冶金机械厂总降压变电所及高压配电系统设计--毕业论文.docx

冶金机械厂
总降压变电所及高压配电系统设计
摘要：本次毕业设计对欣业冶金机械厂总降压变配电所及高压配电系统进行进一步改善和技术创新，采用市场先进的设备和技术，从设计全局出发将电能合理地分配到厂房车间。本次设计符合工厂供电设计标准以及国家供电协议指令，工程规模一般，技术要求难度不高，在传统供配电设计基础上进行了创新和改良。本次供电设计基本方法：对工厂负荷进行计算与新装备下的无功功率补偿，高压变配电所和主变压器台数型式的选择，主接线方案设计，短路计算，设备选择，继电保护和防雷保护设计。本设计运用Auto CAD进行主接线方案，厂房车间一次设备以及降压变电所的主接线方案的图形绘制，保证设计的直观清晰。
关键词：负荷计算 设备选择 短路计算 继电保护

1.绪论
本次论文选题为欣业冶金机械厂总降压变电所及其高压配电系统设计。调研可知冶金机械厂主要工艺流程为生产铸造，锻造，铆焊加工，热处理等等，冶金生产需要安全可靠，优质经济的电能以及供电系统来推动冶金行业的发展。
目前市场上的设备和技术更新换代，传统的冶金机械厂的供电系统设计设备老套，技术落后，造成不必要的能源浪费，不符合目前绿色经济发展的要求。随着冶金行业的发展，不可避免就是工厂扩建，传统冶金设计又没有预留工厂扩建的设备空间，会导致行业的发展滞缓。本次设计主攻方向就是运用新型电力设备，保证工厂经济绿色运行；随着电气行业自动化技术，要求的一再提高，冶金行业对于供电可靠，安全，优质的要求提高，冶金行业供电自动化迫在眉睫。
传统的冶金机械厂设计主要是完成用电设备组负荷计算，主变压器设备选择，短路电流计算，继电保护及防雷设备选择；本设计除了完善设备上的选择外，另外加上微机保护。
进行冶金机械厂工厂供电设计必须遵循以下原则：  
（1） 遵守规程、执行政策； 
冶金机械厂供电设计必须符合遵守国家关于供配电的标准和规范，还需要执行国家相关的经济环境政策和方针。
（2） 安全可靠、先进合理；
冶金机械厂供电设计需要满足供电安全可靠，技术先进，经济可持续发展的要求，
须符合国家能源标准，选用经济节能的电气设备
（3） 全局出发、统筹兼顾；
冶金机械厂供电设计需要考虑到负荷运行的规律特点以及工厂供电的环境条件设计出经济合理的设计方案。
（4） 近期为主、考虑发展。 
冶金机械厂供电设计需要考虑到工厂未来发展扩建的可能，在保证近期运行的前提下为工厂未来的发展留下扩建的空间。
1.1冶金机械厂原始资料
1.1.1冶金机械厂总平面图
欣业冶金机械厂总平面布置图如图1-1所示

图1-1欣业冶金机械厂总平面布置图

1.1.2冶金机械厂工厂负荷情况
欣业冶金机械厂主要进行的冶金工艺流程有铸钢，铸铁，铆焊等，该厂属二级负荷。欣业冶金机械厂的厂房用电设备负荷统计资料如表1-1，1-2所示
表1-1各车间380V负荷计算表
序号
车间名称
设备容量（kW）
1
铸钢车间
3200

2
铸铁车间
2500
砂库
330

3
铆焊车间
2400
1号水泵房
125

4

空压站
540
机修车间
380
缎造车间
470
木型车间
236
制材场
95
综合楼
86

5
锅炉房
430
2号水泵房
175
仓库
158
污水提升站
128

序号
车间（单位）名称
高压设备名称
设备容量（kW）
1
铸钢车间
电弧炉
4×1350
2
铸铁车间
工频炉
4×380
3
空压站
空压机
4×750
4
缎造车间
缎压机
4×850
表1-2各车间10kV高压负荷计算表

