工厂10kv供配电设计
目 录
第章 设计容求 1
11原始资料分析 1
111工厂总面图 1
112负荷情况 1
113供电协议 2
114然条件 2
12设计原基求 2
121 设计务 2
122设计目 2
123设计务求 3
第二章 负荷计算功补偿 4
21负荷计算功功率计算 4
22功功率补偿计算 6
23年耗电量估算 7
第三章 变电位置型式选择 8
31变配电址选择般原 8
32变配电址选择般方法 8
321负荷指示图法 8
322负荷功率矩法确定负荷中心 9
33变配电位置型式确定 9
第四章 变台数容量选择接线方式 11
41变电变台数选择 11
42变电变容量选择 11
43变电接线方式选择 12
第五章 短路电流短路容量计算 13
51短路计算目假设 13
511短路电流计算目 13
512短路电流计算般规定 13
52短路电流计算步骤 13
53元件阻抗计算 15
54 K1点短路计算 15
55 K2点短路计算 15
第六章 次设备选择校验 17
61电气设备选择原 17
62 变电高压次设备选择 17
621 高压断路器 18
622 高压熔断器 18
623 互感器 18
624 接开关绝缘子母线 18
63 变电高压次设备动稳定校验 18
64 变电高压次设备热稳定校验 19
65 变电低压次设备热稳定校验 20
66 变电低压次设备动稳定校验 20
第七章 变电高低压线路选择 22
71 高压线路导线选择 22
72 低压线路导线选择 22
第八章 变电二次回路方案选择继电保护整定 24
81 二次回路方案选择 24
82 继电保护整定 24
第九章 防雷接装置确定 26
91 防雷装置确定 26
92 直击雷防治 26
93 雷电侵入波防治 26
94 接装置确定 26
总结体会 28
参考文献 29
第章 设计容求
11原始资料分析
111工厂总面图
图11 某工厂总面示意图
112负荷情况
厂数车间两班制年负荷利时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全厂设降压变电车间（380V侧）负荷统计情况表11示
表11 车间负荷统计资料
编号
名称
设备容量kW
需
系数
cosΦ
tanΦ
计算负荷
PckW
Qckvar
SckVA
IcA
1
铸造车间(二)
350
025
075
088
2
锻压车间
320
03
060
133
3
金工车间
400
02
065
117
4
工具车间
375
035
060
133
5
电镀车间（二）
250
05
075
088
6
热处理车间
175
06
080
075
7
装配车间
185
03
070
102
8
机修车间
160
025
065
117
9
锅炉房（二）
60
07
080
075
10
仓库
50
04
080
075
总计
—
113供电协议
1．供电电源：厂附条10kV公电源干线取工作电源该干线走参工厂总面图干线首端距离厂约8km
2．系统短路数：干线首端装设高压断路器断流容量400MVA断路器配备定时限电流保护电流速断保护定时限电流保护整定动作时间3s满足工厂二级负荷求采高压联络线邻单位取备电源
3．电业部门功率数求值 工厂负荷时功率数低090
114然条件
厂区年高气温40℃年均气温20℃年低气温8℃年热月均高气温30℃年热月08m处均温度25℃年雷暴日数32天土壤性质砂质粘土
12设计原基求
121 设计务
1．负荷计算功功率计算补偿
2．变电位置型式选择
3．变压器台数容量接线方案选择
4．短路电流计算
5．变电次设备选择校验
6．变电高低压线路选择
7．变电二次回路方案选择继电保护整定
8．防雷接装置确定
122设计目
1．进步巩固理知识培养学理知识实际中应力
2．掌握供配电设计基方法
3．通解决种实际问题培养独立分析解决实际工程技术问题力
4．电力工业关政策方针技术规程定解
5．计算绘图设计说明书等方面训练
6．培养查阅图书资料工具书力
7．培养工程绘图书写技术报告力
8．培养团队合作沟通交流力
123设计务求
根电力系统分析课程学理知识工厂供电设计发电厂电气基理负荷已确定情况完成工厂项电气设计具体容设计课题’栏求完成部分具体计算
第二章 负荷计算功补偿
21负荷计算功功率计算
（21）
（22）
（23）
（24）
式（21）（22）（23）（24）表11数带入：
1铸造车间：
2锻压车间：
3金工车间：
4工具车间：
5电镀车间：
6热处理车间：
7装配车间：
8机修车间：
9锅炉房：
10仓库：
取全厂时系数：全厂计算负荷：
现计算结果汇总表21示
表21 车间负荷计算结果
编号
名称
设备容量kW
需
系数
cosΦ
tanΦ
计算负荷
PckW
Qckvar
SckVA
IcA
1
铸造车间(二)
350
025
075
088
875
77
11656
1771
2
锻压车间
320
03
060
133
96
12768
15974
24271
3
金工车间
400
02
065
117
80
936
12313
18708
4
工具车间
375
035
060
133
13125
17456
21840
33183
5
电镀车间（二）
250
05
075
088
125
110
16651
25299
6
热处理车间
175
06
080
075
105
7875
13125
19942
7
装配车间
185
03
070
102
555
5661
7928
12046
8
机修车间
160
025
065
117
40
468
6456
