电力系统成品- 副本 - 图文

中北大学信息与通信工程学院电力系统课程设计说明书

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1前言

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，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为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

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，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1） 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 （3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

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的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

（1） 遵守规程、执行政策:

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必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 （2） 安全可靠、先进合理:

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3） 近期为主、考虑发展:

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （4） 全局出发、统筹兼顾:

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

2 工厂供电设计的基本内容

工厂供电设计主要包括变电所设计、工厂高压配电线路设计、车间低压配电线路设

计及电气照明设计等。 2.1 工厂变配电所设计

(1) 负荷计算及无功功率补偿计算 (2) 变配电所所址和型式的选择

(3) 变电所主要变压器台数、容量及类型的选择 (4) 变电所主接线方案的设计 (5) 短路电流的计算 (6) 变电所一次设备的选择

(7) 变电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定 (8) 变配电所防雷保护与接地装置的设计 (9) 编写设计说明书及主要设备材料的清单

(10) 绘制变电所主接线图、平面图及必要的剖面图、二次回路图及其他施工图纸

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2.2 工厂高压配电线路设计

(1) 工厂高压配电系统方案的确定 (2) 高压配电线路的负荷计算 (3) 高压配电线路导线和电缆的选择

(4) 架空线杆位的的确定及电杆、绝缘子、金具等的选择，对电缆线路来说，则为敷设方式的选择和设计

(5) 防雷保护和接地装置的设计 (6) 编写设计说明书及主要设备材料清单

(7) 绘制高压配电系统图、平面布线图、电杆总装图及其他施工图纸 2.3车间低压配电线路设计

(1) 车间低压配电系统方案的确定 (2) 低压配电线路的负荷计算 (3) 低压配电线路导线和电缆的选择 (4) 低压配电控制和保护设备的选择 (5) 低压配电系统接地装置的设计 (6) 编写设计说明书及主要设备材料清单

(7) 绘制车间低压配电系统图、平面布线图及其他施工图纸

3 负荷计算和无功功率补偿

3.1 负荷计算

1) 单组用电设备计算负荷的计算式:

有功计算负荷P30?Pe?Kd

无功计算负荷Q30?P30?tan?

视在计算负荷S30?计算电流I30?P30 cos?S30 3UN 2) 单组用电设备计算负荷的计算式：

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有功计算负荷P30??(bPe)i?(cPx)max 无功计算负荷Q30??(bPetan?)i?(cPx)maxtan?max

视在计算负荷S2230?P30?Q30 计算电流I3030?S3U N 3) 各厂房和生活区的负荷计算如表3.1所示

表3.1 工厂负荷统计资料

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编号 名称 类别 设备容量需要系数Pe/KW /Kd 1 铸造 动力 340 0.34 车间 照明 7 0.74 合计 347 2 锻压 动力 380 0.29 车间 照明 8 0.79 合计 388 3 金工 动力 390 0.24 车间 照明 6 0.84 合计 396 4 工具 动力 400 0.31 车间 照明 10 0.81 合计 410 5 电镀 动力 190 0.5 车间 照明 6 0.8 合计 196 6 热处动力 150 0.47 理车照明 8 0.77 间 合计 158 7 装配 动力 170 0.39 车间 照明 6 0.79 合计 176 8 机修 动力 130 0.27 车间 照明 2 0.83 合计 132 9 锅炉 动力 58 0.68 房 照明 1 0.82 合计 59 10 仓库 动力 17 0.33 照明 2 0.74 合计 19 生活区 照明 320 0.79 动力 2225 照明 376 总计 K?p?0.85K?q?0.9 3.2 无功功率补偿

