《三色鸽食品厂降压变电所的电气设计》课程设计

《三色鸽食品厂降压变电所的电气设计》课程设计 学 院：
工学院 专 业：
电气工程及其自动化 班 级：
电气 姓 名：
学 号：
指导教师：
2016 年 X月X 日 工学院课程设计评审表 学生姓名 专业 电气工程及其自动化 年级 13级 学号 设计题目 三色鸽食品厂降压变电所的电气设计 评价内容 评价指标 评分 权值 评定 成绩 设计目的及设计方案 有扎实的基础理论知识和专业知识；
能正确设计实验方案；
独立进行实验工作；
能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。选题合理、目的明确。设计方案正确，具有可行性、创新性。

20 课程设计结果 论文结果有应用价值；
图纸绘制符合国家标准，质量符合要求；
工作中有创新意识；
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。计算企业所需最大用电容量和年电能需要量，即负荷计算；
确定供电电压等级及进线方案；
确定企业总体供电方案（即确定供电系统一次方案---主电路）；
选择主要电气设备；
绘制设计图纸（包括供电系统总体布置，主电路图）；
绘制各种表格和设备材料清单。

50 课程设计态度 按期完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；
工作努力，遵守纪律；
工作作风严谨务实。态度认真、学习刻苦。

5 课程设计说明书 实验正确，分析处理科学；
文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；
设计报说明书的规范化、参考文献充分（不少于3篇）。

5 答辩 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；
综述简练完整，有见解；
立论正确，论述充分，结论严谨合理；

20 合计 100 指导教师评语 《工厂供电课程设计》课程设计任务书 设计题目：三色鸽食品厂降压变电所的电气设计 指导老师 参加学生 代天元，丛日龙，李珂，王洋，张标伟 设计目的 （1）掌握组合逻辑电路的设计方法。

（2）学习使用设计、安装、调试、分析电路的一般步骤。

设计依据 （1）复习组合逻辑电路的设计方法。

（2）仔细阅读附录程序介绍。

（3）设计一个逻辑控制电路实现以下作用：四人表决电路由A、B、C、D四人组成，其中A为权威人士，其一票意见视为两票，当总票达到三票或三票以上时，结果为通过，否则为未通过。

设计要求 （1）除了已给参数，电路结构，其他参数自己选定。

（2）报告包括：设计要求；
设计过程、原理说明；
仿真电路、元器件清单；
仿真波形、数据等结果分析，对波形、数据进行必要的文字说明。

评分标准 （1）选题合理、目的明确（10 分） （2）设计方案正确，具有可行性、创新性（10 分） （3）设计结果--计算企业所需最大用电容量和年电能需要量，即负荷计算；
确定供电电压等级及进线方案；
确定企业总体供电方案（即确定供电系统一次方案---主电路）；
选择主要电气设备；
绘制设计图纸（包括供电系统总体布置，主电路图）；
绘制各种表格和设备材料清单。（50分） （4）态度认真、学习刻苦、遵守纪律（5分） （5）设计说明书的规范化、参考文献充分（不少于3篇）（5 分） （6）答辩（20分） 目 录 摘 要 1 前 言 2 1概述 3 1.1设计基础资料 3 1.2设计目的 4 1.3设计内容及其设计具体步骤 4 1.3.1设计内容 4 1.3.2设计具体步骤 5 2负荷计算与负荷等级确定 5 2.1负荷计算和无功补偿 5 2.1.1负荷计算 5 2.1.2无功功率补偿 7 2.2负荷等级确定 9 3主变压器选择及主接线设计 10 3.1主变压器选择 10 3.1.1变电所的位置与型式选择 10 3.1.2按负荷功率矩法确定负荷中心 10 3.1.3变电所主变压器的选择 11 3.2变电所主接线图设计 15 3.2.1主变压器选择设计两种接线设计 15 4短路电流计算 17 4.1确定基准值 18 4.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：
18 4.3计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 19 4.3计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 19 5电气设备及其电力线路的选择 20 5.1高低压一次设备的选择与校验 20 5.1.1 10kV侧一次设备的选择校验 20 5.1.2 380V侧一次设备的选择及其校验 22 5.2变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 23 5.3变电所高低压侧电力线路（母线、进出线和电缆）的选择及其校验 23 5.3.1 10kV高压进线和引入电缆的选择 23 5.3.2 380k低压出线的选择 24 5.3.3作为备用电源的高压联络线的选择校验 27 5.3.4高低压母线选择 27 课程设计体会与总结 29 参 考 文 献 30 附录 31 摘 要 三色鸽食品厂降压变电所的电气设计是对工厂供电的设计。本次设计对工厂供电方式、主要设备的原则、保护装置的配置及防雷接地系统进行了相应的叙述，其中还包括全厂的负荷计算、高压侧和低压侧的短路计算、设备选择及校验、主要设备继电保护设计、配电装置设计、防雷和接地设计等。本设计主要通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的参数，再根据用户对电压的要求，计算补偿功率，从而得到所需电容补偿的大小和个数。

