摘要電能是現代工業生產的主要能源和動力。隨著現代文明的發展與進步，社會生產和生活對電能**的質量和管理提出了越來越高的要求。機械廠供電系統的核心部分是變電所。
變電所主接線設計是否合理，關係到整個電力系統的安全、靈活和經濟執行。
本設計在機械廠具體資料的基礎上，依據變電所設計的一般原則和步驟，完成了變電所一次系統設計。為適應機械類企業，用電負荷變化大、自然功率因數低的特點，該設計中採用併聯電容器的方法來補償無功功率，以減少供電系統的電能損耗和電壓損失，同時提高了供電電壓的質量。此機械廠變電所一次系統設計包括：
負荷的計算及無功功率的補償；變電所主變壓器台數和容量、型式的確定；變電所主接線方案的選擇；進出線的選擇；短路計算和開關裝置的選擇；根據設計要求，繪製變電所一次系統圖。
關鍵詞：電能；變電所；一次系統。
1.2 設計原則 1
1.3 本文所做的主要工作 2
2 負荷計算及電容補償 4
2.1 負荷計算的定義 4
2.2 負荷計算 4
2.2.1 負荷計算的方法 4
2.2.2 負荷統計計算 5
2.3 電容補償 7
3 負荷計算及電容補償 9
3.1 主變壓器台數選擇 9
3.2 主變壓器容量選擇 9
3.3 主接線方案確定 10
3.3.1 變電所主接線方案的設計原則與要求 10
3.3.2 變電所主接線方案的技術經濟指標 10
3.3.3 工廠變電所常見的主接線方案 11
3.3.4 確定主接線方案 11
3.4 無功功率補償修定 13
4 高低壓開關裝置選擇和變電所選址及布置概述 15
4.1 短路電流的計算 15
4.1.1 短路的定義 15
4.1.2 短路計算的目的 15
4.1.3 短路計算的方法 15
4.1.4 本設計採用標么制法進行短路計算 15
4.2 變電站一次裝置的選擇與校驗 21
4.2.1 一次裝置選擇與校驗的條件 21
4.2.2 按正常工作條件選擇 22
4.2.3 按短路條件校驗 22
4.2.4 10kv側一次裝置的選擇校驗 23
4.2.5 380v側一次裝置的選擇校驗 25
4.3 高低壓母線的選擇 26
4.4 變電所選址概述 27
4.5 變電所總體布置概述 27
5 變電所進出線和低壓電纜選擇 29
5.1 變電所進出線的選擇範圍 29
5.2 變電所進出線方式的選擇 29
5.3 變電所進出導線和電纜形式的選擇 29
5.4 導線和電纜截面的選擇計算 30
5.5 高壓進線和低壓出線的選擇 30
5.5.1 10kv高壓進線的選擇校驗 30
5.5.2 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗 31
5.5.3 380v低壓出線的選擇 31
6 總結與展望 37
7 參考文獻 38
附錄 39
致謝 41
電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易於由其它形式的能量轉換而來，又易於轉換為其它形式的能量以**用；電能的輸送和分配既簡單經濟，又便於控制、調節和測量，有利於實現生產過程自動化。
在工程機械製造廠裡，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所佔的比重一般很小。電能在工業生產中的重要性，並不在於它在產品成本中或投資總額中所佔的比重多少，而在於工業生產實現電氣化以後可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利於實現生產過程自動化。
電能從區域變電站進入機械廠後，首先要解決的就是如何對電能進行控制、變換、分配和傳輸等問題。在機械廠，擔負這一任務的是供電系統，供電系統的核心部分是變電所。一旦變電所出了事故而造成停電，則整個機械廠的生產過程都將停止進行，甚至還會引起一些嚴重的安全事故。
機械廠變電所要很好地為生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，並做好節能工作，就必須達到以下基本要求：
(1)安全在電能的**、分配和使用中，不應發生人身事故和裝置事故。
(2)可靠應滿足電能使用者對供電可靠性的要求。
(3)優質應滿足電能使用者對電壓和頻率等質量的要求
(4)經濟供電系統的投資要少，執行費用要低，並盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。
此外，在供電工作中，應合理地處理區域性和全域性、當前和長遠等關係，既要照顧區域性的當前的利益，又要有全域性觀點，能顧全大局，適應發展。
按照國家標準gb50052-95《供配電系統設計規範》、gb50053-94 《10kv及以下設計規範》、gb50054-95 《低壓配電設計規範》、jgj16-2008《民用建築電氣設計規範》等的規定，進行變電所設計必須遵循以下原則：
1、遵守規程、執行政策
必須遵守國家的有關規定及標準，執行國家的有關方針政策，包括節約能源，節約有色金屬等技術經濟政策。
2、安全可靠、先進合理
