XX机械厂降压变电所的电气设计完整.docx
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XX机械厂降压变电所的电气设计完整
XX机械厂降压变电所的电气设计
1负荷计算和无功功率补偿
1.1负荷计算
机械厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量Pe/kw
需要系数Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kw
S30/kva
I30/A
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
1.02
90
91.8
——
——
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
——
——
小计
306
—
94.8
91.8
132
201
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
1.17
105
123
——
——
照明
8
0.7
1.0
0
5.6
0
——
——
小计
358
—
110.6
123
165
251
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
——
——
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
——
——
小计
155
—
94
67.5
——
——
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
0.75
125
93.8
——
——
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
——
——
小计
255
—
129
93.8
160
244
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
0.75
8
6
——
——
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
——
——
小计
21
—
8.8
6
10.7
16.2
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
1.33
108
144
——
——
照明
7
0.9
1.0
0
6.3
0
——
——
367
—
114.3
144
184
280
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
1.17
80
93.6
——
——
照明
10
0.8
1.0
0
8
0
——
——
小计
—
88
93.6
128
194
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
0.75
35
26.3
——
——
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
——
——
小计
51
—
—
35.8
26.3
44.4
67
9
装配车间
动力
180
0.3
0.7
1.02
54
55.1
80.6
122
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
37.4
——
——
小计
186
—
58.8
0
——
——
10
机修车间
动力
180
0.2
0.65
1.17
32
37.4
——
——
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
——
——
小计
164
—
35.2
37.4
51.4
78
11
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272
413
总计（380V侧）
动力
2220
1015.3
856.1
——
——
照明
403
计入Kep=0.8
Keq=0.85
0.75
812.2
727.6
1090
1656
1.2无功功率补偿
Qc=P30（tanφ1-tanφ2）=812.2[tan（arccos0.75）-tan（arccos0.92）]kvar=370kvar
选PGJ1型低压自动补偿屏（如图2.1所示），并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量84kvar*5=420kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表所示：
项目
cosφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kvar
S30/kva
I30/A
380v侧补偿前负荷
0.75
812.2
727.6
1090
1656
380v侧无功补偿容量
-420
380v侧补偿后负荷
0.935
812.2
307.6
868.5
1320
主变压器功率损耗
0.015S30=13
0.06S30=52
10kv侧负荷计算
0.92
825.2
359.6
900
52
2变电所位置和形式的选择
2.1变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定
1）接近负荷中心；
2）进出线方便；
3）接近电源侧；
4）设备运输方便；
5）不应设在有剧烈振动或高温的场所；
6）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。
7）不应设在地势低洼和可能积水的场所。
2.2变电所的形式（类型）
（1）车间附设变电所
（2）车间内变电所
（3）露天（或半露天）变电所
（4）独立变电所
（5）杆上变电台
（6）地下变电所
（7）楼上变电所
我们的工厂是10kv以下，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。
在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，p1、p2、p3……p10分别代表厂房1、2、3……10号的功率，设定p1、p2……p10并设定p11为生活区的中心负荷，如图3-1所示。
而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：
把各车间的坐标带入（3-1）（3
3变电所主变压器与主接线方案的选择
3.1根据工厂的负荷情况和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案
3.2类型
我们这里选S9-630/10或S9-1000/10（下一章具体介绍选哪一台比较好）主变压器的联结组为Yyn0。
根据上面考虑的两种主变压器方案可设计出下列两种主接线方案：
3.3装设一台主变压器的主接线方案
3.4装设两台主变压器的主接线方案
3.5主接线方案的技术经济比较
从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。
4短路电流的计算
4.1绘制计算电路与计算
4.2确定短路计算基准值
设基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uc=1.05UN。
UC为短路计算电压，即高压侧Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv，则
4.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值
电力系统
架空线路
电力变压器
式中，Sn为变压器的额定容量
因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示
4.4k-1点的相关计算
4.4.1总电抗标幺值
4.4.2三相短路电流周期分量有效值
4.4.3其它短路电流
4.4.4三相短路容量
5k-2点的相关计算
5.1总电抗标幺值
5.2三相短路电流周期分量有效值
5.3其它短路电流
5.4三相短路容量
以上短路计算结果综合图表5-1所示
6变电所一次设备的选择与校验
6.1电气设备选择的一般原则
电气设备选择的一般原则主要有以下几条：
（1）按工作环境与正常工作条件选择电气设备。
1）根据设备所在位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备型号。
2）按工作电压选择电气设备的额定电压。
3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。
电气设备的额定电流IN应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax（或计算电
流Ij），即
IN≥Imax
或IN≥Ij（7—1）
（2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定。
为保证电气设备在短路故障时不至损坏，按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。
动稳定：
电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下，电气设备不至损坏。
热稳定：
电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。
（3）开关电器断流能力校验。
断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务，所以开关电器还必须校验断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量.
