工厂供配电系统课程设计

陕西工业职业技术学院

实训报告册

实训项目：

目录

前言 ....................................................... 错误！未定义书签。 一、负荷计算和无功功率计算及补偿 ............................ 错误！未定义书签。

（一）负荷计算和无功功率计算 ............................ 错误！未定义书签。

1、第一车间负荷计算 ................................. 错误！未定义书签。 2、第二车间负荷计算 ................................. 错误！未定义书签。 3、第三车间负荷计算 ................................. 错误！未定义书签。 4、第四车间负荷计算 ................................. 错误！未定义书签。 5、第五车间负荷计算 ................................. 错误！未定义书签。 6、生活区负荷计算 ................................... 错误！未定义书签。 （二）变压器低压侧的有功负荷和视在负荷 .................. 错误！未定义书签。 （三）年耗电量的估算 .................................... 错误！未定义书签。 二、变电所位置和形式的选择 .................................. 错误！未定义书签。 三、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 .............. 错误！未定义书签。

（一）变电所主变压器台数的选择 .......................... 错误！未定义书签。

1、变电所主变压器容量选择 ........................... 错误！未定义书签。 2、变电所主接线方案的选择 ........................... 错误！未定义书签。

四、短路电流的计算 .......................................... 错误！未定义书签。

（一）采用标么制法进行短路电流计算 ...................... 错误！未定义书签。

1、确定基准值 ....................................... 错误！未定义书签。 2、计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 ............. 错误！未定义书签。

五、变电所一次设备的选择与校验 .............................. 错误！未定义书签。

（一）一次高压设备的选择 ................................ 错误！未定义书签。

1、变电所一次高压设备的选择 ......................... 错误！未定义书签。 2、所一次高压隔离开关的选择 ......................... 错误！未定义书签。 3、电所一次高压熔断器的选择 ......................... 错误！未定义书签。 4、电所一次高压电流互感器的选择 ..................... 错误！未定义书签。 5、电所一次高压电压互感器的选择 ..................... 错误！未定义书签。 6、电所一次高压母线的选择 ........................... 错误！未定义书签。 7、柱绝缘子选择 ..................................... 错误！未定义书签。

六、变电所二次设备的选择与校验 .............................. 错误！未定义书签。

供配电技术

工厂供配电系统设计

（一）低压断路器的选择 .................................. 错误！未定义书签。

1、瞬时脱扣器额定电流选择和动作电流整定 ............. 错误！未定义书签。 2、长严时过电流脱扣器动作电流整定 ................... 错误！未定义书签。 3、断路器额定电流选择 ............................... 错误！未定义书签。 4、灵敏度校验 ....................................... 错误！未定义书签。 （二）低压熔断器的选择 .................................. 错误！未定义书签。

1、选择熔体及熔断器额定电流 ......................... 错误！未定义书签。 2、校验熔断器能力 ................................... 错误！未定义书签。

七、变电所高、低压线路的选择 ................................ 错误！未定义书签。

（一）高压线路导线的选择 ................................ 错误！未定义书签。 （二）低压线路导线的选择 ................................ 错误！未定义书签。 八、变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 .................. 错误！未定义书签。

（一）二次回路方案选择 .................................. 错误！未定义书签。

1、二次回路电源选择 ................................. 错误！未定义书签。 2、高压断路器的控制和信号回路 ....................... 错误！未定义书签。 3、电测量仪表与绝缘监视装置 ......................... 错误！未定义书签。 4、电测量仪表与绝缘监视装置 ......................... 错误！未定义书签。 （二）继电保护的整定 .................................... 错误！未定义书签。

1、变压器继电保护 ................................... 错误！未定义书签。 2、0.38KV侧低压断路器保护 .......................... 错误！未定义书签。

九、防雷和接地装置的确定 .................................... 错误！未定义书签。

（一）装设避雷针 ........................................ 错误！未定义书签。 (二)接地及其装置 ........................................ 错误！未定义书签。

