1.3设计依据
1.3.1学校总平面图
见附图。
1.3.2车间组成及工厂负荷情况
(1)学校组成及布置
①教学楼；②宿舍楼；③实验楼；④锅炉房；⑤食堂； (2)工厂负荷情况
学校年最大负荷利用小时为4600H，日最大负荷持续时间为12H。该学校除食堂、教学楼和锅炉房属二级负荷外，其余均为三级负荷。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。本学校的负荷统计资料如表所示(表中设备容量是范围值。)
编号 1 2 3 4 5 名称 宿舍楼 教学楼 实验楼 食 堂 锅炉房 总 计 设备容量/kw 200 380 320 30 30 需要 系数 0.8 0.75 0.35 0.6 0.6 功率 因数 0.8 0.8 0.65 0.6 0.6 0.76 表 1.1
有功功率/kw 160 285 112 18 18 533.7 无功功率/kvar 120 213 131 23.9 23.9 460.62 视在功率/kvA 200 356.25 172.31 30 30 705.8 计算电流/A 303.9 541.3 261.80 45.6 45.6 537 K∑p=0.9 K∑q=0.9 1.3.3供电电源情况
按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定，本学校可由附近一条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。该干线的导线牌号为LGJ-35；干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本厂约5.0km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。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1.5s。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。与临近单位高压联络架空线线长度为3km。 1.3.4气象资料
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处平均温度为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
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1.3.5电费制度
学校与当地供电部门达成协议，在学校变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元／kVA，动力电费为0.2元／kW．H，照明(含家电)电费为0.5元／kW．H。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。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纳供电贴费：6～10kV为800元／kVA。
1.4设计任务
要求在规定时间内独立完成下列设计说明书，包括：
①学校负荷计算及功率补偿，列出负荷计算表、表达计算成果； ②学校总降压变电所主变压器的台数及容量选择； ③学校总降压变电所主接线设计； ④导线型号及截面的选择；
⑤学校电力系统短路电路的计算； ⑥变电所一侧设备的选择与校验； ⑦防雷保护和接地装置的设计；
2负荷计算及功率补偿
2.1负荷计算的方法
2.1.1负荷计算的内容和目的
（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，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。
（2) 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。
（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 本设计采用需要系数法确定。 主要计算公式有：
有功功率：P30=KdPe ， （Kd为系数） 无功功率：Q30= P30tan?
6
视在功率：S30=
P30 cos?计算电流：I30=
S303UN
, UN为用电设备的额定电压（单位为KV）
2.1.2由上述方法算出个车间的符合列表如下：
编号 1 2 3 4 5 名称 宿舍楼 教学楼 实验楼 食 堂 锅炉房 总 计 设备容量/kw 200 380 320 30 30 需要 系数 0.8 0.75 0.35 0.6 0.6 功率 因数 0.8 0.8 0.65 0.6 0.6 0.76 有功功率/kw 160 285 112 18 18 533.7 无功功率/kvar 120 213 131 23.9 23.9 460.62 视在功率/kvA 200 356.25 172.31 30 30 705.8 计算电流/A 303.9 541.3 261.80 45.6 45.6 537 K∑p=0.9 K∑q=0.9 表 2 .1
2.1.3全厂负荷计算
取
K??p=0.9；
K??q=0.9
根据上表可算出：
?P30?i=593Kw；?Q30i=511.8kvar；?S30i=788.56 kv·A
P?Q30?i是所有设备无功Q30之其中?P30?i是所有设备组有功计算负荷30之和；和。
则：
P30=K??p?P30?i=0.9×593Kw =533.7Kw
Q30=K??q?Q30?i=0.9×511.8kvar=460.62kvar
S30=I30=
22P30?Q30 kv·A=705.8 kv·A
S303UN
P30i30i=537A
cos?=?
?S=533.7/705.8=0.75
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2.2无功功率补偿
2.2.1功率因数
由上表可知，该学校380V侧最大负荷时的功率因素只有0.76，而供配电部门要求该学校10kV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.9，需要功率补偿。 Qc=533.7〔tan（arccos0.75）－tan（arccos0.92）〕kvar =243 kvar
由《工厂供电设计指导》P319表选：
BW0.4-13-1,额定容量13 kvar
n= Qc/△q=243/13=19，要为3的倍数，即21台。 2.2.2补偿后，重新选择变压器容量：
533.72?(460.26?13?21)2?565 Sˊ30（2）=
补偿后的功率因数：
PT≈0.015Sˊ30（2）=0.015×565KVA=8.475Kw QT≈0.06 Sˊ30（2）=0.06 ×565KVA=33.9Kw
变电所高压侧的计算负荷：
P′30（1）=533.7kw＋8.475kw=542.26 kw
Q′30（1）=(460.62kw＋21×13)＋33.9= 220.9kvar
22S′30（1）=542.26?220.9?585
2.2.3补偿后的功率因数：
cos?'?542.26/585?0.927?0.92
∴满足相关规定。 项目 380V侧补偿前负荷 380V侧无功补偿容量 380V侧补偿后负荷 主变压器功损耗 10kV侧负荷总计
cos?0.75 P30/kw 533.7 计算负荷 Q30/kvar 460.62 S30/kVA 705.8 I30/A 1072 -273 0.943 533.7 187.62 565.7 859 0.015Sˊ30（2）0.06 Sˊ30（2）=8.475 542.26 =33.9 220.9 0.927 585 889 8
表2.2
3变电所位置和型式的选择
3.1根据变配电所位置选择一般原则：
1尽量靠近负荷中心； 2进出线方便； 3靠近电源侧； 4设备运输方便；
5不应设在有剧烈震动或高温的场所； 6不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；
7不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻； 8不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；
9不应设在地势较洼和可能积水的场所。
综合考虑，变电所应设在变电所为小区内附式，建在小区内一侧，有高、低压配电室、值班室及变压器室。值班室有分别通往高、低压配电室的门，且朝值班室开；变压器室的门朝外开，室内设通风窗，进风窗设在变压器室前门的下方，出风窗设在变压器室的上方;高压配电室设不能开启的自然采光窗，窗台距室外地坪1.8m，低压配电室设能开启地自然采光窗。
3.2 变电所的型式与方案：
1采用独立变电所。
2有原始材料知，该学校除实验楼、教学楼，锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷，综合考虑变配电所位置的选择原则，该学校采用一个高压配电所，变电所方案如下：
学校只用一个变电所，见附图。
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