1.1.3工厂供电协议
（1）按照冶金机械厂与当地供电部门供电协议，供电部门提供了两个供电电源：
1）从当地的220/35kV区域变电站提供35kv电源，该区域变电站距离冶金机械厂工厂7.5km。
2）从当地35/10kV区域变电所，提供为二次负荷使用的10kV备用电源，该变电距离冶金机械厂工厂约9km。
（2）冶金机械厂供电电力系统的最大运行方式及最小运行方式下的短路数据，如表1-3所示；
表1-3 35kV母线短路数据
系统运行方式
系统短路数据
系统最大运行方式时

系统最小运行方式时

（3） 当地供电部门和冶金机械厂协议中提出技术要求：
1）区域总降压变电站35kV供电线路定时限过电流保护的整定时长top=1.9s， 断 路器整定时间toc=0.2s冶金机械厂总降压变电所电流速断保护的动作时间不得 大于1.3s
2）冶金机械厂最大运行方式下负荷运行的功率负荷因数不得低于0.9。
（4） 区域供电系统图如图1-2所示

图1-2 冶金机械厂供电系统图

2. 负荷计算和无功功率补偿
对冶金机械厂进行负荷的计算和无功功率补偿，使负荷运行情况达到供电要求。
2.1负荷计算
计算负荷的简单概述是以元器件半小时的最大负荷来确定元件的计算负荷，P30为有功计算负荷，Q30为无功计算负荷，S30为视在计算负荷，I30为计算电流。本次冶金机械厂负荷计算考虑到厂房较多，厂房设备之间容量相差较小适合采用需要系数法来计算工厂负荷。
2.1.1负荷计算的方法和简单介绍
（一）单组用电设备计算负荷的计算
（1）有功计算负荷的计算（单位kW）
Kd：用电设备组的需要系数
Pe：用电设备组的容量
（2）无功计算负荷的计算(单位kvar）
（3）视在计算负荷的计算（单位kVA）
Cosψ：用电设备组功率
（4）计算电流的计算（单位A）
UN：用电设备组的额定电压
2.2无功功率补偿
通过并联电容和使用智能无功功率补偿器，使工厂最大运行方式下负荷运行的功率负荷因数不低于0.9。
2.1.1无功功率补偿
（1）无功功率补偿容量的计算
（2）无功补偿方式
无功功率补偿有两种补偿方式分别为就地补偿和集中补偿；本次设计因为容量较大，负荷平稳，选择在设备按照无功功率需要补偿电容，即就地补偿；这种补偿可以最大限度减少无功功率，补偿效果最佳。
2.3负荷计算和无功功率补偿情况
欣业冶金机械厂负荷计算及其无功功率补偿如表2-1，2-2所示
表2-1冶金机械厂380V侧负荷计算和无功功率补偿表

表2-2冶金机械厂10kV侧负荷计算和无功功率补偿表

2.4无功功率设备的选取
本次设计无功功率补偿，我们添加了无功功率自动补偿器，并严格按照1996年电力部门颁布的《低压无功补偿自动控制器》、《供电营业规则》等有关标准设计，安装无功功率补偿设备，利用无功功率自动补偿控制器与并联电容器配合的方式，对线路，用电设备进行无功功率补偿，使得功率因数能够达到不小于0.9的要求，选择性能较好的无功功率自动补偿控制器GZK900，它能精准的对无功功率进行动态追踪补偿。

3.变配电所位置和主变压器的选择
3.1 变配电所位置的计算选择
选择冶金机械厂的变配电所的位置，应符合国家标准GB 50059-92《35-110kV变电所设计规范》及GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》。变配电所的位置应接近于负荷中心，变电所至设备间进出线便捷。
采用负荷功率矩阵法确定负荷中心
表3-1厂房负荷点坐标位置
厂房编号
1
2
3
4
5
坐标（x，y）
（2.8，9）
（6.6，8）
（4.5，10）
（7，10）
（1，3.5）

可算的负荷中心位置的坐标

计算所得负荷中心在铸钢车间内，考虑到进出线及周边交通环境，选择在车间北侧靠近厂房的地方建变电所。由于厂房负荷较大变配电所选择半露天式变电所。
绘制总降压变电所及车间变电所平面图如图3-1所示
图3-1总降压变电所及车间变电所位置图
3.2 主变压器的计算选择
考虑到冶金机械厂负荷运行的特点和经济运行的要求，结合变电所的主接线方案，该厂属于二级负荷且集中负荷较大所以选择装设有两台变压器的的变电所。选取标准:

对380V负荷和10kV的负荷进行累加计算考虑到变压器的损耗可知35kV侧负荷运行情况如表3-4所示
表3-4负荷的累积计算
项目
COSψ
计算负荷
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
380V侧补偿容量

-3853

380V侧补偿后负荷
0.92
3838
1569
4165
6330
变压器损耗

0.01S30=42
0.05S30=208

10kV侧负荷总计
0.91
3880
1777
4267
246
10kV补偿容量

-2770

10kV侧补偿后负荷
0.95
11584
4382
12351
714
10kV和380V累积

15464
6159
16645
961
主变压器损耗

0.01S30=166
0.05S30=832

35kV侧负荷总计
0.91
15630
6991
17122
282

按照变压器的选择标准，对于正常环境下的变电所，可选择S9-12500kVA 35kV级油浸式变压器，参考价格619600元。考虑到三相负荷基本平衡且谐波对供电系统干扰微弱，冶金机械厂总降压变电所采用的三相主变压器的联结组方式可选用Yyn0型号。
3.3.变配电所主接线方案
变电所的主接线方案应根据负荷运行特点，进出线回路数等综合因数考虑后确定，需满足供电的安全性，可靠性，电能的质量，经济性，灵活性和适应性的要求。按照主变压器的台数和容量以及负荷的运行特点要求，选择优秀的合适的变电所主接线方案。
根据前面考虑的两种主接线方案可设计以下两种主接线方案：
 （1）装设一台主变压器的主接线方案；    
（2）装设两台主变压器的主接线方案；
如果按技术指标，装设两台变压器的主接线方案略优于装设一台变压器的主接线方案，如果按经济指标，则装设一台变压器的主接线方案要优于装设两台变压器的主接线方案，但考虑到本厂属二级负荷，如果出现中断供电，那么在经济上的损失远远多于变电所装设所需的费用，故此次采用装设两台主变的主接线方案。
绘制主接线方案系统简图如图3-2所示

图3-2冶金机械厂主接线方案系统简图
35kV总降压变电所主接线方案，参考供电手册及工厂供电规范，供配电系统变电所常用的主接线的基本形式有线路—变压器组接线、单母线接线、和桥式接线三种。
由于主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切联系，所以是供电设计中的重要环节，需要在架空线上装设有户外隔离开关，接地刀闸和避雷器等元件。
冶金机械厂厂是连续运行的，负荷变动叫小，电源进线较长，主变压器不需要经常切换，另外考虑到本厂未来5到10年内的长远发展与规划，故采用一次内侧桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所的主接线方式。
故补全主接线方案如图3-3

图3-3 35kV总降压变电所主接线方案

4.短路电流计算及一次设备选择
计算短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。在变电所和供电系统的设计和运行中，基于如下用途必须进行短路电流的计算：
（1）选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性。
（2）选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障。
（3）保护电力系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。
4.1 最大运行方式短路电流的计算
（1） 绘制计算电路图 如图4-1所示

图4-1短路计算电流图
（2）确定短路电流计算基准
设Sd=100MVA，Ud=Uc=1.05UN，即高压侧Ud1=37kv，低压侧Ud2=10.5kv，Ud3=0.4kv则
（3）计算短路电路各元件的电抗标幺值
电力系统 已知Soc=650MVA，故
（2）架空线 查找《工厂供电设计手册》得35kV的架空线X0=0.4/km，而线长7.5kM，故
（3）电力变压器 《工厂供电设计手册》故

可绘制短路计算等效标幺值电路 如图4-2所示

图4-2短路计算等效标幺值电路
4.计算k-1点（35kV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
（1） 总电抗标幺值
（2）三相短路电流周期分量有效值
（3)其他短路电流
(4)三相短路容量
5.计算k-2，k-3点（10kV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
（1) 总电抗标幺值