1、确定接地电阻 ..................................... 错误！未定义书签。 2、接地装置初步方案 ................................. 错误！未定义书签。 3、计算单根钢管接地电阻 ............................. 错误！未定义书签。 4、确定接地钢管数和最后的接地方案 ................... 错误！未定义书签。

十、心得体会及参考文献 ...................................... 错误！未定义书签。

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前言

课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。

变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电力系统是由发电机，变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机），变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

本设计可分为九部分：负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；心得和体会；附参考文献。

另外有设计图纸4张（以附图的形式给出），分别是：附图一《厂区供电线缆规划图》；附图二《变电所平面布置图》；附图三《变电所高压电气主接线图》；附图四《变电所低压电气主接线图》。

由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！

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一、负荷计算和无功功率计算及补偿

（一）负荷计算和无功功率计算

1、第一车间负荷计算

查表A-1-1中的小批量的金属切削机床项，可得Kd=0.18, cos=0.5,

tanQ=1.73

所以 Pc1KdPe10.18×(7.5×3+4×8+3×7+1.5×10)=16.29kw Qc1Pc1tanQ16.29×1.73=28.18kvar

查表A-1-1中的通风机项，可得Kd=0.8, cos=0.8, tanQ=0.75

所以 Pc2KdPe2=0.8×2×3=4.8kw, Qc2Pc2tanQ=4.8×0.75=3.6kvar; 则第一车间的总负荷：设同时系数Kp,Kq均为0.9， PC10KPPci=0.9×(16.29+4.8)=18.98KW

i12 Qc10KqQci=0.9×(28.18+3.6)=28.6kvar

i12 Sc10P2c10Q2c10=1178.2=34.33KVA Ic10SC10/3UN=34.33/(3×0.38)=52.2A

2、第二车间负荷计算

Pc20KdPc2=65×0.3=19.5kw Qc20Pc20tanQ=19.5×4/3=26kvar SC20P2c20Q2c20=1056.25=32.5KVA

Ic20Sc20/3UN=32.5/(3×0.38)=49.4A

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3、第三车间负荷计算

Pc30KdPc3=56×0.4=22.4kw Qc30Pc30tanQ=22.4×4/3=29.87kvar SC30P2c30Q2c30=1393.9769=37.3KVA

Ic30Sc30/3UN=37.3/(3×0.38)=56.73A

4、第四车间负荷计算

Pc40KdPc4=40×0.4=16kw

Qc40Pc40tanQ=16×51/7=16.32kvar SC40P2c40Q2c40=522.3434=22.855KVA

Ic40Sc40/3UN=22.855/(3×0.38)=34.72A

5、第五车间负荷计算

Pc50KdPc5=72×0.3=21.6kw Qc50Pc50tanQ=21.6×51/7=22kvar SC50P2c50Q2c50=950.56=30.83KVA

Ic50Sc50/3UN=30.83/(3×0.38)=46.84A

6、生活区负荷计算

Pc60KdPc6=300×0.5=150kw Qc60Pc60tanQ=150×3/4=112.5kvar Sc60Pc602Qc602=35156.25=187.5KVA

Ic60Sc60/3UN=187.5/(3×0.38)=284.88A

取全厂的同时系数为：Kp0.95，Kq0.97，则全厂的计算负荷为：

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6PKpPci=0.95×(18.98+19.5+22.4+16+21.6+150)=236.056kw

i10 QKqQci=0.97×(28.6+26+29.87+16.32+22+187.5)=300.98kvar

i106 SP2Q2=146312.178=382.5KVA IS/3UN=581.2A

（二）变压器低压侧的有功负荷和视在负荷

变压器低压侧的有功负荷和视在负荷分别为P=236.056kw,S=382.5KVA

这时低压侧的功率因数为：COSQ=P/S=0.617

为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90。 取COSQ1=0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为： Qc=P(tan(arccos0.617)tan(arccos0.95))=223.5kvar