计算负荷 cos? tan? P30/kw Q30/kvaS30/kvar r 0.68 1.08 115.6 124.65 -- 1.0 0 5.2 0 -- 120.8 124.65 174 0.63 1.23 110.2 135.5 -- 1.0 0 6.3 0 -- 116.5 135.5 179 0.61 1.30 93.6 121.7 -- 1.0 0 5.0 0 -- 98.6 121.7 157 0.6 1.33 124 164.9 -- 1.0 8.1 0 -- 132.1 164.9 211 0.75 0.88 95 83.6 -- 1.0 0 4.8 0 -- 99.8 83.6 130 0.78 0.80 70.5 56.4 -- 1.0 0 6.2 0 -- 76.7 56.4 95 0.69 1.05 66.3 69.6 -- 1.0 0 4.7 0 -- 71 69.6 99.4 0.63 1.23 35.1 43.2 -- 1.0 0 1.7 0 -- 36.8 43.2 57 0.74 0.91 19.4 35.9 -- 1.0 0 0.8 0 -- 40.2 35.9 54 0.85 0.62 5.6 3.5 -- 1.0 0 1.5 0 -- 7.1 3.5 8 0.94 0.36 253 91 269 1052.6 930.1 0.75 894.7 837.1 1225 I30/A -- -- 264 -- -- 272 -- -- 238 -- -- 321 -- -- 198 -- -- 145 -- -- 151 -- -- 86 -- -- 82 -- -- 12 409 1861 第5页 共29页

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由附表3.1可得该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75，而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时的功率因数不得低于0.92。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因数应稍大于0.92。暂取0.94来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

Qc?P30(tan?1?tan?2)=894.7[tan (arccos0.75)-tan (arcos0.94)] =464kvar 选择并联电容器为BWO.4-14-1/3型，所需电容器个数n=464/14=33.14，取n=35，则实际补偿容量Qc=14*35=490 Kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表3.2所示：

表3.2 380V侧和10KV侧的负荷计算表

项目 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 cos? 0.75 P30/KW 894.7 894.7 计算负荷 Q30/KVAR S30/KVA 837.1 1225 490 347.1 945.3 969 I30/A 1861 1436.2 56 380V侧补偿后负荷 0.946 主变压器功率损耗 10KV负荷总计 0.932 0.01S30=5 0.05S30=45 899.7 392.1 4 变电所位置和型式的选择

4.1变电所所址选择的一般原则

选择工厂变、配电所所址，应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定： (1) 接近负荷中心。 (2) 进出线方便。 (3) 接近电源侧。 (4) 设备吊装和运输方便。

(5) 不应设在有剧烈振动或高温的场所。

(6) 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不宜设在有污染源的下风侧。

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(7) 不应设在厕所、浴室或其他经常积水的场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。

(8) 不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不宜设在有火灾危险环境的正下方或正上方；当环境有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合国家标准GB50058-1992，《爆炸或火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。 (9) 不应设在地势低洼和可能积水的场所。

(10) 高压配电所应尽量与邻近车间配电所或有大量用电高压设备的厂房合建在一起。

4.2利用负荷功率矩法确定负荷中心 利用下面的公式：

x?P?(pixi)1x1?P2x2?P3x3????=3.8 ?P?Pi1?P2?P3????P?(Pixi)1y1?P2y2?P3y3????=5.0 ?P?P?P?????P123iy?4.3 变电所型式的选择

(1) 变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变配电所型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。

(2) 负荷较大的车间，宜设附设式或半露天式变电所。

(3) 负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，宜设车间内变电所或组合式成套变电站。 (4) 负荷小而分散的工厂车间及生活区，或需远离有易燃易爆危险环境及有腐蚀性车间时，宜设独立变电所。如果屋外环境正常，亦可露天变电所，有条件时亦可设户外箱式变电站。

(5) 工厂的生活区，当变压器容量在31.5KVA以下时，宜设杆上式变电台或高台式变电所。 变电所位置如图.

