工厂供配电技术课程设计报告

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XX理工职业技术学院

工厂供配电技术课程设计

题 目：龙翔机械厂降压变电所的课程设计 年级专业：风能工程系机电1131班-18 学生XX： 丁卓毅 指导教师：周 迎 春

2015年06月06日

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目录

前言··········································3

一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、 九、 十、 十一、. 设计任务及资料·······························4 负荷计算和无功补偿··························7 变电所位置和型式的选择······················9 变电所主变压器及主接线方案的选择············9 短路电流的计算······························10 变电所一次设备的选择与校验··················13 变电所高、低压线路的选择····················15 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定······19 防雷保护和接地装置的设计····················21 设计心得体会································22 附录——参考文献····························23

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前 言

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给用；电能的输送和分配既简单经济，

又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工程机械制造厂里，

电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品本钱中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品本钱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，降低生产本钱，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。

电能从区域变电站进入机械厂后，首先要解决的就是如何对电能进展控制、变换、分配和传输等问题。在机械厂，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心局部是变电所。一旦变电所出了事故而造成停电，那么整个机械厂的生产过程都将停顿进展，甚至还会引起一些严重的平安事故。

机械厂变电所要很好地为生产效劳，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须到达以下根本要求：

(1)平安

在电能的供给、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

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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，适应开展

一、设计任务书及资料

〔一〕设计题目

龙翔机械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，并适当考虑到工厂的开展，按照平安可靠、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上下压设备和进出线，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。

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最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 〔三〕设计依据

1、工厂总平面图，如图1所示

图1

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 4600 h ，日最大负荷持续时间为6 h 。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220伏。本厂的负荷统计资料如表1所示。

表1 工厂负荷统计资料

厂房厂房名称 编号 1 铸造车间 负荷 类别 动力 设备容量 需要系数 功率因数 (KW) Kd cosφ 380 0.3 0.7 P30 Q30 S30 (KW) (Kvar) (KVA)I30 (A) . .word.zl.

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照明 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 锻压车间 金工车间 工具车间 电镀车间 热处理 车间 装配车间 机修车间 锅炉房 仓库 生活区 合计 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 照明 12 350 10 400 10 360 10 280 10 200 5 180 5 200 5 100 2 30 2 480 0.9 0.3 0.7 0.2 0.8 0.3 0.9 0.5 0.8 0.6 0.8 0.3 0.8 0.2 0.8 0.7 0.8 0.4 0.8 0.7 1.0 0.65 1.0 0.65 1.0 0.6 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.70 1.0 0.65 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.9

3、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，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。该干线的导线型号为 LGJ-150 ，导线为等边三角形排列，线距为 2 m；干线首端〔即电力系统的馈电变电站〕距离本厂约8 km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500 MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7 s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80 km，电缆线路总长度为 25 km 。

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4、气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 38°C，年平均气温为 23°C，年最低气温为 -8°C，年最热月平均最高气温为 33°C，年最热月平均气温为 26 °C，年最热月地下0.8m处平均温度为 25°C，当地主导风向为 东北风，年雷暴日数为 20 。

5、地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 500 m，地层土质以 砂粘土为主，地下水位为 2 m。

6、电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所的高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月根本电费按主变压器容量计为 18元/KVA，动力电费为 0.2 元/KW·h.，照明〔含家电〕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 。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6~10KV为800元/KVA。

〔四〕设计任务

1、设计说明书 需包括： 1〕前言 2〕目录

3〕负荷计算和无功补偿 4〕变电所位置和型式的选择

5〕变电所主变压器台数、容量与类型的选择 6〕变电所主接线方案的设计

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7〕短路电流的计算

8〕变电所一次设备的选择与校验 9〕变电所进出线的选择与校验

10〕变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定 11〕防雷保护和接地装置的设计 12〕附录——参考文献

2、设计图纸 需包括 1〕变电所主接线图1X。 2〕变电所平1X*。

3〕其他，如某些二次回路接线图等*。

(五)设计时间

自2015年6月 1日至2015年 6月6日〔 1周〕

二、负荷计算和无功补偿

表2 龙翔机械厂负荷计算表

厂房编号 1 厂房名称 铸造车间 负荷 类别 动力 照明 设备容量 (KW) 380 12 需要系数 Kd 0.3 0.9 功率因数 cosφ 0.7 1.0 功率因数 P30 (KW) Q30 S30 (Kvar) (KVA)I30 (A) tanφ 1.02 0 114 10.8 116.28 0 . .word.zl.

