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C.电业部门对功率因数要求值：
工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。
表2各车间低压负荷统计表
序号
车间名称
设备容量
/kW
需要系数
计算负荷
变压器台数
和容量
/kvar
/kV∙A
/kA
1
铸造车间
875
0.5
0.7
锻压车间
760
0.65
0.6
仓库
125
0.8
小计
2
机加车间
370
工具车间
400
模具车间
205
3
表面处理车间
275
动力车间
218
总装车间
150
试验站
68
（4）自然条件
本厂所在地区的年最高气温为40℃，年平均气温为20℃，年最低气温为-8℃，年最热月平均最高气温为30℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。
年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。
（二）设计内容及要求
1.确定车间变电所变压器的台数和容量；
2.电气主接线图设计；
3.确定短路计算点，计算三相短路电流；
4.主要电气设备选择与校验；
5.继电保护配置与整定计算（选择一个车间变电所进行整定计算）
要求阅读或检索的参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）：
[1]孙丽华主编.电力工程基础.北京：
机械工业出版社
[2]刘介才主编.工厂供电简明设计手册.北京：
机械工业出版社，1993
[3]刘介才主编.工厂供电.北京：
[4]段建元编.工厂配电线路及变电所设计计算.北京：
机械工业出版社，1982
[5]刘介才主编.工厂供电设计指导.北京：
机械工业出版社，1999
设计（论文）成果要求：
（包括设计或论文正文的字数和质量等要求等）
1.设计说明书一份（约5000字）：
包括设计任务所要求的各项设计计算过程、结果和表格，要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。
2.设计图纸：
电气主接线图和变压器保护原理展开图各一张。
进度及要求
起止日期
要求完成的内容及质量
2009.12.21－2010.1.13
主要内容包括：
确定车间变电所变压器的台数和容量；
电气主接线图设计；
确定短路计算点，计算三相短路电流；
主要电气设备选择与校验；
继电保护配置与整定计算。
要求尽可能准确，了解主要计算的方法，做到格式正确，内容全面。
审核（系主任）
批准（教务处）
XXXXXXX学院毕业设计（论文）评阅表
指导教师意见
指导教师签名：
2010年月日
评阅教师意见
评阅教师签名：
答辩成绩
答辩组长签名：
总评成绩
2010年月日
前言
本次10kV变电站电气部分设计，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。
设计主要内容包括车间变电所变压器台数和容量确定；
电气主接线图的设计；
短路计算点确定与三相短路电流计算；
本设计是根据设计任务的要求和《工厂供配电设计手册》设计，结合本厂所用电源及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,确定变电所位置和型式,确定变电所变压器台数和容量,选择变电所主接线方案及对变电所一次设备和进出线进行选择和校验,选择整定继电器保护装置,最后按要求写出设计说明书,并绘出设计图样。
为推行变电站标准化作业，加强变电站标准化作业的管理，规范作业指导书的编制，实施全过程控制；
电力行业的发展趋势是无人值班变电站将逐步取代有人值班变电站，使其安全性、经济性大大的提高。
这也是我们设计的目的。
在论文的设计和编写过程中得到了老师的指导，经过自己的辛勤劳动，在同学的配合下，终于完成了设计，在此致以诚挚的感谢。
由于本人的水平有限，文中难免有不足及漏洞之处，瑕疵难免，恳请老师批评指正。
摘要........................................................................................................................VIII
第1章负荷计算及主变压器的选择
1.1负荷计算的目的和内容...................................................................................1
1.2变电所位置的选择...........................................................................................5
1.3变压器台数的选择...........................................................................................6
第2章主接线方案的选择
2.1主接线的基本要求............................................................................................8
2.2主接线案例与分析............................................................................................9
第3章短路电流计算
3.1短路电流及其计算..........................................................................................11
3.2三相短路计算..................................................................................................11
第4章变电所一次设备的选择与校验
4.1设备型号选择的一般条件..............................................................................15
4.2高压断路器的选择..........................................................................................16
4.3高压隔离开关的选择......................................................................................17
