题目车间低压配电系统设计
专业电气工程及其自动化
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年毕业设计（论文）任务书
系电气专业班学生一、毕业设计(论文)课题车间低压配电系统设计
二、毕业设计(论文)工作自
三、毕业设计(论文)进行地点
四、毕业设计(论文)的内容要求：1、车间的负荷计算及无功补偿。
2、确定车间变电所的所址和型式。
3、确定车间变电所主变压器型式，容量和台数及主结线方案（要求从两个比较合理的方案中优选）。
4、短路计算，并选择一次设备（尽量列表）。
5、选择车间变电所高低进出线截面（包括母线）
6、选择电源进线的二次回路及整定继电保护。
7、车间变电所的防雷保护及接地装置的设计。
8、确定车间低压配电系统布线方案。
9、选择低压配电系统的导线及控制保护设备。
10、设计说明书。
11、车间变电所主结线电路图。
12、车间变电所平、剖面图。
13、车间低压配电系统和平面布线图。
五、老师指定的主要参考文献（专升本学生填写）1、ISBN7－111－05927－1刘介才编?工厂供电（第3版）?北京：机械工业出版社，2000.52、ISBN7－111－06238－8刘介才编?工厂供电设计指导?北京：机械工业出版社，1999.12
3、ISBN7－111－03343－4/TM?418刘介才主编?工厂供电简明设计手册?北京：机械工业出版社，1998.84、ISBN7－5323－0866－9/TM?26水利电力部西北/东北电力设计院编?电力工程设计手册（第一册）?上海：科学技术出版社，1980.7
5、ISBN7－5323－0867－7/TM?27水利电力部西北/东北电力设计院编?电力工程设计手册（第二册）?上海：科学技术出版社，1981.1
6、ISBN7－5323－0868－5/TM?28水利电力部西北/东北电力设计院编?电力工程设计手册（第三册）?上海：科学技术出版社，1981.9
7、华中工学院主编?发电厂电气部分?北京：电力工业出版社，1980.8
8、ISBN7－5609－2597－9/TM?81何仰赞、温增银主编?电力系统分析?武汉：华中科技大学出版社，2002.1
9、ISBN7－5624－1455－6/TM?58税正中、施怀瑾主编?电力系统继电保护?重庆：重庆大学出版社，1997.9
10、ISBN7－5083－0875－1李景禄等主编?实用接地技术?北京：中国电力出版社，2001.1
毕业设计负责人或负责教师
指导教师
接受设计论文任务开始执行日期
学生签名
评阅人评语和评分意见
学生姓名
评阅人
年月日指导教师评语和评分意见
学生姓名
指导教师
年月日毕业设计（论文）答辩考核
对班学生所完成的课题为
的毕业设计(论文)，根据指导教师、评阅人的意见，经答辩考核，提出如下评语：
并综合评定该生毕业设计(论文)成绩为。
答辩委员会(答辩组)：
主席(组长)
委员(组员)
年月日
前言
电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。
现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得电能的，因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。
工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案必须符合国家标准中的有关规定，同时必须满足以下几项基本要求：
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，运行费用低，并尽可能工节约电能和减少有色金属消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前和利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
本说明书为某机械制造厂电修低配系统及车间变电所设计说明，该车间的主变压器容量为630kVA，各电压等级分别为10kV和0.4kV，车间的负荷均属三类负荷，根据设计任务书的要求，本设计的主要内容包括：车间的负荷计算及无功补偿，确定车间变电所的所址和型式，车间变电所的主纬线方案，短路电流计算，主要用电设备选择和校验，车间变电所整定继电保护和防雷保护及接地装置的设计等。
由于本人初步设计，设计资料欠周全，电气设备的参数一般引用现有产品，个别参数在指导老师指导下，选用较新数据，计算所用方法依照《工厂供电设计指导》规定进行计算的，在保证可靠性的前提下，经计算和校验，本人水平有限和不完善之处，错漏难免，请指导老师指正，本人不胜感激。
Preface
Electricalenergyisthemainmotivatepartoftheindustrialproduction.Factoriessupplypowerdesigndutytoobtainpowersourcefromtheelectricalpowersystem,passthroughthereasonabletransmission,transformation,andassignstothefactoryworkshopinoneachcurrentcollector.Alongwiththeindustryelectricityautomationtechnologydevelopment,factorieswiththeelectricquantityrapidgrowth,totheelectricalenergyquality,thepowersupplyreliabilityaswellasthetechnologyeconomicindicatorandsoontherequestalsodaybydayenhances.Thepowersupplydesignswhetherconsummates,notonlyaffectsthefactorythecapitalinvestment,theoperatingcostandthenon-ferrousmetalconsumption,moreoveralsoreflectedtothefactorypowersupplyreliabilityandinthefactorysafetyinproduction,itandenterprise’seconomicefficiency,theequipmentandsoonistheclosecorrelation.
Nowhasbesidestheindividualmajorindustryintegratedenterprisesuppliesforoneselfthepowerplant,themajorityfactoryallisobtainstheelectricalenergyfromthecountryelectricalpowersystem.Therefore,thefactoryindustryloadistheelectricalpowersystemmainuser,thefactorypowersupplysystemalsoisanelectricalpowersystemconstituent,guaranteesthesafepowersupplyandtheeconomicalmovement,notonlyrelatestheenterprisethebenefit,alsorelatestheelectricalpowersystemthesecurityandtheeconomicalmovementaswellasthereasonableuseenergy.Thefactorypowersupplydesignmustfollownationeachgeneralandspecificpolicies,thedesignproposalmustconformtointhenationstandardrelatedstipulation,simultaneouslymustsatisfyfollowingseveralbasicrequests:
1、Securities-intheelectricalenergysupply,assignmentandshouldnothavetheaccidentcausingpersonalinjuryandtheequipmentaccident.
