某工厂配电线路及变电所设计

《电力工程课程设计》是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一，其目的是加深理论知识的理解，掌握《电力工程》中涉及到的基本工程计算方法，并能对中小型变电所的电气部分进行设计，同时，也使学生受到工程实践应用的基本训练。

设计内容以中小型变电所电气部分的初步设计为重点，要求学生充分发挥主动性与创造性，在老师的指导下完成课程设计，并撰写格式、符号、字数均符合规定的课程设计说明书和相应图纸。

一.确定车间变电所变压器的台数和容量

（一）负荷计算

根据设计资料，按需要系数法对工厂各车间负荷进行统计计算，下面以第一车间为例进行计算。第一车间的视在计算负荷为

KVA=800.5KVA

查表A-1,选择型号为S9-1000/10型、电压为10/0.4KV、Yyn0联接的变压器，其技术数据为：=1.7KW, =10.3KW, =0.7, =4.5,变压器的负荷率=800.5/1000=0.8,则变压器的功率损耗为

= KW=8.3KW

 kvar=35.8kvar

依此类推，将工厂各车间计算负荷的结果汇总于下表

由于工厂厂区范围不大，高压配电线路上的功率损耗可忽略不计，因此上表中所示车间变压器高压侧的计算负荷可认为就是总降压变电所出线上的计算负荷。取=0.95,则总降压变电所低压母线上的计算负荷为

=0.954809.7kW=4811.4kW

=0.951654.5kvar=1680.1kvar

==5096.3KV·A

因为负荷均为一级负荷，故在总降压变电所可装设两台容量为6300KV·A的变压器。

查表A-2，选择S9-6300/35型、35/10.5KV的变压器。

由于总降压变电所低压侧的功率因数为

=0.944>0.9

故不需在低压侧装设电容器进行补偿。

二.变（配）变电所主接线图设计

(1)总降压变电所   因为本设计所有的负荷均为一次负荷，为提高供电的可靠性，应在总降压变电所装设两台变压器，本设计采用一次侧采用桥式接线、二次侧采用单母线分段接线，这种接线的好处是所用设备少，结构简单，占地面积小，供电可靠性高，适用于具有两回电源进线和两台变压器的总降压变电所。

(2)车间变电所     车间变电高、低压侧均采用单母线分段接线。这种接线的供电可靠性相当高，当一台变压器或一回电源进线故障或检修时，通过切换操作，可迅速恢复对整个变电所的供电，非常符合本设计的一级负荷的要求。

变电所总的接线图间图-1

三.导线截面选择

(1)35KV汇流母线    户外配电装置的汇流母线多采用软导线，因此35KV汇流母线

选用钢芯铝绞线。

1)按经济电流密度选择导线截面积。35KV母线的最大持续电流为104A，因年最大负荷利用小时=5600h，查表3-3得，经济电流密度=0.9 ，则导线的经济截面为

初选LGJ-95型钢芯铝绞线。

2)检验发热条件。查表A-8和表A-10得，时LCJ-95型钢芯铝绞线的载流量为A=314.9A>104A,因此满足发热条件。

3)检验机械强度。查表3-2知，35KV及以上的钢芯铝绞线最小截面积为35 ，所选LGJ-95型钢芯铝绞线满足机械强度要求。

(2)10KV汇流母线

1)按发热条件选择截面积。10KV母线的最大持续电流为58A,初选TJ-50型导线

2)检验机械强度。查表3-2知，10~35KV的导线最小截面为35，所选导线满足机械强度要求。

3)检验发热条件。查表A-8和表A-10得，时TJ-50型导线的载流量为

A=253.8A>58A, 因此满足发热条件。

四.确定短路计算点，计算三相短路电流

为了选择高压电气设备，整定继电保护，必须进行短路电流计算。短路电流按系统正常运行方式进行计算，其计算电路图和短路点的设置如下图所示（依一车间为例）。

短路电流计算电路图

根据计算电路图做出计算短路电流的等效电路图如下图

1：求各元件电抗标幺值

设=100MV·A，=37KV, =10.5kV, =0.4kV,则

=1.56kA

=5.5kA

=144.3kA

(1)电力系统

=287MV·A时 =0.35

=107MV·A时     =0.93

(2)架空线路WL =0.36

(3)主变压器 =1.19

(4)车间变压器 =4.5

2.系统最大运行方式下三相短路电流及短路容量的计算

(1) 