4.4电流互感器的选择..........................................................................................18
4.5电压互感器的选择..........................................................................................20
4.6高压熔断器的选择..........................................................................................21
第5章继电保护的配置
5.1继电保护的基本要求......................................................................................23
5.210kV系统中应配置的继电保护....................................................................23
5.3变压器应配置的保护......................................................................................24
附录一10kV变电所主接线图...................................................................................28
附录二10kV高压柜的接线图...................................................................................29
附录三10kV变压器的保护原理展开图.................................................................30
后记........................................................................................................................31
参考文献......................................................................................................................32
摘要
变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，它直接影响整个电力系统、厂矿企业生产的安全与经济运行。
变配电所是由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。
变电所涉及方面很多，需要考虑的问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。
同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。
选择变电所高低压电气设备，为变电所平面及剖面图提供依据。
本变电所的初步设计包括了：
（1）确定车间变电所变压器的台数和容量；
（2）电气主接线图的设计；
（3）确定短路计算点，计算三相短路电流；
（4）主要电气设备选择与校验；
（5）继电保护配置。
[关键词]10kV变电站；
变压器；
电气主接线；
电气设备；
配电系统
1.1负荷计算的目的和内容
1.1.1负荷计算的目的
计算负荷确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。
计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。
如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；
如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘提早老化，甚至烧毁，以致发生事故，同样给国家造成损失。
为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。
因此，供配电设计的第一步，需要计算全厂和各车间的实际负荷。
1.1.2负荷计算方法
负荷计算的方法有需用系数法、二项式系数法、利用系数方法等等。
需用系数法是将用电设备的设备功率乘以需用系数和同时系数直接求出负荷。
需用系数法比较简单，因而广泛使用。
并且适用于计算变、配电所的负荷。
所以本次设计采用需用系数法，其计算方法[1]如下：
1.有功计算负荷的计算公式：
P30=KdPe（1-1）
Pe——用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kW）。
Kd——用电设备组的需要系数。
2.无功计算负荷的计算公式：
Q30=P30
（1-2）
3．视在计算负荷的计算公式：
S30=P30/
（1-3）
4．计算电流的计算公式：
I30=S30/
UN（1-4）
1.1.3负荷计算的内容
1.铸造车间Pe=875Kd=0.5
=0.7
=1.02
P30=875×
0.5=437.5kW
Q30=437.5×
1.02=446.25kvar
S30=437.5/0.7=625kV·
AI30=625/
*0.38=0.95kA
其他车间负荷计算同上
总的视在负荷计算：
P30
（1）=994+582+455.2=2031.2kW
Q30
（1）=1151.795+585.71+487.642=2866.505kvar
S30=
S30=3513.21kV∙A
表1.1各车间低压负荷统计表
需要系数Kd
/kV·
A
1.02
437.5
446.25
625
0.95
2*2500（kV·
A）
1.33
494
658.67
823.3
1.251
0.75
62.5
46.875
78.125
0.119
994
1151.795
1526.425
2.32
259
194.25
323.75
0.492
200
266
333.33
0.506
123
125.46
175.71
0.267
582
585.71
832.79
1.265
表面处理间
1.17
165
193.05
253.84
0.386
152.6
178.54
234.76
0.357
90
67.5
112.5
0.171
47.6
48.552
0.1
455.2
487.642
699.1
1.014
1.1.4无功负荷补偿[6]
1.1.4.1无功负荷补偿的目的：
