供配电课程设计

扬州大学广陵学院

本科生课程设计

题 目： 机械学院10KV变电所电气设计 课 程： 供配电工程 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气80701 姓 名： 金海琴 指导教师： 翁双安 完成日期： 2010年7月18日

扬州大学广陵程学院

供配电工程课程设计任务书

1．题 目

机械学院10kV变电所电气设计

2．原始资料

2.1 课题原始资料

课题的工程概况及负荷详见工程图纸资料（另附）。 2.2 供电条件

（1）供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5km处，10kV母线短路电流为20kA，根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线供电。

（2）采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。

（3）供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。 2.3 其他资料

当地最热月的日最高气温平均值为38℃，年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25℃。当地年雷暴日数为35天。当地地质平坦，海拔高度为100m，土壤为普通粘土。

3．具体任务及技术要求

本次课程设计共1周时间，具体任务与日程安排如下：

第1周周一：熟悉资料及设计任务，负荷计算与无功补偿、变压器选择。 周二：设计绘制变电所高压侧主接线图。

周三：设计绘制变电所低压侧主接线图。

周四：短路电流计算，高低压电器及电线电缆选择计算。

周五：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版。整理打印设

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计报告，交设计成果。

要求根据设计任务及工程实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，独立完成10kV变电所的电气设计（变电所出线部分设计分工合作完成）。设计深度应达到初步设计要求，制图应符合国家规范要求。

4．实物内容及要求

课程设计报告文本内容包括：1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文；5.致谢；6.参考文献；7.附录（课程设计有关图纸）。 4.1 设计报告正文内容

（1）工程概况与设计依据 （2）负荷计算与无功补偿设计 （3）供配电系统一次接线设计 （4）短路计算与高低压电器选择 （5）电线电缆选择

设计报告正文编写的一般要求是：必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。（变电所出线部分内容各有侧重） 设计报告正文采用A4纸打印。 4.2 设计图纸

（1）变电所高压侧电气主接线图（1张A3） （2）变电所低压侧电气主接线图（2～4张A3）

设计图纸绘制的一般要求是：满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。（变电所出线部分内容各有侧重）

设计图纸采用A3图纸CAD出图。与报告正文一起装订成册。

5．参考文献

[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，2008 [2] 翁双安主编．供电工程[M]．北京：机械工业出版社，2004

[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，2005

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目 录

1 工程概况与设计依据………………………………………………………….6 1.1 工程概况…………………………………………………………………6 1.2 设计依据…………………………………………………………………6 2 负荷计算及无功补偿设计…………………………………………………….8 2.1 负荷数据…………………………………………………………………8 2.2 负荷计算…………………………………………………………………11 2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算……………………………………11 2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算…………………12 2.2.3 变电所负荷计算……………………………………………………..13 3 供配电系统一次接线设计……………………………………………………14

3.1 负荷分级及供电电源……………………………………………………14 3.2 电压选择与电能质量…………………………………………………….16 3.3 电力变压器选择………………………………………………………….17 3.4 变电所电气主接线设计………………………………………………….18 3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计……………………………………..18 3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计………………………………………18 4 短路电流计算与高低压电器选择………………………………………………19

4.1变电所高压侧短路电流计算……………………………………………….19 4.2变压器低压侧短路电流计算…………………………………....................20 4.3高压断路器选择……………………………………………………………20 4.4低压断路器的初步选择……………………………………………………21 4.4.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择…………………..21 4.4.2变电所低压电源进线断路器的初步选择…………………………..22 5 电线电缆选择……………………………………………………………………23

5.1 高压进线电缆选择………………………………………………………23 5.2 变电所硬母线选择……………………………………………………….25

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5.3 低压配电干线电缆选择………………………………………………….26 致谢…………………………………………………………………………………28 参考文献……………………………………………………………………………29 附录 设计图纸…………………………………………………………………… 30

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1．工程概况与设计依据

1.1工程概括

扬州大学机械工程学院是实训、办公、实验等位一体的多层公共建筑，地上建筑面积为23806m,地下建筑面积为1820m，最大高度为26.400m，女儿墙高度为23.600m，结构形式为框架结构，该建筑地下室一层，地上五层。

本设计电气范围包括：机械工程学院单体内的动力、照明、防雷接地、有线广播系统、通讯网络综合布线系统等强弱电系统设计。

1.2设计依据

供电条件

（1）供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5km处，10kV母线短路电流为20kA，根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线供电。

（2）采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。 （3）供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。

任务要求

要求根据设计任务及工程实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，独立完成10kV变电所的电气设计

