机械厂变电所一次系统设计_简洁范本

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机械工厂供电系统设计

机械工厂供电系统设计一、引言在机械工厂中，供电系统的设计对于正常运行和生产至关重要。

合理的供电系统设计可以确保设备的稳定供电，避免电力故障给生产带来的影响。

本文将对机械工厂供电系统的设计进行详细介绍。

二、供电系统结构机械工厂供电系统主要由输电线路、变电站和配电系统组成。

1.输电线路输电线路是将电力从供电公司送至机械工厂的主要通道。

输电线路通常由高压输电线和中压输电线组成，根据工厂的功率需求和距离而定。

输电线路需要满足一定的电压降和功率损耗要求，同时要注意防雷和抗干扰能力。

2.变电站变电站是将输送来的电力进行中压到低压的转换设施。

变电站一般由变电设备、开关设备和保护设备等组成。

变电站的选择应根据工厂的电力需求和可靠性要求进行设计。

3.配电系统配电系统是将变电所输送的低压电力供给机械工厂的各个用电设备。

配电系统主要由主配电柜、分配电柜和电力线路组成。

配电系统的设计应考虑设备的功率需求、分布情况和用电负荷的平衡。

三、供电系统设计要点1.供电系统容量计算供电系统的容量计算是供电系统设计的前提。

需要根据机械设备的功率需求、用电负荷和设备数量等指标来确定供电系统的容量。

容量过小会导致供电不足，容量过大则会造成资源浪费。

2.供电系统的可靠性设计供电系统的可靠性是指供电系统正常运行的稳定性和可持续性。

供电系统应考虑备份电源、过载保护和故障自诊断等功能，以保证供电系统的可靠性。

此外，还需对系统的运行情况进行监控和维护。

3.供电系统的电缆选型供电系统的电缆选型是确保电力传输的稳定性和安全性的重要环节。

电缆应选择合适的规格和材质，以满足工厂的电力需求。

同时，还需考虑电缆的敷设和维护要求。

4.供电系统的接地设计供电系统的接地设计是为了确保系统的安全运行。

接地系统应符合国家标准和规范，确保接地电阻不大于规定值，并采取有效的保护措施，防止雷击和漏电等问题。

四、供电系统的安全问题在机械工厂的供电系统设计中，安全问题是需要高度重视的。

某冶金机械厂总降压变电所及配电系统设计

某冶金机械厂总降压变电所及配电系统设计某冶金机械厂总降压变电所及配电系统设计随着现代经济的快速发展，工业领域电力需求日益增长。

电力系统的安全稳定运行对于保障工业生产的持续发展至关重要。

本文将介绍某冶金机械厂总降压变电所及配电系统的设计方案，以期为同类型企业提供一些借鉴。

一、设计概述该项目占地面积为3000平方米，建筑面积为1600平方米，总投资约为2500万元人民币，设计容量为20kV/400V、12MVA。

总降压变电所主要由变配电设备、辅助系统及建筑物构成，其中变配电系统包括高压侧20kV断路器、隔离开关、自动重合闸及电抗器，低压侧400V主配电室、分配室及电缆沟（槽）等设备。

辅助系统包括照明、防雷接地、消防、通信、监控等系统。

建筑物分三层，地下一层为电缆室、UPS室，地上二层为主配电室、分配室、电缆室，顶层为办公及商务会议用房。

二、设计特点1、安全可靠：采用双进双出的供电方式，每条进线均设有独立的开关及自动重合闸装置，避免因故障单进单出产生大面积停电。

利用网络化试验系统对设备进行全面的监控、诊断及报警，确保设备在最佳状态下运行。

2、节能环保：在低压配电室的设计中采用了无功补偿及变频技术，降低了设备的耗能，提高了系统的电能利用率。

利用太阳能发电设备对建筑物进行照明，减少了能源的浪费和污染。

3、易于维护：针对设备故障及维护需求，建议在设计中考虑到设备的维护和保养需求，尽量采用普遍可替换、易于调试、维护性强的设备，以降低维修成本及停机损失。

三、存在的问题及解决方案本项目设计过程中面临的主要问题包括配电系统的通信网络建设需要考虑通讯协议的统一。

针对该问题，我们提出了以下的解决方案：1、统一通信协议：支持TCP/IP协议的电力智能低压配电系统，通过多通讯介质（例如UDP、XML、SNMP、Modbus）与各配电设备进行通信，实现了设备故障预警、设备运行状态监测及远程控制等功能，优化了电力系统的运行效率和使用效果。

毕业设计某机械厂供配电一次系统设计[管理资料]

某机械厂供配电一次系统设计摘要工厂供电是将从电力系统中获得的电能经过合理的传输变换，分配到工厂的车间里的用电设备上。

伴随着社会的发展，工厂对电能的质量，供电可靠性以及经济性等要求也越来越高。

工厂供电设计是否完善不仅影响工厂的生产，而且也反映到工厂供电的可靠性与安全生产上，它与企业的经济效益，设备安全运行以及工人的人身安全密切相关，因此，搞好工厂供电工作对于整个工厂的生产发展有十分重要的意义。

本设计是对工厂供电一次部分的设计，对工厂的负荷计算，短路电流计算，变电所变压器的选择，校验，无功补偿等进行了设计说明，该设计从全局出发，按照负荷性质，用电容量等做出了合理的设计。