9353
9
锅炉房（二）
60
07
080
075
42
315
525
7977
10
仓库
50
04
080
075
20
15
25
3798
总计
—
78125
787155
110904
168506
22功功率补偿计算
计算变压器低压侧视计算负荷：
时低压侧功率数：
原始资料提供供电协议中求知高压侧功率素应低09高压侧功率数090低压侧补偿功率数应高090
变压器身存损耗里取：低压侧功率数07提高095需采取功补偿措施里采加装联电容器方式进行功补偿低压侧需装设联电容器容量：
（25）
取：540补偿变电低压侧视计算负荷：
变压器功率损耗：
变电高压侧计算负荷：
补偿功率数： 满足（090）求
23年耗电量估算
年功电消耗量年功电耗电量式计算
年功电消耗量： （26）
年功电耗电量： （27）
结合厂情况年负荷利时数4600h取年均功负荷系数年均功负荷系数厂：
年功耗电量：
年功耗电量：
第三章 变电位置型式选择
31变配电址选择般原
变配电址选择应根列求技术济分析较确定
①量接负荷中心降低配电系统电损耗电压损耗色金属消耗量
②进出线方便特便架空进出线
③应妨碍企业发展扩建
④接电源侧特工厂总降压变电高压配电
⑤设备运输方便特考虑电力变压器高低压成套配电装置运输
⑥应设剧烈震动高温场法避开时应相应保护措施
⑦宜设尘腐蚀性气体场法远离时应污染原风侧
⑧应设厕浴室常积水场正方宜述场相邻
⑨应设爆炸危险环境正方正方宜设火灾危险环境正方正方爆炸火灾危险环境建筑物毗连时应符合现行国标GB500581992规定
⑩应设势低洼积水场
32变配电址选择般方法
321负荷指示图法
负荷指示图指电力负荷定例负荷圆形式标示工厂车间面图车间（建筑）负荷圆圆心应车间（建筑）负荷重心（负荷中心）致相等负荷体均匀分布车间（建筑）重心车间（建筑）中心负荷分布均匀车间（建筑）重心应偏负荷集中侧
负荷圆半径r车间（建筑）计算负荷
(31)
31式中车间（建筑）功计算负荷（kW）K负荷圆例（）
工厂负荷指示图直观致确定工厂负荷中心必须结合条件综合分析较方案
选择佳方案确定变配电址
322负荷功率矩法确定负荷中心
假设负荷（均功计算负荷）选直角坐标系中坐标（）（）（）现假设总负荷负荷中心坐标P（XY）仿力学中求重心力矩方程：
（32）
（33）
写成般式：
（34）
（35）
求负荷中心坐标：
（36）
（37）
确定变配电位置
33变配电位置型式确定
根3132述结合设计工厂总面图重心法出变配电确切位置先假定坐标原点然根式(32)(33)(34)(35)(36)(37)计算出工厂负荷中心然根选择变电位置原确定出变电具体位置根工厂理位置进行布线述原求变电位置图31示A
厂二级重负荷考虑供电性求采两路进线路10kV公市电架空进线（中间电缆接入变电）路引邻厂高压联络线
图31 工厂变电位置位置A示意
变电型式电负荷状况周围环境情况确定根变电位置型式选择规定GB50053－1994规定结合厂实际情况里变电采单独设立方式
第四章 变台数容量选择接线方式
41变电变台数选择
变压器台数应根负荷特点济运行进行选择符合列条件时宜装设两台变压器：量级二级负荷季节性负荷变化较集中负荷较结合厂情况考虑二级重负荷供电安全选择两台变压器
42变电变容量选择
设计选择两台变变压器选择单台容量时台变压器容量应时满足两条件：
1．台变压器单独运行时宜满足：
2．台变压器单独运行时应满足：满足全部二级负荷需求
第二章表21知工厂二级负荷
代入数：
考虑厂气象资料（年均气温）选变压器实际容量满足求时考虑未5~10年负荷增长里假设负荷年5速度增长10年54661里初步取630考虑安全性性问题确定变压器SC9系列干式变压器型号：SC963010技术指标表41示
表41 SC963010型变压器技术指标
型号
W
(75)W
()
dB（A）
kg
SC963010
1200
5400
4
12
52
2210
注：—空载损耗—负载损耗—阻抗电压—空载电流—声压级—总重
43变电接线方式选择
方案Ⅰ：高低压侧均采单母线分段优点：断路器母线分段重户母线段引出两回路两电路供电段母线障时分段断路器动切障母线保证正常段母线间断供电致重户停电 缺点：段母线母线隔离开关检修时该母线出线须停电出线双回路时常架空线路出现交叉跨越扩建时需两方均衡扩建
方案Ⅱ：单母线分段带旁路优点：具单母线分段全部优点检修断路器时中断户供电缺点：常型电厂变电中枢投资高
方案Ⅲ：高压采单母线低压单母线分段优点：变压器检修发生障时通切换操作迅速恢复整变电供电缺点：高压母线电源进线进行检修发生障时整变电需停电
三种方案均满足接线求采三方案时济性佳性相两方案差采方案二需断路器数量接线复杂济性较差采方案满足负荷供电求较济次设计选方案Ⅰ
（处应该张变电接线图请补全）
第五章 短路电流短路容量计算
51短路计算目假设
511短路电流计算目
1．选择电气接线时较种接线方案确定某接线否需采取限制短路电流措施等均需进行必短路电流计算
2．选择电气设备时保证设备正常运行障情况安全工作时力求节约资金需进行全面短路电流计算
3．设计屋外高压配电装置时需短路条件检验软导线相间相安全距离
4．选择继电保护方式进行整定计算时需种短路时短路电流
5．接装置设计需短路电流
512短路电流计算般规定
1．验算导体电器动稳定热稳定电器开断电流短路电流应工程设计规划容量计算考虑电力系统远景发展规划（般期工程建成5～10年）确定短路电流计算时应发生短路电流正常接线方式应仅切换程中列运行接线方式
2．选择导体电器短路电流电气连接网络中应考虑具反馈作异步电机影响电容补偿装置放电电流影响
