变电所10kv到380v线路_设计说明

工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计

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某车间变电所设计

专业班级： 自动化08-37(2)班 学生： 凯 指导教师： 何 颖 完成日期： 2010年12月14日

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工业高等专科学校

电气与信息工程系课程设计任务书

10/11学年 1 学期2010年12月 14日

专业 电气自动化 班级 08-37（2）班 课程名称 工厂供配电 指导教师 周数 1周 设计地点 何颖 仓校 设计题目 某车间变电所设计 起止时间 2010年12月9日至2110年12月14日 设计目的： 通过课程设计巩固本课程理论知识，掌握工厂配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养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、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。 设计任务或主要技术指标： 掌握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；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定 。 设计进度与要求： （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。 主要参考书及参考资料： 《可编程序控制器及其应用》、《工厂电气控制技术》、《过程控制技术》、 《供配电技术》、《PLC基础及应用》 .专业.整理.

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教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日

工业高等专科学校电气与信息工程系

课程设计评定意见

设计题目： 某车间变电所设计 学生： 凯 专业 电气自动化 班级 08-37（2）班 评定意见：

评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日

评定意见参考提纲：

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1.学生完成的工作量与容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。

3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

目录

第一章 工厂供电的意义和要求 ............................................. 1 1.1工厂供电设计的一般原则 .............................................. 1 第二章 变压器位置选择 ................................................... 2 2.1 工厂总平面图 ........................................................ 2 2.2 工厂负荷情况 ........................................................ 2 2.3 供电电源情况 ........................................................ 3 第三章 变电所主变压器和主结线方案的选择 ................................. 4 3.1 变电所主变压器的选择 ................................................ 4 3.2 变电所主接线方案的选择 .............................................. 4 第四章 负荷计算和无功补偿 ............................................... 5 4.1 无功功率补偿 ........................................................ 5 4.2 负荷计算 ............................................................ 5 第五章 短路电流的计算 ................................................... 7 5.1 绘制计算电路 ........................................................ 7 5.2 确定基准值 .......................................................... 7 5.3 计算短路电流中各元件的电抗标幺值 .................................... 7 5.4 计算K-1点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 .................. 8 5.5 计算K-2点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 .................. 8 第六章 变电所一次设备的选择校验 ......................................... 9 6.1 10KV侧一次设备的选择校验 ........................................... 9 6.2 高低压母线的选择 ................................................... 10 第七章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 ........................ 10 7.1 变电所的电能计量回路 ............................................... 10 7.2 变电所的测量和绝缘监察回路 ......................................... 10 7.3 变电所的保护装置 ................................................... 11 第八章 变电所的防雷保护与接地装置的设计 ................................ 13 8.1 变电所的防雷保护 ................................................... 13 总 结 ................................................................. 14 致 谢 ................................................................. 15 参考文献 ............................................................... 16

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第一章 工厂供电的意义和要求

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。

1.1工厂供电设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规》、GB50053-94 《10kv及以下设计规》、GB500-95 《低压配电设计规》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；

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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，包括节约能源，节约有色金属等技术经济。 （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。

第二章 变压器位置选择

2.1工厂总平面图

图1-1

2.2 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4600h,日最大负荷持续时间为6h.厂除铸该造车间,电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷.本厂的负荷资料统计如下表1-1所示.

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表1-1 工厂负荷统计资料

厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量/kW 需用系数 功率因数 0.7动力 1 铸造车间 照明 动力 2 锻压车间 照明 动力 7 金工车间 照明 动力 6 工具车间 照明 动力 4 电镀车间 照明 动力 3 热处理车间 照明 动力 9 装配车间 照明 动力 10 机修车间 照明 动力 8 锅炉房 照明 动力 5 仓库 照明 1 0.8 1.0 1 20 0.8 0.4 1.0 0.80 4 50 0.8 0.7 1.0 0.80 6 160 0.8 0.2 1.0 0.65 5 180 0.8 0.3 1.0 0.70 5 150 0.8 0.6 1.0 0.80 7 250 0.9 0.5 1.0 0.80 10 360 0.8 0.3 1.0 0.60 8 400 0.7 0.2 1.0 0.65 6 350 0.8 0.3 300 0.3 0 1.0 0.65