关键词：配电线路变压器负荷短路电流电气设备The Design of Primary System of Total Step-down SubstationABSTRACTPower supply in factory is mean to electricity energy which is obtained from the power system is transferred reasonable, and it is distributed to the electric d evice of the factory floor. With the development of the society, the quality, reliabili ty and economy demands of the electricity energy were increasing to the factory. Whether the design of the factory electricity supply is perfect not only affect the pl ant's production, but also reflects the reliability of power supply to the factory and safet y, it is closely related to the economic benefit of enterprises, equipment, safe operatio n and safety of workers, it is important for the development of production for doing a good job of the factory power supply work.This design is a part of power plant design, including of the plant load calculation, short circuit current calculation, and the choice of transformer substations, verificatio n, reactive power compensation for the design specification, it make a reasonable design followed the load nature and electricity capacity ,standing on the overall situation.KEY WORDS:distribution list，supply transformer，power load，short-circuit co ntact，electric apparatus目录前言 (1)第1章负荷计算 (2)负荷概述 (2)负荷的概念 (2)电力负荷的等级 (2)用电设备组计算负荷的确定 (3)按需要系数法确定计算负荷 (3)车间负荷计算 (7)第2章变压器选择 (9)变配电所选址 (9)车间变电所变压器选择 (10)变压器台数及容量选择 (10)计算电流 (14)无功补偿及工厂总降压变电所设计 (16)无功功率平衡及无功补偿 (16)并联电容器的选择计算 (17)工厂总降压变电所设计 (18)第3章变电所主接线设计 (20)电气主接线选择及运行方式 (20)主接线设计原则与要求 (20)电气主接线确定 (21)短路电流计算 (22)绘制计算电路 (23)最大短路电流计算 (23)最小短路电流计算 (25)第4章高压电网一次设备选择 (28)35kV架空线选择 (28)10kV电缆选择 (29)假想时间t的确定 (29)ima高压配电室至各车间电缆的选择校验 (29)母线选择 (32)35kV母线选择 (32)10kV母线选择 (33)电气设备选择校验 (33)选择原则 (34)电气设备和载流导体选择的一般条件 (34)35kV侧断路器选择 (35)电流互感器的选择 (36)电压互感器的选择 (37)熔断器选择 (38)高压开关柜选择 (39)35kV侧高压开关柜选择 (39)10kV高压开关柜选择 (39)第五章防雷及过电压保护 (41)避雷器 (41)避雷器的选择计算 (41)按额定电压选择 (41)按持续运行电压选择 (41)按雷电冲击残压选择 (41)按标称放电电流选择 (42)校核陡波冲击电流下的残波 (42)按操作冲击残压选择 (42)变电所的防雷保护 (43)结论 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)附录 (46)外文资料翻译 (51)前言众所周知，电能是现代工业的主要能源和动力。

供配电课程设计,机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计(word文档良心出品)

目录第一章绪论 (1)1.1工厂供电的意义 (1)1.2设计概述 (1)1.3设计任务及设计方案 (2)第二章负荷计算及功率补偿 (4)2.1 负荷计算的内容和目的 (4)2.2负荷计算的方法 (4)2.3无功功率补偿 (8)第三章变电所一次系统设计 (12)3.1 变电所的配置 (12)3.2变压器的选择 (12)3.2.1 变压器型号选择 (12)3.2.2 变压器台数和容量的确定 (12)3.3全厂变电所主结线设计 (13)3.3.1 对变电所主结线的要求 (13)3.3.2 变电所主接线方案 (14)3.4变电所的布置和结构设计 (14)3.4.1 变电所的布置设计 (14)3.4.2 变电所的结构设计 (15)第四章电气设备选择 (20)4.1短路电流计算 (20)4.2电气设备选择 (22)第五章电力变压器继电保护设计 (23)5.1电力变压器继电保护配置 (23)5.2电力变压器继电保护原理图设计 (23)5.3电力变压器继电保护整定计算 (24)第六章厂区线路设计 (26)6.1电力线路的接线方式 (26)6.2电力线路的结构 (26)6.3导线和电缆的选择 (26)6.4厂区照明设计 (30)第七章小结 (31)附录 (32)第一章绪论1.1工厂供电的意义工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，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应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。

电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本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，降低生产成本，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。

某机械厂变电所电气一次部分设计课程设计

〔4〕提交的设计报告内容充实、方案合理、图纸齐全。撰写格式符
及其自动化班级〔电气技术方向〕一、目的和要求供配电技术课程合相关要求。
设计是该课程理论教学之后的一个集中性实践教学环节，要求学生在学习
第1页共2页
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四、进度支配序号时间〔天〕课程设计内容 1 第 1 天熟识课题、收集资料、商量 2 第 2 天主接线设计，负荷计算、短路电流计算 3 第 3～4 天主要电气设备选择 4 第 5～6 天提交报告五、课程设计报告课程设计报告用纸一律接受 A4 纸。上下边距为 2.2cm，左边距 3.0cm〔留装订线〕，右边距为 2.0cm。设计报告封面必需统一。内容包括评分表、封面、名目、正文、收获、
气一次部分设计姓名：
把握中小型变电所电气一次部分设计的步骤和要求。了解变电所电气设计
***** 学号：
相关的国家标准、规程、规范以及电气主接线的绘制方法，学会查阅供配
***** 班级：
电设计手册、设备手册的方法，树立工程观念，培育分析和解决一般工程
***** 专业：
实际问题的能力。
************** 指导教师：
二、设计内容依据给定的设计任务完成供配电系统电气一次部分的
***** 起止日期：
设计〔设计任务附后〕。
电气与自动化工程学院《供配电电气一次部分设计班级：
〔1〕把握供配电系统设计的方法、内容和步骤。
****** 学号：
〔2〕依据所给定设计任务，根据安全可靠、技术先进、经济合理的
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某机械厂变电所电气一次部分设计课程设计

