前言             

   对于本次工厂供配电的课程设计，通过对负荷计算，无功功率补偿计算，短路计算与电气设备的选择，变压器的选择以及整定继电保护等等。使我们能更好的掌握我们所学的知识，更加完善我们对于简单电力系统设计的掌握。对于未来工作有一个较为直观的认识。

               

                                  目录

一        设计目的

二        设计要求

三        设计依据

四        设计任务

五        设计时间进度安排

六        负荷计算和无功功率补偿

七         主变压器台数、容量和类型的选择

八        变电所主接线方案的设计

九        短路计算

十        变电所一次设备的选择与校验

十一      选择整定继电保护装置

十二      防雷保护和接地装置设计

十三      结束语

十四      参考文献

十五       附录

十六       附图

    设计题目

某学校生活区配电系统设计

一  设计目的

（1）通过学校生活区配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。

（2）掌握供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和技能。

（3）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术奠定一定的基础。

二 设计要求

（1）选择变电所主接线方案。

（2）确定变电所主变压器的台数和容量、类型。

（3）选择高低压设备和进出线。

（4）选择整定继电保护装置。

三 设计依据

（1）学校生活区负荷情况。

（2）供电电源情况。

1）由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源，干线单位长度电抗为0.08/km，干线长度为10km。干线首端断路器断开容量为200MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护动作时间为1.3s。

 为满足学校二级负荷的要求，可采用长度为20km架空线路取得备用电源。

2）变电所最大负荷时功率因数不低于0.9；

（3）其它资料（平面图、气象、地质水文等）略。

四 设计任务

（1）负荷计算和无功功率补偿。

     （列出负荷计算表）

（2）主变压器台数、容量和类型的选择。

（3）变电所主接线方案的设计（绘图——3号图纸）。

（4）短路计算。

（5）变电所一次设备的选择与校验。

（6）选择整定继电保护装置。

 （7）防雷保护和接地装置设计。

五 设计时间进度安排

（1）进行负荷计算，无功补偿计算，收集设计相关资料 —— 1天

（2）电气系统接线设计，变压器的选择 —— 1天

（3）短路计算等相关计算—— 1天

（4）电气设备选择与校验 —— 2天

（5）继电保护选择、整定计算—— 1天

（6）绘制图表，完成设计报告 —— 1天

总设计时间一周。

六     负荷计算和无功功率补偿               

 负荷计算表

低压侧：

       

       

高压侧：

       

   设

      

             =823.5*（tanarccos0.86-tanarccos0.92）

             =137.8kvar

          取n=12个

         则Qcc=12*14=168kvar

        

        

       

    

高压侧：

     

无功补偿后总的计算负荷

七      主变压器台数、容量和类型的选择

由于学校都是二级负荷我选用变压器1台，根据：    SN>=(1.15～1.4)Sc

计算出SN>=（1018.56～1239.98）

我选用：

S9—1250/10Yyn0型变压器

八     变电所主接线方案的设计

     本设计采用单母线分段接线

九      短路计算

  解：令Sd=100MV.A ,Uc=Ud

Id1=Sd/√3Ud1=100MV.A/√3*10.5kV=5.50kA

Id2=Sd/√3Ud2=100MV.A/√3*0.4kV=144kA

  电力系统的标幺值：

X1^*=Sd/Sk=100MV.A/200MV.A=0.5

  架空线路的标幺值:

