一、设计任务书 （一）设计题目
某机械厂降压变电所电气一次设计 （二）设计要求
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线及高低压设备和进出线，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 （三）设计依据 1.工厂总平面图
生活区的负荷中心工厂生活区10桥河流大街后厂门厂区厂门北邻厂公共电大街源干线某机械厂总平面图 比例 1:2000
2.工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为5000h，日最大负荷持续时间为8h。该厂筹造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。
3.供电电源情况：
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图（附图1-4）。该干线的导线品牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列，线距为2.0m。干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约10km.干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MWA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.2s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为100km，电缆线路长度为25km。
表1 工厂负荷统计资料
厂房编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 厂房名称 铸造 车间 锻造 车间 金工 车间 工具 车间 电镀 车间 热处 理室 装配 车间 机修 车间 锅炉房 仓库 生活区 负荷类别 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 设备容量/kw 400 10 300 10 350 10 380 10 260 7 200 8 150 5 150 4 80 1 25 1 300 需用系数 0.4 0.8 0.2 0.8 0.2 0.7 0.2 0.8 0.5 0.7 0.5 0.7 0.4 0.8 0.3 0.7 0.7 0.9 0.4 0.9 0.8 功率因数 0.70 1.00 0.65 1.00 0.65 1.00 0.60 1.00 0.80 1.00 0.75 1.00 0.70 1.00 0.60 1.00 0.8 1.00 0.80 1.00 1.00
4.气象条件：
本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-8℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8m处的平均温度为25℃。当地主导风向为东北向风，年暴日数为20。
5.地质水文条件：
本厂所在的地区平均海拔500m。地层以砂粘土（土质）为主；地下水位为4m。 6.电费制度：
本厂与当地供电部门达成协议，在本厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费交电费。每月基本电费按主变压器容量计为20元/KVA，动力电费为0.3元/kwh，照明（含家电）电费为0.5元/kwh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.95.此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交供电贴费：6~10KV为800元/KVA。
（四）设计任务
要求在规定时间内独立完成下列工作量： 1、 设计说明书1份，需包括： 1） 封面及目录
2） 前言及确定了赋值参数的设计任务书 3） 负荷计算和无功功率补偿 4） 变电所位置和型式的选择
5） 变电所主变压器台数、容量、类型及主结线方案的选择 6） 短路电流的计算
7） 变电所一次设备的选择与校验
8） 变电所高、低压进出线的选择与效验 9） 附录及参考文献 10） 设计收获和体会 2、 设计图纸1份
变电所主结线图1张（3号图纸） （五）设计时间
编号 名称 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
室
7 装配车
间
8
机修车间 9
锅炉房 第二章
(一)负荷计算和无功功率补偿 1. 负荷计算
个厂房和生活区的负荷计算如表1所示 表2 某机械厂负荷计算表
类别
设备容需要系
量 数 cosφ
tanφ 动力
400 0.4 0.7 1.02
照明 10 0.8 1 0 小计 410 - 动力
300 0.2 0.65 1.17 照明 10 0.8 1 0 小计 310 - 动力
350 0.2 0.65 1.17 照明 10 0.7 1 0 小计 360 - 动力
380 0.2 0.6 1.33 照明 8 0.8 1 0 小计 388 - 动力
260 0.5 0.8 0.75 照明 7 0.7 1 0 小计 267 - 动力
200 0.5 0.75 0.78 照明 8 0.7 1 0 小计 208 - 动力
150 0.4 0.7 1.02 照明 5 0.8 1 0 小计
155 - 动力
150 0.3 0.6 1.33 照明
4 0.7 1 0 小计 154 - 动力
80 0.7 0.8 0.75 照明
1 0.9 1 0 小计
81 -
P30/Kw
160 8 168 60 8 68 70 7 77 76 6.4 82.4 130 4.9 134.9 100 5.6 105.6 60 4 64 45 2.8 47.8 56 0.9 56.9
计算负荷
Q30/Kw S30/KVA 163.2 - 0 - 163.2 234 70.15 - 0 - 70.15 97.7 81.83 - 0 - 81.83 112 101.33 - 0 - 101.33 131 97.5 - 0 - 97.5 166 78 - 0 - 78 131 61.2 - 0 - 61.2 88.6 60 - 0 - 60 76.7 42 - 0 - 42 70.7 I30/A -
