电气1204供配电课程设计指导书与任务书

供配电技术

课程设计指导书与任务书

指导教师：翁志远

2015.6月

1、 课程设计目的

工厂供电课程设计作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完《供配电技术》课程后，进行的一次综合设计。

其目的在于加深对供配电技术的理解，掌握工厂供配电技术初步的工程设计能力和分析解决供配电技术问题的能力；提高学生在供配电技术应用方面的实践技能和科学作风；培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，力求实现理论结合实际，学以致用的原则。

学生通过查阅资料、负荷计算及无功补偿、变电所主变压器选择及主结线方案的确定、短路电流的计算和电气设备的选择与校验、防雷接地设计、资料整理等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能；熟悉开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础；学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。

2、 课程设计要求

课程设计应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。根据课程设计具体课题安排时间，分小组进行。根据合理的进度安排，一步一步、踏踏实实地开展课程设计活动，按时完成每部分工作。课程设计集中在教室进行，每天由班长负责考勤，指导教师抽查。在课程设计过程中，坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。

3、 课程设计时间及进度安排

课程设计集中在一周（5天）进行。为保证达到预计的教学任务及目的，以小组为单位分别进行资料的收集、方案论证、负荷计算及无功补偿、变电所主变选择及主结线方案的确

4、 课程设计内容

课程设计的主要内容有：负荷计算和无功功率补偿、变电所主变压器台数和容量的选择、变电配所位置的选择、变配电所主结线方案的设计、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、供电系统的过电流保护、二次回路接线的设计与安装、供配电线路的设计计算、防雷保护设计。

4.1 负荷计算和无功功率补偿

计算负荷是用来按条件选择供电系统中的各元件的负荷值。用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式系数法，而前者应用最为普遍。

当用电设备台数较多，各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。当用电设备台数较少而容量相差悬殊时，通常都采用二项式系数法计算。

无论采用何种计算方法，首先要正确判别用电设备的类别和工作性质，准确地分组。

4.1.1按需要系数法确定计算负荷

（1） 单组电设备计算负荷的计算公式

P30=Kd·Pe

Q30= P30·tgФ

S30 = P30／S30 cosФ

I30 = S30 ／3UN

单位：P—KW Q—KVar S—KV·A

I—A U—KV

（2） 多组电设备计算负荷的计算公式

P30=K∑P·∑P30·i

Q30= K∑q·∑Q30·i S30 = 22P30Q30

I30 = S30 ／3UN

4.1.2 按二项式系数法确定计算负荷

适用于设备台数较少，而容易量相差大的场合。

（1） 单组电设备计算负荷的计算公式

P30=b.Pe+c.Px （一组用电设备）

其余Q30,S30,I30同需要系数法。

（2） 多组用电设备计算负荷的确定。

P30=∑(b.Pe) I+(c.Px)max

Q30=∑(bPetgФ)I+ (c.Px)max. tgФmax

S30和I30仍分别按式需要系数时方法。

4.1.3

（1） 逐级计算法确定工厂的计算负荷

工厂的计算负荷除了计算出用电设备组的计算负荷外还需要逐级计入有关线路和变压器的功率损耗（包括有功和无功）

（2） 需要系数法

P30=Kd·Pe

Pe—全厂用电设备的总容量（不含备用设备）

Kd—工厂的需要系数。

Q30,S30,I30计算方法同前。

（3） 按年产量估算

Wa=A·a

A—工厂年产量

P30= Wa／Tmax

4.1.4 无功功率补偿

按水利电力部1983年制订的《全国共用电规则》规定：高压供电的工业用户，功率因数不得低于0.9；其它情况，功率因数不得低于0.85。如果达不到上述要求，则需要增设无功功率的人工补偿装置。

工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率，其计算方法是：

补偿容量：QC= Q30－Qˊ30= P30（tgФ－tgФˊ）

或：QC=△qc·P30

式中△qc=（tgФ－tgФˊ）称为无功补偿率。 单位：KVar∕kw.可查附录表5。

电容器的个数确定：n= QC∕qc

常用的BW系列并联电容器的主要参数。可参考附录表6。

注意：如果采用的是单相电容，应取3的倍数个电容器，以便三相均平衡分配。 无功补偿后工厂的计算负荷：

Qˊ30= Q30－ QC

Sˊ30=P30Q30

同样：Iˊ30= Sˊ30∕3UN 2'2a—单位产品的耗电量

4.2 变电所主变压器台数和容量的选择

4.2.1 变电所主变压器台数的选择

（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供用大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器以便当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但在低压侧应敷设与其他变电所相联的联络先作为备用电源。

（2）对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。

（3）除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器，但集中负荷较大者，虽为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。

（4）在确定变电所主变压器台数时，应考虑负荷的发展留有一定余地。

4.2.2 变电所主变压器容量的选择

（1）只装有一台主变压器的变电所

ST≧S30

（2）装有两台变压器的变电所

任一台单独运行时：ST≈（0.6～0.7）S30

任一台单独运行时，应满足全部一、二级负荷S30（Ⅰ+Ⅱ）的需要：ST≧S30（Ⅰ+Ⅱ）

（3）车间变电所主变压器的容量上限

车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000KVA。其一是可以使变压器接近负荷中心，减少低压配电系统的电能损耗；其二是低压侧开关设备的断流能力比较容易满足要求。