查表A-2选BW0.4-25-3型电电容器，需要的数量为n=Qc/QN.C=223.5/25=9 实际补偿容量为 Qc=25×9=225kvar 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：

Sc(P2(QQc)2=61495.3955=248KVA

计算电流:IcSc/3UN=376.8A

此时变压器的功率损耗为:ΔPT=0.015Sc=3.72kw ΔQT=0.06Sc=14.88kvar 变电所高压侧总的计算负荷为

Pc1PΔPT=236.056+3.72=239.776kw Qc1=Q-Qc+ΔQT=300.98-225+14.88=90.86kvar

.1925=256.4KVA Sc1(Pc12Qc12=65745 Ic1Sc1/3U1=256.4/103=14.8A

补偿后的功率因数为cosQ1=Pc1/Sc1=0.935满足（大于0.90）的要求。

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（三）年耗电量的估算

年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到： 年有功电能消耗量： WPaaPTa 年无功电能耗电量： WqabQTa

结合本厂的情况，年负荷利用小时数Ta为4800h，取年平均有功负荷系数a=0.72,年平均无功负荷系数b=0.78。由此可得本厂：

年有功耗电量： WPaaPTa=0.72×236.056×4800=.536kw.h 年无功耗电量： WqabQTa=0.78×300.98×4800=.12kw.h

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二、变电所位置和形式的选择

由于本单位是三级重要负荷，一般采用一条进线，系统电源由地区变电所经6km、10kv高压架空线而后经1km、10kv高压电缆送入本单位变电所。

变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053－1994的规定，结合本单位的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。其设立位置参见附图一《厂区供电线缆规划图》。内部布置形式参见附图二《变电所平面布置图》。

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三、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择

（一）变电所主变压器台数的选择

这个单位变电所虽然是三级负荷，但是考虑到现实当中的实际情况，结合实际的用电情况，仍然采用两台变压器，一台负责第一到第五车间供电，另一台变压器负责生活区的供电。这样，即使其中一台变压器出现了故障，因有另一台变压器正常工作，可为另一负荷提供电源。

1、变电所主变压器容量选择

每台变压器的容量SNT应同时满足以下两个条件：

（1）任一台变压器单独运行时，宜满足：SNT(0.6~0.7)S

（2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷需求。即SNTS(III)

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代入数据可得：SNT=（0.6~0.7）×382.5=229.5~267.75KVA 查表A-3得，可选两台容量为315KVA的变压器，型号为S9-315/10。 其主要技术指标如下表所示：

额定 变压器 型号 容量 /kVA 额定 联 结 电压 /kV 高低组型 号 空载 0.87 负载 4.2 损耗/KW 空载 电流 短路 阻抗 I0% UK% 压 压 10.5 0.4 S9-315/10 315 Dyn11 3 4 2、变电所主接线方案的选择

（1）一次侧单母线不分段，二次侧单母线分段主接线

因为在三级负荷中采用单电源进线，独立变电所装两台变压器，应采用一次侧单母线不分段，二次侧单母线分段主接线比较合适。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。

根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附图三《变电所高压电气主接线图》。

如下图所示：

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四、短路电流的计算

本单位的供电系统简图如图（一）所示。采用一路电源供线，一路为距本厂7km的馈电变电站经LGJ-185架空线6KM（系统按∞电源计），在经过1KM的高压电缆线接入本单位的变电所。该干线首段所装高压断路器的断流容量为100MV。A。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点和K-3点短路的三相短路电流和短路容量。

图（一）

（一）采用标么制法进行短路电流计算

1、确定基准值

取Sd100MVA，Uc110.5kV，Uc20.4kV 所以：Id1Sd3Uc1Sd100MVA100MVA5.500kA Id2144.000kA

310.5kV3Uc230.4kV2、计算短路电路中各主要元件的电抗标么值

100MV.A=1

100MV.ASd0.386100 = 2.058 架空线路1WL的电抗标么值： X2X0L1Ud210.52电力系统的电抗标么值： X113

100电缆线2WL的电抗标么值： X3X0'L2Sd20.081=0.0726

Ud10.52电力变压器T1，T2的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得Uk%=4，因此，