设计图纸绘制的一般要求是：满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。

国家和江苏有关设计规范

《建筑设计防火规范》 GB50016-2006

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《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16-2008 《供配电系统设计规范》 GB50052-95 《3-110KV高压配电装置设计规范》 GB50060-92 《10KV及以下变电所设计规范》 GB50053-94 《低压配电设计规范》 GB50054-95 《电力工程电缆设计规范》 《建筑照明设计标准》 《建筑物防雷设计规范》 《通用用电设备配电设计规范》 《火灾自动报警系统设计规范》 《电子计算机房设计规范》 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 《防静电工程技术规程》 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》《综合布线系统工程设计规范》 《智能建筑设计标准》 《35KV及以下客户端变电所建设标准》 《建筑工程设计文件编制深度规定》

GB50217-2007 GB50034-2004 GB50057-94（2000）GB50055-93 GB50116-98 GB50174-93 GB50343-2004 DGJ08-83-2000 GB50198-94 GB50311-2007 GB/T50314-2006 DGJ32/J14-2005 建设部03年4月版 7

2.负荷计算及无功补偿设计

2.1负荷数据

表一 机械学院建筑各层用电设备负荷数据

线路 用电设备名称 负荷功线路 率 ALEB1 地下室应急照明箱 6.9KW ALE34 用电设备负荷功名称 率 弱电间配电20KW 箱 ALB1 地下室照明箱 13.2KW ALE35 弱电间配电20KW 箱 APEB1 潜水泵配电箱 12.0KW 260KW 100KW 60KW 50KW 83KW 83KW 150KW AK31 AK32 AK33 AP31 AL41 AL42 AL43 AP13 空调配电箱 空调配电箱 空调配电箱 实训配电箱 照明配电箱 照明配电箱 照明配电箱 22.5KW 63.5KW 25.5KW 155KW 9.9KW 22.1KW 11.3KW APB1A,B 实验室配电箱 11AP1 11AP2 11AP3 11AP4 11AP5 11AP6 加工中心配电箱 加工中心配电箱 加工中心配电箱 加工中心配电箱 加工中心配电箱 加工中心配电箱 实验室配电AP13 箱 11AP7 13AP1 13AP2 AL11 AL12 AL13 ALE11 加工中心配电箱 材料表面配电箱 材料强化配电箱 照明配电箱 照明配电箱 照明配电箱 应急照明配电箱 90KW 70KW 75KW 17.15KW 9.9KW 7.5KW 2.3KW AL21 AL22 AK41 AK42 AK43 AP41 AL51 照明配电箱 照明配电箱 空调配电箱 空调配电箱 空调配电箱 实训配电箱 照明配电箱 AL21 AL22 23KW 71KW 25.5KW 50KW 18.7KW 8

线路 用电设备名称 负荷功线路 率 用电设备负荷功名称 率 10.9KW 7KW ALE12 ALE13 AK11 应急照明配电箱 应急照明配电箱 空调配电箱 2.3KW 1.1KW 102.5KW AL52 AL53 AP12A 照明配电箱 照明配电箱 实验室配电AP12A 箱 AK12 空调配电箱 48KW AP12B 实验室配电AP12B 箱 AP11 AP12A AP12B AP13 AL21 实训配电箱 实验室配电箱 实验室配电箱 实验室配电箱 照明配电箱 227KW 200KW 185KW 105KW 4.7KW AL23 AK51 AK52 AK53 AP51A 照明配电箱 空调配电箱 空调配电箱 空调配电箱 4.3KW 83KW 48KW 25.5KW 实验室配电220KW 箱 AL22 照明配电箱 16.5KW AP51B 实验室配电230KW 箱 AL23 照明配电箱 4.3KW AP52A,B 实验室配电270KW 箱 ALE21 应急照明配电箱 1.3KW AP53 实验室配电185KW 箱 ALE22 ALE23 AK21 APE63 APE64 AP22 应急照明配电箱 应急照明配电箱 空调配电箱 排烟风机配电箱 排烟风机配电箱 实验室配电箱 1.3KW 3.2KW 80.5KW 7.5KW 7.5KW 130KW AP54 APE61 APE62 AK22 AP21 AL31 货梯配电箱 电梯配电箱 电梯配电箱 空调配电箱 实训配电箱 照明配电箱 15KW 18KW 18KW 45.5KW 415KW AL31 9

线路 用电设备名称 负荷功线路 率 用电设备负荷功名称 率 AL32 AK12 AP11 80.5KW 45.5KW 415KW ALE42 ALE43 ALE41 ALE31 ALE33 ALE32 ALE22 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 16KW 16.5KW 48KW 227KW 200KW 185KW 105KW AL32 AK12 AP11 AK21 AK22 AP21 AP22 照明配电箱 空调配电箱 实训配电箱 空调配电箱 空调配电箱 实训配电箱 实验室配电130KW 箱 ALE23 ALE33 ALE41 ALE21 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 4.7KW 16.5KW 0.7KW 1.3KW AL31 AL32 AL33 ALE22 照明配电箱 照明配电箱 照明配电箱 16KW 16.5KW 11.3KW 应急照明配1.3KW 电箱 ALE23 应急照明配电箱 3.2KW AP12A 实验室配电AP12A 箱 ALE51 应急照明配电箱 2.3KW AP12B 实验室配电AP12B 箱 ALE52 应急照明配电箱 2.3KW AP13 实验室配电AP13 箱 ALE53 ALE51 应急照明配电箱 应急照明配电箱 1.1KW 2.3KW AL21 AL22 照明配电箱 照明配电箱 AL21 AL22

