供配电技术课程设计报告
题 目：某机械厂变电电气次部分设计
姓 名： *****
学 号： *****
班 级： *****
专 业： **************
指导教师： *****
起止日期：
电气动化工程学院
供配电技术课程设计评分表
设计题目： 某机械厂变电电气次部分设计
班 级： ****** 学号： *********姓名：********
项 目
评分例
分
时表现
30
答 辩
20
设计报告
50
总成绩
指导老师：
年 月 日
供配电技术课程设计务书
专业 电气工程动化
班级 （电气技术方）
目求
供配电技术课程设计该课程理教学集中性实践教学环节求学生学供配电技术基知识基础通综合应学知识设计具体务供配电次系统通设计进步巩固学理知识熟悉供配电系统基构成务解常电气设备结构原理性途掌握中型变电电气次部分设计步骤求解变电电气设计相关国家标准规程规范电气接线绘制方法学会查阅供配电设计手册设备手册方法树立工程观念培养分析解决般工程实际问题力
二设计容
根定设计务完成供配电系统电气次部分设计（设计务附）
三基求：
（1）掌握供配电系统设计方法容步骤
（2）根定设计务安全技术先进济合理求完成变配电系统电气次部分设计务写出设计说明书
（3）具备计算机绘图力绘出供配电系统次系统设计图样
（4）提交设计报告容充实方案合理图纸齐全撰写格式符合相关求
四进度安排
序号
时间（天）
课程设计容
1
第1天
熟悉课题收集资料讨
2
第2天
接线设计负荷计算短路电流计算
3
第3～4天
电气设备选择
4
第5～6天
提交报告
五课程设计报告
课程设计报告纸律采A4纸边距22cm左边距30cm（留装订线）右边距20cm设计报告封面必须统容包括评分表封面目录正文收获参考文献等（序装订）
六设计参考资料
[1] 刘燕 供配电技术 [M] 北京：机械工业出版社2016
[2] 元会 工业民配电设计手册 [M] 3版 北京：中国电力出版社2005
[3] 刘笙 电气工程基础 [M] 2版 北京：科学出版社2008
[4] 许继继电保护装置说明书 许继集团技术资料
[5] 弋东方．电气设计手册电气次部分[M]．北京：中国电力出版社2002
[6] 刘宝林 电气规程规范标准全 [M] 北京：中国计划出版社1991
[7] 余建明前苏文成 供电技术 [M] 4版 北京：机械工业出版社2008
[8] 翁双安 供配电工程设计指导北京：机械工业出版社2012
[9] 中国机械工业联合会供配电设计规范 [S] 北京：中国计划出版社 2010
[10] 刘介编 工厂供电设计指导北京：机械工业出版社1998
[11] 刘介编 实供配电技术手册北京：中国水利水电出版社2002
[12] 刘介编 工厂供电实手册北京：机械工业出版社2001
七成绩评定
课程设计成绩时表现报告设计答辩三方面成绩组成部分占例分305020学设计态度认真性知识理解掌握深入程度设计方案正确性合理性图文质量效果否独立完成否具独立分析解决问题力创新精神等综合考虑
设计题目1 某机械厂变电电气次部分设计
设计基础资料
1． 全厂电设备情况
某厂机械加工类生产厂负荷铸造车间锻压车间金工车间工具车间电镀车间热处理车间等十车间电设备电设备电压均380V厂数车间三班制年负荷利时4600h日负荷持续时间6h该厂铸造车间电镀车间锅炉房属二级负荷外余均属三级负荷负荷统计资料见表1
表1 全厂负荷统计资料
厂房编号
厂房名称
负荷类
设备容量kW
需系数
Kd
功率数
cosφ
计 算 负 荷
P30kW
Q30kvar
S30kVA
I30A
1
铸造车间
动力
300
030
070
明
6
080
100
2
锻压车间
动力
350
030
065
明
8
070
100
3
金工车间
动力
764
025
050
明
17
100
100
4
工具车间
动力
360
030
060
明
7
090
100
5
电镀车间
动力
250
050
080
明
5
080
100
6
热处理车间
动力
150
060
080
明
5
080
100
7
装配车间
动力
180
030
070
明
6
080
100
8
机修车间
动力
160
020
065
明
4
080
100
9
锅炉房
动力
50
070
080
明
1
080
100
10
仓库
动力
20
040
080
明
1
080
100
生活区
明
350
070
090
合计
2994
2 电源情况
厂拟距8公里处某区域变电站接回10kV架空线路进线供电架空线路选LGJ－150均距2m区域变电站10kV出口短路容量500MVA
供电部门厂功率数求cos09
二设计务求
（1）接线设计：根设计务书分析原始资料数列出技术实现2方案概略分析较确定较优方案进行详细负荷计算
（2）短路电流计算：根电气设备选择继电保护需确定短路计算点计算三相短路电流计算结果列出汇总表
（3）电气设备选择：电气设备选择包括断路器隔离开关互感器导线截面型号等等设备选择校验选设备型号数量汇成设备览表
三设计成果
1． 设计说明书
2． 设计图纸： 变电电气接线图
目 录
1 绪 1
2 负荷计算电容补偿 2
21 确定户设备组设备容量计算负荷 2
22车间计算负荷 2
3变压器选择接线方案确定 6
31变压器台数选择 6
32变压器容量选择 6
33接线方案确定 7
331变电接线方案设计原求 7
332 工厂变电常见接线方案 7
333确定接线方案 8
4 短路电流计算 10
41 绘计算电路图 10
42 确定短路电流 10
43 计算元件电抗标幺值等 10
44确定抗标幺值等 12
45 列出短路计算表 13
5 电气设备选择 14
51变电站次设备选择校验 14
511 次设备选择校验条件 14
512 正常工作条件选择 14
513 短路条件校验 15
514 10kV侧次设备选择校验 17
515 380V侧次设备选择校验 18
