工厂供电课程设计

广东水利电力职业技术学院

课程：工厂供电课程设计

任务：某机械厂供配电系统设计

    系别：自动化工程系

              专业：电气自动化技术

              班别：10电气1班

          小组成员：张添瑞 100216151

                    张伟涛 100216152

                     张劲  100216150

          指导教师：韩琳

              时间：20##年07月

绪论

本课程设计检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定。

    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比例一般很小（除电化工业）。电能在工业生产中的重要性，并不在于在产品成本或投资总额所占比重多少，而在于工业生产实现电气化后可以大大增加产量，减轻工人劳动强度，降低生产成本，提高产品质量，提高劳动生产率，改善工作条件，有利于实现生产过程自动化。另一方面，如果工厂电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重后果。因此做好工厂供电工作对发展工业生、实现工业现代化都具有极其重要的意义，对于节约能源、支援国家经济建设同样也具有重大意义。

本设计为工厂变电所设计，对在工厂变电所设计中的若干问题如负荷计算，三相短路分析，短路电流计算，高低压设备的选择与校验，防雷与接地，变电所的过电压保护，计量无功补偿等几方面的设计进行了阐述。

工厂供电工作要很好为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，同时做好节能工作，要从以下基本要求做起:

（1）安全   在电能的供应、分配和利用过程中，不应发生人生事故及设备事故。

（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   供电系统投资要尽量少，运行费要低，尽可能节约电能和减少有色金属消耗。

 此外，在供电工作中，要合理处理局部和全局、当前和长远等关系，要做到局部与全局协调，顾全大局，适应可持续发展要求。

目录

 第一章   设计任务

 第二章   负荷计算和无功功率补偿

 第三章   变电所位置与型式的选择

 第四章   变电所主变压器及主接线方案的选择

 第五章   短路电流的计算

 第六章   变电所一次设备的选择校验

 第七章   变压所进出线与邻近单位联络线的选择

 第八章   变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定

 第九章   降压变电所防雷与接地装置的设计

 第十章   机械厂变电所主接线电气原理图

 第十一章   课程设计总结心得体会

 参考文献

第一章   设计任务

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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，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，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。

1.2 设计依据

1.2.1工厂总平面图 

    

                                          图1.1  工厂平面图

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。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。

表1.1  工厂负荷统计资料

1.2.3  供电电源情况  

按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，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，导线为等边三角形排列，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。为满足工厂二级负荷要求，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。

1.2.4  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-9℃，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0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

1.2.5  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2m。

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，按两部电费制交纳电费。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，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。

第二章  负荷计算和无功功率补偿

2.1  负荷计算

2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式

a)有功计算负荷（单位为KW）    

= ， 为系数

b)无功计算负荷（单位为kvar）      

= tan

c)视在计算负荷（单位为kvA）    

=

d)计算电流（单位为A） 

=, 为用电设备的额定电压（单位为KV）

2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式

a)有功计算负荷（单位为KW）      =

式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95

b)无功计算负荷（单位为kvar）

=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97

c)视在计算负荷（单位为kvA）       =

d)计算电流（单位为A）            =

经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）

表2.1     各厂房和生活区的负荷计算表

2.2  无功功率补偿 

无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

=(tan - tan)=810.8[tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) ] = 369.66 kvar

参照图2，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为84kvar5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（727.6-420）kvar=307.6 kvar，视在功率=867.2 kVA，计算电流=1317.6 A,功率因数提高为cos==0.935。

在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。

图2.1   PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案

表2.2            无功补偿后工厂的计算负荷

第三章  变电所位置与型式的选择

变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的轴和轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，、、分别代表厂房1、2、3...10号的功率，设定（2.5，5.6）、（3.6，3.6）、（5.7，1.5）、（4，6.6）、（6.2，6.6）、（6.2，5.2）、（6.2，3.5）、（8.8，6.6）、（8.8，5.2）、（8.8，3.5），并设（1.2，1.2）为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+++=。因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：

        （3-1）

              （3-2）

把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到=5.38，=5.38 。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房（工具车间）的西北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在6号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。