3．选择导体电器时带电抗器回路计算短路点应选择正常接线方式时短路电流点
4．导体电器动稳定热稳定电器开断电流般三相短路验算
52短路电流计算步骤
目前电力变电站建设工程设计中计算短路电流方法通常采实曲线法步骤：
1．选择计算短路电流短路点位置
2．选设计接线方式画出等值电路网络图
1）网络图中首选掉系统中负荷支路线路电容元件电阻
2）选取基准容量基准电压Ub（般取级均电压）
3）元件电抗换算基准值标电抗
4）面推断绘出等值网络图
3．网络进行化简供电系统限系统考虑短路电流周期分量衰减求出电流短路点电抗标幺值转移电抗
4．求计算电抗
5．运算曲线查出短路电流标值
6．计算名值短路容量
7．计算短路电流击值
1）网络进行化简供电系统限系统考虑短路电流周期分量衰减求出电流短路点电抗标幺值计算短路电流标幺值名值
标幺值：名值：
2）计算短路容量短路电流击值
短路容量：短路电流击值：
8．绘制短路电流计算结果表
厂供电系统简图图51示采两路电源供线路距厂8km馈电变电站LGJ185架空线（系统∞电源计）该干线首段装高压断路器断流容量400MVA路邻厂高压联络线
图51 工厂供电系统示意图
面计算厂变电高压10kV母线k1点短路低压380V母线k2点短路三相短路电流短路容量
53元件阻抗计算
1．系统电抗Xs：
2．架空输电线路电抗04Ωkm
3．变压器电抗：
绘短路等效电路图图52示
54 K1点短路计算
1．短路总电抗：
2．三相短路周期分量效值：
3．短路击电流短路全电流效值：
4．短路容量：
55 K2点短路计算
1．短路总电抗：
2．三相短路周期分量效值：
3．短路击电流短路全电流效值：
4．短路容量：
第六章 次设备选择校验
61电气设备选择原
电气装置中载流导体电气设备正常运行短路状态时必须安全运行保证电气装置性济性必须正确选择电气设备载流导体种电气设备选择般程序：先正常工作条件选择出设备然短路条件校验动稳定热稳定
电气设备载流导体设计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扩建留定余
电气设备选择般求包括：
1．应满足正常运行检修短路电压情况求考虑远景发展需
2．应环境条件校核
3．应力求技术先进济合理
4．选择导体时应量减少品种
5．扩建工程应量新老电气型号致
6．选新产品均应具试验数正式鉴定合格
7．短路条件校验热稳定动稳定
8．验算导体110kV电缆短路热稳定时计算时间般采保护动作时间加相应断路器全分闸时间电器计算时间般采备保护动作时间加相应断路器全分闸时间断路器全分闸时间包括断路器固分闸时间电弧燃烧时间
62 变电高压次设备选择
变电位置型式确定电气设备开关柜安装变电高压设备装柜子里选择户电气设备高压电器应高情况长期安全运行估设备额定电压电网额定电压采海输配电气限公司JYN10型户移开式交流金属封闭开关设备
621 高压断路器
正常工作条件选择额定电压额定电流：
选ZN10125020断路器断路器额定电流：1250A额定电压：10kV
622 高压熔断器
熔断器额定电流选择中熔断器额定电流变压器额定电流15~2倍电压互感器熔断器需考虑负荷电流设计选浙江西电高压电气限公司熔断器：额定电流05A三相断流容量1000MVA开断电流20kA
623 互感器
电流互感器：海华通LZZBJ910干式电流互感器额定电压10kV额定绝缘124275KV精度05级
电压互感器：次额定电压选择满足选择海华通JDZX10电压互感器
624 接开关绝缘子母线
接开关：选锡中亚电器设备厂JN151220接开关
绝缘子型号：ZA10Y抗弯强度375kN（户支柱绝缘子）
母线型号：TMY3504TMY38010+1606
高压配电柜引出10kV三芯电缆采交联聚乙烯绝缘电力电缆型号：YJV350钢铠护套缆芯高工作温度
63 变电高压次设备动稳定校验
1．高压断路器：校验条件：
查资料知满足条件
2．电流互感器：满足条件
3．接开关：满足求
4．绝缘子：母线采放绝缘子方式：（中200mm900mm）：满足求
5．母线：校验条件： TMY母线材料允许应力140Mpa
三相短路时受电动力
母线弯曲力矩：
母线截面系数：
母线三相短路时计算应力：
满足动稳定性求
64 变电高压次设备热稳定校验
1．高压断路器：校验条件：断路器热稳定电流20kA时间4S满足求
2．电流互感器：满足求
3．接开关：满足求
4．母线：校验条件：取
母线截面：
允许面积：满足求
5．电缆：截面积允许面积满足求
65 变电低压次设备热稳定校验
低压侧选择天威集团保定高压开关厂GCS型低压抽出式开关柜选低压次设备：
低压断路器：NA1型智万断路器 ABB公司simax塑壳断路器
低压熔断器：NT系列 电压互感器：JDZ1系列
电流互感器：LMZJ1 LMZ1 系列
母线型号：TMY3（8010）+1（606）
绝缘子型号：ZA6Y抗弯强度：375kN（户支柱绝缘子）
功补偿柜：选广州南网电子科技限公司两部TQB800智全动功补偿控制柜柜型选GCK
66 变电低压次设备动稳定校验
根低压次设备选择校验项目条件进行低压次侧设备选择需熔断器刀开关断路器进行校验关低压电流互感器电压互感器电容器母线电缆绝缘子等校验项目高压侧相应电器相里仅列出低压母线校验：
380V侧母线母线动稳定性校验条件：
TMY母线材料允许应力140MPa
380V母线短路电流三相短路时受电动力：
母线弯曲力矩：
母线截面系数：
母线三相短路时计算应力：
140MPa满足动稳定性求
380V侧母线热稳定性校验：校验条件：取
母线截面： A8010800
允许截面：
满足热稳定性求
