电修车间低压配电系统及车间变电所设计 摘 要 　　随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。

　　　变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案；变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位置，这样可以节省线材，降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。

　随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。

　 关键词：供电系统；变电所设计

　Metallurgy machine repair shop and low-voltage power distribution system substation design workshop Abstract With the economic development and modern industrial building of the rapid rise of the design of the power supply system more and more comprehensive, systematic, and rapid growth of electricity consumption in factories, on the power quality, technical and economic conditions, indicators of the reliability of electricity supply improves, so Design of power supply has been higher and more comprehensive requirements. The design is reasonable, not only directly affects the investment in infrastructure, operation costs and the consumption of non-ferrous metals, will be reflected in the electricity supply reliability and security of production, it is the economic efficiency of enterprises, is closely related to personal safety equipment. The transformer substation design, must embark from the overall situation, has unified planning, according to the load nature, the using electricity capacity, the project characteristic and the local power supply condition, the union national condition determines the design proposal reasonably; The transformer substation design, must insist that saves the land principle. The transformer substation should construct is approaching the load center position, like this may save the wire rod, reduces the electrical energy to lose, improves the voltage quality, this is for an electrical power distribution system design cardinal principle.

　With high-power technology, and the complexity of the rapid development of the power system in the supply of electricity from power generation in all areas, through the use of new technologies are constantly changing. Substation power system as a key link in the same field of new technologies has been fully developed.

　Key words : Power supply system ; Transformer substation design

　 目录 绪论 5 第一章

　 设计任务 6 1.1设计要求 6 1.2设计依据 6 1.2.1车间负荷情况 6 1.2.2供电电源情况 6 1.2.3自然条件 7 1.2.4电费制度 7 第二章

　负荷计算和无功功率补偿 7 2.1负荷计算 7 2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式 7 2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式 8 2.2电修车间负荷分配 9 2.3无功功率补偿 11 第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择 13 3.1 变电所主变压器的选择 13 3.2 变电所主接线方案的选择 13 3.2.1装设一台主变压器的主接线方案 13 3.2.2装设两台主变压器的主接线方案 14 3.3主接线方案的技术经济比较 16 第四章 短路电流的计算 17 4.1绘制计算电路 17 4.2确定短路计算基准值 17 4.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值 17 4.3.1电力系统 17 4.3.2电缆线路 17 4.3.3电力变压器 18 4.4 k点（10.5kV侧）的相关计算 18 4.4.1总电抗标幺值 18 4.4.2 三相短路电流周期分量有效值 18 4.4.3 其他短路电流 18 4.4.4 三相短路容量 18 第五章

　 变电所一次设备的选择校验 19 5.1 10kV侧一次设备的选择校验 19 5.1.1按工作电压选则 19 5.1.2按工作电流选择 19 5.1.3按断流能力选择 19 5.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 19 5.2高低压母线的选择 21 第六章

　变电所进出线与邻近单位联络线的选择 21 6.1 10kV高压进线和引入电缆的选择 21 6.1.1 10kV高压进线的选择校验 21 6.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 21 6.2 380低压出线的选择 22 6.2.1金工工段 22 6.2.2铸造工段 22 6.2.3热处理工段 22 6.2.4木模工段 22 6.2.5检修工段 23 6.3作为备用电源的高压联络线的选择校验 23 6.3.1按发热条件选择 23 6.3.2校验电压损耗 23 6.3.3短路热稳定校验 24 第七章

　变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 25 7.1变电所二次回路方案的选择 25 7.2 变电所继电保护装置 25 7.2.1主变压器的继电保护装置 25 7.2.2护动作电流整定 25 7.2.3过电流保护动作时间的整定 26 7.2.4过电流保护灵敏度系数的检验 26 7.3装设电流速断保护 26 7.3.1速断电流的整定 26 7.3.2 电流速断保护灵敏度系数的检验 26 7.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 27 7.4.1装设反时限过电流保护 27 7.4.2装设电流速断保护 27 7.4.3变电所低压侧的保护装置 27 第八章

