广东石油化工学院
电力工程课程设计说明书
设计题目： 塑料制品厂供配电
专 业： 班 级：
姓 名： 指导老师： 设计日期：2013年6月17至6月23日
目录
前言.......................................................................................................................................... 第一章 设计任务 ................................................................................................................... 1.1设计要求 ............................................................................................................................ 1.2设计依据 ............................................................................................................................. 第二章 负荷计算和无功功率补偿........................................................................................ 2.1 负荷计算 .......................................................................................................................... 2.2 无功功率补偿计算 ........................................................................................................... 2.3 变压器选择 .................................................................................................................. 2.4 总变电所位置和型式的选择 ............................................................................................ 3.1 变配电所主接线方案的设计原则与要求 ................................................................. 3.2 变配电所主接线方案的技术经济指标 ........................................................................ 3.3 高压配电所主接线方案 ............................................................................................ 第四章 短路电流计算及一次侧设备选择 .............................................................................. 4.1 短路电流的计算 .......................................................................................................... 4.2 高压一次侧设备选择与校验 .............................................................................................. 4.3 各车间变电所车间干线设备的选择 ........................................................................... 第五章 供配电线路的选择计算 ............................................................................................ 5.1 总配电所架空线进线选择 ............................................................................................ 5.2 10KV 母线的选择 ............................................................................................................ 5.3 车间变电所高压进线选择 .......................................................................................... 5.4 车间变电所低压进线线的选择 ................................................................................... 5.5 低压母线选择
...........................................................................................................
5.6 车间变电所车间干线选择 .......................................................................................... 心得体会 ................................................................................................................................. 参考文献及附录 ..................................................................................................................... 附图 .....................................................................................................................................
前言：
某塑料制品厂车间变电所和配电系统设计是对工厂供电具有针对性的设计。设计对工厂供电方式、主要设备的选择进行了相应的叙述，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验和供配电线路的选择计算。
本设计考虑了所有用电设备并对这些负荷进行了计算。通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对电压的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所需电容器的大小。
根据与供电部门的协议，决定总配变电所及配电系统的主接线图。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都由很大的影响。
第一章 设计任务
1.1设计要求
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、经济合理的要求，确定变电所的位置，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，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书，并绘出相关设计图纸。
1.2设计依据
1．工厂的总平面布置图
图1 工厂总平面布置图
2. 工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂年产10000t 聚乙烯及烃塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射用制品等，其原料来自某石油化纤总厂。 3. 工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表1。
4. 供用电协议：
（1）从电力系统的某66/10KV变电站，用10KV 架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧
1km 。 （2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间t op =2s ，工厂总配变电所保护整定时间不得大于1.5s 。 （3）在工厂总配电所的10KV 进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。 （4）系统变电站10KV 母线出口断路器的断流容量为200MVA 。其配电系统图如图2。
区域变电站
图2 配电系统图
5．工厂负荷性质：生产车间为一班制，年最大有功负荷利用小时数为1500h ，工厂属三级
负荷。
6．工厂自然条件：
（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38o C ，年平均气温为23 oC ，年最低气温为
－8 oC ，年最热月平均最高气温为33 oC ，年最热月平均气温为26 oC ，年最热月地下0.8m 处平均温度为25 oC 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为105。 （2）地质水文资料：本厂地区海拔60m ，底层以砂粘土为主，地下水位为2m 。
第二章 负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算
各车间、变电所负荷计算（均采用需要系数法）
附注：如果没有给定同时系数时，各车间、各变电所负荷合计时，同时系数分别取值：
K ∑⋅p =0.9；K ∑⋅q =0.95
2.1.1 NO.1变电所 （1）薄膜车间 有功功率： 无功功率：
P 30=K d P e =0. 6⨯1400=840KW
Q 30=P . 2K var 30⨯tan ϕ=840⨯1. 33=1117P 30=K d P e =0. 3⨯24=7. 2KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=7. 2⨯1. 73=12. 46K var P 30=K d P e =0. 3⨯29=8. 7KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=8. 7⨯1. 73=15. 05K var
P 30(1) =K ∑1∑P 30(1) =(840+7. 2+8. 7) ⨯0. 95=813. 11KW
（2）成品库（二） 有功功率： 无功功率：
(3)包装材料库 有功功率： 无功功率：
NO.1变电所负荷合计： 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
Q 30(1) =K ∑1∑Q 30(1) =(1117. 2+12. 46+15. 05) ⨯0. 95=1087. 47K var
22S 30(1) =P 30(1) +Q 30(1) =. 112+1087. 472=1357. 84KVA
I 30(1) =S 30(1) ÷3÷0. 38=2063. 02A
2.1.2 NO.2变电所 （1）单丝车间 有功功率： 无功功率：
P KW 30=K d P e =0. 6⨯1385=831Q 30=P ⨯1. 17=972. 27K var 30⨯tan ϕ=831
（2）水泵房
有功功率： 无功功率：
P 30=K d P e =0. 65⨯20=13KW Q 30=P 30⨯tan ϕ=13⨯0. 75=9. 75K var
P 30(2) =K ∑2∑P 30(2) =(831+13) ⨯0. 95=801. 8KW
NO.2变电所负荷合计： 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
Q 30(2) =K ∑2∑Q 30(2) =(972. 27+9. 75) ⨯0. 95=932. 92K var
22S 30(2) =P 30(2) +Q 30(2) =. 82+932. 922=123. 13KVA
I 30(2) =S 30(2) ÷3÷0. 38=1868. 99A
2.1.3 NO.3变电所 （1）注塑车间 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
P 30=K d P e =0. 4⨯189=75. 6KW
Q 30=P . 55K var 30⨯tan ϕ=75. 6⨯1. 33=100
22S 30=P 30+Q 30=75. 62+100. 552=125. 80KVA
I 30=S 30÷3÷0. 38=191. 13A
2.1.4 N0.4变电所 （1）备料车间 有功功率： 无功功率：
P 30=K d P e =0. 6⨯138=82. 8KW
Q 30=P . 24K var 30⨯tan ϕ=82. 8⨯1. 73=143P 30=K d P e =0. 8⨯10=8KW Q 30=P 30⨯tan ϕ=8⨯0=0K var P 30=K d P e =0. 8⨯5=4KW Q 30=P 30⨯tan ϕ=4⨯0=0K var
P 30(4) =K ∑4∑P 30(4) =(82. 8+8+4) ⨯0. 87=82. 48KW
（2）生活间 有功功率： 无功功率： (3)浴室 有功功率： 无功功率：
NO.4变电所负荷合计： 有功功率：
无功功率： 视在功率：计算电流：
Q 30(4) =K ∑4∑Q 30(4) =(143. 24+0+0) ⨯0. 87=124. 62K var
22
S 30(4) =P 30(4) +Q 30(4) =82. 482+124. 622=149. 44KVA
I 30(4) =S 30(4) ÷3÷0. 38=227. 05A
2.1.5 NO.5变电所 （1）锅炉房 有功功率： 无功功率：
P KW 30=K d P e =0. 7⨯200=140Q 30=P . 2K var 30⨯tan ϕ=140⨯0. 88=123P 30=K d P e =0. 65⨯12=7. 8KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=7. 8⨯1. 73=13. 49K var P 30=K d P e =0. 6⨯50=30KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=30⨯1. 33=39. 9K var