本次设计的课题是三色鸽食品厂降压变电所的电气设计，通过10KV进线对食品厂各个建筑分配电能。

这一设计需要根据配电设计标准，变电站的设计标准，建筑电气设计标准等，对该电源系统进行初步确定。通过这一设计，可以使我们系统的掌握所学的供电知识，培养我们分析和解决实际问题的能力。

关键词：变压器；
电气主接线；
电气设备；

前 言 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于与其它形式的能源转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；
电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其广泛。

因此，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，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设也具有重要的意义。

此次课程设计是三色鸽食品厂降压变电所的电气设计，是一个实际的设计课题，能更好的让我们体会到实际的供配电系统是怎么回事。它涵盖了本书几乎所有的内容，包括全厂负荷统计，变压器的选择，短路电流的计算，供电线路的选择，供电设备的选择，无功补偿等等，并要求画变电所主接线图。同时课程设计也是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，了解工厂供电设计的基本方法，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为以后工作奠定基础。

本设计可分为七部分：负荷计算和无功功率计算及补偿；
变电所位置和形式的选择；
变电所主变压器台数和容量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与校验；
变电所高、低压线路的选择；
附参考文献。

　　由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！ 1概述 1.1设计基础资料 （一）设计题目 三色鸽食品厂降压变电所的电气设计 （二）设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定一次回路方案，最后定出设计说明书。

（三）设计依据 1．工厂总平面图，如图一所示。

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3500h，日最大负荷持续时间为10h。该厂车间均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为280V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表一所示。

3．供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定，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—95导线为等边三角形排列，线距为1m；
干线首端（即电力系统的馈电变电电站）距离本厂约8km，该干线首端所装高压断路器500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用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达100km，电缆线路总长度达50km。

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处平均温度为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴是数为20。

5.工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92。

表1.1工厂负荷统计资料 厂房编号 用电单位名称 负荷性质 设备容量kW 需要系数 功率因数 1 第一车间 动力 500 0.4 0.7 照明 6 0.7 1.0 2 第二车间 动力 400 0.3 0.65 照明 8 0.7 1.0 3 第三车间 动力 500 0.3 0.65 照明 9 0.7 1.0 4 第四车间 动力 200 0.3 0.6 照明 7 0.7 1.0 5 包装车间1 动力 300 0.6 0.8 照明 7 0.7 1.0 6 包装车间2 动力 200 0.6 0.8 照明 8 0.7 1.0 7 仓库1 动力 200 0.4 0.7 照明 7 0.7 1.0 8 仓库2 动力 200 0.3 0.65 照明 4 0.7 1.0 生活区 照明 200 0.7 1.0 图1.1工厂总平面图 1.2设计目的 1. 复习和巩固《工厂供电》、《电气工程基础》等课程所学知识 2. 培养分析问题和解决问题的能力 3. 学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法 1.3设计内容及其设计具体步骤 1.3.1设计内容 1. 设计基础资料参见《三色鸽食品厂降压变电所电气部分设计任务书》 2. 负荷分类与计算，负荷等级及无功补偿 3. 主变压器选择：根据负荷的大小、类型，选择主变压器的容量、台数、型式、电压等级、调压方式等。