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小计 2 锻压车间 金工车间 工具车间 电镀车间 热处理 车间 装配车间 机修车间 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 9 锅炉房 照明 小计 动力 10 11 仓库 生活区 合计 照明 小计 照明 动力 照明 392 350 10 360 400 10 410 360 10 370 280 10 290 200 5 205 180 5 185 200 5 205 100 2 102 30 2 32 480 2480 556 K∑p =0.8 计入 K∑q =0.85 0.3 0.7 0.2 0.8 0.3 0.9 0.5 0.8 0.6 0.8 0.3 0.8 0.2 0.8 0.7 0.8 0.4 0.8 0.7 0.65 1.0 0.65 1.0 0.6 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.70 1.0 0.65 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.9 1.17 0 1.17 0 1.33 0 0.75 0 0.75 0 1.02 0 1.17 0 0.75 0 0.75 0 0.48 114.8 105 7 112 80 8 88 108 `9 117 140 8 148 120 4 124 54 4 58 40 4 44 70 1.6 71.6 12 1.6 13.6 336 1227 116.28 122.85 0 122.85 93.6 0 93.6 143.64 0 143.64 105 0 105 90 0 90 55.08 0 55.08 46.8 0 46.8 52.5 0 52.5 9 0 9 161.28 996.03 163.4 166.2 128.4 185.2 181.4 153.2 80 64.2 88.7 16.3 372.7 248.2 252.5 195.08 281.3 275.6 232.7 121.5 97.5 134.2 24.7 566.2 3 4 5 6 7 8 0.76 981.6 846.6 1296 1969 1、 无功功率补偿 由表2可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有 0.76．而供电部门要求该厂10KV侧最大负荷时的功率因数不应低于 0.9。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0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

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Q C =P30(tanφ1-tanφ2)=981.6[tan(arccos0.76)- tan(arccos0.92)] kvar=374 kvar 参照图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏*，并联的日期为BW0.4-14-3型,采用其方案1〔主屏〕1台与方案3〔辅屏〕4台相组合，总容量84 kvar×5=420 kvar。因此，无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表3所示.

表3 无功补偿后工厂的计算负荷

计算负荷 项 目 cosφ P30/(KW) 981.6 981.6 0.015s30=16 Q30/(Kvar) 846.6 - 420 426.6 0.06 s30=64 S30/(KVA) 1296 1070 1031 I30/(A) 1969 1626 59.5 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后负荷 主变压器功率损耗 10KV侧负荷总计 0.76 0.917 0.94 965.6 362.6

三、变电所位置和型式的选择

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，计算公式为式〔3-2〕和式〔3-3〕。

xP1x1P2x2P3x3P1P2P3(Px) 〔3-2〕 PiiiPyP2y2P3y3y11P1P2P3(Py) 〔3-3〕 Piii由计算结果可知，工厂的负荷中心在5号厂房〔仓库〕的东南角〔参看图11-3〕。考虑到周围环境及进出线方便，决定在5号厂房〔仓库〕的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。

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四、变电所主变压器及主接线方案的选择

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：

装设两台主变压器 型号亦采用S9型，而每台变压器容量按式〔3-5〕和式〔3-6〕选择，即

SNT(0.6~0.7)900KVA(540~630)KVA

且 SNTS30()(13216044.4)KVA336.4KVA

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，亦由与邻近单位相联的高压联络线来承当。

主变压器的联结组均采用Yyn0。 2、 变电所主接线方案的选择 主接线方案：

装设两台主变压器的主接线方案 如图2所示〔低压侧主接线从略〕。

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图2 装设两台主变压器的主接线方案 〔附高压柜列图〕

五、短路电流的计算

1、 绘制计算电路 如图3所示

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图3短路计算电路

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，那么

Id1Sd3Ud1Sd3Ud2100MVA310.5KV5.5KAId2100MVA30.4KV144KA3、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。 〔1〕电力系统 Soc500MVA，故

