. . . 机械厂降压变电所电气设计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与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（除电化工业外）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从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
2 设计任务与要求2.1 设计题目 机械厂降压变电所的电气设计2.2 设计要求 要求根据本厂所能取得的电源与本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求、确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案与高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样2.3 设计依据1、工厂总平面布置图 图11-22、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4500h，日最大负荷持续时间为6h该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷低压动力设备均为三相，额定电压为380V电气照明与家用电器均为单相，额定电压为220V本厂的负荷统计资料如表1-1所示3、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10KV的干线取得工作电源该干线的走向参看工厂总平面图该干线的导线牌号为LJ-150，导线为等边三角形排列，线距1.0m ,干线首端距离本厂约8km干线首端所装设的高压短路器断流容量为 360MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.9s，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为79km，电缆线路总长度为23km4、气象资料 本厂所在地年最高温度38℃，年平均气温为16℃，年最低温度为-10℃，年最热月平均最高温度30℃，年最热月平均气温为25℃，年最热月地下0.8M处平均温度25℃，常年主导风向为南风，覆冰厚度是3CM，年雷暴日数35天5、地质水文资料：平均海拔600M，地层以沙粘土为主，地下水位5M6、电费制度供电贴费800元/KVA每月电费按两部电费制：基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW.H，照明电费为0.5元/KW.H工厂最大负荷时功率因数不得小于0.943 负荷计算和无功功率补偿3.1 负荷计算的容和目的(1)求计算负荷，是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；(2)求计算电流，是选择缆线和开关设备的依据； (3)求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据3.2 负荷计算本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定主要计算公式有： 有功计算负荷（kW）无功计算负荷（kvar）: 视在计算负荷（kVA）：计算电流（A）: 具体车间计算负荷如下表：表3-1 XX机械厂负荷计算表编号名称负荷类别设备容量/KW需要系数KdcosΦtanΦ计算负荷P30/KWQ30/kvarS30/KVAI30/A1铸造车间动力3000.320.691.0596100.8----照明60.781.004.680----小计306------100.68100.8142.47216.52锻压车间动力2800.200.621.275671.12----照明90.811.007.290----小计289------63.2971.1295.2144.63金工车间动力3100.280.611.3086.8112.8----照明100.751.007.50----小计320------94.3112.8147.03223.44工具车间动力3400.290.641.2098.6118.3----照明50.741.003.70----小计345------102.3118.3156.4237.05电镀车间动力1800.500.720.969086.4----照明61.861.0011.160----小计186------101.1686.4133.03201.66热处理车间动力1300.510.770.8366.355.03----照明80.811.006.480----小计138------72.7855.0391.2138.37装配车间动力1100.310.691.0534.135.8----照明80.811.006.480----小计118------40.5835.854.182.08机修车间动力1500.290.631.2343.553.5----照明30.791.002.370----小计153------45.8753.570.5106.89锅炉房动力800.650.720.965249.92----照明20.901.001.80----小计82------53.849.9273.4111.2仓库动力150.780.840.6511.77.6----照明10.741.000.740----小计16------12.447.6 14.622.1生活区照明3100.740.950.33229.475.7241.6366总计（380V侧）动力1895------916.6766.97----照明368KΣp =0.8KΣq =0.850.641.20733.3651.9981.21486.63.3 无功功率补偿由表1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数cos=0.64<0.9,因此需要进行功率补偿。
由公式可知： 式中 ——补偿前的自然平均功率因数对应的正切值——补偿后的功率因数对应的正切值采用低压侧集中补偿的方法，为使高压侧功率因数达到0.94，则补偿后的低压功率因数暂取0.95校正前 校正后 参照图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量84kvar×5=420 kvar因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的计算负荷如表3-2所示无功补偿后无功负荷为补偿后的功率因数为：>0.95 满足要求补偿后的负荷如下表表3-2 无功补偿后的计算负荷项目cosΦ计算负荷P30/KWQ30/kvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.64733.3651.9981.21486.6380V侧无功补偿容量—420380V侧补偿后负荷0.97733.3231.9769.11165.3主变压器功率损耗0.015S30=11.50.06S30=46.110KV侧负荷总计0.95744.827879545.94 变电所的位置与型式选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+…=∑Pi. (4.1) (4.2)按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表4-1所示。
表4-1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴12345678910生活区X(㎝)22.345.86.34.77.29.51010.80.9Y(㎝)3.15.67.42.145.87.62.44.17.88.1由计算结果可知，x=4.3，y=5.5工厂的负荷中心在5号厂房的东面（参考图11-2）考虑的方便进出线与周围环境情况，决定在5号厂房的东侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式5 变电所主变压器和主结线方案的选择5.1 变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台主变压器型式采用S9型，而容量根据式，选SN，T =1000kVA>S30=795kVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担2）装设两台主变压器型号亦采用S9，而每台变压器容量按式和式选择，即 且 因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担主变压器的联结组均采用Yyn05.2 变压器主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案，如图5-1所示 （2）装设两台主变压器的主接线方案，如图5-2所示 图5-。