（4）适当考虑负荷的发展

应适当考虑今后5～10年负荷的发展，留有一定的余地，但同时也要顾及变压器的正常过负荷能力。

最后还必须指出，变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择。作几个较合理的方案的技术经济比较，择优而定。

4.2.3 电力变压器并列运行的条件

（1）所有并列变压器的额定一次电压和二次电压必须对应相等。

（2）所有并列变压器的阻抗电压（即短路电压）必须相等。

（3）所有并列变压器的联结组别必须相同。

（4）并列运行的变压器容量最好相同或相近，一般不超过3：1。

4.3 变配电所位置的选择

选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定：

（1） 接近负荷中心。

（2） 进出线方便。

（3） 接近电源侧。

（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，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。

（7） 不应设在厕所，浴室或其它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，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标GB50058－92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

（9） 不应设在地势低洼和可能积水的场所。

（10）高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

4.4 变配电所主结线方案的设计

4.4.1变配电所主结线方案的设计原则与要求

变配电所的主结线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活、经济等要求。

（1）安全性

① 在高压断路器侧的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。 ② 在低压断路器侧的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。

③ 在装设高压熔断器－负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。

④ 35KV及以上的线路末端，应装设与隔离开关连锁的接地刀闸。

⑤ 变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。

（2）可靠性

① 变配电所的主结线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两路电源 电。对二级负荷，应由两路或者一回路6KV及以上专用架空线或电缆供电。

② 变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关（串熔断器）。 当双电源供多个变电所时，宜采用环网供电方式。

③ 对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总降压变电所采用放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对 辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。

④ 变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切换电源要求时， 低压侧的总开关和低压母线分段开关，均采用低压断路器。

（3）灵活性

① 变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段结线。

② 35KV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形结线或线路变压器组结线。 ③ 需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。

④ 主结线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。

⑤ 主结线方案应考虑到今后可能的扩展。

（4）经济性

① 主结线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单，变电所高压侧宜采取断路器较少或不用断路器的结线。

② 变配电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。

③ 中小型工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。

④ 工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电度表用。

⑤ 应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因数达到规定的要求。

4.4.2变配电所主结线方案的技术经济指标

设计变配电所主结线，应按所选主变压器的台数和容量以及负荷对供电可靠性的要求，初步确定2～3个比较合理的主结线方案来进行技术经济比较，择其优者作为选定的变配电所主结线方案。

（1）主结线方案的技术指标

① 电的安全性。主结线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。

② 供电的可靠性。主结线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。 ③ 供电的电能质量。主要是指电压质量，包括电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。

④ 运行的灵活性和运行维护的方便性。

⑤ 对变配电所今后增容扩建的适应性。

（2）主结线方案的经济指标

① 线路和设备的综合投资额。包括线路和设备本身的价格、运输费、管理费、基建安装费等。

② 变配电系统的年运行费。包括线路和设备的折旧费、维修管理费和电能损耗费等。 ③ 供电贴费（系统增容费）。有关法规规定（当地有关部门）申请用电，用户必须向供电部门一次性地交纳供电贴费。

④ 线路的有色金属消耗量。指导线和电缆的有色金属（铜、铝）耗用的重量。

4.5 短路电流的计算

（1）计算短路电流的步骤

① 绘出短路电路图

绘计算电路图时应将计算短路电流所需要考虑的各元件的计算参数表示出来，并将元件依次编号，然后确定短路计算点。

短路计算点选择的原则是：要使得需要进行短路校验的电气元件有最大短路电流通过。 ② 按所选的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。

在等效电路图上，只需要将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。

③ 将等效电路图简化。

④ 计算短路电流和短路容量。

（2）短路电流计算方法

短路电流计算方法有：欧姆法和标幺制法和短路容量法。计算中主要采用前两种。 工程设计中短路计算各物理量的单位一般采用：

电流——KA 电压——KV 短路或断路容量——MV·A

设备容量——KW或KV·A 阻抗——Ω

（3）采用欧姆法进行断路电流计算

① 基本公式：

在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值：

IK(3)=UC//3R2X2

在高压电路的短路计算中，总电抗远比总电阻大，因此一般只计电抗；在计算低压侧短路时也只有当短路电阻的R∑﹥X∑／3时，才需要考虑电阻。

如果不计电阻，则三相短路电流的周期分量有效值为：

IK(3)=UC//X

三相短路容量为：SK(3)=3UCIK(3)