2、Reliable-shouldsatisfytheelectricalenergyusertothepowersupplyreliablerequest.
3、Highquality–shouldsatisfytheelectricalenergyusertoqualitytheandsoonvoltageandfrequencyrequest.
4、Economies-powersupplysysteminvestmentmustbefew,lowoperatingcost,andsavestheelectricalenergyandthereducednon-ferrousmetalconsumptionasfaraspossible.
Inaddition,inthepowersupplywork,shouldreasonablyprocessthebureauandtheoverallsituation,currentandislongtermandsoontherelations,bothmustconsiderpartialandthecurrentbenefit,andmusthavethetotalview,cantaketheentiresituationintoaccount,adaptationdevelopment.Thisinstructionbookletrepairsavehiclethelowelectricalpowerdistributionsystemsforsomemechanicalfactoryelectricityandtheworkshoptransformersubstationdesignexplanation.Thisworkshopmaintransformercapacityis630kVA,variousvoltagesrankrespectivelyis10kVand0.4kV,theworkshoploadisthreekindsofloads.Accordingtodesignstheprojectdescriptiontherequest,thisdesignmaincontentincludes:Theworkshoploadcomputationandtheidleworkcompensate;definiteworkshoptransformersubstationinstitutesiteandpattern;Workshoptransformersubstationhostelectriccoilplan;Short-circuitcurrentcomputation;mainlycurrentcollectorchoiceandverification;WorkshoptransformersubstationsetupUPSandanti-radarprotectionandgroundingdesignandsoon.
Thisismypreliminarydesign,plusallmydesigndataandsourcesmayincomplete,therefore,Iinstructedbymyprofessorstohelpmetoselectsomeinnovative/newermaterial,suchastheelectricalequipmentparametergeneralquotationexistingproduct,theindividualparameter.Thecomputationmethodsareaccordingto“FactorypowersupplyDesignInstruction”tostipulatecarriesonthecomputation.Afterthoseverificationandcomputationfromthoseresources,itcanbeguaranteetobeorereliable.Itisappreciateandgratefulthatifyou(professor)canpointoutmymistakes,errors,omissionsormisunderstandconcepts,basedonthisismybeginnerlevelofenergydesignthatmaynotbeexactlytheperfectconcept.
目录
1、车间的负荷计算及无功补偿―――――――――――――――――――
2、确定车间变电所的所址和型式――――――――――――――――――
3、确定车间变电所主变压器型式，容量和台数及主结线方案（要求从两个
比较合理的方案中优选）――――――――――――――――――――
4、短路计算，并选择一次设备（尽量列表）―――――――――――――
5、选择车间变电所高低进出线截面（包括母线）―――――――――――
6、选择电源进线的二次回路及整定继电保护―――――――――――――
7、车间变电所的防雷保护及接地装置的设计―――――――――――――
8、确定车间低压配电系统布线方案―――――――――――――――――
9、选择低压配电系统的导线及控制保护设备―――――――――――――
10、设计说明书――――――――――――――――――――――――――
11、车间变电所主结线电路图――――――――――――――――――――
12、车间变电所平、剖面图―――――――――――――――――――――
13、车间低压配电系统和平面布线图―――――――――――――――――
14、结论―――――――――――――――――――――――――――
设计题目及设计依据基础资料
设计题目：某机修厂机械加工＝车间低压配电系统设计
设计依据：（见附件）
三、设计内容
车间的负荷计算及无功补偿
1.1机二车间设备明细统计表