X2^*=X0*l*Sd/Ud1²=0.08(Ω/km)*10km*100MV.A/(10.5kV)²=0.73

  电力变压器的电抗标幺值：

X3^*=U_K%/100*Sd/S_N=4.5*100MV.A/100*1250kV.A=3.6

  计算K1点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

总电抗标幺值：

X^*_∑K1=X1^*  +X2^*  =0.5+0.73=1.23

  三相短路电流周期分量有效值：

Ik1=Id1/X^*_∑K1=5.50kA/1.23=4.47kA

  其他三相短路电流：

I”=I_∞=Ik1=4.47kA

i_sh=2.55Ik1=2.55*4.47kA=11.4kA

I_sh=1.51Ik1=1.51*4.47kA=6.75kA

  三相短路容量：

Sk1=Sd/X^*_∑K1 =100MV.A/1.23=81.3MV.A

  计算K2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

  总电抗标幺值：

X^*_∑K2=X1^*  +X2^*  + X3^*  =0.5+0.73+3.6=4.83

  三相短路电流周期分量有效值：

Ik2=Id2/X^*_∑K2=144kA/4.83=29.8kA

  其他三相短路电流：

I”=I_∞=Ik2=29.8kA

i_sh=1.84Ik1=1.84*29.8kA=54.832kA

I_sh=1.09Ik1=1.09*29.8kA=32.482kA

  三相短路容量：

Sk2=Sd/X^*_∑K2=100MV.A/4.83=20.7MV.A

十      变电所一次设备的选择与校验

高压断路器选择校验表

高压隔离开关选择校验表

高压熔断器选择校验表

十一    选择整定继电保护装置

1) 选择定时限过电流保护保护电力线路故障

整定公式为：

               I_op=K_relK_wI_L.max/K_reK_i

动作时限整定：

               t1=t2+△t

灵敏度校验：

               Ks=I⁽²⁾_K.min/I_op1≥1.5

2) 电流速断保护

动作电流整定：

               I_op=K_relK_wI_K.max/K_i

灵敏度校验：

               Ks=I⁽²⁾_K.min/I_op1≥1.5

3)单相接地保护

动作电流整定：

                I_op=K_relI_C/K_i

灵敏度校验：

                Ks=(I_C∑  -I_C  )/I_op1

4) 电力变压器的继电保护

 瓦斯保护：用于保护油浸式电力变压器内部故障。

变压器的差动保护

动作电流整定：

           I_op1=K_relI_ub.max

           I_op1=K_relI_TN1

                      I_op1=K_relI_l.max

灵敏度校验：

                    Ks≥2

十二    防雷保护和接地装置设计

防雷保护可以接避雷针，避雷线，以及避雷器。

接地保护：

十三     结束语

通过本次课程“某学校生活区配电系统设计”使我理论联系实际，更加深入的理解所学知识在实际生活中的应用。虽然在设计过程中遇到了一些问题，但是通过认真研究和虚心请教，最终很好的完成了任务。这次试验也让我深刻体会到了在以后的工作中我们要时刻保持一颗进取和谨慎的心，只有这样我们才能在未来中做的更好。

十四     参考文献

[1] 刘介才.工厂供电[M]. 北京：机械工业出版社，2010

[2] 刘介才.工厂供电设计指导[M]. 北京：机械工业出版社，2008

[3] 耿毅.工业企业供配[M]. 北京：冶金工业出版社，2006

[4] 王玉华，赵志英.工厂供配电[M].北京：中国林业出版社，2006

[5] 余建明.供电技术[M]. 北京：机械工业出版社，2008

[6] 唐志平.供配电技术[M]. 北京：电子工业出版社，2005

[7] 付周兴. 供电技术[M]. 大连：大连理工大学出版社，2011

[8] 翁双安. 供配电工程设计指导[M]. 北京：机械工业出版社，2010

[9] 陈天翔，王寅仲，海世杰.电气试验[M]. 北京：中国电力出版社，2008

[10] 李光琦.电力系统暂态分析[M]. 北京：中国电力出版社，1995

[11] 肖湘宁.电能质量分析与控制[M]. 北京：中国电力出版社，2004

[12] 张炜.供用电设备[M]. 北京：中国电力出版社，2006

[13] 应敏华，程乃蕾.供用电工程[M]. 北京：中国电力出版社，2006

[14] 陈化钢.电力设备检修使用技术问答[M]. 北京：中国水利电力出版社，2010

[15] 沈英林，夏克明.电气设备运行与维护技术问答[M]. 北京：化学工业出版社，2006

[16] 张方庆，李敏，刘琦.工厂常用电气设备运行于维护[M]. 北京：中国电力出版社，2008

[17] Tom Short.  Electric Power Distribution Equipment and Systems [M]. Bocn Raton: Taylor & Francis Group,LLC 2006

[18] IEEE Std 241---1990 IEEE Recommended Practice for Electric Power Systems in Commercial Buildings[S].