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X1100MVA/500MVA0.2

*〔2〕架空线路 查表8-37得LGJ-150的X00.36/KM ,而线路长8km,故

X2(0.368)100MVA/(10.5KV)22.6

*〔3〕电力变压器 查表3-1 ，得UZ%=4.5，故

X*34.5100MVA4.5 1001000KVA因此，短路计算等效电路图如图4所示。

图4 短路计算等效电路

3、 计算k-1点〔10.5KV侧〕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

**X*XX120.22.62.8（k1）〔2〕三相短路电流周期分量有效值

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（3）Ik-1Id1X*(K1)5.5KA1.96KA 2.8〔3〕其他短路电流

（3）（3）3）II（Ik11.96KAi（3）sh2.551.965.0KA I（3）sh1.511.962.96KA

〔4〕三相短路容量

（3）Sk1Sd100MVA35.7MVA *2.8X（k1）4、 计算k-2点〔0.4KV侧〕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

**X*X1X*2X30.22.64.57.3（k2）〔2〕三相短路电流周期分量有效值

（3）Ik-2Id2X*(K2)144KA19.7KA 7.3〔3〕其他短路电流

（3）（3）3）II（Ik219.7KAi（3）sh1.8419.736.2KA I（3）sh1.0919.721.5KA

〔4〕三相短路容量

（3）Sk2Sd100MVA13.7MVA *7.3X（）k2以上短路计算结果综合如表4所示。(说明：工程设计说明书中可只列出短路计算结果。)

表4 短路计算

短路计算点 三相短路电流〔KA〕 三相短路容量〔MVA〕 . .word.zl.

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(3)IKK-1 K-2 I(3) 1.96 19.7 (3)I (3)ish (3)Ish (3)SK 1.96 19.7 1.96 19.7 5.0 36.2 2.96 21.5 35.7 13.7 六、变电所一次设备的选择与校验

1、10KV侧一次设备的选择校验 如表5所示.

表5 10KV侧一次设备的选择校验

选择校验工程 电压 电流 断流 能力 动稳定度 (3)ish 热稳定度 (3)Itima 其它 装置地点条件 参数 UN 10KV UN·E IN 57.7A (I1N·T) IN·E IK(3) 数据 1.96KA IOC 5.0KA imax 1.962×1.9=7.3 I2t·t 额定参数 高压少油断路器SN10-10Ⅰ10 KV 630A 16KA 40KA 162×2=512 一次设备型号规/630 高压隔离开关GN10 KV 200A － 25.5KA 102×5=500 610/200 8高压熔断器RN2-10 电压互感器JDJ-10 电压互感器10 KV 0.5A 50KA － － 10 /0.1KV － － － － 格 100.10.1//333KV JDZJ-10 － － － － 电流互感器LQJ-10 10 KV 100/5A － 225×2×0.1=31.8 (90×0.1)2×1=81 二次负荷 . .word.zl.

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0.6Ω 避雷器FS4-10 户外隔离开关GW4-12/400 10 KV 12 KV － 400A － － 25KA 102×5=500

表5所选一次设备均满足要求。

2、380V侧一次设备的选择校验，如表6所示。

表6 380V侧一次设备的选择校验

选择校验工程 装置地点条件 参数 数据 电压 UN 380V UN·E 380V 电流 I30 总1320A IN·E 1500A 630A (大于I30) 200A (大于I30) 1500A 断流能力 动稳定度 (3)ish 热稳定度 (3)Itima IK(3) 19.7KA IOC 40KA 30KA (一般) 25KA (一般) － 36.2KA imax － 19.72×0.7=272 I2t·t － 额定参数 一次设备型号规格 低压断路器DW15-1500/3D 低压断路器DZ20-630 低压断路器DZ20-200 低压刀开关 HD13-1500/30 电流互感器LMZJ1-0.5 电流互感器LMZ1-0.5 380V － － 380V － － 380KV － － 500V 1500/5A 100/5A 160/5A － － － 500V － － － 表6所选一次设备均满足要求。

3、上下压母线的选择 参照表5-28, 10KV母线选LMY-3(40×4)，即母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选LMY-3(120×10)+80×6，即母线尺寸为120mm×10mm，

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而中性线尺寸为80mm×6mm。.