52高低压母线选择 19
6变电进出线低压电缆选择 19
61 变电进出线选择范围 19
62 变电进出线方式选择 20
63 高压进线低压出线选择 20
621 10kV高压进线选择校验 20
622 高压母线变引入电缆选择校验 20
623 380V低压出线选择 21
7总结 21
8 参考文献 21
9 附录 21
1 绪
变电站电力系统重组成部分联系电厂负荷户中间环节电网中线路枢纽果工厂电供应突然中断会工业生产造成严重良果甚发生重设备损坏员伤亡事变电保证工厂正常序供电具十分重意义
文电力系统相关理知识基础工厂供电指导根某机械制造厂原始资料变电站电气部分进行设计
文分六容：
1负荷计算
机械厂变电负荷计算根提供负荷情况进行文列出负荷计算表出总负荷
2电容补偿
负荷计算求出总降压变电功率数通查表计算求出达供电部门求数值需补偿功率手册产品样选需功功率补偿柜规格数量
3变压器选择
根电源进线方综合考虑设置总降压变电关素结合全厂计算负荷扩建备需确定变压器型号
4短路电流计算
工厂电通常国家电网末端负荷容量运行电网容量皆限容量系统供电进行短路计算求出短路点三相短路电流相应关参数
5高低压设备选择校验
参短路电流计算数回路计算负荷应额定值选择高低压配电设备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根需进行热稳定力稳定检验列表表示
6电缆选择
保证供电系统安全优质济运行进行电缆截面选择时必须满足发热条件：电缆(包括母线)通正常负荷电流线路计算电流时产生发热温度应超正常运行时高允许温度
2 负荷计算电容补偿
21 确定户设备组设备容量计算负荷
300+6+350+8+764+17+360+7+250+5+150+5+180+6+160+4+50+1+20+1+3502994Kw
（21）
22车间计算负荷
1铸造车间计算负荷
（03*300+6*08）948kw （22）
（90*102+48*0）kvar9182kvar （23）
13198kVA （24）
（25）
余车间负荷计算程相计算结果见表21
2 确定变电变压器低压侧计算负荷
考虑全厂负荷时系数（取）工厂变电变压器低压侧计算负荷
（26）
（27）
（28）
（29）
（210）
变压器低压侧功率数较低高压侧功率数肯定满足电力部门09求进行功功率补偿补偿电容器集中装设变压器低压母线考虑变压器损耗设低压侧补偿功率数092
需补偿电容器容量
（211）
取
补偿变压器低压侧 变
（212）
（213）
3 确定变压变压器高压侧计算负荷
变压器损耗
（214）
（215）
变压器高压侧计算负荷
（216）
（217）
（218）
（219）
4 高压电源进线端计算负荷
变电高压进线端采LGJ150线距2m长度8km手册查出该导线
高压架空进线端功功率损耗
（220）
高压架空进线端功功率损耗
（221）
高压电源进线端计算负荷
（222）
（223）
（224）
（225）
（226）
满足求
高压电源进线端计算负荷作工厂电力部门申请电容量
表21 全厂负荷统计资料
厂房编号
厂房名称
负荷类
设备容量kW
需系数Kd
功率数cosφ
计 算 负 荷
P30kW
Q30kvar
S30kVA
I30A
1
铸造车间
动力
300
030
070
900
918
12856
19532
明
6
080
100
48
0
480
729
2
锻压车间
动力
350
030
065
1050
1228
16157
24548
明
8
070
100
56
0
560
851
3
金工车间
动力
764
025
050
1910
3308
38198
58036
明
17
100
100
170
0
1700
2583
4
工具车间
动力
360
030
060
1080
144
18000
27348
明
7
090
100
63
0
630
957
5
电镀车间
动力
250
050
080
1250
938
15628
23744
明
5
080
100
40
0
400
608
6
热处理车间
动力
150
060
080
900
675
11250
17093
明
5
080
100
40
0
400
608
7
装配车间
动力
180
030
070
540
551
7715
11722
明
6
080
100
48
0
480
729
8
机修车间
动力
160
020
065
320
374
4922
7478
明
4
080
100
32
0
320
486
9
锅炉房
动力
50
070
080
35
263
4378
6652
明
1
080
100
08
0
080
122
10
仓库
动力
20
040
080
8
6
1000
1519
明
1
080
100
08
0
080
122
生活区
明
350
070
090
2450
1187
12856
19532
合计
2994
11343
10942
15760
23946
变压器低压侧（取)
072
10209
9848
14185
21553
补偿低压电容器总容量
560
补偿变压器低压侧
092
10209
4248
变压器损耗
1557
6629
变压器高压侧
103647
49109
114692
6629
架空进线功率损耗（取）
253
380
高压进线端
090
106177
52909
118629
685
3变压器选择接线方案确定
31变压器台数选择
选择变压器台数时应考虑列原：
1．应满足电负荷供电性求供量二级负荷变电应采两台变压器便台变压器发生障检修时台变压器二级负荷继续供电二级级负荷变电采台变压器必须备电源
2．季节性负荷昼夜负荷变动较适采济运行方式变电采两台变压器
3．负荷集中容量相变电三级负荷采两台台变压器
4．确定变电台数时应适考虑负荷发展留定余
32变压器容量选择
1．装台变压器变电
变压器容量S应满足全部电设备总计算负荷需
