工厂配电设计说明书

为使工厂供电工作很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后，做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要求： 1、安全 在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。 2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求。 3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求

4、经济 供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。

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目录

一、负荷计算和无功功率补偿……………………………………3 1. 负荷计算

2. 无功功率补偿:

二、变电所位置和形式的选择……………………………………4

三、变电所主变压器及主接线方案的选择………………………4

四、短路电流的计算………………………………………………5 1. 绘制计算电路

2. 确定短路计算基准值

3. 计算短路电路中个元件的电抗标幺值

4. 计算k-1点（37v侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量。 5. 计算k-2点（0.4kv侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量。

五、变电所一次设备的选择校验…………………………………7

六、变电所进出线及邻近单位联络线的选择……………………8 1. 35kv高压进线和引入电缆的选择 2. 作为备用电源的高压联线的选择校验

七、主变压器继电保护的配置与整定。…………………………9 1．装设瓦斯保护

2．装设反时限过电流保护 3.装设电流速断保护 4.过负荷保护

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（一）负荷计算和无功功率补偿 1.负荷计算

主变压器继电保护的配置与整定。表1 化纤厂各车间负荷计算表 编车间设备容需要CosTanP30 Q30 S30 号 设备量系数Ψ Ψ 名称 Pe/kw Kd 纺炼 车间 纺丝150 0.80 0.79 0.78 120 93.6 — 机 1 筒绞40 0.75 0.8 0.75 30 22.5 — 机 烘干80 0.75 0.7 1.02 60 61.2 — 机 脱水15 0.60 0.78 0.80 9 7.2 — 机 通风220 0.70 0.8 0.75 154 115.5 — 机 淋洗5 0.75 0.79 0.78 3.75 2.93 — 机 变频800 0.80 0.82 0.70 640 448 — 机 传送38 0.80 0.82 0.70 30.4 21.28 — 机 小计 1348 1047.15 772.29 1301.14 2 原液1040 0.75 1.0 0.70 780 546 952.11 车间照明 3 酸站260 0.65 1.0 0.70 169 118.3 206.29 照明 4 锅炉320 0.75 1.0 0.75 240 180 300 房照明 5 排毒160 0.70 1.0 0.60 112 67.2 130.61 车间照明 6 其他240 0.70 1.0 0.75 168 126 210 车间照明 总计 动力— — — 2516.15 1809.79 — 380V1348 侧） 照明2020 计入 — — — 2138.73 1628.81 2688.34

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I30 — — — — — — — — 1976.94 1446.63 313.44 455.82 198.45 319.07 — 4084.63 Kp=0.85 Kq=0.9 2. 无功功率补偿: cosmax =

P30S30=

2138.732688.34 =0.8 由表1可知，该厂

380v侧最大负荷时的功率因数只有0.8.而供电局要求该厂35kv进线侧最大负荷时功率因数cos>=0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380v侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380v侧所需无功功率补偿容量：

Qc=P30（tanΨ1—tanΨ2）=2138.73*（0.75—0.43）=684.39kvar

选GR—1型高压电容器柜，并联电容器为BWO.4-14-3型。采用01#号10台电容器柜，和1台03号放电互感器柜相组合。总共容量70kvar*10=700kvar。因此无功补偿后工厂表2 380v侧和35kv侧的负荷计算如下： 项目 CosΨ P30/KW Q30/kvar S30/kva I30/A 380v侧补偿前负荷 0.8 2138.73 1628.81 2688.34 4084.63 380v侧无功补偿容量 -700 380v侧补偿后负荷 0.92 2138.73 928.81 2331.71 3542.77 主变压器功率损耗 0.015S30=35 0.06S30=140 35kv侧负荷总计 0.90 2173.73 1068.81 2422.28 839.96 (二) 变电所位置和形式的选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。利用负荷功率矩法来确定负荷中心。如工厂总平面图。 设负荷中心为：P（X,Y）

X=（p1x1+p2x2+p3x3+p4x4+p5x5+p6x6）/（p1+p2+p3+p4+p5+p6）=5.5 Y=（p1y1+p2y2+p3y3+p4y4+p5y5+p6y6）/（p1+p2+p3+p4+p5+p6）=4.9 所以，变电所的位置在工厂总平面图的P（5.5，4.9）。如工厂总平面图。 (三) 变电所主变压器及主接线方案的选择 1．根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可

供选择的方案：

（1）装设一台主变压器 型号采用S7-2500/35。容量选SN.T=2500kva>S30=2422.28kva。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相连的高压联络线来承担。