X4X5Uk%Sd4100=12.698 100SN1000.315可绘得短路等效电路图如图（二）所示。

图（二）

（1）计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

总电抗标么值：XX1X2X31+2.058+0.0726=3.1306 k-1点所在电压级的基准电流: Id1Sd100=5.5KA 3Ud310.5k-1点短路电流和短路容量各量： Ik1'110.319 X3.1306 Ik1Id1Ik1'5.5×0.319=1.755KA ish.k12.55Ik1=4.475KA SK1Sd100=31.94MVA X3.1306 (4) 计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量

总电抗标么值:XX1X2X3X41+2.058+0.0726+12.698=15.8286

k-2点所在电压级的基准电流: Id2Sd100=144.337KA 3Ud30.4 k-2点短路电流和短路容量各量： Ik2'110.0632 X15.8286供配电技术

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Ik2Id2Ik2'144.337×0.0632=9.12KA ish.k21.84Ik2=16.781KA SK2

Sd100=6.318MVA X15.8286五、变电所一次设备的选择与校验

（一）一次高压设备的选择

1、变电所一次高压设备的选择

由短路计算可得，IN Ik1'SN315=17.32A 3Ud310.5110.319 X3.1306 Ik1Id1Ik1'5.5×0.319=1.755KA ish.k12.55Ik1=4.475KA UW.M10KV

查表A-4，选择SN10—10I/630型少油断路器。

高压一次断路器选择校验表

序 号 1 2 3 4 5 SN10-10I/630 项目 UN 选择 要求 ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ 装设地点电气条件 项目 UW.M 结 论 合格 合格 合格 合格 合格 数据 10KV 630A 16KA 40KA 1024KA2s 数据 10KV 17.32A 1.755KA 4.475KA 3.696KA2s IN IN IOC IK1 imax It2t ish.k1 I2tima 经校验所选SN10—10I/630型少油断路器合格。

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2、所一次高压隔离开关的选择

6根据1、给的电气条件，查表A-5，选择GN810T/200型高压隔离开关。

高压隔离开关选择校验表

序 号 1 2 3 4 6GN810T/200 选择 要求 ≥ ≥ ≥ ≥ 装设地点电气条件 结 论 项目 UW.M 项目 数据 10KV 200A 25.5KA 500KA2s 数据 10KV 17.32A 4.475KA 3.696KA2s 合格 合格 合格 合格 UN IN IN imax It2t ish.k1 I2tima 6经校验所选GN810T/200型高压隔离开关合格。

3、电所一次高压熔断器的选择

根据变压器一次侧高压额定电压10KV，额定电流17.32A，查表A--6-2，选择RN2-10/0.5-50型高压熔断器。

4、电所一次高压电流互感器的选择

根据变压器一次侧高压额定电压10KV，额定电流17.32A，查表A--7，选变比为100/5A的LQJ-10型电流互感器。Kes=225, Kt=90, t=1s, 0.5级二次绕组的Z2N=0.4。

动稳定性校验：Kes2I1N=225×1002=31.82KA  4.475KA，满足动稳定性要求。

热稳定性校验：(KtI1N)2t=1296KA2S  3.696KA2S，满足热稳定性要求。 所以选变比为100/5A的LQJ-10型电流互感器满足要求。

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5、电所一次高压电压互感器的选择

根据变压器一次侧高压额定电压10KV，额定电流17.32A，查表A--8，选 JDZJ-10型电压互感器电压比为10000/3：100/3：100/3，0.5 0.5级二次绕组额定负荷为50VA。