第七章 变电高低压线路选择
保证供电安全优质济选择导线电缆时应满足列条件：发热条件电压损耗条件济电流密度机械强度
根设计验：般10kV高压线路低压动力线路通常先发热条件选择导线电缆截面校验电压损耗机械强度低压明线路电压水求较高通常先允许电压损耗进行选择校验发热条件机械强度
71 高压线路导线选择
架空进线接段交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV350做引入线（直埋）高压侧计算电流：选电缆允许载流量：满足发热条件
72 低压线路导线选择
里变电车间进行直接配电没设单独车间变电进入车间导线接线采TNCS系统变电车间宿舍区埋电缆供电电缆采VV22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车间负荷采截面中导线电缆截面选择满足条件：
1．相线截面选择满足发热条件
2．中性线（N线）截面选择里采般三相四线满足
3．保护线（PE线）截面选择
①时
②时
③时
4．保护中性线（PEN）选择取（N线）（PE）截面
结合计算负荷变电车间低压电缆型号：
电镀车间：VV221KV3×120+1×70 两根联
锻压车间：VV221KV3×240+1×120
锅炉房：VV221KV3×120+1×70
铸造车间：VV221KV3×150+1×95
金工车间：VV221KV3×185+1×95
工具车间：VV221KV3×120+1×70 两根联
热处理车间：VV221KV3×150+1×95
装配车间：VV221KV3×70+1×50
机修车间：VV221KV3×50+1×35
仓库：VV221KV3×25+1×16
第八章 变电二次回路方案选择继电保护整定
81 二次回路方案选择
二次回路操作电源直流电源交流电源分
蓄电池组供电直流操作电源带腐蚀性爆炸危险整流装置供电直流操作电源安全性高济性差
考虑交流操作电源二次回路简化投资减少工作维护方便里采交流操作电源
82 继电保护整定
继电保护求具选择性速动性性灵敏性
厂高压线路长容量继电保护装置较简单线路相间短路保护采带时限电流保护瞬时动作电流速断保护线路单相接保护采绝缘监视装置装设变电高压母线动作信号
继电保护装置接线方式采两相两继电器式接线继电保护装置操作方式采交流操作电源供电中分流跳闸操作方式（接线简单灵敏）带时限电流保护采反时限电流保护装置型号采GL2510 优点：继电器数量减少时实现电流速断保护采交流操作运行简单济投资降低
次设计变压器装设电流保护速断保护装置低压侧采相关断路器实现三段保护
变电装两台1004 630变压器低压母线侧三相短路电流高压侧继电保护电流互感器变2005A继电器采锡昌林公司GL2510型接成两相两继电器方式面整定该继电器动作电流动作时限速断电流倍数
1．电流保护动作电流整定：
保护起动电流躲开变压器出现负荷电流整定
选取中降压变压器额定电流综合负荷启动系数取2：
动作电流：
动作电流整定25A
2．电流保护动作时限整定
变电终端变电电流保护10倍动作电流动作时限整定
3．电流速断保护速断电流倍数整定
取 速断电流：
速断电流倍数整定：
第九章 防雷接装置确定
91 防雷装置确定
雷电引起气电压会电器设备变电建筑物产生严重危害变电必须采取效防雷措施保证电器设备安全面分情况防雷装置进行选择
92 直击雷防治
根变电雷击目物分类变电中建筑物应装设直击雷保护装置进线段1km长度进行直击雷保护防直击雷常设备避雷针选避雷器：接闪器采直径圆钢引线采直径圆钢接体采三根25m长角钢入中联引线连接
93 雷电侵入波防治
雷电侵入波较常见危害性较强保护非常重变电说雷电侵入波保护利阀式避雷器阀式避雷器相配合进线保护段部变压器电气设备保护配电装置安放阀式避雷器（避雷器式阀式两类阀式避雷器分碳化硅避雷器金属氧化物避雷器式避雷器变电发电厂进线保护线路绝缘弱点保护碳化硅避雷器广泛应交直流系统保护发电变电设备绝缘）里选西安西电高压电瓷电器厂FS系列阀式避雷器具体技术参数表91示
表91 FS810型阀式避雷器技术参数
型号
系统标称电压KV效值
额定电压KV(效值)
工频放电压KV（效值）
1250μs
击放电电压kV（峰值）
电导电流
重量
(kg)
直流试验
电压(kV)
电流
(kA)
FS810
10
127
26~31
50
10
10
62
94 接装置确定
接装置接线接体组合结合厂实际条件选择接装置：交流电器设备采然接体建筑物钢筋金属道厂接体采扁钢
校验截面选择厚度铜接线截面选择：低压电器设备面外露部分截面选择（绝缘铜线）电缆接芯截面选择
接电阻选择：查表接电阻应满足R5Re120VIE
根验公式： 中：电压具电联系架空线线路总长度电压具电联系电缆线路总长度
： 467
变电接电阻选5
总结体会
参考文献
[1] 刘维仲．中型变电站电气设备原理运行．科学出版社1991．
[2] 仰赞温增银．电力系统分析()．武汉：华中科技学出版社2002．
[3] 仰赞温增银．电力系统分析()．武汉：华中科技学出版社2002．
[3] 范锡普．发电厂电气部分 北京：中国电力出版社1995．
[4] 曹绳敏．电力系统课程设计毕业设计参考资料．北京：水利电力出版社1995．
[5] 陈跃．电力工程专业毕业设计指南．北京：中国水利水电出版社2003．
[6] 李玉盛马良玉牟道槐．发电厂变电站电气部分．重庆学出版社1996．
[7] 刘介．工厂供电(第四版) ．北京：机械工业出版社2007．
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目 录
