《工厂供电》课程设计指导书

1、工厂供电课程设计指导书变配电所在供配电系统中处于中心地位，设计好变配电所是供配电系统设计的关键，变电所设计要做到供电可靠、技术先进、经济合理、维护方便和保障人身安全。变电所设计应根据工程特点、规模和5年10年发展规划，处理近期建设和远期发展的关系，远近结合，以近期为主。变电所设计应统筹兼顾，综合负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因素合理确定设计方案。变电所设计好采用的设备，应符合国家或行业技术标准，应优先选用技术先进、经济和节能的产品。 变配电所设计按照规范，可以分三个层次，即：10kV及以下变电所设计，35kV110kV 变电所设计，220kV500kV变电所设

2、计。不同电压等级的变电所规范要求有所不同。为了进行供配电设计，在此之前要搜集齐下列资料： 1) 向电力部门取得的资料2) 向当地气象、水文地质部门收集的资料 最高年平均气温、最热月平均最高气温、历年极端最高最低气温；当地年雷暴日数及年雷电小时数；当地土壤性质、土壤电阻率；当地曾经出现过或可能出现的最高地震烈度；当地常年主导风向、历年最大风速；当地年降水量、积雪深度；地下水位及最高洪水位等， 3) 向电力用户收集的资料 建筑总平面图，各建筑(车间)的土建平、断面图；各用电设备的详细型号、规格，对供电的要求，各设备的平面图及主要断面图；用户已有供配电系统的系统图及平面布置图；用户的最大负荷、年耗电

3、量、功率因数等。一、负荷计算和无功功率补偿1、负荷计算 资料准备齐了以后，设计的第一步是进行负荷计算。负荷计算的方法有需要系数法、二项式系数法等。负荷计算出来后，列表表示出来。编号名称类别设备容量Pe/kW需要系数Kdcostan计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kvAI30/A总计（380V侧）动力2220915.3853.1照明403KP=0.8计入Kq=0.80.75812.2727.6109016562、无功功率补偿计算出来后列表表示项目cos计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kvAI30/A380V侧补偿前负荷380V侧无功补偿容量380V侧补偿后负荷主变压器功率

4、损耗10KV侧负荷总计二、变配电所方案选择及电气主接线 1. 变配电所方案选择 变配电所设计应先拿出总体设计方案。即根据预测或计算出的计算负荷容量大小、负荷性质、负荷分布、负荷数量、供电半径等定出变配电所的进线电压、电源及备用电源数量，确定出线电压、出线回路数；按照靠近负荷中心，考虑污染、易燃易爆、防洪，考虑进出线、施工运输、职工生活方便等等因素，选择变配电所的位置；结合规范确定变配电所主接线，选出变压器等主要设备；最后进行工程估算。 变配电所的总体设计方案通常有多个可供选择。方案比较要从技术和经济性的角度进行。首先设计方案要满足技术性需求，即从供电的可靠性、电能质量、运行维护、设备技术等方面

5、进行比较；其次设计方案要考虑变配电所建设和运行的经济性，即让变配电所建设的总投资和年运行费用达到最小。总体设计方案通过技术性、经济性比较选出最优方案，进行下一步设计。如果总体设计不足以确定最优方案，那么可以进一步在初步设计阶段完成后再进行变配电所方案比较与选择。 2. 变配电所电气主接线 1) 10kV及以下变配电所中的主接线设置原则： 高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。 2) 35kV变电所中的主接线设置原则： 高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。当35kV110kV线路为2回及以下时，宜采用桥形、线路

6、变压器组或线路分支接线。超过2回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。 三、变电所主变压器的选择原则 变电所主变压器数量、容量基本选择原则前面章节已介绍过，这里需要注意的是： (1) 10kV及以下变电所中的单台配电变压器(低压为0.4kV)的容量不宜大于1250kVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。 (2) 在一般情况下，动力和照明宜共用配电变压器。但当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯具使用寿命，单台单相负荷较大，冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设专用变压器；在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系

7、统(IT系统)的低压电网中，照明负荷应设专用配电变压器。 (3) 多层或高层主体建筑内变电所，宜选用不燃或难燃型变压器。 (4) 在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或防腐型变压器。 (5) 当变电所具有3种电压时，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，则主变压器宜采用三线圈变压器。 (6) 对深入市区的城市电力网变电所，结合城市供电规划，为简化变压层次和接线，也可采用双绕组变压器。 (7) 电力潮流变化大和电压偏移大的变电所，如经计算普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。主变压器调压方式的选择，应符合SDJ1

8、611985(试行)电力系统设计技术规程的有关规定。当500kV变压器采用有载调压时，应经过技术经济论证。四、 变电所短路电流计算 计算短路电流主要是选择和校验电气设备，以及为了继电保护的整定与灵敏度校验。变电所短路电流的计算因考虑到有多个电压等级，故一般用标幺制法。采用标么制法进行变电所短路电流计算应注意以下几点： (1) 变电所短路电流计算从简化的角度考虑可按无限大容量电源系统的方法计算，认为在短路的全过程中系统电源的端电压保持不变；不过，要计入系统电源的内阻对短路电流的影响。 (2) 基准值的选取：基准电压要选取电网额定电压的1.05倍；基准容量一般选取100MVA，并且在设计计算时只能

9、有一个基准容量。 (3) 最大运行方式与最小运行方式： 电力系统在运行时有所谓的最大运行方式和最小运行方式，最大运行方式下系统各电厂投入的发电机组最多，供电部门及用户的输、变电设备按最大负荷的情况相互连接投入运行。 此时发生短路故障，系统电源至短路点的总阻抗最小，短路电流最大。在最小运行方式下，系统各电厂投入的发电机组少，输变电设备解列处于单列运行状态。短路时，短路回路总阻抗最大，因此有最小的短路电流。计算最大运行方式下的短路电流可作为选择和校验电气设备、继电保护的整定依据，计算最小运行方式下短路电流可作为校验继电保护装置灵敏度的依据。在短路电流计算时既要考虑系统电源在最大运行方式和最小运行方

10、式下的容量，又要考虑变电所主接线的不同运行方式，如图7.1所示。(b) 最大运行方式下短路计算等效阻抗图c) 最小运行方式下短路计算等效阻抗图图7.1不同运行方式下短路电流计算示意图 (4) 短路电流计算的短路点选取。在变电所设计时需要校验的电气设备很多，而短路计算通常只考虑电源、线路、变压器、电抗器等相对的大阻抗，所以短路点只有有限的几个。实际电气设备短路校验选择的短路电流是与其相近的(近似于金属性短接)短路点的电流，如图7.2所示。图7.2 电气设备短路校验选用短路点示意图五、变电所一次设备的选择和校验为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按照下列条件选择和校验：1） 按正常工作条件，包括电

11、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如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4） 按照各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确级等进行选择。六、变电所电源进线和配电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条件:1）发热条件2）电压损耗条件3）经济电流密度4）机械强度根据设计经验，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

12、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。七、 变电所二次回路方案的选择和继电保护 1、二次回路方案的选择内容：1） 高压断路器的操作机构控制与信号回路2） 变电所的电能计量回路3） 变电所的测量和绝缘监测回路2、变电所的继电保护内容1） 主变压器的保护2） 线路的保护八、变电所的防雷与接地装置1、 变电所的防雷保护（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310KV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