由于用户的大量负荷如感应电动机、电焊机、气体放电灯等，都是感性负荷，使得功率因数偏低，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。
电力系统要求用户的功率因数不低于0.9，按照实际情况本次设计要求功率因数为0.92以上，因此，必须采取措施提高系统功率因数。
目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电容器装置。
要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。
最大负荷时的无功补偿容量QN·
C应为：
QN·
C=Q30-Q30'
=P30（
-
）（1-5）
按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。
因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。
低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化相应循环投切的电容器组数一般有4、6、8、10、12组等。
用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量qN·
C来确定电容器组数：
（1-6）
在用户供电系统中，无功补偿装置位置一般有三种安装方式：
（1）高压集中补偿补偿效果不如后两种补偿方式，但初投资较少，便于集中运行维护，而且能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿，以满足企业总功率因数的要求，所以在一些大中型企业中应用。
（2）低压集中补偿补偿效果较高压集中补偿方式好，特别是它能减少变压器的视在功率，从而可使主变压器的容量选的较小，因而在实际工程中应用相当普遍。
（3）低压分散补偿补偿效果最好，应优先采用。
但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止运用时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。
1.1.4.2具体计算
有功功率Pc=K∑p
ΣP30（1-7）
无功功率Qc=K∑q
ΣQ30（1-8）
视在功率S30=
（1-9）
式中：
对于干线，可取K∑p=0.85-0.95，K∑q=0.90-0.97。
对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K∑p=0.8-0.9，
K∑q=0.85-0.95。
由干线负荷直接相加来计算时，可取K∑p=0.9-0.95，K∑q=0.93-0.97。
Pc=K∑p
ΣP30=0.95
2031.2=1929.64kW
Qc=K∑q
ΣQ30=0.93
2866.505=2665.85kvar
Sc=
=3455.5kV∙A
本次设计采用低压集中补偿方式。
PCQCS30取自低压母线侧的计算负荷，
提高至0.92
=
=0.55
QN·
C=PC（
）=1929.64*[tan（arccos0.55）-tan（arccos0.92）]=2103kvar
选择BSMJ0.4-25-3型并联电容器，qN·
C=25kvar
=2103kvar/25kvar=84
补偿后的视在计算负荷
SC=
=2010kV·
=
=0.96>
0.9
1.2变电所位置的选择
1.2.1变电所位置的选择要求
变电所位置的选择，应根据下列要求经济技术、经济比较确定。
（1）接近电源；
（2）进出线方便；
（3）设备运输方便；
（4）尽量接近负荷中心；
（5）不应设在有剧烈振动或高温的场所；
（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；
（7）不应设在厕所、浴室或其他经常有水场所的正下发，且不宜与上述场所相贴近；
（8）不应设在有爆炸危险的正方或正下方，且不宜设在有火危险环境的正上方或正下方。
1.2.2变电所的布置
变电所的总体布置，应满足以下要求。
（1）便于运行维护和检修；
（2）保证运行安全；
（3）便于进出线；
（4）节约土地和建筑费用；
（5）适应发展要求。
1.2.3本变电所位置的选择
依据上述原则和要求以及本厂的具体情况，有利于交通运输，并且靠近于电源侧，正在几个大型的负荷中心。
远离了剧烈震动、高温、多尘、腐蚀性气体及常积水的场所来确定本变电所的位置，如图1.1所示。
1.3变压器的选择
1.3.1变压器台数的选择
变电所主变压器台数选择原则
（1）为了保证供电可靠，在变电所中一般应装设备用电源时，可装设两台主变压器。
如果有一个电源进线或变电所可由低压侧电力网取得备用电源时，可装设一台主变压器。
（2）当工厂绝大部分负荷属于三级负荷，其少量一、二级负荷可由邻压电网（10kv）取得备用电源时，可装设一台主变压器。
（3）装有两台及以上主变电器的变电所，当断开一台时，其余主变压器容量不应小于60%-70%的全部负荷，并应保证用户一、二级负荷。
1.3.2变压器容量的确定
变压器容量装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。
1.3.3本厂变压器容量的确定
变压器的容量计算：
SNT=（0.6～0.7）S30（1-10）
SNT=0.6×
3513.21=2283.59kV·
即可选定两台容量为2500kV·
A的变压器。
本厂负荷较大，经过整定计算后可的S30=3513.21kV·
A，要求选择两台变压器，根据公式SNT=（0.6～0.7）S30计算，可选用两台容量为2500KV·
变压器型号为S9－2500/10的变压器。
表1.2变压器S9－2500/10的技术参数
额定容量
（KVA）
额定电压
损耗
短路阻抗
连接
一次
二次
空载
负荷
6.5%
组标号
2500
10.5
0.4
3200
20700
Y,Yd11
降压变电所
两台主变压器
图1.1厂总平面图
2.1主接线的基本要求
主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。
它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。
概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。
2.1.1安全性
安全包括设备安全及人身安全。
一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。
2.1.2可靠性
不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度因素有关
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