（31）
2．装两台变压器变电
台变压器容量SZ应时满足两条件：
(1)台变压器单独运行时应满足总计算负荷S3约6070需
（32）
(2)台变压器单独运行时应满足全部二级负荷需
（33）
根工厂负荷性质电源情况工厂变电变压器列两种方案：
方案1 装设台变压器
根式变选台接线方式S11125010型变压器根民建筑规范求变压器负载率宜85
显然满足求机械厂二级负荷备电源邻单位相联低压联络线承担装设台变压器时选台接线方式S111600010型低损耗配电变压器
方案2 装设两台变压器
（34） （35）
选两台接线方式Dyn11S11100010型低损耗配电变压器两台变压器列运行互备
33接线方案确定
331变电接线方案设计原求
变电接线应根变电供电系统中位进出线回路数设备特点负荷性质等条件确定应满足安全灵活济等求
(1)安全 应符合关国家标准技术规范求充分保证身设备安全
(2) 应满足电力负荷特中二级负荷供电性求
(3)灵活 应必种运行方式便切换操作检修适应负荷发展
(4)济 满足述求前提量接线简单投资少运行费低节约电色金属消耗量
332 工厂变电常见接线方案
1装台变压器变电接线方案
装台变压器变电高压侧般采母线接线根高压侧采开关电器三种较典型接线方案：
(1)高压侧采隔离开关熔断器户外跌开式熔断器接线方案
(2)高压侧采负荷开关熔断器负荷型跌开式熔断器接线方案
(3)高压侧采隔离开关断路器接线方案
2装两台变压器变电接线方案
装两台变压器变电典型接线方案：
(1)高压母线低压单母线分段接线方案
(2)高压采单母线低压单母线分段接线方案
(3)高低压侧均单母线分段接线方案
333确定接线方案
110kV侧接线方案拟定
原始资料知高压侧进线条10kV公电源干线满足工厂二级负荷求采附单位连接高压联络线方式取备电源变电高压侧两条电源进线条工作条备时保证供电性扩建适应性10kV侧采单母线单母线分段方案
2380V侧接线方案拟定
原始资料知工厂电部门较保证供电性灵活性采单母线单母线分段接线方案电进行汇集电部门方便获电
3方案确定
根前面章节计算变采台S11型变压器时总进线路路提高供电系统性低压侧需加入备电源
变采两台S11型变压器时总进线两路电源出现障两台变均法性较低
表31 两种接线方案较
较项目
装设台变加备电源方案
装设两台变方案
技术指标
供电安全性
满足求
满足求
供电性
基满足求
单电源供电性差
供电质量
台变电压损耗略
两台变列电压损耗略
灵活方便性
接备电源灵活性
两台变灵活性较
扩建适应性
差
更
济指标
电力变压器
综合投资额
单台88万元计综合投资
2×88176万元
单台68850万元计综合投资
4×688502754万元
电力变压器高压开关柜年运行费
变高压开关柜折旧维修
理费约7万元
变高压开关柜折旧维修
理费约10万元
交供电部门次性供电贴费
800元KVA计贴费1250
×008万元100万元
贴费2×800×008128万元
表出技术指标装设两台变接线方案优装设台变方案济指标装设台变方案优装设两台变方案二级负荷较技术指标考虑采装设台变加备电源方案
4 短路电流计算
41 绘计算电路图
根变电接线图绘出计算电路图短路计算中需计入元件额定参数表示出元件次编号图41示
图41 短路计算电路
42 确定短路电流
短路计算中短路计算点应选择产生短路电流方般说高压侧选择高压母线位置低压侧选择母线位置系统中装限流电抗器时应选择电抗器图41中k1k2点
43 计算元件电抗标幺值等
(1) 设定基准容量基准电压计算短路点基准电流
设100MVA高压侧105kV低压侧04kV
(41)
(42)
(2)计算短路电路中元件电抗标幺值
1）电力系统电抗标幺值
(43)
式中 ——电力系统出口断路器断流容量
2）架空线路电抗标幺值查LGJ150单位电抗线路长8km
(44)
3）电力变压器电抗标幺值查S111000短路电压45
(45)
(46)
绘制等效电路图图42示：
图42 短路等效电路图
44确定抗标幺值等
(1)求k1点短路回路总阻抗标幺值三相短路电流短路容量
1）总阻抗标幺值
(47)
2）三相短路电流周期分量效值
(48)
3）三相短路电流
196kA (49)
255255×196kA50kA (410)
151151×196kA296kA (411)
4）三相短路容量
(412)
5） 两相短路电流
170kA (413)
0866433kA (414)
0886256kA (415)
（2）求k2点短路回路总阻抗标幺值三相短路电流短路容量
1）总阻抗标幺值
(416)
2）三相短路电流周期分量效值
(417)
3）三相短路电流
197kA (418)
184184×197kA3625kA (419)
109109×197kA2147kA (420)
4）三相短路容量
(421)
5）两相短路电流
2465kA (422)
0866314kA (423)
08861902kA( 424)
45 列出短路计算表
短路电流计算结果见表41
表41 列运行时短路电流计算结果
短路计算点
三相短路电流KA
两相短路电流KA
三相短路容量
K1点
196
196
196
50
296
17
433
256
357
K2点
197
197
197
3625
2147
2465
314
1902
137
5 电气设备选择
51变电站次设备选择校验
正确选择设备电气接线配电装置达安全济重条件进行设备选择时应根工程实际情况保证安全前提积极稳妥采新技术注意节约投资选择合适电气设备
电气设备选择时必须执行国家关技术济政策应做技术先进济合理安全运行方便适留发展余满足电力系统安全济运行需
511 次设备选择校验条件
保证次设备安全运行必须列条件选择校验：
(1) 正常工作条件包括电压电流频率开断电流等选择
(2) 短路条件包括动稳定热稳定校验
(3) 考虑电气设备运行环境条件温度湿度海拔防尘防腐防火防爆等求