6、电所一次高压母线的选择

根据Ic1Sc1/3U1=256.4/103=14.8A ，选择TML-1×40×4 校验条件： alc TMY母线材料的最大允许应力al=140MPa

(3)(3)10kV母线的短路电流Ish=1.755KA；=4.475KA 三相短路时所受的最大电动力： ish0.9107N/A215.6N 0.2Fc(3)L15.60.9母线的弯曲力矩： M=1.404N。M 1010Fc(3)=3(4.475KA)2b2h0.0420.004母线的截面系数： W=1.06106 66母线在三相短路时的计算应力：c=

M1.404=1.32Mpa 6W1.0610可得，al=140MPac=1.32Mpa，满足动稳定性要求。 同理，低压母线选择TML-3×40×4。

7、柱绝缘子选择

绝缘子型号：ZA-10Y抗弯强度：Fal3.75kN（户内支柱绝缘子）

校验条件： FalFc(3) 母线采用平放在绝缘子上的方式，则：

)Fc(3F(3)l23sih(3)10a72N/（其中A。 a=200mm；l=900mm）

所以：Fc(3)= 3(4.475KA)20.9107N/A215.6N3.75kN满足要求。 0.2穿墙套管选择CWL-10/6000型

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六、变电所二次设备的选择与校验

（一）低压断路器的选择

第一车间低压断路器的选择DW15-200

1、瞬时脱扣器额定电流选择和动作电流整定

IN.ORIC52.2A，故选取IN.OR100A脱扣器 Iop(0)krelIpk=1.35×3×52.2=216.4A

查表A-9-5的整定倍数，选择3倍整定倍数瞬时脱扣器，则动作电流整定为3×100=300A216.4A 与保护线路的配合

Iop(0)300A4.5Ia14.5168756A 故满足要求。

2、长严时过电流脱扣器动作电流整定

动作电流整定：Iop(1)krelIc=1.1×52.2=57.42A

查表A-9-5，选择60-100中整定电流为60A的脱扣器，则Iop(1)=60A 与保护线路的配合 Iop()60AIa1168A 故满足要求。

3、断路器额定电流选择

IN.QFIN.OR=100A

查表A-9-4，选择200A DW15系列断路器，Ioc=50KA

断流能力校验

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Ioc=50KAish.k21.84Ik2=16.781KA

故满足要求。

4、灵敏度校验

Ik.min5000501.3 Iop3003故满足要求。

所以选低压断路器为DW15-200，过电流脱扣器额定电流为100A。

同理，第二车间低压断路器选择DW15-200，过电流脱扣器额定电流为100A。

第三车间低压断路器选择DW15-200，过电流脱扣器额定电流为100A。 第四车间低压断路器选择DW15-200，过电流脱扣器额定电流为100A。 第五车间低压断路器选择DW15-200，过电流脱扣器额定电流为100A。 生活区低压断路器选择DW15-400，过电流脱扣器额定电流为300A。

Ks（二）低压熔断器的选择

第一车间低压熔断器的选择：

1、选择熔体及熔断器额定电流

IN.FEIC=52.2A， IN.FEKIPK=0.4×3×52.2=62.6A

根据两式计算结果查表A-10，选IN.FE=80A。选RT0-100型熔断器，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A，最大断流能力为50KA。

2、校验熔断器能力

Ioc=50KA ish.k21.84Ik2=16.781KA 断流能力满足要求。

所以选低压熔断器为RT0-100，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A，最大断流能力为50KA。

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同理，第二车间低压熔断器选择为RT0-100，其熔体额定电流为60A，熔断器额定电流为100A，最大断流能力为50KA。

第三车间低压熔断器选择为RT0-100，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A，最大断流能力为50KA。

第四车间低压熔断器选择为RT0-100，其熔体额定电流为60A，熔断器额定电流为100A，最大断流能力为50KA。

第五车间低压熔断器选择为RT0-100，其熔体额定电流为60A，熔断器额定电流为100A，最大断流能力为50KA。

生活区低压熔断器选择为RT0-400，其熔体额定电流为300A，熔断器额定电流为400A，最大断流能力为50KA。

七、变电所高、低压线路的选择

为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。

根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。

（一）高压线路导线的选择

架空进线后接了一段交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV-350做引入线（直埋），高压主接线如附图三所示。

