标准厂冷镦车间10kv变电所及低压配电系统设计

郑州电力学院毕业生论文
题目：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
系别＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
专业＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
学号＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
论文成绩指导教师
答辩成绩主答辩教师
综合成绩答辩委员会主任
10kv车间变电所及车间低压配电系统设计
本次设计是关于标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所的设计。

最先从车间的布局考虑，参考了现在很多工厂的平面设计图，从各部分布局的可用性和经济性入手，对工厂厂区的供电进行了设计。

先从各部分的计算入手，其中包括计算负荷和短路电流的计算、一次设备稳定度的效验，及低压配电屏的选择。

接下来进行了对变电所高压进线和低压出线的选择，车间配电线路的设计。

在变电所二次回路设计及继电保护整定当中，考虑了各方面的保护及对保护器具的选择，考虑到了车间布局的实际情况进行了对防雷接地设备的选择和设计。

引言
标准件厂冷镦车间低压配电是指标准件厂所需电能的供应和分配。

电能是现代工业生产中的生产能源和动力。

电能既易于由其他形式的能量转换而来，也易于转换为其他形式的能量以供应用。

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，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。

本次设计通过负荷计算和无功功率补偿、变电所主变压器的选择、冷镦车间配电系统的确定、变电所主接线方案的设计、短路电流的计算、变电所进出线的选择与校验、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定和防雷保护和接地装置的设计。

1 工厂总平面布置图
表1-2 工厂各车间负荷情况及负荷情况
设备序号设备名称及型号
设备台数
（KV)
单台容量（kW) 总容量（kW) 功率因数
1 冷镦机Z47-1
2 15 30 450 0.8
2 冷镦机GB-
3 1 55 55 0.8
3 冷镦机A16
4 1 2
5 25 0.8
4 冷镦机A124 1 2
5 25 0.8
5 冷镦机A123 2 40 80 0.8
6 冷镦机A163 1 20 20 0.8
7 冷镦机A169 1 10 10 0.8
8 冷镦机Z47-6 8 15 120 0.8
9 冷镦机82BA 1 10 10 0.8
10 冷镦机A121 3 5 15 0.8
11 冷镦机A120 2 3 6 0.8
12 切边机A233 2 20 40 0.81
13 切边机A232 1 15 15 0.81
14 压力机60t 1 10 10 0.82
15 压力机40t 1 8 8 0.82
16 切边机A231 4 8 32 0.81
17 切边机A230 1 5 5 0.81
18 切边机 2 3 6 0.81
19 搓丝机GWB16 2 10 20 0.8
20 搓丝机 1 15 15 0.8
21 搓丝机A253 4 7 28 0.8
22 搓丝机A253 1 7 28 0.8
23 双搓丝机 1 10 10 0.8
24 搓丝机GWB65 2 6 12 0.8
25 搓丝机Z25-4 1 3 3 0.8
26 铣口机 1 7 7 0.81
27 铣口机 1 7 7 0.81
28 车床C336 1 6 6 0.81
29 车床1336M 1 3 3 0.81
30 台钻8 1 8 0.8
31 清洗机 4 10 40 0.81
32 包装机 3 5.5 16.5 0.81
33 涂油槽 1 3 3 0.8
34 车床C620 1 7 7 0.81
35 车床C620-1M 1 7 7 0.81
36 车床C620 1 7 7 0.81
37 车床C618K 1 7 7 0.81
38 铣床X62W 1 8 8 0.81
39 平面磨床M7230 1 8 8 0.82
40 牛头刨床 1 3 3 0.82
41 立钻 1 2 2 0.8
42 砂轮机 6 1 6 0.82
43 钳工台 4 4 16 0.82
44 划线机 1 3 3 0.81
45 桥式吊车5t 2 20 40 0.65
46 桥式吊车3t 1 8 8 0.65
47 电葫芦1.5t 1 3 3 0.5
48 电葫芦1.5t 1 3 3 0.5
49 叉车0.5t 1 5 5 0.68
50 叉车0.5t 2 5 10 0.68
表1-3 工具、机修车间负荷计算数据序号车间名称供电回路代号设备计算负荷
容量
（KW)
P30(KW) Q30
(kvar)
1 工具车间No.1供电回路47 14.1 16.5 No.2供电回路56 16.8 19.7 No.3供电回路4
2 12.6 14.7 No.4供电回路35 10.5 12.3
2 机修车间No.4供电回路150 37.5 43.9
2 车间变电所主接线方案的确定
2.1 选择主接线方案
根据已知冷镦加工车间负荷均为三级负荷，对供电可靠性要求不高，因此可采用双电源供电方式的双反射式接线。