设备代号 设备名称 台数 单台容量（KW） 功率因数Cosφ 效率η 1 220V插座 1 1 0.8 0.8 2 220V插座 1 0.6 0.75 0.75 3 220V插座 1 0.6 0.75 0.75 4 车床 1 1.7 0.8 0.8 5 车床 1 3.66 0.8 0.8 6 车床 1 1.74 0.8 0.8 7 车床 1 5.225 0.8 0.8 8 铣床 1 3.125 0.8 0.8 9 铣床 1 2.925 0.8 0.8 10 铣床 1 1.625 0.8 0.8 11 铣床 1 1.7 0.8 0.8 12 车床 1 3.66 0.8 0.8 13 车床 1 2.2 0.8 0.8 14 车床 1 5.225 0.8 0.8 15 铣床 1 3.125 0.8 0.8 16 铣床 1 2.325 0.8 0.8 17 铣床 1 9.13 0.85 0.85 18 插齿机 1 4.625 0.85 0.85 19 车床 1 4.625 0.85 0.85 20 车床 1 4.625 0.85 0.85 21 车床 1 4.625 0.85 0.85 22 车床 1 4.625 0.85 0.85 23 车床 1 4.625 0.85 0.85 24 车床 1 4.625 0.85 0.85 25 车床 1 4.625 0.85 0.85 26 工具磨床 1 1.625 0.8 0.8 27 工具磨床 1 1.625 0.8 0.8 28 小冲床 1 1.5 0.8 0.8 29 小冲床 1 1.5 0.8 0.8 30 磨床 1 1.5 0.8 0.8 31 磨床 1 4.625 0.85 0.85 32 冲床 1 4.625 0.85 0.85 33 钻床 1 4.625 0.85 0.85 34 钻床 1 4.625 0.75 0.75 35 钻床 1 4.625 0.75 0.75 36 钻床 1 4.625 0.75 0.75 37 磨床 1 4.625 0.75 0.75 38 钻床 1 4.625 0.75 0.75 39 钻床 1 1.625 0.8 0.8 40 钻床 1 1.625 0.8 0.8 41 钻床 1 1.5 0.8 0.8 42 钻床 1 1.5 0.8 0.8 43 钻床 1 1.5 0.8 0.8 44 钻床 1 4.625 0.8 0.8 45 钻床 1 3 0.8 0.8 46 变压器 1 2 0.8 0.9 47 变压器 1 2 0.8 0.9 48 变压器 1 2 0.8 0.9 49 变压器 1 2 0.8 0.9
1.2工具、机修车间设备负荷计算表
设备代号 车间名称 供电回
路代号 设备容量
（KW） 计算负荷 P30/kW Q30/kvar Q30/kVA I30/A 1 工具车间 No.1 47 14.10 16.50 21.70 32.98 No.2 56 16.80 19.70 25.89 39.34 No.3 42 12.60 14.70 19.36 29.42 No.4 35 10.50 12.30 16.17 24.57 2 机修车间 No.5 150 37.50 43.90 57.74 87.72
1.3装机容量、计算负荷、无功负荷、视在负荷的计算
机修厂拟设8个供电主干线，分别为1号干线冷加工机床，2号干线金属加工机床，3号干线插座、220V变压器，4号干线工具间1号，5号干线工具间2号，6号干线工具间3号，7号干线工具间4号，8号干线检修车间。各干线设备装机容量、计算负荷与无功功率等统计如下表：
表1-3负荷计算
单
元
设备
编号
名
称
额
定
容
量 功
率
因
数 效
率
备
注 （kW） 1号
干
线 4 车床 1.7 0.8 0.8 5 车床 3.66 0.8 0.8 6 车床 1.74 0.8 0.8 7 铣床 5.225 0.8 0.8 8 铣床 3.125 0.8 0.8 9 铣床 2.925 0.8 0.8 10 铣床 1.625 0.8 0.8 11 车床 1.7 0.8 0.8 12 车床 3.66 0.8 0.8 13 车床 2.2 0.8 0.8 14 铣床 5.225 0.8 0.8 15 铣床 3.125 0.8 0.8 16 铣床 2.325 0.8 0.8 17 插齿机 9.13 0.85 0.85 1号干线装机容量ΣPe＝47.37kw 1号干线5台最大设备容量ΣPM＝26.90kw 1号干线计算负荷P30＝0.14×ΣPe+0.5×ΣPM＝20.08kW 1号干线无功计算负荷Q30＝P30tg?＝P30tg(arccos0.8)＝15.06kvar 1号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝25.10kVA 1号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝47.67A
2号
干
线 18 车床 4.625 0.85 0.85 19 车床 4.625 0.85 0.85 20 车床 4.625 0.85 0.85 21 车床 4.625 0.85 0.85 22 车床 4.625 0.85 0.85 23 车床 4.625 0.85 0.85 24 车床 4.625 0.85 0.85 25 车床 4.625 0.85 0.85 26 工具磨床 1.625 0.8 0.8 27 工具磨床 1.625 0.8 0.8 28 小冲床 1.5 0.8 0.8 29 小冲床 1.5 0.8 0.8 2号
干
线 30 小冲床 1.5 0.8 0.8 31 磨床 4.625 0.85 0.85 32 磨床 3 0.85 0.85 33 冲床 1.5 0.85 0.85 34 钻床 0.6 0.75 0.75 35 钻床 0.6 0.75 0.75 36 钻床 0.6 0.75 0.75 37 钻床 0.6 0.75 0.75 38 磨床 2.25 0.75 0.75 39 钻床 1.625 0.8 0.8 40 钻床 1.625 0.8 0.8 41 钻床 1.625 0.8 0.8 42 钻床 1.625 0.8 0.8 43 钻床 1.625 0.8 0.8 44 钻床 1.625 0.8 0.8 45 钻床 1.625 0.8 0.8 2号干线装机容量ΣPe＝69.90kw 2号干线5台最大设备容量ΣPM＝6.98kw 2号干线计算负荷P30＝0.14×ΣPe+0.5×ΣPM＝21.35kW 2号干线无功计算负荷Q30＝P30tg?＝P30tg(arccos0.8)＝15.06kvar 2号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝26.69kVA 2号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝50.68A 3号
干
线 1 220V插座 1 0.8 0.8 2 220V插座 0.6 0.75 0.75 3 220V插座 0.6 0.75 0.75 46 220V变压器 2 0.8 0.9 47 220V变压器 2 0.8 0.9 48 220V变压器 2 0.8 0.9 49 220V变压器 2 0.8 0.9 3号干线装机容量ΣPe＝10.20kw 3号干线5台最大设备容量ΣPM＝7.85kw 3号干线计算负荷P30＝0.14×ΣPe+0.5×ΣPM＝5.93kW 3号干线无功计算负荷Q30＝P30tg?＝P30tg(arccos0.8)＝4.45kvar 3号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝7.41kVA 3号干线C相（略大于A、B相）计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝25.25A 4号