（2）三相短路电流周期分量有效值
（3)其他短路电流
(4)三相短路容量
6.计算k-4点（380V侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
(1) 总电抗标幺值
（2）三相短路电流周期分量有效值
（3)其他短路电流
（4）三相短路容量
7.计算k-5点（380V侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
(1) 总电抗标幺值
(2)三相短路电流周期分量有效值
（3)其他短路电流
(4)三相短路容量
8.计算k-6，k-7点（380V侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
（1） 总电抗标幺值
（2） 三相短路电流周期分量有效值
（3）其他短路电流
（4）三相短路容量
9. 计算k-8点（380V侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
（1） 总电抗标幺值
（2）三相短路电流周期分量有效值
(3) 其他短路电流
(4） 三相短路容量
以上短路电流计算结果如表4-1所示

表4-1短路电流计算结果

4.2最小运行方式下短路电流计算
（1）绘制计算电路图

图4-3最小运行方式下短路电流图
（2）确定短路电流计算基准
设Sd=100MVA，Ud=Uc=1.05UN，即高压侧Ud1=37kv，低压侧Ud2=10.5kv，Ud3=0.4kv则
（3）计算短路电路各元件的电抗标幺值
电力系统 已知Soc=400MVA，故
（2）架空线 查找《工厂供电设计手册》得35kV的架空线X0=0.4/km，而线长7.5km，故
（3）电力变压器 《工厂供电设计手册》故
4.计算k-1点（35kV侧）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
（2） 总电抗标幺值
（2）三相短路电流周期分量有效值
其他短路点计算如上，计算结果如表5-2所示
表5-2最小运行方式下短路计算结果

4.3 一次设备的选择与校验
按照GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求》为一次设备安全运行需要校验以下内容：
1）正常工作状态下额定电压，额定电流及其开断电流。
短路状态的动稳定与热稳定。
2）一次设备运行的环境要求，操作性能以及精确级的选择。
按照正常工作条件选择校验：
(1)一次设备额定电压UN.e不应当小于所在系统的额定电压UN
(2)供电电路的计算电流I30不应当大于一次设备的额定电流IN.e。考虑到工厂扩建的需要以及电力变压器的最大化使用取IN
(3)对于分断短路电流设备或设备组能分断的最大短路电流或短路容量不应当大于一次设备的开断电流Ioc或断流容量Soc，
按照《工厂供电设计指导》所要求的规范对短路条件下的校验：
动稳定校验
(2)热稳定校验
35kV侧和10kV侧一次设备的选择校验如表4-6，4-7，4-8，4-9，4-10所示
表4-6 35kV侧一次设备的选择校验

表4-7 10kV侧一次设备的选择校验

表4-8 10kV通向厂房1高压设备电弧炉一次设备的选择校验

表4-9 10kV通向厂房2高压设备工频炉一次设备的选择校验

表4-10 10kV通向厂房4高压设备空压机和锻压机一次设备的选择校验

380V侧一次设备的选择校验需用考虑低压断路器的配合：
(1)低压断路器脱扣器的额定电流IN.OR需大于计算电流I30
(2)断路器的瞬时或短延时脱扣电流IOP需避开线路出现的尖峰电流IPK参考GB50055-1993《通用用电设备配电设计规范》
Krel—可靠系数：瞬时脱扣电流Krel=2-2.5；短延时脱扣电流Krel=1.2。
（3）低压断路器过电流脱扣电流IOP不能超过线路允许载流量Ial
KOL—过负荷系数，对于瞬时或短延时过电流脱扣器，KOL=4.5；做负荷保护KOL=1；长延时过电流脱扣器做短路保护KOL=1.1
380V侧低压一次设备选择校验如表所示
表4-11 380V侧厂房1一次设备的选择校验