P 30(5) =K ∑5∑P 30(5) =(140+7. 8+30) ⨯0. 9=160. 02KW
（2）加油站 有功功率： 无功功率：
（3）办公楼、食堂招待所 有功功率： 无功功率：
NO.5变电所负荷合计： 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
Q 30(5) =K ∑5∑Q 30(5) =(123. 2+13. 49+39. 9) ⨯0. 9=158. 93K var
22S 30(5) =P 30(5) +Q 30(5) =. 022+158. 932=225. 66KVA
I 30(5) =S 30(5) ÷÷0. 38=342. 85A
2.2 无功功率补偿计算
2.2.1无功功率补偿要求
按水利电力部制定的《全国供用电规则》；高压供电电用户功率因数不得低于0.9；其他情况，功率因数不得低于0.85，若达不到要求，需增设无功功率的人工补偿装置。
无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。
2.2.2车间变电所低压侧补偿
由于NO.1和NO.2车间容量很大，可以考虑在NO.1和NO.2低压侧进行无功功率补偿。
（1）NO.1变电所无功补偿计算 A. 功率因数：
cos ϕ=P . 11/1357. 84=0. 60
B. 需补偿容量计算：
Q c (1) =P ϕ1-tan ϕ2) =813. 11⨯(tan(arccos 0. 60) -tan(arccos0. 92)) =737. 76K var 30(1) (tan
C. 补偿后：
'
P 30(1) =P 30(1) =813. 11KW
' Q (1) =Q 30-Q c (1) =1087. 47-737. 76=349. 71K v a r 30
' ' 2' 2S 30(1) =P 30(1) +Q 30=813. 112+349. 712=885. 12KVA
' ' ' cos ϕ=P (1) /S (1) =813. 11/885. 12=0. 92(满足要求) 3030
D. 补偿所需并联的电容器：
N =Q C (1)/qc =737. 76/25=30
并联的电容器型号：BKMJ0.4-25-3 数量为30个
低压电容器柜型号：GBJ-1-0.4 所需数量为：6个，单个电容器柜内可装5个电容器
（2）NO.2变电所无功补偿计算 A. 功率因数：
cos ϕ=P . 8/1230. 13=0. 65
B. 需补偿容量计算：
Q c (2) =P ϕ1-tan ϕ2) =801. 8⨯(tan(arccos 0. 65) -tan(arccos0. 92)) =595. 84K var 30(2) (tan
C. 补偿后：
' P 30(2) =P 30(2) =801. 8KW
' Q 30(2) =Q 30-Q c (2) =932. 92-595. 84=337. 08K var ' ' 2' 2S 30(2) =P 30(2) +Q 30(2) =801. 82+337. 082=869. 11KVA
' ' cos ϕ' =P 30(2) /S 30(2) =801. 8/869. 11=0. 92(满足要求)
D. 补偿所需并联的电容器：
N =Q C (2)/qc =595. 84/25=24
并联的电容器型号：BKMJ0.4-25-3 数量为24个
低压电容器柜型号：GBJ-1-0.4 所需数量为：6个，单个电容器柜内可装4个电容器
2.2.3变压器损耗计算
1）负荷计算中，电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算： 有功损耗：∆P T ≈0.015S 30
无功损耗：∆Q T ≈0.06S 30
（其中，S 30为变压器二次侧的视在计算负荷）
2）现计算个车间变电所变压器损耗和算入损耗后的各负荷， 计算NO.1变电所：
有功损耗：∆P T (1) =0.015S 30' (1) =0.015×885.12=13.3KW 无功损耗：∆Q T (1) =0.06S 30' (1) =0.06×885.12=53.1Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (1) =813.11＋13.3=826.4KW T (1) =P 30' (1) ＋∆P 无功功率：Q T (1) =Q 30' (1) ＋∆Q T (1) =349.71＋53.1=402.8Kvar
22视在功率：S T (1) =P =919.3KVA T (1) +Q T (1)
计算NO.2变电所：
有功损耗：∆P T (2) =0.015S 30' (2) =0.015×869.11=13.0KW 无功损耗：∆Q T (2) =0.06S 30' (2) =0.06×869.11=52.1Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (2) =P 30' (2) ＋∆P T (2) =801.8＋13.0=814.8KW 无功功率：Q T (2) =Q 30' (2) ＋∆Q T (2) =337.08＋52.1=389.2Kvar 视在功率：S T (2) =
计算NO.3变电所：
有功损耗：∆P T (3) =0.015S 30(3) =0.015×125.8=1.9KW 无功损耗：∆Q T (3) =0.06S 30(3) =0.06×125.8=7.5Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (3) =P 30(3) ＋∆P T (3) =75.6＋1.9=77.5KW 无功功率：Q T (3) =Q 30(3) ＋∆Q T (3) =100.55＋7.5=108.1Kvar
2
=903.0KVA P T 2(2) +Q T (2)
22
视在功率：S T (3) =P =133.0KVA T (3) +Q T (3)
计算NO.4变电所：
有功损耗：∆P T (4) =0.015S 30(4) =0.015×149.44=2.3KW 无功损耗：∆Q T (4) =0.06S 30(4) =0.06×149.44=9.0Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (4) =P 30(4) ＋∆P T (4) =82.48＋2.3=84.8KW 无功功率：Q T (4) =Q 30(4) ＋∆Q T (4) =124.62＋9.0=133.6Kvar 视在功率：S T (4) =
计算NO.5变电所：
有功损耗：∆P T (5) =0.015S 30(5) =0.015×225.66=3.4KW 无功损耗：∆Q T (5) =0.06S 30(5) =0.06×225.66=13.5Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (5) =P 30(5) ＋∆P T (5) =160.02＋3.4=163.4KW 无功功率：Q T (5) =Q 30(5) ＋∆Q T (5) =158.93＋13.5=172.4Kvar
22
视在功率：S T (5) =P =237.5KVA T (5) +Q T (5)
2
=158.2KVA P T 2(4) +Q T (4)
变压器损耗计算及加入损耗后负荷表
2.2.4 高压侧无功补偿计算 1）所有变电所的负荷计算：
∑P 30=K ∑⋅p ∑P 30=0.9×（P T (1) ＋P T (3) ＋P T (2) ＋P T (4) ＋P T (5) ）
=0.9×1966.9=1770.2KW
∑Q 30=K ∑⋅q ∑Q 30=0.95×（Q T (1) ＋Q T (2) ＋Q T (3) ＋Q T (4) ＋Q T (5) ）
=0.95×1206.1=1145.8Kvar
22
=. 22+1145. 82=2108.7KVA ∑S 30=∑P 30+∑Q 30
2）功率因数cos ϕ=∑P 30/∑S 30=1770.2/2108.7=0.84＜0.9 根据设计要求，本厂功率因数COS φ要求在0.9以上
（工厂总配电所按国家电力部门的要求，按规定，配电所高压侧的COS φ≥0.9，本设计中要求工厂的功率因数COS φ在0.9以上，所以这里取COS φ=0.92） 3）故需要补偿的容量：
Q C =P 30(tanϕ1-tan ϕ2)=1770.2×[tan(arccos0.84) - tan(arccos0.92) ] =389.33Kvar
4）补偿后：
P ' 30=∑P 30=1770.2KW
Q ' 30=∑Q 30-Q C =1145.8-389.33=756.47Kvar
' '
=1925.06KVA S ' 30=P 30+Q 30
'
I 30=S 30÷3÷10=111. 14A
功率因数：cos ϕ' =P ' 30/S ' 30 ≈ 0.92 （满足要求）
5）高压补偿柜型号：TTB10-400，单个柜子补偿容量大小为：400Kvar 故需要选择一个TTB10-400柜。
2.3变压器选择 2.3.1变压器选择原则
选择的原则为：
(1) 只装一台变压器的变电所
变压器的容量ST 应满足用电设备全部的计算负荷S 30的需要，即S T ≥S 30，但一般 应留有15％的容量，以备将来增容需要，本设计中的NO ．3、NO ．4、NO ．5变电所采用此原则。
(2) 装有两台变压器的变电所
每台变压器的容量应满足以下两个条件:
①任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷S 30的大约70％的需要，即为
S T ≈O ．7S 30
②任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷S 30的需要，即S T ≥S 30(I+Ⅱ) (3)车间变电所变压器的容量上限
单台变压器不宜大于1000KVA ，并行运行的变压器容量比不应超过3：1。同时，并联运行的两台变压器必须符合以下条件：
①并联变压器的变化相等，其允许差值不应超过±0．5％，否则会产生环流引起电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。
②各台变压器短路电压百分比不应超过10％，否则，阻抗电压小的变压器可能过载。 ③各台变压器的连接组别应相同，若不同，否则侧绕组会产生很大的电流，甚 至烧毁变压器。
2.3.2 变压器选择
以NO.1变电所选型为例（查看负荷计算大小，可确认选择一台变压器既满足） 根据负荷计算是所得变电所补偿后总视在功率： S 30' (1) =885.12KVA 选择的变压器应该满足：应选变压器的容量S N . T ≥S 30' (1) 查询附录表可知选择的变压器容量为1000KVA
故选择的变压器型号为：S9—1000\10，参照变压器各参数，可以满足要求。
2.3.3 变压器汇总及技术数据
变压器型号及参数汇总
2.4 总变电所位置和型式的选择
根据总变配电所位置选择的原则：变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，但同时还要满足大负荷变配电的方便，此外，总变配电所应尽量不在生活区范围内，宗此要求，可以大致确认本设计中，主变电所设置位置应在薄膜车间和原料库之间附近，以此才能满足要求。
参照工厂平面布置图，可以选择总变配电所应挨着薄膜车间(即NO.1变电所) 。
附表：各车间变电所车间负荷计算表：
各变电所车间负荷计算及变压器型号
第三章 变配电所主接线方案的设计
3.1 变配电所主接线方案的设计原则与要求
变配电所得主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位，进出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全，可靠，灵活，经济等要求。
3.2 变配电所主接线方案的技术经济指标
设计变配电所主接线，应接所选主变压器的太熟和容量以及负荷对供电可靠性的要求，初步确定2～3个比较合适的主接线方案来进行技术经济比较，择其忧者作为选定的变配电所主接线方案。
电气主接线的基本形式有线路-变压器单元接线、单母线接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、双母线接线、桥式接线等。
1、 线路-变压器单元接线的优点是接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点是该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可靠性都不高，只可供三级负荷。
2、 单母线接线的优点是接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建。缺点是当母线及母线隔离开关故障或检修时，必须断开全部电源，造成整个配电装置停电；当检修一回路的断路器时，该回路要停电。
3、 单母线分段接线既保留了单母线接线简单、经济、方便等优点，又在一定程度上提高了供电的可靠性。但仍不能克服某一回路断路器检修时，该回路要长时间停电的显著缺点，同时这种接线在一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要长时间停电。
4、 单母线加旁路母线接线解决了出线断路器检修时的停电问题，但其缺点是需要增加一组母线、专用的旁路断路器和旁路隔离开关等设备，使配电装置复杂，投资增大，且隔离开关要用来操作，增加了误操作的可能性。
5、双母线接线具有以下优点：①轮换检修母线而不致中断供电；②检修任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电；③工作母线发生故障时，经倒闸操作这一段停电时间后可迅速恢复供电；④检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。但双母线接线也存在以下缺点：①在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，容易误操作；②工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时停电；③使用的隔离开关数目多，
配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。
6、桥形接线中四个回路只有三个断路器，投资小，接线简单，供电的可靠性和灵活性较高，适用于向一、二类负荷供电。
3.2.1 主接线方案的技术指标
1. 供电的安全性，主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。 2. 供电的可靠性，主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。 3. 供电的电能质量主要是指电压质量，含电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。 4. 运行的灵活性和运行维护的方便性。
3.2.2 主接线方案的经济指标 1. 线路和设备的综合投资额 2. 变配电所的年运行费 3. 供电贴费（系统增容费） 4. 线路的有色金属消耗量