图3-1   按负荷功率矩法确定负荷中心

第四章  变电所主变压器及主接线方案的选择

4.1  变电所主变压器的选择          

根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：

       a)装设一台变压器    型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1000 KVA>=898.9 KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。

       b)装设两台变压器    型号为S9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2）选择，即

898.9 KVA=（539.34~629.23）KVA       （4-1）

=(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA           （4-2）

因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。

4.2 变电所主接线方案的选择 

按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：

       4.2.1装设一台主变压器的主接线方案   如图4-1所示

图4-1  装设一台主变压器的主接线方案

   4.2.2装设两台主变压器的主接线方案    如图4-2所示

图4-2  装设两台主变压器的主接线方案

4.3  主接线方案的技术经济比较   

表4-1   主接线方案的技术经济比较

从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。

第五章  短路电流的计算

5.1  绘制计算电路        

图5-1   短路计算电路

5.2  确定短路计算基准值

   设基准容量=100MVA，基准电压==1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则

                                        （5-1）

                                            （5-2）

5.3  计算短路电路中个元件的电抗标幺值

5.3.1电力系统      

已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故           =100MVA/500MVA=0.2                     （5-3）

5.3.2架空线路

查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故         （5-4）

5.3.3电力变压器 

查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故

=4.5                 （5-5）

式中，为变压器的额定容量

因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。

图5-2   短路计算等效电路

5.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算

5.4.1总电抗标幺值

=0.2+2.6=2.8             （5-6）

5.4.2 三相短路电流周期分量有效值

              （5-7）

5.4.3 其他短路电流

                            （5-8）

            （5-9）

            （5-10）

5.4.4 三相短路容量

           （5-11）

5.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算

5.5.1总电抗标幺值

=0.2+2.6+4.5=7.3     （5-12）

5.5.2三相短路电流周期分量有效值

              （5-13）

5.5.3 其他短路电流

                         （5-14）

               （5-15）

              （5-16）

5.5.4三相短路容量

      （5-17）

以上短路计算结果综合图表5-1所示。

表5-1   短路计算结果

第六章   变电所一次设备的选择校验

6.1 10kV侧一次设备的选择校验

6.1.1按工作电压选则 

设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。

6.1.2按工作电流选择 

设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即

6.1.3按断流能力选择 

设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即

或

对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。

6.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验

a)动稳定校验条件         

或

、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值

b)热稳定校验条件        

对于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。

表6-1  10 kV一次侧设备的选择校验

6.2 380V侧一次设备的选择校验

同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表6-2所示，所选数据均满足要求。

      表6-2  380V一次侧设备的选择校验

6.3  高低压母线的选择

查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12010）+806，即相母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。

第七章  变压所进出线与邻近单位联络线的选择

7.1 10kV高压进线和引入电缆的选择

7.1.1 10kV高压进线的选择校验 

采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。

a).按发热条件选择     由==57.7A及室外环境温度33°，查表得，初选LGJ-35,其35°C时的=149A>,满足发热条件。

b).校验机械强度   查表得，最小允许截面积=25，而LGJ-35满足要求，故选它。

由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。

7.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验   

采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。

a)按发热条件选择      由==57.7A及土壤环境25°，查表得，初选缆线芯截面为25的交联电缆，其=149A>,满足发热条件。

b)校验热路稳定    按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得<A=25。

因此JL22-10000-3 25电缆满足要求。

7.2 380低压出线的选择

7.2.1铸造车间

馈电给1号厂房（铸造车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 

   a）按发热条件需选择      由=201A及地下0.8m土壤温度为25℃，查表，初选缆芯截面120，其=212A>，满足发热条件。   

b）校验电压损耗      由图1.1所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为288m，而查表得到120的铝芯电缆的=0.31 （按缆芯工作温度75°计），=0.07，又1号厂房的=94kW, =91.8 kvar，故线路电压损耗为

    >=5%。

c）断路热稳定度校验     

不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为240的电缆，即选VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。

7.2.2  锻压车间

馈电给2号厂房（锻压车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.3  热处理车间

馈电给3号厂房（热处理车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.4  电镀车间

馈电给4号厂房（电镀车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.5  仓库

馈电给5号厂房（仓库）的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型5根（包括3根相线、1根N线、1根PE线）穿硬塑料管埋地敷设。

   a）按发热条件需选择     

由=16.2A及环境温度26，初选截面积4，其=19A>，满足发热条件。      

b）校验机械强度       查表得，=2.5，因此上面所选的4的导线满足机械强度要求。

c) 所选穿管线估计长50m，而查表得=0.85，=0.119，又仓库的=8.8kW, =6 kvar，因此

  