4. 电气主接线设计：可靠性、经济性和灵活性 5. 短路电流计算：不同运行方式（大、小）、短路点与短路类型 6. 主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、熔断器、母线、导线等… 7. 编写“三色鸽食品厂降压变电所电气部分设计”说明书，绘制电气主接线图（A4图纸，包括主要设备型号，如变压器、母线、断路器等） 1.3.2设计具体步骤 1. 制定课程设计任务书 2. 确定变压站各电压等级的合计负荷及负荷类型 3. 选择主变压器，确定型号、相数、容量比等 确定电压等级；
各侧总负荷；
选择台数、容量；
校验近、远期变压器的负荷率，若不满足规程规定，应采取的措施；
校验事故情况下变压器的过载能力；
接地方式。最终必须确定主变压器的：型号、相数、容量比、电压比、接线组别、短路阻抗等 4. 电气主接线设计 对每一个电压等级，拟定2～3各主接线方案，先进行技术比较，初步确定2-3个较好的方案，再进行经济比较，选出一个最终方案。

5. 短路电流计算 电力系统侧按无限大容量系统供电处理；
用于设备选择时，按变电所最终规模考虑；
用于保护整定计算时，按本期工程考虑；
举例列出某点短路电流的详细计算过程，列表给出各点的短路电流计算结果Sk、I”、I∞、Ish、Teq（其余点的详细计算过程在附录中列出）。

6. 电气设备选择 每类设备举例列出一种设备的详细选择过程，列表对比给出选出的所有设备的参数及使用条件。

2负荷计算与负荷等级确定 2.1负荷计算和无功补偿 2.1.1负荷计算 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有：
1. 单台用电设备：
有功功率：
无功功率：
视在功率: 计算电流：
2. 多组用电设备 总的有功计算负荷：
总的无功计算负荷: 总的视在计算负荷：
总的计算电流：
所有厂房的的计算负荷计算过程见附表一所示：
由计算结果可以列出厂房的电力负荷计算表如表二所示 表2.1厂房的电力负荷计算（按需要系数法） 厂房编号 用电单位名称 负荷性质 设备容量/KW 需要系数 计 算 负 荷 1 第一车间 动力 500 0.4 0.7 1.02 200 204 — — 照明 6 0.7 1.0 0 4.2 0 — — 小计 506 — 204.2 204 289.9 445.1 2 第二车间 动力 400 0.3 0.65 1.17 120 140.3 — — 照明 8 0.7 1.0 0 5.60 0 — — 小计 408 — 125.6 140.3 190.2 295.2 3 第三车间 动力 500 0.3 0.65 1.17 150 175.5 — — 照明 9 0.7 1.0 0 6.3 0 — — 小计 509 — 156.3 175.5 237.1 367.2 4 第四车间 动力 200 0.3 0.6 1.33 60 80 — — 照明 7 0.7 1.0 0 4.9 0 — — 小计 207 — 64.9 80 104.9 164.8 5 包装车间1 动力 300 0.6 0.8 0.75 180 135 — — 照明 7 0.7 1.0 0 4.9 0 — — 小计 307 — 184.9 135 229.9 354.7 6 包装车间2 动力 200 0.6 0.8 0.75 120 90 — — 照明 8 0.7 1.0 0 5.6 0 — — 小计 208 — 125.6 90 155.6 242.6 7 仓库1 动力 200 0.4 0.7 1.02 80 81.6 — — 照明 7 0.7 1.0 0 4.9 0 — — 小计 207 — 84.9 81.6 119.2 188.3 8 仓库2 动力 200 0.3 0.65 1.17 60 70.2 — — 照明 4 0.7 1.0 0 2.8 0 — — 小计 204 — 62.8 70.2 95.1 147.6 生活区 照明 200 0.7 1.0 0 140 0 — — 负荷总计 动力 2500 — 1149.2 976.4 — — 照明 256 — — 1091.7 947.1 1445.3 2195.9 2.1.2无功功率补偿 由以上计算可得变压器低压侧的 视在计算负荷为：
视在计算负荷：
所以低压侧的功率因数：
为使高压侧的功率因数≥0.92，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.92取进行无功补偿，要使低压侧的功率因数由0.75提高到0.95，则低压侧需装设的 并联电容器容量为：
取: 则补偿后变电所低压侧的 视在计算负荷：
计算电流: 变压器的功率损耗为：
变电所高压侧的计算负荷为：
补偿后的功率因数为：满足设计要求。