3.3 高压配电所主接线方案 3.3.1 主接线方案的拟定
由本设计原始资料知：电力系统某66/10KV变电站用一条10KV 的架空线路向本厂供电，一次进线长1km ，年最大负荷利用小时数为1500h ，且工厂属于三级负荷，所以只进行总配电在进行车间10/0.4KV变电，母线联络线采用单母线分段接线方式。
3.3.2 主接线方案图 (见附图车间主接线图)
第四章 短路电流计算及一次侧设备选择
4.1 短路电流的计算
对一般工厂来说，电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量系统。无限大容量系统的基本特点是其母线电压总维持不变，这里只计算无限大容量系统中的短路计算，短路计算的方法一般有两种：欧姆法，标幺值法，这里采用欧姆法。
4.1.1 短路计算电路
10.5kV 0.4kV
短路计算电路
4.1.2 短路电流计算
1. 求K —1点的三相短路电流和短路容量
(1) 设基准容量S d =100MVA，基准电压U d =U c =1.05U N ，U c 为短路计算电压，即高压侧U d 1=10.5kV，低压侧U d 2=0.4kV，则
I d 1=
S d U d 1
=
100MVA ⨯10. 5kV
=5. 5kA
I d 2=
S d 100MVA
==144. 3kA
U d 2⨯0. 4kV
(2)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1）电力系统的电抗标幺值：X 1=
*
S d 100MVA
==0.5 S OC 200MVA
S d 100=0. 4⨯1⨯=0. 36 22
10. 5U d
2）架空线路的电抗标幺值：X 2=X0L 3）电路总电抗标幺值：
*
**
X ∑(K -1)=X 1+ X 2=0.5+0.36=0.86
*
(3)计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值 IK -1
(3)
=
I d 1
*X ∑(K -1)
=
5. 5
=6. 40KA 0. 86
2）三相短路次暂态电流和稳态电流 I"(3) =Ioc
(3)
= IK -1
(3)
=6.40KA
3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 i sh
(3)
=2.55I" "(3) =2.55⨯6.40=16.32KA =1.51I " "(3) =1.51⨯6.40=9.66KA
Ish
(3)
4）三相短路容量 SK -1
2. 求K —2点的三相短路电流和短路容量（U d 2=0.4KV） 求电力变压器的电抗标幺值
此工厂车间设计要求中，总共是有五个变电所，使用到了三种不同型号规格的电力变压器，故而计算此处的电力变压器的电抗标幺值时，需要分开单独计算。
NO.1 变电所
电力电压器型号：S9—1000\10 查附表得知：U K %=5 电力变压器电抗标幺值： X （31）=总阻抗标幺值： X
*
(3)
∑(K -2（) 1）=
*
(3)
=U C 1I K -1
(3)
=3⨯10. 5KV ⨯6. 40KA =116MVA
U K %S d 5100MVA
⨯==5 ⨯
S N 1001000KVA 100
*
*
X 1*+ X 2+ X （31）=0.5+0.36+5=5.86
NO.2 变电
电力电压器型号：S9—1000\10 查附表得知：U K %=5 电力变压器电抗标幺值：X （=32） 总阻抗标幺值：X NO.3 变电所
电力电压器型号：S9—100\10 查附表得知：U K %=4 电力变压器电抗： X （33）= 总阻抗标幺值：X NO.4 变电所
电力电压器型号：S9—160\10 查附表得知：U K %=4 电力变压器电抗标幺值：X （=34） 总阻抗标幺值：X NO.5 变电所
电力电压器型号：S9—160\10 查附表得知：U K %=4 电力变压器电抗标幺值：X （35）= 总阻抗标幺值： X
*
**
*
*
U K %S d 5100MVA
==5 ⨯⨯
S N 1001000KVA 100
*
=X 1+ X 2+ X （=0.5+0.36+5=5.86 32）
*
*
*
(3)
∑(K -2（) 2）
U K %S d 4100MVA
==40 ⨯⨯
S N 100100KVA 100
*=X 1+ X 2+ X （33）/2=0.5+0.36+40/2=20.86
*
*
*
(3)
∑(K -2（) 3）
U K %S d 4100MVA
==25 ⨯⨯
S N 100160KVA 100
*
=X 1+ X 2+ X （=0.5+0.36+25=25.86 34）
*
*
*
(3)
∑(K -2（) 4）
U K %S d 4100MVA
==25 ⨯⨯
S N 100100KVA 100
**
X 1*+ X 2+ X （35）/2=0.5+0.36+25/2=13.36
(3)
∑(K -2（) 5）=
（2）计算三相短路电流和短路容量 此处以NO.1变电所计算为例： 1）三相短路电流周期分量有效值 IK -2（1）=
(3)
I d 2
*
X ∑(K -2（) 1）
=
144. 3
=24. 62KA 5. 86
2）三相短路次暂态电流和稳态电流 I "(3) =I∞
(3)
=IK -2（1）=24.62A
(3)
3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 i sh
(3)
=1.84I"(3) =1.84⨯24. 62=45.30KA
I sh
(3)
=1.09I"(3) =1.09⨯24. 624=26.84KA
4）三相短路容量
S K -2
(3)
=U d 2I K -2(1)
(3)
=⨯0. 4KV ⨯24. 62KA =17.06MVA
NO.2、NO.3、NO.4、NO.5等变电所的短路计算省略，数据统计见表
4.1.3 短路电流计算表格统计
4.2 高压一次侧设备选择与校验 4.2.1 按正常工作选择原则 1）. 按工作电压选择
所选设备的额定电压U N . e 不应小于所在线路的额定电压U N , 即：U N . e ≥U N ，需注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压与线路的额定电压相同，即：U N . e = UN ，而不能U N . e ＞U N 。 2）. 按工作电流选择
所选设备的额定电流I N . e 不应小于所在电路的计算电流I 30，即：I N . e ≥I 30 3）. 按断流能力选择
所选设备的额定开断电流I OC 或断流容量S OC 不应小于设备分段瞬间的的短路电流有效值I K 或短路容量D K , 即：I OC ≥I K 或S OC ≥D K 4）隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a) 动稳定校验条件
(3) (3) 或I max ≥I sh i max ≥i sh
(3) (3)
、I sh 分别为开关所处的三i max 、I max 分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，i sh
相短路冲击电流瞬时值和有效值
(3) 2
b) 热稳定校验条件 I t 2t =I ∞t im a
4.2.7 10KV侧设备选择与校验表
10KV侧设备列表
附：高压开关柜型号选用：GG-1A(F)
高压进线侧计量柜型号选用：GG-1A-J
4.2.8 各车间变电所10KV 侧进线回路设备选择与校验表 各车间变电所回路电流计算值如下：
NO.1变电所：回路电流I 30=53.1A，电压U N =10KV； NO.2变换所：回路电流I 30=52.1A，电压U N =10KV； NO.3变电所：回路电流I 30=7.7A，电压U N =10KV； NO.4变电所：回路电流I 30=9.1A，电压U N =10KV； NO.5变电所：回路电流I 30=13.7A，电压U N =10KV。
此处设备器材均以K —1点的短路电流来进行动稳定和热稳定校验，因此各车间变电所10KV 进线回路设备相同。
此处只列出第一车间的设备型号，其他车间选用设备型号均相同。
附：高压开关柜选GG-1A-(F)-03型
4.2.9各变电所低压侧出线回路设备选择与校验表
1. NO.1车间变电所：低压侧回路电流I 30=S 30(1)/(⨯0.38) =1345A , U N =380V
'
NO.1车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-01A
2. NO.2车间变电所：低压侧回路电流I 30=S 30(2)/(⨯0.38) =1320A , U N =380V
'
附：低压配电屏型号:PGL2-02A
3．NO.3车间变电所，低压侧回路电流I 30=191A, U N =380V
NO.3车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-03A
4．NO.4车间变电所，低压侧回路电流I 30=227A, U N =380V
NO.4车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-04A
5．NO.5车间变电所，低压侧回路电流I 30=343A, U N =380V
NO.5车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-05A
4.3 各车间变电所车间干线设备的选择
车间干线设备型号表
附：车间干线低压开关柜型号均选择：GGD2-(B)系列，详细型号见附录图“主接线图-续（低压侧）”
第五章 供配电线路的选择计算
5.1 总配电所架空线进线选择 5. 1.1 选线计算
（导线经济电流密度计算线的截面，来确定线的型号）
由教材书《电力工程基础》P-70页表3-3可得，年最大负荷在3000h 以下的架空线路且材料为铝的经济电流密度是1.65，按经济电流密度计算导线经济截面Aec 的公式：Aec =
I 30
j ec
带入数值计算：Aec =
I ' 30111. 142
==67.4mm 1. 65j ec
=
其中： I ' 30=
S ' 303⨯U N
1925. 06
111.14A （高压侧补偿后的计算电流）
3⨯10
2
查询相关附录表：选择最近导线截70mm ，则选择LJ —70型铝导线。
5. 1.2 电压损耗的校验
按照规定，高压配电线路的损耗，一般不得超过线路额定电压的5%，由于总降压架空进线属于较短线路，且为地区性供应，所以允许电压损耗∆U al %=5%,因此计算的电压损耗满足∆U ≤∆U al 。
因为10KV 级的电压等级的几何均距为1m ，导线为等边三角形排列，查《电力工程基础》可得R 0=0.46Ω/km，X 0=0.344Ω/km，且进线线路长为1km 。 电压损耗百分值为：
1
∆U %=10U 2
N
∑(P i r i +Q i x i ) =
i =1
n
1770. 2⨯0. 46+756. 47⨯0. 344
=1. 0745% 2
10⨯10
计算电压损耗值小于允许电压损耗值，因此所选LJ —70满足允许电压损耗要求。
5. 1.3 发热条件的校验
本设计中最热月平均最高温度为35℃，查《电力工程基础》附录表A-8和A-10可知导线截面为70mm 和温度为35℃时的允许载流量为K ϑI al =0. 88⨯265=233. 2A >111. 14A ，因此满足发热条件。
5. 1. 4 机械强度的校验
由课本《电力基础》P-67表3-2可得知：10KV 架空线路铝导线的最小截面A min =25mm。因此所选LJ —70也是满足机械强度的。
故可以选用LJ —70钢芯铝绞线作为10KV 的架空进线。
2
2
综上校验结果，选用LJ —70铝导线作为10KV 的架空进线合格。
5.2 10KV母线的选择
1）. 选择原则：按经济电流密度选择母线截面；按发热条件、热稳定度和动稳定度进行校验。 2）. 按经济电流密度选择母线截面，由公式A ec =
I 30
，式中j ec 是经济电流密度。查《电力j ec
工程基础》P-70页表3-3可得，年最大负荷在3000h 以下的架空线路且材料为铝的经济电流密度是1.65，即j ec =1.65（A/mm2），所以所选母线截面为：
A ec =
I 30111. 14
==67.4mm2 j ec 1. 65
2
查得可选择LMY 型矩形硬铝母线的截面为：50⨯4mm ，该母线在环境温度为25℃时，平放时，其允许载流量I al 为586A 。
3）. 发热条件的校验：要满足长期发热的条件，安装处的实际载流量I al 要满足：
'
I al =K t I al ≥I 30, 式中K t 为环境温度不同于额定敷设温度（25℃）时的校正温度系数；查
可知在温度为35℃时，K
'
'
t
为0.88，所以安装处的实际载流量为：
I al =K ϑI al =0. 88⨯265=233. 2A >111. 14A , 满足发热条件的要求。
4）. 短路热稳定度校验：
母线通过最大电流I 30时的正常温度为：
ϑ=ϑ0+(ϑal -ϑ0)
I 30I al
22
111. 142
=35+（70-35）⨯=43℃
233. 22
查《电力工程基础》P-102表4-6，母线材料的热稳定系数C=87，则满足热稳定的母线最小截面积要求为： A min =I oc
(3)
⨯10⨯
3
t ima C
2
(3)
式中C 为导体热稳定系数（A S /mm ）；I oc 为三相短路稳态电流；t ima 为短路发热假
想时间。本设计中，t ima 为一次进线末端的主动保护动作时间，因为进线电源保护动作时限
t B =2.4s，且t B =t ima +t oc ，t oc 为高压断路器的短路时间，一般为0.2s 。所以
3
因此： A min =6.40⨯10⨯t i m a =t B -t oc =2.4-0.2=2.2s，
2. 222
=109mm，（50⨯4mm 87
满足热稳定的要求，短路热稳定校验合格）。
5．短路动稳定度的校验：母线满足动稳定度的校验条件为：σal ≥σc ，式中σal 为母线材料的最大允许应力（P u ），这里硬铝母线（LMY ）：σal =69MP a , σc 为母线通过i sh
(3)
时所受
M F (3) l 到的最大计算应力，最大应力σc =, M 为母线通过时所受到的弯曲力矩；M =，
W 8
h 2b
，l 为母线的档距(l =0. 84m ) ；W 为母线对垂直于作用力方向轴的截面系数，W =6
式中b 为母线截面的水平宽度，h 为母线截面的垂直高度。F
(3)
=3K f i sh
(3) 2
l
⨯10-7，a
式中K f 为形状系数，取1，F (3) 为母线受到的最大点动力，a 为相邻两相的轴线距离，所以有
F
(3)
=3⨯1⨯(9. 66⨯103) 2⨯
0. 84
⨯10-7=54N 0. 25
母线在F (3) 作用力时的弯曲力矩为M =
54⨯0. 84
=5. 67Ngm ，母线对垂直于作用力方向8
h 2b (0. 004) 2⨯0. 05
的截面系数W ==因此母线在三相短路时受到的计算=1. 3⨯10-7m 3，
66
应力为：σc =
M 5. 67
==43.6MP a ，因为σal =70MP a ＞σc =43.6MP a -7W 1. 3⨯10
