摘 要
为使工厂供电工作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，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后，做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要求：
1、安全 在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。
2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求。
3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求
4、经济 供电系统的投资少，运行费用低，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，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。同时，学习了工厂供电，做这次课程设计就是为了巩固对所学知识的深化理解，对将来走上工作岗位从事低压电气的设计有很大的帮助。
本次设计主要是总降压变电所和车间变电所的设计，包括总降压变电所所址的选择，负荷统计，总降压变电所的主接线和车间变电所主接线的选择，架空线、电缆等高压电气设备的选择，最后进行防雷和接地保护。
任 务 书
设计题目： 工厂总降压变电所及高压配电系统设计
1.2设计依据(12)
(3)
(4)
(13)
(5)
(2)
道路
(1)
(6)
(7)
(9)
(10)
(14)
(15)
道路
(8)
(11)
比例：1：5000
1.2设计依据
1.2.1工厂总平面布置图
(12)成品试验站内大型集中负荷
(3)成品试验车间
(4)锻造车间
(5)电机修理车间
道路
(13)原料车间
(2) 加压站
(1)半成品试验车间
(6)汽车库
(9)设备处仓库
(10)空压房
(7)机械加工车间
(14)线圈车间
(11)备件车间
(8)锅炉房
道路
(15)新品试制车间
比例：1：5000
1.2.2全厂各车间负荷情况汇总表。
| 序号 | 车间名称 | Pe/kW | Kd | cosφ |
| 1 | 电机修理车间 | 2300 | 0.6 | 0.7 |
| 2 | 机械加工车间 | 880 | 0.65 | 0.65 |
| 3 | 新品试制车间 | 650 | 0.55 | 0.6 |
| 4 | 原料车间 | 550 | 0.35 | 0.65 |
| 5 | 备件车间 | 560 | 0.5 | 0.7 |
| 6 | 锻造车间 | 180 | 0.6 | 0.65 |
| 7 | 锅炉房 | 260 | 0.9 | 0.8 |
| 8 | 空压房 | 302 | 0.8 | 0.65 |
| 9 | 汽车库 | 56 | 0.5 | 0.7 |
| 10 | 线圈车间 | 328 | 0.55 | 0.65 |
| 11 | 半成品试验车间 | 750 | 0.65 | 0.75 |
| 12 | 成品试验车间 | 25 | 0.35 | 0.6 |
| 13 | 加压站（10KV转供负荷） | 274 | 0.55 | 0.65 |
| 14 | 设备处仓库（10KV转供负荷） | 654 | 0.55 | 0.75 |
| 15 | 成品试验站内大型集中负荷 | 3874 | 0.65 | 0.75 |
1）当地供电部门可提供两种电源：
①从某220/35KV区域变电站提供电源，该站距离厂南5公里；
②从某35/10KV变电所，提供10KV备用电源，该所距离厂南5公里。
2）配电系统技术数据。
（1）区域变电站35KV母线短路数据为：
| 运行方式 | 电源35千伏母线短容量 | 说明 |
| 系统最大运行方式时 | S（3）dmax=580兆伏安 | |
| 系统最小运行方式时 | S（3）dmin=265兆伏安 |
3）供电部门对工厂提出的技术要求：
①区域变电站35KV馈电线路定时限过流保护装置的整定时间为1.8秒，要求厂总降压变电所的保护动作时间不大于1.3秒。
②工厂在总降压变电所35KV侧计量。
③功率因素值应在0.9以上。
1.2.4工厂的负荷性质
①本工厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大负荷利用小时数为2500小时。
②锅炉房提供高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。由于距离市区较远，消防用水需要厂方自备。因此，锅炉房要求较高的可靠性。
1.2.5工厂的自然条件
（1）年最高气温为40℃，年最低气温5℃，年平均气温为10℃。
（2）站所选地址地质以粘土为主，地下水位3-5米。
（3）风向以东南风为主。
1.3设计任务及设计大纲
1.3.1高压供电系统设计
根据供电部门提供的资料，选择本厂最优供电电压等级。
1.3.2总变电所设计