图2.1低压无功功率自动补偿屏的接线方案 所以无功补偿后工厂的计算负荷如表2.2所示：
表2.2无功补偿后工厂的计算负荷 项目 cos 计算负荷 /kW /kvar /kVA /A 380V低压侧补偿前负荷 0.75 1091.74 947.13 1445.32 2195.94 380V低压侧无功补偿容量 — — -610 — — 380V低压侧补偿后负荷 0.95 1091.74 337.13 1142.6 1736 主变压器功率损耗 — 0.01=11.43 0.05=57.15 — — 10KV高压侧负荷计算 0.94 1103.17 400.28 1173.55 1783 2.2负荷等级确定 由于设计依据里面说明该厂的所有车间都是三级负荷，所以该食品厂的负荷等级分类如下：
1. 一级负荷：无 2. 二级负荷：无 3. 三级负荷：第一车间、第二车间、第三车间、第四车间、包装车间1、包装车间2、 仓库1、仓库2和生活区 由负荷计算可知：在进行低压侧无功补偿后，高低压侧的计算负荷分别为 高压10kV一次侧：
低压380/220V二次侧：
3主变压器选择及主接线设计 3.1主变压器选择 3.1.1变电所的位置与型式选择 变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：
一、接近负荷中心；

二、进出线方便；

三、接近电源侧；

四、设备运输方便；

五、不应设在有剧烈振动或高温的场所；

六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染盛行风向的下风侧；

七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；

八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；

九、不应设势低洼和可能积水的场所。

3.1.2按负荷功率矩法确定负荷中心 工厂是10kV进线，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。在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，P1、P2、P3……P8分别代表厂房1、2、3……8号的功率，设定P1、P2……P8并设定P9为生活区的中心负荷，如图二所示。而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：
图3.1按负荷功率矩法确定负荷中心 把各车间的坐标带入上述2个公式，得到x=4.326cm，y=4.879cm,由计算结果可知，工厂的负荷中心在4号厂房的上方，位于3号厂房和4号厂房的中间位置处（具体地址详见图三：工厂变电所位置）。考虑到方便进出线和周围环境，决定在四号厂房北侧紧贴厂房修建变电所，其型式为附设式。

图3.2工厂变电所位置 3.1.3变电所主变压器的选择 1.电压等级 由于该工厂的引入电压为10kV，而该厂的全部动力负荷全部为380V，照明负荷全部为220V，所以所选用主变压器的电压等级为：10 kV /0.4kV 2.变电所主变压器台数、容量的选择 变压器台数的选择原则: 1）为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器; 2）若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源，可装一台主变压器; 3）若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。

4）对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，应采用两台变压器；

5）对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；

6）对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经济状态下运行，可用两台变压器供电 考虑到本厂车间全部是三级负荷，且本厂的二级负荷可采用联络线由邻近的单位取得备用电源，从经济型的角度考虑，所以该厂可以选择一台主变压器设计比较合理，可是对于小型工厂变电所，国标设计规定单台变压器的设备容量不得大于1250KV.A,而在负荷计算时变压器的低压侧计算的视在容量，但非常接近1250，所以从供电可靠性和安全性的角度考虑，宜采用两台主变压器进行供电。现将两种设计方法进行对比如下：
1）装设一台主变压器型号为：，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。查阅《工厂供电》附表5，同时考虑到未来5~10年的负荷发展可知：选一台S9-1600/10型低损耗配电变压器。

2）装设两台主变压器型号为：，而每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：
a)任一台变压器单独运行时，应满足：
b)任一台变压器单独运行时，应满足：，满足全部一、二级负荷需求。

由于该厂车间全部是三级负荷，所以 ，满足要求 又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为），所选变压器的实际容量：
取最大同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取 。所以选择两台S9-1000/10型低损耗配电变压器。