所以该母线满足短路动稳定度的要求。
综上所述，10KV 母线选用截面为50⨯4mm 的LMY 型矩形硬铝母线。
5.3 车间变电所高压进线选择
5. 3.1 选择原则与说明
选择原则：按经济电流密度选择电缆截面，按发热条件，允许电压损失校验及热稳定度校验。
1号车间到5号车间馈出线都选用ZLQ 型三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带铠装防腐电缆两回路供电，（电缆为直埋敷设）
5. 3.2 各车间变电所引进线的选线及计算 A.NO.1 变电所引进线 1）计算及选型
计算方法：按经济电流密度选择电缆截面积
2
查课本《电力工程基础》P-70表3-3可得，年最大负荷利用小时在3000h 以下的架空线路且材料为铝芯电缆的经济电流密度为1.92A/mm2。 一号变电所回路电流是I 30=
S 30U N
=
S T (1) 3U N
=
919. 3
=53.1A ⨯10
根据经济电流密度计算公式计算：Aec =
I 30
j ec
代入数值得：Aec =
I 3053. 1==28mm2 j ec 1. 92
2
线型号：ZLQ20—10000—3×35mm
查附表知：10KV 的ZLQ20—10000—3×35mm 的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆相关参数如下：
在温度为35℃时，允许的载流量是110A ，正常允许的最高温度为65℃。
2）发热条件校验
线路工作最大电流：I max =53.1A
要满足长期发热的条件，安装处的载流量应该满足：KI al ≥I max K=Kt K 3K 4(K为修正系数，与敷设方式和环境温度有关；K t 为环境温度不同于敷设温度35℃时的修正系数；K 3为直埋敷设电缆因土壤热阻不同的校正系数；K 4为多根并列直埋敷设时的校正系数。) 这里的土壤在0.7～1米深处年最热月平均最高温度为25℃，可知电缆在流量温度修正系数为1.06，按普通土壤取 PT=120°Cgcm/W
查表可得K 3=0.88，当电缆间距取200m 时，二根并排修正系数为0.9；所以两根直埋电缆安装处的允许载流量为：
KI al = Kt K 3K 4I al =1.06⨯0.88⨯0.9⨯130=109A≥I max =53.1A 满足要求。
3）电压损耗的校验
查表可得R 0=0.35Ω/km，X 0=0.072Ω/km，线路长度取0.065km （根据工厂平面布置图的比例估算），所以电压损耗值为： △U%=
2
813. 5⨯0. 065⨯0. 35+349. 71⨯0. 065⨯0. 072
%=2.01%＜5% 电压损耗满足要求。
10
4）热稳定校验
在温度为25℃时，电缆允许的载流量是111A ，正常允许的最高温度为60℃，电缆通过最大电流I max 时的正常温度为：
θ=θ0+(θ
al -
θ0)
I max I al
2
53. 12
=25+(60-25)=33℃
1112
查《电力工程基础》P-102，表4-6可知C=88，则满足热稳定的最小截面应该为： A min =Ioc
(3)
⨯103⨯
t ima C
(3)
式中：C 为导体热稳定系数（A S /mm2），I oc
为最大运行方式中1号车间的三相短路稳
态电流，为6.40KA ，t ima 为短路发热假象时间，本设计中，t ima 为一次进线末端的主保护动作时间。因为进线电源端保护动作时限t B =2.4s，t B = tima +tOC ，t OC 为高压断路器的短路时间，一般为0.2s,, 所以t ima =2.4-0.2=2.2s 因此：A min =6.40⨯10
3
2. 222
=107.9mm接近3⨯35mm 88
2
满足热稳定校验，故可以选择电缆截面为35mm 的电缆线。
综上校验结果：选择ZLQ20—10000—3×35mm 的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆满足要求。
附注：另外几个变电所高压引进线电缆线选择和校验过程略
每个变电所高压侧引进线均为ZLQ 型三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆。
5. 3. 3 选线结果列表
1号，2号，3号，4号，5号车间变电所高压侧引进线均采用ZLQ20—10000型电缆直埋敷设，所以其选择结果列于下表：
车间变电所高压引进线列表
2
5.4 车间变电所低压进线线的选择
5. 4.1 选择原则
根据计算变电所计算电流大小，来选择线型
5. 4.2 低压进线计算及选线
（1）NO.1 变电所
一号车间变电所低压侧回路电流I=
S 302U ' N
=
885. 12
=1345A
⨯0. 38
所选母线载流量应大于回路电流
可查知：矩形硬铝母线LMY —125×10, 其平放时的载流量是2089A ，能够满足载流要求。
（2）NO.2 车间变化所
二号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
869. 11
=1320A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —125×10, 其平放时的载流量是2089A ，能够满足载流要求。
（3）NO.3 变电所
三号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
125. 80
=191A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —25×3，其平放时的载流量是249A ，能够满足载流要求。
（4）NO.4变电所
四号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
149. 44
=227A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —40×4，其平放时的载流量是480A ，能够满足载流要求。
（5）NO.5 变电所
五号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
225. 66
=343A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —40×4，其平放时的载流量是480A ，能够满足要求。
5. 4.3 车间变电所低压进线汇总
5.5 低压母线选择
选择原则和校验方法与高压母线选择一致，此处省略选择计算过程。
查表得到，380V 母线选用LMY -3(125⨯10)+80⨯8，即相母线尺寸为125⨯10，中性线母线尺寸为80⨯8。
5.6 车间变电所车间干线选择 5. 6.1 NO.1变电所 1. 薄膜车间：I 30(1) =
S 30(1) 3U ' N
=
1400⨯0. 38
=2127A
查询相关实训指导书附录：选择5根XLQ —3⨯185的500V 橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于25℃的土壤中的允许电流为445A 。
校验相关热稳定性和机械强度后（校验方法和高压侧进线校验方法一致），
线参数满足条件 2. 成品库（二）：I 30(5) =
S 30(5) 3U ' N
=
14. 4⨯0. 38
=22A
查询相关实训指导书附录：选择1根XLQ —3⨯1.5的500V 橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于25℃的土壤中的允许电流为24A 。 3. 包装材料库：I 30(6) =
S 30(6) U ' N
=
17. 4
=26A
⨯0. 38
查询相关实训指导书附录：选择1根XLQ —3⨯1.5的500V 橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于25℃的土壤中的允许电流为24A 。
附注：其余几个配电所的车间干线计算过程省略，具体线号结果见个车间干线表格，每车间干线均为XLQ 型的500V 橡胶绝缘铜芯电缆。
5. 6.2 车间干线型号列表
NO.1 车间变电所各车间干线汇总
NO.3 车间变电所各车间干线汇总
NO.4 车间变电所各车间干线汇总
心得体会：
通过本次供配电工程设计，首先要感谢学院的安排，让我们巩固和学习更多的专业知识之时，更能够让我们体味到实践中的工程设计，对于以后我们走向工作岗位有很好的锻炼。对于此设计，我感觉对于自身所学专业知识有很综合系统的理解。
在设计过程中，我有很多不明白和不了解的地方，经过同学之间的讨论和网上查阅，于图书馆查询了相关设计书籍，我们对供配电设计的相关要求和技巧有了一定的了解，继而我开始进行一系列的设计步骤：负荷计算、电力变压器选型、方案确认、设备型号选择、线型选择等。在同时，独立思考和解决问题的能力也很重要，很多时候需要和同组人员的讨论。知识更多的是要应用到实践中去，这样才能更好、更生动的理解知识，这次设计让我感触到的即是如此。同时，在设计中依旧还有许多不明白、不清楚的地方，在今后的学习和工作当中，我会结合实际来更好的理解和学习这些设计知识。
参考文献及附录
《电力工程基础》 主编 孙丽华 机械工程出版社 2009年12月版 《实用供配电技术手册》 主编 焦留成 机械工程出版社 2001年8月版 《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》 主编 王士政 2007年版
广东石油化工学院
电力工程课程设计说明书
设计题目： 塑料制品厂供配电
专 业： 班 级：
姓 名： 指导老师： 设计日期：2013年6月17至6月23日
目录
前言.......................................................................................................................................... 第一章 设计任务 ................................................................................................................... 1.1设计要求 ............................................................................................................................ 1.2设计依据 ............................................................................................................................. 第二章 负荷计算和无功功率补偿........................................................................................ 2.1 负荷计算 .......................................................................................................................... 2.2 无功功率补偿计算 ........................................................................................................... 2.3 变压器选择 .................................................................................................................. 2.4 总变电所位置和型式的选择 ............................................................................................ 3.1 变配电所主接线方案的设计原则与要求 ................................................................. 3.2 变配电所主接线方案的技术经济指标 ........................................................................ 3.3 高压配电所主接线方案 ............................................................................................ 第四章 短路电流计算及一次侧设备选择 .............................................................................. 4.1 短路电流的计算 .......................................................................................................... 4.2 高压一次侧设备选择与校验 .............................................................................................. 4.3 各车间变电所车间干线设备的选择 ........................................................................... 第五章 供配电线路的选择计算 ............................................................................................ 5.1 总配电所架空线进线选择 ............................................................................................ 5.2 10KV 母线的选择 ............................................................................................................ 5.3 车间变电所高压进线选择 .......................................................................................... 5.4 车间变电所低压进线线的选择 ................................................................................... 5.5 低压母线选择
...........................................................................................................