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2.2负荷计算

2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算

照明负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算。负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。

表2 照明负荷配电干线负荷计算 照明回路名称 WLALE1 WLALE2 WLALE3 WLAL1 WLAL2 WLAL3 WLALEB1 WLALB1 WLAK11 WLAK12 WLAK21 WLAK22 WLAK31 WLAK32 WLAK33 WLAK41 WLAK42 WLAK43 WLAK51 WLAK52 额定容量 需要系数功率因数/kW Kd cosφ 7.3 7.3 8.6 66.45 75.9 41.4 6.9 13.2 102.5 48 80.5 45.5 22.5 63.5 25.5 23 71 25.5 83 48 1 1 1 0.7 0.7 0.7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.94 0.70 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.82 0.80 有功 无功 视在 计算电流 功率 功率 功率 A /kW /kvar /kVA 7.3 7.3 8.6 46.5 53.1 29.0 6.9 13.2 102.5 48.0 80.5 45.5 22.5 63.5 25.5 23.0 71.0 25.5 83.0 48.0 3.5 3.5 4.2 22.5 25.7 14.0 3.3 6.4 76.9 36.0 60.4 34.1 16.9 47.6 19.1 17.3 53.3 19.1 62.3 36.0 8.1 8.1 9.6 51.7 59.0 32.2 7.7 14.7 60.0 56.9 28.1 79.4 31.9 28.8 88.8 31.9 60.0 12.3 12.3 14.5 78.6 89.7 48.9 11.7 22.3 91.2 86.5 42.8 120.7 48.5 43.7 134.9 48.5 91.2 128.1 194.8 100.6 153.0 103.8 157.7 WLAK53 25.5 合计 891.05 乘同时系数（0.75/0.80) 891.05 25.5 19.1 31.9 48.5 835.9 581.3 1018.2 1547.6 626.9 465.0 780.6 1186.5

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2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算

电力负荷和平时消防负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算。负荷计算时不计备用回路负荷及备用设备功率。

表3 电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算 额定容量 需要系数功率因数电力及平时消防回路名称 /kW Kd cosφ WPAP11 WPAP12A WPAP12B WPAP13 WP13AP1 WP13AP2 WPAP21 WPAP22 WPAP31 WPAP41 WPAP52A,B WPAP51A WPAP51B WPAP53 WPAPE61 WPAPE62 WPAPE63 WPAPE64 WPALE34 WPALE35 WPAPEB1 WPAPB1A,B WPALE14 WPAP54 合计 乘同时系数（0.75/0.80) 227 200 185 105 70 75 415 130 155 50 270 220 230 185 18 18 7.5 7.5 20 20 12 260 15 15 2910 2910 0.25 0.25 0.25 0.25 0.8 0.8 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.2 0.2 1 1 0.8 0.8 1 0.25 0.8 0.2 0.29 0.22 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.7 0.7 0.8 0.8 0.85 0.85 0.8 0.85 0.85 0.7 0.85 0.83 有功 无功 视在 计算电流 功率 功率 功率 A /kW /kvar /kVA 56.8 50.0 46.3 26.3 56.0 60.0 103.8 32.5 38.8 12.5 67.5 55.0 57.5 46.3 3.6 3.6 7.5 7.5 16.0 16.0 12.0 65.0 35.2 31.0 28.7 16.3 34.7 37.2 64.3 20.1 24.0 7.7 41.8 34.1 35.6 28.7 3.7 3.7 5.6 5.6 9.9 9.9 9.0 40.3 66.8 58.8 54.4 30.9 65.9 70.6 122.1 38.2 45.6 14.7 79.4 64.7 67.6 54.4 5.1 5.1 9.4 9.4 18.8 18.8 15.0 76.5 101.5 89.4 82.7 46.9 100.1 107.3 185.5 58.1 69.3 22.4 120.7 98.4 102.8 82.7 7.8 7.8 14.3 14.3 28.6 28.6 22.8 116.2 21.5 50.0 1535.4 1173.8 12.0 7.4 14.1 3.0 3.1 4.3 855.2 537.6 1010.1 641.4 430.1 772.2