两种变电所主接线方案的主接线图见主变压器主接线图设计变压器所示 两种设计方法在技术指标和经济指标的比较见表3.1所示 表3.1两种设计方法在比较技术指标和经济指标比较 比较项目 装设一台主变方案 装设两台主变方案 技术指标 供电安全性 满足要求 满足要求 供电质量 基本满足要求 满足要求 供电质量 由于一台主变，电压损耗略大 由于两台主变并联，电压损耗略小 灵活方便性 只有一台主变，灵活性稍差 由于两台主变，灵活性较好 扩建适用性 稍差一些 更好一些 经济指标 电力变压器综合投资 查《工厂供电设计指导》 表2-8可知S9-1600/10单价为15.18万元，而由表4-1可知变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资为2×15.5=30.36万元 查《工厂供电设计指导》 表2-8可知S9-1000/10 单价为10.76万元，因此 其两台综合投资为2×2×10.76=43.04万元，比一台主变多投资12.68万元 高压开关柜（含计量柜）的综合投资 查《工厂供电设计指导》 表4-10可知GG-1A(F)型柜单价为3.5万元，而由表4-1可知综合投资约为其单价的1.5倍，因此综合投资为4×1.5×3.5=21万元 本方案采用6台GG-1A(F)型柜，因此综合投资为6×1.5×3.5=31.5万元，比一台主变方案多投资10.5万元 电力变压器和高压开关柜的年运行费（其他设备不计） 查《工厂供电设计指导》 表4-2可知主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为5.918万元 查表4-2可知主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为8.582万元，比比一台主变方案多投资2.664万元 交供电部门的一次性供电贴费 由于设计方案中未给出相关数据，这里无法计算，查阅《工厂供电设计指导》一道实例数据，发现两台主变方案要比一台主变多交20多万元的供电贴费 从上表对两种设计方案进行比较发现，如果按技术指标，装设两台主变的方案略优于一台主变的方案，但是若按经济指标，则装设一台主变的设计方案远远优于装设两台主变的方案（两台主变方案要比一台主变方案多花费45万元以上的费用），同时该工厂所有车间全部是三级负荷，相比于有较多二级和一级负荷的情况，供电可靠性的要求不需要太高，所以选择单台主变设计方案已经可以满足供电的可靠性要求，综上在综合考虑技术指标和经济指标后，决定采用一台主变的设计方案，但是由于设计规定小型工厂和车间变电所单台变压器的设备容量不得大于1250KV.A,在请教老师和查阅相关材料（详见工厂供电课本78页）后发现：“现在我国已经研制出断流能力更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器，因此对于车间负荷容量较大、负荷集中且运行合理的可以选用单台容量为1250KV.A~2000 KV.A的配电变压器，这样可以减少主变压器台数和高压开关电器和电缆等！”所以综合考虑上述情况后，决定本次课程设计方案为：采用选用一台S9-1600/10型低损耗油浸式配电变压器。

变电所主变压器联结组型号的选择 由于现在我国现在在推广使用的连接组，且联结较联结具有以下优点：
接线变压器能有效地抑制3的整数倍高次谐波电流的影响。

接线变压器较接线变压器更有利于低压侧单相接地短路故障的切除。

接线变压器承受单相不平衡负荷的能力远比接线的变压器强 主变压器负荷率的校验 已知无功补偿后主变压器一次侧计算负荷，并且主变器额定容量为 所以变压器的负荷率为：
校验事故情况下变压器的过载能力 校验原则：1)二台主变压器，停一台，应承担全部负荷70％～80％ 2)变压器过载能力：过负荷倍数 ≤100MVA，过负荷倍数1.5 过负荷倍数 ＞100MVA，过负荷倍数1.3 由于该变电所只选用了一台主变压器，所以无法对过载能力进行校验。

接地方式 由于此次设计采用的是联结组编号，在高压10KV侧为三角形联结，不存在中性点，所以不用采取接地手段，而在低压侧为星型联结，并且现在工厂多为TN系统，所以为了满足系统的中性线N线、保护线PE线和保护中性线PEN的需要，在低压侧采用中性点直接接地的运行方式。

所以本次课程设计采用联结组编号，（）变压器主要技术参数如表3.2所示 表3.2 （）变压器主要技术参数 型 号 额定容 量/kV.A 一次额定电压/KV 二次额定电压/KV 联结组 标号 空载损 耗/W 负载损 耗/W 空载电 流/% 阻抗电 压/% 1600 10 0.4 2400 14000 2.5 6 3.2变电所主接线图设计 3.2.1主变压器选择设计两种接线设计 （1） 装设一台主变压器的主接线方案 如图3.3所示。