5.6 车间变电所车间干线选择 .......................................................................................... 心得体会 ................................................................................................................................. 参考文献及附录 ..................................................................................................................... 附图 .....................................................................................................................................
前言：
某塑料制品厂车间变电所和配电系统设计是对工厂供电具有针对性的设计。设计对工厂供电方式、主要设备的选择进行了相应的叙述，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验和供配电线路的选择计算。
本设计考虑了所有用电设备并对这些负荷进行了计算。通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对电压的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所需电容器的大小。
根据与供电部门的协议，决定总配变电所及配电系统的主接线图。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都由很大的影响。
第一章 设计任务
1.1设计要求
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、经济合理的要求，确定变电所的位置，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，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书，并绘出相关设计图纸。
1.2设计依据
1．工厂的总平面布置图
图1 工厂总平面布置图
2. 工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂年产10000t 聚乙烯及烃塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射用制品等，其原料来自某石油化纤总厂。 3. 工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表1。
4. 供用电协议：
（1）从电力系统的某66/10KV变电站，用10KV 架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧
1km 。 （2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间t op =2s ，工厂总配变电所保护整定时间不得大于1.5s 。 （3）在工厂总配电所的10KV 进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。 （4）系统变电站10KV 母线出口断路器的断流容量为200MVA 。其配电系统图如图2。
区域变电站
图2 配电系统图
5．工厂负荷性质：生产车间为一班制，年最大有功负荷利用小时数为1500h ，工厂属三级
负荷。
6．工厂自然条件：
（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38o C ，年平均气温为23 oC ，年最低气温为
－8 oC ，年最热月平均最高气温为33 oC ，年最热月平均气温为26 oC ，年最热月地下0.8m 处平均温度为25 oC 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为105。 （2）地质水文资料：本厂地区海拔60m ，底层以砂粘土为主，地下水位为2m 。
第二章 负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算
各车间、变电所负荷计算（均采用需要系数法）
附注：如果没有给定同时系数时，各车间、各变电所负荷合计时，同时系数分别取值：
K ∑⋅p =0.9；K ∑⋅q =0.95
2.1.1 NO.1变电所 （1）薄膜车间 有功功率： 无功功率：
P 30=K d P e =0. 6⨯1400=840KW
Q 30=P . 2K var 30⨯tan ϕ=840⨯1. 33=1117P 30=K d P e =0. 3⨯24=7. 2KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=7. 2⨯1. 73=12. 46K var P 30=K d P e =0. 3⨯29=8. 7KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=8. 7⨯1. 73=15. 05K var
P 30(1) =K ∑1∑P 30(1) =(840+7. 2+8. 7) ⨯0. 95=813. 11KW
（2）成品库（二） 有功功率： 无功功率：
(3)包装材料库 有功功率： 无功功率：
NO.1变电所负荷合计： 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
Q 30(1) =K ∑1∑Q 30(1) =(1117. 2+12. 46+15. 05) ⨯0. 95=1087. 47K var
22S 30(1) =P 30(1) +Q 30(1) =. 112+1087. 472=1357. 84KVA
I 30(1) =S 30(1) ÷3÷0. 38=2063. 02A
2.1.2 NO.2变电所 （1）单丝车间 有功功率： 无功功率：
P KW 30=K d P e =0. 6⨯1385=831Q 30=P ⨯1. 17=972. 27K var 30⨯tan ϕ=831
（2）水泵房
有功功率： 无功功率：
P 30=K d P e =0. 65⨯20=13KW Q 30=P 30⨯tan ϕ=13⨯0. 75=9. 75K var
P 30(2) =K ∑2∑P 30(2) =(831+13) ⨯0. 95=801. 8KW
NO.2变电所负荷合计： 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
Q 30(2) =K ∑2∑Q 30(2) =(972. 27+9. 75) ⨯0. 95=932. 92K var
22S 30(2) =P 30(2) +Q 30(2) =. 82+932. 922=123. 13KVA
I 30(2) =S 30(2) ÷3÷0. 38=1868. 99A
2.1.3 NO.3变电所 （1）注塑车间 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
P 30=K d P e =0. 4⨯189=75. 6KW
Q 30=P . 55K var 30⨯tan ϕ=75. 6⨯1. 33=100
22S 30=P 30+Q 30=75. 62+100. 552=125. 80KVA
I 30=S 30÷3÷0. 38=191. 13A
2.1.4 N0.4变电所 （1）备料车间 有功功率： 无功功率：
P 30=K d P e =0. 6⨯138=82. 8KW
Q 30=P . 24K var 30⨯tan ϕ=82. 8⨯1. 73=143P 30=K d P e =0. 8⨯10=8KW Q 30=P 30⨯tan ϕ=8⨯0=0K var P 30=K d P e =0. 8⨯5=4KW Q 30=P 30⨯tan ϕ=4⨯0=0K var
P 30(4) =K ∑4∑P 30(4) =(82. 8+8+4) ⨯0. 87=82. 48KW
（2）生活间 有功功率： 无功功率： (3)浴室 有功功率： 无功功率：
NO.4变电所负荷合计： 有功功率：
无功功率： 视在功率：计算电流：
Q 30(4) =K ∑4∑Q 30(4) =(143. 24+0+0) ⨯0. 87=124. 62K var
22
S 30(4) =P 30(4) +Q 30(4) =82. 482+124. 622=149. 44KVA
I 30(4) =S 30(4) ÷3÷0. 38=227. 05A
2.1.5 NO.5变电所 （1）锅炉房 有功功率： 无功功率：
P KW 30=K d P e =0. 7⨯200=140Q 30=P . 2K var 30⨯tan ϕ=140⨯0. 88=123P 30=K d P e =0. 65⨯12=7. 8KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=7. 8⨯1. 73=13. 49K var P 30=K d P e =0. 6⨯50=30KW
Q 30=P 30⨯tan ϕ=30⨯1. 33=39. 9K var
P 30(5) =K ∑5∑P 30(5) =(140+7. 8+30) ⨯0. 9=160. 02KW
（2）加油站 有功功率： 无功功率：
（3）办公楼、食堂招待所 有功功率： 无功功率：
NO.5变电所负荷合计： 有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流：
Q 30(5) =K ∑5∑Q 30(5) =(123. 2+13. 49+39. 9) ⨯0. 9=158. 93K var
22S 30(5) =P 30(5) +Q 30(5) =. 022+158. 932=225. 66KVA
I 30(5) =S 30(5) ÷÷0. 38=342. 85A
2.2 无功功率补偿计算
2.2.1无功功率补偿要求
按水利电力部制定的《全国供用电规则》；高压供电电用户功率因数不得低于0.9；其他情况，功率因数不得低于0.85，若达不到要求，需增设无功功率的人工补偿装置。
无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。
2.2.2车间变电所低压侧补偿
由于NO.1和NO.2车间容量很大，可以考虑在NO.1和NO.2低压侧进行无功功率补偿。
（1）NO.1变电所无功补偿计算 A. 功率因数：
cos ϕ=P . 11/1357. 84=0. 60
B. 需补偿容量计算：
Q c (1) =P ϕ1-tan ϕ2) =813. 11⨯(tan(arccos 0. 60) -tan(arccos0. 92)) =737. 76K var 30(1) (tan
C. 补偿后：
'
P 30(1) =P 30(1) =813. 11KW
' Q (1) =Q 30-Q c (1) =1087. 47-737. 76=349. 71K v a r 30
' ' 2' 2S 30(1) =P 30(1) +Q 30=813. 112+349. 712=885. 12KVA
' ' ' cos ϕ=P (1) /S (1) =813. 11/885. 12=0. 92(满足要求) 3030
D. 补偿所需并联的电容器：
N =Q C (1)/qc =737. 76/25=30
并联的电容器型号：BKMJ0.4-25-3 数量为30个
低压电容器柜型号：GBJ-1-0.4 所需数量为：6个，单个电容器柜内可装5个电容器
（2）NO.2变电所无功补偿计算 A. 功率因数：
cos ϕ=P . 8/1230. 13=0. 65
B. 需补偿容量计算：
Q c (2) =P ϕ1-tan ϕ2) =801. 8⨯(tan(arccos 0. 65) -tan(arccos0. 92)) =595. 84K var 30(2) (tan