图4.3 xx机械厂总平面图

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5变电所主变压器及主接线方案的选择

5.1变电所主变压器的选择

根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有以下两种可供选择

的方案：

装设一台主变压器

型号采用S9型，选sN?T=1000KVA>969A即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑与邻近单位相连的高压联络线来承担。 装设两台主变压器

型号亦采用S9型，而每台变压器的容量按SN?T? (0.6~0.7）S30 和SN?T?S30(Ⅰ?Ⅱ) 即：SN?T? (0.6~0.7）×969kva=(580~678)kva SN?T?S30(Ⅱ)=(174+130+54)kva=358kva

因此选两台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领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。

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5.2 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： （1）装设一台主变压器的主接线方案如附图2所示 （2）装设二台主变压器的主接线方案如附图3所示 5.3 两种主接线方案的技术经济比较

表5.3 两种接线方案的比较

比较项目 技 术 指 标 经 济 指 标 高压开关柜的 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，高压开关柜的综合投资约为4?1.5?4=24万元 主变的折旧费=30.2?0.05=1.51万元；高压开关柜的折旧费=24?0.06=1.44万元；变配电设备的维修管理费=（30.2+24）主变和高压?0.06=3.25万元。开关设备的这就和维护管理费=1.51+1.44+3.25=6.2万元 供电站收费=1000kVA?0.08万元/kVA=80万元 供电安全性 供电可靠性 供电质量 灵活方便性 扩建适应性 电力变压器的 综合投资额 装设一台主变压器 满足要求 基本满足要求 电压损耗较大 灵活性稍差 稍差一些 S9-1250/10的单价约为15.1万元，及其综合投资约为2?15.1=30.2万元 装设两台主变压器 满足要求 满足要求 两台主变并列，电压损耗略小 灵活性较好 更好一些 S9-630/10的单价约为10.5万元，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 本方案采用6台GG-1A（F)型柜，其综合投资为6?1.5?4=36万元，比一台主变方案多投资12万元 主变的折旧费=42?0.05=2.1万元；高压开关柜的折旧费=36?0.06=2.16万元；变配电设备的维修管理费=（42+36）主变和高压?0.06=4.68万元。开关设备的这就和维护管理费=2.1+2.16+4.68=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74万元 供电站收费=2?630kVA?0.08万元=100.8万元，比一台主变方案多交20.8万元 电力变压器和 高压开关柜的年运行费 供电贴费

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从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变压器的界限方案略优于装设一台主变压器的接线方案，因此决定采用装设两台主变压器的接线方案。

6短路电流的计算

6.1绘制计算电路

图6.1 短路计算电路

6.2确定短路计算基准值

设Sd=100MVA,Ud?Uc=1.05UN,即高压侧Ud1=10.5KV,低压侧Ud2=0.4KV,则：

Sd100==5.5KA 3Ud13?10.5Sd2100?=144KA 3Ud23?0.4Id1?Id2?6.3 计算短路电路中各元件电抗标准值

图6.3 短路电路

（1）电力系统

已知Soc=400MVA,故X1?=100MVA/400MVA=0.25

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（2）架空线路

? LJ-150的X0=0.35Ω/km，而线长1km。X2=(0.35?1)?100=0.325 2（3）电力变压器

U?4.5Z%=4.5,故X3=

100?100800=5.6 6.4 计算K-1点的短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗的标幺值

X????(K?1)=X1?X2=0.2+3.2=3.4

（2）三相短路电流周期分量有效值

I3d15.5KAK?1?IX?==1.62KA ?K?13.4 （3）短路次暂态短路电流

I??3=I3K?1=1.62KA

（4）短路稳态电流

I(3)(3)??IK?1=1.62KA

（5）短路冲击电流

i(3)sh?2.55I??(3)=2.55?1.62KA=4.13KA

（6) 短路后第一个周期的短路电流有效值

I(3)?1.51I??(3)sh=1.51?1.62KA=2.45KA (7）三项短路容量

S(3)K?1?SdX?=

100MVA?(K?1)3.4=29.4MVA 10.5第11页 共29页

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6.5 计算K-2点的短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量 总电抗的标幺值