七、变电所进出线及与邻近单位联络线的选择 1、10KV高压进线和引入电缆的选择

〔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。

1〕按发热条件选择 由I30=I1N.T=57.7A及室外环境温度33℃，查表8-36初选LJ-16，其35℃时的Ial=93.5A≥I30，满足发热条件。

2〕校验机械强度 查表8-34，最小允许截面Amin=35mm2，因此按发热条件选择的LJ-16不满足机械强度要求，故改选LJ-35。 由于此线路很短，所以不需要校验电压损耗。

〔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接埋地敷设。

1〕按发热条件选择 由I30=I1N.T=57.7A及土壤温度25℃，查表8-44，初选缆芯截面为25mm2的交联电缆，其Ial=90A＞I30，满足发热条件。

2〕校验短路热稳定度 按式〔5-41〕计算满足短路热稳定度的最小截面 Amin=I(3)timaC=1960×

0.75mm2 = 22 mm2＜ A = 25 mm2 77式中C值由表5-13差得；tima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YJL22-10000-3×25电缆满足短路热稳定条件。 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电缆直接埋地敷设。

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1〕按发热条件选择 由I30=210A及地下0.8m土壤温度为25℃，查表8-43初选缆芯截面120mm2，其Ial=212A＞I30，满足发热条件。

2〕校验电压损耗 由图11-3所示工厂平面图量得变电所至1号厂房的距离约为100m，而由表8-42查得1200mm2的铝芯电缆的R0=0.31Ω/km〔按缆芯工作温度75℃计〕，X0=0.07Ω/km，又1号厂房的P30=114.8kw，Q30=112.68kar，因此按式〔8-14〕得：

114.8KW(0.310.1)116.28kvar(0.070.1)11.5V

0.38KV11.5VU%100%3% < Ual%5%

380VU故满足允许电压损耗的要求。

3〕短路热稳定度校验 按式〔5-41〕计算满足短路热稳定度的最小截面

(3) Amin=ItimaC=19700×

0.75mm2 = 224 mm2

76由于前面按发热条件所选120 mm2的缆芯截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为240 mm2的电缆，即选VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。

〔2〕馈电给2号厂房〔锻压车间〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

〔3〕馈电给3号厂房〔热处理车间〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

〔4〕馈电给4号厂房〔电镀车间〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

〔5〕馈电给5号厂房〔仓库〕的线路 由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型〔见表8-30〕5根〔包括3

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根相线、1根N线、1根PE线〕穿硬塑料管埋地敷设。

1〕按发热条件选择 由I30=16.2A及环境温度〔年最热月平均气温〕为26℃，查表8-41，相线截面初选4mm2，其Ial≈19A＞I30，满足发热条件。

按规定，N线和PE线截面也都选4mm2，与相线截面一样。即选BLV-1000-1

×4mm2塑料导线5根穿内径25mm的硬塑料管埋地敷设。

2〕校验机械强度 查表8-35，最小允许截面Amin=2.5mm2，因此上面所选4mm2的导线满足机械强度要求。

3〕校验电压损耗 所选穿管线，估计长50m，而由查表8-39查得R0=8.55Ω/km，X0=0.119Ω/km，又仓库的P30=13.6 kw，Q30=9kar，因此：

13.6KW(8.550.05)9kvar(0.1190.05)15.4V

0.38KV15.4VU%100%4% < Ual%5%

380VU故满足允许电压损耗的要求。

〔6〕馈电给6号厂房〔工具车间〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

〔7〕馈电给7号厂房〔金工车间〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

〔8〕馈电给8号厂房〔锅炉房〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

〔9〕馈电给9号厂房〔装配车间〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

〔10〕馈电给10号厂房〔机修车间〕的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。〔方法同上，从略〕。

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〔11〕馈电给11号〔生活区〕的线路 采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。

1〕按发热条件选择 由I30=413A及室外环境温度为33℃，查表8-40，初选BLX-1000-1×240，其Ial≈455A＞I30，满足发热条件。

2〕校验机械强度 查表8-35，最小允许截面Amin=10mm2，因此BLX-1000-1×240的导线满足机械强度要求。

3〕校验电压损耗 由图11-3所示工厂平面图量得变电所至11号生活区负荷中心的距离约为200m，而由表8-36查得其阻抗值与BLX-1000-1×240近似等值的LJ-240D的阻抗R0=0.14Ω/km，X0=0.30Ω/km〔按线间几何平均距0.8m计〕，又生活区的P30=336 kw，Q30=161.28.6 kar，因此