2.3 供电电源情况

按照工厂与当地供电部门鉴定的供用电协议规定,本厂可由附近的一条10KV的公用电源干线取得工作电源.该干线的走向参考工厂总平面图.该干线的导线牌号为LGJ-150,导线为等边三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8Km.干线首端所装设的高压短路器容量为500MVA.此短路器配备有定时限过

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电流保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得电源.已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80Km,电缆线路总长度为25Km。

第三章 变电所主变压器和主结线方案的选择

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，工厂变电所的主变压器方案如下： 装设一台主变压器 型式采用S9，而容量根据式，Sn.T=1000KVA>S30= 900KVA,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（注意：由于二级负荷达335.1KVA，380V侧电流达509A，距离又较长，因此不能采用低压联络线作备用电源。）主变压器的连接组别采用Yyn0.

3.2 变电所主接线方案的选择

按上面考虑主变压器的方案可设计下列两中主接线方案：装设一台主变压器的主接线方案 如图2-1所示

图2-1 一台主变压器的主接线方案

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查资料按技术指标，装设两台主变压器的主接线方案略优于装设一台主变压器的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变压器的主接线方案远优于装设两台主变压器的主接线方案，因此决定采用装设一台主变压器的主接线方案。（说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变压器的主接线方案。）

第四章 负荷计算和无功补偿

4.1 无功功率补偿

由表1-1可知,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进线侧最大负荷功率因数不低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数梢大于0.90。暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量: Qc=P30(tan

1-tan2)=812.2[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]Kvar=370Kvar

参考图 2-1,选PGJI型低压自动补偿屏*,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用起方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)4台相组合,总共容量84Kvar×5=420Kvar.因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表3-1所示。

表3-1 无功补偿后工厂的计算负荷

项 目 cosΦ 计 算 负 荷 P30/Kw Q30/Kvar 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后损耗 主变压器功率损耗 10KV侧负荷总计 0.75 0.935 0.92 812.2 812.2 727.6 -420 307.6 S30/kva I30/A Φ

1090 1656 868.5 900 1320 52 0.015S30=13 0.06S30=52 359.6 4.2 负荷计算

各厂房和生活区的负荷计算如表3-2所示

表3-2 xx机械厂负荷计算表

编 号 名称 类别 设备容量Pe/KW 需用系数Kd cosΦ tanΦ P30 计算负荷 Q30 S30 I30 .专业.整理.

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1 锻造车间 动力 照明 小计 300 6 306 350 5 358 150 5 155 250 5 255 20 1 21 360 7 367 400 10 50 1 51 180 6 160 4 1 350 0.3 0.8 0.3 0.7 0.6 0.8 0.5 0.8 0.4 0.8 0.3 0.9 0.2 0.8 0.7 0.8 0.3 0.8 0.2 0.8 0.7 0.7 1.0 0.65 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.6 1.0 0.65 1.0 0.8 1.0 0.7 1.0 0.65 1.0 0.9 1.02 0 1.17 0 0.75 0 0.75 0 0.75 0 1.33 0 1.17 0 0.75 0 1.02 0 1.17 0 0.48 90 4.8 94.8 105 5.6 110.6 90 4 94 125 4 129 8 0.8 8.8 108 6.3 114.3 80 8 88 35 0.8 35.8 4.8 58.8 32 3.2 35.2 245 91.8 0 91.8 123 0 123 67.5 0 67.5 93.8 0 93.8 6 0 6 144 0 144 93.6 0 93.6 26.3 0 26.3 55.1 0 55.1 37.4 0 37.4 117.6 132 165 116 160 10.7 184 128 44.4 80.6 51.4 272 201 251 176 244 16.2 280 194 67 122 78 413 2 锻压车间 动力 照明 小计 3 热处理车间 动力 照明 小计 动力 照明 小计 4 电镀车间 5 仓库 动力 照明 小计 6 工具车间 动力 照明 小计 7 金工车间 动力 照明 小计 8 锅炉房 动力 照明 小计 动力 照明 小计 9 装配车间 10 机修车间 动力 照明 小计 11 生活照明 .专业.整理.