<=5%

故满足允许电压损耗的要求。

7.2.6 工具车间

馈电给6号厂房（工具车间）的线路  亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.7金工车间

馈电给7号厂房（金工车间）的线路  亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.8锅炉房

馈电给8号厂房（锅炉房）的线路  亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.9装配车间

馈电给9号厂房（装配车间）的线路  亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.10机修车间

馈电给10号厂房（机修车间）的线路  亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。

7.2.11 生活区

馈电给生活区的线路   采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。

1）按发热条件选择  由I₃₀=413A及室外环境温度（年最热月平均气温）33℃，初选BLX-1000-1240，其33℃时I_al≈455A>I₃₀,满足发热条件。

2）效验机械强度  查表可得，最小允许截面积A_min=10mm²，因此BLX-1000-1240满足机械强度要求。

3）校验电压损耗  查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离600m左右，而查表得其阻抗值与BLX-1000-1240近似等值的LJ-240的阻抗=0.14，=0.30（按线间几何均距0.8m），又生活区的=245KW，=117.6kvar，因此

<=5%

满足允许电压损耗要求。因此决定采用四回BLX-1000-1120的三相架空线路对生活区供电。PEN线均采用BLX-1000-175橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格。

7.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验

采用YJL22—10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约2Km的临近单位变配电所的10KY母线相连。

7.3.1按发热条件选择 

工厂二级负荷容量共335.1KVA，，最热月土壤平均温度为25℃。查表《工厂供电设计指导》8-43，初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，其满足要求。

7.3.2校验电压损耗 

由表《工厂供电设计指导》8-41可查得缆芯为25的铝

（缆芯温度按80℃计），，而二级负荷的,，线路长度按2km计，因此

       

        

由此可见满足要求电压损耗5%的要求。

7.3.3短路热稳定校验 

按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位10KV的短路数据不知，因此该联路线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。

 以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表 7-1所示。

表7-1 进出线和联络线的导线和电缆型号规格

第八章  变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定

8.1变电所二次回路方案的选择

    a)高压断路器的操作机构控制与信号回路    断路器采用手动操动机构，其控制与信号回路如《工厂供电设计指导》图6-12所示。

    b)变电所的电能计量回路  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表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。

c)变电所的测量和绝缘监察回路  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JDZJ——10型，组成Y0/Y0/的接线，用以实现电压侧量和绝缘监察，其接线图见《工厂供电设计指导》图6-8。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表，接线图见《工厂供电设计指导》图6-9。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。

8.2 变电所继电保护装置

8.2.1主变压器的继电保护装置

    a）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。

    b）装设反时限过电流保护。采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。

8.2.2护动作电流整定        

其中，可靠系数，接线系数，继电器返回系数，电流互感器的电流比=100/5=20 ，因此动作电流为：

       因此过电流保护动作电流整定为10A。

8.2.3过电流保护动作时间的整定  

因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s 。

8.2.4过电流保护灵敏度系数的检验

其中，=0.86619.7kA/(10kV/0.4kV)=0.682    ，因此其灵敏度系数为：

      满足灵敏度系数的1.5的要求。

8.3装设电流速断保护       

利用GL15的速断装置。

8.3.1速断电流的整定：利用式，其中，，，，，因此速断保护电流为

速断电流倍数整定为(注意不为整数,但必须在2～8之间)

8.3.2、电流速断保护灵敏度系数的检验

利用式，其中，，因此其保护灵敏度系数为>1.5

从《工厂供电课程设计指导》表6-1可知，按GB50062—92规定，电流保护的最小灵敏度系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按JBJ6—96和JGJ/T16—92的规定，其最小灵敏度为2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底。

8.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置

8.4.1装设反时限过电流保护。

亦采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分跳闸的操作方式。

a)过电流保护动作电流的整定,利用式，其中  =2，取=

0.6×52A=43.38A，， =1，=0.8， =50/5=10，因此动作电流为：

     因此过电流保护动作电流整定为7A。

b)过电流保护动作电流的整定

按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。

c)过电流保护灵敏度系数

因无临近单位变电所10kV母线经联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有从略。

8.4.2装设电流速断保护

亦利用GL15的速断装置。但因无临近单位变电所联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，也只有从略。