1）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留下2-3个较优方案进行详细计算和分析比较（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。
2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。
3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及效验。选用设备型号、数量、汇总设备一览表。
4）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。
5）配电装置设计：包括配电装置形式的选择、设备布置图。
6）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。
1.4设计成果
1.4.1设计说明书
包括对各种设计方案分析比较的扼要说明，并附有必要的计算及表格。
1.4.2设计图纸
1）降压变电所电气主结线图。
2）变电所平面布置图
3）主变压器保护原理接线图。
一.全厂负荷计算
1.计算负荷的确定
根据任务书的要求，按照需要系数法求计算负荷，相关计算公式如下。
有功计算负荷为 （1—1）
无功计算负荷为 （1—2）
视在计算负荷为 （1—3）
计算电流为 （1—4）
得各项数据列表1—1所示（下表数据均为10kV侧）：
表1—1计算负荷统计
| 序号 | 用电设备 | Pe/kW | Kd | Cosφ | 计 算 负 荷 | |||
| /kW | /kvar | /kVA | /A | |||||
| 1 | 半成品试验车间 | 750 | 0.65 | 0.75 | 487.5 | 429 | 9.38 | 37.5 |
| 2 | 原料车间 | 550 | 0.35 | 0.65 | 192.5 | 225.23 | 296.28 | 17.1 |
| 3 | 成品试验车间 | 25 | 0.35 | 0.6 | 7.4 | 1193.54 | 1493.27 | 86.2 |
| 4 | 锻造车间 | 180 | 0.6 | 0.65 | 108 | 126.36 | 166.23 | 9.6 |
| 5 | 电机修理车间 | 2300 | 0.6 | 0.7 | 1380 | 1407.6 | 1971.23 | 113.8 |
| 6 | 汽车库 | 56 | 0.5 | 0.7 | 28 | 28.56 | 40 | 2.3 |
| 7 | 机械加工车间 | 880 | 0.65 | 0.65 | 572 | 669.24 | 880.38 | 50.8 |
| 8 | 锅炉房 | 260 | 0.9 | 0.8 | 234 | 175.5 | 292.5 | 16.9 |
| 9 | 设备处仓库（10KV转供负荷） | 654 | 0.55 | 0.75 | 359.7 | 316.54 | 479.15 | 27.7 |
| 10 | 空压房 | 302 | 0.8 | 0.65 | 241.6 | 282.67 | 371.85 | 21.5 |
| 11 | 备件车间 | 560 | 0.5 | 0.7 | 280 | 285.6 | 399.96 | 23.1 |
| 12 | 成品试验站内大型集中负荷 | 3874 | 0.65 | 0.75 0.88 | 2518.1 | 2215.93 | 3357.20 | 193.8 |
| 13 | 加压站（10KV转供负荷） | 274 | 0.55 | 0.65 | 150.7 | 176.32 | 231.95 | 13.4 |
| 14 | 线圈车间 | 328 | 0.55 | 0.65 | 180.4 | 211.07 | 277.66 | 16 |
| 15 | 新品试制车间 | 650 | 0.55 | 0.6 | 357.5 | 475.48 | 594.88 | 34.3 |
| 合 计 | 7987.4 | 8218. | 11501.92 | 6 | ||||
| 有功负荷同时系数取 无功负荷同时系数取 | 7588.03 | 7927.08 | 10527.37 | |||||
有功损耗
无功损耗
3.无功功率补偿计算
从设计任务书的要求可知，其功率因素不应小于0.9，考虑到变压器的无功功率损耗，大于有功功率损耗，因此，在变压器的10kV侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于0.9，现设，则
10kV侧在补偿前的功率因素为:
因此，所需要的补偿容量为：
（1—5）
选取
35kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算：
满足了设计任务书的要求，其计算数据如下表1—2所示
表1—2无功补偿统计表
| 项 目 | cosφ | 计算负荷 | |||
| /kW | /kvar | /kVA | /A （10kV侧） | ||
| 10kV侧补偿前 | 0.72 | 7588.03 | 7927.08 | 10527.37 | 607.81 |