6某机械厂总降压变电所及配电系统设计

6某机械厂总降压变电所及配电系统设计一、项目背景机械厂总降压变电所及配电系统设计是为了满足机械厂的电能供应需求，确保稳定可靠的电力供应，并保证机械设备的正常运行。

本文设计的总降压变电所及配电系统将提供给机械厂的三相交流电能，以满足机械设备的供电需求。

二、总降压变电所设计总降压变电所是机械厂电力供应的核心设施，负责将来自电网的高压交流电降压为适合机械设备使用的低压电能。

总降压变电所设计如下：1.变电站配置总降压变电所采用户外型箱式变电站，变电设备采用高低压开关设备配合变压器进行电能变换。

箱式变电站具有防锈、防雷、抗震等特性，可在恶劣气候条件下稳定运行。

2.变压器配置总降压变电所采用干式变压器，具有低噪音、低损耗、易维护等特点。

根据机械厂的用电需求，变压器的容量合理配置，确保正常运行时供电稳定，同时考虑到未来的扩容需求。

3.配电系统总降压变电所将提供三相交流低压电能给机械厂的配电系统。

配电系统应满足机械厂各个工作区域的供电需求，在设计时需要考虑以下几个方面：主配电室、机械设备区、照明区、办公区的用电需求，合理确定配电线路的走向和容量，以及配置相应的低压开关设备。

配电系统设计是总降压变电所设计的延伸，主要包括低压开关设备的配置、线路的走向与容量的确定、电气保护装置的选型等。

1.低压开关设备根据机械厂各个工作区域的用电需求，选择合适的低压开关设备，包括断路器、接触器、保护装置等。

低压开关设备应具有可靠性高、维护方便等特点，以确保配电系统的安全性和可靠性。

2.线路的走向与容量根据机械厂的布局及用电需求，确定配电线路的走向和容量。

考虑到用电负荷的变化，可适当预留一定的线路容量，以满足未来的扩容需求。

3.电气保护装置为了确保配电系统的安全运行，需要配置适当的电气保护装置，如过流保护装置、短路保护装置等。

这些保护装置能够快速检测到电路中的故障，从而及时切断电路，保护设备和人员的安全。

四、总结机械厂总降压变电所及配电系统的设计将提供可靠、稳定的电力供应，确保机械设备的正常运行。

某机械厂变电所电气一次部分设计课程设计

《供配电技术》课程设计报告题目：某机械厂变电所电气一次部分设计姓名： *****学号： *****班级： *****专业： **************指导教师： *****起止日期：电气与自动化工程学院《供配电技术》课程设计评分表设计题目：某机械厂变电所电气一次部分设计班级：******学号：*********姓名：********指导老师：年月日《供配电技术》课程设计任务书专业电气工程及其自动化班级1607131、1607132（电气技术方向）一、目的和要求供配电技术课程设计是该课程理论教学之后的一个集中性实践教学环节，要求学生在学习供配电技术基本知识的基础上，通过综合应用所学知识设计一个具体任务的供配电一次系统。

通过设计进一步巩固所学过的理论知识，熟悉供配电系统的基本构成和任务，了解常用电气设备的结构、原理、性能、用途，掌握中小型变电所电气一次部分设计的步骤和要求。

了解变电所电气设计相关的国家标准、规程、规范以及电气主接线的绘制方法，学会查阅供配电设计手册、设备手册的方法，树立工程观念，培养分析和解决一般工程实际问题的能力。

二、设计内容根据给定的设计任务完成供配电系统电气一次部分的设计（设计任务附后）。

三、基本要求：（1）掌握供配电系统设计的方法、内容和步骤。

（2）根据所给定设计任务，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，完成变配电系统电气一次部分的设计任务，写出设计说明书。

（3）具备计算机绘图能力，绘出供配电系统一次系统设计图样。

（4）提交的设计报告内容充实、方案合理、图纸齐全。

撰写格式符合相关要求。

四、进度安排五、课程设计报告课程设计报告用纸一律采用A4纸。

上下边距为2.2cm，左边距3.0cm（留装订线），右边距为2.0cm。

设计报告封面必须统一。

内容包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献等（并按此顺序装订）。

六、设计参考资料[1] 刘燕. 供配电技术 [M]. 北京：机械工业出版社，2016.[2] 任元会. 工业与民用配电设计手册 [M]. 3版. 北京：中国电力出版社，2005.[3] 刘笙. 电气工程基础 [M]. 2版. 北京：科学出版社，2008.[4] 许继继电保护装置说明书许继集团技术资料[5] 弋东方．电气设计手册电气一次部分[M]．北京：中国电力出版社，2002.[6] 刘宝林. 电气规程规范及标准大全 [M]. 北京：中国计划出版社，1991.[7] 余建明，同向前，苏文成. 供电技术 [M]. 4版. 北京：机械工业出版社，2008.[8] 翁双安. 供配电工程设计指导.北京：机械工业出版社，2012.[9] 中国机械工业联合会.供配电设计规范 [S] 北京：中国计划出版社，2010.[10] 刘介才主编. 工厂供电设计指导.北京：机械工业出版社，1998[11] 刘介才主编. 实用供配电技术手册..北京：中国水利水电出版社，2002[12] 刘介才主编. 工厂供用电实用手册.北京：机械工业出版社，2001七、成绩评定课程设计成绩由平时表现、报告及设计答辩三个方面成绩组成，各部分所占比例分别为30%、50%、20%。