C. 补偿后：
' P 30(2) =P 30(2) =801. 8KW
' Q 30(2) =Q 30-Q c (2) =932. 92-595. 84=337. 08K var ' ' 2' 2S 30(2) =P 30(2) +Q 30(2) =801. 82+337. 082=869. 11KVA
' ' cos ϕ' =P 30(2) /S 30(2) =801. 8/869. 11=0. 92(满足要求)
D. 补偿所需并联的电容器：
N =Q C (2)/qc =595. 84/25=24
并联的电容器型号：BKMJ0.4-25-3 数量为24个
低压电容器柜型号：GBJ-1-0.4 所需数量为：6个，单个电容器柜内可装4个电容器
2.2.3变压器损耗计算
1）负荷计算中，电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算： 有功损耗：∆P T ≈0.015S 30
无功损耗：∆Q T ≈0.06S 30
（其中，S 30为变压器二次侧的视在计算负荷）
2）现计算个车间变电所变压器损耗和算入损耗后的各负荷， 计算NO.1变电所：
有功损耗：∆P T (1) =0.015S 30' (1) =0.015×885.12=13.3KW 无功损耗：∆Q T (1) =0.06S 30' (1) =0.06×885.12=53.1Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (1) =813.11＋13.3=826.4KW T (1) =P 30' (1) ＋∆P 无功功率：Q T (1) =Q 30' (1) ＋∆Q T (1) =349.71＋53.1=402.8Kvar
22视在功率：S T (1) =P =919.3KVA T (1) +Q T (1)
计算NO.2变电所：
有功损耗：∆P T (2) =0.015S 30' (2) =0.015×869.11=13.0KW 无功损耗：∆Q T (2) =0.06S 30' (2) =0.06×869.11=52.1Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (2) =P 30' (2) ＋∆P T (2) =801.8＋13.0=814.8KW 无功功率：Q T (2) =Q 30' (2) ＋∆Q T (2) =337.08＋52.1=389.2Kvar 视在功率：S T (2) =
计算NO.3变电所：
有功损耗：∆P T (3) =0.015S 30(3) =0.015×125.8=1.9KW 无功损耗：∆Q T (3) =0.06S 30(3) =0.06×125.8=7.5Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (3) =P 30(3) ＋∆P T (3) =75.6＋1.9=77.5KW 无功功率：Q T (3) =Q 30(3) ＋∆Q T (3) =100.55＋7.5=108.1Kvar
2
=903.0KVA P T 2(2) +Q T (2)
22
视在功率：S T (3) =P =133.0KVA T (3) +Q T (3)
计算NO.4变电所：
有功损耗：∆P T (4) =0.015S 30(4) =0.015×149.44=2.3KW 无功损耗：∆Q T (4) =0.06S 30(4) =0.06×149.44=9.0Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (4) =P 30(4) ＋∆P T (4) =82.48＋2.3=84.8KW 无功功率：Q T (4) =Q 30(4) ＋∆Q T (4) =124.62＋9.0=133.6Kvar 视在功率：S T (4) =
计算NO.5变电所：
有功损耗：∆P T (5) =0.015S 30(5) =0.015×225.66=3.4KW 无功损耗：∆Q T (5) =0.06S 30(5) =0.06×225.66=13.5Kvar
加入变压器损耗后负荷计算
有功功率：P T (5) =P 30(5) ＋∆P T (5) =160.02＋3.4=163.4KW 无功功率：Q T (5) =Q 30(5) ＋∆Q T (5) =158.93＋13.5=172.4Kvar
22
视在功率：S T (5) =P =237.5KVA T (5) +Q T (5)
2
=158.2KVA P T 2(4) +Q T (4)
变压器损耗计算及加入损耗后负荷表
2.2.4 高压侧无功补偿计算 1）所有变电所的负荷计算：
∑P 30=K ∑⋅p ∑P 30=0.9×（P T (1) ＋P T (3) ＋P T (2) ＋P T (4) ＋P T (5) ）
=0.9×1966.9=1770.2KW
∑Q 30=K ∑⋅q ∑Q 30=0.95×（Q T (1) ＋Q T (2) ＋Q T (3) ＋Q T (4) ＋Q T (5) ）
=0.95×1206.1=1145.8Kvar
22
=. 22+1145. 82=2108.7KVA ∑S 30=∑P 30+∑Q 30
2）功率因数cos ϕ=∑P 30/∑S 30=1770.2/2108.7=0.84＜0.9 根据设计要求，本厂功率因数COS φ要求在0.9以上
（工厂总配电所按国家电力部门的要求，按规定，配电所高压侧的COS φ≥0.9，本设计中要求工厂的功率因数COS φ在0.9以上，所以这里取COS φ=0.92） 3）故需要补偿的容量：
Q C =P 30(tanϕ1-tan ϕ2)=1770.2×[tan(arccos0.84) - tan(arccos0.92) ] =389.33Kvar
4）补偿后：
P ' 30=∑P 30=1770.2KW
Q ' 30=∑Q 30-Q C =1145.8-389.33=756.47Kvar
' '
=1925.06KVA S ' 30=P 30+Q 30
'
I 30=S 30÷3÷10=111. 14A
功率因数：cos ϕ' =P ' 30/S ' 30 ≈ 0.92 （满足要求）
5）高压补偿柜型号：TTB10-400，单个柜子补偿容量大小为：400Kvar 故需要选择一个TTB10-400柜。
2.3变压器选择 2.3.1变压器选择原则
选择的原则为：
(1) 只装一台变压器的变电所
变压器的容量ST 应满足用电设备全部的计算负荷S 30的需要，即S T ≥S 30，但一般 应留有15％的容量，以备将来增容需要，本设计中的NO ．3、NO ．4、NO ．5变电所采用此原则。
(2) 装有两台变压器的变电所
每台变压器的容量应满足以下两个条件:
①任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷S 30的大约70％的需要，即为
S T ≈O ．7S 30
②任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷S 30的需要，即S T ≥S 30(I+Ⅱ) (3)车间变电所变压器的容量上限
单台变压器不宜大于1000KVA ，并行运行的变压器容量比不应超过3：1。同时，并联运行的两台变压器必须符合以下条件：
①并联变压器的变化相等，其允许差值不应超过±0．5％，否则会产生环流引起电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。
②各台变压器短路电压百分比不应超过10％，否则，阻抗电压小的变压器可能过载。 ③各台变压器的连接组别应相同，若不同，否则侧绕组会产生很大的电流，甚 至烧毁变压器。
2.3.2 变压器选择
以NO.1变电所选型为例（查看负荷计算大小，可确认选择一台变压器既满足） 根据负荷计算是所得变电所补偿后总视在功率： S 30' (1) =885.12KVA 选择的变压器应该满足：应选变压器的容量S N . T ≥S 30' (1) 查询附录表可知选择的变压器容量为1000KVA
故选择的变压器型号为：S9—1000\10，参照变压器各参数，可以满足要求。
2.3.3 变压器汇总及技术数据
变压器型号及参数汇总
2.4 总变电所位置和型式的选择
根据总变配电所位置选择的原则：变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，但同时还要满足大负荷变配电的方便，此外，总变配电所应尽量不在生活区范围内，宗此要求，可以大致确认本设计中，主变电所设置位置应在薄膜车间和原料库之间附近，以此才能满足要求。
参照工厂平面布置图，可以选择总变配电所应挨着薄膜车间(即NO.1变电所) 。
附表：各车间变电所车间负荷计算表：
各变电所车间负荷计算及变压器型号
第三章 变配电所主接线方案的设计
3.1 变配电所主接线方案的设计原则与要求
变配电所得主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位，进出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全，可靠，灵活，经济等要求。
3.2 变配电所主接线方案的技术经济指标
设计变配电所主接线，应接所选主变压器的太熟和容量以及负荷对供电可靠性的要求，初步确定2～3个比较合适的主接线方案来进行技术经济比较，择其忧者作为选定的变配电所主接线方案。
电气主接线的基本形式有线路-变压器单元接线、单母线接线、单母线分段接线、单母线带旁路母线接线、双母线接线、桥式接线等。
1、 线路-变压器单元接线的优点是接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点是该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可靠性都不高，只可供三级负荷。
2、 单母线接线的优点是接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建。缺点是当母线及母线隔离开关故障或检修时，必须断开全部电源，造成整个配电装置停电；当检修一回路的断路器时，该回路要停电。
3、 单母线分段接线既保留了单母线接线简单、经济、方便等优点，又在一定程度上提高了供电的可靠性。但仍不能克服某一回路断路器检修时，该回路要长时间停电的显著缺点，同时这种接线在一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要长时间停电。
4、 单母线加旁路母线接线解决了出线断路器检修时的停电问题，但其缺点是需要增加一组母线、专用的旁路断路器和旁路隔离开关等设备，使配电装置复杂，投资增大，且隔离开关要用来操作，增加了误操作的可能性。
5、双母线接线具有以下优点：①轮换检修母线而不致中断供电；②检修任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电；③工作母线发生故障时，经倒闸操作这一段停电时间后可迅速恢复供电；④检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。但双母线接线也存在以下缺点：①在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，容易误操作；②工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时停电；③使用的隔离开关数目多，
配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。
6、桥形接线中四个回路只有三个断路器，投资小，接线简单，供电的可靠性和灵活性较高，适用于向一、二类负荷供电。
3.2.1 主接线方案的技术指标
1. 供电的安全性，主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。 2. 供电的可靠性，主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。 3. 供电的电能质量主要是指电压质量，含电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。 4. 运行的灵活性和运行维护的方便性。