干
线 1#回路 工具车间 47 4号干线装机容量ΣPe＝47kw 4号干线计算负荷P30＝14.1kW 4号干线无功计算负荷Q30＝16.5kvar 4号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝21.70kVA 4号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝41.22A 5号
干
线 2#回路 工具车间 56 5号干线装机容量ΣPe＝56kw 5号干线计算负荷P30＝16.8kW 5号干线无功计算负荷Q30＝19.7kvar 5号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝25.89kVA 5号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝49.17A 6号
干
线 3#回路 工具车间 42 6号干线装机容量ΣPe＝42kW 6号干线计算负荷P30＝12.6kW 6号干线无功计算负荷Q30＝14.7kvar 6号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝19.310kVA 6号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝36.77A 7号
干
线 4#回路 工具车间 35 7号干线装机容量ΣPe＝35kW 7号干线计算负荷P30＝10.5kW 7号干线无功计算负荷Q30＝12.3kvar 7号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝16.17kVA 7号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝30.71A 8号
干
线 机修车间 150 8号干线装机容量ΣPe＝150kw 8号干线计算负荷P30＝37.5kW 8号干线无功计算负荷Q30＝43.9kvar 8号干线视在计算负荷S30＝√(P302+Q302)＝57.74kVA 8号干线计算电流I30＝S30/(√3×UN)＝109.65A
确定车间变电所的所址和形式
选择变电所位置就根据下列要求进行技术、经济比较后确定：
接近负荷中心，进出线方便。
接近电源侧。
设备运输方便。
不应设在剧烈振动或高温，应远离多尘有腐蚀气体的场所。
应远离易燃、爆的场所。
本车间变电所供电负荷的性质为三级负荷，年最大有功负荷利用小时数为4500小时。本车间变电所从本厂35/10kV总降压变电所用电缆线路引进10kV电源，电缆线路长度为200M。车间变电所设在机二车间东北角，为机二车间、工具车间、机修车间供电。设高压配电室、变压器室、低压配电室。
补偿后的功率因素要求不得低于0.9。
短路容量
工厂总降压变电所10kV母线上的短路容量为200MVA。
保护整定
工厂总降压变电所10kV配电出线定时限过流保护装置的整定时间Iop=1.5S。
3、车间变电所无功补偿，主变型式、容量和台数及主结线选择方案
根据本车间负荷性质属三级负荷，车间变电所设置一台变压器。正常工作时，由车间变电所变压器供给本车间用电设备，备用电源可由其他车间变电所提供。根据表1-3负荷计算的数据，无功补偿与变压器容量选择如下表所示：
表3-1无功补偿与变压器容量选择
设备
编号 设备
名称 装机容量P 功率因数 计算负荷P30 无功负荷Q30 视在负荷S30 计算电流 备注 （kW） （kW） （kVar） kVA A 1号干线 冷加工机床 47.37 0.8 20.08 15.06 25.10 38.14 2号干线 金属加工机床 69.90 0.8 21.35 16.01 26.69 40.54 3号干线 插座、变压器 10.20 0.8 5.93 4.45 7.41 11.26 4号干线 工具间1号 47.00 0.8 14.10 16.50 21.70 32.98 5号干线 工具间2号 56.00 0.8 16.80 19.70 25.89 39.34 6号干线 工具间3号 42.00 0.8 12.60 14.70 19.36 29.42 7号干线 工具间4号 35.00 0.8 10.50 12.30 16.17 24.57 8号干线 检修车间 150.00 0.8 37.50 43.90 57.74 87.72 各车间总装机容量ΣP＝457.47kw 各车间总计算负荷ΣP30＝138.86kW 各车间总无功计算负荷ΣQ30＝142.62kvar 各车间总视在计算负荷ΣS30＝200.01kVA 补偿前的功率因数ΣP30/ΣS30＝0.7 电容器容量计算QC=Pjs(tg1-tg2)＝138.86×(tgarccos0.7－tgarccos0.9)＝89.51kvar 选择型号BKMJ0.4-15-3并联电容器6只（在图中如何体现？已乘以6） 补偿后无功功率ΣQ30－90＝142.62-90=52.62kvar 补偿后视在功率Sjs=√(138.86)2+(52.62)2=148.49KVA 变压器容量选择(kVA)200kVA
主结线方案选择：变电所主变压器的选择根据车间的性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可列两种方案：方案一和方案二都装设一台主变器，采用油浸式变压器S9，而容量根据SN.T>S30=148.49kVA,即选一台S9－200/10型低损耗变压器，由于车间所有的设备都属于三级负荷，所以一台主变即可。变压器容量00kVA，额定电压10KV，联结组别Y，yn0，阻抗电压变压器带外壳。变压器外壳内高压側考虑设置固定电缆用的支架；低压側设置固定母线用的支柱绝缘子，并满足短路时的动热稳定的要求，同时考虑安装零序CT的位置。低压变压器采用环氧树脂浇铸的干式变压器（S-10型）变压器安装在0.4kV配电装置的室内，不设变压器小间。变压器工作环境的最高温度按45℃考虑。变压器采用低损耗铜芯变压器，其在使用环境条件下能满负荷长期运行，并有一定的过负荷能力。
变压器符合GB、DL、IEC最新标准的要求，特别是针对干式变压器的IEC726和IEC551标准对噪声测试的要求。
