畢業**（設計）
某機械廠降壓變電所電氣設計
系部自動控制工程系
專業名稱發電廠及電力系統
班級電力 1101
2023年10月18日
摘要 為保障本機械廠生產安全進行，保證電能合理分配、輸送，靈活改變執行方式，特進行本次模擬設計。
本設計主要闡述了對機械廠總降壓變電所的電氣設計方案。在設計中進行了對工廠負荷的統計計算；變電所位置與型式的選擇；變電所主變壓器及主接線方案的選擇；短路電流的計算；變電所一次裝置的選擇校驗；變電所進出線與鄰近單位聯絡線的選擇；降壓變電所防雷與接地裝置的設計等。
關鍵詞:工廠供電；變電所；無功功率補償；變壓器；短路電流計算；一次裝置；避雷器
abstract
to protect the safety of industrial production, pledge to ensure reasonable distribution of electric energy, transmission, flexible operation mode changes. special for this design.
elaborated on the design of the main mechanical plant a total step-down substation electrical . carried out in the design of the statistical calculation of the load on the plant; substation location and type of choice; substation main transformer and main line scheme of choice; short-circuit current calculation; substation equipment selection of a check; substation into the outlet and adjacent units of the contact line of choice; step-down substation lightning protection and grounding equipment design.
keywords: power plants; substations;reactive compensation;transformer;short circuit current calculation; a device; surge arresters
要求根據本機械廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，並適當考慮工廠生產的發展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的台數、容量與型別，選擇變電所主接線方案、一次裝置的選擇，確定防雷和接地裝置。最後按要求寫出本次模擬設計。
圖1-1 工廠平面圖
1)鑄造車間 (2)鑄造車間 (3)熱處理車間 (4)電鍍車間 (5)倉庫
(6)工具車間 (7)金工車間 (8)鍋爐車間 (9)裝配車間 (10)機修車間
1.2.2 工廠負荷情況
本廠多數車間的工作制為兩班制，年最大負荷利用小時為5000h，日最大負荷持續時間為8h。該廠除了鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房三個車間為二級負荷外，其餘車間均屬於**負荷。本機械廠各個車間的負荷統計資料如下表1-2所示。
1.2.3 供電電源情況
按照工廠與當地供電部門簽定的供用電協議規定，本廠可由附近一條10kv的公用電源幹線取得工作電源。該幹線的走向可以參看工廠總平面圖。該幹線的導線牌號為lgj-185，導線為等邊三角形排列，線距為1.
5m；幹線首端距離本廠約10km。幹線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量為500mva。此斷路器配備有過負荷保護，定時限過流保護和電流速斷保護，定時限過流保護整定的動作時間為2.
0s。為滿足工廠二級負荷要求，可採用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側有電氣聯絡的架空線路總長度為100km，電纜線路總長度為30km。
1.2.4 電費制度
本廠與當地供電部門達成協議，在工廠變電所高壓側計量電能，設專用計量櫃，按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量為18元/kva，動力電費為0.9元/照明電費為0.
