前 言 眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。 在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小（除電化工業外）。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業生產務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，就必須達到以下基本要求： （1） 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。 （2） 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3） 優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 （4） 經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。 此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發展。目 錄前 言一、設計任務3題目2：機械制造廠供配電設計31.1 生產任務及車間組成31.2 設計依據31.3 工廠的自然條件5二、負荷統計計算及無功功率補償52.1 負荷計算52.1.1 單組用電設備計算負荷的計算公式52.1.2多組用電設備計算負荷的計算公式62.2 無功功率補及變壓器的選擇82.2.1 補償前的變壓器容量和功率因數82.2.2 無功補償容量82.2.3 補償后的變壓器容量和功率因數8三、變電所位置的選擇和形式的選擇9四、變壓器及主接線的選擇104.1 變壓器的選擇104.2 主接線選擇11五、短路電流計算125.1 架空線的選擇125.2 確定短路基準容量125.3 計算短路電路中個元件的電抗標幺值135.4 k-1點（10.5kV側）的相關計算145.5 k-2點（0.4kV側）的相關計算14六、變電所一次設備的選擇校驗156.1 10kV側一次設備的選擇校驗156.1.1 高壓斷路器和隔離開關的選擇156.1.2 高壓熔斷器的選擇校驗156.1.3 高壓隔離開關的選擇校驗166.1.4 電流互感器的選擇校驗166.1.5 電壓互感器的選擇校驗176.1.6 避雷器的選擇18七、變電所線路選擇187.1 10kV母線選擇187.2 10kV高壓進線的選擇校驗197.3 高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗19八、心得體會21參考文獻22一、設計任務題目2：機械制造廠供配電設計1.1 生產任務及車間組成 工廠負荷情況：本廠多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4800h，日最大負荷持續時間8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷統計資料如表1所示。 1.2 設計依據1.2.1 設計總平面布置圖1.2.2 全廠各車間負荷計算表如下：XX機械廠總平面圖（比例1：4000）附表1 XX機械廠負荷統計資料廠房編號（N+i）用電單位名稱負荷性質設備容量/kwN為學號個位數 需要系數功率因數4鑄造車間動力4450.350.70照明500.71.05鍛壓車間動力2700.20.65照明900.81.06金工車間動力4450.20.50照明600.71.07工具車間動力2600.30.60照明500.91.08電鍍車間動力2600.40.80照明650.91.09熱處理車間動力4100.40.50照明700.751.010裝配車間動力2850.350.65照明50 0.71.01機修車間動力13000.20.60照明290.751.02倉庫動力800.20.60照明60.71.03原料庫動力500.30.60照明60.71.011宿舍住宅區310戶，每戶按平均4KW計算。自查0.85 廠房編號說明：N為學生分配編號，N+i10，編號取N+i(計算后的阿拉伯數字) ；N+ i 10，編號取N+ i -10(計算后的阿拉伯數字)1.2.3 供用電協議 工廠與電業部門所簽訂的供電協議主要內容如下：（1）工廠電源從電業部門某220/35/10千伏變電所，用10千伏雙回路架空線引入本廠，其中一個作為工作電源，另一個作為備用電源，兩個電源并列運行，該變電所距廠東側8公里。（2）供電系統短路技術數據附表3 區域變電所35千伏母線短路數據如下：系統運行方式短路容量說明最大運行方式S（3）kmax=600MVA最小運行方式S（3）kmin=275MVA1.3 工廠的自然條件1.3.1 氣象條件（1）最熱月平均最高溫度為30；（2）土壤中0.7-1米深處一年最熱月平均溫度為25；（3）年雷暴日為31天；（4）土壤凍結深度為1.10米；（5）夏季主導風向為南風。1.3.2 地質及水文條件根據工程地質勘探資料獲悉，廠區地址原為耕地，地勢平坦，地層以沙質粘土為主，地質條件較好，地下水位為2.8-5.3米。