干式变压器正常运行的冷却方式为自然风冷，提供冷却风扇满足强迫风冷条件下150%的过负荷要求。变压器装设带报警及跳闸的温控设施。变压器外壳中带有防潮加热器。
变压器的绝缘等级为级。低压側中性点直接接地。
方案比较：
比较项目 方案一 方案二 技术指标 供电安全性 满足要求 基本满足要求 供电可靠性 基本满足要求 稍差一点 供电质量 一台主变，电压损耗较大 一样 灵活方便性 采用高压断路器，停送电操作十分灵活方便 采用负荷开关，也可以带负荷操作 扩建适应性 一般 较差 经济指标 电力变压器的综合投资额 S9－200单价7.47万元，变压器综合投资约为单价的2倍，因此其综合投资为2＊7.47＝14.9万元 一样 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 查表4－10得GG－1A（F）型按每台3.5万元计，而由表4－1查得其综合投资按设备价1.5倍，因此其综合投资为2＊1.5＊3.5＝10.5万元 一样 电力变压器和高压开关柜的年运行费 参照表4－2计算，主变各高压开关柜的折旧各维修管理费每年为2.903万元（其余略） 一样 交供电部门的一次性供电贴费 按800元/kVA,贴费为630＊0.08万元＝50.4万元 一样 从上表可以看出，按技术指标，方案一和方案二都比较适用于三级负荷，但考虑发生短路时方案二只能熔断器恢复供电的时间较长的缺点，而且可靠性不高，而方案一采用高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分方便，同时高压断路器有断电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接快速合闸，从而恢复供电的时间缩短，从经济指标来看，方案二比方案一投资稍低，但从长远的利益看，方案一比较好一些，因此决定采用方案一。
各配电干线、支线采用VV22型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套内钢带铠装电力电缆，配电干线沿电缆沟敷设，配电箱到用电设备的配电支线有条件时沿电缆沟敷设，否则采用穿铁管沿地暗敷设。
动力配电箱采用型号为XL(F)-14、15落地式防尘型动力配电箱，动力配电箱安装高度是箱底离地面0.3米，箱底座用水泥、沙、砖堆砌作基础，并做好防小动物措施。
配电屏选择型号为GGD2A固定低压配电屏。
GGD2的技术参数
额定电压（V） 380
额定电流 A 630 B 630 C 630 额定短路开断电流（KA） 35 IS额定短路时耐受电流（KA） 35 额定峰值耐受电流（KA） 65 外壳防护等级 IP30 4、短路计算与一次设备选择
4.1配电系统短路计算电路图（如下图示）
4.2计算低压380KV母线上K2点的三相短路电流和短路容量
计算短路电路中各无件的电抗。
电力系统的等效电抗
XL‘=UC2/Sd=(0.4kV)2/200MVA=8×10-4Ω（电阻不计）
电缆的电抗X0=0.08
X2=X0L=0.08Ω/km×0.2km=0.016Ω
等效电抗为：X2‘=X2（UC’/UC）2=6.4×10-6Ω（电缆等效电抗较小不计）
电力变压器的电抗：XT＝UK%UC2/100.SN=4.5×(0.4KV)2/100×0.2MVA=0.036Ω
电力变压器的电阻：RT＝Pk(UC/SN)2=3700(0.4/200)2=0.0074Ω（电阻较小不计）
0.4KV母线K2点短路时，电抗为
X∑K2=X1+XT=8×10-4Ω+7.4×10-3Ω=8.2×10-3Ω
计算三相短路电流和短路容量
三相短路电流周期分量有效值：
IK2(3)=UC/√3X∑K2＝0.4KV/√3×8.2×10-3Ω＝28.16kA
三相短路次暂态电流和稳定电流：
I’’(3)＝I∞(3)＝IK2(3)＝28.16kA
三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值。
ish(3)＝1.84I’’(3)＝1.84×28.16KA＝51.81kA
Ish(3)＝1.09I’’(3)＝1.09×28.16KA＝30.70kA
三相短路容量：
SK2(3)＝√3UCIK2(3)＝√3×0.4KV×28.16KA＝19.51MVA
短路计算结果如下表：表4－1
短路计算点 三相短路电流（KA） 三相短路容量 IK2(3) I''''(3) I∞（3) ish(3) Ish(3) 0.4KV侧K2点 28.16 28.16 28.16 51.81 30.70 19.51
4.3一次设备的选择
根据车间动力及照明干线回路及车间负荷性质为三级负荷，因此确定采用型号为GGD配电屏4面，编号P1~P4。具体用途如下：
P1-进线、备用总柜，设两台框架式断路器，一台负责正常运行时变压器供电给本车间变电所PC配电柜。另一台负责变压器检修或故障时由其他车间变电所引来的低压备用电源供电给本车间用电设备。
P2、P3车间配电出线屏，共设3个备用开关。P2~P3配备国产优质塑壳断路器，分别为本车间、工具、机修车间动力主干线7路及插座、变压器、照明主干线1路供电，所有断路器的分断能力均大于30kA。车间变电所动力主干线的编号为1~2，4~8；插座、变压器、照明主干线编号为3。
P4-电容补偿屏。车间结线方式详见车间变电所配电系统主结线图（即系统配置接线图）。（所对应的哪一个图）？
动力配电箱的选择表4-2
配电箱编号 配电箱内编号 设备
编号 名称 额定
容量 计算参数（安） 熔断器
电流（安） 电缆截面mm2 电缆型号 管径（mm） 备注 I30 Iqd/a Ie.r （kW） 1号
干
线 01 4 车床 1.7 4.04 11.30 15 2.50 VV 15 02 5 车床 3.66 8.69 24.33 30 2.50 VV 15 03 6 车床 1.74 4.13 11.57 15 2.50 VV 15 04 7 铣床 5.225 12.40 34.73 40 2.50 VV 15 05 8 铣床 3.125 7.42 20.77 30 2.50 VV 15 06 9 铣床 2.925 6.94 19.44 20 2.50 VV 15 07 10 铣床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 08 11 车床 1.7 4.04 11.30 15 2.50 VV 15 09 12 车床 3.66 8.69 24.33 30 2.50 VV 15 10 13 车床 2.2 5.22 14.62 15 2.50 VV 15 11 14 铣床 5.225 12.40 34.73 40 2.50 VV 15 12 15 铣床 3.125 7.42 20.77 30 2.50 VV 15 13 16 铣床 2.325 5.52 15.45 20 2.50 VV 15 14 17 插齿机 9.13 19.20 53.76 60 4.00 VV 15 2号