| 需要补偿容量 | -5000 | ||||
| 变压器损耗 | 105.27 | 526.37 | |||
| 35kV侧补偿后 | 0.913 | 7693.30 | 3453.45 | 8425 | 138.98 |
2.工厂总降压变电所主接线和车间变电所主接线的选择
1.工厂总降压变电所主接线选择
方案一：只装有一台主变压器的总降压变电所主接线图
QS1
QF1
T
QS2
QF2
QS3
方案二：采用外桥式接线的总降压变电所主接线图
QS9
QF5
QF4
T2
T1
QS8
QS7
QF3
QF2
QS6
QS5
QF1
QS4
QS3
QS2
QS1
WL2
WL1
QF6
QS10
方案三：一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图
WL2
WL1
QF4
QF3
QS10
QS9
QF8
QF7
T2
T1
QF6
QF5
QS8
QS7
QS6
QS5
QS4
QS2
QS3
QF2
QF1
QS1
1.1方案的比较
方案一，只装有一台主变压器的总降压变电所主接线图
这种主接线的一次侧无母线，二次侧为单母线。其特点是简单经济，但供电的可靠性不高，只适用于三级负荷的工厂。
方案二，采用外桥式接线的总降压变电所主接线图
一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图。其一次侧的高压断路器QF1跨接在两路电源进线之间，但处在断路器QF2和QF3的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。这种主接线的灵活性也较好，供电的可靠性同样较高，适用于一二级负荷的工厂。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF2，投入QF1（其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并行运行。这种接线方式多用于电源线路较短而变电所负荷变动较大，适用于经济运行需经常切换的总降压变电所。
方案三：一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图
这种主接线的灵活性好，可靠性高，但采用的高压设备较多，线路复杂，不够经济。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。
1.2 方案的选择
根据总降压变电所的要求，锅炉房提供高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险，可知锅炉房是一级负荷，而方案一虽然简单经济，但是可靠性不高，只适用于三级负荷，方案一不可取。方案二和方案三都是适用于一级负荷和二级负荷，都能满足本设计的要求，但是方案三采用的高压设备较多，线路复杂，从经济方面考虑是不够经济的。而方案二这种接线方式多用于电源线路较短而变电所负荷变动较大，适用于经济运行需经常切换的总降压变电所。方案二正适合本设计的要求，所以最终确定方案二为本设计的主降压总接线。
2.车间变电所主接线的选择
方案一：高压双回路进线的一台主变压器变电所主接线图
方案二：高压侧无母线，低压侧单母线分段的变电所主接线图
2.1方案的比较
方案一：高压双回路进线的一台主变压器变电所主接线图
高压侧采用隔离开关—断路器的变电所主接线图。这种主接线采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故障已经消除，则可立即合闸恢复供电。变电所有两路进线，提高了供电的可靠性，适用于二级负荷和少量一级负荷。
方案二：高压侧无母线，低压侧单母线分段的变电所主接线图
这种主接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器高压侧断路器装设互为备用电源自动投入装置，则任一主变压器高压侧断路器因电源断电而跳闸时，另一主变压器高压侧的断路器在备用电源自动投入装置作用下自动合闸，恢复整个变电所的供电，该变电所多用于一级负荷。
2.2方案的选择
根据车间变电所的任务和要求可知，工厂大部分时间为一班制，少数车间为两班制或三班制，所以采用方案一就能满足要求。如果选择方案二，肯定也能满足要求，但是接线复杂，电气设备较多，不够经济。综合考虑后选择方案一为车间变电所的主接线图。
三.总降压变电所主变压器的选择和各车间变电所变压器的选择
1.总降压变电所主变压器的选择
根据补偿后的总计算负荷（8425kVA），同时考虑工厂5-10年的负荷增长，变压器容量考虑一定的预留，本期工厂负荷能保证变压器运行在60-70%经济负荷区内即可，本设计只选择2台主变压器即可满足需要。因此选择型号为： SFL-10000-35/10.5的变压器，如表3—1所示。
表3—1变压器参数表
| 型号 | SFL-10000/35 | |
| 空载电流 | 1.1% | |
| 额定电压 | 高压 | 低压 |
| 35kV | 10.5kV | |
| 短路电压百分数 | 7.5% | |
根据工厂的实际要求，每一个车间要配备一台车间变电所，选择结果如下表所示。