工厂供电课程设计-某机械厂变电所一次系统设计(格式修正)

１89.92
照明
10
0.7
0.9
0．48
7
３.36
7．78
1１．82
小计
2６０
—
—
—
1３2.7８
２0１.７4
３
仓库
动力
50
0.4
0.８5
0.62
２0
12.4
23．53
35．75
照明
5
0．8
0．9
０.48
4
1．92
4.44
6.75
小计
55
—
—
—
27.9７
4２.５０
４
电镀车间
动力
100
0．５
０.8５
0.６2
学号:2014xｘxxxx
《工厂供电》
课程设计
(2014级本科）
题目:某机械厂变电所一次系统设计
学院：物理与机电工程学院
专业:电气工程及其自动化
作者姓名:xｘxｘxx
指导教师：田娜职称:助教
完成日期：２016年12月24日
河西学院本科生课程设计任务书
论文题目
某机械厂变电所一次系统设计
作者姓名
均温度为21 ℃ 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 8 。
2、地质水文资料：工厂所在地区平均海拔 1500m ,地层以砂粘土为主，地下水位为２m 。
3、电费制度:工厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为１8 元/ｋVＡ，动力电费为 0 . 2０元／ｋw·ｈ，照明电费为0.50元／ｋw·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低干0．90 ,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 。

力新机械厂变电所一次系统设计课程设计word版

《工厂供电》课程设计（ 20xx级本科）学院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名： xx指导教师： xx职称：教授完成日期： 20xx 年 xx月 14 日工厂供电课程设计任务书摘要电能是现代工业生产的主要能源和动力。

机械厂供电系统的核心部分是变电所。

变电所主接线设计是否合理，关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。

本设计在给定机械厂具体资料的基础上，依据变电所设计的一般原则和步骤，完成了变电所一次系统设计。

本设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。

此机械厂变电所一次系统设计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；根据设计要求，绘制变电所一次系统图。

关键词：电能；变电所；一次系统。

目录1 前言 (1)1.1 引言 (1)1.2 设计原则 (1)2 负荷计算及电容补偿 (4)2.1 负荷计算的定义 (4)2.2 负荷计算 (4)2.2.1 负荷计算的方法 (4)2.2.2 负荷统计计算 (5)2.3 电容补偿 (7)3 负荷计算及电容补偿 (9)3.1 主变压器台数选择 (9)3.2 主变压器容量选择 (9)3.3 主接线方案确定 (10)3.3.1 变电所主接线方案的设计原则与要求 (10)3.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标 (10)3.3.3 工厂变电所常见的主接线方案 (11)3.3.4 确定主接线方案 (11)3.4 无功功率补偿修定 (13)4 高低压开关设备选择 (15)4.1 短路电流的计算 (15)4.1.1 短路的定义 (15)4.1.2 短路计算的目的 (15)4.1.3 短路计算的方法 (15)4.1.4 本设计采用标幺制法进行短路计算 (15)4.2 变电站一次设备的选择与校验 (21)4.2.1 一次设备选择与校验的条件 (21)4.2.2 按正常工作条件选择 (22)4.2.3 按短路条件校验 (22)4.2.4 10kV侧一次设备的选择校验 (23)4.2.5 380V侧一次设备的选择校验 (25)4.3 高低压母线的选择5 变电所进出线和低压电缆选择 (29)5.1 变电所进出线的选择范围 (29)5.2 变电所进出线方式的选择 (29)5.3 变电所进出导线和电缆形式的选择 (29)5.4 导线和电缆截面的选择计算 (30)5.5 高压进线和低压出线的选择 (30)5.5.1 10kV高压进线的选择校验 (30)5.5.2 由高压母线至主变的引入电缆的选择校验 (31)5.5.3 380V低压出线的选择 (31)6 总结 (37)7 参考文献 (38)附录 (39)致谢 (41)前言1.1引言电能是现代工业生产的主要能源和动力。

力新厂变电所一的次系统设计课程设计修改稿.

《工厂供电》课程设计( 20xx级本科)学院: 物理与机电工程学院专业: 电气工程及其自动化作者姓名: xx指导教师: xx职称: 教授完成日期: 20xx 年xx月14 日工厂供电课程设计任务书摘要电能是现代工业生产的主要能源和动力｡机械厂供电系统的核心部分是变电所｡变电所主接线设计是否合理,关系到整个电力系统的安全､灵活和经济运行｡本设计在给定机械厂具体资料的基础上,依据变电所设计的一般原则和步骤,完成了变电所一次系统设计｡本设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率,以减少供电系统的电能损耗和电压损失,同时提高了供电电压的质量｡此机械厂变电所一次系统设计包括:负荷的计算及无功功率的补偿;变电所主变压器台数和容量､型式的确定;变电所主接线方案的选择;进出线的选择;短路计算和开关设备的选择;根据设计要求,绘制变电所一次系统图｡关键词:电能;变电所;一次系统｡目录1 前言................................................ 错误!未定义书签。