十五      附录

十六      附图

 

第二篇：工厂供电课程设计题目一

 

目    录

内容摘要... 2

第一章  负荷计算及功率补偿... 3

一、负荷计算的内容和目的... 3

二、负荷计算的方法... 3

三、各用电车间负荷计算结果如下表：... 3

四、全厂负荷计算... 4

五、功率补偿... 4

第二章 变电所位置和形式的选择... 5

一、变电所所址选择的基本要求... 5

二、变电所所址选择应具备的条件... 6

附图2-1. 6

第三章 变电所主要变压器及主接线方案的选择... 6

一、主变压器台数的选择... 6

二、主结线方案的选择... 7

第四章 短路电流的计算... 8

一、短路电流计算的目的及方法... 8

二、本设计采用标幺制法进行短路计算... 9

三、短路电流计算结果：... 11

第五章 变电所一次设备的选择及校验... 12

第六章 导线、变电所高低压线路的选择... 13

第七章变电所二次回路的方案及断电保护的确定... 14

一、变电所二次回路方案... 14

二、断电保护... 14

第八章  防雷与接地... 15

一、防雷... 15

二、接地... 16

第九章总结及主要参考文献... 17

小 结... 17

致谢... 17

摘要

随着工业生产的发展和科学技术的进步,工厂的供电系统的控制、信号和监测工作，已经由人工管理、就地监测发展为远动化,实现遥控、遥信、和遥测.工厂供电系统远动化后,不仅可以提高工厂供电系统的自动化水平,而且可在一定程度上实现工厂供电系统的优化运行,能够及时处理事故,减少事故停电的时间,更好地保证工厂供电系统的安全经济运行.工厂供电是工厂企业生产生活的必要保障.经过计算比较,根据工厂实际情况选择科学且经济性高的电器设备,从供电的优质、可靠、经济等性能来综合考虑采用最优化的电气设备和供电方式。

关键词：负荷计算   功率   短路电流

第一章  负荷计算及功率补偿

全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

一、负荷计算的内容和目的

（1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

（2） 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。

（3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

二、负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd

无功功率: Q30 = P30 ·tgφ

视在功率: S3O = P30/Cosφ

计算电流: I30 = S30/√3UN 

三、各用电车间负荷计算结果如下表：

四、全厂负荷计算

取K∑p = 0.92; K∑q = 0.95

根据上表可算出：∑P30i = 6520kW; ∑Q30i = 5463kvar

则 P30 = K∑P∑P30i = 0.9×6520kW = 5999kW

Q30 = K∑q∑Q30i = 0.95×5463kvar = 5190kvar

S30 = (P302+Q302)1/2 ≈7932KV·A

I30 = S30/√3UN ≈ 94.5A

COSф = P30/Q30 = 5999/7932≈ 0.75

五、功率补偿

由于本设计中上级要求COSφ≥0.9,而由上面计算可知COSф=0.75<0.9，因此需要进行无功补偿。

综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。

可选用BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89&micro;F

Qc = 5999×（tanarc cos0.75－tanarc cos0.92）Kvar

=2724Kvar 取Qc=2800 Kvar

因此，其电容器的个数为： n = Qc/qC = 2800/100 =28

而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个 正好 

无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为： 

 S30（2）′= [59992+(5463-2800) 2] 1/2 =6564KV·A

变压器的功率损耗为：

△QT = 0.06 S30′= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar 

△PT = 0.015 S30 ′= 0.015 * 6564= 98.5 Kw

变电所高压侧计算负荷为：

 P30′= 5999+ 98.5 = 6098 Kw

Q30′= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar

S30′ = (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A

无功率补偿后，工厂的功率因数为： cosφ′= P30′/ S30′= 6098 / 6821= 0.9

则工厂的功率因数为：

 cosφ′= P30′/S30′= 0.91≥0.9 

因此，符合本设计的要求

第二章 变电所位置和形式的选择

一、变电所所址选择的基本要求

●靠近电源，接近负荷中心，有利于提高供电电压质量，减少输电线路投资以减少投资和电能损耗，提高供电质量。

●便于各级电压线路的出入，架空线路走廊应与所址同时选定，尽量避免交叉。

●变电所不能被洪水淹没，以保证正常运行。所区内不得积水，故地面应考虑一定的排水坡度。

●具有生产和生活用水的可靠水源。考虑职工生活上的方便。

●为变电所的远景规划和扩建创造条件。考虑电网的发展和农村用电负荷的增加，以及变电所能方便地从初期形式过渡到最终阶段，使变电所在一次、二次设备装置方面所需的改动最小。

●所站合一的形式便于发展成无人值班所。

●参照国家标准《35—500kV变电所设计规范》执行。

二、变电所所址选择应具备的条件

所址靠近供电区域负荷中心，供电半径不能超过以下要求：

0．4kV线路不大于0.5km；10kV线路不大于15km；35kV线路不大于40km；110kV线路不大于150km。便于进出线的引入，并根据发展规划预留扩建位置。