512 正常工作条件选择
1工作电压选择
设备额定电压应线路额定电压
(51)
2工作电流选择
设备额定电流应电路计算电流
(52)
3断流力选择
设备额定开断电流断流容量应设备分断瞬间短路电流效值短路容量
(53)
(54)
513 短路条件校验
短路条件校验校验电器导体短路时动稳定热稳定
1隔离开关负荷开关断路器短路稳定度校验
(1)动稳定校验条件
(55)
(56)
式中 ——开关极限通电流（动稳定电流）峰值效值（单位KA）
——开关处三相短路击电流瞬时值效值（单位KA）
(2)热稳定校验条件
(57)
式中 ——开关热稳定电流效值（单位KA）
—— 开关热稳定试验时间（单位s）
——开关处三相短路稳态电流（单位KA）
——短路发热假想时间（单位s）
2电流互感器短路稳定度校验
(1)动稳定校验条件
(58)
(59)
式中 ——电流互感器动稳定电流（单位KA）
——电流互感器动稳定倍数（）
——电流互感器额定次电流（单位A）
热稳定校验条件
(510)
(511)
式中 ——电流互感器热稳定电流（单位KA）
——电流互感器热稳定试验时间般取1s
——电流互感器热稳定倍数（）
514 10kV侧次设备选择校验
表51 10kV侧次设备选择校验
选择交验项目
电压
电流
断流力
动稳定度
热稳定度
装置点条件
参数
数
10kV
676A
196kA
50kA
10kv次设备型号参数
额定参数
高压真空断路器
CV210630
10kV
630A
16kA
40kA
高压熔断器
XRNP31212550
12kV
05A
50kA
—
—
电压互感器
JDZX1210
KV
—
—
—
—
电流互感器
LZZBJ1210A
10kV
1005A
10KV
80
315
高压隔离开关
GN1912630A
12KV
630A
—
—
—
开关柜
KYN28A24
—
—
—
—
—
515 380V侧次设备选择校验
表52 380V侧次设备选择校验
选择交验项目
电压
电流
断流力
动稳定度
热稳定度
装置点条件
参数
数
380V
总2155A
2846kA
5237kA
380kv次设备型号参数
额定参数
万式断路器
CW22500
400V
2500A
60kA
—
—
塑料外壳式断路器
CM2630L
400V
630A
—
—
—
塑料外壳式断路器
CM2400L
400V
315A
—
—
—
塑料外壳式断路器CM2225L
400V
140A
200A
225A
—
—
—
塑料外壳式断路器CM2125L
400V
20A
80A
100A
—
—
—
电流互感器
LZZBJ1210A
—
30005A
8005A5005A
3005A2005A
1505A1005A
755A205A
—
—
—
电容器(14组
补8组分补6组）
BSMJ04403
—
—
—
—
—
52高低压母线选择
根计算电流GB50053－94 10kV 变电设计规范中规定10kV母线选择TMY3(100×10)+1×(60×6)型母线相母线尺寸均40mm×4mm中性母线尺寸60mm×6mm380V母线选择LMY3 (80×10)+ 80×8型母线相母线尺寸80mm×10mm中性母线尺寸80mm×8mm
6变电进出线低压电缆选择
61 变电进出线选择范围
1高压进线
(1)专线路应选专线路全长
(2)公干线引变电站仅选公干线变电站段引出线
(3)墙安装高压开关柜柜进线时般须电缆引入架空进线变电站高压侧需选段引入电缆
2高压出线
(1)全线致架空出线电缆出线应选线路全长
(2)段电缆高压开关柜引出架空配电线路变电站高压出线选择选段引出电缆架空配电线路厂区配电线路设计中考虑
3低压出线
(1)采电缆配电应选线路全长
(2)段穿绝缘导线引出架空配电线路变电站低压出线选择选段引出穿绝缘导线架空配电线路厂区配电线路车间配电线路设计中考虑
62 变电进出线方式选择
1架空线供电性求高投资较少中型工厂供电设计中优先选
2电缆供电性求较高投资较高类工厂供电设计中优先选
63 高压进线低压出线选择
621 10kV高压进线选择校验
采LGJ型钢芯铝绞线架空敷设接10kV公电源干线
(1)发热条件选择
线路负荷时计算电流室外环境温度25℃选择LGJ15025℃时允许持续载流量135A＞满足发热条件
(2)校验机械强度
钢芯铝绞线架空裸导线6～10kV允许截面25LGJ150满足机械强度求
线路短需检验电压损耗
622 高压母线变引入电缆选择校验
采YJV87103×35型电缆直接埋敷设
(1)发热条件选择
线路负荷时计算电流土壤温度25℃选择3芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆型号YJV87103×3525124A＞满足发热条件
（2）校验短路热稳定查短路热稳定系数C77
＜A35 (61)
YJV87103×3525电缆满足求
623 380V低压出线选择
馈电车间线路采TMY3(3×100×8）型电缆直接铺设
7总结
次课程设计老师指导利完成课程设计够综合运学知识解决生活实际问题课知识巩固计算力检验具定性独立性次课程设计助学知识理解达学致目
次设计学间相互积极配合竭诚合作通努力完成课程设计设计程中遇问题数计算结果致接线方案选择想法异议校验选择时查表问题等终相应解决
次设计明白深刻道理：团队合作精神努力尤重务完成时高兴喜悦伦感谢学间积极配合更感谢老师辛勤指导帮助
8 参考文献
[1] 刘燕 供配电技术 [M] 北京：机械工业出版社2016
[2] 刘介编 工厂供电设计指导北京：机械工业出版社1998
[3] 刘介编 实供配电技术手册北京：中国水利水电出版社2002
[4] 翁双安 供配电工程设计指导北京：机械工业出版社2012
9 附录
变电电气接线图见附页（CAD图微博@醉空城 留言）