表3—2车间变电所选择结果
| 组号 | 用电设备 名 称 | /kVA | 总容量（kVA） | 变压器 | 额定容量（kV.A） | 联接组 标 号 | 阻抗电压 （%） |
| 1 | 半成品试验车间 | 9.38 | 2438.86 | S9-2500/10(6) | 2500 | Dyn11 | 6 |
| 原料车间 | 296.28 | ||||||
| 成品试验车间 | 1493.27 | ||||||
| 2 | 锻造车间 | 166.23 | 3057.84 | S9-3150/10(6) | 3150 | Dyn11 | 5.5 |
| 电机修理车间 | 1971.23 | ||||||
| 汽车库 | 40 | ||||||
| 机械加工车间 | 880.38 | ||||||
| 3 | 锅炉房 | 292.5 | 1936.88 | S9-2000/10(6) | 2000 | Dyn11 | 6 |
| 线圈车间 | 277.66 | ||||||
| 空压房 | 371.85 | ||||||
| 备件车间 | 399.96 | ||||||
| 新品试制车间 | 594.88 | ||||||
| 4 | 成品试验站内大型集中负荷 | 3357.20 | 3357.20 | S9-4000/10(6) | 4000 | Dyn11 | 5.5 |
1.负荷中心的确定
变电所的位置应尽量接近负荷中心，工厂的负荷中心用功率矩法确定。
在工厂的平面图上建立如下的坐标系，x轴和y轴,按照1:5000的比例尺确定各车间和相关厂房负荷中心的坐标。平面图上的数字表示各车间和相关厂房的编号，例如（320,275）就表示1号车间的坐标。
图4—1 负荷分布图
1.1各车间标注如下：
1—半成品试验车间 2—加压站 3—成品试验车 4—锻造车间 5—电机修理车间 6—汽车库 7—机械加工车间 8—锅炉房 9— 设备处仓库 10—空压房 11—备件车间 12—成品试验站内大型集中负荷 13—原料车间 14—线圈车间 15—新品试制车间
1.2各车间和相关厂房的负荷中心坐标如下：(mm)
（62,54）（62,70）（67,86）（36,87）（35，71） （35,54）（36,36） （134,24）（102,41） （134,40） （104,23） （96,87） （95,70） （72，23） （72,12）
根据负荷中心的坐标公式
（4—1）
（4—2）
求得中心负荷P（75,43.65 ）
2.变电所所址的确定
根据分析，如果按照上述确定的负荷中心选择总降压变电所的所址，正好位于道路上，这是不合理的；在考虑进出线对设备的影响，按照图纸的比例以及综合考虑变电所位置选择的原则后，确定负荷中心（75,78 ）
为总降压变电所坐标中心，如图4—2所示。
图4—2负荷中心图
五.短路电流计算
1.计算等值电路图
10kV
35kV
X3
X1
X2
S
图5—1等值电路图
基本数据
系统最大运行方式时
系统最小运行方式时
变压器
U%=7.5
线路 L=5km
2.计算电抗
设基准容量
基准电压
将所有电抗归算到35kV侧：
系统电抗
架空线路电抗
变压器电抗
3.最大运行方式下的短路点计算
3.1 d1点的短路电流计算
10kV母线侧没有电源，无法向35kV侧提供短路电流，即可略去不计，则点短路电流标幺值为：
换算到35kV侧0秒钟短路电流有名值
在高压电路发生三相短路时，一般可以取Ksh = 1.8
短路冲击电流有效值
短路冲击电流
短路容量
3.2 d2点的短路电流计算
10kV母线侧没有电源，无法向35kV侧提供短路电流，即可略去不计，则点短路电流标幺值为：
换算到10kV侧0秒钟短路电流有名值
在高压电路发生三相短路时，一般可以取Ksh = 1.8
短路冲击电流有效值
短路冲击电流
短路容量
4.最小运行方式下的短路点计算
4.1 点的短路电流计算
同上所得，则d1点短路电流标幺值为：
换算到35kV侧0秒钟短路电流有名值
在高压电路发生三相短路时，一般可以取Ksh = 1.8
短路冲击电流有效值
短路冲击电流
短路容量
4.2 点的短路电流计算
10kV母线侧没有电源，无法向35kV侧提供短路电流，即可略去不计，则d2点短路电流标幺值为：
换算到10kV侧0秒钟短路电流有名值
在高压电路发生三相短路时，一般可以取Ksh = 1.8
短路冲击电流有效值
短路冲击电流
短路容量
以上计算结果列表如表5—1所示。
表5—1短路电流汇总表
| 运行方式 | 短路点 | Id/kA | ish/kA | Ish/kA | S/MVA |
| 最大 运行方式 | 4.908 | 12.515 | 7.41 | 314.52 | |
| 5.15 | 13.133 | 7.78 | 93.66 | ||
| 最小 运行方式 | 2.983 | 7.61 | 4.505 | 191.16 | |
| 4.317 | 11.008 | 6.519 | 78.51 |
1.35kV架空线的选择
1.1选择经济截面
考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以35kV架空线相应的Igmax=1.05Ie