它的优点是接线简单、使用设备少、供电质量稳定和建设投资省；。

当供电线路，变压器及其低压母线上发生短路或任何高压设备检修时，全部负荷不需要停电可以继续检修。

这种接线适用于较大容量的重要负荷。

选择主接线方案如图2-1所示。

图2-1 主接线图
2.2 变压器额定电压的确定
车间变电所高压侧根据电源条件选定为10KV，低压侧额定电压为380V,因此选降压器额定电压为10/0.4KV。

冷镦车间低压配电方式的选择，低压配电网络接线方式有放射式、树干式、环式和链式。

如图2-2所示。

图2-2 配电箱分布图
3 负荷计算
3.1 采用需要系数法对车间用电设备进行负荷计算 3.1.1 各支线负荷计算及熔断器和导线截面积选择
以设备序号1中的①为例说明计算过程：
序号1设备单位容量30KW ，功率因数0.8，启动倍数为5-7倍，我们取启动倍数为6倍。

计算电流 30I =
ϕcos 3N e U P =8
.038.0330
⨯⨯=56.98(A)
启动电流 st I =st K st I =341..88(A) 3.1.1.1 选择支线熔断器。

FE N I ∙≥30I =56..98A, FE N I ∙≥K st I =0.4⨯341.88=136.75(A)。

式中，FE N I ∙为熔体额定电流，K 为选择熔体计算系数，轻载启动取0.25——0.4。

选
FE N I ∙=136..75A,FU N I ∙=200A,查表A-2,选择结果为RM10-200/200。

3.1.1.2 干线负荷计算机界面及选择
按允许载流量选择 ， 根据30I I al ≥ ， 查表A-24根据实际温度40=θ°，选择3根单芯橡皮绝缘导线穿钢管=25mm 埋地铺设 。