（2）装设两台主变压器 型号采用S7-1600/35。而变压器容量按下列两条件选择：

SN.T=（0.6~0.7）2422.28=（1453.37~1695.60）KVA 且SN.T>=S30(Ⅱ)=1301.14KVA

因此选两台S7-1600/35型的铜绕组三相配电及电力变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相连的高压联络线来承担。 主变压器的联络组均采用Yyn0。

表3 两种主接线的比较 比较项目 装设一台主变压器 装设两台主变压器

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技 术 指 标 经 济 指 标 根据上述分析看出，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。

（四） 短路电流的计算

1. 绘制计算电路

供电安全性 供电可靠性 供电质量 灵活方便性 扩展适应性 电力变压器综合投资 高压开关柜综合投资 变压器和开关柜年运行费 供电贴费 满足要求 满足要求 电压损耗较大 灵活性稍差 稍差一些 约为30万元 约为24万元 约为6.2万元 约为90万元 满足要求 满足要求 电压损耗略小 灵活性较好 更好一些 约为42万元 约为36万元 约为8.9万元 约为113.4万元

2. 确定短路计算基准值

设Sd=100MVA，Ud=Uc=1.05Un，即高压侧Ud1=37kv，低压侧Ud2=0.4kv。则

Id1=

Sd3Ud1=

100MVA3*37kv=1.6KA

Id2=

Sd3Ud2=

100MVA3*0.4KV=144.3KA

3. 计算短路电路中个元件的电抗标幺值

（1） 电力系统 已知Soc=1500MVA，故

*1=

100MVA1500MVA=0.07

(2) 架空线路 查表8-36得（LJ-35型架空线） X0=0.4/km。而线路长19km。

5

X*=（0.4*19）*2100MVA372=0.56

(3) 电力变压器 查电气设备手册得 U%=6.5

kX*3=

Uk%Sd100SN=

6.5*100100*2500=2.6

绘短路计算等效电路图：

4. 计算k-1点（37v侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量。

（1） 总电抗标幺值

** X*(k1)=X1+X2=0.07+0.56=0.63

(2) 三相短路电流周期分量有效值

)I(K3=1Id1X*(K1)=

1.60.63=2.54KA

(3) 其他短路电流 Ii

\"(3))=I(3)=I(K3=2.54KA 1(3)sh=2.55I

\"(3)=2.55*2.54=6.48KA =1.51*2.54=3.84KA

3)I(SH=1.51I

\"(3)(4) 三相短路容量

)S(K3=1SdX(K1)*=

1000.63=158.73MVA

5. 计算k-2点（0.4kv侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量。 （1） 总电抗标幺值

* X(K2)=X1*+X*+X3=0.07+0.56+2.6=3.23 2*(2) 三相短路电流周期分量有效值

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)I(K3=2Id2X*(K2)=

144.33.23=44.67KA

(3) 其他短路电流 I

\"(3))=I(3)=I(K3=44.67KA 13)i(sh=1.84 I

\"(3)=1.84*44.67=82.19KA =1.09*44.67=48.69KA

3)I(SH=1.09 I

\"(3)(4) 三相短路容量

)S(K3=2SdX*(K2)=

1003.23=30.96MVA

表4 短路计算结果

短路计算点 三相短路电流/KA I3K I\"(3)三相短路容量/MVA 3)I(SH I(3) 3)i(sh S(K3) K-1 2.54 2.54 2.54 6.48 3.84 158.73 K-2 44.67 44.67 44.67 82.19 48.69 30.96 （五） 变电所一次设备的选择校验

表 5 选择校验项目 额定电压 额定断流动稳电流 能力 定度 装参数 3)UN IN i(sh I(K3) 设地点数据 35KV 40A 2.54K6.48K条A A 件 一 额定参数 UNe INe IOC imax 次 设 高压隔离开关 35KV 400A __ 52KA 备 GN2-35T/400-型 52 号 高压少油断路35KV 630A 6.6KA 17KA 规 器 格 SW3-35/630 高压熔断器 35KV 0.5A 50KA __ RN2-35 电压互感器 35KV/0.1 __ __ __ JDJ-35

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热稳定度 I(3)2*T其他 9.7 ima It2*T 980 26.4 __ __ 电压互感器 JDZX9-35 3500031003/1003__ /__ __ __ 600/5A __ 21.21 42.25 二次负荷2电流互感器 LCZ-35 35KV 避雷器 35KV __ YH5WX5-54/134 户外隔离开关 35KV 600A GW5-35G/600-72 所选的一次设备均满足要求。