即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.173kA
根据设计条件 Tmax=2500h，查《工厂供电》表5—4得
故
选标准截面120，即LGJ—120型钢芯铝线。
1.2校验发热条件
根据给定条件环境条件最高温度为40℃，查《工厂供电》附录表16得LGJ—120的允许载流量，因此满足发热条件。
1.3校验机械强度
查《工厂供电》附录表14得35kV架空钢芯铝线的最小截面
，因此所选LGJ—120型钢芯铝线也满足机械强度要求。
2.10kV母线的选择
考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以10kV母线相应的Igmax=1.05Ie
即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.527kA
选择母线（按照最大工作电流）：
选择80×8单条矩形硬铝导体平放作母线，面积为S=0mm2，平放时，长期允许载流量为Ia1=1274A，导体最高允许温度为70℃，根据工作环境温度为25℃的条件，查综合修正系数K=0.81：
Ie=k×Ia1=0.81×1274=1031.94A＞Igmax,满足载流量的要求。
2.1热稳定的校验（按最大运行方式d2点短路）
根据设计任务书的条件，配电所的继保动作时限不能大于1.3秒，即top=1.3s，断路器开短时间toc=0.2s，非周期分量等效时间ts=0.05s,则:
短路假想时间tima=top+toc+ts=1.3+0.2+0.05=1.55s。
母线最小截面积
Smin= ==73.69<0mm2
S＞Smin，满足热定的要求。
2.2 动稳定校验
取跨距，相间距离
母线在最大方式下运行时d2点短路时的最大电动力
母线在F作用时的弯曲力矩为
母线在截面系数为
故母线短路时所受的计算应力为
而铝母线的最大允许应力
所以该硬铝母线满足动稳定要求。
3.10kV电缆的选择
以成品试验站内大型集中负荷的10kV进线电流为例，进线总电流为193.8A，选择YJLV22—3×150型三芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其允许载流量为。
3.1 额定电流校验
3.2热稳定截面校验
Smin= ==73.69<150mm2
由此可见所选电缆符合规格。同理选择其他车间电缆如下表6—1所示。
表6—1车间电缆汇总表
| 车间 | 型号 | 载流量 | |
| No.1 | YJLV22—3×16 | 90 | |
| No.2 | BLX-10-3×4-SC20-F | 19 | |
| No.3 | YJLV22—3×25 | 105 | |
| No.4 | BLX-10-3×2.5-SC15-F | 15 | |
| No.5 | YJLV22—3×50 | 120 | |
| No.6 | BLX-10-3×2.5-SC15-F | 15 | |
| No.7 | YJLV22—3×16 | 90 | |
| No.8 | BLX-10-3×4-SC20-F | 19 | |
| No.9 | BLX-10-3×10-SC25-F | 36 | |
| No.10 | BLX-10-3×6-SC20-F | 26 | |
| No.11 | BLX-10-3×6-SC20-F | 26 | |
| No.12 | YJLV22—3×150 | 219 | |
| No.13 | BLX-10-3×2.5-SC15-F | 15 | |
| No.14 | BLX-10-3×4-SC20-F | 19 | |
| No.15 | BLX-10-3×10-SC25-F | 36 | |
4.1选择经济截面
考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以10kV架空线相应的Igmax=1.05Ie
即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.152kA
根据设计条件 Tmax=2500h，查《工厂供电》表5—4得
故
选标准截面95，即LGJ—95型钢芯铝线。
4.2校验发热条件
根据给定条件环境条件最高温度为40℃，查《工厂供电》附录表16得LGJ—95的允许载流量，因此满足发热条件。
4.3校验机械强度
查《工厂供电》附录表14得35kV架空钢芯铝线的最小截面
，因此所选LGJ—120型钢芯铝线也满足机械强度要求。
5. 高压断路器的选择
根据设计任务书的条件，变电所的继保动作时限不能大于1.3秒，即，断路器开短时间，非周期分量等效时间，则：
短路假想时间。
5.1 安装在变压器35kV高压侧的断路器
5.1.1 35kV断路器参数选择
额定电压选择： Un≥Uns =35kV
最高工作电压选择： Ualm≥Usm =Un×1.15 =35 ×1.15 =38.5kV
额定电流选择： Ie≥Igmax