表4-12 380V侧厂房2一次设备的选择校验

表4-13 380V侧厂房3一次设备的选择校验

表4-14 380V侧厂房4一次设备的选择校验

表4-15 380V侧厂房5一次设备的选择校验

5. 高低压母线及其变电所进出线的选择

本次设计冶金机械厂负荷有较多二级负荷，35kV母线可选用双母线制，即一条为工作母线，一条为备用母线，发生故障时可通过备用母线快速恢复供电。10kV和380V母线选用单母线制。
导线选择需要考虑到导线的最高工作温度，线路的机械强度，经济性考虑的经济电流密度以及线路电压的损耗。
5.1 高低压母线的选择
35kV母线的选择与校验
对于35kV及以上的高压架空线路应按照经济电流密度来计算导线的经济截面积，初步选用LMY型硬铝母线。参考资料《工厂供电设计手册》表8-32
（1）按经济电流密度选择
选用导线截面LMY-60*6mm²查表8-38可知环境温度25℃导线温度70℃时
满足经济电流密度的要求。
（2） 校验导线的热稳定性采用短路时载流导体发热的最高允许温度所需的最小导线截面
所以选择LMY-60*6mm²型铝母线满足热稳定要求。
（3） 校验其动稳定强度
δal—母线允许最大应力，硬铝δal=70MPa；
选择LMY-60*6mm²型铝母线可以满足动稳定要求。
35kV母线采用双母线制可用LMY-60*6mm²x2型硬铝母线。
10kV和380V侧母线选择
如上选择校验过程，查阅《工厂供电设计手册》第二版8-38算得满足10kV和380V侧母线要求的LMY型硬铝母线如表5-1所示
表6-1母线选择
35kV母线
LMY-60*6mm²
10kV
母线
主母线
LMY-100*6mm²
厂房1
LMY-30*4mm²
厂房2
LMY-25*3mm²
厂房4
LMY-40*4mm²
380V
母线
厂房1
LMY-120*10mm²
厂房2
LMY-120*8mm²
厂房3
LMY-80*8mm²
厂房4
LMY-80*10mm²
厂房5
LMY-60*8mm²

5.2 变配电所进出线的选择
冶金机械厂总降压变电所进在出线选择的时候需要注意的几点：
（1） 高压进线架空线（一般采用铝绞线）到变电所高压侧，需要加一段引入电缆；
（2） 供电电压大于等于35kV，应在厂区修有“安全回廊”，可将35kV电压做厂区配电电压；
（3） 同一通路电缆（优先采用交联聚乙烯绝缘电缆）少于6根时，采用直埋的方式；
1.35kV高压进线选择
（1) 按经济电流密度选择进线
选择导线截面积为LGJ-400mm²钢芯铝线
（2) 校验导线发热条件
查阅《LGJ导线技术参数》，LGJ-400钢芯铝线允许载流量当环境温度为35℃时
满足发热条件要求
（3） 校验机械强度，参考《工厂供电设计指导》第二版表8-34 35kV铝及铝合金线
满足导线所需的机械强度要求
2. 高压配电室到主变压器间的引入电缆的选择
（1） 按照发热条件选择
查阅《35kV高压电缆型号载流量及敷设注意事项 》选择JKLYJ—35—120mm²铝芯交联聚乙烯绝缘架空电缆；
满足发热条件。
（2） 校验短路热稳定型
满足短路热稳定条件。
选用JKLYJ—35—3*120mm²电缆作为引入电缆。
5.3 10kV出线的选择
1）送往厂房1高压设备进线电缆，采用交联聚乙烯绝缘铝芯电缆明敷电缆
（1）按照发热条件选择
参考《工厂供电设计手册》表8-44选用YJL22—300mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
满足发热条件
（2）校验短路热稳定性
满足热稳定性选择
（3) 校验其电压损耗查阅《工厂供电设计手册》表8-42电力电缆的电阻和电抗值R=0.16Ω/Km。，X=0.07Ω/Km。由冶金机械厂平面布局和比例尺可得线长大约200m。
满足电压损耗要求
故选择选用YJL22—3*300mm²+1*150mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆作为厂房1的进线
2） 送往厂房2变电所的进线电缆选用YJL22—10000—3*95mm²+1*50mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
3） 送往厂房3变电所的进线电缆选用YJL22—10000—3*35mm²+1*35mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
4） 送往厂房4变电所的进线电缆选用YJL22—10000—3*300mm²+1*150mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
5） 送往厂房5变电所的进线电缆选用YJL22—10000—3*35mm²+1*35mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
35kV高压进线及其引入电缆和10kV出线如表6-2所示