② 供电系统中各元件阻抗的计算方法：

A、电力系统的阻抗

XS= UC2/SOC

UC——短路点的短路计算电压；

SOC——系统出口断路中的断流容量。可查有关手册或产品样本；如只有开断电流IOC

数据，则其断流容量SOC=3IOC·UN。

B、电力变压器的阻抗：

XT=UK% UC2/100UN

C、电力线路的阻抗：

电抗：Xwl=X0·L

注意：在计算短路电路的阻抗时，假如短路回路含有变压器，则电路内各元件的阻抗都应统一换算到短路点的短路计算电压去，等效换算的条件是元件的功率损耗不变。

X=X(UC//UC)2 ／

（4）采用标幺制法进行短路计算

① 标幺值的确定

由于采用欧姆法进行短路计算，如果电路内含有变压器，其阻抗的换算较为麻烦，因此可考虑用标幺制法，省去这些换算。

标幺制法的得名是由于短路计算中阻抗以及电流、电压等都采用了标幺值。

标幺值——任何一个物理量的标幺值（Ad*）是该物理量中的实际A与所选定的基准值（Ad）的比值。

即：Ad*=A／Ad

按标幺制计算时，一般先选定两个基准值，基准容量Sd和基准电压Ud。通常取： Sd=1000MV·A

Ud= UC

因此：

基准电流：Id=Sd/3Ud

② 供电系统各元件的电抗标幺值的计算方法：

A、电力系统的电抗标幺值：

XS*=Sd/SOC

B、电力变压器的电抗标幺值：

XT*=UK% Sd/100SN

C、电力线路的电抗标幺值：

Xwl*=X0·L ·Sd/UC 2

③ 短路电流和短路容量的计算方法

IK(3)= Id /X*

SK(3)= Sd/X*

4.6 变电所一次设备的选择与校验

（1）变电所一次设备选择的原则

① 一次电路正常工作条件下的要求。

② 短路条件下的工作要求。

③ 设备应安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。

（2）电气设备正常工作条件下要求

包括电气装置的环境条件和电气要求。

① 环境条件：电气装置所处的位置（室内或室外），环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。

② 电气要求：电气装置对设备的电压、电流等方面的要求。对一些断流电器（如熔断器 和开关）还要考虑其断流能力。

（3）电气设备短路故障条件下工作要求

电气设备按正常工作条件下要求选择后，还应校验其短路时的动稳定度和热稳定度。

（4）高压开关柜的选择

应满足变配电所一次电路的要求，并经过几个方案的技术经济比较后，优选开关柜的型式及其一次接线方案编号。同时确定其中所有一、二次设备的型号规格。向开关厂具体订购时，应向厂家提供一、二次电路图纸及有关的技术要求。

4.7 供电系统的过电流保护

4.7.1 对过电流保护装置的要求

（1）选择性

当供电系统发生故障时，只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分仍然正常运行。

（2）速动性

在系统发生故障时，保护装置应尽快地动作切除，目的是防止故障扩大，减轻其危害程度。

（3）可靠性

是指保护装置在该动作时就一定动作，不应该拒动作，而在不应该动作时就不应该误动作。

（4）灵敏度

要求保护装置的灵敏度不能低于某一规定值。

灵敏度是指保护装置所保护的区域内在电力系统为最小运行时最小短路电流IK·min 与保护装置一次动作电流（即保护装置动作电流换算到一次电路的值）IOP·1的比值。即：

SP= IK·min/IOP·1

4.7.2过电流保护装置的类型

过电流保护装置的类型有熔断器保护、低压断路器保护和继电器保护三种。

4.7.3熔断器保护

（1）熔断器在供电系统中的配置原则

①、由于熔断器的熔断时间误差较大，因此其配置后使故障范围缩小到最低程度。 ②、应考虑经济性，即供电系统中配置的熔断器数量尽量少。

必须注意：在低压系统中PE线和PEN线不允许装设熔断器。

（2） 熔断器的选择条件：

①、熔断器的额定电压不低于保护线路的额定电压（UN·FU≧UN）

②、熔断器的类型应符合安装条件（室内或室外）及被保护设备的技术要求； ③、熔断器的额定电流不小于它所安装的熔体的额定电流；（IN·FU≧IN·FE）

保护电力线路的熔体额定电流选择

熔体额定电流的选择 保护电力变压器的熔体额定电流选择 保护电压互感器的熔体额定电流选择 A、保护电力线路的熔体额定电流的选择

熔体额定电流IN·FE应不小于线路的计算电流I30。 即：IN·FE≧I30。

熔体额定电流IN·FE还应不小于线路的尖峰电流IPK IN·FE≧K·IPK

K-------小于1的计算系数。

B、保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择：

IN·FE=(1.5～2)I1N·T

C、保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择：

IN·FE=0.5A

（3）校验条件：

① 如果熔断器保护的是电力线路，熔断器保护还应与被保护的线路配合。 IN·FE≦KOLIal

② 熔断器保护灵敏度的校验 SP=IK·min／IN·FE≧K

IK·min-------熔断器保护线路末端在系统最小运行方式的单相短路电流（对中性点直接接地系统，TN，TT）或两相短路电流（对中性点不直接接地系统，IT）；对保护降压变压器的高压熔断器来说，为低压侧母线的两相短路电流折算到高压侧之值。 ③ 熔断器断流能力的校验（三种情况） A、对限流式熔断器（如RN1，RT0等）

由于限流式熔断器能在短路电流达到冲击值之前完全熄灭电弧、切除短路，因此只需要满足下列条件：

IOC≥I

//(3)