- 356 -
- 149 -
- 170 -
- 199 -
- 253 - - 199 -
- 135 - - 117 - - 108
动力 25 0.4
10 仓库 照明 1 0.9
小计 26 -
11 生活区 照明 300 0.8
动力 2295
总计(380V侧) 照明 364
计入KΣp=0.85 KΣq=0.9
2. 无功功率补偿
0.8 1 1 0.79
0.75 0 0
10 0.9 10.9 240 7.5 0 7.5 0 - - 13.2 240 -
- - 20 365 -
1055.5 762.71
897.18 686.44 1129.66 1718.38
由表2可知，该厂380侧最大负荷是的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.95。考虑到主变电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0.95，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：
Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=897.18[tan(arccos0.79)-tan(arccos0.97)]=471 kvar
参照图，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案2（主屏）1台与方案3（辅屏-）6台相组合，总共容量84kvar×6=504kvar。因此无功功率补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表所示 cos计算负荷 项目 φ P30/KW Q30/kvar S30/KVA I30/A 380V侧补偿前0.79 897.18 686.44 1129.66 1718.38 负荷 380V侧无功补 -504 偿容量 380V侧补偿后0.98 897.18 182.44 915.54 1392.67 负荷 主变压器功率 0.015S30=14.04 0.06S30=56.16 损耗 10KV侧负荷总0.97 911.22 238.6 941.94 54.45 计 第三章
(二)变电所位置和型式的选择
变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算公式为x= (P1x1+P2x2+P3x3+…)/( P1+P2+P3+…）=∑(PiXi)/ ∑Pi, y=（P1y1+P2y2+P3y3…）/(P1+P2+P3+…) =∑(PiYi)/ ∑Pi。
计算：x=4.22 y=3.97
由计算结果可知，工厂的负荷中心在2，3，5，6号车间之间。考虑到方便进出线，周边环境及交通情况，决定在5号车间的西侧仅靠车间修建工厂变电所，其形式为附设式。
第四章
（三）变电所主变压器和主结线方案的选择
1.变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：
（1） 装设一台主变压器 型式采用S9，而容量根据式SN*T≥S30，选SN*T=1000KVA>S30=906.05A,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
（2） 装设两台主变压器 型号亦采用S9，二每台容量按式SN*T≈(0.6-0.7)S30和SN*T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)，即
SN*T≈（0.6-0.7）906.05VA=（543.63-634.235）KVA
而且 SN*T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)=(234+166+70.7)KVA=470.7KVA 因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。 主变压器的联结组别均采用Yyn0
2变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：
（1） 装设一台主变压器的主结线方案 如图所示(见附图1) （2） 装设两台主变压器的主结线方案 如图所示(见附图2) （3） 两种主结线方案的计算经济比较 表
表表11-6两种主结线方案的比较 比较项目 供电安全性 装设一台主变的方案（图11-5） 满足要求 基本满足要求 由于一台主变，电压损耗略大 只一台主变，灵活性稍差 稍差一些 由表2-8查得S9-1000单价为10.76万元，而由表4-1查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其投资为2*10.76万元=21.52万元 查表4-10得GG-1A（F）型柜按每台3.5万元计，查表4-1得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4*1.5*3.5万元=21万元 参照表4-2计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.893万元 装设两台主变的方案（图11-6） 满足要求 满足要求 由于两台主变并列，电压损耗略小 由于有两台主变，灵活性较好 更好一些 由表2-8查得S9-630单价为7.47万元，因此两台综合投资为4*7.47万元=29.88万元，比1台主变方案多投资8.36万元 本方案采用6台GG—1A(F)柜，其综合投资约为6*1.5*3.5万元=31.5万元，比1台主变的方案多投资10.5万元 主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比1台主变的方案多耗2.174万元 贴费为2*630*0.08万元=100.8万元，比1台主变的方案多交20.8万元 技术指标 供电可靠性 供电质量 灵活方便性 扩建适应性 电力变压器的综合投资额 经济指标高压开关柜的综合投资额 电力变压器和高压开关柜的年运行费 交供电部门的一按800元/KVA计，贴费为1000*0.08次性供电贴费 万元=80万元
某机械厂降压变电所电气设计-答案