图3.3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 如图五所示。

图3.4 装设两台主变的变电所主接线方案 变电所主接线设计图（图见附录：三色鸽食品厂降压变电所设计主接线图） 4短路电流计算 本厂的供电系统简图如图六所示。采用两路电源供线，一路为距本厂8km的馈电变电站经LGJ-95架空线（系统按∞电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为；
一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

图4.1工厂供电系统 下面采用标么制法进行短路电流计算。

4.1确定基准值 取， ， 所以可计算得：
4.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：
（忽略架空线至变电所的电缆电抗） 电力系统的电抗标么值：
架空线路的电抗标么值：查手册得，因此：
电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此：
可绘得短路等效电路图如图4.2所示。

图4.2短路等效电路图 4.3计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 总电抗标么值：
三相短路电流周期分量有效值：
其他三相短路电流：
三相短路容量：
4.3计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 总电抗标么值：
三相短路电流周期分量有效值：
其他三相短路电流：
三相短路容量：
所以系统短路计算电流如表4.1所示 表4.1短路计算表 短路计算点 三相短路电流/kA 三相短路容量/MVA k-1 k-2 5电气设备及其电力线路的选择 5.1高低压一次设备的选择与校验 5.1.1 10kV侧一次设备的选择校验 按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。

按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即 按断流能力选择 设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即 或 对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。

隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a)动稳定校验条件 或 、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表5.1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。

表5.1 10 kV一次侧设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动态定度 热稳定度 装置地点 条件 参数 数据 10 92.37 () 2.007 5.119 一次设备型号规格 额定参数 高压少油断路器SN10-10I/630 10kV 630kA 16kA 40 kA 高压隔离开关-10/200 10kV 200A - 25.5 kA 高压熔断器RN2-10 10kV 0.5A 50 kA - - 电压互感器JDJ-10 10/0.1kV - - - - 电压互感器JDZJ-10 - - - - 电流互感器LQJ-10 10kV 100/5A - =31.8 kA =81 避雷针FS4-10 10kV - - - - 户外隔离开关GW4-12/400 12kV 400A - 25kA 5.1.2 380V侧一次设备的选择及其校验 同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5.2所示，所选数据均满足要求。

表5.2 380V一次侧设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动态定度 热稳定度 其它 装置地点条件 参数 - 数据 380 总1978 31.20 57.41 - 一次设备型号规格 额定参数 - 低压断路器DW15-2500 380 2500 60 - - - 低压断路器DZ20-630 380 630 （大于） 30 (一般) - - - 低压断路器DZ20-200 380 200A （大于） 25 - - - 低压刀开关HD13-1500/30 380 1500 - - - - 电流互感器LMZJ1-0.5 500 2000/5 - - - - 电流互感器LMZB1-0.5 500 500/5 200/5 - - - - 5.2变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 变电所的电能计量回路 变电所高压侧装有专用计量柜，其上装设三相有功电能表和无功电能表，分别计量全场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。

变电所的测量和绝缘监察回路 作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功功率电能表、三相无功功率电能表和电流表，高压进线上也装有电流表。

低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电能表，低压照明线路上装有三相四线有功电能表，迪亚并联电路器组线路上装有无功电能表。每一回路均装有电流表，低压母线装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。

5.3变电所高低压侧电力线路（母线、进出线和电缆）的选择及其校验 为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；
电压损耗条件；
经济电流密度；
机械强度。

根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。

选择母线时，应满足母线的动稳定度和热稳定 5.3.1 10kV高压进线和引入电缆的选择 10kV高压进线采用型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。