1.1 引言 (1)1.2 设计原则 (1)2 负荷计算及电容补偿 (4)2.1 负荷计算的定义 (4)2.2 负荷计算 (4)2.2.1 负荷计算的方法 (4)2.2.2 负荷统计计算 (5)2.3 电容补偿 (7)3 负荷计算及电容补偿 (9)3.1 主变压器台数选择 (9)3.2 主变压器容量选择 (9)3.3 主接线方案确定 (10)3.3.1 变电所主接线方案的设计原则与要求 (10)3.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标 (10)3.3.3 工厂变电所常见的主接线方案 (11)3.3.4 确定主接线方案 (11)3.4 无功功率补偿修定 (13)4 高低压开关设备选择 (15)4.1 短路电流的计算 (15)4.1.1 短路的定义 (15)4.1.2 短路计算的目的 (15)4.1.3 短路计算的方法 (15)4.1.4 本设计采用标幺制法进行短路计算 (15)4.2 变电站一次设备的选择与校验 (21)4.2.1 一次设备选择与校验的条件 (21)4.2.2 按正常工作条件选择 (22)4.2.3 按短路条件校验 (22)4.2.4 10kV侧一次设备的选择校验 (23)4.2.5 380V侧一次设备的选择校验 (25)4.3 高低压母线的选择5 变电所进出线和低压电缆选择 (29)5.1 变电所进出线的选择范围 (29)5.2 变电所进出线方式的选择 (29)5.3 变电所进出导线和电缆形式的选择 (29)5.4 导线和电缆截面的选择计算 (30)5.5 高压进线和低压出线的选择 (30)5.5.1 10kV高压进线的选择校验 (30)5.5.2 由高压母线至主变的引入电缆的选择校验 (31)5.5.3 380V低压出线的选择 (31)6 总结 (37)7 参考文献 (38)附录 (39)致谢 (41)前言1.1引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｡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,但是它在产品成本中所占的比重一般很小｡电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本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,降低生产成本,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行控制､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,供电系统的核心部分是变电所｡一旦变电所出了事故而造成停电,则整个机械厂的生产过程都将停止进行,甚至还会引起一些严重的安全事故｡机械厂变电所要很好地为生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求:(1)安全在电能的供应､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,适应发展｡1.2设计原则按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》､GB50053-94 《10kV 及以下设计规范》､GB50054-95 《低压配电设计规范》､JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》等的规定,进行变电所设计必须遵循以下原则:1､遵守规程､执行政策必须遵守国家的有关规定及标准,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策｡2､安全可靠､先进合理应做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和经济合理,采用效率高､能耗低和性能先进的电气产品｡3､近期为主､考虑发展应根据工作特点､规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,适当考虑扩建的可能性｡4､全局出发､统筹兼顾按负荷性质､用电容量､工程特点和地区供电条件等,合理确定设计方案｡工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分｡工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展｡作为从事工厂供电工作的人员,有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识,以便适应设计工作的需要｡1.3本设计所做的主要工作目前世界上机械生产能源和动力主要来源于电能｡电网的正常运行是保证机械生产安全前提｡根据设计任务书的要求,结合实际情况和市场上现有的电力产品及其技术,本文主要做了以下工作:1､负荷计算机械厂变电所的负荷计算,是根据所提供的负荷情况进行的,本文列出了负荷计算表,得出总负荷｡2､一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算,绘制一次系统图,确定变电所高､低接线方式｡对它的基本要求,即要安全可靠又要灵活经济,安装容易维修方便｡3､电容补偿按负荷计算求出总降压变电所的功率因数,通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率｡由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量｡4､变压器选择根据电源进线方向,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,确定变压器型号｡5､短路电流计算工厂用电,通常为国家电网的末端负荷,其容量运行小于电网容量,皆可按无限大容量系统供电进行短路计算｡求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数｡6､高､低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值,选择高､低压配电设备,如隔离开关､断路器､母线､电缆､绝缘子､避雷器､互感器､开关柜等设备｡并根据需要进行热稳定和力稳定检验,并列表表示｡7､电缆的选择为了保证供电系统安全､可靠､优质､经济地运行,进行电缆截面选择时必须满足发热条件: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负荷计算及电容补偿2.1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｡由于本机械厂用电部门较多,用电设备台数较多,设计采用需要系数法予以确定｡1.单台组用电设备计算负荷的计算公式 (1).有功计算负荷(单位为kW):30d e P K P = (2-1)式中 30P —设备有功计算负荷(单位为k W );e P —用电设备组总的设备容量(不含备用设备容量,单位为k W ); d K —用电设备组的需要系数｡