B、对非限流式熔断器（如RW4，RM10等）

由于非限流式熔断器不能在短路电流达到冲击值之前熄灭电弧，因此需满足下列条件： IOC≥ISh

C、对具有断流能力上、下限的熔断器（如RW4）其断流能力的上限应满足： IOC.min≤IK

(2)(3)

（4）前后熔断器之间的选择配合； A、时间配合：

前后两级熔断器的选择配合，就是在一级熔断器出口发生三相短路时，只是最近短路点的这一级熔断器熔断，而前边的熔断器都不熔断以缩小故障停电范围。

由于熔断器的熔断时间有±30～±50％的误差，因此必须符合下列条件：前一级的实际熔断时间t1′ (考虑比t1提前50％)大于后一级熔断器的实际熔断时间t2′（考虑比t2延后50％）即0.5t1﹥1.5t2 故：t1﹥3t2

t1,t2-----------标准保护曲线所查得的熔断时间 B、熔体电流的配合

假设不用熔断器的保护特性曲线来校验选择性，则一般只有前一熔断器的熔体电流大于后一熔断器的熔体电流2～3级以上，才有可能保证动作的选择性。 4.7.4低压断路器保护

（1）低压断路器在低压系统中的配置。 A．单独接低压断路器或加装刀开关的方式。 适用于变压器出线或低压配电出线

B．低压断路器与磁力起动器或接触器配合方式： 适用于频繁操作的低压线路。 C．低压断路器与熔断器配合方式

适用于低压断路器的断流能力不足的低压线路。 (2) 低压断路器的选择

A．低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压（电压条件） B．低压断路器的额定电流不小于线路的额定电流（IN·OR≧I30）（电流条件）

C．低压断路器的类型应符合安装条件，保护性能及操作方式要求，如手柄操作，杠杆操作，电磁操作，电动机操作等。（安装条件）

（3）前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择与配合。 ① 前后低压断路器之间的选择配合

一般情况，前一级采用带短延时的过流脱扣器，后一级用瞬时过流脱扣器，其动作电流要大于后一级，至少满足：

IOP·1≧1.2IOP·2

② 低压断路器与熔断器之间的选择配合 保护特性曲线不交叉，不重叠原则。 4.7.5继电保护装置的选择与整定

主要包括变压器、高压线路的继电保护。 4.7.5.1 电力变压器的继电保护

（1）电力变压器继电保护的配置要求

A、对6～10kv/0.4kv电力变压器，一般情况下装设由带时限的过电流保护和速断保护。如果带时限过电流保护动作时间不超过0.5s,则不需装设速断保护。

B、10000kv及以上单独，6300kv.A及以上并列运行的变压器需装设纵联差动保护；6300kv.A及以下单独运行的变压器，亦可装设纵联差动保护。

C、如果容量在800kvA以及以上的油浸式变压器（如安装在车间内部则容量在400kvA及以上时），还需要装设气体继电保护。

D、如果数台并列运行的变压器容量在400kvA及以上，或虽为单台运行但又作为备用电源的变压器，在有可能过负荷时，还应装设过负荷保护。 （2）变压器带时限过电流保护的整定 A、变压器带时限过流保护动作电流的整定 Iop=Krel·Kw· IL.max /Kre·Ki Iop=Krel·Kw·IL.max / Ki (直动式) (IL.max=（1.5～3）IN.T )

B、变压器带时限过流保护动作时间的整定

仍符合“阶梯原则”，注意：如果车间变电所，它属于电力系统的终端变电所，因此，这种变压器的过电流保护动作时间应按最小整定，可整定为0.5s

C、变压器带时限过流保护的灵敏度 Sp= Ik.min/IOP.1≥1.5

Ik.min—是变压器低压侧母线在最小运行方式下时发生两相短路换算到高压侧的值。 如果达不到要求也可采用低电压闭锁的过电流保护。 (3) 变压器电流速断保护的整定

A、变压器电流速断保护动作电流的整定 Iqb=Krel·Kw ·Ik.max /Ki·KT

Ik.max——低压母线的三相短路电流换算到高压侧的电流值。 B、变压器电流速断保护的灵敏度 Sp= Ik.min/ Iqb.1≥2

Ik—保护装置安装处（即变压器的高压侧）在系统最小运行方式时发生两相短路的短路电流。

由于速断保护都存在“死区”问题，弥补的措施仍然是配备带时限的过流保护。 （3）变压器过负荷保护的整定

A、变压器过负荷保护保护动作电流的整定 Iop(ol)=(1.2～1.3)IIN.T/Ki (Kw=1) B、变压器过负荷保护保护动作时间的整定

一般取10～15s

4.7.5.2 工厂高压线路的继电保护 (1) 工厂高压线路继电保护的配置要求

A、按GB50062－92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对3—66KV电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。

B、线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的速断保护，若时限不大于0.5～0.7s时，可不设置速断保护。

C、线路的单相接地保护，主要采用绝缘监视装置和零序电流保护：动作于信号。但危及人身和设备安全时，则动作于跳闸。

D、对线路可能经常过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，动作于信号。 （2）带时限的过电流保护的整定

按其动作时间特性分为：定时限和反时限。 A、带时限的过电流保护动作电流的整定 Iop=Krel·Kw· IL.max /Kre·Ki

式中：Krel——保护装置的可靠系数，对DL型可取1.2，对GL型可取1.3.