　降压变电所防雷与接地装置的设计 28 8.1变电所的防雷保护 28 8.1.1 直接防雷保护 28 8.1.2 雷电侵入波的防护 28 8.2

　变电所公共接地装置的设计 28 8.2.1接地电阻的要求 28 8.2.2接地装置的设计 29 参考文献 30 总结 31 谢辞 32

　参考文献……………………………………………………………… 总结…………………………………………………………………… 谢辞……………………………………………………………………… 附录………………………………………………………………………

　 绪论

　变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。

　按照安全、可靠、优质、经济的供配电基本原则,我们提出工厂车间供电的设计方案 。

　本次设计主要是关于某机修厂机加工一车间及车间变电所低压配电系统设计。根据变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电所平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。

　 第一章

　 设计任务 1.1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及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，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。

　1.2设计依据 1.2.1车间负荷情况

　本车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为3500h，属三级负荷。

　1.2.2供电电源情况

　（1） 本车间变电所从35/10KV 厂总降压变电所用电缆线路引进10KV 电源，线路长度为200米。

　（2） 配电系统系数以及配电系统如图1-1。

　（3） 要求车间变电所功率因数应在0.9以上。

　（4） 厂总降压变电所配电线路定时限过流保护装置的整定时间为2s。三相短路容量Sk=200MVA. （5） 要求在车间变电所10KV进行测量。

　 图1-1 1.2.3自然条件

　（1） 车间内最热月份平均温度为30℃。

　（2） 地中最热月份平均温度为25℃（当埋地深度在0.5以内），而埋地深度为1m以上时平均温度为20℃。

　（3） 土壤冻结深度为1.10m。

　（4） 车间正常为干燥环境，地层以亚粘土、矿质粘土为主。

　1.2.4电费制度

　 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所低压侧计量电能，供电贴费为800元/kVA。每月基本电费按两部电费制交纳电费:基本电费为18元/kVA，动力电费为0.9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0.9。

　第二章

　负荷计算和无功功率补偿 2.1负荷计算 2.1.1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）

　 = ， 为系数 b)无功计算负荷（单位为kvar）

　 = tan c)视在计算负荷（单位为kvA）

　 = d)计算电流（单位为A）

　 =, 为用电设备的额定电压（单位为KV） 2.1.2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）

　 = 式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95 b)无功计算负荷（单位为kvar） =，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97 c)视在计算负荷（单位为kvA）

　 = d)计算电流（单位为A）

　= 经过计算，得到各车间的负荷计算表，如表2-1、2-2所示（额定电压取380V）。

　表2-1

　电修车间用电设备明细表

　序号 设备名称、型号 台数 单台容量/kw 总容量 /kw 备注 3 感应调压器TSJA-100/0.5 1 100KVA 100KVA 单相 4 交流试验台 1 77 77

　5、6 试验台

　 7 小型交流试验箱 1 77 77

　8、9 平整台

　 10 电动机线圈绕线机 1 1.7 1.7

　11 立式砂轮机 1 1.5 1.5

　12 台式砂轮机 1 0.5 0.5

　13 台式钻床Z512 1 0.6 0.6

　14 吹灰用通风机 1 3.0 3.0

　15 低电压大电流变压器DCT 1 10KVA 10KVA 单相380V 16 交流电焊机BX1 1 421KVA 21KVA 单相380V 17、20 拆卸装置、贮存箱

　 18 电动单梁起重起Q=3t 1 7.2 7.2

　19 铝制烘箱 1 1.5 1.5

　21 滤油机 1 2.2 2.2

　22、23 油缸、热烘箱

　 24 电热烘箱控制箱 1 40 40

　25、27 小车、储油槽

　 26 手动单轨小车Q=0.5t

　 28 浸油槽通风机 1 2.2 2.2

　29~38 各类工作台

　 CDP 1~3 实验、仪表、维修接线箱 3*1 3*16 3*16 各位 16KW XM 照明配电箱 1 10 10

　CD 伺服电机 1 0.37 0.37

　合计

　 403.77

　2.2电修车间负荷分配

　由车间平面布置图，根据设备位置与负荷均因分配可把电修车间的设备分为3组，每组设备为一个回路，回路代号分别为NO.7、NO.8、NO.9分组如下：（其中的数字为设备代号，详情见表3及车间平面布置图）