(2).无功计算负荷(单位为kvar)3030tan Q P φ= (2-2)式中 30Q —设备无功计算负荷(单位为k var );tan φ—对应于用电设备组功率因数cos φ的正切值｡(3).视在计算负荷(单位为kVA)3030cos P S φ=(2-3) 式中 30S —视在计算负荷(单位为k V A );cos φ—用电设备组的功率因数｡ (4).计算电流(单位为A)30I =(2-4) 式中 30I —计算电流(单位为A);30S —用电设备组的视在功率(单位为kVA); N U —用电设备组的额定电压(单位为kV)｡ 2.多组用电设备计算负荷的计算公式 (1).有功计算负荷(单位为kW)3 30z p i P K P =∑•·∑ (2-5)式中 3z P —多组用电设备有功计算负荷(单位为k W );30i P ·∑—所有设备组有功计算负荷30P之和; p K ∑•—有功负荷同时系数,可取0.7~0.95｡(2).无功计算负荷(单位为kvar)330z q i Q K Q Σ=∑ (2-6)式中 3z Q —多组用电设备无功计算负荷(单位为k var );30i Q ∑—所有设备组无功计算负荷30Q 之和;q K Σ—无功负荷同时系数,可取0.8~0.95｡(3).视在计算负荷(单位为kVA)3z S =(4).计算电流(单位为A)3z I =(2-8) (5).功率因数33cos zzP S φ=(2-9) 2.2负荷统计计算根据提供的资料,列出负荷计算表｡因设计的需要,计算了各负荷的有功功率､无功功率､视在功率､计算电流等｡表中生活区的照明负荷中已经包括生活区各用户的家庭动力负荷｡具体负荷的统计计算见表2-12.3电容补偿由表2-1知:31709.6kW z P =,32366.42kVA z S =,因此该厂380V 侧最大负荷时的功率因数为3z3zcos 0.72P S φ==｡供电部门要求该厂10kV 进线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 侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9,本文取0.93来计算380V 侧所需无功功率补偿容量:3Z 12(tan tan )c Q P φφ=- (2-10)1709.6[tan(arccos 0.72)tan(arccos 0.93)]var 957.38vark k =-=选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案2(主屏)1台与方案4(辅屏)7台相组合,总共容量112kvar×8=896kvar ｡无功补偿后工厂380V 侧的负荷计算:'31709.6kW z P =;'31635.43-1008=627.43kvar z Q =;'31821.10KVA z S ===;补偿后低压侧的功率因素:'3'31709.6cos 0.9391821.10z zP S φ===3变压器选择及主接线方案确定3.1主变压器台数选择选择主变压器台数时应考虑下列原则:1.应满足用电负荷对供电可靠性的要求｡对供有大量一､二级负荷的变电所,应采用两台变压器,以便当一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器能对一､二级负荷继续供电｡对只有二级而无一级负荷的变电所,也可以只采用一台变压器,但必须有备用电源｡2.对季节性负荷或昼夜负荷变动较大,适于采用经济运行方式的变电所,可采用两台变压器｡3.当负荷集中且容量相当大的变电所,虽为三级负荷,也可以采用两台或多台变压器｡4.在确定变电所台数时,应适当考虑负荷的发展,留有一定的余地｡3.2主变压器容量选择1.只装一台主变压器的变电所主变压器容量S 应满足全部用电设备总计算负荷S 3的需要,即3S S ≥ (3-1)2.装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量Sz 应同时满足以下两个条件:(1)任一台变压器单独运行时,应满足总计算负荷S 3的大约60%80%的需要,即3(0.60.8)S S = (3-2)(2)任一台变压器单独运行时,应满足全部一､二级负荷的需要,即3()S S I+II ≥ (3-3)根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器可有下列两种方案: 方案1 装设一台主变压器根据式(3-1),主变选用一台接线方式为D.yn11的S11-1600/10型变压器,根据民用建筑规范要求变压器的负载率不宜大于85%,而160085%1360kVA>1307.6KVA z S =⨯= (3-4)显然满足要求｡至于机械厂的二级负荷的备用电源,由与邻近单位相联的高压联络线来承担｡因此装设一台主变压器时选一台接线方式为D.yn11的S11-1600/10型低损耗配电变压器｡方案2 装设两台主变压器根据式(3-2)和(3-3),可知(0.60.75)1821.10kVA (1092.661365.83)kVA S =⨯=3()179.8124.7178.5kVA kVA S S I+II ≥=+(＋)＝483因此选两台接线方式为D.yn11的S11-1000/10型低损耗配电变压器｡两台变压器并列运行,互为备用｡3.3主接线方案确定3.3.1变电所主接线方案的设计原则与要求变电所的主接线,应根据变电所在供电系统中的地位､进出线回路数､设备特点及负荷性质等条件确定,并应满足安全､可靠､灵活和经济等要求｡(1)安全应符合有关国家标准和技术规范的要求,能充分保证人身和设备的安全｡(2)可靠应满足电力负荷特别是其中一､二级负荷对供电可靠性的要求｡(3)灵活应能必要的各种运行方式,便于切换操作和检修,且适应负荷的发展｡(4)经济在满足上述要求的前提下,尽量使主接线简单,投资少,运行费用低,并节约电能和有色金属消耗量｡3.3.2变电所主接线方案的技术经济指标1.主接线方案的技术指标(1)供电的安全性｡主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况｡(2)供电的可靠性｡主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况｡(3)供电的电能质量主要是指电压质量,包括电压偏差､电压波动及高次谐波等方面的情况｡(4)运行的灵活性和运行维护的方便性｡(5)对变电所今后增容扩建的适应性｡2.主接线方案的经济指标(1)线路和设备的综合投资额包括线路和设备本身的价格､运输费､管理费､基建安装费等,可按当地电气安装部门的规定计算｡(2)变配电系统的年运行费包括线路和设备的折旧费｡维修管理费和电能损耗费等｡(3)供电贴费(系统增容费) 有关部门还规定申请用电,用户必须向供电部门一次性地交纳供电贴费｡(4)线路的有色金属消耗费指导线和有色金属(铜､铝)耗用的重量｡3.3.3工厂变电所常见的主接线方案1.