=0.93

因此点短路时的三相短路电流及短路容量分别为

=1.68kA

=2.551.68kA=4.28kA

=1.511.68kA=2.54kA

 MV·A =107.53 MV·A

(2) 

  =0.93+1.19=2.12

因此点短路时的三相短路电流及短路容量分别为

=2.59kA

=2.552.59kA=6.6kA

 =1.512.59kA=3.91kA

 MV·A =47.17 MV·A

(3) 点为

 =0.93+0.36+1.19+4.5=6.98

因此， 点短路时的三相短路电流及短路容量分别为

=20.67kA

=1.8420.67kA=38.03kA

=1.0920.67kA=22.53kA

MV·A=14.33MV·A

系统最小运行方式下短路电流计算过程从略，将计算结果汇总于下表

(1)主变35KV侧设备   主变35KV侧计算电流A=104A

35kV配电装置采用户外布置，各设备有关参数见下表

根据需要对总降压变电所安装如下继电保护装置：主变压器保护以及10KV母线保护。

1.主变压器保护

总降压变电所容量为5096.3KV·A，根据规程要求，应装设瓦斯保护，电流速断保护、过电流保护、以及过负荷保护。主变压器继电保护展开图见表2.

(1)电流速断保护 保护采用两相两继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器电流比

=100/5=20,保护装置的动作电流应躲过变压器二次侧母线的最大三相短路穿越电流，即，

A=955.5A

A=47.8A

灵敏度应按变压器一次侧的最小两相短路电流来校验，即

==4.1>2

(2)过电流保护 采用三个电流互感器结成完全星型联接方式，继电器为DL-11型，

电流互感器电流比=100/5=20, =0.85，=1.5，保护装置的动作电流应躲过变压器可能出现的最大负荷电流，即

A=220.1A

A=11A

动作时间取1.5s。

灵敏度应按变压器二次侧母线的最小两相短路穿越电流来校验，即

==3.99>1.5

(3)过负荷保护 用一个DL-11型继电器构成，保护装置动作电流应躲过变压器额定电流，即

A=427.9A

动作时间取10~15s。

2.10KV馈电线路保护

由降压变电所送至每个车间变电所的线路需装设瞬时电流速断保护和过电流保护。保护采用两相继电式接线，继电器为DL-11型，电流互感器电流比为=50/5=10。现以一车间变电所为例进行整定计算。

(1)电流速断保护 保护装置的动作电流应躲过车间变压器二次侧母线（点）的最大三相短路穿越电流，即

 A=1023.7A

A=102.3A

灵敏度按馈电线路首段（点）的最小两相短路电流来校验，即

==3.02>2

(2)过电流保护 保护装置的动作电流应躲过线路最大负荷电流，即

46.2A=97.8A

A=9.78A

动作时间取0.7s

灵敏度应按车间变电所变压器二次侧母线（点）的最小两相短路穿越电流来校验，即

==7.61>1.5

限于篇幅，10KV母线保护等继电器整定保护整定计算从略。

七.课程设计教材及主要参考资料

[1] 孙丽华主编. 电力工程基础. 北京：机械工业出版社，2006

[2] 刘介才主编. 工厂供电简明设计手册. 北京：机械工业出版社，1993

[3] 段建元编. 工厂配电线路及变电所设计计算. 北京：机械工业出版社，1982

[4] 刘介才主编.工厂供电设计指导. 北京：机械工业出版社，1999

[5] 苏文成主编. 工厂供电. 北京：机械工业出版社，1999

[6] 王辉 李诗洋编 2014AUTOCAD电气设计. 北京：电子工业出版社，2013

八、心得与体会

这次设计锻炼了我的实践操作的能力，让我了解到在学习中自己还有很多不足和弱点，可以及时针对不足加以弥补，更加牢固地掌握所学知识和技能。相信在以后的学习中，只要努力就一定可以获得更大的进步！      这次设计我完成了：车间负荷计算和无功补偿，变电所型式的选择；选定了主变压器型号、容量、及台数；确定了主接线方案；选择了变电所的进出线；初步设计了二次回路的设计及整定继电保护；最后进行防雷和接地保护的设计。并且绘制了车间变电所主接线图、车间平面布置图、车间低压配电系统图、车间平面布线图。     

  学海无涯，天道酬勤，在今后的道路上，我会继续充实自己，实现自我和超越自我。