按发热条件选择 由及室外环境温度33°，查《工厂供电》课本附表得，初选LGJ-35,其35°C时的,满足发热条件。

校验机械强度 查《工厂供电》课本附表14可知，其最小允许截面积=25，而LGJ-35满足要求，故选用LGJ-35作为高压进线。

由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。

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地敷设。

按发热条件选择 由及土壤温度33℃，查表得，初选缆芯截面为的交联电缆，其，满足发热条件。

校验短路热稳定 计算满足短路热稳定的最小截面 式中C值由查表得到，按终端变电所保护动作时间0.5s，加断路器断路时间0.2s，再加0.05s计，故=0.75s。

因此YJL22-10000-3×35电缆满足短路热稳定条件 5.3.2 380k低压出线的选择 第一车间 馈电给1号厂房（第一车间）的线路 由于第一车间的计算电流，查《工厂供电设计指导》表8-42可知，由于计算电流太大，没有满足此种型号的导线，所以这里采用两根VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆并联(每根电缆承受的电流为)直接埋地敷设。

a）按发热条件需选择 由=438.5A及地下0.8m土壤温度为25℃，查《工厂供电设计指导》表8-42可知，初选缆芯截面150，其>，满足发热条件。

b）校验电压损耗 由图三所的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为68m，而查《工厂供电设计指导》表8-41表得到150的铝芯电缆的=0.25 （按缆芯工作温度75℃计），=0.07，又1号厂房的, ，故线路电压损耗为 。

c）断路热稳定度校验 由于所选的电缆的截面大于最小允许截面面积，满足短热稳定度要求，故选缆芯截面为150 的电缆，中性线芯截面面积查《工业与民用配电设计手册》表9-37可知为70。即选的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆并联直埋敷设使用，作为馈电给一号车间的线路。

第二车间 馈电给2号厂房（第二车间）的线路，采用型交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。

a）按发热条件需选择 由=286.1A及地下0.8m土壤温度为25℃，查《工厂供电设计指导》表8-42可知，初选缆芯截面240，其>，满足发热条件。

b）校验电压损耗 由图三所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为52m，而查 《工厂供电设计指导》表8-41表得到240的铝芯电缆的=0.17 （按缆芯工作温度80°计），=0.07，又2号厂房的, ，故线路电压损耗为 。

c）断路热稳定度校验 由于所选的电缆的截面小于最小允许截面面积，不满足短热稳定度要求，故重新选缆芯截面为300的电缆，，中性线芯截面面积查《工业与民用配电设计手册》表9-37可知为150。即选的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设使用，作为馈电给第二车间的线路。

第三车间 馈电给3号厂房（第三车间）的线路，亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设使用，作为馈电给第三车间的线路。（选择和校验方法同上，在这里就不再一一列出）。

第四车间 馈电给4号厂房（第四车间）的线路，由于第四车间就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型5根（包括3根相线、1根N线、1根PE线）穿硬塑料管埋地敷设。

a）按发热条件需选择 由=156.5A及环境温度26，初选相线截面积120，其=160A>，满足发热条件。

b）校验机械强度 查表得，=2.5，因此上面所选的120的导线满足机械强度要求。

c) 所选穿管线估计长50m，而查表得=0.85，=0.119，又第四车间的=64.9kW, =80kvar，因此 <=5% 故满足允许电压损耗的要求。

又因为中性线（N线）满足 保护线（PE线） 所以采用,其中PC为硬塑料管代号，作为作为馈电给第四车间的线路 包装车间1 馈电给5号厂房（包装车间1）的线路，亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设使用，作为馈电给第三车间的线路。（选择和校验方法同上，在这里就不再一一列出）。

包装车间2 馈电给6号厂房（包装车间2）的线路 亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设使用，作为馈电给第三车间车间的线路。（选择和校验方法同上，在这里就不再一一列出）。

仓库1 馈电给7号厂房（仓库1）的线路 亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设使用，作为馈电给第三车间车间的线路。（选择和校验方法同上，在这里就不再一一列出）。

仓库2 馈电给8号厂房（仓库2）的线路 亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设使用，作为馈电给第三车间车间的线路。（选择和校验方法同上，在这里就不再一一列出）。

生活区 馈电给生活区的线路 采用采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设使用，作为馈电给生活区的线路。（选择和校验方法同上，在这里就不再一一列出）。

5.3.3作为备用电源的高压联络线的选择校验 由于该厂的所有车间全部是三级负荷，无二级负荷和一级负荷，根据关于各级负荷供电可靠性要求，该厂不需要配备备用电源（即使要配备备用电源，由于没有相关负荷参数，无法对联络导线进行选型）本次课程设计不再选用高压联络线从附加工厂取得备用电源。