只装有一台主变压器的变电所主接线方案只装有一台主变压器的变电所,其高压侧一般采用无母线的接线,根据高压侧采用的开关电器不同,有三种比较典型的主接线方案:(1)高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的主接线方案;(2)高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的主接线方案;(3)高压侧采用隔离开关-断路器的主接线方案｡2.装有两台主变压器的变电所主接线方案装有两台主变压器的变电所的典型主接线方案有:(1)高压无母线､低压单母线分段的主接线方案;(2)高压采用单母线､低压单母线分段的主接线方案;(3)高低压侧均为单母线分段的主接线方案｡3.3.4确定主接线方案1.10kV侧主接线方案的拟定由原始资料可知,高压侧进线有一条10kV的公用电源干线,为满足工厂二级负荷的要求,又采用与附近单位连接高压联络线的方式取得备用电源,因此,变电所高压侧有两条电源进线,一条工作,一条备用,同时为保证供电的可靠性和对扩建的适应性所以10kV侧可采用单母线或单母线分段的方案｡2.380V侧主接线方案的拟定由原始资料可知,工厂用电部门较多,为保证供电的可靠性和灵活性可采用单母线或单母线分段接线的方案,对电能进行汇集,使每一个用电部门都可以方便地获得电能｡3.方案确定根据前面章节的计算,若主变采用一台S11型变压器时,总进线为两路｡为提高供电系统的可靠性,高压侧采用单母线分段形式,低压侧采用单母线形式,其系统图见:图3-1 采用一台主变时的系统图｡若主变采用两台S11型变压器时,总进线为两路,为提高供电系统的可靠性,高压侧采用单母线分段形式,两台变压器在正常情况下分裂运行,当其中任意一台出现故障时另一台作为备用,当总进线中的任一回路出现故障时两台变压器并列运行｡低压侧采用也单母线分段形式,其系统图见:图3-2 采用两台主变时的系统图｡图3-1 采用一台主变时的系统图图3-2 采用两台主变时的系统图表3-3 两种主接线方案的比较从上表可以看出,按技术指标,装设两台主变的主接线方案优于装设一台主变的方案｡从经济指标来看,装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案｡由于集中负荷较大,已经大于1250kVA,低压侧出线回路数较多,且有一定量的二级负荷,考虑今后增容扩建的适应性,从技术指标考虑,采用于装设两台主变的方案｡3.4无功功率补偿修定低压采取单母线分段接线方式,考虑铸造车间､电镀车间和锅炉房为二级负荷,采用双回路供电,但在正常状态下只由一回路供电,另回路作为备用｡计算负荷时则,只考虑其中一回路｡为使两段母线的负荷基本平衡,Ⅰ段母线负荷设计为:仓库､电镀车间､维修车间､金工车间､焊接车间;Ⅱ段母线负荷设计为:铸造车间､锻压车间､组装车间､工具车间､维修车间､锅炉房､热处理车间､生活区｡Ⅰ段母线的负荷情况:1156.5kW P I =∑,885.53k var Q I =∑,cos 0.79φ=,同时系数取为0.9X K =,1040.85kW P I =,796.98k var Q I =;Ⅱ段母线的负荷情况:981kW P II =∑,1033.19kvar Q II =∑,cos 0.69φ=,同时系数取为0.9X K =,882.9kW P II =,929.87k var Q II =;对无功功率补偿进行修定:计算Ⅰ段母线所需无功功率补偿容量,取cos 0.93φ=:z 12(tan tan )1040.85[tan(arccos0.79)tan(arccos0.93)]var 395.52var Q P k k ϕϕI I =-=-=选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW 0.4-14-3型,采用其方案2(主屏)1台与方案4(辅屏)5台相组合,总共容量112kvar×5=560kvar ｡补偿后的功率因素cos '0.93φI =｡计算Ⅱ段母线所需无功功率补偿容量,取cos 0.93φ=:z 12(tan tan )882.9[tan(arccos0.69)tan(arccos0.93)]var 573.89var Q P k k ϕϕII II =-=-=选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW 0.4-14-3型,采用其方案2(主屏)1台与方案4(辅屏)5台相组合,总共容量112kvar×5+84=644kvar ｡补偿后的功率因素cos '0.94φI =｡4高低压开关设备选择4.1短路电流的计算4.1.1 短路计算的方法进行短路电流计算,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,并计算出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(又称有名单位制法,因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名)和标幺制法(又称相对单位制法,因其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名)｡ 4.1.2本设计采用标幺制法进行短路计算1.标幺制法计算步骤和方法(1)绘计算电路图,选择短路计算点｡计算电路图上应将短路计算中需计入的所以电路元件的额定参数都表示出来,并将各个元件依次编号｡(2)设定基准容量d S 和基准电压d U ,计算短路点基准电流d I ｡一般设d S =100MVA,设d U =c U (短路计算电压)｡短路基准电流按下式计算:d I =(4-1) (3)计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值｡一般只计算电抗｡电力系统的电抗标幺值*ds ocS X S =(4-2) 式中 oc S ——电力系统出口断路器的断流容量(单位为MVA)｡电力线路的电抗标幺值02dWL c S X X lU *= (4-3)式中 c U ——线路所在电网的短路计算电压(单位为kV)｡电力变压器的电抗标幺值*%100k dT NU S X S =(4-4)式中 %k U ——变压器的短路电压(阻抗电压)百分值;N S ——变压器的额定容量(单位为kVA,计算时化为与d S 同单位)｡(4)绘短路回路等效电路,并计算总阻抗｡用标幺制法进行短路计算时,无论有几个短路计算点,其短路等效电路只有一个｡(5)计算短路电流｡分别对短路计算点计算其各种短路电流:三相短路电流周期分量(3)k I ､短路次暂态短路电流"(3)I ､短路稳态电流(3)I ∞､短路冲击电流(3)sh i 及短路后第一个周期的短路全电流有效值(又称短路冲击电流有效值)(3)sh I ｡