第章 设计容求 1
11原始资料分析 1
111工厂总面图 1
112负荷情况 1
113供电协议 2
114然条件 2
12设计原基求 2
121 设计务 2
122设计目 2
123设计务求 3
第二章 负荷计算功补偿 4
21负荷计算功功率计算 4
22功功率补偿计算 6
23年耗电量估算 7
第三章 变电位置型式选择 8
31变配电址选择般原 8
32变配电址选择般方法 8
321负荷指示图法 8
322负荷功率矩法确定负荷中心 9
33变配电位置型式确定 9
第四章 变台数容量选择接线方式 11
41变电变台数选择 11
42变电变容量选择 11
43变电接线方式选择 12
第五章 短路电流短路容量计算 13
51短路计算目假设 13
511短路电流计算目 13
512短路电流计算般规定 13
52短路电流计算步骤 13
53元件阻抗计算 15
54 K1点短路计算 15
55 K2点短路计算 15
第六章 次设备选择校验 17
61电气设备选择原 17
62 变电高压次设备选择 17
621 高压断路器 18
622 高压熔断器 18
623 互感器 18
624 接开关绝缘子母线 18
63 变电高压次设备动稳定校验 18
64 变电高压次设备热稳定校验 19
65 变电低压次设备热稳定校验 20
66 变电低压次设备动稳定校验 20
第七章 变电高低压线路选择 22
71 高压线路导线选择 22
72 低压线路导线选择 22
第八章 变电二次回路方案选择继电保护整定 24
81 二次回路方案选择 24
82 继电保护整定 24
第九章 防雷接装置确定 26
91 防雷装置确定 26
92 直击雷防治 26
93 雷电侵入波防治 26
94 接装置确定 26
总结体会 28
参考文献 29
第章 设计容求
11原始资料分析
111工厂总面图
图11 某工厂总面示意图
112负荷情况
厂数车间两班制年负荷利时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全厂设降压变电车间（380V侧）负荷统计情况表11示
表11 车间负荷统计资料
编号
名称
设备容量kW
需
系数
cosΦ
tanΦ
计算负荷
PckW
Qckvar
SckVA
IcA
1
铸造车间(二)
350
025
075
088
2
锻压车间
320
03
060
133
3
金工车间
400
02
065
117
4
工具车间
375
035
060
133
5
电镀车间（二）
250
05
075
088
6
热处理车间
175
06
080
075
7
装配车间
185
03
070
102
8
机修车间
160
025
065
117
9
锅炉房（二）
60
07
080
075
10
仓库
50
04
080
075
总计
—
113供电协议
1．供电电源：厂附条10kV公电源干线取工作电源该干线走参工厂总面图干线首端距离厂约8km
2．系统短路数：干线首端装设高压断路器断流容量400MVA断路器配备定时限电流保护电流速断保护定时限电流保护整定动作时间3s满足工厂二级负荷求采高压联络线邻单位取备电源
3．电业部门功率数求值 工厂负荷时功率数低090
114然条件
厂区年高气温40℃年均气温20℃年低气温8℃年热月均高气温30℃年热月08m处均温度25℃年雷暴日数32天土壤性质砂质粘土
12设计原基求
121 设计务
1．负荷计算功功率计算补偿
2．变电位置型式选择
3．变压器台数容量接线方案选择
4．短路电流计算
5．变电次设备选择校验
6．变电高低压线路选择
7．变电二次回路方案选择继电保护整定
8．防雷接装置确定
122设计目
1．进步巩固理知识培养学理知识实际中应力
2．掌握供配电设计基方法
3．通解决种实际问题培养独立分析解决实际工程技术问题力
4．电力工业关政策方针技术规程定解
5．计算绘图设计说明书等方面训练
6．培养查阅图书资料工具书力
7．培养工程绘图书写技术报告力
8．培养团队合作沟通交流力
123设计务求
根电力系统分析课程学理知识工厂供电设计发电厂电气基理负荷已确定情况完成工厂项电气设计具体容设计课题’栏求完成部分具体计算
第二章 负荷计算功补偿
21负荷计算功功率计算
（21）
（22）
（23）
（24）
式（21）（22）（23）（24）表11数带入：
1铸造车间：
2锻压车间：
3金工车间：
4工具车间：
5电镀车间：
6热处理车间：
7装配车间：
8机修车间：
9锅炉房：
10仓库：
取全厂时系数：全厂计算负荷：
现计算结果汇总表21示
表21 车间负荷计算结果
编号
名称
设备容量kW
需
系数
cosΦ
tanΦ
计算负荷
PckW
Qckvar
SckVA
IcA
1
铸造车间(二)
350
025
075
088
875
77
11656
1771
2
锻压车间
320
03
060
133
96
12768
15974
24271
3
金工车间
400
02
065
117
80
936
12313
18708
4
工具车间
375
035
060
133
13125
17456
21840
33183
5
电镀车间（二）
250
05
075
088
125
110
16651
25299
6
热处理车间
175
06
080
075
105
7875
13125
19942
7
装配车间
185
03
070
102
555
5661
7928
12046
8
机修车间
160
025
065
117
40
468
6456
9353
9
锅炉房（二）
60