Kw——保护装置的接线系数，对两相两继电器接线取1。对两相一继电器接线为3. IL.max——线路的最大负荷电流，可取为（1.5～3）I30. B、带时限的过电流保护动作时间的整定 应按“阶梯原则”进行整定 t1≧t2+△t

对于定时限过电流保护△t=0.5s；对于反时限过流保护△t=0.7s. C、带时限过流保护的灵敏度 Sp= kw ·Ik.min

（2）

/ ki· Iop

一般情况下，Sp≥1.5.有时难以满足可以Sp≥1.2(如过流保护作为后备保护时)。 （3）电流速断保护的整定 A、电流速断保护动作电流的整定 Iqb=Krel·Kw ·Ik.max /Ki B、电流速断保护的灵敏度

Sp= Kw· IkIk

（2）

（2）

/ Ki·Iqb≥1.5～2

—线路首端在系统最小运行方式下的两相短路电流。

（4）过负荷保护的整定 A、过负荷保护动作电流的整定

Iop(ol)=(1.2～1.3/ Ki) ·I30 B、过负荷保护动作时间的整定

Top=10～15s

4.8 二次回路接线的设计与安装 4.8.1二次回路接线设计与安装要求 （1）按图施工，接线正确。

（2）导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。 （3）屏（柜）内的导线不应有接头，导线芯线无损伤。

（4）电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号，编号应正确，字迹清楚且不易色。 （5）配线应整齐、清晰、美观，导线绝缘应良好，无损伤。 （6）每个接线端子的每侧接线宜为1根，不得超过2根。 （7）二次回路接地应设专门螺栓。

（8）屏（柜）内的配线，电路回路应采用电压不低于500V 的铜芯绝缘导线，其截面不应小于2.5mm2；其它回路截面不应小于1.5mm2。 4.8.2二次回路端子排的设计与安装要求

（1）屏内与屏外二次回路的连接。同一屏内各安装单位之间的连接，同一安装单位的一次设备与二次设备的连接，均应经过端子排。

（2）二次的电流回路应经过试验端子，试验端子应接触良好。 （3）端子排应按二次回路性质分组： ① 交流电流回路按每组电流互感器分组； ②交流电压回路按每组电压互感器分组； ③信号回路按预告、位置、事故信号分组； ④控制回路按熔断器配置原则分组； ⑤其它回路按回路功能分组。 4.9供配电线路的设计计算

4.9.1导线和电缆选择必须满足的截面条件 （1）发热条件

指导线和电缆在通过正常最大负荷电流（I30）时产生的发热温度。不应超过其正常运行时的最高允许温度。 电压损耗条件：

（2）导线和电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。

（3）应符合经济电流密度的要求：

在选择导线和电缆的截面时，应使线路的年运行费用接近最小，且节约电能和有色金属消耗量。 （4）机械强度

导线的截面不应小于最小允许截面。对于电缆，不校验该项。 4.9.2导线的选择程序 （1）低压动力线

因其负荷电流较大，所以一般线按发热条件来选择，再校验其他条件。 （2）低压照明线

因其对电压水平要求较高，所以一般按电压损耗条件来选择，然后校验其他条件。 （3）35KV及以上高压线路

先按经济电流密度进行选择，然后校验其他条件。 4.9.3按发热条件选择导线截面 （1）三相导流相线截面选择

导线的允许截流量Ial ：是指在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。

发热条件：Ial≥I30

（2）低压系统中性线和保护线截面的选择。 ① 中性线（N线）截面的选择。

三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许截流量，不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波的影响。一般三相四线制线路：A0≥0.5A

② 保护线（PE线）截面的选择。 当A≤16m㎡时，APE≥A

当16m㎡≤A≤35 m㎡时，APE≥16m㎡ 当A≥35 m㎡时，APE≥0.5 A ③ 保护中性线APEN线截面的选择 取max(A0,APEN)

4.9.４按经济电流密度选择导线截面

线路的截面越大，电能损耗越小，但线路的投资，管理费用和有色金属的消耗量也要增加；线路的截面越小，虽然初投资、管理费用和有色金属的消耗量均减少，但电能损耗增加。因此，按经济电流密度选择线路截面的思想是：选择一个比较合理的线路截面，既能使电能损耗小，又不致于过分增加线路投资，维修费用和有色金属的消耗量。

Aec=I30／Ｊec

Aec-------线路的经济截面 Ｊec ------线路的经济电流密度 4.10防雷保护设计 4.10.1防雷措施

(1) 架空线的防雷措施

① 架设避雷线。66KV及以上的架空线路上沿全线装设；35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设；10KV及以下的线路上一般不装设。

② 提高线路本身的绝缘水平。在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。

③ 利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线。由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子上装以保护间隙，在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过接地引线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。

④ 装设自动重合闸装置。线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的，在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭，如果采用一次ARD，使断路器经0.5S或稍长一点时间自动重合闸，电弧一般不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。