8.4.3变电所低压侧的保护装置

a）低压总开关采用DW15—1500/3型低压短路器，三相均装设过流脱钩器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路。脱钩器动作电流的整定可参看参考文献和其它有关手册。

b）低压侧所有出线上均采用DZ20型低压短路器控制，其瞬间脱钩器可实现对线路的短路故障的保护，限于篇幅，整定亦从略。

第九章  降压变电所防雷与接地装置的设计

9.1变电所的防雷保护

9.1.1 直接防雷保护 

    在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻（表9-6）。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm×4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长1～1.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。

9.1.2 雷电侵入波的防护

   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25 mm ×4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。

   b）在10KV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。

   c）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。

9.2  变电所公共接地装置的设计

  9.2.1接地电阻的要求

按《工厂供电设计指导》表9-6。此边点所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：

                              

 且                     

 其中,   因此公共接地装置接地电阻 。

  9.2.2接地装置的设计  

采用长2.5m、50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5 m，垂直打入地下，管顶离地面0.6 m。管间用40mm×4mm的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚。变电所接地装置平面布置图如图9-1所示。接地电阻的验算：

                 

满足欧的接地电阻要求，式中,查《工厂供电设计指导》表9-10”环行敖设”栏近似的选取。

图9－1变电所接地装置平面布置

第十章  机械厂变电所主接线电气原理图

机械厂变电所主接线电气原理图

第十一章  课程设计总结心得体会

张伟涛：经过一周时间的课程设计，工厂供电课程设计就临近尾声了，我能将所学理论知识很好的运用到了实际的工程设计当中，在具体的设计过程中，真正做到了学以致用，也使自己的实际工程能力得到了很大的提高。在本次的课程设计，我主要负责的是负荷计算及无功功率计算和补偿、变电所位置选择等。如下是我都这些方面的总结：

1.在负荷计算及无功功率计算和补偿过程中，要注意下列几点：1）根据不同类型的工厂，不同类型的用电设备组及不同类型的民用建筑等，应合理选用需要系数，这对负荷计算的精确度有着决定性因素；2）计算全厂用电负荷时，不论工艺设备用电设备和其它空调通风，给排水专业的用电设备以及照明及消防用电设备等，均应不能漏项，以免影响计算负荷的准确性；3）合理确定，干线、车间及全厂各级有功和无功负荷的同时系数；4）在计算出无功功率的补偿容量后，在工程设计中，应选取补偿容量大于计算值，并且应按实际所采用的电容器容量计算，另外，补偿总容量宜为变压器容量的20%~30%；5）高供高计系统时，一定要计入变压器的有功和无功损耗，应保证功率因数在高压侧大于0.9；6）关于变压器的负荷率，即平均负载率问题，一般认为变压器的负载率为60%左右时，运行效率最高，即变压器损耗最低。但由于目前我国的电费为二部制电价，即基本电价加电度电价，因此，设计中将负荷率控制在70%~85%为宜；7）多层建筑或高层建筑主体内变电所，宜选用不燃或难燃型变压器。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用密闭型变压器或防腐蚀型变压器；8）负荷计算中，对于变压器的容量及台数和变压器绕组结线及其类型等，应根据各工程实际情况，合理、正确选择。

2.变电所位置选择，要注意下列几点：1）变电所的位置应尽量靠近负荷中心，特别是车间变电所更应如此；2）进出线方便，特别是采用架空线进出线时更应该考虑这一点；3）尽量靠近电源侧，对工厂总降压变电所要特别考虑这一点；4）交通运输方便，以便于变压器和控制柜等设备的运输；5）尽量避开污染源或选择在污染源的上风侧；6）尽量不设在有剧烈振动的场所周围；7）尽量不设在低洼积水场所及其下方；8）应远离有易燃易爆等危险场所，变电所与其他工业建筑之间应保持一定的防火间距；9）选定变电所的位置不应妨碍工厂或车间的发展，应留有扩建的余地，适当考虑变电所本身扩建的可能。

张添瑞：

张劲：

参考文献

1、工厂供电技术     陈小虎主编      高等教育出版社

2、供配电技术       唐志平主编      电子工业出版社

3、工厂供电         刘介才编        机械工业出版社

4、工厂供电         黄纯华编        天津大学出版社

5、工厂供配电技术   何首贤编        中国电力出版社