表6-2 机械厂总降压变电所进出线和联络线的型号规格
线路名称
导线或电缆的型号规格
35kV电源进线
LGJ-400mm²钢芯铝线（三相三线架空）
主变引入电缆
JKLYJ—35—120mm²铝芯交联聚乙烯绝缘架空电缆
10kV
出线
至厂房1
YJL22—10000—3*300mm²+1*150mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
至厂房2
YJL22—10000—3*95mm²+1*50mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
至厂房3
YJL22—10000—3*35mm²+1*35mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
至厂房4
YJL22—10000—3*300mm²+1*150mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
至厂房5
YJL22—10000—3*35mm²+1*35mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆

5.4 380v出线的选择
1） 厂房2铸铁车间的线路选择
（1） 按照发热条件选择
查阅《工厂供电设计手册》表8-44初步选择300mm²交联聚乙烯铝芯电缆
满足发热条件。
（2） 校验导线与低压断路器的配合
查《工厂供电设计手册》表5-19，初步选用DW16-4000型低压断路器过电流脱扣器额定电流
设瞬时脱扣器电流整定为4倍
低压断路器瞬时脱扣电流的整定值的4倍大于导线可能出现的尖峰电流。
校验其断流能力查表5-19 DW16-4000型断路器
所以DW16-4000型低压断路器满足要求。
（3) 校验导线与低压断路器保护的配合
低压断路器瞬时脱扣电流整定和导线能承受的过负荷或短路时载流量
满足要求.
馈电给铸铁车间的线路，采用VLV22-1000-18*300mm²+6*150mm²的铝芯电缆直埋敷设。
2)馈电给铸钢车间的线路，采用VLV22-1000-18*300mm²+6*150mm²的铝芯电缆直埋敷设。
3）馈电给砂库的线路，采用VLV22-1000-9*95mm²+3*50mm²的铝芯电缆直埋敷设。
4）馈电给铆焊车间的线路，采用VLV22-1000-18*300mm²+6*150mm²的铝芯电缆直埋敷设。
5）馈电给1号水泵房的线路，采用VLV22-1000-3*95mm²+1*50mm²的铝芯电缆直埋敷设。
6）馈电给空压站的线路，采用VLV22-1000-9*185mm²+3*95mm²的铝芯电缆直埋敷设。
7）馈电给机修车间的线路，采用VLV22-1000-3*120mm²+1*70mm²的铝芯电缆直埋敷设。
8)馈电给锻造车间的线路，采用VLV22-1000-6*120mm²+2*60mm²的铝芯电缆直埋敷设。
9)馈电给木型车间的线路，采用VLV22-1000-3*120mm²+1*60mm²的铝芯电缆直埋敷设。
10）馈电给制材厂的线路，采用VLV22-1000-3*25mm²+1*16mm²的铝芯电缆直埋敷设。
11）馈电给综合楼的线路，采用VLV22-1000-3*70mm²+1*35mm²的铝芯电缆直埋敷设。
12馈电给锅炉房的线路，采用VLV22-1000-6*240mm²+2*120mm²的铝芯电缆直埋敷设。
13）馈电给2号水泵房的线路，采用VLV22-1000-3*150mm²+1*95mm²的铝芯电缆直埋敷设。
14）馈电给仓库的线路，采用VLV22-1000-3*50mm²+1*25mm²的铝芯电缆直埋敷设。
15）馈电给污水提升站的线路，采用VLV22-1000-3*95mm²+1*50mm²的铝芯电缆直埋敷设。
380V侧出线车间电缆型号规格如表6-3所示