?????X?(K?2)=X1?X2+X3//X4=0.2+3.2+4.5=7.9

三相短路电流周期分量有效值

3IK?2?Id1?X?K?2=

144KA=18.2KA 7.9短路次暂态短路电流

3I??3=IK?2=18.2KA

短路稳态电流

(3)(3)?IK I??2=18.2KA

短路冲击电流

(3)ish?1.84I??(3)=1.84?18.2KA=33.5KA

短路后第一个周期的短路电流有效

(3)Ish?1.09I??(3)=1.09?18.2KA=19.8KA

三项短路容量

(3) SK?2?Sd?X?(K?2)=

100MVA=12.7MVA 7.9

表6.5 短路计算结果

短路计 算点 三相短路电流/KA (3)IK I??(3)(3)I?三相短路容量/MVA (3)Ish (3) SK(3)ish第12页 共29页

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K-1 K-2 1.62 1.62 18.2 18.2 1.62 18.2 4.13 33.5 2.45 19.8 29.4 12.7 7 变电所一次设备的选择与校验

为保证一次设备安全可靠地运行，一次设备必须按照正常的工作条件进行选择，

按短路条件进行校验 7.1 按正常工作条件选择 (1) 按工作电压选择 :

设备的额定电压UN?e一般不应小于所在系统的额定电压 UN?e?UN (2) 按工作电流选择 :

设备的额定电流IN?e 不应小于所在电路的计算电流I30, 即 IN?e?I30 (3) 按断流能力选择 :

设备的额定断开电流Ioc或断流容量Soc，对分断电流的设备来说，不应小于它

(3)(3)可能分断的最大有效值IK或短路容量SK，即 Ioc?Ik(3)

或 Soc?Sk(3)

对于分断负荷电流的设备（如负荷开关）来说，则为 Ioc?IO?L?max

式中IOL?max-----------最大过负荷电流。 7.2 按短路条件校验

(1) 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 动稳定校验条件

(3)(3)imax?ish 或 Imax?Ish 式中 imax 、Imax ———开关的极限通过电流(又称

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动稳定电流）峰值和有效值，单位为kA;

(3)(3)

ish 、 Ish———开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA)。

(3)热稳定校验条件 It2t?I?tmin

2式中 It ———开关的热稳定电流有效值，单位为kA； t ———开关的热稳定试验时间，单位为 s；

(3) I? ——— 开关所在处的三相短路稳态电流，单位为kA；

tmin ———短路发热假想时间，单位为s。 短路发热假想时间tmin一般按下式计算：tmin?tk?0.05s( tk ——短路持续时间。

电流互感器的短路稳定度校验

(3) 动稳定校验条件 ima?ix 或 shI??2) I?(3) 2KocI1N?10?3?ish式中 imax———电流互感器的动稳定电流，单位为kA；

I1N ———电流互感器的一次侧额定电流，单位为A； Kes——电流互感器的动稳定电流倍数。

(3)热稳定校验的条件 It?I?tmin ttmin t(3) 或 KtI1N?I? 式中 It———电流互感器的热稳定电流，单位为kA； t ———电流互感器的热稳定试验时间，单位为s； Kt———电流互感器的热稳定电流倍数。 (2) 母线的短路稳定度校验

动稳定校验条件 ?a1??c

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式中 ?a1———母线材料的最大允许应力；

?c———母线通过时所受到的最大计算应力，单位为MPa。 上述最大计算应力按下列式计算： ?c?M W(3) 式中 M ——— 母线通过ish时所受到的弯曲力矩，单位为N?m