当截面积
θ=2.52mm ,40=θ°时，A I A I al 65.568630=≥=，选择结果为BLX - 3⨯16 -c S 25mm （钢管管径）。

同理可选择出所有电动机支线的熔断器和导线截面积如表3-1所示。

表3-1 各支线负荷、熔断器、导线截面积选择结果
设备
序号设备名称
单台容
量
e
P(K
W)
计算电流
30
I（A）
启动电流
st
I（KA）
熔断器选择
/
FU
N
I∙
FE
N
I∙
横截
面积
A
（mm
）
允许
载流
量
al
I
（A）
穿钢
管管
径
c
S
（mm）
1 冷镦机Z47-1
2 30 56.98 341.88 RM10-200/200 16 67 32
2 冷镦机GB-
3 55 104.46 626.76 RM10-350/260 35 109 32
3 冷镦机A16
4 2
5 47.48 284.88 RM10-200/125 10 51 25
4 冷镦机A124 2
5 47.48 284.88 RM10-200/125 10 51 25
5 冷镦机A123 40 63.85 383.1 RM10-200/160 1
6 6
7 32
6 冷镦机A163 20 37.99 227.94 RM10-100/100 16 6
7 32
7 冷镦机A169 10 18.99 113.94 RM10-100/100 6 35 20
8 冷镦机Z47-6 15 28.49 170.94 RM10-100/80 10 51 25
9 冷镦机82BA 10 18.99 113.94 RM10-100/100 6 35 20
10 冷镦机A121 5 9.5 57 RM10-60/25 2.5 21 15
11 冷镦机A120 3 5.698 34.188 RM10-15/15 2.5 21 15
12 切边机A233 20 37.5 225 RM10-100/100 16 67 32
13 切边机A232 15 28.14 168.84 RM10-100/80 10 51 25
14 压力机60t 10 18.5 111 RM10-60/45 4 27 20
15 压力机40t 8 14.8 88.8 RM10-60/45 4 27 20
16 切边机A231 8 14.8 88.8 RM10-60/45 4 27 20
17 切边机A230 5 9.38 56.28 RM10-60/25 2.5 21 15
18 切边机 3 5.63 33.78 RM10-15/15 2.5 21 15
19 搓丝机GWB16 10 18.99 113.94 RM10-60/60 4 27 20
20 搓丝机15 37.99 227.94 RM10-100/100 16 67 32
21 搓丝机A253 7 13.295 79.77 RM10-60/45 4 27 20
22 搓丝机253 7 13.295 79.77 RM10-60/35 4 27 20
23 双搓丝机10 18.99 113.94 RM10-60/60 4 27 20
24 搓丝机GWB65 6 11.396 68.376 RM10-60/35 4 27 20
25 搓丝机Z25-4 3 5.698 34.188 RM10-15/15 4 27 20
26 铣口机7 13.133 78.798 RM10-60/35 4 27 20
27 铣口机7 13.133 78.798 RM10-60/35 4 27 20
28 车床C336 6 11.257 67.542 RM10-60/35 4 27 20
29 车床1336M 3 5.63 33.78 RM10-15/15 2.5 21 15
30 台钻 1 1.899 11.394 RM10-15/6 2.5 21 15
31 清洗机10 18.99 113.94 RM10-60/60 4 27 20
32 包装机 5 9.18 55.08 RM10-60/25 2.5 21 15
33 涂油槽 3 5.63 33.78 RM10-15/15 2.5 21 15
34 车床C620 7 13.133 78.798 RM10-60/35 4 27 20
35 车床C620-1M 7 13.133 78.798 RM10-60/35 4 27 20
36 车床C620 7 13.133 78.798 RM10-60/35 4 27 20
37 车床C618K 7 13.133 78.798 RM10-60/35 4 27 20
38 铣床X62W 8 15.195 91.17 RM10-60/45 4 27 20
39 平面磨床8 14.82 88.92 RM10-60/45 4 27 20
40 牛头刨床 3 5.56 33.36 RM10-15/15 2.5 21 15
41 立钻 2 3.8 22.8 RM10-15/6 2.5 21 15
42 砂轮机 1 1.85 11.1 RM10-15/6 2.5 21 15
43 钳工台 4 7.4 44.4 RM10-60/20 2.5 21 15
44 划线机 3 5.63 33.78 RM10-15/15 2.5 21 15
45 桥式吊车5t 20 46.5 279 RM10-200/125 25 87 32
46 桥式吊车3t 8 18.6 111.6 RM10-60/60 4 27 20
47 电葫芦1.5t 3 9.12 54.72 RM10-60/25 2.5 21 15
48 电葫芦1.5t 3 9.12 54.72 RM10-60/25 2.5 21 15
49 叉车0.5t 5 11.16 66.96 RM10-60/35 4 27 20
50 叉车0.5t 5 11.16 66.96 RM10-60/35 4 27 20
3.1.2 干线负荷计算机界面及选择
冷镦车间用电设备从低压配电屏引出八个回路WL1、WL2、WL3、WL4、WL5、WL6。

各回路所接配电箱及用电设备如表3-2所示。

表3-2 车间六个回路负荷计算结果
车间
回路
号
配电
箱号 额定
容量 需用
系数
需用系数
需用
系数
计算负荷
d K
ϕ
cos ϕ
tan 30P
30Q
30S
30I
WL1
AL1
300
0.25
0.5 1.73 37.5 64.875 75.000 113.982 AL2 0.5 1.73 37.5 64.875 75 113.9 WL2
AL3
300
0.5 1.73 37.5 64.875 75.000 113.982 AL4 0.5 1.73 26.25 45.4125 52.500 79.787 WL3
AL5
261
0.5
1.73 27.5 47.575 55.000 83.587 AL6 0.5 1.73 37.75 65.3075 75.500 114.742 WL4
AL7
196
0.35
0.65
1.17 36.75 4
2.9975 56.538 85.925 AL8 0.65
1.17 31.85 37.2645 49.000 74.468 WL5
AL9
178
0.65
1.17 30.1 35.217 46.308 70.376 AL10
0.65
1.17 3
2.2 37.674 49.538 75.286 WL6 AL11
69
0.7
0.75
0.88
48.3
42.504
64.400
97.872
回路WL1的负荷为
)(300
10301kw P e =⨯=∑ 回路WL2的负荷为
)(2552525555302kw P e =+++⨯=∑ 回路WL3的负荷为
)(26123351081510202403kw P e =⨯+⨯++⨯+++⨯=∑ 回路WL4的负荷为
)(196107471521023548810152204kw P e =++⨯++⨯+⨯++⨯++++⨯=∑ 回路WL5的负荷为
)
(17834461238877773354108136773265kw P e =+⨯+⨯++++++++++⨯+⨯+⨯++++++⨯=∑回路WL6的负荷为
)(692553382206kw P e =⨯+++++⨯=∑ 工具、机修车间负荷计算结果如表3-3所示。