高压侧计算电流Ic1Sc1/3U1=256.4/103=14.8A所选电缆的允许载流量：Ial188AIC1=14.8A，满足发热条件。

（二）低压线路导线的选择

由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统；

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从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用BV型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：

（1）相线截面的选择以满足发热条件即，IalI30；

（2）中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足A00.5A； （3）保护线（PE线）的截面选择

A35mm2时，APE0.5A； A16mm2时，APEA

16mm2A35mm2时，APE16mm2

（4）保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。

结合计算负荷，查表A-12-2可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为： 第一车间:BV-1KV-3×16-1×10, Ial65A52.2A 第二车间:BV-1KV-3×16-1×10, Ial65A49.4A 第三车间:BV-1KV-3×16-1×10, Ial65A56.73A 第四车间:BV-1KV-3×10-1×6, Ial50A34.72A 第五车间:BV-1KV-3×16-1×10, Ial65A46.84A 生活区：BV-1KV-3×185-1×95, Ial300A284.88A

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八、变电所二次回路方案选择及继电保护的整定

（一）二次回路方案选择

1、二次回路电源选择

二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。

蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险；...............由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。

考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。

2、高压断路器的控制和信号回路

高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。

3、电测量仪表与绝缘监视装置

这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。

（1）10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。

（2）变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。 （3）电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。 （4）380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。 （5）低压动力线路：装设电流表一只。

4、电测量仪表与绝缘监视装置

在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD）（机械一次重合式）、备用电源自动

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投入装置（APD）。

（二）继电保护的整定

继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。

由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。

继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10 。其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。

此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。

1、变压器继电保护

变电所内装有两台10/0.4kV315kVA的变压器。低压母线侧三相短路电流为ish.k21.84Ik2=16.781KA，高压侧继电保护用电流互感器的变比为300/5A，继电器采用GL-25/10型，接成两相两继电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。 （1）过电流保护动作电流的整定

Krel1.3,Kre0.8,Kw1，Ki300/560 .Ilmax22I1NT4315/(103)218.24A 故其动作电流：Iop1.31218.24=5.915A

0.860动作电流整定为6A。

（2）过电流保护动作时限的整定

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由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为0.5s。

（3）电流速断保护速断电流倍数整定 取Krel1.5, Ikmax16.781，故其速断电流为：

1.5116.781=0.42 600.42因此速断电流倍数整定为： nqb=0.7

6 Iqb（4）10KV侧继电保护

在此选用GL-25/10型继电器。由以上条件得计算数据：变压器一次侧过电流保护的10倍动作时限整定为0.5s；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端的三相短路电流为4.475kA；变比为300/5A保护用电流互感器动作电流为6A。下面对高压母线处的过电流保护装置KA1进行整定。（高压母线处继电保护用电流互感器变比为300/5A） 整定KA1的动作电流

取ILmax2.5IC12.514.8=37A,

Krel1.3,Kre0.8,Kw1，Ki300/560故 Iop1.3137=1.002A

0.860根据GL-25/10型继电器的规格，动作电流整定为1.5A 。 整定KA1的动作时限：

母线三相短路电流Ik反映到KA2中的电流：IK2KW2IK=1.775×1/60=29.58A Ki229.584.93 Ik'(2)对KA2的动作电流Iop(2)的倍数，即：n26由《反时限过电流保护的动作时限的整定曲线》确定KA2的实际动作时间：

'=0.6s。 t2'KA1的实际动作时间：t1't20.7s0.6s0.7s1.3s

母线三相短路电流Ik反映到KA1中的电流：IK2KW2IK=1.775×1/60=29.58A Ki2供配电技术

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Ik'(1)对KA1的动作电流Iop(1)的倍数，即：n229.5819.72A 1.5所以由10倍动作电流的动作时限曲线查得KA1的动作时限：t11.1s。