W——— 母线的截面系数，单位为m3

热稳定校验条件 A?Amin? 式中 A ———母线截面积，单位为mm2；

Amin———满足短路热稳定条件的最大截面积，单位为mm2； C———母线材料的热稳定系数；

(3) I? ———母线通过三相短路稳态电流，单位为A。

tmin C

(3) 熔断器的选择与校验

熔断器额定电压UN?FU 它应与所在线路的额定电压UN相适应，即等于系统的最高电压Umax?s；

UN?FU=Umax?s

熔断器的额定电流IN?FU它应不小于他所装设备的熔体额定电流IN?FE，即

IN?FU?IN?FE

熔断器断流能力的检验

对限流式熔断器 Ioc?I??(3)

(3)对非限流式熔断器 Ioc?Ish

对跌开式熔断器

(3)断流上限 Ioc?Ish

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断流下限 Ioc?min?Ik(2)

熔断器保护灵敏度的校验条件 SP?Ik?min?K IN?FE 式中 Ik?min——— 熔断器保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电

流；

K———满足灵敏度要求的最小比值。 7.3 10KV侧一次设备的选择与校验

表7.3 10KV侧一次设备的选择与校验

选择校验项目 装置地点 条件 电压 参UN 数 数据 一次设备型号规格 额定参数 高压少油断路器SN10-10I/630 高压隔离开关GN8.6-10/200 高压熔断器RN2-10 10kV 电流 断流能力 动稳定度 (3)ish 热稳定度 其他 IN 57.7I1N?T Ik(3) (3)I??tmin 21.62kA 4.12KA 1.622×2.0=5.25 UN?e 10kV 10kV 10kV IN?e 630A 200A 0.5A — — Ioc 16kA — 50A — — imax 40kA 25.5kA — — — It2?t 162?2?512 102?5?500 — — — 电压互感器JDJ-10 10/0.1kV 电压互感器JDZJ-10 电流互感器LQJ-10 避雷器FS4-10 户外隔离开关GW4-12/400 100.10.1//kV333 10kV 10kV 12kV 100/5A — 400A — — — 31.8kA — 25kA 81 — 102?5?500 二次负荷0.6Ω 7.4 380V侧一次设备的选择校验

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表7.4 380V侧一次设备的选择校验

选择校验项目 装置地点 条件 参数 数据 一次设备型号规 低压断路器DW15-1500/30 低压断路器DZ20-630 低压断路器DZ20-200 电流互感器LMZJ1-0.5 额定参数 电压 电流 断流能力 动稳定度 (3)ish 热稳定度 (3)I??tmin 2其他 UN 380V I30 总1436A Ik(3) 18.2kA 33.5kA 18.22×0.7=231 UN?e 380V 380V 380V 500V 380V 500V IN?e 1500A 630A 200A 1500/5A 1500A 100/5A 160/5A Ioc 40kA 30kA 25kA — — — imax — — — — — — It2?t — — — — — — 低压刀开关HD13-1500/30 格 电流互感器LMZ1-0.5

7.5 高低压母线的选择

10kV母线选 LMY-3(4?4），即母线尺寸为40mm?40mm；380V母线选择LMY-3(120?10）+180?6，即相母线尺寸为120mm?10mm，而中性母线为80mm?6mm。

8变电所进出线及引入电缆的选择

8.1 10KV高压进线的选择校验 (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

按发热条件选择 由I30?I1N?T=57.7A及室外环境温度33oC初选LJ-16,其35oC时的Ia1?93.5A?I30,满足发热条件。

按校验机械强度 最小允许截面积，因此按发热条件选择LJ-16不满足机械强度要求。

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故改选LJ-35。由于此线路很短，不许校验电压损耗。 (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直埋地敷设

按发热条件选择 由I30?I1N?T=57.7A及室外环境温度25oC，初选缆芯面积为

25mm2的交联电缆，其Ia1=90A>I30满足条件。

校验短路热稳定 按下式计算满足短路热稳定的最小截面积

(3) Amin?I??956?0.75mm2?108mm2>A=25mm2 77tima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tima=0.75s。因此YJL22-1000-3?120电缆满足短路热稳定条件。 8.2 380V低压出线的选择

