实验一 机械厂降压变电所的电气设计
1.1 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， 并适当考虑到工 厂的发展，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形 式，确定变电所主要变压器的台数与容量， 类型。 选择变电所主接线方案及高低 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， 最后按要求写出 设计说明书，绘出设计图样。
1.2 设计依据：
1.2.1 工厂总平面图：
1.2.2 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 4600h,日最大负荷持续时间 为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。 全厂负荷情况如 1.1 工厂负荷统计资料表所示：
1.2.3 气象资料
本场所在地区的年最高气温为38C，年平均气温为23C，年最低气温为
-9 C,年最热月平均最高气温为33 E，年最热月平均气温为26C，年最热月地 下0.8
米处平均气温为25C，当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20天。
1.2.4 地质水文资料
本厂所在地区平均海拔500m地层以砂粘土为主，地下水位为 1m
1.2.5 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该干线的导线牌 号为
LGJ-150,导线为等腰三角形排列，线距为 2m干线首端距离本厂约8km 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流 保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为
1.7s。为满足工厂二
级符合要求， 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 80km,电缆线路总长度为25km
1.2.6 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专
用计
量柜，按两部电费制缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/KVA动 力电费为0.9元/ KW.H照明电费为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，一次性向供电部门缴 纳供电贴费：6
?10VA为800/ KVA
由下面的经济指标表可以得知：电力变压器的综合投资为 30.2 万元，主变 压
器的折扣费 =30.2*0.05=1.51 万元，高压开关柜的折旧费 =24 万元*0.06=1.44 万元，变配电的维修管理费 =（30.2+24 ）万元*0.06=3.25 万元（24 万为高压开 关柜的综合投资），因此计算主变压器和高压开关柜的折旧费和维修管理费 = （ 1.51+1.44+3.25 ）=6.2 万元。
供电贴费：主变压器容量每 KVA为800元，供电贴费=1000KVA*0.08万元 /
KVA=80 万元。
月基本电费按主变压器容量计为 18元/ KVA故每年电费1000*18*12=21.6 万元；由前面可知年最大负荷利用小时为 4600h,故可求得：
动力费用：2220kw*4600h*0.2 元/kwh=204.24 万元； 照明费用：406kw*4600h*0.5 元/kwh=92.69 万元。
年用电总计约： 21.6+204.24+92.69=318.53 万元（不含供电贴费）。
1.1 、 负荷计算的目的、意义及原则
（1） 供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开 关
设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外， 最重要的就是要满足负荷电流的要求。 因次，有必要对供电系统中各个环节的电 力负荷进行统计计算。
（2） 计算负荷是供电设计计算的基本依据。 计算负荷确定的是否正确合理， 直 接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。 如果计算负荷确定的过大， 将使 电器和导线电缆选的过大， 造成投资和有色金属的浪费。 如果计算负荷确定的过 小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致 绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾， 同样会造成更大损失。 由此可见， 正确确定计 算负荷意义重大。
（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。
（4） 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。
（5） 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。 1.2 、全厂负荷计算表及方法
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有： 有功功率：P 30= Pe ? Kd
无功功率：Q 30 = P30 ? tg ?
3O
视在功率：S = P 30/COS ?
计算电流：I = S 30/ V3Un
30
机械厂负荷计算表
计算负荷 需 设备 容编 名 类 要 cos 量 系 ? 号 称 别 Pe/kw 数 tan ? Pso/kw Q0/kw S30/kva I 30/A Kd 铸 造 昭 6 0.8 1.0 0 车 八、小 间 、306 —— 计 锻动 350 0.3 0.65 1.17 压力 车昭 间8 0.7 1.0 0 八、、 动力 300 0.3 0.7 1.02 90 4.8 94.8 105 5.6 110.6 90 4 94 125 4 129 8 0.8 8.8 108 6.3 91.8 1 0 91.8 132 201 123 2 0 123 3 热 处 理 车 间 明 小计 动 力 昭 八、、小 358 —— 150 0.6 0.8 0.75 5 0.8 1.0 165 251 67.5 0 0 4 计 电 动 镀 力 车 昭 间 八、、小 计 仓 动 库 力 昭 八、、小 155 —— 250 0.5 0.8 0.75 5 0.8 1.0 67.5 93.8 0 0 93.8 255 —— 20 1 21 0.4 0.8 0.75 0.8 1.0 160 244 6 5 0 0 6
6 计 工 动 具 力 360 /、 昭 7 车 八、、 间 —— 0.3 0.6 1.33 0.9 1.0 0 10.7 16.2 144 0
367 —— 114.3 80 8 88 35 0.8 35.8 54 4.8 58.8 32 3.2 35.2 245 144 184 280 7 金 工 车 间 动 400 力 昭 10 八、、小 0.2 0.65 1.17 0.8 1.0 93.6 0 0 93.6 8 计 锅 动50 力炉 房 昭 1 八、、小 —— 0.7 0.8 0.75 0.8 1.0 ——— — 128 194 26.3 0 0 26.3 55.1 计 装 配 车 间 51 44.4 80.6 67 122 9 动 180 力 昭 6 八、、小 0.3 0.7 1.02 0.8 1.0 0 37.4 10 计 机 动 180 修 力 车 昭 4 间 八、、小 计 生 昭 350 活 八区 、、 186 —— 0.2 0.65 1.17 0.8 1.0 0 37.4 0 0 37.4 117.6 164 —— 0.7 0.9 0.48 51.4 272 78 413 11 明动 2220 力 总 计 昭 403 (380V 八侧) 、、 Kep=0.8 计入1015.3 856.1 Keq=0.85 0.75 812.2 727.6 1090 1656 1.3、无功功率补偿
由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数是 0.75，而供电部门要求该厂 10kv进线侧最大负荷时因数不应低于 0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于 有功损耗，因此380V侧最大负荷时因数应稍大于 0.90，暂取0.92来计算380V 侧
所需无功功率补偿容量：
Qc=Po(tan ?1-tan ? 2)=812.2[tan(arccos0.75) -tan(arccos0.92)]kvar=370kv ar
机械厂降压变电所的电气设计说明