地耐壓力為20噸/平方米。二、負荷統計計算及無功功率補償2.1 負荷計算2.1.1 單組用電設備計算負荷的計算公式a)有功功率計算負荷（單位kW），為需要系數b)無功計算負荷（單位為kvar）c)視在計算負荷（單位為）d)計算電流（單位為A），為用電設備的額定電壓（單位為kV）2.1.2多組用電設備計算負荷的計算公式a)有功計算負荷（單位為kW） 式中是所有設備組有功計算負荷之和，是有功負荷同時系數，對車間干線取0.850.95。b)無功計算負荷（單位為kvar） 式中是所有設備組無功計算負荷之和，是無功負荷同時系數，對車間干線取0.900.97。c)視在計算負荷（單位為）=d)計算電流（單位為A） =經過計算，得到各廠房和生活區的負荷計算表，如表2-1所示表2-1序號車間名稱容量（kW）計算負荷P30（kW）Q30（kvar）S30（kVA）I30（A）1機修車間動力1300260345.8433.3656.5照明2921.75021.7557.12倉庫動力801621.2826.740.57照明64.204.211.023原料庫動力501519.952537.98照明64.204.211.024鑄造車間動力445155.75158.87222.5338.06照明503503591.855鍛壓車間動力2705463.1883.08126.23照明9072072188.976金工車間動力44589154.15178128.46照明6042042110.227工具車間動力26078103.74138209.68照明5045045118.18電鍍車間動力26010478130197.52照明6558.5058.5153.539熱處理車間動力410164283.72328137.78照明7052.5052.5137.7810裝配車間動力28599.75116.71153.46233.17照明503503591.8511宿舍住宅區1240868538.161021.182679.9812總結取1932.61643.92537.1938552.2 無功功率補及變壓器的選擇2.2.1 補償前的變壓器容量和功率因數變壓器低壓側的視在計算負荷 主變壓器容量選擇條件為，因此未進行無功補償時，主變壓器容量應選為3150 。 這時變壓器低壓側的功率因數為2.2.2 無功補償容量 按規定，變壓器高壓側的，考慮到變壓器本身得無功功率損耗遠大于其有功功率損耗，因此在變壓器低壓側進行無功功率補償時，低壓側補償后的功率因數應略高與0.90，取。 要使低壓側功率因數有0.76提高到0.92，低壓側需裝設的并聯電容器容量為Qc=1932.6(tan arccos0.76-tan arccos0.92)kvar =831kvar取 Qc=840 kvar 因此查工廠供電附錄表4，選用BKF0.4-20-1的電容器，其參數為額定容量為20Kvar，額定電容為398uF.電容個數，所以選該型號的電容器14個就可以滿足了。2.2.3 補償后的變壓器容量和功率因數補償后的低壓側的視在計算負荷為因此主變壓器容量可改選為2500。比補償前容量減少了650。變壓器的功率損耗為變壓器高壓側的計算負荷補償后的工廠的功率因數為這一功率因數滿足要求。三、變電所位置的選擇和形式的選擇 變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。、分別代表廠房1、2、3.11號的功率，設定（1.6，4.7）、（1.6，3.1）、（3.9，5.5）、（4，3.6）、（3.1，1.8）、（5.9，4.6）、（5.9，3.1）、（5.4，1.4）、（8，3）、（8，1.5）、（8，4.6），如圖3-1所示。而工廠的負荷中心假設在P(,),其中P=+=。因此仿照力學中計算中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標： 把各車間的坐標代入，得到=6.09，=3.92 。由計算結果可知，工廠的負荷中心在7號廠房（工具車間）的北側。考慮到周圍環境及進出線方便，決定在7號廠房的北側緊靠廠房建造工廠變電所，器型式為附設式。圖3-1 按負荷功率矩法確定負荷中心四、變壓器及主接線的選擇4.1 變壓器的選擇 根據工廠的符合性質和電源情況，該工廠除鑄造車間、電鍍車間屬二級負荷外，其余均屬三級負荷，所以應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續供電。 對于兩臺變壓器來說，每臺變壓器的容量應同時滿足兩個條件： 一次選兩臺S9-1600/10型低損耗配電變壓器就可以。如表4-1所示。表4-1 S9-2500/10型變壓器參數型號額定容量額定電壓/kV聯結組 標 號損耗/W空載電流（%）阻抗壓降（%）一次二次空載負載S9-1600/10160010.50.4Yyn02400145000.64.54.2 主接線選擇 根據變壓器選擇為兩臺S9-1600/10型低損耗配電變壓器，所以主接線如圖4-2所示。