表3-3 工具、机修车间负荷计算数据
序号
车间名称
供电回路代号
设备容量
（KW ）
计算负荷
30P 30Q 30S 30I
1 工具车间
NO.1供电回路 47 14.1 16.5 21.7 32.979 NO.2供电回路 56 16.8 19.7 25.9 39.362 NO.3供电回路 42 12.6 14.7 19.36 29.422 NO.4供电回路
35 10.5 12.3 16.17 24.574 2
机修车间
NO.4供电回路
150
37.5
43.9
57.74
87.751
按允许发热条件选择车间干线截面积计算结果如表3-4所示。

各干线选择橡皮绝缘穿钢管导线BX ，埋地铺设。

表3-4 车间干线计算电流及导线截面积选择结果
回路编号 干线计算电流 导线允许载流量
导线截面积 WL1 228 428 3⨯185+1⨯95 WL2 193.8 316 3⨯120+1⨯60 WL3 198.4 316 3⨯120+1⨯60 WL4
114.6
178
3⨯50+1⨯25
WL5 104.4 178 3⨯50+1⨯25 WL6 24.5 35 3⨯4+1⨯4 WL7 126.337 224 3⨯70+1⨯35 WL8 87.75
141
3⨯35+1⨯16
3.2 低压母线计算负荷及无功功率补偿 3.2.1 低压母线计算负荷
低压母线的计算负荷为各回路干线负荷之和，应计及同时系数（或称为参差系数或称为综合系数）。

)(1675.389)5425.175.444925.6575.6375(95.030308
1
KW P K P i p M =++++++=∑=∑
)
(2655.498)1.121.5233.571133.11076.129(95.030308
1
KVAR Q K Q i p M =+++++=∑=∑
)(234.6322655.4981675.3892230A KV S M ∙=+=
)(84.96038
.03234
.63230A I M =⨯=
6155.0234
.6321675
.38913030===
M M S P COS ϕ 78.0tan =ϕ
《全国供电规则》规定：“用户在当地供电局规定的电网负荷时的功率因数应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带费用和调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；其他功率因数为0.85以上。

”功率未达到上述规定的应增添无功功率补偿装置。

3.2.2 无功功率补偿 3.2.2.1补偿容量确定
310)]92.(arccos )6155.0s [tan(arcco 30=-=o P Q M C (Kvar) 3.2.2.2选择补偿装置
查阅相关资料，选择PGJ1型无功功率补偿装置。

采用2号主屏一台，电容器采用BW0.4-14-3型，每屏112Kvar ，采用八步
控制，每步投入14kvar ，PJG1型低压无功功率补偿自动补偿屏。

其接线原理图如图3-5所示。

图3-5 PGJ1型低压补偿装置
考虑到实际电压对补偿电容的影响，将补偿电容折算到额定电压380V 的容量为
v a r )(8.10195.0112)4
.038.0(112)(22
1'k U U Q Q N N C =⨯=⨯== 4台电容屏
v a r )(2.4078.10144'k Q Q C C =⨯== 补偿后母线的计算负荷及功率因数为
v a r )
(0655.912.4072655.498)(),(1675.38930303030'
'k Q Q Q kw P P C M M M =-=-===∑
)(678.399
'30A KV S m ∙= 9737.0678.399/1655.389c o s ==ϕ 92.0cos cos 1=≥ϕϕ 合格， )(4.60738
.03678
.39930A I M =⨯=
4 车间变电所变压器和主接线方案的选择
低压侧采用单母线，采用低压联络线作为备用电源。

查表A-8选择一台S9-500/10/0.4-0yn Y 低损耗配电变压器，技术数据如表4-1所示。

表4-1 S9型电力变压器技术数据
型号 额定容量
)
(A KV S TN ∙ 空载损耗)(0kw P ∆ 空载电源
)(kw P k ∆
短路阻抗%0I 阻抗电
压
%K U
连接组别号 参考价
S9-500/10/0.4
500
0.96 5.1
1
4
0yn Y 37000
5 车间进线电缆的选择
根据设计任务要求选择总降压变电所到车间变电所的进线电缆，按经济电流密度选择经济截面积。