干
线 01 18 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 02 19 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 03 20 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 04 21 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 05 22 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 06 23 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 07 24 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 08 25 车床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 09 26 工具磨床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 10 27 工具磨床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 11 28 小冲床 1.5 3.56 9.97 10 2.50 VV 15 12 29 小冲床 1.5 3.56 9.97 10 2.50 VV 15 13 30 小冲床 1.5 3.56 9.97 10 2.50 VV 15 14 31 磨床 4.625 9.73 27.23 30 2.50 VV 15 15 32 磨床 3 6.31 17.66 20 2.50 VV 15 16 33 冲床 1.5 3.15 8.83 10 2.50 VV 15 17 34 钻床 0.6 1.62 4.54 5 2.50 VV 15 18 35 钻床 0.6 1.62 4.54 5 2.50 VV 15 19 36 钻床 0.6 1.62 4.54 5 2.50 VV 15 20 37 钻床 0.6 1.62 4.54 5 2.50 VV 15 21 38 磨床 2.25 6.08 17.02 20 2.50 VV 15 22 39 钻床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 23 40 钻床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 24 41 钻床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 25 42 钻床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 26 43 钻床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 27 44 钻床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 28 45 钻床 1.625 3.86 10.80 15 2.50 VV 15 3号
干
线 01 1 220V插座 1 7.10 19.89 20 2.50 VV 15 02 46 变压器 2 12.63 35.35 40 4.00 VV 15 03 2 220V插座 0.6 4.85 13.58 15 2.50 VV 15 04 3 220V插座 0.6 4.85 13.58 15 2.50 VV 15 05 47 变压器 2 12.63 35.35 40 4.00 VV 15 06 48 变压器 2 12.63 35.35 40 4.00 VV 15 07 49 变压器 2 12.63 35.35 40 4.00 VV 15
动力配电箱参数选择计算举例1（以1号干线17#设备－插齿机为例）
(1)设备的计算负荷
17号设备容量Pe＝9.13KW。
则其计算电流为
I30＝Pe/(√3×Ue×η×cosφ)＝9.13/(√3×380×0.85×0.85)＝19.20A
其起动电流：
Iqd＝Kqd×Ie＝（5～7）Ie
取Iqd≈7I30＝7×19.20＝134.40A
Iqd/a＝134.40÷2.5＝53.76A
(查建筑电气设计手册332页表15-3为了计算方便故选取a值为2.5。下面计算取值相同)
(2)确定熔断器参数
熔体的额定电流Ia.l应满足下列要求：
Ia.l≥I30，Ia.l≥Iqd/a，
所以选取熔体的额定电流Ie.r＝60A，熔管的额定电流为100A。
(3)选择导线截面和型号
根据允许温升选择截面，则应满足：
Iax≥I30＝19.20A
查《》《》《》≈7I30＝7×6.31＝44.17A
Iqd/a＝44.17÷2.5＝17.66A
(2)确定熔断器参数
熔体的额定电流Ia.l应满足下列要求：
Ia.l≥I30，Ia.l≥Iqd/a，
所以选取熔断体的额定电流Ia.l＝20A，熔管的额定电流为50A。
(3)选择导线截面和型号
根据允许温升选择截面，则应满足：
Iax≥I30＝6.31A
查《》《》《》《》阻抗电压0%为2.3。P0=⊿P0+Pd(SJS/SC)2=0.55+3.7(138.86/200)2=2.33
⊿Qb=I0%/100SC+Uz%/100SC(SJS/SC)2
=(2.3/100)×200+(4.5/100)×200(138.86/200)2=8.94kvar
车间变电所高压侧计算负荷为：
P’JS=138.86＋6.94=145.8kW
Q’JS=52.62+8.94=61.510kVar
S’’JS=√(145.8)2+(61.56)2=158.210kVA
IJS=S’’/√3×10=158.26/√3×10=10.43A
车间变电所低压侧母线电流为：
IjS=Sjs/√3×0.4=148.49/√3×0.4=214.33A
5.3确定变压器低压侧主出线截面选择
按IUx≥I30=214.33A，车间变电所低压配电系统各电气设备的选择见车间低压配电系统主结线图。