附图2-1

第三章 变电所主要变压器及主接线方案的选择

一、主变压器台数的选择

（1）参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。 

（2）变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：

① 任一台单独运行时，ST≥（0.6-0.7）S′30（1）

② 任一台单独运行时，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ），由于S′30（1）= 7932 KV·A，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。

③ ST≥（0.6-0.7）×7932=（4759.2～5552.4）KV·A≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ），因此选5700 KV·A的变压器二台 

二、主结线方案的选择

（1）变配电所主结线的选择原则

1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。

2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。

3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。

4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。

5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6.6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。

7.采用6～10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。
    8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。

9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。

10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。

（2）主结线方案选择

 对于工厂总降压变电所主结线设计，根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。

 对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。

    1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变

压器不需要经常切换的总降压变电所。

2、 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11 和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。

3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图

这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，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

4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）

第四章 短路电流的计算

工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

    一、短路电流计算的目的及方法

短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。

接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。

短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。

二、本设计采用标幺制法进行短路计算

 1. 在最小运行方式下：

（1）确定基准值
         取 Sd = 100MV·A,UC1 = 60KV,UC2 = 10.5KV

     而 Id1 = Sd /√3UC1 = 100MV·A/(√3×60KV) = 0.96KA

     Id2 = Sd /√3UC2 = 100MV·A/(√3×10.5KV) = 505KA 

（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

    1.电力系统（SOC = 310MV·A）

    X1* = 100KVA/310= 0.32

    2.架空线路（XO = 0.4Ω/km）

    X2* = 0.4×4×100/ 10.52= 1.52

    3.电力变压器（UK% = 7.5）

    X3* = UK%Sd/100SN = 7.5×100×103/(100×5700) = 1.32

绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

1总电抗标幺值

    X*Σ(K-1)= X1*＋X2*= 0.32+1.52= 1.84

2.三相短路电流周期分量有效值

    IK-1(3) = Id1/X*Σ(K-1)= 0.96/1.84 =0.52

3.其他三相短路电流

    I"(3) = I∞(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA

    ish(3) = 2.55×0.52KA = 1.33KA

    Ish(3) = 1.51×0.52 KA= 0.79KA

4.三相短路容量

    Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1) =100MVA/1.84=54.3

(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

1)总电抗标幺值

X*Σ(K-2) = X1*＋X2*＋X3*// X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5

2)三相短路电流周期分量有效值

    IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) = 505KA/2.5 = 202KA

3)其他三相短路电流

    I"(3) = I∞(3) = Ik-23) = 202KA

    ish(3) = 1.84×202KA =372KA

    Ish(3) =1.09×202KA = 220KA

4)三相短路容量

    Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-1) = 100MVA/2.5 = 40MV·A

2.在最大运行方式下：

   （1）确定基准值

取 Sd = 1000MV·A,UC1 =60KV,UC2 = 10.5KV

而 Id1 = Sd /√3UC1 = 1000MV·A/(√3×60KV) =9.6

Id2 = Sd /√3UC2 = 1000MV·A/(√3×10.5KV) = 55KA

   （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

1）电力系统（SOC = 1338MV·A）

X1*= 1000/1338= 0.75

2）架空线路（XO = 0.4Ω/km）

     X2* = 0.4×4×1000/602 =0.45

3）电力变压器（UK% = 4.5）

     X3* = X4* = UK%Sd/100SN = 7.5×1000×103/(100×5700) = 13.2
绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
     1)总电抗标幺值
          X*Σ(K-1) = X1*＋X2* = 0.75+0.45= 1.2
    2)三相短路电流周期分量有效值
          IK-1(3) = Id1/ X*Σ(K-1)= 9.6KA/1.2 = 8KA
    3)其他三相短路电流
          I"(3) = I∞(3) = Ik-1(3) = 8KA
          ish(3) = 2.55×8KA = 20.4KA
          Ish(3) = 1.51×X*Σ(K-1)8KA = 12.1KA
    4)三相短路容量
         Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1)= 1000/1.2 = 833MVA
(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

