周期分量量有效值值：其他短路路电流：三相短路路容量：综合以上上计算结结果得到到表5.1短路点三相短路路电流/KA三相短路路容量/KVAA2.8442.8442.8447.8444.29950.1120.77620.77620.77637.22622.66210.006.变电电所一次次设备的的选择和和校验6.1 10kkV侧一一次设备备的选择择校验6.1.1按工工作电压压选则设备
21、的额额定电压压一般不不应小于于所在系系统的额额定电压压，即，高高压设备备的额定定电压应应不小于于其所在在系统的的最高电电压，即即。=10kkV， =111.5kkV，高高压开关关设备、互感器器及支柱柱绝缘额额定电压压=122kV，穿墙套套管额定定电压=11.5kVV，熔断断器额定定电压=12kkV。6.1.2按工工作电流流选择设备的额额定电流流不应小小于所在在电路的的计算电电流，即即6.1.3按断断流能力力选择设备的额额定开断断电流或或断流容容量，对对分断短短路电流流的设备备来说，不应小小于它可可能分断断的最大大短路有有效值或或短路容容量，即即或对于分断断负荷设设备电流流的设备备来说，则为，为
22、最大大负荷电电流。6.1.4 隔隔离开关关、负荷荷开关和和断路器器的短路路稳定度度校验a)动稳稳定校验验条件或、分别为为开关的的极限通通过电流流峰值和和有效值值，、分别为为开关所所处的三三相短路路冲击电电流瞬时时值和有有效值b)热稳稳定校验验条件 对于上面面的分析析，如表表6-11所示，由它可可知所选选一次设设备均满满足要求求。表6-11 110 kkV一次次侧设备备的选择择校验选择校验验项目电压电流断流能力力动态定度度热稳定度度其它装置地点点条件参数数据10kVV57.77A()1.966kA5.0kkA一次设备备型号规规格额定参数数高压少油油断路器器SN110-110I/630010kVV
23、630kkA16kAA40 kkA高压隔离离开关-10/200010kVV200AA-25.55 kAA二次负荷荷0.66高压熔断断器RNN2-11010kVV0.5AA50 kkA-电压互感感器JDDJ-11010/00.1kkV-电压互感感器JDDZJ-10-电流互感感器LQQJ-11010kVV100/5A-=31.8 kkA=81避雷针FFS4-1010kVV-户外隔离离开关GGW4-12/400012kVV400AA-25kAA6.2 3800V侧一一次设备备的选择择校验同样，做做出3880V侧侧一次设设备的选选择校验验，如表表6-22所示，所选数数据均满满足要求求。表6-22 33
24、80VV一次侧侧设备的的选择校校验选择校验验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度度其它装置地点点条件参数-数据380VV总13117.66A19.77kA36.22kA-一次设备备型号规规格额定参数数-低压断路路器DWW15-15000/33D380VV15000A40kAA-低压断路路器DWW20-6300380VV630AA（大于）30Kaa(一般)-低压断路路器DWW20-2000380VV200AA（大于）25 kkA-低压断路路HD113-115000/300380VV15000A-电流互感感器LMMZJ11-0.5500VV15000/5AA-电流互感感器LMMZ1-0.55500
25、VV100/5A160/5A-6.3 高低低压母线线的选择择查表得到到，100kV母母线选LLMY-3(4404mmm),即母线线尺寸为为40mmm4mmm;3380VV母线选选LMYY-3（120010）+8006，即即相母线线尺寸为为1200mm110mmm，而中中性线母母线尺寸寸为800mm66mm。7.变压压所进出出线的选选择和校校验7.1 10kkV高压压进线的的选择7.1.1 110kVV高压进进线的选选择校验验采用LGGJ型钢钢芯铝绞绞线架空空敷设，接往110kVV公用干干线。a).按按发热条条件选择择由=577.7AA及室外外环境温温度333，查表表得，初初选LGGJ-335,