336KW(0.140.2)161.28kvar(0.30.2)50V

0.38KV50VU%100%13% > Ual%5%

380VU不满足允许电压损耗的要求。为确保生活用电〔照明，家电〕的电压质量，决定采用四回BLX-1000-1×120的三相架空线路对生活区供电。PEN线采用BLX-1000-1×70橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格〔此略〕。 3、作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设。与相距约2km的邻近单位变配电所的10KV母线相联。

〔1〕按发热条件选择 工厂二级负荷容量共335.1KVA，

I30=335.1/310KV=19.3A而最热月土壤平均温度为25℃，查表8-44，初选缆芯截面为25mm2的交联聚乙烯铝芯电缆，〔该型电缆最小芯线截面为25 mm2〕其Ial=90A＞I30，满足发热条件。

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〔2〕校验电压损耗 由表8-42查得缆芯截面为25mm2铝芯电缆的R0=1.54Ω/km〔按缆芯工作温度80℃计〕，X0=0.12Ω/km，又二级负荷的P30=334.4 kw，Q30=273.78 kar，线路长度按2km计，因此

334.4KW(1.542)273.78kvar(0.122)109.5V

10KV109.5VU%100%1.1% < Ual%5%

10000VU满足允许电压损耗的要求。

3〕短路热稳定度校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25mm2交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位10KV的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进展，只有暂缺。

综合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11-10所示。

表7 变电所进出线和联络线的型号规格

线路名称 10KV电源进线 主变引入电缆 至1号厂房 至2号厂房 至3号厂房 至4号厂房 380V低压出线 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 至11号生活区 与邻近单位10KV联络线 导线和电缆的型号规格 LJ-35铝绞线〔三相三线架空〕 YJL22-10000-3×25交联电缆〔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〕 BLV-1000-1×4铝芯塑料线5根穿内径25mm的硬塑料管 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〕 四回路每回路3×BLX-1000-1×120+1×BLX-1000-1×70橡皮线 〔三相四线架空〕 YJL22-10000-3×25交联电缆〔直埋〕

八、变电所二次回路方案的现在与继电保护的整定

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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，其控制和信号回路如下图。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电能计量柜，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。 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/(开口三角形)的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。其接线如图6-8所示。

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，其接线如图6-9所示。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，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。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度等级按规X要求。 4、变电所的保护装置 〔1〕主变压器的继电保护装置

1〕装设瓦斯保护 当变压器油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，那么动作于跳闸。

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

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①过电流保护动作电流的整定 利用式〔6-2〕，式中，IL．max= 2I1N．T= 2×1000KVA/(310KV)=2×57.7A=115A，Krel=1.3, Kre=0.8 ，Ki=100A/5A=20 ，因此，动作电流为

IOP1.31115A9.3A

0.820因此，过电流保护动作电流Iop整定为10A。〔注意：GL15型感应式过电流继电器动作电流只能2~10A，且为整数〕

②过电流保护动作时间的整定 由于本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护动作时间〔10倍动作电流动作时间〕可整定为最短的0.5S。 ③过电流保护灵敏系数的检验 利用式〔6-4〕，式中，

IK．min= I〔2〕K-2/KT= 0.866 I〔3〕K-2/KT=0.866×19.7KA/(10KV/0.4KV)=0.682KA，IOP.1 =IOP Ki / KW =10A×20/1=200A 因此，其保护灵敏系数为

SP682A/200A3.411.5

满足规定的灵敏系数1.5的要求。

2〕装设电流速断保护 利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。

〔3〕①速断电流的整定 利用式〔6-5〕，式中，IK．Krel=1.4, KW=1 ，max= IK-2=19.7KA，

Ki=100A/5A=20 ，KT=10KV/0.4KV=25 ，因此，速断电流为

IqP1.4119700A55A

2025速断电流倍数整定为

KqPIqbIop55A5.5 10A〔注意：Kqb可不为整数，但必须在2~8之间。〕 ②电流速断保护灵敏系数的检验 利用式〔6-6〕，式中，

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IK．min= I〔2〕K-1= 0.866 I〔3〕K-1=0.866×1.96KA=1.7KA，Iqb..1 =Iqb Ki / KW =55A×20/1=1100A 因此，其保护灵敏系数为

SP1700A/1100A1.551.5

从表6-1可知，按GB50062-1992规定，电流保护〔含电流速断保护〕的最小灵敏系数为1.5，因此，满足规定的灵敏系数的要求。 〔2〕作为备用电源的高压联络线的继电保护装置