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2.2.3 变电所负荷计算

先计算变电所总负荷，以便选择变压器台数及容量。

表4 变电所总负荷计算 回路名称 照明回路 电力回路 额定容量 需要系数功率因数/kW Kd cosφ 0.94 0.29 0.44 0.33 0.33 0.33 0.82 0.85 0.83 0.82 0.97 0.96 有功 无功 视在 计算电流 功率 功率 功率 A /kW /kvar /kVA 835.9 581.3 1018.2 1547.6 855.2 537.6 1010.1 1535.4 0.0 1691.1 1268.3 1268.3 0.0 0.0 1118.9 2027.8 895.1 1552.4 -600 295.1 1302.2 13.0 65.1 1281.4 360.2 1331.0 2000 65% 0.0 3082.2 2359.6 1979.4 76.8 891.1 2910.0 合计 3801.1 乘同时系数（0.75/0.80) 3801.05 功率因数补偿 功率因数补偿后 3801.05 变压器损耗 高压侧负荷 3801.05 变压器选择2×1000KVA 变压器负荷率

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3 供配电系统一次接线设计

3.1 负荷分级及供电电源

表5 照明负荷配电干线负荷计算 用电设备名称 应急照明配电箱 应急照明配电箱 应急照明配电箱 照明配电箱 照明配电箱 照明配电箱 地下室应急照明箱 地下室照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 空调照明箱 照明回路名称 WLALE1 WLALE2 WLALE3 WLAL1 WLAL2 WLAL3 WLALEB1 WLALB1 WLAK11 WLAK12 WLAK21 WLAK22 WLAK31 WLAK32 WLAK33 WLAK41 WLAK42 WLAK43 WLAK51 WLAK52 WLAK53 合计 二级 额定需要有功 无功 视在 计算 功率因负荷容量 系数功率 功率 功率 电流 数cosφ 分级 /kW Kd /kW /kvar /kVA A 1 二级 7.3 0.9 7.3 3.5 8.1 12.3 1 二级 7.3 0.9 7.3 3.5 8.1 12.3 二级 8.6 1 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 8.6 4.2 9.6 14.5 46.5 22.5 51.7 78.6 53.1 25.7 59.0 89.7 29.0 14.0 32.2 48.9 6.9 3.3 7.7 11.7 13.2 6.4 14.7 22.3 102.5 76.9 128.1 194.8 48.0 36.0 60.0 91.2 80.5 60.4 100.6 153.0 45.5 34.1 56.9 86.5 22.5 16.9 28.1 42.8 63.5 47.6 79.4 120.7 25.5 19.1 31.9 48.5 23.0 17.3 28.8 43.7 71.0 53.3 88.8 134.9 25.5 19.1 31.9 48.5 83.0 62.3 103.8 157.7 48.0 36.0 60.0 91.2 二级 66.45 0.7 二级 75.9 0.7 二级 41.4 0.7 二级 6.9 13.2 三级 102.5 三级 48 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 三级 80.5 45.5 22.5 63.5 25.5 23 71 25.5 83 48 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 25.5 1 0.8 25.5 19.1 31.9 48.5 三级 891.05 0.94 0.82 835.9 581.3 1 018.2 1547.6 乘同时系数（0.75/0.80) 891.05 0.70 0.80 626.9 465.0 780.6 1186.5

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表6 电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算 额定需要功率因有功 无功 视在 计算 电力及平时消防回路名用电设备名负荷容量 系数数cos功率 功率 功率 电流 称 称 分级 /kW Kd φ /kW /kvar /kVA A 实训配电箱 一级 227 0.25 0.85 56.8 35.2 66.8 101.5 WPAP11 实验室配电箱 实验室配电箱 实验室配电箱 材料表面配电箱 材料强化配电箱 实训配电箱 实验室配电箱 实训配电箱 实训配电箱 实验室配电箱 实验室配电箱 实验室配电箱 实验室配电箱 电梯配电箱 电梯配电箱 一级 WPAP12A 一级 WPAP12B 一级 WPAP13 一级 WP13AP1 WP13AP2 WPAP21 WPAP22 WPAP31 WPAP41 WPAP52A,B 一级 WPAP51A 一级 WPAP51B 一级 WPAP53 WPAPE61 WPAPE62 185 0.25 0.85 二级 18 二级 18 0.2 0.2 0.7 0.7 46.3 3.6 3.6 28.7 3.7 3.7 5.6 5.6 9.9 9.9 54.4 5.1 5.1 9.4 9.4 18.8 18.8 82.7 7.8 7.8 14.3 14.3 28.6 28.6 230 0.25 0.85 57.5 35.6 67.6 102.8 220 0.25 0.85 55.0 34.1 64.7 98.4 0.8 0.85 一级 75 0.8 0.85一级 415 0.25 0.85 一级 130 0.25 0.85 一级 155 0.25 0.85 一级 50 0.25 0.85 一级 270 0.25 0.85 70 56.0 34.7 60.0 103.8 32.5 38.8 12.5 37.2 64.3 20.1 24.0 7.7 65.9 100.1 70.6 107.3 122.1 185.5 38.2 45.6 14.7 58.1 69.3 22.4 105 0.25 0.85 26.3 16.3 30.9 46.9 185 0.25 0.85 46.3 28.7 54.4 82.7 200 0.25 0.85 50.0 31.0 58.8 89.4 67.5 41.8 79.4 120.7 排烟风机配一级 电箱 WPAPE63 排烟风机配一级 电箱 WPAPE64 弱电间配电一级 箱 WPALE34 弱电间配电一级 箱 WPALE35 潜水泵配电一级 箱 WPAPEB1 合计 乘同时系数（0.75/0.80) 7.5 1 0.8 7.5 7.5 1 0.8 7.5 20 0.8 0.85 16.0 20 0.8 0.85 16.0 12 1 0.8 12.0 2910 0.29 0.85 855.2 2910 0.22 0.83 641.4 9.0 15.0 22.8 537.6 1010.1 1535.4 430.1 772.2 1173.8