26、其其35C时的的=1449A,满足足发热条条件。b).校校验机械械强度查表得得，最小小允许截截面积=25，而LGGJ-335满足足要求，故选它它。由于此线线路很短短，故不不需要校校验电压压损耗。7.1.2 由由高压配配电室至至主变的的一段引引入电缆缆的选择择校验采用YJJL222-1000000型交联联聚乙烯烯绝缘的的铝芯电电缆之间间埋地敷敷设。a)按发发热条件件选择由=577.7AA及土壤壤环境225，查表表得，初初选缆线线芯截面面为255的交联联电缆，其=1149AA,满满足发热热条件。b)校验验热路稳稳定按式，AA为母线线截面积积，单位位为；为满足足热路稳稳定条件件的最大大截面积积，单位
27、位为；CC为材料料热稳定定系数；为母线线通过的的三相短短路稳态态电流，单位为为A；短短路发热热假想时时间，单单位为ss。本电电缆线中中=19960，=0.5+00.2+0.005=00.755s，终终端变电电所保护护动作时时间为00.5ss，断路路器断路路时间为为0.22s，CC=777，把这这些数据据代入公公式中得得，满足足发热条条件。 b）校验验电压损损耗由图11.1所所示的工工厂平面面图量得得变电所所至1号号厂房距距离约为为2888m，而而查表得得到1220的铝铝芯电缆缆的=00.311 （按按缆芯工工作温度度75计），=0.07，又1号号厂房的的=944kW, =991.88 kvva
28、r，故线路路电压损损耗为=5%。c）断路路热稳定定度校验验不满足短短热稳定定要求，故改选选缆芯截截面为2240的的电缆，即选VVLV222-110000-32240+11220的四四芯聚氯氯乙烯绝绝缘的铝铝芯电缆缆，中性性线芯按按不小于于相线芯芯一半选选择，下下同。7.2.2 电机制制造分厂厂馈电给22号厂房房（锻压压车间）的线路路，亦采采用VLLV222-10000-32440+111200的四芯芯聚氯乙乙烯绝缘缘的铝芯芯电缆直直埋敷设设（方法法同上，从略）。7.2.3 芯片制制造分厂厂馈电给33号厂房房（热处处理车间间）的线线路，亦亦采用VVLV222-110000-32240+11220
29、的四四芯聚氯氯乙烯绝绝缘的铝铝芯电缆缆直埋敷敷设（方方法同上上，从略略）。7.2.4 特种电电机分厂厂馈电给44号厂房房（电镀镀车间）的线路路，亦采采用VLLV222-10000-32440+111200的四芯芯聚氯乙乙烯绝缘缘的铝芯芯电缆直直埋敷设设（方法法同上，从略）。7.2.5 铸造分分厂馈电给55号厂房房（仓库库）的线线路，由由于仓库库就在变变电所旁旁边，而而且共一一建筑物物，因此此采用聚聚氯乙烯烯绝缘铝铝芯导线线BLVV-10000型型5根（包括33根相线线、1根根N线、1根PPE线）穿硬塑塑料管埋埋地敷设设。a）按按发热条条件需选选择由=166.2AA及环境境温度226，初初选截面
30、面积4，其=119A，满足足发热条条件。 b）校验验机械强强度查表得得，=22.5，因此上上面所选选的4的的导线满满足机械械强度要要求。c) 所所选穿管管线估计计长500m，而而查表得得=0.85，=0.1199，又仓仓库的=8.88kW, =66 kvvar，因此=5% 故满足允允许电压压损耗的的要求。7.2.6 锻锻造分厂厂馈电给66号厂房房（工具具车间）的线路路 亦亦采用VVLV222-110000-32240+11220的四四芯聚氯氯乙烯绝绝缘的铝铝芯电缆缆直埋敷敷设（方方法同上上，从略略）。7.2.7原材材料分厂厂馈电给77号厂房房（金工工车间）的线路路 亦亦采用VVLV222-110000-32240+11220的四四芯聚氯氯乙烯绝绝缘的铝铝芯电缆缆直埋敷敷设（方方法同上上，从略略）。7.2.8机加加工分厂厂馈电给88号厂房房（锅炉炉房）的的线路 亦采采用VLLV222-10000-32440+111200的四芯芯聚氯乙乙烯绝缘缘的铝芯芯电缆直直埋敷设设（方法法同上，从略）。7.2.9线圈圈制造厂厂馈电给99号厂房房（装配配车间）的线路路 亦亦采用VVLV222-110000-32240