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供配电技术课程设计报告
题 目：某机械厂变电电气次部分设计
姓 名： *****
学 号： *****
班 级： *****
专 业： **************
指导教师： *****
起止日期：
电气动化工程学院
供配电技术课程设计评分表
设计题目： 某机械厂变电电气次部分设计
班 级： ****** 学号： *********姓名：********
项 目
评分例
分
时表现
30
答 辩
20
设计报告
50
总成绩
指导老师：
年 月 日
供配电技术课程设计务书
专业 电气工程动化
班级 （电气技术方）
目求
供配电技术课程设计该课程理教学集中性实践教学环节求学生学供配电技术基知识基础通综合应学知识设计具体务供配电次系统通设计进步巩固学理知识熟悉供配电系统基构成务解常电气设备结构原理性途掌握中型变电电气次部分设计步骤求解变电电气设计相关国家标准规程规范电气接线绘制方法学会查阅供配电设计手册设备手册方法树立工程观念培养分析解决般工程实际问题力
二设计容
根定设计务完成供配电系统电气次部分设计（设计务附）
三基求：
（1）掌握供配电系统设计方法容步骤
（2）根定设计务安全技术先进济合理求完成变配电系统电气次部分设计务写出设计说明书
（3）具备计算机绘图力绘出供配电系统次系统设计图样
（4）提交设计报告容充实方案合理图纸齐全撰写格式符合相关求
四进度安排
序号
时间（天）
课程设计容
1
第1天
熟悉课题收集资料讨
2
第2天
接线设计负荷计算短路电流计算
3
第3～4天
电气设备选择
4
第5～6天
提交报告
五课程设计报告
课程设计报告纸律采A4纸边距22cm左边距30cm（留装订线）右边距20cm设计报告封面必须统容包括评分表封面目录正文收获参考文献等（序装订）
六设计参考资料
[1] 刘燕 供配电技术 [M] 北京：机械工业出版社2016
[2] 元会 工业民配电设计手册 [M] 3版 北京：中国电力出版社2005
[3] 刘笙 电气工程基础 [M] 2版 北京：科学出版社2008
[4] 许继继电保护装置说明书 许继集团技术资料
[5] 弋东方．电气设计手册电气次部分[M]．北京：中国电力出版社2002
[6] 刘宝林 电气规程规范标准全 [M] 北京：中国计划出版社1991
[7] 余建明前苏文成 供电技术 [M] 4版 北京：机械工业出版社2008
[8] 翁双安 供配电工程设计指导北京：机械工业出版社2012
[9] 中国机械工业联合会供配电设计规范 [S] 北京：中国计划出版社 2010
[10] 刘介编 工厂供电设计指导北京：机械工业出版社1998
[11] 刘介编 实供配电技术手册北京：中国水利水电出版社2002
[12] 刘介编 工厂供电实手册北京：机械工业出版社2001
七成绩评定
课程设计成绩时表现报告设计答辩三方面成绩组成部分占例分305020学设计态度认真性知识理解掌握深入程度设计方案正确性合理性图文质量效果否独立完成否具独立分析解决问题力创新精神等综合考虑
设计题目1 某机械厂变电电气次部分设计
设计基础资料
1． 全厂电设备情况
某厂机械加工类生产厂负荷铸造车间锻压车间金工车间工具车间电镀车间热处理车间等十车间电设备电设备电压均380V厂数车间三班制年负荷利时4600h日负荷持续时间6h该厂铸造车间电镀车间锅炉房属二级负荷外余均属三级负荷负荷统计资料见表1
表1 全厂负荷统计资料
厂房编号
厂房名称
负荷类
设备容量kW
需系数
Kd
功率数
cosφ
计 算 负 荷
P30kW
Q30kvar
S30kVA
I30A
1
铸造车间
动力
300
030
070
明
6
080
100
2
锻压车间
动力
350
030
065
明
8
070
100
3
金工车间
动力
764
025
050
明
17
100
100
4
工具车间
动力
360
030
060
明
7
090
100
5
电镀车间
动力
250
050
080
明
5
080
100
6
热处理车间
动力
150
060
080
明
5
080
100
7
装配车间
动力
180
030
070
明
6
080
100
8
机修车间
动力
160
020
065
明
4
080
100
9
锅炉房
动力
50
070
080
明
1
080
100
10
仓库
动力
20
040
080
明
1
080
100
生活区
明
350
070
090
合计
2994
2 电源情况
厂拟距8公里处某区域变电站接回10kV架空线路进线供电架空线路选LGJ－150均距2m区域变电站10kV出口短路容量500MVA
供电部门厂功率数求cos09
二设计务求
（1）接线设计：根设计务书分析原始资料数列出技术实现2方案概略分析较确定较优方案进行详细负荷计算
（2）短路电流计算：根电气设备选择继电保护需确定短路计算点计算三相短路电流计算结果列出汇总表
（3）电气设备选择：电气设备选择包括断路器隔离开关互感器导线截面型号等等设备选择校验选设备型号数量汇成设备览表
三设计成果
1． 设计说明书
2． 设计图纸： 变电电气接线图
目 录
1 绪 1
2 负荷计算电容补偿 2
21 确定户设备组设备容量计算负荷 2
22车间计算负荷 2
3变压器选择接线方案确定 6
31变压器台数选择 6
32变压器容量选择 6
33接线方案确定 7
331变电接线方案设计原求 7
332 工厂变电常见接线方案 7
333确定接线方案 8
4 短路电流计算 10
41 绘计算电路图 10
42 确定短路电流 10
43 计算元件电抗标幺值等 10
44确定抗标幺值等 12
45 列出短路计算表 13
5 电气设备选择 14
51变电站次设备选择校验 14
511 次设备选择校验条件 14
512 正常工作条件选择 14
513 短路条件校验 15
514 10kV侧次设备选择校验 17