2、0.38KV侧低压断路器保护

整定项目：

（1）瞬时过流脱扣器动作电流整定： 满足Iop(0)KrelIpk

Krel：对万能断路器取1.35；对塑壳断路器取2～2.5。 （2）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定： 满足: Iop(s)KrelIpk Krel取1.2。

另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长一个时间级差0.2s(0.4s,0.6s)。

（3）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定： 满足：Iop(l)KrelI30 Krel取1.1。 （4）过流脱扣器与被保护线路配合要求：

满足：Iop(l)KolIal Kol：绝缘导线和电缆允许短时过负荷倍数(对瞬时和短延时过流脱扣器，一般取4.5；对长延时过流脱扣器，取1.1～1.2)。 （4）热脱扣器动作电流整定：

满足：IopTRKrelI30 Krel取1.1，一般应通过实际运行进行检验。

可根据以上整定要求，参考相关产品资料对低压侧的NA1和TMS30系列低压断路器进行整定，在此不详述。

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九、防雷和接地装置的确定

（一）装设避雷针

室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果工厂处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。

高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气如下表。

避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。 低压侧装设避雷器

这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。

在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。

(二)接地及其装置

1、确定接地电阻

按相关资料可确定此工厂公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件： RE ≤ 250V/IE

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RE ≤ 10Ω

IE = IC = 60×(60＋35×4)A/350 = 34.3A 故 RE ≤ 350V/34.3A = 10.2Ω

综上可知，此工厂总的接地电阻应为RE≤10Ω

2、接地装置初步方案

现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2的扁钢焊接。

3、计算单根钢管接地电阻

单根钢管接地电阻RE(1) ≈ 100Ω·m/2.5m = 40Ω

4、确定接地钢管数和最后的接地方案

根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得ηE ≈ 0.66。 因此可得

n = RE(1)/(ηERE) = 40Ω/(0.66×4)Ω ≈ 15

考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。

接地装置为接地线和接地体的组合，结合本厂实际条件选择接地装置：交流电器设备可采用自然接地体，如建筑物的钢筋和金属管道。本厂的大接地体采用扁钢，经校验，截面选择为60mm2，厚度为3mm。铜接地线截面选择：低压电器设备地面上的外露部分截面选择为1.5mm2（绝缘铜线）；电缆的接地芯截面选择为1mm2。

所用的接地电阻选择：查表得接地电阻应满足R5，Re120V/IE 根据经验公式： REUN(Loh35lcab)其中：Ioh为同一电压的具有电联系的

350架空线线路总长度；Icab为同一电压的具有电联系的电缆线路总长度。

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则： RE(1)10(6354.5)=4.67

350所以，变电所的接地电阻应选为5。

十、心得体会及参考文献

通过本次设计，所学理论知识很好的运用到了实际的工程当中，在具体的设计过程中，真正做到了学以致用，并使自己的实际工程能力得到了很大的提高，从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；当困难解决了，

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工厂供配电系统设计

我会觉得豁然开朗，思路打开了；当设计经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感。同时，我也在思考，课程设计论文的完成预示着什么？

在搜集资料的过程中，我去图书馆，阅览室，利用空闲时间，上网搜集等各种方式方法，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后，我认真对资料进行分类，理论的、实际的例子等相关内容整理出来。

通过这次课程设计，我感到：为了完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中有乐，在实训过程中，有同学帮助一起完成，是我少走了许多弯路，最后终于完成了这次设计，我的心长长出了一口气，觉得身上的担子轻了一点，觉得就像打了一场仗，胜利的曙光就在眼前那种感觉。

最后，感谢学校给我们提供的实训环境和指导老师的精心指导！！！

参考文献

【1】 翁双安主编.供配电工程设计指导【M】.北京：机械工业出版社 【2】 翁双安主编.供电工程【M】. 北京：机械工业出版社

【3】 任元会主编.工业与民用配电设计手册【M】.3版.北京：中国电力出版社

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