07
080
075
42
315
525
7977
10
仓库
50
04
080
075
20
15
25
3798
总计
—
78125
787155
110904
168506
22功功率补偿计算
计算变压器低压侧视计算负荷：
时低压侧功率数：
原始资料提供供电协议中求知高压侧功率素应低09高压侧功率数090低压侧补偿功率数应高090
变压器身存损耗里取：低压侧功率数07提高095需采取功补偿措施里采加装联电容器方式进行功补偿低压侧需装设联电容器容量：
（25）
取：540补偿变电低压侧视计算负荷：
变压器功率损耗：
变电高压侧计算负荷：
补偿功率数： 满足（090）求
23年耗电量估算
年功电消耗量年功电耗电量式计算
年功电消耗量： （26）
年功电耗电量： （27）
结合厂情况年负荷利时数4600h取年均功负荷系数年均功负荷系数厂：
年功耗电量：
年功耗电量：
第三章 变电位置型式选择
31变配电址选择般原
变配电址选择应根列求技术济分析较确定
①量接负荷中心降低配电系统电损耗电压损耗色金属消耗量
②进出线方便特便架空进出线
③应妨碍企业发展扩建
④接电源侧特工厂总降压变电高压配电
⑤设备运输方便特考虑电力变压器高低压成套配电装置运输
⑥应设剧烈震动高温场法避开时应相应保护措施
⑦宜设尘腐蚀性气体场法远离时应污染原风侧
⑧应设厕浴室常积水场正方宜述场相邻
⑨应设爆炸危险环境正方正方宜设火灾危险环境正方正方爆炸火灾危险环境建筑物毗连时应符合现行国标GB500581992规定
⑩应设势低洼积水场
32变配电址选择般方法
321负荷指示图法
负荷指示图指电力负荷定例负荷圆形式标示工厂车间面图车间（建筑）负荷圆圆心应车间（建筑）负荷重心（负荷中心）致相等负荷体均匀分布车间（建筑）重心车间（建筑）中心负荷分布均匀车间（建筑）重心应偏负荷集中侧
负荷圆半径r车间（建筑）计算负荷
(31)
31式中车间（建筑）功计算负荷（kW）K负荷圆例（）
工厂负荷指示图直观致确定工厂负荷中心必须结合条件综合分析较方案
选择佳方案确定变配电址
322负荷功率矩法确定负荷中心
假设负荷（均功计算负荷）选直角坐标系中坐标（）（）（）现假设总负荷负荷中心坐标P（XY）仿力学中求重心力矩方程：
（32）
（33）
写成般式：
（34）
（35）
求负荷中心坐标：
（36）
（37）
确定变配电位置
33变配电位置型式确定
根3132述结合设计工厂总面图重心法出变配电确切位置先假定坐标原点然根式(32)(33)(34)(35)(36)(37)计算出工厂负荷中心然根选择变电位置原确定出变电具体位置根工厂理位置进行布线述原求变电位置图31示A
厂二级重负荷考虑供电性求采两路进线路10kV公市电架空进线（中间电缆接入变电）路引邻厂高压联络线
图31 工厂变电位置位置A示意
变电型式电负荷状况周围环境情况确定根变电位置型式选择规定GB50053－1994规定结合厂实际情况里变电采单独设立方式
第四章 变台数容量选择接线方式
41变电变台数选择
变压器台数应根负荷特点济运行进行选择符合列条件时宜装设两台变压器：量级二级负荷季节性负荷变化较集中负荷较结合厂情况考虑二级重负荷供电安全选择两台变压器
42变电变容量选择
设计选择两台变变压器选择单台容量时台变压器容量应时满足两条件：
1．台变压器单独运行时宜满足：
2．台变压器单独运行时应满足：满足全部二级负荷需求
第二章表21知工厂二级负荷
代入数：
考虑厂气象资料（年均气温）选变压器实际容量满足求时考虑未5~10年负荷增长里假设负荷年5速度增长10年54661里初步取630考虑安全性性问题确定变压器SC9系列干式变压器型号：SC963010技术指标表41示
表41 SC963010型变压器技术指标
型号
W
(75)W
()
dB（A）
kg
SC963010
1200
5400
4
12
52
2210
注：—空载损耗—负载损耗—阻抗电压—空载电流—声压级—总重
43变电接线方式选择
方案Ⅰ：高低压侧均采单母线分段优点：断路器母线分段重户母线段引出两回路两电路供电段母线障时分段断路器动切障母线保证正常段母线间断供电致重户停电 缺点：段母线母线隔离开关检修时该母线出线须停电出线双回路时常架空线路出现交叉跨越扩建时需两方均衡扩建
方案Ⅱ：单母线分段带旁路优点：具单母线分段全部优点检修断路器时中断户供电缺点：常型电厂变电中枢投资高
方案Ⅲ：高压采单母线低压单母线分段优点：变压器检修发生障时通切换操作迅速恢复整变电供电缺点：高压母线电源进线进行检修发生障时整变电需停电
三种方案均满足接线求采三方案时济性佳性相两方案差采方案二需断路器数量接线复杂济性较差采方案满足负荷供电求较济次设计选方案Ⅰ
（处应该张变电接线图请补全）
第五章 短路电流短路容量计算
51短路计算目假设
511短路电流计算目
1．选择电气接线时较种接线方案确定某接线否需采取限制短路电流措施等均需进行必短路电流计算
2．选择电气设备时保证设备正常运行障情况安全工作时力求节约资金需进行全面短路电流计算
3．设计屋外高压配电装置时需短路条件检验软导线相间相安全距离
4．选择继电保护方式进行整定计算时需种短路时短路电流
5．接装置设计需短路电流
512短路电流计算般规定
1．验算导体电器动稳定热稳定电器开断电流短路电流应工程设计规划容量计算考虑电力系统远景发展规划（般期工程建成5～10年）确定短路电流计算时应发生短路电流正常接线方式应仅切换程中列运行接线方式
2．选择导体电器短路电流电气连接网络中应考虑具反馈作异步电机影响电容补偿装置放电电流影响