515 380V侧次设备选择校验 18
52高低压母线选择 19
6变电进出线低压电缆选择 19
61 变电进出线选择范围 19
62 变电进出线方式选择 20
63 高压进线低压出线选择 20
621 10kV高压进线选择校验 20
622 高压母线变引入电缆选择校验 20
623 380V低压出线选择 21
7总结 21
8 参考文献 21
9 附录 21
1 绪
变电站电力系统重组成部分联系电厂负荷户中间环节电网中线路枢纽果工厂电供应突然中断会工业生产造成严重良果甚发生重设备损坏员伤亡事变电保证工厂正常序供电具十分重意义
文电力系统相关理知识基础工厂供电指导根某机械制造厂原始资料变电站电气部分进行设计
文分六容：
1负荷计算
机械厂变电负荷计算根提供负荷情况进行文列出负荷计算表出总负荷
2电容补偿
负荷计算求出总降压变电功率数通查表计算求出达供电部门求数值需补偿功率手册产品样选需功功率补偿柜规格数量
3变压器选择
根电源进线方综合考虑设置总降压变电关素结合全厂计算负荷扩建备需确定变压器型号
4短路电流计算
工厂电通常国家电网末端负荷容量运行电网容量皆限容量系统供电进行短路计算求出短路点三相短路电流相应关参数
5高低压设备选择校验
参短路电流计算数回路计算负荷应额定值选择高低压配电设备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根需进行热稳定力稳定检验列表表示
6电缆选择
保证供电系统安全优质济运行进行电缆截面选择时必须满足发热条件：电缆(包括母线)通正常负荷电流线路计算电流时产生发热温度应超正常运行时高允许温度
2 负荷计算电容补偿
21 确定户设备组设备容量计算负荷
300+6+350+8+764+17+360+7+250+5+150+5+180+6+160+4+50+1+20+1+3502994Kw
（21）
22车间计算负荷
1铸造车间计算负荷
（03*300+6*08）948kw （22）
（90*102+48*0）kvar9182kvar （23）
13198kVA （24）
（25）
余车间负荷计算程相计算结果见表21
2 确定变电变压器低压侧计算负荷
考虑全厂负荷时系数（取）工厂变电变压器低压侧计算负荷
（26）
（27）
（28）
（29）
（210）
变压器低压侧功率数较低高压侧功率数肯定满足电力部门09求进行功功率补偿补偿电容器集中装设变压器低压母线考虑变压器损耗设低压侧补偿功率数092
需补偿电容器容量
（211）
取
补偿变压器低压侧 变
（212）
（213）
3 确定变压变压器高压侧计算负荷
变压器损耗
（214）
（215）
变压器高压侧计算负荷
（216）
（217）
（218）
（219）
4 高压电源进线端计算负荷
变电高压进线端采LGJ150线距2m长度8km手册查出该导线
高压架空进线端功功率损耗
（220）
高压架空进线端功功率损耗
（221）
高压电源进线端计算负荷
（222）
（223）
（224）
（225）
（226）
满足求
高压电源进线端计算负荷作工厂电力部门申请电容量
表21 全厂负荷统计资料
厂房编号
厂房名称
负荷类
设备容量kW
需系数Kd
功率数cosφ
计 算 负 荷
P30kW
Q30kvar
S30kVA
I30A
1
铸造车间
动力
300
030
070
900
918
12856
19532
明
6
080
100
48
0
480
729
2
锻压车间
动力
350
030
065
1050
1228
16157
24548
明
8
070
100
56
0
560
851
3
金工车间
动力
764
025
050
1910
3308
38198
58036
明
17
100
100
170
0
1700
2583
4
工具车间
动力
360
030
060
1080
144
18000
27348
明
7
090
100
63
0
630
957
5
电镀车间
动力
250
050
080
1250
938
15628
23744
明
5
080
100
40
0
400
608
6
热处理车间
动力
150
060
080
900
675
11250
17093
明
5
080
100
40
0
400
608
7
装配车间
动力
180
030
070
540
551
7715
11722
明
6
080
100
48
0
480
729
8
机修车间
动力
160
020
065
320
374
4922
7478
明
4
080
100
32
0
320
486
9
锅炉房
动力
50
070
080
35
263
4378
6652
明
1
080
100
08
0
080
122
10
仓库
动力
20
040
080
8
6
1000
1519
明
1
080
100
08
0
080
122
生活区
明
350
070
090
2450
1187
12856
19532
合计
2994
11343
10942
15760
23946
变压器低压侧（取)
072
10209
9848
14185
21553
补偿低压电容器总容量
560
补偿变压器低压侧
092
10209
4248
变压器损耗
1557
6629
变压器高压侧
103647
49109
114692
6629
架空进线功率损耗（取）
253
380
高压进线端
090
106177
52909
118629
685
3变压器选择接线方案确定
31变压器台数选择
选择变压器台数时应考虑列原：
1．应满足电负荷供电性求供量二级负荷变电应采两台变压器便台变压器发生障检修时台变压器二级负荷继续供电二级级负荷变电采台变压器必须备电源
2．季节性负荷昼夜负荷变动较适采济运行方式变电采两台变压器
3．负荷集中容量相变电三级负荷采两台台变压器
4．确定变电台数时应适考虑负荷发展留定余
32变压器容量选择