6.2高低压电气设备的选择
高压侧一次设备的选择与校验
a按工作电压选择
设备的额定电流IN不应小于所在的电路计算电流I30，既IN>I30
b按断流能力选择
6.2.2隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验
a动稳定度校验
低压侧一次设备的选择与校验
同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如图6-2所示，所选数据均满足要求。
高低压母线的选择
查表得到10kv母线选LMY-3（40*4mm），即母线尺寸为40mm*4mm
380V母线选LMY-3（120*10）+80*6，即母线尺寸为120mm*10mm，而中性母线尺寸为80mm*6mm。
7变电所进出线与临近单位联络线的选择
7.110kv高压进线和引入电缆的选择
7.1.110kv高压进线的选择校验
采用LJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kv公用干线。
a）按发热条件选择由I30=Int=57.7A与室外环境温度33℃，查表得，初选LJ-16，其35℃时的Ial=93.5，满足发热条件。
b）校验机械强度查表得，最小允许截面积AMIN=35mm2而LJ-16满足要求，故选它。
由于此线路很短，不需要检验电压损耗。
7.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验
采用JL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。
因此JL22-10000-3*25电缆满足要求。
7.2380V低压出线的选择
7.2.1铸造车间
馈电给1号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
7.2.2锻压车间
馈电给2号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.3热处理车间
馈电给3号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.4电镀车间
馈电给4号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.5仓库
馈电给5号厂房的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型5根穿硬塑料管埋地敷设。
7.2.6工具车间
馈电给6号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.7金工车间
馈电给7号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.8锅炉房
馈电给8号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.9装备车间
馈电给9号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.10机修车间
馈电给10号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.11生活区
7.3作为备用电源的高压联络线的选择校验
采用YJL22-10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的临近单位变配电所的10KV母线相连。
7.3.1按发热条件选择
7.3.2校验电压损耗
由此可见满足要求电压损耗5%的要求。
7.3.3短路热稳定校验
按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25mm的交联电缆是满足热稳定要求的。
而临近单位10kv的短路数据不知，因此该连路线的短路热稳定校验计算无法进行只有暂缺。
以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表7-1所示。
8变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
8.1高压断路器的操作机构控制与信号回路:
断路器采用手动操作机构，其控制与信号回路如《工厂供电设计指导》图6-12所示。
8.2变电所的电能计量回路:
变电所高压侧装设专用计量柜，装设三项有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。
计量柜由上级供电部门加封和管理。
8.3变电所的测量和绝缘检查回路:
变电所高压侧装有电压互感器。
其中电压互感器3个JDZJ-10型，组成Y0/Y0/开口Y0/Y0/的接线，用以实现电压测量和绝缘检查，其接线图见《工厂供电设计指导》图6-8.作为备用电源的高压联络线上，装有三项有功电度表和三项无功电度表、电流表，接线图见《工厂供电设计指导》图6-9。
高压进线上，也装上电流表。
低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压线路照明上装上三相四线有功电度表。