⑤ 对个别绝缘薄弱的地点加装避雷器。对架空线路上个别绝缘薄弱的地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。

（2）变配电所的防雷措施

① 装设避雷针。室外配电装置应装设避雷针来防止直接雷击。 ② 高压侧装设避雷器。主要用来保护主变压器，

③ 低压侧装设避雷器。主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。

（3）高压电动机的防雷措施

高压电动机对雷电波侵入的防护，不能采用FS型和FD型阀式避雷器，而要采用专用于保护电机用的FCD型磁吹式避雷器，或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器。 （4）建筑物的防雷措施。

根据GB50057－94规定，第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。第二类防雷建筑物除有爆炸危险者外及第三类防雷建筑物，应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。 4.10.2防雷装置的选择 （1）接闪器及引下线的选择

接闪器及引下线的材料、规格和安装要求，按GB5007－94规定。 （2）避雷器的选择 ① 阀式避雷器的选择

工厂变电所一般采用普通碳化硅阀式避雷器（FZ或FS型），也可采用有间隙或无间隙金属氧化物避雷器。

② 排气式避雷器 主要用于架空线路上。 ③ 保护间隙

主要用于室外且负荷不重要的线路上。 ④ 金属氧化物避雷器

主要用于高低压设备的防雷保护。 5 设计报告要求

设计报告应该包括以下主要内容： (1) 课程设计目的、任务要求。

(2)参加人员及分工。写明各人承担工作比例（工作成绩系数），以便评价贡献。 (3)简要说明设计依据，包括设计原始资料的摘要。

(4)课程设计内容，特别要突出几个主要设计方案的选择比较，这部分内容请写详细，不要太简单化。

(5) 主要设计图纸，要求严格按标准绘制。 (6) 结束语，对设计过程进行总结。

(7)附录（参考资料及参考书列表）。提交所查阅的有关资料附件（参考书仅提供列表即可），在网上查到的资料请注明.

题目1某加工厂供配电系统设计

一．负荷情况

某厂变电所担负三个车间、一个办公楼和一个食堂的供电任务，负荷均为380/220V负荷。各部门电气设备、负荷情况如下： （一）一号车间

（二）二号车间

（三）三号车间

（四）办公楼

食堂接有下表所列用电设备负荷 二、供用电协议

（1）从电力系统的某66/10KV变电站，用10KV架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧1km。

（2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间top2s，工厂总配变电所保护整定时间不得大于1.5s。 （3）在工厂总配电所的10KV进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。 （4）系统变电站10KV母线出口断路器的断流容量为200MVA。其配电系统图如图2。

（5）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。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。

区域变电站

图1 配电系统图

三．工厂负荷性质

生产车间大部分为一班制，少部分车间为两班制，年最大有功负荷利用小时数为4000h，工厂属三级负荷。

四．工厂自然条件

（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高

气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

五．设计任务书

1．计算车间、办公楼、食堂用电计算负荷 2．计算全厂的计算负荷

3．确定厂变电所变压器台数、各变压器容量 4．供电方式及主接线设计 5．短路计算及设备选择 6．高压配电系统设计

六．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，并附有必要的计算及表格。 2．电气主接线图（三号图纸）。 3．继电保护配置图（三号图纸）。

题目2某纺织厂供配电系统设计

一.原始资料

1.工厂负荷数据：工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。工厂负荷统计资料见表1。设计需要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%）。

2.供电电源请况：按与供电局协议，本厂可由16公里处的城北变电所（110/38.5/11kV），90MVA变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入10kV电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%（重要负荷），平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。

3.电源的短路容量（城北变电所）：35kV母线的出线断路器断流容量为400MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。

4.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每1kVA为18元/月，电费为0.5元/ kW·h。 5.气象资料：本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。 6.地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2 m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。 （7）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。 2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。

3． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表； 2．电气主接线图（三号图纸）； 3．继电保护配置图（三号图纸）；

题目3某锻造厂供配电系统设计

一、原始资料

1.厂区平面布置图

2.负荷

负荷类型及负荷量见上表，负荷电压等级为380V。除空压站，煤气站部分设备为二级负荷，其余均为三级负荷。 3.工厂为二班制，全年工厂工作小时数为4500小时，最大负荷利用小时数：Tmax=4000小时。年耗电量约为2015万kW·h（有效生产时间为10个月）。

4.电源：工厂东北方向6公里处有新建地区降压变电所，110/35/10kV，25MVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35kV或10kV中的一种电压，以一回架空线向工厂供电。35kV侧系统的最大三相短路容量为1000MV·A，最小三相短路容量为500MV·A。10kV侧系统的最大三相短路容量为800MV·A，最小三相短路容量为400MV·A。

备用电源：此外，由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。

5.功率因数：要求cos≥0.85。

6.电价计算：供电部门实行两部电价制。（1）基本电价：按变压器安装容量每1kV·A，6元/月计费；（2）电度电价：供电电压为35kV时，β=0.5元/（kW·h）；供电电压为10kV时，β=0.55元（kW·h）。附加投资：线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/kW计算。