　NO.7：3、9、10、11、30、12、13、18、29、31、32、32、19、20、21、22

　 配电箱编号：N1（3、9、10、11、30）、N2（12、13、18、29、31、32、

　32）、N3（19、20、21、22）

　NO.8：4、5、6、8、CDP-1、23、24、25、26、27、28 、29、30、31、32、33、34、35、36、CDP-2、CDP-3

　配电箱编号：N4（4、5、6、8、CDP-1）、N5（23、24、25、26、27、28）N6（29、30、31、32、33、34、35、36、CDP-2、CDP-3）

　NO.9：7、25、14、38、CD、16、17、15、XM

　 配电箱编号：N7(7、25、14、38、CD）、N8（16、17、15、XM）

　 配电箱的型号选择如下图，此处只列出NO. 7回路中配电箱的型号，其他配电箱型号见车间平面布置图。

　 表2-2

　电修、机修车间计算负荷明细表

　 序号 建筑物名称 供电回路代号 设备容量 /KW 计算负荷

　 Pca/KW

　Qca/Kvar Sca/KVA Ica/A 1 金工工段 No.1供电回路 443.3 78.64 117.76 141.6 215 2 铸造工段 No.2供电回路 165.25 47.48 57.4 74.49 113.2 3 热处理工段 No.3供电回路 331.42 116.17 160.56 198.18 301 4 木模工段 No.4供电回路 257.2 176.91 134.71 222.40 337.9 5 检修工段 No5供电回路 23.23 8.69 9.9 13.17 20 6 仓库 No.6供电回路 5.3 3.8

　 7 生活间 4.32 3.46 8 车间办公室 6.2 5 9

　 电

　 修

　 车

　 间 No.7供电回路 113.5 90.8 80.07 121.06 183.93 10 No.8供电回路 167.2 133.76 178.34 222.93 338.7 11 No.9供电回路 121.77 97.42 129.88 162.36 246.68

　 总计 1656.22 762.13 868.02 1156.19 1756.41

　2.3无功功率补偿

　 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

　由表2可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.66。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

　=(tan - tan)=726.13[tan(arccos0.66) - tan(arccos0.92) ] = 517.21 kvar 所需无功补偿容量为517.21kvar，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）5台相结合，总共容量为84kvar6=504kvar（与需要补偿的无功功率517.21接近即可）。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（868.02-504）kvar=364.02kvar，视在功率=812.27kVA，计算电流= 1234A,功率因数提高为cos==0.93。

　在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观

　图2-1

　 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案

　表2-3

　无功补偿后工厂的计算负荷 项目 cos 计算负荷 /KW /kvar /kVA /A 380V侧补偿前负荷 0.66 762.13 868.02 1155.19 1756 380V侧无功补偿容量

　 504

　 380V侧补偿后负荷 0.93 762.13 364.02 812.27 1234 主变压器功率损耗

　0.015=12.2 0.06=47.74

　 10KV侧负荷计算 0.88 774.33 411.76 877 1332

　 第三章 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择

　 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂车间变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：

　 a)装设一台变压器

　型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1000 KVA>=877 KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。

　 b)装设两台变压器

　型号为S9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2）选择，即 877KVA=（526.2～613.9）KVA

　（4-1） =(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA

　 （4-2） 因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。

　主变压器的联结组均为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下列两种主接线方案：

　3.2.1装设一台主变压器的主接线方案

　如图3-1所示 Y0 Y0 S9-1000 GG-1A(F)-07 10/0.4kV 联络线 （备用电源） GG-1A(F)-54 GW口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-03 GG- 1A(J) -03 GG-1A(F)-07 GG- 1A(F) -54 GG- 1A(F) -07 GG- 1A(F) -07 主变 联络（备用） 220/380V 高压柜列

　图3-1

　装设一台主变压器的主接线方案 3.2.2装设两台主变压器的主接线方案

　如图3-2所示 Y0 Y0 220/380V S9-630 GG-1A(F) GG-1A(F)-07 10/0.4kV S9-630 10/0.4kV 联络线 （备用电源） GG-1A(F)-54 GG-1A(F)-113、11 GW口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-01 GG- 1A(F) -113 GG- 1A(F) -11 GG- 1A(J) -01 GG- 1A(F) -96 GG- 1A(F) -07 GG- 1A(F) -54 主 变 主 变 联络 （备用） 高压柜列 -96