低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。
每一回路均装设电流表。
低压母线装有电压表，仪表的准确度等级应符合要求。
8.4变电所保护装置
8.4.1主变压器的继电保护装置
1）装设瓦斯保护：
当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应付动作于高压侧断路器。
2）装设反时限过电流保护：
采用型感应式过电流继电器，两项两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。
动作电流整定
因此过电流保护动作电流整定为10A。
8.4.3过电流保护动作时间的整定
因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间可整定为最短的0.5s。
8.4.4过电流保护灵敏度系数的校验
8.5装设电流速断保护
8.5.1速断电流的整定：
8.5.2电流速断保护灵敏度的校验
8.5.3作为备用电源的高压联络线的继电保护装置
1）装设反时限过电流保护
（1）过电流保护工作电流的整定
按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。
（2）过电流保护灵敏度系数
因无临近变单位电所10kv母线经联络线到本场变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有略。
8.6装设电流速断保护
亦利用GL15的速断装置。
但因无临近单位变电所联络线到本场的变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有略。
8.6.1变电所低压侧的保护装置
1）低压总开关采用DW15-1500/3型低压断路器，三项均装设过流脱扣器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路，脱扣器动作电流的整定可参看参考文献和其他有关手册。
2）低压侧所有出线上均采用DZ20型低压断路器控制，瞬间脱扣器可实现对线路的短路故障的保护，此限于篇幅，整定略。
9变电所防雷保护与接地装置的设计
9.1变电所的防雷保护
9.1.1直击雷防护
在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。
避雷针采用直径20mm的镀锌圆钢，避雷带采用25mm*4mm的镀锌扁钢。
9.1.2雷电侵入波的防护
1）在10kv电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。
引下线采用25mm*4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。
2）在10kv高压配电室内装设有GG-1A-54型开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主变压器。
主变压器主要靠此避雷器保护，防雷电波的危害。
3）在380V低压架空线的出线杆上，装设保护间隙，，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护低压架空线侵入的电雷波。
9.2变电所公共接地装置的设计
9.2.1接地电阻的要求
按《工厂供电设计指导》表9-6.此边点的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：
其中
因此公共接地电阻RE<4欧。
9.2.2接地装置的设计
采用2.5m，直径50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶距地面0.6米，管间用40mm*4m的镀锌扁钢焊接而成。
变电所的变压器室有两条接地干线，高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接而成，接地干线均采用25mm*4mm的镀锌扁钢。
变电所接地装置平面布置图如图9-1所示，接地电阻的验算：
9.3元件明细表：
元件明细表
名称
型号
作用
数量
隔离开关
GN8-10/200
隔离高压电源
8
断路器
SN10-10Ⅰ/630
切除短路故障
3
避雷器
FS4-10
保护设备的绝缘
2
变压器
S9-630/10
改变电压
1
电流互感器
LQJ-10
测量比较大的电流
3
电压互感器
JDZJ-10
测量比较大的电压
2
熔断器
RN2-10
短路保护
2
10kv侧高压进线
LGJ-35
——
——
380v侧低压出线
VLV22-10000
——
——
结束语
此次课程设计要感谢系里的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有机会实践锻炼，更要感谢指导老师的细心指导，没有你们的指导靠自己不可能那么顺利完成。
对待这次课程设计我也是非常认真，积极努力与同学老师进行商讨，并不断从中找到自己的不足，努力发现问题并与时解决问题。