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供电电源

（1）一级负荷应有两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不至于同时受到破坏。两个电源均能承担用户的全部一级负荷设备的供电。

（2）二级负荷的供电系统，宜由两回电源线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。

（3）三级负荷，对供电无特殊要求。

3.2电压选择及电能质量

（1）电压选择

一般工艺与民用建筑宜采用10K供电，若10KV供电的技术经济指标不能满足要求时，则应考虑采用35~110KV的电压供电。小负荷的用电单位宜接入地区低压电网。高、低压配电电压的选择取决于供电电压、用电设备的电压以及配电范围、负荷大小和分布情况等。

（2）电能质量 1）、电压偏差应许值及减少电压偏差的措施 a．电压偏差应许值：

在电力系统正常状况下，供电企业到用户受电端的供电电压应许偏差见表。在电力系统非正常状态下，用户受电端的电压应许偏差不应超过(或低于)额定值的10%。

供电企业到用户受电端的供电电压应许偏差 系统标称电压/KV 35（三相线电压） 名称 供电电压偏差应许值系统标称电压/KV 供电电压偏差应许值（%） （%） +/-7 正负偏差绝对值之和不10（6）（三相线电大于10 压） 用电设备端子电压偏差应许值 电压偏差应许值（%） 电动机： +5~-5 正常情况下 电压偏差应许值 （%） 照明： +5~-5 一般工作场所 远离变电所的小面积一般工 +5~-10 作场所 应急照明、安全特低电压供电 的照明 +5~-10 道路照明 +5~-5 名称 16

b. 减少电压偏差的措施：

1.合理选择变压器的电压比和分接头。必要时采用有载调压变压器。 2.合理地减少变压器及线路的阻抗。例如，减少系统的变压级数；合理增大导线或电缆的截面积；采用多回路并联供电；尽量使高压线路深入负荷中心，减少低压配电距离。

3.采取无功补充措施。 4．宜使三相负荷平衡。 2）、减少电压波动和闪变的措施

a．大容量的冲击性负荷宜与对电压波动和闪变敏感的负荷由不同变压器供电。

b．较大容量的冲击性负荷宜由变电所低压柜处采用专用回路供电。 c．较小容量的冲击性负荷与其他负荷共用回路时，宜采用加大导线截面或降低共用线路阻抗的措施。

d．采用静止无功功率补偿装置减少无功功率冲击引起的电压波动。 3）、抑制谐波的措施

a．各类大功率非线性用电设备变压器由短路容量较大的电网供电。 b．对大功率静止变流器应提高整流变压器二次侧的相数和增加变流器的波形脉动数，多台相数相同的整流装置，使整流变压器的二次侧有适当的相角差。

c．按谐波次数装设滤波器。

d．选用Dyn11联结组标号的三相配电变压器。

3.3电力变压器选择

电力变压器是供电系统的关键设备，并影响电气主接线的基本形式和变电所总体布置形式。供配电系统设计时，应经济合理地选择变压器的形式、台数及容量，并使所选择变压器的总费用最小。

变压器型式选择是指确定变压器的相数、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组标号、调压方式等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。对干式变压器，通常还根据其布置形式相应选择其外壳防护等级。变压器的台数和容量一般根据负荷等级、用电设备和经济运行等条件综合考虑确定。