應做到保障人身和裝置的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，採用效率高、能耗低和效能先進的電氣產品。
3、近期為主、考慮發展
應根據工作特點、規模和發展規劃，正確處理近期建設與遠期發展的關係，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。
4、全域性出發、統籌兼顧
按負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發展。
作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關知識，以便適應設計工作的需要。
目前世界上機械生產能源和動力主要**於電能。電網的正常執行是保證機械生產安全前提。根據設計任務書的要求，結合實際情況和市場上現有的電力產品及其技術，本文主要做了以下工作：
1、負荷計算
機械廠變電所的負荷計算，是根據所提供的負荷情況進行的，本文列出了負荷計算表，得出總負荷。
2、一次系統圖
跟據負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪製一次系統圖，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經濟，安裝容易維修方便。
3、電容補償
按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數，通過查表或計算求出達到供電部門要求數值所需補償的無功率。由手冊或產品樣本選用所需無功功率補償櫃的規格和數量。
4、變壓器選擇
根據電源進線方向，綜合考慮設定總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器型號。
5、短路電流計算
工廠用電，通常為國家電網的末端負荷，其容量執行小於電網容量，皆可按無限大容量系統供電進行短路計算。求出各短路點的三相短路電流及相應有關引數。
6、高、低壓裝置選擇及校驗
參照短路電流計算資料和各迴路計算負荷以及對應的額定值，選擇高、低壓配電裝置，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關櫃等裝置。並根據需要進行熱穩定和力穩定檢驗，並列表表示。
7、電纜的選擇
為了保證供電系統安全、可靠、優質、經濟地執行，進行電纜截面選擇時必須滿足發熱條件：電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發熱溫度，不應超過其正常執行時的最高允許溫度。
1．計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是乙個假想的持續性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常採用30分鐘的最大平均負荷作為按發熱條件選擇電器或導體的依據。
2．平均負荷為一段時間內用電裝置所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的乙個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。
負荷計算的方法有需要係數法、利用係數法及二項式等幾種。
由於本機械廠用電部門較多，用電裝置台數較多，設計採用需要係數法予以確定。
1．單台組用電裝置計算負荷的計算公式
(1).有功計算負荷(單位為kw)：
2-1)
式中 —裝置有功計算負荷(單位為kw)；
—用電裝置組總的裝置容量(不含備用裝置容量，單位為kw)；
—用電裝置組的需要係數。
(2).無功計算負荷(單位為kvar)
2-2)
式中 —裝置無功計算負荷(單位為kvar)；
—對應於用電裝置組功率因數的正切值。
(3).視在計算負荷(單位為kva)
2-3)
式中 —視在計算負荷(單位為kva)；
—用電裝置組的功率因數。
(4).計算電流(單位為a)
2-4)
式中 —計算電流(單位為a)；
—用電裝置組的視在功率(單位為kva)；
—用電裝置組的額定電壓(單位為kv)。
2．多組用電裝置計算負荷的計算公式
(1).有功計算負荷(單位為kw)
2-5)
式中 —多組用電裝置有功計算負荷(單位為kw)；
—所有裝置組有功計算負荷之和；
—有功負荷同時係數，可取0.7～0.95。
(2).無功計算負荷(單位為kvar)
2-6)
式中 —多組用電裝置無功計算負荷(單位為kvar)；
—所有裝置組無功計算負荷之和；
—無功負荷同時係數，可取0.8～0.95。
(3).視在計算負荷(單位為kva)
2-7)
(4).計算電流(單位為a)
2-8)
(5).功率因數
2-9)
根據提供的資料，列出負荷計算表。因設計的需要，計算了各負荷的有功功率、無功功率、視在功率、計算電流等。表中生活區的照明負荷中已經包括生活區各使用者的家庭動力負荷。
具體負荷的統計計算見表2-1。
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