3．选择导体电器时带电抗器回路计算短路点应选择正常接线方式时短路电流点
4．导体电器动稳定热稳定电器开断电流般三相短路验算
52短路电流计算步骤
目前电力变电站建设工程设计中计算短路电流方法通常采实曲线法步骤：
1．选择计算短路电流短路点位置
2．选设计接线方式画出等值电路网络图
1）网络图中首选掉系统中负荷支路线路电容元件电阻
2）选取基准容量基准电压Ub（般取级均电压）
3）元件电抗换算基准值标电抗
4）面推断绘出等值网络图
3．网络进行化简供电系统限系统考虑短路电流周期分量衰减求出电流短路点电抗标幺值转移电抗
4．求计算电抗
5．运算曲线查出短路电流标值
6．计算名值短路容量
7．计算短路电流击值
1）网络进行化简供电系统限系统考虑短路电流周期分量衰减求出电流短路点电抗标幺值计算短路电流标幺值名值
标幺值：名值：
2）计算短路容量短路电流击值
短路容量：短路电流击值：
8．绘制短路电流计算结果表
厂供电系统简图图51示采两路电源供线路距厂8km馈电变电站LGJ185架空线（系统∞电源计）该干线首段装高压断路器断流容量400MVA路邻厂高压联络线
图51 工厂供电系统示意图
面计算厂变电高压10kV母线k1点短路低压380V母线k2点短路三相短路电流短路容量
53元件阻抗计算
1．系统电抗Xs：
2．架空输电线路电抗04Ωkm
3．变压器电抗：
绘短路等效电路图图52示
54 K1点短路计算
1．短路总电抗：
2．三相短路周期分量效值：
3．短路击电流短路全电流效值：
4．短路容量：
55 K2点短路计算
1．短路总电抗：
2．三相短路周期分量效值：
3．短路击电流短路全电流效值：
4．短路容量：
第六章 次设备选择校验
61电气设备选择原
电气装置中载流导体电气设备正常运行短路状态时必须安全运行保证电气装置性济性必须正确选择电气设备载流导体种电气设备选择般程序：先正常工作条件选择出设备然短路条件校验动稳定热稳定
电气设备载流导体设计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扩建留定余
电气设备选择般求包括：
1．应满足正常运行检修短路电压情况求考虑远景发展需
2．应环境条件校核
3．应力求技术先进济合理
4．选择导体时应量减少品种
5．扩建工程应量新老电气型号致
6．选新产品均应具试验数正式鉴定合格
7．短路条件校验热稳定动稳定
8．验算导体110kV电缆短路热稳定时计算时间般采保护动作时间加相应断路器全分闸时间电器计算时间般采备保护动作时间加相应断路器全分闸时间断路器全分闸时间包括断路器固分闸时间电弧燃烧时间
62 变电高压次设备选择
变电位置型式确定电气设备开关柜安装变电高压设备装柜子里选择户电气设备高压电器应高情况长期安全运行估设备额定电压电网额定电压采海输配电气限公司JYN10型户移开式交流金属封闭开关设备
621 高压断路器
正常工作条件选择额定电压额定电流：
选ZN10125020断路器断路器额定电流：1250A额定电压：10kV
622 高压熔断器
熔断器额定电流选择中熔断器额定电流变压器额定电流15~2倍电压互感器熔断器需考虑负荷电流设计选浙江西电高压电气限公司熔断器：额定电流05A三相断流容量1000MVA开断电流20kA
623 互感器
电流互感器：海华通LZZBJ910干式电流互感器额定电压10kV额定绝缘124275KV精度05级
电压互感器：次额定电压选择满足选择海华通JDZX10电压互感器
624 接开关绝缘子母线
接开关：选锡中亚电器设备厂JN151220接开关
绝缘子型号：ZA10Y抗弯强度375kN（户支柱绝缘子）
母线型号：TMY3504TMY38010+1606
高压配电柜引出10kV三芯电缆采交联聚乙烯绝缘电力电缆型号：YJV350钢铠护套缆芯高工作温度
63 变电高压次设备动稳定校验
1．高压断路器：校验条件：
查资料知满足条件
2．电流互感器：满足条件
3．接开关：满足求
4．绝缘子：母线采放绝缘子方式：（中200mm900mm）：满足求
5．母线：校验条件： TMY母线材料允许应力140Mpa
三相短路时受电动力
母线弯曲力矩：
母线截面系数：
母线三相短路时计算应力：
满足动稳定性求
64 变电高压次设备热稳定校验
1．高压断路器：校验条件：断路器热稳定电流20kA时间4S满足求
2．电流互感器：满足求
3．接开关：满足求
4．母线：校验条件：取
母线截面：
允许面积：满足求
5．电缆：截面积允许面积满足求
65 变电低压次设备热稳定校验
低压侧选择天威集团保定高压开关厂GCS型低压抽出式开关柜选低压次设备：
低压断路器：NA1型智万断路器 ABB公司simax塑壳断路器
低压熔断器：NT系列 电压互感器：JDZ1系列
电流互感器：LMZJ1 LMZ1 系列
母线型号：TMY3（8010）+1（606）
绝缘子型号：ZA6Y抗弯强度：375kN（户支柱绝缘子）
功补偿柜：选广州南网电子科技限公司两部TQB800智全动功补偿控制柜柜型选GCK
66 变电低压次设备动稳定校验
根低压次设备选择校验项目条件进行低压次侧设备选择需熔断器刀开关断路器进行校验关低压电流互感器电压互感器电容器母线电缆绝缘子等校验项目高压侧相应电器相里仅列出低压母线校验：
380V侧母线母线动稳定性校验条件：
TMY母线材料允许应力140MPa
380V母线短路电流三相短路时受电动力：
母线弯曲力矩：
母线截面系数：
母线三相短路时计算应力：
140MPa满足动稳定性求
380V侧母线热稳定性校验：校验条件：取
母线截面： A8010800
允许截面：
满足热稳定性求
第七章 变电高低压线路选择