查表5-1选取经济电流密度73.1=ec J ，总降压变电所到车间变电所的距离较远，因此选择5031000⨯--YJL 型交联聚乙烯铝芯电力电缆直埋铺设。

已知A I 7.23301=，则)(7.1373
.17
.232301mm J I A ec ec ===
表5-1 我国规定的经济电流密度ec J
查表A-24截面积216mm A ec =。

允许载流量为63A ，考虑到土壤温度为25℃，不需要进行温度修正，但是进行多根并排埋地修正系数81.0=b K 和土壤热阻系数为120时的土壤修正系数1=Kr 。

实际允许载流量为A I I K K K I al r b t al 7.2303.5163118.01301'=>=⨯⨯⨯⨯==。

所选的进线电缆YJL22-1000合格。

6 短路电流计算
短路电流计算的目的是为了选择和校验车间变电所高、低压电气设备及提供继电保护整定计算所需要的数据。

因此应计算在最大运行方式下和最小运行方式下的短路电流值。

线路类别
导线材料
年最大负荷利用小时h T /m ax
<3000
5000~3000
>5000
经济电流密度2/mm A J ec ∙
架空线路 铜 3 2.25 1.75 铝 1.65 1.15 0.9 电缆线路
铜 2.5 2.25 2 铝
1.92
1.73
1.54
表6-3 短路电流计算值结果
K1 K2 最大运行方式短路电流(KA) 6.91 17.02 最小运行方式短路电流(KA) 5.64 16.5 最大冲击电流值（KA)
17.62 38.465 最大短路容量
125.63
11.82
7 选择车间变电所高、低压电气设备 7.1 选择母线截面积
车间低压母线，可以选择LMY 型矩形铝母线，按经济电流密度选择。

已知母线电流A I I M 77.62330230==，查表4-1根据本设计题目年最大负荷小时数
h T 4500max =，查的经济电流密度73.1=ec J ，因此经济截面积)(56.36073
.177.623230'mm J I A ec M ec ===。

查表A-23选择LMY 型硬铝母线680⨯.3。

在环境温度40℃时竖放A I al 932=，平放时数据乘以0.92，。

明显可见，低压LMY 型硬铝母线允许载流量大于母线计算电流A I M 77.62330=。

对母线对热稳定校验，短路发热假象时间可近似地计算为
s I I t t k i m a
2
")(05.0∞
+= 在大容量的系统中发生短路，由于∞=I I "")(，因此
s t t k i m a 05.0+=
当s t k 1>时，可认为 k i m a t t =
短路时间k t 为短路保护装置最长的动作时间op t 与断路器的时间oc t 之和，即 )(7.12.05.1s t t t oc op k =+=+=，则热效应允许的最小截面积为
)(63.19587
1002.171023
3)3(mm t C I A eq =⨯==
∞ 式中 C 为热稳定系数。

查表A-21得LNY 硬铝母线的热稳定系数87=C 。

因为实际所选母线2263.195480680mm mm A >=⨯=，所以热稳定校验合格。

母线采用水平布置，根据低压配电屏的结构尺寸确定m l m a 9.0,25.0== 。

母线受动力为
7103-⨯=a
l
Ki F
7231025
.09
.0)10465.38(05.13-⨯⨯⨯⨯⨯= )(688.968N = 由于5.1208.01.0===
h b m ，230008
.01.01.025.0=+-=+-h b b a ，得到K=1.05。

母线弯曲力矩为
)(18.8710/9.0688.96810/m N l F M ∙=⨯=∙= 母线的截面系数为
)(103.136
008
.01.063622m h b W -⨯=⨯==
计算应力为 )(55.510
3.1318.876MPa W M c =⨯==
-σ M P a al c 70=<σσ（硬铝母线）合格 7.2 进线电缆热稳定校验
)(74.8977
1091.61023
3m in
)3(mm t C I A eq =⨯==∞
查找表格A-21，10KV 交联聚乙烯绝缘电缆人稳定系数为77。