　图3-2

　装设两台主变压器的主接线方案

　 3.3主接线方案的技术经济比较

　表5-1

　 主接线方案的技术经济比较 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，电压损耗较小 灵活方便性 只有一台主变，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 电力变压器的综合投资额 查得S9-1000/10的单价为15.1万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*15.1=30.2万元 查得S9-630/10的单价为10.5万元，因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万元，比一台主变方案多投资11.8万元 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 查得GG-1A(F)型柜可按每台4万元计，其综合投资可按设备的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24万元 本方案采用6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为6*1.5*4=36万元，比一台主变方案多投资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*0.06=1.44万元；变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（1.51+1.44+3.25）=6.2万元 主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元；高压开关柜的折旧费=36万元*0.06=2.16万元；变配电的维修管理费=（42+36）万元*0.06=4.68万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（2.1+2.16+4.68）=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74万元 供电贴费 主变容量每KVA为800元，供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元 供电贴费=2*630KVA*0.08万元=100.8万元，比一台主变多交20.8万元 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，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。

　 第四章 短路电流的计算 4.1绘制计算电路

　 如图4-1所示

　 图4-1 引入车间变电所电路 4.2确定短路计算基准值

　设基准容量=100MVA，基准电压==1.05，为短路计算电压，即低压侧=10.5kV，则

　（5-1）

　 4.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值 4.3.1电力系统

　 已知电力系统出口断路器的断流容量=200MVA，故

　 =100MVA/200MVA=0.5

　（5-2） 4.3.2电缆线路

　已知线路电抗，而线路长0.2km，故

　X2*= x0lSd/Uc2=(0.08*0.2)*100MVA/(10.5KV2)=0.015

　（5-3） 4.3.3电力变压器

　查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故 =4.5

　（5-4） 式中，为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图4-2所示。

　 图4-2

　 短路计算等效电路 4.4 k点（10.5kV侧）的相关计算 4.4.1总电抗标幺值 +X2*=0.515

　 （5-5） 4.4.2 三相短路电流周期分量有效值 I*k-1=Id1/X*∑(k-1)=5.5KA/0.515=10.68KA

　（5-6） 4.4.3 其他短路电流 10.68KA

　 （5-7） 10.68KA=27.23KA

　 （5-8） 10.68KA=16.13KA

　 （5-9） 4.4.4 三相短路容量 S(3)k-1=Sd/X*∑(k-1)=100MVA/0.515=194.17MVA

　（5-10） 以上短路计算结果综合图表4-1所示。

　 表4-1 短路计算结果

　短路计算点 三相短路电流 三相短路容量/MVA

　 k 10.68 10.68 10.68 27.23 16.13 194.17

　第五章

　 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

　5.1.1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。=10kV， =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。

　5.1.2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 5.1.3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。

　5.1.4 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 其它 装置地点条件 参数

　 数据 10kV 57.7A () 10.68kA 16.13kA 10.681.9=20.3

　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

　二次负荷0.6 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 - - - -

　 5.2高低压母线的选择 查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12010）+806，即相母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。

　第六章

　变电所进出线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LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。

　a).按发热条件选择

　由==57.7A及室外环境温度30°，查表得，初选LGJ-35,其35°C时的=72A>,满足发热条件。

　b).校验机械强度 查表得，最小允许截面积=25，而LGJ-35满足要求，故选它。

　由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。

　6.1.2 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之间埋地敷设。

　a)按发热条件选择

　由==57.7A及土壤环境25°，查表得，初选缆线芯截面为25的交联电缆，其=72A>,满足发热条件。

　b)校验热路稳定 按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得<A=25。

　因此JL22-10000-3 25电缆满足要求。

　6.2 380低压出线的选择 6.2.1金工工段 金工工段线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。

　 a）按发热条件需选择

　由=215A及地下1m土壤温度为20℃，查表，初选缆芯截面120，其=230A>，满足发热条件。

　b）校验电压损耗

　由图所示的工厂平面图量得变电所至厂房距离约为288m，而查表得到120的铝芯电缆的=0.31 （按缆芯工作温度75°计），=0.07，又铸造车间的=78.64kW, =117.76 kvar，故线路电压损耗为 =(pR+qX)/UN=(78.64KW*0.31*0.288+117.76Kvar*0.07*0.1)/0.38KV =40.2V 40.2/380=10.57% >=5% c）断路热稳定度校验