(1) 馈电给1号厂房（铸造车间）的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯 缆直接埋地敷设

按发热条件选择 由I30=264A及地下0.8m土壤温度为25oC，查表初选截面积为240mm2，其Ia1=319A>I30,满足发热条件。

校验电压损耗 由工厂平面图量的变电所至1号厂房距离约为50m由表查的240mm2的铝芯电缆的R0=0.16?/km（按缆芯工作温度75 oC计）

X0=0.07?/km,又1号厂房的P30=120.8kW，Q30=124.8kvar，因此得：

?U?120.8kW?(0.31?0.05)??124.8kvar?(0.07?0.05)?=6.1V

0.38kV6.1V?U%??100%=1.6%

380V故满足允许电压损耗的要求。

短路热稳定度校验 计算满足短路热稳定的最小截面积

(3)Amin?I?tmin=207mm2 故选择截面为240mm2的电缆满足要求。中性线按不小于相C线芯一般选择，即选用VLV-22-1000-3?240+1?120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝

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芯电缆。

(2) 馈电给2号厂房（锻压车间）的线路，由于变电所就在该车间旁边，因此采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线BV-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。

按发热条件选择 由I30=272A及环境温度（年最热月平均气温） 26 oC，相线截面积初选185mm2，其Ia1=280A>I30，满足发热条件 N线和PE线按不小于相线芯一半选择，即 95mm2。

校验机械强度 最小允许截面积Amin=6mm2，因此满足机械强度要求。 校验电压损耗 所选穿管线，估计长50m，而R0=0.12?/km，

X0=0.08?/km，锻压车间的P30=116.5KW，Q30=135.5Kvar，因此

116.5kW?(0.12?0.05)??135.5kvar?(0.07?0.05)?=3.5

0.38kV3.8V?U%??100%=0.9%<5% 满足允许电压损耗的要求。

380V?U?故选择BV-1000-3?185+1?95+PE95的电缆满足要求。

(1) 馈电给3号厂房（金工车间）的线路，亦采用VLV-22-1000-3?240+1?120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝芯电缆直埋敷设。

(2) 馈电给4号厂房（工具车间）的线路，亦采用VLV-22-1000-3?240+1?120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝芯电缆直埋敷设。

(3) 馈电给5号厂房（电镀车间）的线路，由于仓库就在变电所旁，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根穿硬塑料管埋地敷设。 (4) 馈电给6号厂房（热处理车间）的线路，亦采用VLV-22-1000-3?240+1?120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝芯电缆直埋敷设。

(5) 馈电给7号厂房（装配车间）的线路，亦采用VLV-22-1000-3?240+1?120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝芯电缆直埋敷设。

(6) 馈电给8号厂房（机修车间）的线路，亦采用VLV-22-1000-3?240+1?120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝芯电缆直埋敷设。

(7) 馈电给9号厂房（锅炉房）的线路，亦采用VLV-22-1000-3?240+1?120的四

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芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝芯电缆直埋敷设。

(8) 馈电给10号厂房（仓库）的线路，亦采用VLV-22-1000-3?240+1?120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的铝芯电缆直埋敷设。

按发热条件选择 由I30=12A及室外环境温度32 oC初选BLX-1000-1?4，其中32 oC时Ia1=28A>I30满足条件。

校验机械强度 最小允许的截面积Amin=10mm2，因此BLX-1000-1?4不满足机械强度的要求，改选BLX-1000-1?16。

校验电压损耗 由工厂平面图量得变电所至负荷中心距离约150m，BLX-1000-1?16的阻抗R0=2.07?/km，X0=0.38?/km（按线间几何间距0.8m计），仓库的P30=7.1KW，Q30=3.5Kvar，因此