(3)*dk I I X ∑=(4-5) 在无限大容量系统中,存在下列关系:"(3)I =(3)I ∞=(3)k I (4-6)高压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算:(3)shi =2.55"(3)I (4-7) (3)sh I =1.51"(3)I (4-8)低压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算:(3)shi =1.84"(3)I (4-9) (3)shI =1.09"(3)I (4-10) (6)计算短路容量(3)dk S S X *∑=(4-11)图4-1 并列运行时短路计算电路2.两台变压器并列运行时(1)根据原始资料及所设计方案,绘制计算电路,选择短路计算点,如图4-1所示｡(2)设定基准容量d S 和基准电压d U,计算短路点基准电流d I ,设d S =100MVA,d U =c U ,即高压侧1d U =10.5kV,低压侧2d U =0.4kV,则1 5.5kA d I === (4-12) 2144kA d I === (4-13) (3)计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值*1100MVA 0.33300MVAd oc S X S === (4-14) 式中 oc S ——电力系统出口断路器的断流容量架空线路的电抗标幺值,查得LGJ-150的单位电抗00.36/x km =Ω,而线路长8km,故*22100MVA0.368 2.6(10.5kV)X =⨯⨯= (4-15)电力变压器的电抗标幺值,查得S9-1000的短路电压%k U =4.5,故3 4.5100MVA 2.81001600kVAX =⨯= (4-16) 43 2.8X X == (4-17)(4)绘制等效电路图,如图4-2所示:图4-2 并列运行时短路等效电路图(5)求k1点(10.5kV 侧)的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值()***1210.33 2.6 2.93k X X X ∑=+=+= (4-18) 三相短路电流周期分量有效值()(3)11*1 5.5kA1.88kA2.93d k k I I X ∑=== (4-19) 三相短路次暂态电流和稳态电流"(3)I =(3)I ∞=(3)1k I =1.88kA (4-20)三相短路冲击电流(3)shi =2.55"(3)I =2.55×1.88kA=4.79kA (4-21) 第一个周期短路全电流有效值(3)shI =1.51"(3)I =1.51×1.88kA=2.84kA (4-22) 三相短路容量()(3)1100MVA34.11MVA 2.93d k k S S X *∑=== (4-23) (6)求k2点(0.4kV 侧)的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值()*****12342 2.80.33 2.6 4.332k X X X X X ∑=++=++= (4-24) 三相短路电流周期分量有效值()(3)22*2144kA33.26kA 4.33d k k I I X ∑=== (4-25) 三相短路次暂态电流和稳态电流"(3)I =(3)I ∞=(3)2k I =33.26kA (4-26)三相短路冲击电流(3)shi =1.84"(3)I =1.84×33.26kA=61.2kA (4-27) 第一个周期短路全电流有效值(3)shI =1.09"(3)I =1.09×27.79kA=30.29kA (4-28) 三相短路容量()(3)2100MVA23.09MVA 4.33dk k S S X *∑=== (4-29)3.两台变压器分裂运行时(1)绘制计算电路,选择短路计算点,如图4-3 所示｡图4-3 分裂运行时短路计算电路(2)基准值和短抗标幺值同并列运行时所算各值｡ (3)绘制等效电路图,如图4-4所示:图4-4 分裂运行时短路等效电路图(4)k1点的短路计算值同并列运行时k1点的计算值｡(5)k2点(0.4kV 侧)的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量总阻抗标幺值()****12320.33 2.6 1.4 5.73k X X X X ∑=++=++= (4-30) 三相短路电流周期分量有效值()(3)22*2144kA25.13kA 5.73d k k I I X ∑=== (4-31) 三相短路次暂态电流和稳态电流"(3)I =(3)I ∞=(3)2k I =25.13kA (4-32)三相短路冲击电流(3)shi =1.84"(3)I =1.84×25.13kA=46.23kA (4-33) 第一个周期短路全电流有效值(3)shI =1.09"(3)I =1.09×25.13kA=27.391kA (4-34) 三相短路容量()(3)2100MVA17.452MVA 5.73dk k S S X *∑=== (4-35)(6)k3点的短路计算值同k2点的计算值｡ 4.短路电流计算结果短路电流计算结果见表4-1､表4-2:表4-1 并列运行时短路电流计算结果表4-2 并列运行时短路电流计算结果比较变压器并列和分裂运行两种情况下的短路计算,可得出分裂运行时的低压侧短路电流较并列运行时有明显减小,因此,为降低短路电流水平,所设计变电站通常情况下应分裂运行｡4.2变电站一次设备的选择与校验正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全､经济的重要条件｡在进行设备选择时,应根据工程实际情况,在保证安全､可靠的前提下,积极而稳妥地采用新技术,并注意节约投资,选择合适的电气设备｡电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策,并应做到技术先进､经济合理､安全可靠､运行方便和适当的留有发展余地,以满足电力系统安全经济运行的需要｡4.2.1 一次设备选择与校验的条件为了保证一次设备安全可靠地运行,必须按下列条件选择和校验: (1) 按正常工作条件,包括电压､电流､频率､开断电流等选择｡ (2) 按短路条件,包括动稳定和热稳定来校验｡(3) 考虑电气设备运行的环境条件和温度､湿度､海拔以及有无防尘､防腐､防火､防爆等要求｡ 4.2.2 按正常工作条件选择1.按工作电压选择设备的额定电压N e U 不应小于所在线路的额定电压N U ,即Ne N U U ≥ (4-36)2.按工作电流选择设备的额定电流N e I 不应小于所在电路的计算电流30I ,即30N e I I ≥ (4-37)3.按断流能力选择设备的额定开断电流oc I 或断流容量oc S 不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值k I 或短路容量k S ,即oc k I I ≥ (4-38)或oc k S S ≥ (4-39)4.2.3 按短路条件校验短路条件校验,就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定｡ 1.隔离开关､负荷开关和断路器的短路稳定度校验 (1)动稳定校验条件(3)max shi i ≥ (4-40)。