保证供电安全优质济选择导线电缆时应满足列条件：发热条件电压损耗条件济电流密度机械强度
根设计验：般10kV高压线路低压动力线路通常先发热条件选择导线电缆截面校验电压损耗机械强度低压明线路电压水求较高通常先允许电压损耗进行选择校验发热条件机械强度
71 高压线路导线选择
架空进线接段交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV350做引入线（直埋）高压侧计算电流：选电缆允许载流量：满足发热条件
72 低压线路导线选择
里变电车间进行直接配电没设单独车间变电进入车间导线接线采TNCS系统变电车间宿舍区埋电缆供电电缆采VV22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车间负荷采截面中导线电缆截面选择满足条件：
1．相线截面选择满足发热条件
2．中性线（N线）截面选择里采般三相四线满足
3．保护线（PE线）截面选择
①时
②时
③时
4．保护中性线（PEN）选择取（N线）（PE）截面
结合计算负荷变电车间低压电缆型号：
电镀车间：VV221KV3×120+1×70 两根联
锻压车间：VV221KV3×240+1×120
锅炉房：VV221KV3×120+1×70
铸造车间：VV221KV3×150+1×95
金工车间：VV221KV3×185+1×95
工具车间：VV221KV3×120+1×70 两根联
热处理车间：VV221KV3×150+1×95
装配车间：VV221KV3×70+1×50
机修车间：VV221KV3×50+1×35
仓库：VV221KV3×25+1×16
第八章 变电二次回路方案选择继电保护整定
81 二次回路方案选择
二次回路操作电源直流电源交流电源分
蓄电池组供电直流操作电源带腐蚀性爆炸危险整流装置供电直流操作电源安全性高济性差
考虑交流操作电源二次回路简化投资减少工作维护方便里采交流操作电源
82 继电保护整定
继电保护求具选择性速动性性灵敏性
厂高压线路长容量继电保护装置较简单线路相间短路保护采带时限电流保护瞬时动作电流速断保护线路单相接保护采绝缘监视装置装设变电高压母线动作信号
继电保护装置接线方式采两相两继电器式接线继电保护装置操作方式采交流操作电源供电中分流跳闸操作方式（接线简单灵敏）带时限电流保护采反时限电流保护装置型号采GL2510 优点：继电器数量减少时实现电流速断保护采交流操作运行简单济投资降低
次设计变压器装设电流保护速断保护装置低压侧采相关断路器实现三段保护
变电装两台1004 630变压器低压母线侧三相短路电流高压侧继电保护电流互感器变2005A继电器采锡昌林公司GL2510型接成两相两继电器方式面整定该继电器动作电流动作时限速断电流倍数
1．电流保护动作电流整定：
保护起动电流躲开变压器出现负荷电流整定
选取中降压变压器额定电流综合负荷启动系数取2：
动作电流：
动作电流整定25A
2．电流保护动作时限整定
变电终端变电电流保护10倍动作电流动作时限整定
3．电流速断保护速断电流倍数整定
取 速断电流：
速断电流倍数整定：
第九章 防雷接装置确定
91 防雷装置确定
雷电引起气电压会电器设备变电建筑物产生严重危害变电必须采取效防雷措施保证电器设备安全面分情况防雷装置进行选择
92 直击雷防治
根变电雷击目物分类变电中建筑物应装设直击雷保护装置进线段1km长度进行直击雷保护防直击雷常设备避雷针选避雷器：接闪器采直径圆钢引线采直径圆钢接体采三根25m长角钢入中联引线连接
93 雷电侵入波防治
雷电侵入波较常见危害性较强保护非常重变电说雷电侵入波保护利阀式避雷器阀式避雷器相配合进线保护段部变压器电气设备保护配电装置安放阀式避雷器（避雷器式阀式两类阀式避雷器分碳化硅避雷器金属氧化物避雷器式避雷器变电发电厂进线保护线路绝缘弱点保护碳化硅避雷器广泛应交直流系统保护发电变电设备绝缘）里选西安西电高压电瓷电器厂FS系列阀式避雷器具体技术参数表91示
表91 FS810型阀式避雷器技术参数
型号
系统标称电压KV效值
额定电压KV(效值)
工频放电压KV（效值）
1250μs
击放电电压kV（峰值）
电导电流
重量
(kg)
直流试验
电压(kV)
电流
(kA)
FS810
10
127
26~31
50
10
10
62
94 接装置确定
接装置接线接体组合结合厂实际条件选择接装置：交流电器设备采然接体建筑物钢筋金属道厂接体采扁钢
校验截面选择厚度铜接线截面选择：低压电器设备面外露部分截面选择（绝缘铜线）电缆接芯截面选择
接电阻选择：查表接电阻应满足R5Re120VIE
根验公式： 中：电压具电联系架空线线路总长度电压具电联系电缆线路总长度
： 467
变电接电阻选5
总结体会
参考文献
[1] 刘维仲．中型变电站电气设备原理运行．科学出版社1991．
[2] 仰赞温增银．电力系统分析()．武汉：华中科技学出版社2002．
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[3] 范锡普．发电厂电气部分 北京：中国电力出版社1995．
[4] 曹绳敏．电力系统课程设计毕业设计参考资料．北京：水利电力出版社1995．
[5] 陈跃．电力工程专业毕业设计指南．北京：中国水利水电出版社2003．
[6] 李玉盛马良玉牟道槐．发电厂变电站电气部分．重庆学出版社1996．
[7] 刘介．工厂供电(第四版) ．北京：机械工业出版社2007．
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