圖4-2 主接線圖五、短路電流計算圖5-1 短路計算 5.1 架空線的選擇5.1.1選擇經濟截面查經濟電流密度，故選標準截面120mm2,即選LGJ-120型鋼芯鋁線。5.1.2校驗發熱條件 查表可知LGJ-120的允許載流量（環境溫度為），因此滿足發熱條件。5.1.3機械強度校驗 查表得10kV架空鋼芯鋁線的最小截面，因此所選LGJ-120型鋼芯鋁線也滿足機械強度要求。5.2 確定短路基準容量設基準容量=100MVA，基準電壓=1.05，為短路計算電壓，即高壓側=10.5kV，低壓側=0.4kV，則5.3 計算短路電路中個元件的電抗標幺值5.3.1 電力系統 已知電力系統出口斷路器的斷流容量=600MVA，故5.3.2 架空線路 查LGJ-120的線路電抗，線路全長8km，故5.3.3電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值=6，故式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖5-2所示。圖5-2短路計算等效電路5.4 k-1點（10.5kV側）的相關計算5.4.1總電抗標幺值5.4.2 三相短路電流周期分量有效值 5.4.3 其他短路電流 5.4.4 三相短路容量 5.5 k-2點（0.4kV側）的相關計算5.5.1總電抗標幺值 5.5.2三相短路電流周期分量有效值 5.5.3 其他短路電流 5.5.4三相短路容量 以上短路計算結果綜合圖表5-1所示。表5-1短路計算結果短路計算點三相短路電流三相短路容量/MVAk-12225.13.0234.8k-233.733.733.76236.723.4六、變電所一次設備的選擇校驗6.1 10kV側一次設備的選擇校驗6.1.1 高壓斷路器和隔離開關的選擇如表6-1所示，由它可知所選高壓斷路器和隔離開關均滿足要求表6-1 高壓斷路器和隔離開關的選擇校驗安裝地點的電氣條件所選設備的技術數據項目數據項目GN8-10結論10kV10kV10kV合格124.4A630A200A合格2kA8kA-合格5.1kA20kA 25.5kA合格合格6.1.2 高壓熔斷器的選擇校驗選RN2-10型高壓熔斷器，如表6-2。表6-2 RN2-10高壓熔斷器參數型號技術參數額定電壓（kV）額定電流（A）最大開斷電流（kV）開斷容量（）過電壓倍數RN2-10100.55010002.5校驗額定電壓：=10kV額定電流：熔斷器主要用于互感器的一次側短路保護，其額定電流不小于它所裝 的熔體電流即可。斷流能力：，所以符合要求。6.1.3 高壓隔離開關的選擇校驗如表6-3所示表6-3 高壓隔離開關參數型號技術參數額定電壓（kV）額定電流（A）動穩定電流峰值（kA）5s熱穩定電流（kA）GN8-10/2001020025.510校驗動穩定校驗熱穩定校驗，所以符合要求。6.1.4 電流互感器的選擇校驗如表6-3所示表6-3 電流互感器參數型號技術參數額定電壓（kV）額定電流（A）次級組合準確級次1s熱穩定倍數動穩定倍數LQJ-10102000.5/30.575160校驗動穩定 熱穩定，tima=1s符合要求。6.1.5 電壓互感器的選擇校驗如表6-4所示表6-4 電壓互感器參數型號技術參數額定電壓（kV）試驗電壓（kV）最大容量（VA）二次負荷（VA）JDJ-1010/0.14264080JDJ1-1040050 電壓互感器滿足一次側額定電壓=10kV，二次負荷的準確級不低于0.5級，符合要求。6.1.6 避雷器的選擇如圖6-5所示圖6-5 避雷器參數型號技術參數額定電壓（kV）kV工頻放電電壓有效值（kV）沖擊放電電壓峰值不大于（kV）泄漏或導電電流（）不大于不小于FS4-101012.72631505 10kV級以下的配電系統，電纜終端盒選擇FS型避雷器，本設計是10kV一次側，所以選用FS4-10型避雷器，符合設計要求。七、變電所線路選擇7.1 10kV母線選擇 10kV母線選擇LMY-3（404），即母線尺寸為40mm4mm。 校驗：該型母線載流為480A，大于10kV側計算電流124.4A。 熱穩定校驗: 實際的導體截面積: 可見實際面積大于熱穩定的最小面積，所以滿足熱穩定要求。所以符合要求。7.2 10kV高壓進線的選擇校驗7.2.2 按發熱條件選擇 由及最熱月平均最高溫度為30，查表初選LGJ-120，其30時的，滿足發熱條件。7.2.3 校驗機械強度 查表可知，最小允許截面，因此LGJ-120滿足機械強度要求，故改選LJ-35。 由于此線路很短，不需要校驗電壓損耗。7.3 高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯聚乙烯絕緣的銅芯電纜直接埋地敷設。7.3.1 按發熱條件選擇 由及土壤中0.7-1米深處一年最熱月平均溫度為25，查表初選纜芯為50的交聯電纜，其，滿足發熱條件。7.3.2 按短路熱穩定 計算短路熱穩定的最小截面 A為母線截面積，單位；為滿足熱短路穩定條件的最大截面積，單位為A；C為材料熱穩定系數；為母線通過的三相短路穩態電流，單位為A；短路發熱假想時間，單位為s。本電纜線中，=0.5+0.5+0.05=0.75s，最終端