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，去分流跳闸的操作方式。

①过电流保护动作电流的整定 利用式〔6-2〕，式中，IL．max= 2I30 I30=

I30()(S30.1S30.4S30.8)/(3U1N)(13216044.4)KVA/(310KV)=19.4A， Krel=1.3, KW=1 ，Kre=0.8 ，因此，动作电流为

IOP1.31219.4A6.3A

0.810因此，过电流保护动作电流Iop整定为7A。

②过电流保护动作时间的整定 按终端保护考虑，动作时间整定为0.5S。 ③过电流保护灵敏系数 因为数据资料不全，暂缺。

2〕装设电流速断保护 亦利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。但因数据资料不全，其整定计算亦暂缺。 〔3〕变电所低压侧的保护装置

1〕低压总开关采用DW15-15000/3型低压断路器，三相均装设过流脱扣器，既可实现对低压侧相间短路和过负荷的保护，又可实现对低压单相接地短路的保护。脱扣器动作电流的整定可参看文献[2]、[3]或其他手册，限于篇幅，此略。 2〕低压侧所有出线上均装设DZ20型低压断路器控制，其过流脱扣器可实现对

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线路短路故障的保护。限于篇幅，整定计算略。

九、变电所的防雷保护与接地装置的设计

1、变电所的防雷保护

〔1〕直击雷防护 在变电所的屋顶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。避雷针采用直径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

1〕在10KV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。其引下线采用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。

2〕在10KV高压配电室内装设GG-1A〔F〕-54型高压开关柜，其中配有FS4-10型阀式避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来雷电侵入波的危害。 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，用以防护沿架空线入侵的雷电波。

2、变电所公共接地装置的设计

〔1〕接地电阻的要求 按表9-23，本变电所的公共接地装置的接地电阻满足以下条件： RE≤4Ω

且： RE≤

120V120V4.4 IE27A. .word.zl.

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式中， IE =

10(803525)A27A

350 因此公共接地装置的接地电阻应满足RE≤4Ω。

〔2〕接地装置的设计 采用长2.5m、φ50mm的镀锌钢管数，按式〔9-24〕计算初选16根，沿变电所三面均匀布置〔变电所前面布置两排〕，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。变压器室有两条接地干线、上下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25mm×4mm的镀锌扁钢。变电所接地装置平面布置图如图11-9所示。

接地电阻的验算：

RE=

满

足

RE(1)n/l100•m/2.5m3.85 n160.65≤

4

Ω

的

要

求

。

RE

十、心得体会

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通过本次的工厂供配电课程设计，自己在多方面都有很大的提高，专业知识的掌握得到了强化，它要求我们把所学的知识全部试用，融会贯穿的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分开掘自身的潜力，开拓思路设计合理适用的工厂供电系统。

课程设计过程中，注重的是理论知识的实际应用。开场的负荷计算、无功补偿和短路计算根本上可以结合书上的例题很快完成，在选择主接线方案的过程中，因为对接线方式没有充分理解，加上画图技术比拟生疏，进度变得十分缓慢，但是随着设计的深入及对各种方案的研究比照，问题很快就得到解决。

最后，感谢教师一个学期来对我的指导，让我得以完本钱来不可能完成得供电课程设计书，让我的专业知识更上一层楼，拓宽了我得专业知识层面，非常感谢教师！

十一、附录参考文献

1. ?工厂供电? 2005年7月第4版 机械工业 X介才 编

2. ?中小型变电所实用设计手册? 2000年5月第1版 中国水利水电 雷振山

编

3. ?实用供配电技术手册? 2002年1月第一版 中国水利水电 X介才 编 4. ?常用供配电设备选型手册 ?1998年2月第一版煤炭工业 王子午 徐泽植 编 5. ?10kV及以下供配电设计与安装图集?中册 2002年1月第一版 煤炭工业

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王子午 陈昌 编

6. ?工厂常用电气设备手册下册补充本〔一〕，〔二〕? 2003年二月第一版 中国

电力

7. ?建筑工程常用材料设备产品大全? 1992年10月第一版

8. ?工业与民用配电设计手册第二版? 1994年12月第一版 中国电力 9. ?现代建筑电气设计实用指南? 2000年1月第一版 中国水利水电 10. ?建筑电气设计与施工? 2000年9月第一版

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