7.1kW?(0.15?2.07)??3.5kvar?(0.15?0.38)?=6.3V

0.38kV6.3V?U%??100%=1.7%

380V?U?故选择BLX-1000-1?16+1?10的线路满足需求。

(9) 馈电给生活区的线路，亦采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。

按发热条件选择 由I30=409A及室外环境温度32 oC，初选BLX-1000-1?24其中32 oC时Ia1=460A>I30满足条件。

按机械强度校验 最小允许的截面积Amin=10mm2，因此BLX-1000-1?24满足机械强度要求。

校验电压损耗 由工厂平面图量得变电所至负荷中心距离约80m，BLX-1000-1?24的阻抗R0=0.14?/km，X0=0.30?/km（按线间距0.8m计）生活区的P30=2.53KW，Q30=91Kvar。 因此 P30=2.53KW，Q30=91Kvar。

2.53kW?(0.14?0.08)??91kvar?(0.3?0.08)?=13.2V

0.38kV13.2V?U%??100%=3.5%<5% 满足允许电压损耗的要求。

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故选择BLX-1000-3?240+1?120的线路满足要求。

8.3 作为备用电源高压联络线的选择校验

采用YJL22-1000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直埋地敷设，与领近单位变配电所的10KV母线相连。

按发热条件选 工厂二级负荷总容量358/KVA，

初选电缆芯截I30?358KVA/(3?10KV)?20.7A而最热月土壤平均温度为25 oC，

面积为25mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其中Ia1=90A>I30，满足发热条件。

校验电压损耗 缆芯为25mm2的铝芯电缆的R0=1.54?/km，X0=0.12?/km，而二级负荷的P30=260.8KW，Q30=244.3Kvar，线路长度按2km计，因此，

260.8kW?(1.54?2)??344.9kvar?(0.12?2)?=86KV

10kV86V?U%??100%=0.86 %<5% 因此满足电压损耗的要求。

10000V?U?综上所述变电所进出线和联络线的导线和型号规格如表8.3所示。

表8.3 变电所进出线和联络线的型号规格

线路名称 10KV电源引线 主变引入电缆 380V低压出线 至1号厂房 至2号厂房 至3号厂房 至4号厂房 至5号厂房 至6号厂房 至7号厂房 至8号厂房 至9号厂房 至10号厂房 导线或电缆的型号规格 LJ-35铝绞线（三项三线架空） YJL22-1000-3?25交联电缆（直埋） VLV22-1000-3?240-1?120四芯塑料电缆（直埋） BV-1000-3?185-1?95-PE95四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3?240+1?120四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3?300+1?120四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3?240+1?120四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3?240+1?120四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3?240+1?120四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3?240+1?120四芯塑料电缆（直埋） VLV22-1000-3?240+1?120四芯塑料电缆（直埋） BLX-1000-3?16+1?10铝芯橡皮线（三相四线架空） 第21页 共29页

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至生活区 与领近单位10KV联络线 BLX-1000-3?240+1?120铝芯橡皮线（三相四线架空） YJL22-10000-3?25交联电缆（直埋） 9 变电所二次回路方案的选择

(1) 高压断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。 (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由供电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因素。计量柜又有关公供电部门加封和管理。

(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能表。低压照明线路上，装有三相四线有功电能表，低压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一回路装有电流表。低压母线上装有电压表。

10 变电所防雷保护与接地装置的设计

10.1 变电所的防雷保护

(1) 直击雷防护

在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根导线与变电所公共接地装置相连。避雷针采用20mm的镀锌圆钢，避雷带采用25mm?4mm的镀锌扁钢。 (2) 雷电侵入波的防护

在10kV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。其引线采用

25mm?4mm的镀锌扁钢，下面与公共接地网焊接相连，上面与避雷器接地端螺栓连接。

在10kV高压配电室内装设的GG-1A(F)-54型高压开关柜，其中配有FS4-10

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型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要考此避雷器来防护雷电入侵波的危害。 (3) 在380V低压架空出线杆上，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。 10.2 变电所公共接地装置的设计 (1) 接地电阻的要求

本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下要条件：

RE?4? 且 RE?式中 IE?120V120V??4.4? IE27A10(80?35?25)A?27A

350 因此公共接地装置接地电阻应满足RE?4?