考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05Ie 即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.173kA
额定开断电流选择（按最大运行方式d2点短路）：Ik =I″
即：Ik =5.15kA
额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
即：iNcl ≥13.133kA
根据以上数据可以初步选择SW2－35型少油式断路器其参数如下表6—2所示。
表6—2 35kV断路器参数
| 型号 | 额定电压/kV | 额定电流/A | 开断电流/kA | 动稳定电流峰值/kA | 热稳定电流峰值（4s）/kA | 固有分闸时间/s≤ | 合闸时间/s≤ |
| SW2-35/1000 | 35 | 1000 | 16.5 | 45 | 16.5 | 0.06 | 0.4 |
热稳定校验 （6—1）
计算时间tima=1.55s
即，满足要求。
检验动稳定：ish≤ ies
即：ish= ich=13.133≤ ies =16.5kA, 满足要求
故35kV进线侧断路器选择户外SW2－35型少油式断路器能满足要求。
5.2 安装在变压器10kV低压侧的断路器
5.2.1 10kV断路器参数选择
额定电压选择： Un≥Uns =10kV
最高工作电压选择： Ualm≥Usm =Un×1.15 =10 ×1.15 =11.5kV
额定电流选择： Ie≥Igmax
考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05Ie
即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×
额定开断电流选择（按最大运行方式d2点短路）
即：Ik =5.15kA
额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
即：iNcl ≥13.133kA
根据以上数据可以初步选择ZN3－10I型真空式断路器其参数如下表6—3所示。
表6—3 10kV断路器参数
| 型号 | 额定电压/kV | 额定电流/A | 开断电流/kA | 动稳定电流峰值/kA | 热稳定电流峰值（4s）/kA | 固有分闸时间/s≤ | 合闸时间/s≤ |
| ZN3-10I | 10 | 630 | 8 | 20 | 8 | 0.07 | 0.15 |
热稳定校验 （6—2）
计算时间tima=1.55s
即，满足要求。
检验动稳定：ish≤ ies
即：ish= ich=13.133≤ ies =20kA, 满足要求
故35kV进线侧断路器选择ZN-10I真空断路器能满足要求。
6.高压隔离开关的选择
6.1 35kV侧隔离开关
额定电压选择： Un≥Vns = 35kV
额定电流选择： Ie≥Igmax
考虑到隔离开关是与相应的断路器配套使用，所以相应回路的Ie应与断路器相同，即：Ie =1000A
根据以上数据可以初步选择GW5－35G/1000—83型隔离开关，其参数分别如下表6—4所示.
表6—4 35kV侧隔离开关参数
| 型号 | 额定电压（kV） | 额定电流（A） | 极限通过电流峰值（kA） | 热稳定电流（4S） |
| GW5-35G/1000—83 | 35 | 1000 | 83 | 25 |
计算时间tima=1.55s
即，满足要求。
检验动稳定： ish≤ ies
即：ish= ich=13.133≤ ies =83kA, 满足要求
故35kV进线侧断路器选择GW5－35G/1000—83型隔离开关能满足要求。
6.2 10kV侧隔离开关
额定电压选择： Un≥Vns = 10kV
额定电流选择： Ie≥Igmax
考虑到隔离开关是与相应的断路器配套使用，所以相应回路的Ie应与断路器相同，即：Ie =630A
根据以上数据可以初步选择GN19－10C型隔离开关，其参数分别如下表6—5所示。
表6—5 10kV侧隔离开关参数
| 型号 | 额定电压（kV） | 额定电流（A） | 极限通过电流峰值（kA） | 热稳定电流（4S） |
| GN19—10C | 10 | 630 | 50 | 20 |
计算时间tima=1.55s
即，满足要求。
检验动稳定：ish≤ ies
即：ish= ich=13.133≤ ies =50kA, 满足要求
故10kV进线侧断路器选择GN19－10C型隔离开关能满足要求。
7. 电流互感器的选择
根据设计任务书的条件，配电所的继保动作时限不能大于1.3秒，即，断路器开短时间，非周期分量等效时间，则：
短路假想时间。
7.1 安装在35kV高压进线侧的电流互感器
7.1.1 35kV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择
电流互感器的一次额定电压选择必须满足：Ug≤Un=35kV
7.1.2 35kV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择
电流互感器的一次额定电流选择必须满足：Ig.max≤In