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区 动力 照明 2220 403 0.75 812.2 727.6 1090 1656 1015.3 856.1 第五章 短路电流的计算

5.1 绘制计算电路

如图4-1所示

图4-1 短路计算电路

5.2 确定基准值

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

Id1Sd11100MVA5.5KA3Ud1310.5KV

Id2Sd11100MVA144KAUd20.4KV33

5.3 计算短路电流中各元件的电抗标幺值

（1）电力系统

（2）架空线路 查表得LGJ-150的（3）电力变压器 查表2-1，得

=4.5,故

，而线路长8KM，故

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因此绘等效电路，如图4-2所示

1/0.2 2/2.6

图4-2 等效电路

k-1 3/4.5 k-2 5.4 计算k-1点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）其它短路电流 （4）三相短路容量

5.5 计算k-2点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

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（3）其它短路电流 （4）三相短路容量

以上计算结果综合如表4-1所示

表4-1 短路计算结果

短路计算点 三相短路电流/KA

三相短路容量/MVA K-1 K-2 1.96 19.7 1.96 19.7 1.96 19.7 5.0 36.2 2.96 21.5 35.7 13.7

第六章 变电所一次设备的选择校验

6.1 10KV侧一次设备的选择校验

表5-1 10KV侧一次设备的选择校验

选择校验项目 装置地点条件 参数 电压 10KV 10KV 电流 57.7A 630A 断流能力 动稳定度 热稳定度 其它 1.96KA 16KA 5.0KA 40KA 162 7.3 2=512 数据 额定参数 高压少油短路器.专业.整理.

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一次设备型号规SN-101/630 高压隔离开关GN-10/200 高压熔断器RN2-10 电压互感器JDJ-10 10KV 10/0.1KV 电压互感器JDZJ-10 电流互感器LQJ-10 10KV 100/5A 避雷器FS4-10 10KV 15KV — 200A — — — 31.8KA 81 — — — — 0.5A — — 50KA — — — — 10KV 200A 16KA 25.5KA 1025=500 格 户外高压隔离开关GW4-15G/200

表5-1所选设备均满足要求

6.2 高低压母线的选择

参照表5-1，10KV的母线选LMY-3（40×4），既母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选LMY-3(120×10)+80×6，即相母线尺寸为120mm×10mm，中性线母线尺寸为80mm×6mm。

第七章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定

7.1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和无功电能，并据一计量每月工厂的平均的功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。

7.2 变电所的测量和绝缘监察回路

变电所高压侧有电压互感器—避雷器柜，其长电压互感器为3个JDZJ—10型，组成Y0/Y0/（开口三角）的结线，用以实现电压侧量和绝缘监察。

作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表，三相无功电度表和

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电流表，高压进线上，也装有电流表。

低压侧的动力出线上，均有有功电度表和无功电度表，低压照明线上装有三相四线有懂电度表。低压并联电容组线路上，装有无功电度表，每一回路都装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准备度等级按规要求。

7.3 变电所的保护装置

（1）住变压器的继电保护装置

1）装设瓦斯保护 当变压器油箱故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。

2）装设反时限过电流保护 采用GL15型感应式电力继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。  过电流保护动作电流整定。其中

，

，

因此动作电流为：

整定为10A。

 多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，孤其过电流保护的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（6—4），其中

，

因此其保护灵敏系数为：

满足灵敏系数1.5的要求。

3）装设电流速断保护 利用GL15的速断装置 速断电流的整定：其中

，

，

，

，

因此速断电流为：

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速断电流倍数整定为： （注意：

可不为整数，但必须在2-8之间）

，

 电流速断保护灵敏系数的检验： 其中

因此起保护灵敏系数为：

从表6-1可知道，按GB50062-92规定，电流保护的最小灵敏系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏系数是达到要求的。但按JBJ6-96和JGJ/T16-92的规定，起最小灵敏系数为2，则这里装设的电流速断保护灵敏系数偏低一些。