查《建筑电气设计手册》页表13－46，选用TMY－100×10铜母排，该母排环境温度为30度，允许载流量等于2170＞214.33A，符合要求。
短路电流校验
IK2(3)=28.16KA,ish(3)＝51.81KA,而接于380V母线的全部感应电动机额定电流为：I\M=132.93kw/√3×380×0.8×0.8=315.58A
由于I/M>0.01IK2(3)，故需计入感应电动机反馈电流的影响。
因此母线在三相短路时所受的最大电动力为
F(3)=√3(ish+ish.m)2×10-7N/A2
=√3(51.81×103+√2×6.5×0.32×103)2(0.8/0.15)×10-7N/A2=2769N
(其中1取柜长800mm,a=150mm)
校验其动稳定：
校验母线短路时动稳定度，母线在F作用时的弯曲力矩为：
M=F(3)1/10=2769N×0.8m/10=221.5Nm
母线的截面系数为：
W=b2h/(0.1m)2×0.01m/6=1.667×10-5m3
故母线在三相短路时所受到的计算应力为
σc＝M/W=221.5Nm/1.667×10-5m3=13.29MPA
而硬铜母线的允许应力为：
σa1＝140MPa>σc=13.29MPa
由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。
校验其热稳定：
查《工厂供电》附录表C＝171。
取tk=0.5s+0.2s=0.7s
tim=tk+0.05s=0.75s
于是取最小允许截面为：
Amin=(I∞(3)×√tim)/C=(28.16×103×√0.75S)/171=142.6mm2
由于母线实际截面：100×10=1000mm2>Amin=142.6mm2
因此该母线满足短路热稳定度的要求。
车间变电所高压侧功率因数：
COS’’Ψ=P’JS/S’’=145.8/158.26=0.92满足要求。
5.4变压器高压侧进线电缆截面选择
IUx≥I30=200MVA/√3×10kV=11.5KA
变压器10kV额定电流很小（IJS=10.43A），因此，按短路热稳定电流校验选择电缆截面。
Amin=(I∞(3)×√tim)/C=(11.5×103×√(1.5+0.2)/115=130.4mm2
因此选用YJV22-10KV3×150电缆作为10KV进线电缆。
5.5低压出线及设备选择校验
5.5.1以P1配电屏为例进行校验，其他配电屏校验方法相同（略）。
P1配电屏设备校验。
ME630低压万能式断路器（校验额定电压、额定电流、开断电流）（与主结线的开关如何对应？）。（方法同前，ME630低压万能式断路器的额定电压、额定电流、开断电流分别为660V、630A、50KA,分别高于回路额定电压400V、变压器额定电流304A、低压侧短路电流28.1KA）
电流互感器的校验（校验额定电压、额定电流、动稳定、热稳定）
校验额定电压
U\.C=660V>UC=380V
校验额定电流
I\.C=630A>I30=214.33A
校验开断电流
IOC=35KA>Ish(3)=30.70KA
选择ME630満足要求
B.电流互感器LMZ1－0.5-5（是否为200型？图中标示为200型，如为500型则型号为LMZJ1？应为LMZ－0.5-500/5）00/5校验：
校验额定电压
U\.C=500V>UC=380
校验额定电流：
I\.C=500A>IC=214.33A
校验动稳定：
IN1=KCS×√2×I1N=80×√2×0.5KA=56.56KA>Ish(3)=30.70KV
校验热稳定：
（KTI1N）2T=(50×0.5)2×1=625>I∞(3)2×0.75=(28.16)2×0.75=594.7
因此选择LMZ1－0.5-500/5电流互感器满足的要求。
5.5.2P2配电屏设备校验（以车间主干线01号为例说明）（如何与主结线的开关对应？）
采用CM1－60M料外壳式断路器（是否就是图中的NS100N，TM60D开关？是）（校验额定电压、额定电流、开断电流）
校验额定电压
U\.C=UC=380
校验额定电流
I\.C=60A>I30=47.67A
c)校验开断电流
IOC=50KA>Ish(3)=30.70KA
d）其他校验
（d1）断路器额定电流I\.C应不小于其装设的过流脱扣器的额定电流I\.OR，即：
I\.C=60A≥I\.OR=50A
（d2）低村断路器的过流脱扣器的选择与整定以及其被保护线路的配合即：
（d21）瞬时过流脱扣器额定电流I\OP(0)应躲开线路的尖峰电流I\qd=IPK即：
I\OP(O)=10I\.C=10×60=600A>2.5IPK=47.67A
（d22）短延时过流脱扣器额定电流I\OP(S)也应躲开线路的尖峰电流I\qd=IPK即
I\OP(S)=5I\.C=5×60=300A>krelIPK=47.67A
（d23）长延时过流脱扣器主要用来保护过负荷，因此其动作电流I\OP(1)应躲开线路的计算电流即：
I\OP(1)=60A>krelIPK=1.1×47.67A=52.44A
（d24）过流脱扣器与被保护线路的配合要求，即：
I0P(1)=60A≤K0LIAL=1.0×78.69A=78.69A
(VV-3×10+1×6环境温度30℃时明敷设载流量78.69A)
选择CM1－60M料外壳式断路器满足要求。
5.6选择负荷较大车间动力主干线8号为例进行校验(校验满足发热条件，满足工作电压、满足电压损耗)，其他动力主干线校验方法相同。
<1>校验发热条件
查《建筑电气设计手册》P305页表13-35中VV-3×35+1×10电力电缆在环境气温为30℃时允许载流量：
IUX=165.2A>I30=87.72A
<2>校验额定电压
U\.oc=1000V>U\c=380V
<3>校验短路热稳定度
Amin=(I∞(3)×√tim)/c=(28.16×103×√0.02)/115mm2=35mm2
<4>校验满足电压损耗
全部设备cos?=0.8,tg?=0.75，P＝37.5KW，Q＝43.9kvar
查《建筑电气设计手册》P274页表室内敷设电力电缆的电阻和电抗分别值是：
r0=1.3Ω/km,xo=0.22Ω/km,假设L=0.2km。
△U﹪=〔(PL)r0+(QL)X0〕/Ue
=〔(37.5×0.2)×1.3+（43.9×0.2）×0.22〕×100/380
=3.1﹪
电压损耗满足要求。
通过上面校验各干线电缆需选择VV-3×35+1×16电力电缆。
经以上计算与统计，车间变电所高、低压进出线截面（包括母线）选择如下表：
表5.1车间变电所高、低压进出线截面（包括母线）选择表
进出线回路编号
回路
名称
回路