3.2.2 主接线方案的经济指标 1. 线路和设备的综合投资额 2. 变配电所的年运行费 3. 供电贴费（系统增容费） 4. 线路的有色金属消耗量
3.3 高压配电所主接线方案 3.3.1 主接线方案的拟定
由本设计原始资料知：电力系统某66/10KV变电站用一条10KV 的架空线路向本厂供电，一次进线长1km ，年最大负荷利用小时数为1500h ，且工厂属于三级负荷，所以只进行总配电在进行车间10/0.4KV变电，母线联络线采用单母线分段接线方式。
3.3.2 主接线方案图 (见附图车间主接线图)
第四章 短路电流计算及一次侧设备选择
4.1 短路电流的计算
对一般工厂来说，电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量系统。无限大容量系统的基本特点是其母线电压总维持不变，这里只计算无限大容量系统中的短路计算，短路计算的方法一般有两种：欧姆法，标幺值法，这里采用欧姆法。
4.1.1 短路计算电路
10.5kV 0.4kV
短路计算电路
4.1.2 短路电流计算
1. 求K —1点的三相短路电流和短路容量
(1) 设基准容量S d =100MVA，基准电压U d =U c =1.05U N ，U c 为短路计算电压，即高压侧U d 1=10.5kV，低压侧U d 2=0.4kV，则
I d 1=
S d U d 1
=
100MVA ⨯10. 5kV
=5. 5kA
I d 2=
S d 100MVA
==144. 3kA
U d 2⨯0. 4kV
(2)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1）电力系统的电抗标幺值：X 1=
*
S d 100MVA
==0.5 S OC 200MVA
S d 100=0. 4⨯1⨯=0. 36 22
10. 5U d
2）架空线路的电抗标幺值：X 2=X0L 3）电路总电抗标幺值：
*
**
X ∑(K -1)=X 1+ X 2=0.5+0.36=0.86
*
(3)计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值 IK -1
(3)
=
I d 1
*X ∑(K -1)
=
5. 5
=6. 40KA 0. 86
2）三相短路次暂态电流和稳态电流 I"(3) =Ioc
(3)
= IK -1
(3)
=6.40KA
3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 i sh
(3)
=2.55I" "(3) =2.55⨯6.40=16.32KA =1.51I " "(3) =1.51⨯6.40=9.66KA
Ish
(3)
4）三相短路容量 SK -1
2. 求K —2点的三相短路电流和短路容量（U d 2=0.4KV） 求电力变压器的电抗标幺值
此工厂车间设计要求中，总共是有五个变电所，使用到了三种不同型号规格的电力变压器，故而计算此处的电力变压器的电抗标幺值时，需要分开单独计算。
NO.1 变电所
电力电压器型号：S9—1000\10 查附表得知：U K %=5 电力变压器电抗标幺值： X （31）=总阻抗标幺值： X
*
(3)
∑(K -2（) 1）=
*
(3)
=U C 1I K -1
(3)
=3⨯10. 5KV ⨯6. 40KA =116MVA
U K %S d 5100MVA
⨯==5 ⨯
S N 1001000KVA 100
*
*
X 1*+ X 2+ X （31）=0.5+0.36+5=5.86
NO.2 变电
电力电压器型号：S9—1000\10 查附表得知：U K %=5 电力变压器电抗标幺值：X （=32） 总阻抗标幺值：X NO.3 变电所
电力电压器型号：S9—100\10 查附表得知：U K %=4 电力变压器电抗： X （33）= 总阻抗标幺值：X NO.4 变电所
电力电压器型号：S9—160\10 查附表得知：U K %=4 电力变压器电抗标幺值：X （=34） 总阻抗标幺值：X NO.5 变电所
电力电压器型号：S9—160\10 查附表得知：U K %=4 电力变压器电抗标幺值：X （35）= 总阻抗标幺值： X
*
**
*
*
U K %S d 5100MVA
==5 ⨯⨯
S N 1001000KVA 100
*
=X 1+ X 2+ X （=0.5+0.36+5=5.86 32）
*
*
*
(3)
∑(K -2（) 2）
U K %S d 4100MVA
==40 ⨯⨯
S N 100100KVA 100
*=X 1+ X 2+ X （33）/2=0.5+0.36+40/2=20.86
*
*
*
(3)
∑(K -2（) 3）
U K %S d 4100MVA
==25 ⨯⨯
S N 100160KVA 100
*
=X 1+ X 2+ X （=0.5+0.36+25=25.86 34）
*
*
*
(3)
∑(K -2（) 4）
U K %S d 4100MVA
==25 ⨯⨯
S N 100100KVA 100
**
X 1*+ X 2+ X （35）/2=0.5+0.36+25/2=13.36
(3)
∑(K -2（) 5）=
（2）计算三相短路电流和短路容量 此处以NO.1变电所计算为例： 1）三相短路电流周期分量有效值 IK -2（1）=
(3)
I d 2
*
X ∑(K -2（) 1）
=
144. 3
=24. 62KA 5. 86
2）三相短路次暂态电流和稳态电流 I "(3) =I∞
(3)
=IK -2（1）=24.62A
(3)
3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 i sh
(3)
=1.84I"(3) =1.84⨯24. 62=45.30KA
I sh
(3)
=1.09I"(3) =1.09⨯24. 624=26.84KA
4）三相短路容量
S K -2
(3)
=U d 2I K -2(1)
(3)
=⨯0. 4KV ⨯24. 62KA =17.06MVA
NO.2、NO.3、NO.4、NO.5等变电所的短路计算省略，数据统计见表
4.1.3 短路电流计算表格统计
4.2 高压一次侧设备选择与校验 4.2.1 按正常工作选择原则 1）. 按工作电压选择
所选设备的额定电压U N . e 不应小于所在线路的额定电压U N , 即：U N . e ≥U N ，需注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压与线路的额定电压相同，即：U N . e = UN ，而不能U N . e ＞U N 。 2）. 按工作电流选择
所选设备的额定电流I N . e 不应小于所在电路的计算电流I 30，即：I N . e ≥I 30 3）. 按断流能力选择
所选设备的额定开断电流I OC 或断流容量S OC 不应小于设备分段瞬间的的短路电流有效值I K 或短路容量D K , 即：I OC ≥I K 或S OC ≥D K 4）隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a) 动稳定校验条件
(3) (3) 或I max ≥I sh i max ≥i sh
(3) (3)
、I sh 分别为开关所处的三i max 、I max 分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，i sh
相短路冲击电流瞬时值和有效值
(3) 2
b) 热稳定校验条件 I t 2t =I ∞t im a
4.2.7 10KV侧设备选择与校验表
10KV侧设备列表
附：高压开关柜型号选用：GG-1A(F)
高压进线侧计量柜型号选用：GG-1A-J
4.2.8 各车间变电所10KV 侧进线回路设备选择与校验表 各车间变电所回路电流计算值如下：
NO.1变电所：回路电流I 30=53.1A，电压U N =10KV； NO.2变换所：回路电流I 30=52.1A，电压U N =10KV； NO.3变电所：回路电流I 30=7.7A，电压U N =10KV； NO.4变电所：回路电流I 30=9.1A，电压U N =10KV； NO.5变电所：回路电流I 30=13.7A，电压U N =10KV。
此处设备器材均以K —1点的短路电流来进行动稳定和热稳定校验，因此各车间变电所10KV 进线回路设备相同。
此处只列出第一车间的设备型号，其他车间选用设备型号均相同。
附：高压开关柜选GG-1A-(F)-03型
4.2.9各变电所低压侧出线回路设备选择与校验表
1. NO.1车间变电所：低压侧回路电流I 30=S 30(1)/(⨯0.38) =1345A , U N =380V
'
NO.1车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-01A
2. NO.2车间变电所：低压侧回路电流I 30=S 30(2)/(⨯0.38) =1320A , U N =380V
'
附：低压配电屏型号:PGL2-02A
3．NO.3车间变电所，低压侧回路电流I 30=191A, U N =380V
NO.3车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-03A
4．NO.4车间变电所，低压侧回路电流I 30=227A, U N =380V
NO.4车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-04A
5．NO.5车间变电所，低压侧回路电流I 30=343A, U N =380V
NO.5车间变电所低压侧进线端设备选择
附：低压配电屏型号:PGL2-05A
4.3 各车间变电所车间干线设备的选择
车间干线设备型号表
附：车间干线低压开关柜型号均选择：GGD2-(B)系列，详细型号见附录图“主接线图-续（低压侧）”
第五章 供配电线路的选择计算
5.1 总配电所架空线进线选择 5. 1.1 选线计算
（导线经济电流密度计算线的截面，来确定线的型号）
由教材书《电力工程基础》P-70页表3-3可得，年最大负荷在3000h 以下的架空线路且材料为铝的经济电流密度是1.65，按经济电流密度计算导线经济截面Aec 的公式：Aec =
I 30
j ec
带入数值计算：Aec =
I ' 30111. 142
==67.4mm 1. 65j ec
=
其中： I ' 30=
S ' 303⨯U N
1925. 06
111.14A （高压侧补偿后的计算电流）
3⨯10
2
查询相关附录表：选择最近导线截70mm ，则选择LJ —70型铝导线。
5. 1.2 电压损耗的校验
按照规定，高压配电线路的损耗，一般不得超过线路额定电压的5%，由于总降压架空进线属于较短线路，且为地区性供应，所以允许电压损耗∆U al %=5%,因此计算的电压损耗满足∆U ≤∆U al 。
因为10KV 级的电压等级的几何均距为1m ，导线为等边三角形排列，查《电力工程基础》可得R 0=0.46Ω/km，X 0=0.344Ω/km，且进线线路长为1km 。 电压损耗百分值为：
1
∆U %=10U 2
N
∑(P i r i +Q i x i ) =
i =1
n
1770. 2⨯0. 46+756. 47⨯0. 344
=1. 0745% 2
10⨯10
计算电压损耗值小于允许电压损耗值，因此所选LJ —70满足允许电压损耗要求。
5. 1.3 发热条件的校验
本设计中最热月平均最高温度为35℃，查《电力工程基础》附录表A-8和A-10可知导线截面为70mm 和温度为35℃时的允许载流量为K ϑI al =0. 88⨯265=233. 2A >111. 14A ，因此满足发热条件。
5. 1. 4 机械强度的校验
由课本《电力基础》P-67表3-2可得知：10KV 架空线路铝导线的最小截面A min =25mm。因此所选LJ —70也是满足机械强度的。
故可以选用LJ —70钢芯铝绞线作为10KV 的架空进线。
2
2
综上校验结果，选用LJ —70铝导线作为10KV 的架空进线合格。
5.2 10KV母线的选择
1）. 选择原则：按经济电流密度选择母线截面；按发热条件、热稳定度和动稳定度进行校验。 2）. 按经济电流密度选择母线截面，由公式A ec =
I 30
，式中j ec 是经济电流密度。查《电力j ec