按照热稳定要求重新选择交联聚乙烯电缆7031000⨯--LJY ，允许载流量为162A 。

A I I al 7.23301=>。

电缆不作动稳定校验。

7.3 车间变电所高压电气设备选择
车间变电所变压器进线侧计算数据如表7-1所示。

表7-1 车间变电所变压器进线侧计算数据
计算数据
真空断路器ZN-12-40.5
高压熔断器RN2-10
)(KV U NW
10
)(KV U N
10
)(KV U N
10
)(30A I
23.7 )(A I N
400 )(A I N
0.5 )("kA I k
6.91
)(A I oc
17.3
)(A I oc
100
)("A MV S k ∙
125.63 )(A MV S oc ∙
150 )(A MV S oc ∙
500
sh
i
17.62
m ax i
22
m ax i
160 eq t I 2∞
s kA ∙=⨯62.715.191.62
t t t I 2
s kA ∙=⨯2230247.8
8.3.1选择高压断路器
选择高压断路器,高压熔断器如表8-1所示 (1)选RN2-10型高压熔断器作为电压互感器保护用 (2)选择电流互感器：JSJW-10/0.1/0.1/3。

(3)高压电流互感器选择：查表选LQJ-10。

(4)选择避雷针FS-10或FZ-10，如表8-2： 普通阀型避雷针技术数据如表8-2所示 8.4车间低压侧电气设备的选择
车间低压侧电气设备的选择，低压侧计算素具如表8-3所示。

表8-3 车间低压侧计算数据
)(V U NW 380 )(30'A I M 623.77 )("KA I k
17.02 )("A MV S k ∙ 11.82 )(m ax kA i
38.465 )(22s kA t I ep ∙∞
376.585
各低压干线低压断路器及低压开关的选择如表7-4所示。

表7-4 车间低压干线断路器及低压刀开关选择表
车间回路号 干线计算电流（A ） 低压断路器型号 低压刀开关型号
WL1 228 DW15-400/300 HD13-400 WL2 193.8 DW15-200/200 HD13-200 WL3 198.4 DW15-200/200 HD13-200 WL4 114.6 DW15-200/150 HD13-200 WL5 104.4 DW15-200/150 HD13-200 WL6 24.5 DW15-100/50 HD13-100 WL7 126.337 DW15-200/150 HD13-200 WL8
87.75
DW15-100/100
HD13-100
7.5 高压开关柜选择
查找《工厂常用电气设备手册》，选用北京京东有限公司生产的KYN-12Z （GZS1）型金属铠装中置式（手车式）开关柜。

根据车间变电所主接线选择开关柜编号方案示例如图7-5所示。

KYN -12Z 高压开关柜编号 034
043
004
011
数量 开关柜用途
规格及型号
电缆进线及电压
互感器
电压测量及避
雷器
接主车间变压器
右联络
VS1(VD4)真空断路器
1
1
1
HY5WS2-17/50避雷器 3 3 RN2-10高压熔断器 3 3
RZL-10 电压互感器 2 3 RZL-10 AS12/150h/2
s 电流互感器
3
3
3
AS12/150h/4
s
外形尺寸（宽x 深x 高）
Mm x mm x m m
800（10000 x 1500 x 2300） 备注
1000mm 用于1600A 及以上柜宽
图表7-5 车间变电所电气主接线选择开关柜编号方案示例 7.6 低压配电屏的选择
查找《工厂常用电气设备手册》,低压配电屏选择GCK3(GCL-S)型低压抽出式开关柜，作为发电厂变电所三相交流50HZ ，380V ，额定电流为3150A 及以下的配电系统。

根据车间变电所低压配电线路设计方案选择低压开关柜一次线路方案示例如图7-6所示。

GCK3一次线路方案编号
3
13
13
13
13
13
13
13
23
51
51 用途
进线电缆 WL1馈电 WL2馈电 WL3馈电
WL4馈电 WL5馈电 WL6馈电 WL7馈电 WL8机修 功率因
数自
动补偿 功率因数自动补偿
计算电流（A ）
960.228 193.198.4 114.
104.
24.5 126.
87.7
230 23
4 8 6 4 337
5 0 LMJ1-0.5电流互感器 3
AE1000-1600-S断路器 1 1 1 DW15-100断路器 1 1
DW15-200断路器 1 1 1 1 1
DW15-400断路器 1
HD13-100低压刀开关 1 1
HD13-200低压刀开关 1 1 1 1 1
HD13-400低压刀开关 1
QSA400-630熔断刀开关 1 1 NT00-160 /□A熔断器24 24 JKC1-□/3接触器8 8 BCMJ-0.4-30-3电容器8 8 LMZK2-0.66电流互感器 3 3 3 3 3 3 3 1 3 3
图表7-6 低压开关柜一次线路方案示例
选择变电所的位置要首先从安全运行的角度出发，达到较好的技术经济性能，经过经济比较后确定。