（2） 作为备用电源的高压联络线的急电保护装置

1） 装设反时限过电流保护 也采用GL15型感应式过电流继电器，两厢两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。  过电流保护动作电流的整定 其中

，

，

，

，取

，

因此动作电流为：

 过电流保护动作时间的整定。按中断保护考虑，动作时间整定为0.5A。  过电流保护灵敏系数。因无邻近单位变电所10KV母线经联络先至本厂变电所低压母线的短路数据，无法整定计算和检验灵敏系数。

2）装设电流速断保护 亦利用GL15的速断装置。但因无经邻近单位变电所和联络线至本厂变电所高低压母线的短路数据，无法整定计算和校验灵敏系数。

（3）变电所低压策的保护装置

1）低压总开关才用DW15-1500/3型低压断路器，三相均过流脱扣器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可以保护低压侧单相接地短路。

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2）低压侧所有出线上均采用DZ20型低压断路器控制，其瞬时脱扣器可实现对线路短路故障的保护。

第八章 变电所的防雷保护与接地装置的设计

8.1 变电所的防雷保护

（1）直击雷防护 在变电所装设避雷针或避雷带，并且引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。

如变电所的主变压器装在室外或有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置设避雷针，其装设高度应使其防雷保护围包括整个变电所。如果变电所处在其他建筑物的直击雷防护围以时，则可不另设避雷针。按规定，避雷针的接地装置接地电阻RE≤10。通常采用3-6根长2.5m，直径50mm的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距离地面0.6m。接地管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接项链。引下线用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并且与装避雷针的杆塔及其他基础部的钢管焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌圆钢，长1-1.5m。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。

（2）雷电侵入波的防护

1）在10KV电源进线的终端杆上装设FS4-1型阀式避雷器。引下采用25mm×4mm的镀锌扁钢,下与公共地网焊接相连,上与避雷器接地端螺栓连接。

2)在10kv高压配电室装设有GG-1A(F)-型开关柜，其中有FS4-10型避雷器,靠近主变压器。主变压器主要是靠此避雷器来保护,保护雷电侵入波的危害。 3)在380V低压架空线杆上，装设保护间隙,或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护烟低压架空线侵入的雷电波.

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总 结

这一次工厂供配电设计结束了，总体来说我们学到了不少的东西，知道

了理论与实际联系的重要性，懂得了设计过程中应该注意的具体细节和步骤。我相信这个实训的过程给我们今后的学习和工作起到了积极的作用，为今后能够更好的工作搭好了平台。在以后的时间里我一定会学好专业知识，提高自己在实际应用这方面的能力。从这次设计中我对电气工程有了一个更具体更深刻的了解，对生活中的电力供应有了更好的认识。尤其是这次课程设计结合了我这两年所学的相关的专业知识，使我对各门课都有了一个较全面的更深层次的理解。这些必将对我以后的学习和工作有很好的帮助。

在设计过程始终我得到了何颖老师等的悉心指导，在此对老师的热心帮助和耐心指导表示忠心的感谢。同时也对那些在课程设计中，给予我帮助的同学表示感谢。谢谢你们使得我这次课程设计能够取得成功！

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致 谢

我在本次工厂供配电课程设计过程中,在何老师的细心指导和帮助下,以及和本组同学的积极合作，共同查阅资料,使我们的课程设计顺利完成，这也为我今后走上工作岗位打下了良好的基础。

在整个设计过程中何老师给予我无私的帮助和亲切的指导，无论我在学习过程中遇到的什么困难，老师都不厌其烦的给我详细的解释并帮助我在理论和实践上提高自己,使我们的专业水平更加纯熟，能让我们适应具有挑战性的未来社会,老师对我们的这种无私的帮助和关怀，在这里对给予帮助我们的所有老师表示衷心的感谢！

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参考文献

【1】万太福 编著《可编程序控制器及其应用》，大学,1994年 【2】振安 主编《工厂电气控制技术》，大学,1995年

【3】邵裕森 主编《过程控制技术》，广播电视大学，1998年 【4】江文 主编《供配电技术》，机械工业，2004年 【5】廖常初 主编《PLC基础及应用》，机械工业，2005年

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