(2) 接地装置的设计

采用长2.5m、?50mm的镀锌钢管数，按n?RE(1)?RE(max)计算初选16根，沿变电所三面均匀

布置，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间采用40mm?4mm的镀锌扁钢焊接相连。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。接地干线用采用25mm?4mm的镀锌扁钢。 接地电阻的验算： RE?满足RE?4?的要求。

RE(1)n???l?100??m/2.5m?3.85? n?16?0.65

11 总结

经过这次课程设计，我初步学习了工厂供电设计的基本知识，包括供电设计的一般原则、内容和程序，以及负荷计算和无功补偿，变配电所位置及主变压器的选择、变配电所主接线方案设计等。使我对工厂供电有了新的认识，还进一步提高了AUTO CAD的

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做图能力。

12 致谢

在两周的课程设计中，我得到了许多人的帮助，特别是我的室友们，帮我了许多，许多开始不懂得问题，在他们的帮助下得到了解决，还有指导老师的帮助，在此我诚挚的向他们表示衷心的感谢，谢谢你们，谢谢！

13 附录

附图1 某机械厂降压变电所主接线图

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LH-35 10kV电源进线GW4-15G/200FS4-10LMY-3(40X4)GN6-10/200LQJ-10,100/5GN8-10/200RN2-10/0.5 JDJ-10,10000/100GG-1A(J)-03YJL22-10000 3X25YJL22-10000-3X25 联络线（备用电源）GN8-10/200SN10-10I/630LQJ-10100/5GN6-10/200主变压器PGL2-05No.201HD13-1500/30DW15-1500/3电机MLZJ1-0.5,1500/5 220/380VLMY-3(120X10)+80X6VLV22-1000315/5DZ20-6303X240+1X1201000ABV-1000-315/53X185-1X95-PE95VLV22-1000200/53X240+1X1201000AVLV22-1000315/53X240+1X120VLV22-100040053X240+1X1201000AVLV22-1000315/53X240+1X120VLV22-10003X240+1X120200/51000A （备用）BLV-1000-1X4DZ20-200400A30/55根穿VG25VLV22-1000400A3X240+1X120100/5VLV22-1000400A3X240+1X120100/5160/5DZ20-630BLV-10003X120+1X70BLV-10003X120+1X70BLV-10003X120+1X70BLV-10003X120+1X70630/51000A600A600A600A600ACCC开关柜编号开关柜型号开关柜用途线路编号线路去向计算电流/ANo.202PGL2-29动力配电No.203PGL2-29动力配电No.204PGL2-30动力配电No.205PGL2-28照明配电No.206PGL2-28照明配电No.207-211PGJ1-1.3无功自动补偿1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151#2#3#4#6#7#9#——5#8#10#工厂生活区GG-1A(F)-07No.103S9-80010/0.4kVYyn0GG-1A(F)-07No.104GN8-10/200RN2-10/0.5FS4-10 JDZJ-1010000 100 100√3√3√3GG-1A(F)-54GN2-10/200 SN10-10I/630LQJ-10 100/5GN6-10/200No.102No.101 附图2 装设一台主变的变电所主接线方案（附高压柜列图）

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附图3 装设两台主变的变电所主接线方案（附高压柜列图）

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附录4 短路计算图

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14 参考文献

[1]刘介才?《工厂供电设计指导》（第2次）? 北京：机械工业出版社，2008.4 [2]李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生?《工厂供电设计》?长春：吉林科学技术出版社，1985

[3]苏文成?《工厂供电》（2版）?北京：机械工业出版社，1990 [4]孙丽华?《电力工程基础》?北京：机械工业出版社，2010

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