In— 电流互感器的一次额定电流
Igmax — 电流互感器一次最大工作电流
考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05Ie
即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.173kA
因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级In=200 A。
7.1.3 准确度选择
按照常规设计，一般二次绕组准确度选择：测量绕组0.5级、保护绕组10P级。
根据上述选择，最终35kV主变侧电流互感器型号及参数如下表6—6所示。
表6—6 35kV侧的电流互感器参数
| 型号 | 额定电压（kV） | 额定一次电流（A） | 额定二次电流（A） | 准确度 | 1S热稳定倍数 | 动稳定倍数 |
| LCW-35 | 35 | 200 | 5 | 0.5/10P | 65 | 100 |
（6—5）
根据上述校验可知动稳定满足要求。
7.1.5 热稳定校验
（6—6）
根据上述校验可知热稳定满足要求
7.2 安装在10kV变压器低压侧的电流互感器
7.2.1 10kV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择
电流互感器的一次额定电压选择必须满足：Ug≤Un=10kV
7.2.2 10kV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择
电流互感器的一次额定电流选择必须满足：Ig.max≤In
In— 电流互感器的一次额定电流Igmax — 电流互感器一次最大工作电流
考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05Ie
即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×
因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级In=160 A。
7.2.3 准确度选择
按照常规设计，一般二次绕组准确度选择：测量绕组0.5级，保护绕组10P级。
根据上述选择，最终10kV主变侧电流互感器型号及参数如下表6—7所示。
表6—7 10kV侧电流互感器参数
| 型号 | 额定电压（kV） | 额定一次电流（A） | 额定二次电流（A） | 准确度 | 1S热稳定倍数 | 动稳定倍数 |
| LZZJB6-10 | 10 | 160 | 5 | 0.5/10P | 75 | 160 |
7.2.5热稳定校验
（6—7）
根据上述校验可知热稳定满足要求。
8. 电压互感器的选择
8.1 35kV侧电压互感器的选择
8.1.1 一次额定电压选择
一次额定电压为Un=35kV，允许一次电压波动范围为U=35kV±10%。
8.1.2 二次额定电压选择
根据一次绕组接入方式为接入相电压上，电压互感器测量、计量和保护绕组二次额定电压为Un’=0.1/kV，单相接地绕组二次额定电压为Un’=0.1kV。
8.1.3额定容量选择
为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量S2N
（6—8）
8.1.4准确度选择
按照设计任务书要求，本所计量在35kV侧，因此二次绕组准确度选择：计量、测量绕组0.5级，保护绕组10P级，单相接地监测绕组10P级。
根据上述选择，最终35kV主变侧电压互感器型号及参数如下表6—8所示。
表6—8 35kV侧电压互感器参数
| 型号 | 额定电压（kV） | 最大容量 （VA） | ||
| 原绕组 | 副绕组 | 辅助绕组 | ||
| JDDJ—35 | 35/ | 0.1/ | 0.1/3 | 1200 |
8.2.1 一次额定电压选择
一次额定电压为Un=10kV，允许一次电压波动范围为U=10kV±10%。
8.2.2 二次额定电压选择
根据一次绕组接入方式为接入相电压上，电压互感器测量、计量和保护绕组二次额定电压为Un’=0.1/kV，单相接地绕组二次额定电压为Un’=0.1kV。
8.2.3额定容量选择
为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量S2N
（6—9）
8.2.4准确度选择
按照设计任务书要求，本所计量在10kV侧，因此二次绕组准确度选择：计量、测量绕组0.5级，保护绕组10P级，单相接地监测绕组10P级。
根据上述选择，最终10kV主变侧电压互感器型号及参数如下表6—9所示。
表6—9 10kV侧电压互感器参数
| 型号 | 额定电压（kV） | 最大容量 （VA） | ||
| 原绕组 | 副绕组 | 辅助绕组 | ||
| JDZJ1—10 | 10/ | 0.1/ | 0.1/3 | 400 |
1.避雷器的选择
1）为了保护35kV进线设备和变压器，在35kV线路进线和母线PT处各安装一套避雷器。
2）为了保护10kVPT，在10kV I、II段母线PT处各安装一套避雷器。