1．装台变压器变电
变压器容量S应满足全部电设备总计算负荷需
（31）
2．装两台变压器变电
台变压器容量SZ应时满足两条件：
(1)台变压器单独运行时应满足总计算负荷S3约6070需
（32）
(2)台变压器单独运行时应满足全部二级负荷需
（33）
根工厂负荷性质电源情况工厂变电变压器列两种方案：
方案1 装设台变压器
根式变选台接线方式S11125010型变压器根民建筑规范求变压器负载率宜85
显然满足求机械厂二级负荷备电源邻单位相联低压联络线承担装设台变压器时选台接线方式S111600010型低损耗配电变压器
方案2 装设两台变压器
（34） （35）
选两台接线方式Dyn11S11100010型低损耗配电变压器两台变压器列运行互备
33接线方案确定
331变电接线方案设计原求
变电接线应根变电供电系统中位进出线回路数设备特点负荷性质等条件确定应满足安全灵活济等求
(1)安全 应符合关国家标准技术规范求充分保证身设备安全
(2) 应满足电力负荷特中二级负荷供电性求
(3)灵活 应必种运行方式便切换操作检修适应负荷发展
(4)济 满足述求前提量接线简单投资少运行费低节约电色金属消耗量
332 工厂变电常见接线方案
1装台变压器变电接线方案
装台变压器变电高压侧般采母线接线根高压侧采开关电器三种较典型接线方案：
(1)高压侧采隔离开关熔断器户外跌开式熔断器接线方案
(2)高压侧采负荷开关熔断器负荷型跌开式熔断器接线方案
(3)高压侧采隔离开关断路器接线方案
2装两台变压器变电接线方案
装两台变压器变电典型接线方案：
(1)高压母线低压单母线分段接线方案
(2)高压采单母线低压单母线分段接线方案
(3)高低压侧均单母线分段接线方案
333确定接线方案
110kV侧接线方案拟定
原始资料知高压侧进线条10kV公电源干线满足工厂二级负荷求采附单位连接高压联络线方式取备电源变电高压侧两条电源进线条工作条备时保证供电性扩建适应性10kV侧采单母线单母线分段方案
2380V侧接线方案拟定
原始资料知工厂电部门较保证供电性灵活性采单母线单母线分段接线方案电进行汇集电部门方便获电
3方案确定
根前面章节计算变采台S11型变压器时总进线路路提高供电系统性低压侧需加入备电源
变采两台S11型变压器时总进线两路电源出现障两台变均法性较低
表31 两种接线方案较
较项目
装设台变加备电源方案
装设两台变方案
技术指标
供电安全性
满足求
满足求
供电性
基满足求
单电源供电性差
供电质量
台变电压损耗略
两台变列电压损耗略
灵活方便性
接备电源灵活性
两台变灵活性较
扩建适应性
差
更
济指标
电力变压器
综合投资额
单台88万元计综合投资
2×88176万元
单台68850万元计综合投资
4×688502754万元
电力变压器高压开关柜年运行费
变高压开关柜折旧维修
理费约7万元
变高压开关柜折旧维修
理费约10万元
交供电部门次性供电贴费
800元KVA计贴费1250
×008万元100万元
贴费2×800×008128万元
表出技术指标装设两台变接线方案优装设台变方案济指标装设台变方案优装设两台变方案二级负荷较技术指标考虑采装设台变加备电源方案
4 短路电流计算
41 绘计算电路图
根变电接线图绘出计算电路图短路计算中需计入元件额定参数表示出元件次编号图41示
图41 短路计算电路
42 确定短路电流
短路计算中短路计算点应选择产生短路电流方般说高压侧选择高压母线位置低压侧选择母线位置系统中装限流电抗器时应选择电抗器图41中k1k2点
43 计算元件电抗标幺值等
(1) 设定基准容量基准电压计算短路点基准电流
设100MVA高压侧105kV低压侧04kV
(41)
(42)
(2)计算短路电路中元件电抗标幺值
1）电力系统电抗标幺值
(43)
式中 ——电力系统出口断路器断流容量
2）架空线路电抗标幺值查LGJ150单位电抗线路长8km
(44)
3）电力变压器电抗标幺值查S111000短路电压45
(45)
(46)
绘制等效电路图图42示：
图42 短路等效电路图
44确定抗标幺值等
(1)求k1点短路回路总阻抗标幺值三相短路电流短路容量
1）总阻抗标幺值
(47)
2）三相短路电流周期分量效值
(48)
3）三相短路电流
196kA (49)
255255×196kA50kA (410)
151151×196kA296kA (411)
4）三相短路容量
(412)
5） 两相短路电流
170kA (413)
0866433kA (414)
0886256kA (415)
（2）求k2点短路回路总阻抗标幺值三相短路电流短路容量
1）总阻抗标幺值
(416)
2）三相短路电流周期分量效值
(417)
3）三相短路电流
197kA (418)
184184×197kA3625kA (419)
109109×197kA2147kA (420)
4）三相短路容量
(421)
5）两相短路电流
2465kA (422)
0866314kA (423)
08861902kA( 424)
45 列出短路计算表
短路电流计算结果见表41
表41 列运行时短路电流计算结果
短路计算点
三相短路电流KA
两相短路电流KA
三相短路容量
K1点
196
196
196
50
296
17
433
256
357
K2点
197
197
197
3625
2147
2465
314
1902
137
5 电气设备选择
51变电站次设备选择校验
正确选择设备电气接线配电装置达安全济重条件进行设备选择时应根工程实际情况保证安全前提积极稳妥采新技术注意节约投资选择合适电气设备
电气设备选择时必须执行国家关技术济政策应做技术先进济合理安全运行方便适留发展余满足电力系统安全济运行需
511 次设备选择校验条件
保证次设备安全运行必须列条件选择校验：
(1) 正常工作条件包括电压电流频率开断电流等选择
(2) 短路条件包括动稳定热稳定校验