1)总电抗标幺值
         X*Σ(K-2) = X1*＋X2*＋X3*∥X4* = 0.75＋0.45＋13.2/2 = 7.8
    2)三相短路电流周期分量有效值
         IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) = 55KA/7.8 = 7.05KA
    3)其他三相短路电流
         I"(3) = I∞(3) = Ik-2（3） = 7.05KA
         ish(3) = 2.55×7.05KA =17.98KA
         Ish(3) = 1.51×7.05KA = 10.65KA
    4)三相短路容量
         Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-2) = 1000/7.05= 141.8MV·A

三、短路电流计算结果：
1.最大运行方式

2.最小运行方式

第五章 变电所一次设备的选择及校验

低压一次设备的选择,与高压一次设备的选择一样,必须满足在正常情况下和短路情况下设备的要求, 同时设备应工作安全可靠,运行维护方便,投资经济合理.

   

低压一次设备校验的项目和条件表(表3)

高压一次设备的选择,必须满足正常条件下的工作的要求,同时设备应工作安全可靠,运行维护方便,投资经济合理.电器设备正常工作条件下来选择,就是要考虑电气装置的环境条件和电器要求.主要有电压、电流、频率的要求.

电器设备按在短路情况下工作进行选择,就是要按最大可能的短路故障时的动稳态度和热稳定度进行校验.熔断器和有熔断器的电压互感器,不必进行短路试验,电力电缆由于机械强度足够,所以不必进行短路稳定度的校验。

第六章 导线、变电所高低压线路的选择

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须

满足下列件:

    1.发热条件导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

2.电压损耗条件

导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。

3.经济电流密度

35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。

4.机械强度

导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。

根据设计经验，一般10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35KV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。
    架空进线的选择按发热条件选择导线截面
    补偿功率因素后的线路计算电流
    1)已知I30 = 76.33A
    由课本表 5-3 查得jec=1.65，因此
    Aec=76.33/1.65=46.26mm2
    选择准截面45mm2 ，既选LGJ—45型铝绞线
    校验发热条件和机械强度都合格

第七章变电所二次回路的方案及断电保护的确定

一、变电所二次回路方案

二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。二次回路按电源性质分，有直流回路忽然交流回路。交流回路又分交流电流回路交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。

二次回路按其用途分类，有断路器控制（操作）回路、信号回路、测量和监视回路、断电保护和自动装置回路等。

二次回路在供电系统中虽是其一次电路的辅助系统，但它对一次电路的安全、可靠、优质、经济的运行有着十分重要的作用。因此必须以充分的重视。
二、断电保护
    按GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：
   （1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；
   （2）绕组的匝间短路；
   （3）外部相间短路引过的过电流；
   （4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；
   （5）过负荷；
   （6）油面降低；
   （7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。
    对于高压侧为6～10KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV·A及以上的油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。
    对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KV·A及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。
    在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：
    1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧
    2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。
各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。
     3）、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。
     4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。
     5）、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。
     6）、对某些稀有的故障类型（例如110KV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。
    差动保护：

变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件
    1.应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流
    2.应躲过变压器的励磁涌流
    3.在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作
    变压器的过电流保护

二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其它二次回路所需的电源。因此对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。
    二次回路操作电源，分直流和交流两大类。直流操作电源又有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用（站用）变压器供电的由仪用互感器供电的两种。其中，蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种；整流电源主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和电压源两种。采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外，还有大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间等优点，从而大大降低了投资等优点，因此在工厂供电系统这应用比较普遍。采用交流操作电源，可使二次回路大大简化，投资大大减少，工作可靠，维护方便，但是它不适于比较复杂的电路。

第八章  防雷与接地

变电所防雷装置设计应参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地 电阻计算。

一、防雷

1.防雷设备

防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。

避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。

    2.变配电所的防雷措施

   （1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。
   （2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气如下表。

避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。
   （3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。
在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。

二、接地

电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。
    接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。

第九章总结及主要参考文献

小 结

    我做的是某电机修造厂总降压变电所及配电系统的设计.通过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象总降压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益匪浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，一个多月的时间就这样匆匆的过去了，在指导老师居老师的细心指导下，我不但完成了此次设计，更使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握。对居剑文老师的关心和指导，我有感于心。事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的能力。

致谢

在论文完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有居剑文老师给予指导帮助和提供资料，在这里请接受我诚挚的谢意！

最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。

主要参考文献  

《工厂供电》刘介才 主编 

《工厂供电设计》李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生 主编                                                                                                                                                                                             

《工厂供电》苏文成 主编

《工厂供电简明设计手册》 刘介才 主编