一般要满足接近负荷中心、进出线方便、接近电源侧
的要求。

本车间变电所位置已经确定在冷镦车间工厂的东北角。

8 变电所防雷保护
8.1 直击雷保护
在变电所房顶装置避雷针或避雷带，并引出两根地线与变电所公共接地装置相连，由于变电所高低压设备均在室内，因此不必设置独立的避雷装置。

防雷
引下线应优先利用自然引下线，还可以利用建筑物的钢柱、消防梯、金属烟囱作
自然引下线。

人工防雷引下线采用圆柱或扁钢，在条件允许范围内优先选用扁钢，
其接年级应满足规范要求，引下线沿建筑物外墙敷设，并经最短路径接地。

要求
接地电阻为4Ω。

8.2 雷电侵入波的保护
在10KV高压侧配电室装有HYSWS2-7/50型避雷器，引下线采用25mm x 4mm 镀锌扁钢。

下与公共接地网焊接，上与避雷器接地端螺旋连接。

8.3 变电所公共接地装置的设计 查找A-20,变电所接地电阻应满足：
Ω≤4E R Ω==≤
7.854
.1120
120E E I R 这里E I 为车间变电所单相接地短路电流，是按变电所电缆总长度为0.5km ，低压转出线0.9km ，共计1.4km 。

A l l U I c a b oh N E 4.1350
)
4.1350(10350)35(=⨯+⨯=+=
即去公共接地装置电阻Ω≤4E R 。

接地装置的设计采用厂mm 50,5.2φ镀锌钢管14根，沿变电所三面均匀布置，变电所前面两面布置二排，管距5m 垂直打入地下，管顶离地面0.6m 。

管间用
mm mm 440⨯镀锌扁钢焊接相连。

变电所的变压器室有两条接地干线高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置连接。

接地干线均采用mm mm 425⨯镀锌扁钢。

变电所接地装置布置图如图9-1所示。

9 二次回路方案的选择与继电保护的整定计算 9.1断路器控制和信号回路设计
断路器控制和信号回路设计。

采用灯光监视的断路器控制信号回路接线。

9.2变电所测量及计量仪表
变电所测量及计量仪表。

10KV 变电所计量仪表的装设如表10-1所示。

表10-1 变电所计量仪表的装设
线路名称
装设的表计数量
电流表
电压表 有功功率表
有功电能表
无功电能表
10KV 进线 1 1 1 10KV 母线（每段） 4 10KV 联络线 1 1 2 10KV 出线 1 1 1 变压器高压侧 1 1 1 变压器低压侧 3 1 低压母线（每段） 1 出线（＞100A ）
1
1
9.3 中央信号装置
在变电所控制或值班室内一般装设中央信号装置，由事故信号和预告信号组成。

车间变电所中央信号装置一般采用重复动作的信号装置。

若变电所接线简单可采用不重复动作信号装置。

本变电所采用集中复归不能动作的事故信号装置和集中的复归预告信号装置，它们均采用交流操作电源，取自电压互感器作为信号电路电源。

9.4车间变电所的保护装置配置
车间变电所的保护装置配置。

继电保护装置应该满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。

电力设备和线路短路故障的保护应设有主保护和后备保护，必要时再增加辅助保护。

（1） 10KV 线路电流速断保护整定计算
保护装置一次侧动作电流
)(98.891.63.1m ax 11KA I K I k rel op =⨯==∙∙ 电流继电器动作电流
)(4495
/1001098.83
1A K K I I con TA op r op I
=⨯==∙∙
灵敏系数校验保护范围校验，要求%15m in ≥∙p l 。

)(0592.0)5.098
.835
.10866.0(43.11)23(1min 11min km X I E Z l s op ph p =-⨯⨯=-=
∙∙∙，所以%15%84.115.0/0592.0/m in <===∙l l m p ，保护范围不满足要求。

这是由于线路太短，线路两端短路电流近似相等，所以不可以设电流速断保护。

② 线路过电流保护：
)(5585.030
3.12.1m ax 1A I K K K I L re w rel op =⨯⨯==
∙∙ )(75.25
/1001551A K K I I con TA op r op =⨯==∙∙
保护时限)(9.05.04.0s t t t T p =+=∆+= 。