工程基础》P-70页表3-3可得，年最大负荷在3000h 以下的架空线路且材料为铝的经济电流密度是1.65，即j ec =1.65（A/mm2），所以所选母线截面为：
A ec =
I 30111. 14
==67.4mm2 j ec 1. 65
2
查得可选择LMY 型矩形硬铝母线的截面为：50⨯4mm ，该母线在环境温度为25℃时，平放时，其允许载流量I al 为586A 。
3）. 发热条件的校验：要满足长期发热的条件，安装处的实际载流量I al 要满足：
'
I al =K t I al ≥I 30, 式中K t 为环境温度不同于额定敷设温度（25℃）时的校正温度系数；查
可知在温度为35℃时，K
'
'
t
为0.88，所以安装处的实际载流量为：
I al =K ϑI al =0. 88⨯265=233. 2A >111. 14A , 满足发热条件的要求。
4）. 短路热稳定度校验：
母线通过最大电流I 30时的正常温度为：
ϑ=ϑ0+(ϑal -ϑ0)
I 30I al
22
111. 142
=35+（70-35）⨯=43℃
233. 22
查《电力工程基础》P-102表4-6，母线材料的热稳定系数C=87，则满足热稳定的母线最小截面积要求为： A min =I oc
(3)
⨯10⨯
3
t ima C
2
(3)
式中C 为导体热稳定系数（A S /mm ）；I oc 为三相短路稳态电流；t ima 为短路发热假
想时间。本设计中，t ima 为一次进线末端的主动保护动作时间，因为进线电源保护动作时限
t B =2.4s，且t B =t ima +t oc ，t oc 为高压断路器的短路时间，一般为0.2s 。所以
3
因此： A min =6.40⨯10⨯t i m a =t B -t oc =2.4-0.2=2.2s，
2. 222
=109mm，（50⨯4mm 87
满足热稳定的要求，短路热稳定校验合格）。
5．短路动稳定度的校验：母线满足动稳定度的校验条件为：σal ≥σc ，式中σal 为母线材料的最大允许应力（P u ），这里硬铝母线（LMY ）：σal =69MP a , σc 为母线通过i sh
(3)
时所受
M F (3) l 到的最大计算应力，最大应力σc =, M 为母线通过时所受到的弯曲力矩；M =，
W 8
h 2b
，l 为母线的档距(l =0. 84m ) ；W 为母线对垂直于作用力方向轴的截面系数，W =6
式中b 为母线截面的水平宽度，h 为母线截面的垂直高度。F
(3)
=3K f i sh
(3) 2
l
⨯10-7，a
式中K f 为形状系数，取1，F (3) 为母线受到的最大点动力，a 为相邻两相的轴线距离，所以有
F
(3)
=3⨯1⨯(9. 66⨯103) 2⨯
0. 84
⨯10-7=54N 0. 25
母线在F (3) 作用力时的弯曲力矩为M =
54⨯0. 84
=5. 67Ngm ，母线对垂直于作用力方向8
h 2b (0. 004) 2⨯0. 05
的截面系数W ==因此母线在三相短路时受到的计算=1. 3⨯10-7m 3，
66
应力为：σc =
M 5. 67
==43.6MP a ，因为σal =70MP a ＞σc =43.6MP a -7W 1. 3⨯10
所以该母线满足短路动稳定度的要求。
综上所述，10KV 母线选用截面为50⨯4mm 的LMY 型矩形硬铝母线。
5.3 车间变电所高压进线选择
5. 3.1 选择原则与说明
选择原则：按经济电流密度选择电缆截面，按发热条件，允许电压损失校验及热稳定度校验。
1号车间到5号车间馈出线都选用ZLQ 型三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带铠装防腐电缆两回路供电，（电缆为直埋敷设）
5. 3.2 各车间变电所引进线的选线及计算 A.NO.1 变电所引进线 1）计算及选型
计算方法：按经济电流密度选择电缆截面积
2
查课本《电力工程基础》P-70表3-3可得，年最大负荷利用小时在3000h 以下的架空线路且材料为铝芯电缆的经济电流密度为1.92A/mm2。 一号变电所回路电流是I 30=
S 30U N
=
S T (1) 3U N
=
919. 3
=53.1A ⨯10
根据经济电流密度计算公式计算：Aec =
I 30
j ec
代入数值得：Aec =
I 3053. 1==28mm2 j ec 1. 92
2
线型号：ZLQ20—10000—3×35mm
查附表知：10KV 的ZLQ20—10000—3×35mm 的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆相关参数如下：
在温度为35℃时，允许的载流量是110A ，正常允许的最高温度为65℃。
2）发热条件校验
线路工作最大电流：I max =53.1A
要满足长期发热的条件，安装处的载流量应该满足：KI al ≥I max K=Kt K 3K 4(K为修正系数，与敷设方式和环境温度有关；K t 为环境温度不同于敷设温度35℃时的修正系数；K 3为直埋敷设电缆因土壤热阻不同的校正系数；K 4为多根并列直埋敷设时的校正系数。) 这里的土壤在0.7～1米深处年最热月平均最高温度为25℃，可知电缆在流量温度修正系数为1.06，按普通土壤取 PT=120°Cgcm/W
查表可得K 3=0.88，当电缆间距取200m 时，二根并排修正系数为0.9；所以两根直埋电缆安装处的允许载流量为：
KI al = Kt K 3K 4I al =1.06⨯0.88⨯0.9⨯130=109A≥I max =53.1A 满足要求。
3）电压损耗的校验
查表可得R 0=0.35Ω/km，X 0=0.072Ω/km，线路长度取0.065km （根据工厂平面布置图的比例估算），所以电压损耗值为： △U%=
2
813. 5⨯0. 065⨯0. 35+349. 71⨯0. 065⨯0. 072
%=2.01%＜5% 电压损耗满足要求。
10
4）热稳定校验
在温度为25℃时，电缆允许的载流量是111A ，正常允许的最高温度为60℃，电缆通过最大电流I max 时的正常温度为：
θ=θ0+(θ
al -
θ0)
I max I al
2
53. 12
=25+(60-25)=33℃
1112
查《电力工程基础》P-102，表4-6可知C=88，则满足热稳定的最小截面应该为： A min =Ioc
(3)
⨯103⨯
t ima C
(3)
式中：C 为导体热稳定系数（A S /mm2），I oc
为最大运行方式中1号车间的三相短路稳
态电流，为6.40KA ，t ima 为短路发热假象时间，本设计中，t ima 为一次进线末端的主保护动作时间。因为进线电源端保护动作时限t B =2.4s，t B = tima +tOC ，t OC 为高压断路器的短路时间，一般为0.2s,, 所以t ima =2.4-0.2=2.2s 因此：A min =6.40⨯10
3
2. 222
=107.9mm接近3⨯35mm 88
2
满足热稳定校验，故可以选择电缆截面为35mm 的电缆线。
综上校验结果：选择ZLQ20—10000—3×35mm 的三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆满足要求。
附注：另外几个变电所高压引进线电缆线选择和校验过程略
每个变电所高压侧引进线均为ZLQ 型三芯油浸纸电缆铝芯铅包钢带凯装防腐电缆。
5. 3. 3 选线结果列表
1号，2号，3号，4号，5号车间变电所高压侧引进线均采用ZLQ20—10000型电缆直埋敷设，所以其选择结果列于下表：
车间变电所高压引进线列表
2
5.4 车间变电所低压进线线的选择
5. 4.1 选择原则
根据计算变电所计算电流大小，来选择线型
5. 4.2 低压进线计算及选线
（1）NO.1 变电所
一号车间变电所低压侧回路电流I=
S 302U ' N
=
885. 12
=1345A
⨯0. 38
所选母线载流量应大于回路电流
可查知：矩形硬铝母线LMY —125×10, 其平放时的载流量是2089A ，能够满足载流要求。
（2）NO.2 车间变化所
二号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
869. 11
=1320A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —125×10, 其平放时的载流量是2089A ，能够满足载流要求。
（3）NO.3 变电所
三号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
125. 80
=191A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —25×3，其平放时的载流量是249A ，能够满足载流要求。
（4）NO.4变电所
四号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
149. 44
=227A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —40×4，其平放时的载流量是480A ，能够满足载流要求。
（5）NO.5 变电所
五号车间变电所低压侧回路电流I=
S 3023U N
=
225. 66
=343A
3⨯0. 38
可查知：矩形硬铝母线LMY —40×4，其平放时的载流量是480A ，能够满足要求。
5. 4.3 车间变电所低压进线汇总
5.5 低压母线选择
选择原则和校验方法与高压母线选择一致，此处省略选择计算过程。
查表得到，380V 母线选用LMY -3(125⨯10)+80⨯8，即相母线尺寸为125⨯10，中性线母线尺寸为80⨯8。
5.6 车间变电所车间干线选择 5. 6.1 NO.1变电所 1. 薄膜车间：I 30(1) =
S 30(1) 3U ' N
=
1400⨯0. 38
=2127A
查询相关实训指导书附录：选择5根XLQ —3⨯185的500V 橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于25℃的土壤中的允许电流为445A 。
校验相关热稳定性和机械强度后（校验方法和高压侧进线校验方法一致），
线参数满足条件 2. 成品库（二）：I 30(5) =
S 30(5) 3U ' N
=
14. 4⨯0. 38
=22A
查询相关实训指导书附录：选择1根XLQ —3⨯1.5的500V 橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于25℃的土壤中的允许电流为24A 。 3. 包装材料库：I 30(6) =
S 30(6) U ' N
=
17. 4
=26A
⨯0. 38
查询相关实训指导书附录：选择1根XLQ —3⨯1.5的500V 橡胶绝缘铜芯电缆，敷设于25℃的土壤中的允许电流为24A 。
附注：其余几个配电所的车间干线计算过程省略，具体线号结果见个车间干线表格，每车间干线均为XLQ 型的500V 橡胶绝缘铜芯电缆。
5. 6.2 车间干线型号列表
NO.1 车间变电所各车间干线汇总
NO.3 车间变电所各车间干线汇总
NO.4 车间变电所各车间干线汇总
心得体会：
通过本次供配电工程设计，首先要感谢学院的安排，让我们巩固和学习更多的专业知识之时，更能够让我们体味到实践中的工程设计，对于以后我们走向工作岗位有很好的锻炼。对于此设计，我感觉对于自身所学专业知识有很综合系统的理解。
在设计过程中，我有很多不明白和不了解的地方，经过同学之间的讨论和网上查阅，于图书馆查询了相关设计书籍，我们对供配电设计的相关要求和技巧有了一定的了解，继而我开始进行一系列的设计步骤：负荷计算、电力变压器选型、方案确认、设备型号选择、线型选择等。在同时，独立思考和解决问题的能力也很重要，很多时候需要和同组人员的讨论。知识更多的是要应用到实践中去，这样才能更好、更生动的理解知识，这次设计让我感触到的即是如此。同时，在设计中依旧还有许多不明白、不清楚的地方，在今后的学习和工作当中，我会结合实际来更好的理解和学习这些设计知识。
参考文献及附录
《电力工程基础》 主编 孙丽华 机械工程出版社 2009年12月版 《实用供配电技术手册》 主编 焦留成 机械工程出版社 2001年8月版 《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》 主编 王士政 2007年版