表6-3变压器至车间出线电缆的型号规格
厂房及车间名称
电缆型号规格
厂房1
铸钢车间
VLV22-1000-18*300mm²+6*150mm²的铝芯电缆直埋敷设
厂房2
铸铁车间
VLV22-1000-18*300mm²+6*150mm²的铝芯电缆直埋敷设
砂库
VLV22-1000-9*95mm²+3*50mm²的铝芯电缆直埋敷设
厂房3
铆焊车间
VLV22-1000-18*300mm²+6*150mm²的铝芯电缆直埋敷设
1号水泵房
VLV22-1000-3*95mm²+1*50mm²的铝芯电缆直埋敷设
厂房4
空压站
VLV22-1000-9*185mm²+3*95mm²的铝芯电缆直埋敷设
机修车间
VLV22-1000-3*120mm²+1*70mm²的铝芯电缆直埋敷设
锻造车间
VLV22-1000-6*120mm²+2*60mm²的铝芯电缆直埋敷设
木型车间
VLV22-1000-3*120mm²+1*60mm²的铝芯电缆直埋敷设
制材厂
VLV22-1000-3*25mm²+1*16mm²的铝芯电缆直埋敷设
综合楼
VLV22-1000-3*70mm²+1*35mm²的铝芯电缆直埋敷设
厂房5
锅炉房
VLV22-1000-6*240mm²+2*120mm²的铝芯电缆直埋敷设
2号水泵房
VLV22-1000-3*150mm²+1*95mm²的铝芯电缆直埋敷设
仓库
VLV22-1000-3*50mm²+1*25mm²的铝芯电缆直埋敷设
污水提升站
VLV22-1000-3*95mm²+1*50mm²的铝芯电缆直埋敷设

5.5备用高压联络线的选择
备用电源的高压联络线采用YJL22-10000—3*185mm²交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，与相距9kM的10kV母线相连。
（1） 按发热条件选择 工厂2级负荷共3858kVA
查表8-44初步选用电缆截面为185mm²的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆
满足发热要求。
（2） 校验短路热稳定度
满足热稳定要求。
（3）校验电压损耗查阅《工厂供电设计指导》第二版表8-42电力电缆的电阻和电抗值R=0.2Ω/Km。，X=0.07Ω/Km。线长9Km
满足电压损耗的要求。
所以备用电源的高压联络线选用YJL22-10000-3*185mm²交联聚乙烯绝缘铝芯电缆敷设方式选择直埋方式。
6.变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
按照《电力系统继电保护原理及其新技术应用》要求，电力系统继电保护装置基本要求有：可靠性，选择性，灵敏性，速动性，还应当考虑到继电保护设备的经济性和可维护性。
6.1 电力变压器的保护
参考《电力系统继电保护原理及其新技术应用》对于800kVA及以上的油浸式变压器，应装设瓦斯保护作为变压器内部主保护；同时电压在10kV以上，容量在10000kVA以上的变压器应采用纵差保护作为变压器的外保护；对于降压变压器还应装设过电流保护作后备保护。
当变压器内部发生短路故障的时候，变压器受热产生轻微瓦斯气体，气体继电器触点收到瓦斯气体信号；产生大量瓦斯气体，气体继电器动作，断开变压器两侧的断路器使之跳闸动作。
（1） 过电流保护动作电流的整定
所以算的过电流保护动作电流
(2)过电流保护动作时间的整定
要求工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于1.3s，可设定过电流动作时间为10倍动作电流动作时间。
（3）过电流保护灵敏度系数的校验
所以校验所得
满足灵敏度的要求
6.2 电流速断保护
（1) 速断电流的整定
算的速断保护电流
故速断电流整定倍数
（2）电流速断保护灵敏度的校验
因此保护系数灵敏度为
满足灵敏度的要求
6.3 变电所低压侧的保护
1） 利用高压侧继电器的接线方式来实现低压侧单相接地时候的短路保护。
2） 变压器低压一侧中性线装置零序过电流保护来完备单相接地保护。
3） 低压变压器装设有过负荷保护
6.4 微机保护
随着电力系统发展,对微机保护装置的要求也越来越高,传统的供电设计无法满足系统的需求。本次论文设计一种基于CPU架构的微机保护装置的设计方法；使保护装置运行更加可靠,灵敏。
微机保护系统
该系统由现场远动监控系统和Novell网上的后台机(间隔层管理机)构成。现场远动监控系统 由十个回路的微机远动监控单元组成，每一个单元就是一套80C196单片机系统，它包含有CPU、开关量入、开关量出、A/D转换、通讯及驱动输出等电路。它完成现场设备的监控远动功能。其控制方式采用一对一原则或二对一原则，每一个回路由一个或两个现场远动监控单元组成，每个单元都是独立的，任何一个单元出现故障或进行检修都不会影响其他单元的正常工作 。其主要功能如下：a全部电量的测量功能；b负荷监控功能；c通讯功能；d定值参数的远方整定功能。而Novell网上的后台机完成数据、图表、电量参数的显示与记录；电量变化过程曲线、趋势分析、人工置数及事故、事件、顺序记录、报警等功能。
微机保护单元
  该系统中间隔层微机保护装置是由若干个微机保护单元构成，每一个单元也是一套80C196 单片机系统，它包含CPU、开关量入、开关量出、A/D转换、通讯及驱动输出等电路。这些单元除与站内通讯网进行通讯以外，还实时监控电气设备的运行情况，一旦发生异常，保护电 路立即动作，同时将保护动作情况送到站内通讯网，每台间隔层管理站可装十个微机保护单元。

