CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
课 程 设 计 说 明 书
题目：工厂变电所及厂区配电系统技术设计
二级学院（直属学部）： 电气学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 11电一 学生姓名： 朱旭东 指导教师姓名： 柴济民
学号： 11020447 职称： 讲师
2014年 9 月
1
设计说明书的题目及目录：
工厂变电所及厂区配电系统技术设计
目录 第一章 绪论
1.1工厂供电的意义???????????????????????2 1.2设计概述??????????????????????????2 1.3设计任务及设计方案?????????????????????4 第二章 负荷计算及功率补偿?????????????????????5
2.1 负荷计算的内容和目的????????????????????5 2.2负荷计算的方法???????????????????????6 2.3无功功率补偿????????????????????????9 第三章 变电所一次系统设计?????????????????????11
3.1 变电所的配置???????????????????????11 3.2变压器的选择????????????????????????11
3.2.1 变压器型号选择????????????????????11 3.2.2 变压器台数和容量的确定????????????????12 3.3全厂变电所主结线设计????????????????????13
3.3.1 对变电所主结线的要求?????????????????13 3.3.2 变电所主接线方案???????????????????13 3.3.3变电所主接线设计???????????????????13 3.4变电所的布置和结构设计???????????????????13
3.4.1 变电所的布置设计???????????????????13 3.4.2 变电所的结构设计???????????????????15
第四章 电气设备选择????????????????????????16
4.1短路电流计算????????????????????????16 4.2电气设备选择????????????????????????19 第五章 电力变压器继电保护设计??????????????????23
5.1电力变压器继电保护配置???????????????????23 5.2电力变压器继电保护原理图设计????????????????23 5.3电力变压器继电保护整定计算?????????????????23 第六章 厂区线路设计???????????????????????25
6.1电力线路的接线方式?????????????????????25 6.2电力线路的结构???????????????????????25 6.3导线和电缆的选择??????????????????????25 6.4厂区照明设计?????????????????????????26
2
第七章 小结?????????????????????????27
第一章 绪论
1.1工厂供电的意义
工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。 在学完供配电技术这门课程后，对电力系统和供配电系统的概念、电力负荷等相关知识有了基本的了解，也能根据负荷性质、用电容量、地区供电条件和相关的技术知识等条件给出较合理的设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。
工厂供电设计主要包括全厂变电所设计、车间配电系统所设计及车间动力和照明设计。电能是一种清洁的二次能源，它不仅能传送和分配，易于转换为其他的能源，而且便于控制、管理和调制，易于实现自动化。所以，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人们的日常生活之中。
电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，有十分重要的意义。工厂供电的基本要求是工厂供电工作要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，就必须达到以下基本要求：
1.安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 2.可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 3.优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 4.经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和少 有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展
1.2设计概述
工厂供电设计是工厂设计中的一个重要组成部分。它的设计是否完善，不仅直接影响工程建设的投资和建成后的运行费用，而且影响到工厂的安全生产和经济效益。因此，供电设计必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针，保障人身安全和设备的安全，满足生产工艺提出的要求，做到安全，可靠，经济和优质。
工厂供电设计主要包括总降变电所设计，配电系统设计，车间变配电所设计及
3
车间动力和照明设计。
1.3设计任务及设计方案
按照设计要求并根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当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，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 1、设计说明书一份
在设计说明计算书中应包括以下主要部分：
1）各车间与全厂的负荷计算，功率因数的补偿（放电电阻值）。 2）变（配）电所位置的确定，变压器数量、容量的决定。 3）全厂供电系统的接线方式与变电所主接线的确定。 4）高气压电气设备与导线电缆的选择。 5）短路电流的计算与电气设备的校验。 6）继电保护整定电流。 2、设计图纸：
1）变(配)电所主接线图一张(或将高、低压分开画两张)。 2）工厂变配电所和电力线路平面布置图一张。 3）继电保护原理展开图一张。
4）变配电所平剖面布置图一张（两张）。 3、主要设备材料表一份。 4、设计方案：
我们应根据工厂各车间的实际情况，利用需要系数法计算出各组设备容量、功率因数不满足供电规程，则进行无功补偿。然后按功率距法确定负荷中心，根据变电所位置选择的原则确定了变电所的位置，如果车间的视在功率大于320KVA，则需设一个车间变电所，再确定变压器的台数和容量，并选择了变压器的型号。根据选择的额定容量计算短路电流，在选择电气设备时，一定要遵循选择的原则。继电保护设计时，要就实际情况选择保护。厂区采用电缆接线方式，高压电缆进线用硬铝母线，变压器室需抬高地平，窄面推进且离墙安装。设计时应尽量采用简洁明了的方案，考虑资源问题，以经济效果和供电质量综合考虑。 5、设计时间： 设计时间定为两周
4
第二章 负荷计算及功率补偿
2.1 负荷计算的内容和目的
负荷计算是供配电系统正常运行的计算，是正确选择供配电系统中导线，电缆，开关电器，变压器等的基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。这就需要对电力负荷进行计算。
导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就成为计算负荷。
计算负荷时一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
负荷计算要将各车间设备分组，求出各用电设备的设备容量，然后用需要系数法逐个算出分组的计算负荷，车间计算负荷以及全厂计算负荷。
按照要求高压侧的功率因数应该大于0.9，若不满足要求，需要对高压侧进行无功功率补偿。同时，无功功率补偿要考虑设备安装地点和控制方式，根据补偿要求选择相应的成套补偿装置。本次课程设计采用固定的电容补偿方式。 工厂企业电力负荷计算的主要目的是：
（1）全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量做出估算以便确定整个工程的方案；
（2）在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。 工程上根据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷计算：估算法、需要系数法、二项式法和单相负荷计算法等，本次课程设计采用需要系数法。
进行负荷计算时，首先要将不同工作制下的用电设备的额定容量换算成统一的设备容量，具体运算如下：
1、长期工作制和短时工作制的用电设备的设备容量就是该设备的铭牌额定功率，即
Pe?PN (2-1)
2、反复短时工作制的用电设备
譬如车床，钻床，铣床，刨床，磨床等等采用公式如下： 2、
Pc?kd?Pe (2-2)
3、照明设备
5