灵敏系数校验;
5.112655
10
91.6866.0233
1min 1)
3(>=⨯⨯==∙∙op k sen I I K
合格。

③ 线路单相接地短路保护。

已知车间变电所系统单相接地电容电流为1.4A ，进线单相接地电容电流1
E I 为),(5.0350
5.0351*******A l U I N E =⨯⨯=⨯=取零序电流互感器变化比65/30=A A ，一次
侧动作电流)(75.055.05.111A I K I E rel op =⨯==∙，
)(125.06
75.0111A I K K I op TA con op =⨯==
∙∙。

动作时间s t p 5.0=。

保护灵敏性2.175
.05
.04.111=-=-=
∙∑op E E sen I I I K 合格。

（2）变压器继电保护配置
查《工业与民用配电设计手册》可确定变压器采用过电流保护，单相接地短路保护过负荷保护和气体保护。

① 变压器过变流保护整定计算。

保护装置一次侧动作电流为
28.87(A )10
3500
31=⨯==N NT NT U S I )(69.8183.285.022.1m ax 1A I K K K I K K I TN re st rel T re rel op =⨯⨯===
∙∙ 电流继电器动作电流 )(085.45
/10069
.811A K K I I con TA op r op ===∙∙ 灵敏系数校验
69
.8125/105.16866.0)
/(23
31min 2⨯⨯=
=∙∙∙op T k T
sen I K I K 5.17>=
保护时限s t t t b T 6.05.01.1=-=∆-=。

因为变压器过电流保护时限大于0.5s ，所以变压器应设电流速断保护。

② 变压器电流速断保护：
)(2.1021)4.0/10/(170205.1m ax 21A I K K I k T rel
op =⨯==
∙∙ )(06.5120/12.10211
A K K I I con TA
op r op =⨯==∙∙
2783.42
.10215640866.0231m i n
1'
≥=⨯==∙∙op k sen I I K
③ 变压器过负载保护。

在变压器高压侧设置过负荷保护，因为负荷多数情况下是三相对称的，因此国负荷只用一个电流继电器接于一相电流，经延时9~10s 作用于预告信号。

保护装置一次侧动作电流1∙op I 和电流继电器的动作电流r op I ∙为
)(66.3587.2885.005.11A I K K I L T re rel op =⨯==
∙∙ )(783.15
/1001
66.351A K K I I con TA op r op =⨯==∙∙
④ 变压器低压侧单相接地短路保护，利用高压侧三相过电流保护兼作单相接地短路保护。

5.12.438
.0/1069.81317240
2321min 2)1(1min 2)1(>=⨯⨯⨯=⨯==∙∙∙∙T op k op k sen K I I I I K 合格
总结
毕业设计从10月份至今，已经两个月有余，时至今日已经完成。

从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐清晰，整个写作过程难以用语言表达。

在这次毕业设计过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。

10月中旬，我的毕业题目确定下来，我当时便立即着手资料的收集工作中，在于辅导老师交流之后，我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。

在资料收集过程中，我在学校图书馆，以及网上寻找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记录下来，尽量使我的资料完整、准确和数量多，有利于论文的撰写。

然后将我收集的资料仔细整理分类。

作为一名专科生的毕业论文，由于经验缺乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有指导老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，仅靠自己去查访资料，是难以完成的。

在12月15号我的饿毕业设计论文终于写好，里面有我的努力及指导老师的指导。

我不会忘记这难忘的2个月的时间。

毕业论文的的编制及毕业论文的撰写给了我难以忘记的回忆。

在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数折本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；以及设计冷镦车间供配电的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了论文我曾经赶稿至深夜，但是看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦。

毕业设计这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。

我从资料的收集中，掌握了许多与供配电相的知识，让我对我所学的知识有所巩固和提高，并且让我对当今的供配电设计的发展有所了解。

整个过程中，我学习到了新知识，增长了见识。

在今后的日子里，我仍然要不断的的充实自己，争取在所学的领域有所作为。

附录
（1）车间变电所电气主接线图一张。

（2）冷镦车间平面图一张
（3）冷镦车间平面布置图一张。

（4）变电所侧面图一张。

（5）变电所平面图一张。

（用CAD图，故另打印，将附着在此后）。