　不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为240的电缆，即选VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。

　6.2.2铸造工段 馈电给铸造工段的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

　6.2.3热处理工段 馈电给热处理工段的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

　6.2.4木模工段 馈电给木模工段的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

　6.2.5检修工段 馈电给检修工段的线路,采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

　 a）按发热条件需选择

　 由=20A及环境温度26，初选截面积4，其=25A>，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4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，又仓库的=12.26kW, =4.65 kvar，因此=(pR+qX)/UN=(12.26KW*8.55*0.05+4.65Kvar*0.119*0.05)/0.38KV =13.9V

　 13.9/380=3.7%<=5% 故满足允许电压损耗的要求。

　6.3作为备用电源的高压联络线的选择校验

　采用YJL22—10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约2Km的临近单位变配电所的10KY母线相连。

　6.3.1按发热条件选择

　 工厂二级负荷容量共335.1KVA，，最热月土壤平均温度为25℃。查表《工厂供电设计指导》8-43，初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，其满足要求。

　6.3.2校验电压损耗

　 由表《工厂供电设计指导》8-41可查得缆芯为25的铝 （缆芯温度按80℃计），，而三级负荷的P30=843.92KW,Q30=479.73Kvar，线路长度按2km计，因此

　 =(843.92KW*1.54*2+479.73Kvar*0.12*2)/10KV

　=271V

　(271V/10000V)*100%=30.0271<<=5%

　 由此可见满足要求电压损耗5%的要求。

　 6.3.3短路热稳定校验

　 按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位10KV的短路数据不知，因此该联路线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。

　 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 6-1所示。

　表6-1 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 金工工段 VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋） 铸造工段 VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）

　热处理工段 VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋） 木模工段 VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）

　检修工段 VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）

　 生活照明 BLV—1000—1×4铝芯线5根穿内径25硬塑管

　 电修车间

　NO.7 BLV—1000—1×4铝芯线5根穿内径25硬塑管 NO.8 BLV—1000—1×4铝芯线5根穿内径25硬塑管 NO.9 BLV—1000—1×4铝芯线5根穿内径25硬塑管

　第七章

　过电流保护与继电保护的整定 7.1变电所二次回路方案的选择 a)高压断路器的操作机构控制与信号回路

　 断路器采用手动操动机构，其控制与信号回路如《工厂供电设计指导》图6-12所示。

　b)变电所的电能计量回路

　 变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。

　c)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/的接线，用以实现电压侧量和绝缘监察，其接线图见《工厂供电设计指导》图6-8。

　作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表，接线图见《工厂供电设计指导》图6-9。高压进线上，也装上电流表。

　低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。

　7.2 变电所继电保护装置 7.2.1主变压器的继电保护装置

　 a）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；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。

　b）装设反时限过电流保护。采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。

　7.2.2护动作电流整定

　 （9-1） 其中，可靠系数，接线系数，继电器返回系数，电流互感器的电流比=100/5=20 ，因此动作电流为：

　 因此过电流保护动作电流整定为10A。

　7.2.3过电流保护动作时间的整定

　因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的1.7s 。

　7.2.4过电流保护灵敏度系数的检验

　 （9-2） 其中，=0.86616.13kA/(10kV/0.4kV)=559A

　，因此其灵敏度系数为：

　 满足灵敏度系数的1.5的要求。

　7.3装设电流速断保护

　 利用GL15的速断装置。

　7.3.1速断电流的整定

　利用式，其中，，，，，因此速断保护电流为：

　 速断电流倍数整定为：

　 (注意可不为整数,但必须在2～8之间) 7.3.2 电流速断保护灵敏度系数的检验 利用式，其中，，因此其保护灵敏度系数为：

　>1.5 从《工厂供电课程设计指导》表6-1可知，按GB50062—92规定，电流保护的最小灵敏度系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按JBJ6—96和JGJ/T16—92的规定，其最小灵敏度为2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底了一些。