3）避雷器的安装点与35kV进线设备和变压器的之间的距离不大于15m。
4）35kV所选择的避雷器为Y10W1-51/125型氧化锌无间隙避雷器，10kV所选择的避雷器为HY5WZ-17/45型氧化锌无间隙避雷器其技术数据如下表7—1所示。
表7—1 HY5WZ-17/45型氧化锌无间隙避雷器参数
| 额定电压 | 灭弧电压 | 冲击放电电压幅值 | 50kV雷电冲击电流下的残压 |
| 35kV | 51kV | 125kV | 不大于50kV |
| 10 | 17 | 45 | 不大于17kV |
根据设计任务书的条件，工厂区域地点的土壤以粘土为主，所以：电阻率ρ=60Ω/m，可选用直径为50mm、长2.5m的钢管作为人工接地体。
由于在厂区的地下水位为3-5m，为了得到良好的接地效果，接地体的顶面埋设深度为0.8m，采用环行敷设方式（η=0.65），用长L=2.5m，直径d=50mm的钢管作为人工接地体。
单根接地体电阻为 （7—1）
35kV系统为中性点非直接接地系统，允许接地电阻，则垂直接地体根数为：
≥根，取根。
2
根据以上分析和计算，接地网的垂直接地体采用65根φ50mm，长2.5m的镀锌钢管，接地网示意图如下图所示。
1
A
A
4
3
A
A
5
1
1—接地体 2—接地干线 3—接地支线 4—电气设备 5—角钢
图7—1 接地网示意图
心得体会
经过差不多两个星期的设计，我终于完成了工厂总降压变电所和车间变电所的设计。从开始接到课程设计要求到任务的完成，再到课程设计说明书的完成，每一步对我来说都是新的的尝试与挑战。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，当然设计过程中也遇到了许许多多的困难，但老师的讲解，同学的讨论，通过上网和去图书馆查看相关的资料和书籍，让自己头脑模糊的概念逐渐清晰，使自己逐步设计下来，每一次设计出来的结果都是我学习的收获，当最后设计结束时，我真是感到莫大的欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的结果。
在这两周的课程设计中，总体上来说是获益匪浅。通过本次设计，所学理论知识很好的运用到了实际的工程当中，在具体的设计过程中，将所学知识很好的整理了一遍，体会到了学以致用的乐趣，使自己的能力得到了很大的提高，主要体现在以下几个方面。
一、将知识系统化的能力得到提高
由于设计过程中要运用很多的知识，且做好设计的前提也是掌握足够多的系统理论知识，对于已经一个学期没有接触这门课程的我们来说，无疑是一件很困难的事情，所以每天都必须复习曾经学的知识，并巩固知识，努力将知识系统化就是这次课程设计的关键。在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作打下了很好的理论基础。
二、计算和绘图能力得到提高
由于本次设计包含了大量的计算和绘图，因此要求要很好的计算和绘图能力。通过本次的锻炼，使自己的一次计算准确度有了进步；绘图方面，使我自己对AutaCAD软件的掌握更加的熟练。
3、思考和分析问题的能力得到提高
虽然这是一个设计，但是遇到的问题都必须要做出一一的解答，如何把一些好的想法和技巧运用到其中，这也是来自于生活的总结和积累。做好一个设计，要充分挖掘设计的本质要求；在此基础上初步勾画自己的设想，包括主接线，设备的选择等；最后要精心设计出一个可靠而又经济，安全而又合理的变电所。要做到这些，细微的思考和严密的分析是分不开的。
这次课程设计的经历也会使我终身受益，我感受到做课程设计是要用心去做的一件事，是真正自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。通过这次课程设计，我在老师的精心指导和严格要求之下获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，这对我今后进一步学习供配电方面的知识有了极大的帮助。
人生路漫漫，每一次尝试都是自我的突破，只有不断挑战自我，激励自我才能有更大的收获。做每一个课程设计，我都尽自己的能力，充分发挥自己的潜能，仔细研究和分析，努力按照安全、经济、可靠、灵敏的设计要求，做到每一步。现在我们做的都是一些理论性的东西，到了工作岗位那都是真实弹，不能有一丝的马虎。因此我要从理论中提高我的悟性，总结经验教训，相信这些都是走向人生岗位最好的财富。
最后感谢吴老师的指导，给我批评指正，让我做的更好。
参考文献
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[2] 刘涤尘. 电气工程基础 [M]. 武汉：武汉理工大学出版社，2010.
[3] 杨岳 电气安全 [M]. 2版 北京：机械工业出版社，2010.
[4] 王玉华 工厂供配电 [M]. 北京：中国林业出版社，2006.
[5] 余建华 供配电一次系统 [M]. 北京：中国电力出版社，2006.
[6] 舒亚炜 总降压变电所设计总结 [J] 石化电气，2012，（31）
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