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1、第1章 绪 论 1.1 概述电力工业是国民经济的重要部门之一，它既为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。因此，电力工业的发展无疑与我国的社会主义建设和实现四个现代化是有着极其密切的联系的。供配电系统是电力系统中的一个重要环节，由电器设备及配电线路按照一定的接线方式组成；它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备的装设场所，使电能为国民经济和人民生活发挥巨大的作用。随着经济水平的日益发展,
2、人民生活水平的不断提高,在电力系统这一领域，人们对供配电系统提出了越来越多的要求。我国的电力建设较经济建设已成落后趋势。目前，无论在繁华的都市还是在偏远的乡镇，都要求有现代化的配电系统与之相适应.并且随着高层建筑及家用电器日益增加,都希望得到充足、可靠、合理的高质量电能。基于这一现状，国内的大，中，小型的变配电站都向着智能化的方向转变或是正在向这一方向转变，电力系统中的五遥（遥控，遥测，遥调，遥视，遥信）技术的日趋完善，就充分说明这一发展趋势的势在必行。这样一来，在变电站微机智能化的前提下，对于设置在用户端的380V低压配电装置的要求也就越来越高，具体表现在配电的灵活性、可靠性、经济性、操作和
3、维修的便捷性等诸多方面，相比之下操作笨拙，维修复杂，可靠性差的传统配电装置已经不能满足供配电系统中提出的越来越高的要求，必将被新一代配电装置所淘汰。本设计将本着这一出发点考虑，设计出一套适应社会经济迅速发展的新一代低压配电装置，力图实现配电装置更新换代，配合上经济建设、电力先行的特点，与国内经济发展同步伐，并与其向国外发达国家的水平靠近，使我国早日实现步入发达国家水平。1.2 设计原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50059-9235110kV变电所设计规范、GB50053-9410kv及以下设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须
4、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
5、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设计及步骤全楼总降压变电所及配电系统设计，是根据各个楼层的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠以及分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、负荷计算 全楼总降压变电所的负荷计算，是在负荷计算的基础上进行的。考虑变电所变压器的功率损耗，从而求出总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、显示计算结果。2、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。3、变
6、压器选择及变电所布置 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，结合计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号及供电平面图。4、短路电流和尖锋电流的计算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。5、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。6、导线、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面
7、选择时必须满足发热条件：导线和电缆(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。7、继电保护设计8、二次回路 为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算。给出二次系统接线原理图。9、防雷与接地 参考本地区气象及地质资料，设计防雷接地装置，绘制防雷接地平面图。第2章 负荷计算2.1 定义2.1.1、计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为
8、按发热条件选择电器或导体的依据。2.1.2、平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2 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。本设计将采用需要系数法予以确定。所用公式有： 有功功率 P30= Kd Pe (2-2a) 无功功率 Q30= P30tan （2-2b） 视在功率 S30=P30/cos （2-2c） 计算电流 I30=S30/UN （2-2d） 2.2.1 风机泵类 查工厂供电附录表1取kd=0.7
9、，cos=0.8， P30 = Kd Pe =588kw Q30= P30tan=588KW0.75=441Kvar2.2.2 住户用电设备类 查工厂供电附录表1取kd=0.7, cos=1.0，P30= Kd Pe =280kw Q30= P30tan=02.2.3 电梯查工厂供电附录表1取kd=0.15，cos=0.5P30= Kd Pe =27kw Q30= P30tan=271.73=46.7kvar2.2.4 地下车库照明用电设备查工厂供电附录表1取kd=0.6，cos=1.0P30= Kd Pe =4.8kw Q30= P30tan=02.2.5 路灯照明设备查工厂供电附录表1取k
10、d=1.0，cos=1.0 P30= Kd Pe =3kw Q30= P30tan=0总的计算负荷： P30=0.95（588+27+280+4.8+3）=857.7kw S30=979.5kv.A Q30=0.97（46.7+441）=473.1kvar I30=1488A 2.3 负荷计算结果 表2-1 动力负荷计算表 序号用电设备名称台数N设备容量（KW）需要系数Kdcostan计算负荷(KW)(Kvar)(KVA)(A)1风机泵类486400.70.80.755884412住户用电设备4000.71.0028003电梯121800.150.51.7327 46.7 4地下车库照明20.
11、61.00 4.8 05路灯31.01.00 3 0小计857.7473.1979.51488第3章 变压器及主接线的选择3.1 变电所设计条件要求该变电所用电负荷为三级负荷，本楼楼区东侧有10kV高压电网。补偿前功率因数为0.88，确定变压器台数、容量，计算补偿容量，高低压侧设备的选型、校验，导线电缆的选型、校验（包括进厂线缆、变电室至各楼层或建筑物的线缆等），二次接线图（包括电能测量、计量；设备必要的继电保护等），变配电所及楼区的简单平面布置图，防雷接地等。3.2 变压器台数、容量选择 变电所低压侧的功率因数cos” =0.88，所以对变压器低压侧进行无功补偿；低压侧补偿后的功率因数应略高
12、于cos=0.90，这里取0.92；要使低压侧的功率因数由0.8升到0.9，低压侧需设的并联电容器容量为： Qc= P30 (arctan0.88-arctan0.92)=98 kvar 取整Qc=210Kvar由3个型号为BJMJ0.4-70-3电容器并联做为补偿；补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：=900 KV.A变压器的功率损耗为：QT=0.06S30(2)=0.06900=54 kvarPT=0.015S30(2)=0.015900=13.5 kw变电所高压侧的计算负荷为： =857.7+13.5=871.2 kw =(473.1-200)kvar+54 kvar=327.1kvar
13、=930.6kVA补偿后工厂的功率因数：=/=871.2/930.60.936因此这一功率因数满足要求。由于对居民小区变电所油浸式变压器单台容量不宜大于630 KV.A，因此应装两台变压器，每台容量：SN.T =(0.60.7)S30=（558.4651.4）选S9系列铜线配电变压器S9630/10两台并联，变压器联结组为DYn11。 3.3 主接线的设计原则主接线的确定是一次部分的重中之重，所以要求比较严格，并且确定下来后，一般不再有所改动。首先,对主接线的基本要求分析如下：（1）可靠性供电可靠是电能生产、分配的首要任务，主接线应满足这一要求。包括要求发生事故可能性小及发生事故后要求停电范围
14、小，恢复供电迅速等特点。根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。在运行中供电被迫中断的机会愈少或事故后影响的范围愈小，则主接线的可靠性就愈高。由于可靠性与投资经济性之间存在的矛盾，使得在主接线设计中应充分考虑各地实际情形和供电负荷对可靠性要求，即应注意以下几个问题：主接线可靠性要与系统负荷及负荷对可靠度的要求相适应。负荷作用、地位不同，对供电可靠性要求也不相同，本设计的供电系统要求比较高，所以要求比较高的可靠性。为保证用户可靠供电，常需要考虑设备备用电源、备用设备、线路等，但这并不意味着简单的依靠增加设备、采用复杂的接线就能显著提高可靠性，相反在某些情况下，由于接线复杂，会导致较复杂的操作及切换程序烦琐，可能会因此引起错误操作几率上升，反而降低了可靠性；同时电力系统从可靠性计算角度可简化为有一定故障概率的元件的串并联网络，设备数量的增加在一定条件下也会引起系统供电中断可