　7.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 7.4.1装设反时限过电流保护 亦采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分跳闸的操作方式。

　a)过电流保护动作电流的整定 利用式，其中 =2，取= 0.6×52A=43.38A，， =1，=0.8， =50/5=10，因此动作电流为：

　 因此过电流保护动作电流整定为7A。

　b)过电流保护动作电流的整定 按终端保护考虑，动作时间整定为1.7s。

　c)过电流保护灵敏度系数 因无临近单位变电所10kV母线经联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有从略。

　7.4.2装设电流速断保护 亦利用GL15的速断装置。但因无临近单位变电所联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，也只有从略。

　7.4.3变电所低压侧的保护装置 a）低压总开关采用DW15—1500/3型低压短路器，三相均装设过流脱钩器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路。脱钩器动作电流的整定可参看参考文献和其它有关手册。

　b）低压侧所有出线上均采用DZ20型低压短路器控制，其瞬间脱钩器可实现对线路的短路故障的保护，限于篇幅，整定亦从略。

　第八章

　降压变电所防雷与接地装置的设计 8.1变电所的防雷保护 8.1.1 直接防雷保护

　 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻（表9-6）。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm×4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长1～1.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。

　8.1.2 雷电侵入波的防护

　a)在10KV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。

　 b）在10KV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。

　 c）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。

　8.2

　变电所公共接地装置的设计 8.2.1接地电阻的要求 按《工厂供电设计指导》表9-6。此边点所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：

　 且

　其中,

　 因此公共接地装置接地电阻 。

　8.2.2接地装置的设计

　采用长2.5m、50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5 m，垂直打入地下，管顶离地面0.6 m。管间用40mm×4mm的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚。变电所接地装置平面布置图如图10-1所示。接地电阻的验算：

　 满足欧的接地电阻要求，式中,查《工厂供电设计指导》表9-10”环行敖设”栏近似的选取。

　 图8－1变电所接地装置平面布置

　 参考文献

　【1】《工厂供电》第二版　　

　主编　苏文成　　机械工业出版社　 【2】《电力工程综合设计指导书》　

　主编　卢帆兴 肖清 周宇恒 【3】《实用供配电技术手册》　　

　中国水利水电出版社 【4】《现代电工技术手册》　　　

　中国水利水电出版社 【5】《电气工程专业毕业设计指南供配电分册 》

　 中国水利水电出版社 【6】《电气工程专业毕业设计指南继电保护分册》

　中国水利水电出版社 【7】《电气工程专业毕业设计指南电力系统分册》

　中国水利水电出版社 【8】《实用电工电子技术手册》

　实用电工电子技术手册编委会编　机械工业出版社 【9】《工厂供电设计指导》　

　主编　刘介才　　机械工业出版社 【10】Depenbrock M. The FBD method, a generally applicable tool for analyzing power

　 relations， IEEE Trans Power system， 1993， 8(2)，381-387 【11】D.Chatopadhyay, K.Bhatacharya, Jyoti Parikh， Optimal Reactive Power Planning and its Spot-pricing: an Integrated Approach， IEEE Transactions on Power System, Vol.10, No.4, 1995 【12】A.M. Shaalan obtained his PhD in 1984 from University of Manchester, Institute

　总结 经过两年多的学习，终于迎来的大学的最后一个环节—毕业设计，我的毕业设计题目是《某电修车间低压配电系统及车间变电所设计》，在设计的过程中我也遇到了一些问题，比如设备或者设备组的需要系数如何确定，电流的整定与保护，设备型号按什么条件来选择等等，面对这些问题，我通过询问XX老师和自己不断的查阅资料，都一一得到了解决。

　毕业设计的顺利完成，离不开自己在校期间的努力学习，更离不开袁孜老师的悉心教导，这对我不仅是知识的增长，更是学习能力的培养，对以后的工作也奠定了一定的基础。

　 谢辞 即将离开学校迈入社会这个更大的学堂了，在此感谢所有教导过我的老师，在学生在校期间课堂上的倾心教授与悉心培养，学生对于这两年多的大学学习和生活受益颇多。

　供配电毕业设计的顺利完成，更是离不开曾经XX老师在课堂上的教导以及现在对我毕业设计的辅导，所以在面对毕业设计这个大学最为重要也是最后一个环节的时候，学生我不彷徨，不慌张，不胆怯，因为我有一个很好的辅导老师，也因为自己一直不断的努力学习着。在此，对于XX老师的倾囊教授和悉心教导，郑重的表示感谢。