容量
回路
电流
截面 备注 （kVA） （A） (mm) 01 1号干线 25.10 38.14 相35,零16 02 2号干线 26.69 40.54 相35,零16 03 3号干线 7.41 11.26 相16,零10 04 4号干线 21.70 32.98 相35,零16 05 5号干线 25.89 39.34 相35,零16 06 6号干线 19.36 29.42 相35,零16 07 7号干线 16.17 24.57 相35,零16 08 8号干线 57.74 87.72 相35,零16 09 低压母线 169.74 214.33 100×10 10 高压母线 158.26 10.43 80×8 11 高压电缆 158.26 10.43 相150
6、变电所电源进线的二次回路选择与继电保护的整定：
测量与指示
10kV断路器采用手动操作，变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计量每月工厂的平均功率因数。变电所高压侧装有电压互感器－避雷器柜，其中电压互感器为3个JDZY-10型，组成Y0/Y0/Δ的结线，用以实现电压测量和绝缘监察。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器柜上，装有无功电度表。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。
继电保护
变压器 电流速断保护、过电流、 低压线路 电流速断保护、过电流、过负荷、接地保护 主变继保整定：
采用感应式过电流继电器。
A.过电流保护的整定
过电流保护动作电流的整定
IL.MAX=2I1N.T=2×200/(√3×10)=23A,Krel=1.3,Kw=1,Kre=0.8,Ki=20
故Iop=IL.MAX×（Krel×Kw））×h=1.5×(4+10)=21m
配电所建筑物水平面上的保护半径m大于建筑物的半径9m。
故符合防雷要求。
避雷器的选择(防雷电波)
A、在10KV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。
FS4-10型阀式避雷器。其技术数据如下表：
型号 额定电压KV 灭弧电压KV 工频放电电压有效值KV 冲击放电电压峰值KV 残压峰值(8/20μ)KV 电导电流 不小于 不大于 不大于 直流试验电压KV 电流μA FS4-10 10 12.7 26 31 50 ≤47 10 10
B、在10KV高压配电室内装设有KYN-12高压开关柜，其中配有HY5WS-16.5/50型无间隙氧化锌避雷器，靠近主变压器高压侧。主变压器主要靠此避雷器来保护，防止雷电波的危害。
HY5WS-16.5/50型无间隙氧化锌避雷器。其技术数据如下表：
额定
电压
KV 最大残压峰值
KV
8/20μs标称电流 最大残压峰值
KV
30/60μs操作冲击 直流参考电压1mA
下不小于KV 2ms波电流幅值
A 16.5 50 42.5 26.5 100
C、接地网设计
接地网接地电阻按RE≤4Ω设计，现采用最常用的垂直接地体，直径d=50mm，长约2.5m，环形敷设。
单根钢管接地电阻为：
选取计算垂直接地体根数。
n≥0.9RE1/(RE)=0.9
因此选取Φ=50mm的镀锌钢管15根，垂直接地体之间距离为5米。接地线和水平连接导体用40mm×4mm的镀锌扁钢。
8.车间低压配电系统布线方案（见布置图）（？。补充相关的文字说明及低压配电配电系统布线图。系统配置接线图和动力平面图已能完全反映布线状态，布线图已无必要，既重复又没有用处。）
9.低压配电系统的导线及控制保护设备的选择（见表4-2）
附件一设计说明书
110kV供电系统
10kV供电系统为中性点不接地系统，采用单母线接线，10kV电源采用电缆进线方式，电源进线为1根3×95电缆。
10kV进线选用额定电流为630A断路器。10kV断路器采用真空断路器，断路器配弹簧操作机构。kA，4秒热稳定电流为31.5KA。
10kV系统保护配置见下表
设备名称 保护配置 脱硫变压器 电流速断保护、过电流、温度保护、高压侧零序报警 10kV系统显示如下信号：
变压器温度采用塑壳式断路器各场所的照明方式、灯具选型及照度见下表： 光源类型 灯具型式 安装方式 照度(Lx) 变电所 荧光灯 铝合金型体灯具 悬挂式 150 车间 荧光灯 高效节能荧光灯具 悬挂式 150 4防雷接地系统
4.1接地系统
完整的接地系统包括：
a)垂直接地极接地体所有需要连接和固定的材料接地极与接地网导体相连，接地网导体尽可能靠近设备设置；
检验和测量接地电阻的接地井设置在安装有接地极的适当位置处。所有接地导体采用下列方式连接：
地下部分采用焊接，焊接处作防护处理；
裸露部分采用螺栓连接或焊接，焊接处作防护处理。
IEC标准。
避雷针和避雷带（网）的引下线在距地面2000mm及以内设有高牢固的PVC保护管。防雷装置的引下线不少于2条，引下线采用≥Ф16的镀锌圆钢。
5电缆和电缆构筑物
5.110kV动力电缆
10kV电缆型号为YJV22-8.7/12.5kV，其热稳定截面满足电厂10kV系统热稳定要求，本次设计定为95mm2。
5.20.4kV动力电缆
0.4kV动力电缆型号为VV-0.6/1kV，截面超过6mm2的电缆为铜绞线电缆。电缆的导体采用铜导体。仪用变压器电缆
一条仪用变压器的电缆只传输一个变压器的电压或电流值。如果同一个电压信号用于不同的需要(如：保护、测量、计量)装设分离的小型断路器。压器电压用独立的电缆传输。
电缆连接装置
10kV0.4kV动力电缆和控制电缆不应有中间接头。
10kV电缆的终端接头采用热缩材料终端接头。电缆设施
电缆设施符合相关的标准和规范。电缆根据工程实际情况恰当地采用电缆沟道﹑地下埋管的敷设方式。敷设于电缆支架上的电缆排列整齐﹑美观。
动力电缆、0.4kV动力电缆、控制电缆等按有关标准和规范分层敷设。
电缆构筑物
电缆通道以电缆沟为主。电缆支架采用经防腐和热浸镀锌处理的钢质材料。螺栓﹑电缆卡等安装材料也防腐和热浸镀锌处理。
电缆防火阻燃
《》《》《》
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毕－2
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10KV母线
Sd’(3)=200MVA
93
0
0.4KV母线
0.4KV低压配电室
电缆线路200米
0.08欧/kM
K2点
本厂车间配变电所
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