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表7 电力变压器选择 变压器T1回路名称 WLALE1 WLALE2 WLALE3 WLAL1 WLAL2 WLAL3 WLALEB1 WLALB1 WLAK11 WLAK12 WLAK21 WLAK22 WLAK31 WLAK32 WLAK33 WLAK41 WLAK42 WLAK43 WLAK51 WLAK52 额定容量 需要系数功率因数/kW Kd cosφ 7.3 7.3 8.6 66.45 75.9 41.4 6.9 13.2 102.5 48 80.5 45.5 22.5 63.5 25.5 23 71 25.5 83 48 1 1 1 0.7 0.7 0.7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.94 0.70 0.70 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.79 0.78 0.97 有功 无功 视在 计算电流 功率 功率 功率 A /kW /kvar /kVA 7.3 7.3 8.6 46.5 53.1 29.0 6.9 13.2 102.5 48.0 80.5 45.5 22.5 63.5 25.5 23.0 71.0 25.5 83.0 48.0 3.5 3.5 4.2 22.5 25.7 14.0 3.3 6.4 76.9 36.0 60.4 34.1 16.9 47.6 19.1 17.3 53.3 19.1 62.3 36.0 8.1 8.1 9.6 51.7 59.0 32.2 7.7 14.7 60.0 56.9 28.1 79.4 31.9 28.8 88.8 31.9 60.0 12.3 12.3 14.5 78.6 89.7 48.9 11.7 22.3 91.2 86.5 42.8 120.7 48.5 43.7 134.9 48.5 91.2 48.5 1603.8 1229.2 985.4 128.1 194.8 100.6 153.0 103.8 157.7 WLAK53 25.5 合计 891.05 乘同时系数（0.75/0.80) 891.05 功率因数补偿 功率因数补偿后 891.05 25.5 19.1 31.9 835.9 581.3 1055.1 626.9 465.0 808.7 -300 626.9 165.0 648.3

3.4 变电所电气主接线设计

3.4.1 变电所高压侧电气主接线设计

见图纸目录

3.4.2 变电所低压侧电气主接线设计

见图纸目录

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4 短路电流计算与高低压电器选择

4.1变电所高压侧短路电流计算

高压侧短路计算 基准值 Sd=100MVA，Uc1=10.5kV，Id1=5.5 kA 序号 元件 短路点 1 2 3 SA WHA k-1 运行参数 max min X* Ik3\"/kA Ib3/kA Ik3/kA ip3/kA Sk3\"/MVA Ik2/kA 0.275 20.0 0.344 16.0 20.0 20.0 51.0 16.0 16.0 40.8 213.2 185.9 363.7 291.0 213.2 185.9 363.7 291.0 17.3 13.9 10.2 8.9 17.3 13.9 10.2 8.9 x/Ω/km l/km 0.095 2.255 0.194 max min max min 0.469 11.7 0.538 10.2 0.275 20.0 0.344 16.0 1＋2 11.7 11.7 29.9 10.2 10.2 26.1 20.0 20.0 51.0 16.0 16.0 40.8 4 5 6 SB WHB 4＋5 k-2 x/Ω/km l/km max min 0.095 2.255 0.194 0.469 11.7 0.538 10.2 11.7 11.7 29.9 10.2 10.2 26.1

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4.2变压器低压侧短路电流计算

变压器T1低压侧短路计算 序号 元件 短路点 1 SA 2 T1 k-1 运行参数 Skmax/MVA 209.10 0.076 0.761 0.765 0.051 0.508 Un=380V R/mΩ X/mΩ Z/mΩ RL-PE/mΩ XL-PE/mΩ ZL-PE/mΩ Ik3\"/kA kp ip3/kA Ik2/k 3 1＋2 SrT/kVA △Pk/kW Uk％ 8.12 6 1.299 1000 9.512 9.600 1.299 9.512 k-3 .657 52.20 19.3 1.375 10.273 10.365 1.350 10.019 10.110 22.28 1 r/mΩ/m x/mΩ/m 0.116 0.026 4 T1WB1 l/m 4 0.104 0.464 5 3＋4 rL-PE/mΩ/m xL-PE/mΩ/m l/m 0.26 4 0.176 1.040 0.044 k-5 .649 49.67 18.4 1.479 10.737 10.838 1.526 11.059 11.164 21.31 1 r/mΩ/m x/mΩ/m 0.116 0.026 6 T1WB2 l/m 12 0.312 1.392 7 5+6 rL-PE/mΩ/m xL-PE/mΩ/m l/m 0.26 12 0.528 3.120 0.044 k-7 .629 43.38 16.3 1.791 12.129 12.261 2.054 14.179 14.327 18.84 1

4.3高压断路器选择

目前，35kv及以下变配电所中广泛采用户内型真空断路器，配电弹簧操动机构或永磁操动机构。为限制操作过电压，真空断路器可根据电路性质和工作状态配置专用的R-C吸收装置或金属氧化锌避雷器。