5元/工廠最大負荷時的功率因數不得低於0.95，此外，電力使用者需按新裝變壓器容量計算，一次性向供電部門交納供電費。
1.2.5 氣象資料
本機械廠所在地區的年最高氣溫為41℃，年平均氣溫為28℃，年最低氣溫為1℃，年最熱月平均最高氣溫為35℃，年最熱月平均氣溫為29℃，年最熱月地下0.8公尺處的平均氣溫為30℃。當地的主要風向為東北風，年雷暴日數為48天。
本機械廠所在地區平均海拔在200m左右，地層以砂粘土為主，地下水位為3m。
表1-2 工廠負荷統計資料
在工廠裡，除了廣泛應用的三相裝置外，還有部分單相裝置，單相裝置接在三相線路中，應盡可能均衡分配。使三相負荷盡可能均衡。如果三相線路中單相裝置的總容量不超過三相裝置總容量的15%，則不論單相裝置如何分配，單相可與三相裝置綜合按三相負荷平衡計算。
如果單相裝置容量超過三相裝置的15%時，則應將單相裝置容量換算為等效三相裝置容量，再與三相裝置容量相加。
綜上所述，由於本廠各車間單相裝置容量均不超過三相裝置容量的15%，所以可以按三相負荷平衡計算。
即式（2-1）
(1)有功計算負荷（單位為kw）
式（2-2）
(2)無功計算負荷（單位為kvar）
tan式（2-3）
(3)視在計算負荷（單位為kva）
式（2-4）
(4)計算電流（單位為a）
式（2-5）
(1)有功計算負荷
式（2-6）
式中是所有裝置組有功計算負荷之和，是有功負荷同時係數，可取0.8~0.95
(2)無功計算負荷
式（2-7）
式中是所有裝置無功計算負荷之和；是無功負荷同時係數，可取0.85-0.97
(3)視在計算負荷
式(2-8）
(4)計算電流
式（2-9）
(1)鑄造車間
(2)鍛壓車間
(3)熱處理車間
(4)電鍍車間
(5)倉庫
(6)工具車間
(7)金工車間
(8)鍋爐房
(9)裝配車間
(10)機修車間
(11)生活區
(1)總的計算負荷
=(2)總的無功計算負荷
=(3)總的視在計算負荷
=(4)總的計算電流
=廠用負荷，按其用電裝置在生產中的作用和突然中斷供電時造成危害程度可分為三類：
(1)ⅰ類廠用負荷
凡短時停電會造成裝置損壞，危及人身安全，主機停運及大量影響出力的廠用負荷，都屬於ⅰ類負荷。通常他們都設有兩套裝置互為備用，分別接到兩個獨立電源的母線上。
(2)ⅱ類廠用負荷
允許短時停電，恢復供電後，不致造成生產紊亂的廠用負荷，均屬於ⅱ類負荷。一般它們應由兩段母線供電，並採用手動切換。
(3)ⅲ類廠用負荷
較長時間停電，不會影響生產，僅造成生產上的不方便者，都屬於ⅲ類廠用負荷。通常由乙個電源供電。
經過計算（額定電壓取380v），得到各廠房和生活區的負荷統計表（附表#2）。
2.2 無功功率補償
無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和併聯電容器兩種。由於併聯電容器具有安裝簡單、執行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優點，因此併聯電容器在供電系統中應用最為普遍。
由於本廠380v側最大負荷時的功率因數只有0.5。而供電部門要求該廠10kv進線側最大負荷時功率因數不低於0.
9。考慮到主變壓器的無功損耗遠大於有功損耗，因此380v側最大負荷時功率因數應稍大於0.9，這裡取0.
92來計算380v側所需無功功率補償容量：
= (tan-tan)
=512.88[tan(arccos0.5)-tan(arccos0.92)]
= 682.13kvar
選擇pgj1型低壓自動補償評屏，併聯電容器為bw0.4-14-3型，採用其1台主屏與4台輔屏相結合。
總共容量為：84kvar5=420kvar。
補償前後，變壓器低壓側的有功計算負荷基本不變，但是無功計算負荷、視在功率、計算電流都有變化，以下對補償後的無功計算負荷、視在功率、計算電流進行計算。
(1)無功計算負荷
=（693.4-690）+25.65kvar=30kvar
(2)視在功率
=519kva
(3)計算電流
=786.36a
功率因數提高為cos==0.99。
在無功補償前，該變電所主變壓器t的容量為應選為1250kva,才能滿足負荷用電的需要；而採取無功補償後，主變壓器t的容量選為1000kva的就足夠了。同時由於計算電流的減少，使補償點在供電系統中各元件上的功率損耗也相應減小，因此無功補償的經濟效益十分可觀。因此無功補償後工廠380v側和10kv側的負荷計算（如表2-1所示）。
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