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1、绪论本课程设计检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定。 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比例一般很小（除电化工业）。电能在工业生产中的重要性，并不在于在产品成本或投资总额所占比重多少，而在于工业生产实现电气化后可以大大增加产量，减轻工人劳动强度，降低生产成本，提高产品质量，提高劳动生产率，改善工作条件，有利于实现生产过程自动化。另一方面，如果工厂电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重后果。因此做好工厂供电工作对发展工业生、实
2、现工业现代化都具有极其重要的意义，对于节约能源、支援国家经济建设同样也具有重大意义。本设计为工厂变电所设计，对在工厂变电所设计中的若干问题如负荷计算，三相短路分析，短路电流计算，高低压设备的选择与校验，防雷与接地，变电所的过电压保护，计量无功补偿等几方面的设计进行了阐述。工厂供电工作要很好为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，同时做好节能工作，要从以下基本要求做起:（1）安全 在电能的供应、分配和利用过程中，不应发生人生事故及设备事故。（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 供电系统投资要尽量少，运行费要低，尽可
3、能节约电能和减少有色金属消耗。 此外，在供电工作中，要合理处理局部和全局、当前和长远等关系，要做到局部与全局协调，顾全大局，适应可持续发展要求。 目录 一 设计要求 二 负荷计算和无功功率补偿 三 变电所的所址与型式 四 确定车间变电所主变压器型式及主接线 方案的选择 五 短路电流的计算 六 选择车间变电所高低压进出线 七 选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护 八 车间变电所的防雷及接地装置的设计 九 变电所主接线电路图 平 剖面图 十 课程设计总结心得体会 附录参考文献 一 设计要求要求根据本厂所能取得的电源及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
4、济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及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，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。二 负荷计算和无功功率补偿 1负荷计算1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，b)无功计算负荷（单位为kv
5、ar）=，是所有设备无功之和；c)视在计算负荷（单位为kvA） =d)计算电流（单位为A） =经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1铸造车间动力300030790照明6081000小计3061322012锻压车间动力35003065105123照明8071000小计3581231652517金工车间动力4000206580照明100810080小计410881281946工具车间动力3600306108144照明7091000小计3671441842804电镀车间动力25
6、00508125照明50810040小计2551291602443热处理车间动力150060890照明50810040小计155941161769装配车间动力180030754照明6081000小计18612210机修车间动力1600206532照明4081000小计164788锅炉车间动力50070835照明1081000小计51675仓库动力20040886照明1081000小计21611生活区照明350245272413总计（380V侧）动力2220照明403计入=0.8, 10901656各厂房和生活区的负荷计算表2无功功率补偿:无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种
7、。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan - tan)=812.2tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 370.30 kvar参照图2，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用
8、其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）6台相结合，总共容量为84kvar6=504kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（697.3-504）kvar=193.3 kvar，视在功率=868.5 kVA，计算电流=1320 A,功率因数提高为cos=0.935。在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算
9、如表3所示。 图2.1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷10901656380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷1320主变压器功率损耗=13=5210KV侧负荷计算90052三 变电所的所址与型式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。工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+=。因此仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （3-1） （3-2） 把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到=4.14，=3.97 。由计算结果可知，工厂的
10、负荷中心在4号厂房（工具车间）的东北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在4号厂房的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。 四 确定车间变电所主变压器型式及主接线 方案的选择一变电所主变压器台数和容量的选择（一）变压器的选择 1. 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器： （1）、有大量一级或二级负荷； （2）、季节性负荷变化较大； （3）、集中负荷较大。1. 装有两台及以上变压器的变电所，当其中任一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电。2. 变电所中单台变压器（低压为0.4kV）的容量不宜大于1250kVA。当
11、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。3. 在一般情况下，动力和照明宜共用变压器。当属下列情况之一时，可设专用变压器： （1）、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泡寿命时，可设照明专用变压器； （2）、单台单相负荷较大时，宜设单相变压器； （3）、冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。 （40、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统（IT系统）的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。4. 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。5. 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
12、用防尘型或防腐型变压器。（二）.变电所的容量 方案一：因变电所中有二级负荷，所以变电所中选用2台变压器，未补偿前每台变压器的容量为：并且故初步确定每台变压器的容量为1250KVA。补偿后每台变压器的容量为：并且故确定每台变压器的容量为1000KVA, 查查工厂供电附录表5，选用型号为S9-1000/10的变压器，具体参数见表4.方案二：一号车间变电所1. 变压器的选择 2 进行功率补偿：按规定，变压器高压侧的，考虑到变压器本身得无功功率损耗远大于其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率又要使低压侧功率因数又0.73提高到0.92，需装设的并联电容器得容量 故取3. 补偿后的变压器容量及功率因数补偿后的低压侧的视在计算负荷为4. 变压器的校验变压器的功率损耗为：变压器高压侧得计算负荷为：补偿后的功率因