6.5 变电所的防雷保护与接地装置设计
按照GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》以及IEEE《供电电子设备的接地》规定:
1. 变配电所及其屋外配电装置应装设有避雷针或避雷网，可将其接地装置与变配电所的主接地网连接。
2. 35kv及以上的架空进线，应装置1-2km的避雷线，消除进线上的雷击闪络对电气装备损坏；高压母线上应装有阀式避雷器。
3. 独立避雷针和架空避雷线需要装设有独立的接地装置，每根引下线的冲击电阻不应大于10Ω；低压电缆宜采用直埋敷设，埋地长度不应小于15m。且满足
4.主变压器出应当装设高压开关柜，配带有FS型避雷器，防止雷电对主变压器造成的危害。

附录A—欣业冶金机械厂降压变电所主接线图
附录B—欣业冶金机械厂降压变电所电气装置图

结论
本次毕业设计，我查阅了诸多文献资料，并在合肥本地华兴机械开关厂进行了实习操作和实地考查，大致了解了机械厂的工艺流程和负荷运行状况，为毕业设计后续的进行起到了很大的帮助。着手毕业设计，大量阅读了前人对于冶金机械厂的供电系统设计，决定在前人基础上对冶金机械厂供电系统进行技术和装备上的创新和改良。当然设计中也遇到很多困难，我也通过自己翻阅书籍，询问老师同学，耐心地攻克了设计中难关。让我对供电系统设计有了更加深入的了解。通过本次设计也让我对供电系统安全，经济合理性更加注重，既要保证供电系统安全可靠的运行，又要考虑到经济节约，能源浪费的问题，需要统筹兼顾，长远考虑。同时运用了CAD对冶金机械厂变配电主接线图进行绘制，加强自己对电气软件的运用操作能力。通过这次毕业设计，让我自己对电网供电行业的了解更加深刻，学习和解决问题的能力得到了提高！

致谢
经过几个月的努力学习和奋斗，终于完成供配电的毕业设计，在此过程由于经验不足面临着许多的问题，也得到了吴扬老师的督促指导和同组同学们的热心帮助。
首先要感谢我的指导老师，她认真负责，对于我设计中出现的问题，她总是热情指导，耐心解答；同时感谢大学时代每一个任课老师，他们传授给我很多学习，工作，生活，做人方面的知识。在你们的教诲之下，我学到了知识，提高了素养，增强了能力。
最后由衷感谢我的母校——安徽农业大学给我提供一个良好的学习环境，丰富多彩的大学生活，独立自主的思想品格，团结合作的研究精神！

参 考 文 献

[1]邓馥郁. 工厂供配电系统无功补偿的分析[J]. 科技风,2016,(07):2-3.
[2]赵志刚. 工厂变配电系统设计与研究[J]. 科技资讯,2013,(32):105-109.
[3] 刘介才, 工厂供电[M].2005年1月第2版.北京. 机械工业出社.2008.1
[4]《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册(上册)[M].1984 年11月第一版.北京水利电力出版社1984.224-348
[5]《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册(下册) [M].1986年5月第一版.北京水利电力出版社1986.974-1028
[6] 《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册(补充本)[M].1990年7月第一版.北京水利电力出版社1993. 130-1217
[7]郑肇骥王焜鹏.高压电缆线路[M].1983年4月第一版.北京水利电力出版社1983.202-353
[8]邓馥郁. 工厂供配电系统无功补偿的分析[J]. 科技风,2016,(07):2-3.
[9]李志鑫,乔鹏鸣. 高层建筑电气中供配电设计研究[J]. 科技与企业,2016,9.
[10]周公顺. 供配电设