高压断路器的选择项目及条件： 1、 额定电压与最高工作电压与最高工作电压：额定电压与所

在线路的标称电压相符，应许最高工作电压不应低于所在线路的最高运行电压。

2、 额定电流：额定电流应大于该回路在各种合理运行方式下

的最大持续工作电流。

20

3、 4、 5、 6、

7、 8、

额定频率：等于电网工频50HZ。

水平机械荷载：对10KV及以下高压系统，高压断路器接线端子多承受的水平最大作用力不大于250N。

额定短路开断电流：对远离发电机端处，额定短路开断电流应大于安装地点的最大三相对称开断电流。

额定电缆充电开断电流：使用高压断路器开断电缆线路时，断路器应能断开最大电缆充电电流。对10KV高压系统，断路器额定电缆充电开断电流为25A。

额定峰值耐受电流：额定峰值耐受电流不应小于安装地点的最大三相短路电流峰值。 额定短时耐受电流：应满足条件It2Qt，对远离发电机端处，短路电流热效应为QtIk32(tk0.05)，式中，It、t为断路器额定短时耐受电流、时间；tktptb,tp宜取后备保护动作时

tb为断路器全分断时间，间，对高速断路器取0.01s，当tk1s9、 10、

时，QtIk32tk。

额定短路关合电流：额定短路关合电流应不小于安装地点的最大三相短路电流峰值ip3。

环境条件：一般断路器按正常使用环境条件制造，当使用地点的环境条件特殊时，应由断路器制造厂家按满足特殊要求生产。

其他条件：根据使用场合对机械寿命和电寿命的要求相应选择不同操作性能级别的高压断路器；用于快速自动重合闸的断路器应选用-0.3s-合分-3min-合分的额定操作顺序。

11、

4.4低压断路器的初步选择

4.4.1配电干线保护断路器过电流脱扣器的初步选择

1.按选择性要求选择使用类别： A类为非选择型（短路保护瞬时脱扣），具有单段保护和二段保护功能；B类为选择型（短路保护短延时脱扣），具有二段保护、三段保护和四段保护功能。

2.按是否需要隔离要求选择：

需要兼作隔离电器使用时，应选择在断开位置时符合隔离功能安全

21

要求的断路器。

3.按保护对象相应选择配电线路保护用断路器、电动机保护用断路器、照明保护用断路器和剩余电流动作保护用断路器。

4.4.2变电所低压电源进线断路器的初步选择

1.大电流电源进线和联络开关或大电流出线开关可选择框架式断路器(空气断路器)；中小电流出线开关可选择塑壳式断路器。

2.断路器壳架额定电流Iu不应小于所选择的过电流脱口器额定电流In（In大于线路计算电流Ic）。

3.断路器的额定运行分断能力Ics应大于其安装处预期三相短路电流有效期Ib3。

22

5 电线电缆选择

5.1 高压进线电缆选择

1.电缆芯数选择 电压 系统制式 电缆芯数 多 单芯 芯 35kv交流 三相 3芯 1）35kv线路宜采用单芯6—10kv 三相 3芯 电缆 2）用于交流系统的单芯 三相四线制 （L1、L2、L3相线+N线或4芯 电 缆应选用无金属护套和<1k交流 PEN线） 铠装的类型 单线两线制 （L1或L2或L3相线+N线） 3芯 不用单芯电缆 两线制 2芯 不用单芯电缆 1500V直流 2.按电压损失校验截面 2.1 线路电压损失的计算 线路种类 负荷情况 电线电缆计算公式 截 面情况 1 带1个集中负 U%(PrQx)l 210Un三相平衡负荷荷 nn1线路 带n个集中负 U%(rPliiQili) 210Ui1i1线路全长荷 n接于线电压的带1个集中负采 用同一截U%2(PrQx)l 单相 荷 10Un2面 负荷线路 接于相电压的带1个集中负 2单相 荷 U%(PrQx)l 210Unph负荷线路 2直流负荷线路 带1个集中负U%Prl 210Unph荷

23

注：符号含义

； U%——线路电压损失百分数（%）

Pi,Qi——分别是各负荷的有功功率（KW）及无功功率（kvar）； r，x——分别是三相电力线路单位长度的电阻、电抗（/km）；

，工程计算时近似为x——单相电力线路单位长度的电抗（/km）

x；

li——各负荷点至线路首端部分线路长度（km）； Un——线路标称线电压（kv）；

Unph——线路标称相电压（直流电压）（kv）； 2.2先按电压的损失条件选择电线电缆截面的计算步骤 序计算步骤 计算公式 号 1 由于截面未知，可先以线路单位长 10k架空裸线：x=0.35/km 度的电抗平均值进行计算 10k电力电缆：x=0.01/km 1kv电力电缆：x=0.07/km 2 根据已知U%允许值，求出单位 见上表相应计算公式 长度的电阻r最小值 p3 导出满足电压损失要求的导线截 s r面s 4 根据上式所得值选出导线标称截面 后， 再根据线路布置情况查得r和x， 见上表相应计算公式 代入公式进行校验，直至满足条件 3.高压电缆的短路热稳定校验 表3.1高压电缆的短路热稳定校验 序项目 具体内容 号 1 应满Qts103 足条Ks为高压电缆的导体截面（mm2）；K为高压电缆热稳定系数；件 Qt为短路电流热效应，对远离发电机端处，QtIk32(tk0.05)，3为短路点处的最大三相对称对称短路电流初始值（kA）Ik， 24