所以工厂进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表5.3所示 表5.3进出线和联络线的导线和电缆型号规格 线 路 名 称 导线或电缆的型号规格 10KV电源进线 LGJ-35铝绞线（三相三线架空） 主变引入电缆 YJL22—10000—3×25交联电缆（直埋） 380V 低压 出线 至1号厂房 2×（VLV22—1000—3×185+1×95）的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆并联直埋敷设 至2号厂房 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 至3号厂房 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 至4号厂房 BLV-1000-（3×120+1×60+PE60）-PC80穿硬塑料管埋地敷设 至5号厂房 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 至6号厂房 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 至7号厂房 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 至8号厂房 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 至生活区 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 从临近单位取10KV备用电源联络线 无 5.3.4高低压母线选择 高压母线选取LMY矩形硬铝母线，查《工厂供电设计指导》表5-25可知：
高压10KV一次侧母线采用：
低压380V二次侧母线采用：
由于在《工厂供电设计指导》中说明：对于35KV以下的变电所，母线选择一般均满足短路动稳定度和热稳定度要求，因此不必再进行短路校验，所以这里对于高低压侧母线不再进行短路校验。

课程设计体会与总结 通过这次对三色鸽食品厂降压变电所的电气课程设计，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学的知识的能力，正确使用技术资料的能力。知识系统化能力得到提高，设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如本设计中侧重了知识系统化的能力的培养，为今后的学习和工作打下了很好的理论基础。懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理路中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。

通过这次的课程设计，我深深地懂得了要不断的把所学知识学以致用没还需通过自身不断的努力，不断提高自己的分析问题、解决问题的能力，同时也提高了我的专业技能，拓展了我的专业知识面，使我更加体会到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考和谨慎稳重。在这次课程设计中，我做了大量的参数计算，锻炼了我从事工程技术的综合运用能力，参数计算尽可能采用仙剑的计算方法。使我了解工程供电设计的基本方法，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规范有一定的了解。

最后，感谢在设计过程中张兴达老师细心而又仔细的讲解和辅导，同时也要也感谢同学们的帮忙，在你们的帮助下，我才最终完成了这次课程设计任务。虽然这次课程设计已经结束，但是我相信在一周的课程设计中学到的知识将会在以后的学习、工作中会让我受益终身。

参 考 文 献 [1]刘介才．工厂供电设计指导［M］．第2版．机械工业出版社，2010． [2]刘介才．工厂供电［M］．第2版．机械工业出版社，2010． 附 录 第一车间：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
第二车间：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
第三车间：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
第四车间：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
包装车间1：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
包装车间2：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
仓库1：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
仓库2：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
照明负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
生活区：
动力负荷计算过程如下 由表一：工厂负荷统可知：
所以：
有功功率：
无功功率：
所以总的计算负荷为（取） 总的有功计算负荷：
总的无功计算负荷：
总的视在计算负荷：
总的计算电流：
总的功率因数：
三色鸽食品厂降压变电所主接线图（截图） 元器件清单表 主变压器 S9-1600/10 1 高压少油断路器 SN10-10I/630 1 高压隔离开关 GN-10/200 1 高压熔断器 RN2-10 1 电压互感器 JDJ-10 1 电压互感器 JDZJ-10 1 电流互感器 LQJ-10 1 避雷针 FS4-10 1 户外隔离开关 GW4-12/400 1 低压断路器 DW15-2500 1 低压断路器 DZ20-200 1 低压断路器 DZ20-630 1 低压刀开关 HD13-1500/30 1 电流互感器 LMZJ1-0.5 1 电流互感器 LZB1-0.5 1 并联电容器 BCMJ0.4-10-3 1 并联电容器 BWF10.5-100-1 6 10kv电源进线 LGJ-35铝绞线 主变引入电缆 YJL22-10000-3*25交联电缆 380V低压出线 VLV22-1000-3*185+1*95的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆 2 380V低压出线 YJLV22—1000—3×300+1×150四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆 7 380V低压出线 BLV-1000-（3×120+1×60+PE60）-PC80穿硬塑料管 高压10KV一次侧母线 LMY-3*40*4 低压380V二次侧母线 LMY-3*2(120*10)+80*10