(3) 考虑电气设备运行环境条件温度湿度海拔防尘防腐防火防爆等求
512 正常工作条件选择
1工作电压选择
设备额定电压应线路额定电压
(51)
2工作电流选择
设备额定电流应电路计算电流
(52)
3断流力选择
设备额定开断电流断流容量应设备分断瞬间短路电流效值短路容量
(53)
(54)
513 短路条件校验
短路条件校验校验电器导体短路时动稳定热稳定
1隔离开关负荷开关断路器短路稳定度校验
(1)动稳定校验条件
(55)
(56)
式中 ——开关极限通电流（动稳定电流）峰值效值（单位KA）
——开关处三相短路击电流瞬时值效值（单位KA）
(2)热稳定校验条件
(57)
式中 ——开关热稳定电流效值（单位KA）
—— 开关热稳定试验时间（单位s）
——开关处三相短路稳态电流（单位KA）
——短路发热假想时间（单位s）
2电流互感器短路稳定度校验
(1)动稳定校验条件
(58)
(59)
式中 ——电流互感器动稳定电流（单位KA）
——电流互感器动稳定倍数（）
——电流互感器额定次电流（单位A）
热稳定校验条件
(510)
(511)
式中 ——电流互感器热稳定电流（单位KA）
——电流互感器热稳定试验时间般取1s
——电流互感器热稳定倍数（）
514 10kV侧次设备选择校验
表51 10kV侧次设备选择校验
选择交验项目
电压
电流
断流力
动稳定度
热稳定度
装置点条件
参数
数
10kV
676A
196kA
50kA
10kv次设备型号参数
额定参数
高压真空断路器
CV210630
10kV
630A
16kA
40kA
高压熔断器
XRNP31212550
12kV
05A
50kA
—
—
电压互感器
JDZX1210
KV
—
—
—
—
电流互感器
LZZBJ1210A
10kV
1005A
10KV
80
315
高压隔离开关
GN1912630A
12KV
630A
—
—
—
开关柜
KYN28A24
—
—
—
—
—
515 380V侧次设备选择校验
表52 380V侧次设备选择校验
选择交验项目
电压
电流
断流力
动稳定度
热稳定度
装置点条件
参数
数
380V
总2155A
2846kA
5237kA
380kv次设备型号参数
额定参数
万式断路器
CW22500
400V
2500A
60kA
—
—
塑料外壳式断路器
CM2630L
400V
630A
—
—
—
塑料外壳式断路器
CM2400L
400V
315A
—
—
—
塑料外壳式断路器CM2225L
400V
140A
200A
225A
—
—
—
塑料外壳式断路器CM2125L
400V
20A
80A
100A
—
—
—
电流互感器
LZZBJ1210A
—
30005A
8005A5005A
3005A2005A
1505A1005A
755A205A
—
—
—
电容器(14组
补8组分补6组）
BSMJ04403
—
—
—
—
—
52高低压母线选择
根计算电流GB50053－94 10kV 变电设计规范中规定10kV母线选择TMY3(100×10)+1×(60×6)型母线相母线尺寸均40mm×4mm中性母线尺寸60mm×6mm380V母线选择LMY3 (80×10)+ 80×8型母线相母线尺寸80mm×10mm中性母线尺寸80mm×8mm
6变电进出线低压电缆选择
61 变电进出线选择范围
1高压进线
(1)专线路应选专线路全长
(2)公干线引变电站仅选公干线变电站段引出线
(3)墙安装高压开关柜柜进线时般须电缆引入架空进线变电站高压侧需选段引入电缆
2高压出线
(1)全线致架空出线电缆出线应选线路全长
(2)段电缆高压开关柜引出架空配电线路变电站高压出线选择选段引出电缆架空配电线路厂区配电线路设计中考虑
3低压出线
(1)采电缆配电应选线路全长
(2)段穿绝缘导线引出架空配电线路变电站低压出线选择选段引出穿绝缘导线架空配电线路厂区配电线路车间配电线路设计中考虑
62 变电进出线方式选择
1架空线供电性求高投资较少中型工厂供电设计中优先选
2电缆供电性求较高投资较高类工厂供电设计中优先选
63 高压进线低压出线选择
621 10kV高压进线选择校验
采LGJ型钢芯铝绞线架空敷设接10kV公电源干线
(1)发热条件选择
线路负荷时计算电流室外环境温度25℃选择LGJ15025℃时允许持续载流量135A＞满足发热条件
(2)校验机械强度
钢芯铝绞线架空裸导线6～10kV允许截面25LGJ150满足机械强度求
线路短需检验电压损耗
622 高压母线变引入电缆选择校验
采YJV87103×35型电缆直接埋敷设
(1)发热条件选择
线路负荷时计算电流土壤温度25℃选择3芯交联聚乙烯绝缘铝芯电缆型号YJV87103×3525124A＞满足发热条件
（2）校验短路热稳定查短路热稳定系数C77
＜A35 (61)
YJV87103×3525电缆满足求
623 380V低压出线选择
馈电车间线路采TMY3(3×100×8）型电缆直接铺设
7总结
次课程设计老师指导利完成课程设计够综合运学知识解决生活实际问题课知识巩固计算力检验具定性独立性次课程设计助学知识理解达学致目
次设计学间相互积极配合竭诚合作通努力完成课程设计设计程中遇问题数计算结果致接线方案选择想法异议校验选择时查表问题等终相应解决
次设计明白深刻道理：团队合作精神努力尤重务完成时高兴喜悦伦感谢学间积极配合更感谢老师辛勤指导帮助
8 参考文献
[1] 刘燕 供配电技术 [M] 北京：机械工业出版社2016
[2] 刘介编 工厂供电设计指导北京：机械工业出版社1998
[3] 刘介编 实供配电技术手册北京：中国水利水电出版社2002
[4] 翁双安 供配电工程设计指导北京：机械工业出版社2012
9 附录
变电电气接线图见附页（CAD图微博@醉空城 留言）
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