tk为短路持续时间（s），tktptb 2 短路点选取 3 保护动作时间选取 短路点取在电缆线路中间分支或接头处，当线路全长无分支或接头时则取在电缆末端 1） 对电动机等馈线的电缆，应采取主保护动作时间。当主保护有死区时，应取对该死区起作用的后备保护动作时间，并应采用相应的短路电流值 2） 对其他电缆，宜取后备保护动作时间，并应采用相应的短路电流值 表3.2 导体或电缆在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数 电线电缆种类和材料 最高允许温度热稳定系数/℃ K/(A.s/ mm2 额定负短路荷时 时 裸母线或裸绞线 铜 70 300 171 铝 70 200 87 6-10kv交联聚乙烯绝缘铜90 250 137 电力电缆 芯 20-35kv交联聚乙烯绝缘 铜80 250 143 电力电缆 芯

5.2 变电所硬母线选择

传输大电流的场合可采用硬母线。硬母线分为裸母线和母线槽两大类。35KV及以下配电装置中多采用矩形涂漆裸铜母线，敷设于绝缘子上。母线槽适合于厂房或设备较密集的车间，对工艺变化周期短的车间尤为适宜，母线槽还大量用于高层民用建筑的竖向配电干线。另外，变压器与低压开关柜以及低压开关柜柜列之间的母线连接也宜采用母线槽。

1、按允许温升选择母线截面 （1）、为保证母线的实际工作温度不超过允许值，按环境条件确定的母线载流量不应小于母线的计算电流。

（2）、开关柜内的环境温度可取40℃.一般，高压开关柜内主母线

25

的载流量宜与进线断路器额定电流相当；变压器低压侧与低压开关柜主母线的载流量应考虑变压器的过载系数，但也不宜大于变压器低压侧额定额定电流的1.5倍。

（3）、变压器低压侧与低压开关柜内的N母线、PE母线的截面不应小于相母线截面的一半。

2、按短路动、热稳定校验截面 （1）、高低压开关柜内母线的短路动、热稳定校验 额定峰值耐受电流imaxip3最大三相短路电流峰值。

It2tQt ，还应满足：式中It、t为开关柜母线额定短时耐受电流（KA）、

时间（高压柜为4s，低压柜为1s）；Qt为短路电流热效应，对远离发电机端处，QtIk32(tk0.05)，Ik3为短路点处的最大三相对称短路电流初始值（KA），tk为短路持续时间，tktptb,tp为保护动作时间（s）,tb为断

路器全分断时间（s），对高速断路器取0.1s，当tk＞1s时，QtIk32tk。

(2)、高低压母线的短路热稳定校验

满足条件：sQtK103

式中，s为母线截面（mm2）；K为母线热稳定系数；Qt为短路电流热效应。

（3）、高低压配电母线的短路动稳定校验 满足条件：ca1

式中，c为短路电流作用于母线的计算应力（pa）；a1为母线最大允许力（pa），硬铜为170Mpa，硬铝为120Mpa。

5.3 低压配电干线电缆选择

低压电线电缆的短路热稳定校验应满足条件： （1）、当短路持续时间大于0.1s但不大于5s时，按下式进行校验： sIkt K式中，s为低压绝缘电线或电缆的导体截面（mm2）；Ik为低压短路电流交流分量有效值（A）；K为不同绝缘材料导体的热稳定系数；t为短路电流持续时间（s）。

（2）、当短路持续时间小于0.1s时，应按下式校验：

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K2S2I2t

式中，I2值可以从熔断器或断路器的技术数据中查到。

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致 谢

经过一周的课程设计，我终于完成了机械学院10KV变电所电气设计。这次课程设计能够最终设计完成，除了本人努力之外，还得到了指导老师翁双安的指导，他在百忙中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，而且百问不厌，在他的指导下我最终完成了这次课程设计；同时我还要感谢几个同学的大力帮助，他们在我出现困难时热情帮助，使我少走很多弯路。在此，我对老师以及所有在我这次课程设计提供过帮助的同学表示诚挚的感谢！同时我还要向扬州大学所有授过课的老师表示感谢，你们对知识严谨求实的态度、为人师表的工作作风，使我受益匪浅。

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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，2008 [2] 翁双安主编．供电工程[M]．北京：机械工业出版社，2004

[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，2005

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附录 设计图纸

图 纸 目 录

序号 1 2 3 4 5 6 图 纸 名 称 变电所高压侧电气主接线设计 变电所低压侧电气主接线设计 变电所低压侧电气主接线设计 变电所低压侧电气主接线设计 变电所低压侧电气主接线设计 变电所低压侧电气主接线设计 图幅 A3 A3 A3 A3 A3 A3 图纸编号 电01 电02 电03 电04 电05 电06 备 注

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