__ __ __ __ 72KA 1024

（六） 变电所进出线及邻近单位联络线的选择 1. 35kv高压进线和引入电缆的选择 （1） 35kv高压进线的选择校验

采用LJ型铝绞线架空敷设，接往35kv公用干线。

1）

按发热条件选择 由I30=I1NT=40A，及室外环境温度29C。查表8-36，选LJ-16，其30C时的Ia1=98.7A> I30,满足发热条件。

2）

校验机械强度 查表8-34，最小允许截面Amin=35mm2，因此按发

热条件选择的LJ-16不满足机械强度要求，故改选LJ-35。 由于此线路较短，无需校验电压损耗。

（2） 有高压配电室至主变的一段引进电缆的选择校验

查电气设备手册（下）表33-43 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。 1）按发热条件选择 由I30=I1NT=40A及地下0.8米处土壤平均温度22C。查电气设备手册（下）表33-43，初选电缆总截面为50mm2的交联电缆，其Ia1=168A> I30,满足发热条件。 2）校验短路热稳定

计算满足短路热稳定的最小截面。

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Amin=I(3)timaC=2540*

0.7577=29mm2式中C值由表5-13查得；tima按终端变电所保护动作时间0.5s，加断路器短路时间0.2s，再加0.05s，故tima=0.75s。

因此YJLV22-10000-3*50电缆满足短路热稳定条件。 2. 作为备用电源的高压联线的选择校验

采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距5km的邻近单位变配电所的10kv母线相联。 （1） 按发热条件选择

工厂二级负荷容量共1301.14KVA，I30=

1301.14KVA3*10KV=75.1A,而最热月土壤

平均温度为22C，查表8-44，初选缆芯截面为25mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其Ia1=90A> I30. 满足发热条件。 （2） 校验电压损耗

由表8-42得缆芯为25mm2的铝芯电缆的R=1.54/km，X0=0.12/km，

0而二级负荷的P30=1047.15KW，Q30=772.91kvar。线路长度已知为5km。因此

U=

1047.15KW*(1.54*2)772.91kvar*(0.12*2)35KV97.45V10000=97.45V

U%=*100%=0.97<U=5%

a1由此可见在电缆满足允许电压损耗要求。

（七） 主变压器继电保护的配置与整定。

1．装设瓦斯保护

当变压器内部邮箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作与跳闸。 2．装设反时限过电流保护

采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。

（1）过电流保护动作电流整定

ILmax=2*I1NT=

2*2500KVA3*35KV600A5A=82.48A

=120。因此动作电流为：

Krel=1.3，Kre=0.8，Ki=

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Iop=

KrelKwKreKiILmax=

1.3*10.8*120*82.48A=1.12A

因此过电流保护动作电流Iop整定为2A。

（2）过电流保护动作时间的整定

由于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。

（3）过电流保护灵敏系数的校验 IKmin=

IK2KT(2)=

0.866IK2KT1201(3)=

0.866*44.67KA35KV0.4KV=0.442KA

Iop1=IopKiKw=2*

=240A 因此其保护灵敏系数为Sp=

442240=1.84>1.5

满足规定的灵敏系数大于1.5的要求。 3.装设电流速断保护

利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。 （1）速断电流的整定

I

Kmax)=I(K3=44.67，Krel=1.4，KW=1，Ki=2600A5A=120

*44670A=6A

KT=

35KV0.4KV=87.5 因此速断电流为：Iqd=

KqbIop1.4*1120*87.5T=0s 速断电流倍数整定为 Kqb=（2）电流速断保护灵敏系数的校验

=

62=3

)IKmin=I(K2)1=0.866*I(K3=0.866*2.54=2.2KA 1Iqb1=Sp=

IqbKiKW=

6*1201=720A 因此其保护灵敏系数为：

2200720=3.06>1.5 满足规定的灵敏度系数要求。

4.过负荷保护

利用GL15型继电器的电流速断装置实现。 （1）过负荷保护动作时间的整定计算 I1N=Ki=

2500KVA3*35KV=41.240KA

200A5A=120

I1NKiIop（ol）=1.2*

=0.4124KA=412.4A

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（2）过负荷保护动作时间 T

op（ol）=10s。

致谢

我的设计是在葛老师的指导下完成的。在葛老师的细心教导下，使我对设计更加感兴趣，在此，谨向我的指导老师致以最深的谢意!感谢一直以来他给予我学习上帮助!

葛老师在课程设计的过程给予了许多具体的帮助，当完成了这篇论文的初稿后，老师还在百忙之中挤出时间，帮我指导并提出了许多珍贵的修改意见。 同时还得到了其他同学的帮助和支持。如果没有老师、同学的帮助，设计的工作是难以顺利完成的，在此再一次表示衷心的感谢。

参考文献

1. 电气设备手册（上） 2. 电气设备手册（中） 3. 电气设备手册（下）

4. 工厂供电设计指导 第二版 刘介才编 5. 工厂供电 第5版 刘介才编

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