7.工厂的自然条件：本厂所在地区年最高气温为38℃，年平均温度为23℃，年最低气温为-8℃ ，年最热月最高气温为33℃，年最热月平均气温为36℃，年最热月地下0.8m处平均温度为35℃ 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。本厂所在地区平均海拔高度为500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 4． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表； 2．电气主接线图（三号图纸）； 3．继电保护配置图（三号图纸）；

题目4某铸造厂供配电系统设计

一、原始资料

1． 全厂用电设备情况

（1） 负载大小（10kV侧）

（2停电超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；故主要车间及辅助设施均为I类负荷。

（3） 本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。 （4） 全厂负荷分布，见厂区平面布置图。（图1）

A

图1 厂区平面布置示意图 图2 电力系统与本厂连接示意图 2． 电源情况

（1） 工作电源：本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110kV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ1－31500kVA/110kV三卷变压器，其短路电压。 u高－中＝10.5％，u高－低＝17％，u低－中＝6％。详见电力系统与本厂联接图（图2）

供电电压等级，由用户选用35kV或10kV的一种电压供电。

最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。 最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。 （2） 备用电源

拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。 （3） 功率因数

供电部门对本厂功率因数要求值为：当以35kV 供电时，cos0.9；当以10kV 供电时，cos0.95。 （4） 电价：供电局实行两部电价。

基本电价：按变压器安装容量每1kVA每月4元计费。

电度电价：35kV，0.05元/kW·h；10kV，0.06元/kW·h。 （5） 线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。 2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 5． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表； 2．电气主接线图（三号图纸）； 3．继电保护配置图（三号图纸）；

题目5某冶金机械厂供配电系统设计

一． 原始资料 1． 工厂总平面图

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数为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。低压动力设备均为三相，额定电压380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压220V。本厂的负荷统计资料如表1所示。

表1. 全厂各车间负荷统计表

3．供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的协议规定，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。该干线的导线型号为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1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由临近的单位

取得备用电源。

4．气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高气

温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

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，地下水为2m。

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计为18元/kVA，电费为0.55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等级时为800元/kVA。 二． 设计任务

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。 2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 6． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。 三． 设计成果

1．设计说明书：包括对各种设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。 2．设计图纸

（1）总降压站电气主结线单线图。 （2）主变压器保护原理接线图。

题目6某机修厂供配电系统设计

一．原始资料

1．工厂总平面布置图如下：

图1 工厂总平面布置图

2.工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW；制造电机总容量为6万kW，制造单机最大容量为5000kW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。 3.工厂各车间的负荷情况及各车间预计配置变压器台数如表1所示。

4.供电协议：

（1）当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：1）从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距

工厂南侧4.5km。2）从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。 （2）电力系统的短路数据，如表2，其供电系统图，如图2。

表2 区域变电站35kV母线短路数据

图2 供电系统图

（3）供电部门对工厂提出的技术要求：1）区域变电站35kV馈电线的过电流保护整定时间top1.8s，要求工厂总降

压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。2）在工厂35kV电源侧进行电能计量。3）工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。

（4）电费制度：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。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。

5.工厂负荷性质：本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作制，工厂的年最大有功负荷利用小时数

为2300h。

锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。 6.工厂自然条件：

（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高

气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

二．设计任务

1．高压供电系统设计

主要任务是工厂内部高压供电等级选择，需考虑供电的经济性（设备及损耗费用）和技术要求（线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等）。 2．总降压变电站设计

（1）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留

下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的选择及校

验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（4）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （5）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

3．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的型号。 4． 厂区10KV配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。 三．设计成果

1．设计说明书：包括对各种设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。 2．设计图纸

（1）总降压站电气主结线单线图（三号图纸）。 （2）主变压器保护原理接线图（三号图纸）。

31

题目7某冶金机械修造厂供配电系统设计

一.原始资料

1．工厂的总平面布置图

图1 工厂总平面布置图

2.工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件10000t，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。 3.工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表1和表2.

32

4.供用电协议：

（1）工厂电源从电力系统的某220/35KV变电站以35KV双回路架空线引入工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为

备用电源，两个电源不并列运行。系统变电站距工厂东侧8km。 （2）系统的短路数据，如表3所示。其供电系统图，如图2所示。 表3 区域变电站35KV母线短路数据

图2 供电系统图

（3）供电部门对工厂提出的技术要求：○1系统变电站35KV馈电线路定时限过电流保护的整定时间top=2s，工厂总降压

变电所保护的动作时间不得大于1.5s；○2工厂在总降压变电所35KV电源侧进行电能计量；○3工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9.