通过这次课程设计，我深深懂得了要不断把所学知识学以致用，还需通过自身不断努力，不断提高自己的分析问题、解决问题的能力，同时也提高了我的专业技能，拓展了我的专业知识面，使我更加体会到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考、和谨慎稳重。
变电所照明设计规范
摘要：
照明系统是变电站的重要组成部分，良好的照明是变电站稳定、安全运行的重要保障。
变电站照明设计作为变电站设计中重要的一环，直接决定了变电站照明的实际效果，更关系到供电的可靠程度。
照明设计是一项周密、细致的工作，涉与的问题方方面面。
本文对照明设计中经常遇到的一些问题与需要考虑的因素进行了阐述，供有关人员参考。
变电所照明设计常用计算公式：
1、变电所照明分支线路负荷计算:
Pjs＝∑Pz（1＋α）（kW）
2、照明主干线路负荷计算:
Pjs＝∑KxPz（1＋α）（ kW）
3、照明负荷不均匀分布时负荷计算:
Pjs＝∑Kx3Pzd（1＋α）（ kW）
前言
照明系统是变电站的重要组成部分，好的照明设计，可以为运行和检修
人员创造舒适合理的视看环境，提高运行维护的工作效率，保证电网安全、稳定、可靠运行。
同时，变电站照明设计也是一项周密、细致的工作，涉与的问题方方面面，需要考虑的因素很多，如果抓住其中的重点所在，不但使设计工作事半功倍，更可以使设计成果更加精益、合理。
1.变电站照明的划分
根据不同的划分原则，可将变电站照明进行划分。
按照装设方式划分，可以分为一般照明、局部照明、混合照明。
按照照明性质划分，可以分为正常照明和事故照明。
按照安装位置划分，可以分为室外照明和室内照明。
室外照明包括设备区照明、道路照明等。
室内照明包括配电室照明、控制室照明、走廊照明、生活间照明等。
2.照度计算
为保证创造出舒适的视看环境，照度计算是照明设计中必不可少的一项重要任务。
光线太强或者太弱均会影响运行和检修人员站内工作的效率。
因此，我们必须要了解多强的光是适合工作的。
2.1照度
首先引入照度的概念，照度即为光照强度，物理上可以解释为单位面积上通过的光通亮，也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比。
单位一般用lx（l勒克斯）表示，代表1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度。
表1 变电站各场所照度标准值
工作场所
照度值（Lx）
室内
主控室/值班室
300
控制室
300
配电装置室
200
变电器室/电容器室
100
蓄电池室
50
电缆隧道
15
生活间
50
检修间
50
室外
设备标志
10
操作机构
10
通道
5
2.2变电站各场所照度规范
根据中华人民共和国标准《建筑照明设计标准》GB50034-2021与《火力发电厂和变配电照明设计技术规定》SDGJ56-83相关规定，变电站各个场所正常照明的照度值应满足表1中的规定，事故照明的照度值按正常照明照度值的10%-15%选取，疏散照明的照度值要求不应低于0.5lx。
2.3照度计算
照度计算即算出某一个点或者某一个面上的照度值。
对于变电站照明设计来说，可以根据表1中各个场所的标准照度值，反过来计算需要的照明设施数量与安装位置。
计算照度常用的方法主要有逐点计算法和利用系数法。
逐点计算法计算结果准确，但计算量较大，工程实际中应用较少。
利用系数法计算简单，适用于计算精度不高的场合，因此在工程实际中经常用到。
其主要根据照度定义与灯具的利用系数，同时考虑灯具的使用环境进行计算，公式如下：
其中，Eav为工作面上的平均照度；n为照明设施数量；φ为单个照明设施的光通量；U为利用系数；M为综合系数，考虑到灯具随着寿命衰减、环境因素、维护情况等，一般取0.7；A为受照面积[4]。
照明设计中经常会取Eav为某场所的标准照度值，将上述公式变换：
n即为该场所所需的最少照明设施数量。
3.光源选择
良好的光源是保证照明质量的基础。
首先，优质的光源应满足以下四点要求[6]:
1）灯光源发出的光应为全色光，这样不容易造成视觉疲劳；
2）灯光光谱成份中应没有紫外线和红外线，大部分为可见光，发光效率高，且能消除紫外线和红外线对人眼的伤害，改善用眼环境；
3）光的色温应贴近自然光，人眼的适应性强，视觉效果好；
4）灯光为无频闪光，降低人眼调节器官的紧张度，减少视觉疲劳。
同时，考虑到电力设备周围总是存在着较大的电磁场，为了保障工作安全和照明质量，灯具的选择应满足防震、防腐、防水、散热等要求，且照明亮度和使用寿命应当较高。
因此，就照明灯具而言，主控室多采用LED灯，控制室与高压配电室多采用节能型日光灯，室外照明多采用大功率LED泛光灯。
上图中主控室LED灯为—免维护LED三防灯QC-SL002（此款灯可同时做应急照明灯用）
4.照明设施的选择和布置
根据工业场所“两型一化”与“节能环保”的要求，变电站照明设计应满足以下几点要求：
1）节约成本，优化配置以降低维护成本；
2）灯具布局规范、合理、美观，检修、维护方便；
3）使用优质灯具，消除照明安全隐患；
4）达到舒适的照明亮度和均匀度。
因此，进行照明设计时，首先应考虑以下几点：
1）选择合适的照明器。
不同场所对照明的要求不同，各种照明器的
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