（4）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。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。 5．工厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为6000h，属二级负荷。 6．工厂自然条件：

（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高

气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 7． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表 2．电气主接线图（三号图纸） 3．继电保护配置图（三号图纸）

题目8某化纤厂供配电系统设计

一.原始资料

1．工厂的总平面布置图

图1 工厂总平面布置图

2.工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂生产化纤产品，年生产能力为2.3×10m，其中：厚织物占50%，中厚织物占30%，薄织物占20%。全部产品中以腈纶为主体的混纺物占60%，以涤纶为主体的混纺物占40%。 3.工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表1。 表1 各车间380V负荷计算表

6

（1）从电力系统的某35/10KV变电站，用双回10KV架空线路向工厂馈电。系统变电站在工厂南0.5km。

（2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间top1.5s，要求工厂总配变电所的保护整定时间不大于1s。 （3）在工厂总配电所的10KV进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。 （4）电力系统的短路数据，如表2所示。其配电系统图如图2。

图2 配电系统图

（5）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。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。

5．工厂负荷性质：本厂多数车间为三班制，少数车间为一班或两班制，年最大有功负荷利用小时数为6000h。本厂属

二级负荷。 6．工厂自然条件：

（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高

气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方

案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短

路电流，计算结果列出汇总表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截

面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。 （5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 8． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容,负荷计算，短路计算及设备选择要求列表 2．电气主接线图（三号图纸） 3．继电保护配置图（三号图纸）

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题目9某塑料制品厂供配电系统设计

一.原始资料

1．工厂的总平面布置图

图1 工厂总平面布置图

2.工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂年产10000t聚乙烯及烃塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射用制品等，其原料来自某石油化纤总厂。 3.工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表1。 表1 各车间380V负荷计算表

38

4.供用电协议：

（1）从电力系统的某66/10KV变电站，用10KV架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧

1km。 （2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间top2s，工厂总配变电所保护整

定时间不得大于1.5s。

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（3）在工厂总配电所的10KV进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。 （4）系统变电站10KV母线出口断路器的断流容量为200MVA。其配电系统图如图2。

区域变电站

图2 配电系统图

（5）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元

/kW·h。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。

5．工厂负荷性质：生产车间大部分为三班制，少部分车间为一班或两班制，年最大有功负

荷利用小时数为5000h，工厂属三级负荷。 6．工厂自然条件：

（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为

－8 oC，年最热月平均最高气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。 （2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方

案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短

路电流，计算结果列出汇总表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截

面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。 （5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 9． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

40

三．设计成果

1．设计说明书，,包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表 2．电气主接线图（三号图纸） 3．继电保护配置图（三号图纸）

题目10某钢管加工厂变电所供配电设计

一． 工厂负荷统计及电源情况

2.电源情况 如图所示，工厂电源从电业部门某110/35kV变压所A，用35kV双回架空线引入本厂，该变电所A距厂东侧5公里。

变电所A距无穷大系统50km，采用LGJ-185双回线连接。

LGJ-185Sk2×SFPL-8000/110

ud%14

图1 供电系统

3.电业部门对本厂提出的技术要求 （1） 区域变电所35kV配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂“总降”不应大于1.5秒。 （2） 在总降压变电所35KV侧进行计量。 （3） 本厂的功率因数值应在0.9以上。

4.供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。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。 二． 本厂负荷性质：

本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。 三． 本厂的自然条件 1． 气象条件 （1） 最热月平均最高温度为30oC； （2） 土壤中0.7～1米深处一年中最热月平均温度为20 oC； （3） 年雷暴日为31天； （4） 土壤冻结深度为1.10米； （5） 夏季主导风向为南风。 2． 地质及水文条件

根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，地层以砂质粘土为主，地

质条件较好，地下水位为2.8～5.3米。地耐压力为20吨/平方米。 四．设计任务及设计大纲 1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方

案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短

路电流，计算结果列出汇总表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截

面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。 （5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 3. 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。 五．设计成果

1．设计说明书：包括对各种设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。 2．设计图纸（均为三号图纸） （1）总降压站电气主结线单线图。 （2）主变压器保护原理接线图。

题目11：某中型机械修理加工厂降压变电所电气设计

1、工厂负荷情况

中型机械加工厂各车间负荷统计

其中金工车间内安装的生产设备有：

1）金属切割机床25台，总装容量500~600KW 2）通风机6台，总装容量为50～80KW

3） 起重机3台，总装容量为60～100KW（n15%） 4） 白炽灯，负荷容量为40～60KW 2、 电源情况

区域变电所距离该厂9km，能提供10kV和35kV两个等级的电压供选择，其电源出口处的短路容量分别Smax/10Kv=400MVA,Smax/35Kv=500MVA，此处要求另引入10kV电源作为备用电源，平时不准投入，只在本厂主电源发生故障或检修时，提供Ⅱ级负荷用电。 3、指标要求

当采用35KV供电时，cos0.88 首段继电保护动作时限1.5S; 当采用10KV供电时，cos0.95 首段继电保护动作时限1S。 4、 设计要求

1）供电电压的选择；2）供电系统的主接线图；3）供电系统的保护及二次接线图；4）主要电气设备的选择。 5、 设计成品

设计说明书一份及供电系统主接线图和二次接线图各一张（3号图纸）。 设计说明书包括：

1） 对各种设计方案比较；2）完整的电路图，计算的原始公式，详细的计算过程。 要求：根据设计内容的不同，划分出独立的章节。设计计算说明书和图纸鼓励用计算机完成，本次设计对图纸尺寸大小不作要求。没有条件的同学可手工完成，但要求字迹工整，作图规范。