资源描述
1 绪论
电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，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的比重一般很小（除电化工业外）.电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化.从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化,具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件,并适当考虑生产的发展，按照国家相关标准、设计准则,本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线,确定二次回路方案，选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。
具体过程和步骤：根据工厂总平面图,工厂负荷情况，供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷，判断是否要进行无功功率补偿，接着进行变电所位置和型式选择，并确定变电所变压器台数和容量,并对主接线方案进行选择，之后进行短路电流的计算，并对变电所一次设备选择和校验、变电所进出线的选择与校验、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定.最后进行防雷保护和接地装置的设计。
2 负荷计算和无功功率补偿
2．1 负荷计算的内容和意义
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。
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.
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。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量.
计算电流，是选择缆线和开关设备的依据;有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。
2．2 负荷计算的方法及公式
（1） 需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷.用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。
（2） 利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数,得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。
在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡.如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的15％时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加.
本设计采用需要系数法确定。由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的15％,所以可以按三相负荷平衡计算。
即：
主要计算公式有:
单组用电设备计算负荷的计算公式
有功计算负荷(kW）：，为系数
无功计算负荷（kvar）：
视在计算负荷(kvA）:
计算电流（A)：，为用电设备的额定电压（单位为KV）
多组用电设备计算负荷的计算公式
有功计算负荷（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0.8～0.95
无功计算负荷(kvar）：，式中是所有设备无功计算负荷之和；是无功负荷同时系数，可取0。85～0.97
视在计算负荷（kvA）：
计算电流（A）：，为用电设备的额定电压（单位为KV)
2．3 各车间负荷统计计算
1）、铸造车间
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
2)、锻压车间
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
3）、金工车间
计算负荷：
无功计算负荷:
视在计算负荷：
计算电流：
4）、工具车间
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
5）、电镀车间
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
6)、热处理车间
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
7)、装配车间
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流:
8）、机修车间
计算负荷：
无功计算负荷:
视在计算负荷：
计算电流:
9)、锅炉房
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流:
10）、仓库
计算负荷：
无功计算负荷:
视在计算负荷：
计算电流：
11)、生活区
计算负荷：
无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
12）、总的计算负荷计算
总的计算负荷：
总的无功计算负荷:
总的视在计算负荷：=
总的计算电流：
经过计算，得到各厂房和生活区的负荷统计表，如表2-1所示
表2-1 XX机械厂负荷计算表
编号
名称
负荷类别
设备容量/KW
需要系数Kd
cosΦ
tanΦ
计算负荷
P30/KW
Q30/kvar
S30/KVA
I30/A
1
铸造车间
动力
390
0.3
0。70
1。02
117
119.34
-—
-—
照明
8
0.8
1.0
0
6。4
0
--
——
小计
398
-—
123.4
119。34
173.5
263。7
2
锻压车间
动力
320
0。2
0.65
1.17
64
74.88
—-
--
照明
6
0。9
1。0
0
5。4
0
——
--
小计
326
-—
69。4
74.88
103。9
157。8
3
金工车间
动力
350
0.3
0.60
1.33
105
139.65
-—
--
照明
5
0.9
1.0
0
4.5
0
——
--
小计
355
-—
109。5
139。65
179。5
272。7
4
工具车间
动力
200
0。35
0。60
1。33
70
93。1
——
-—
照明
5
0。7
1.0
0
3.5
0
——
-—
小计
205
——
73.5
93.1
182.6
5
电镀车间
动力
270
0.6
0。75
0。88
162
142。56
——
——
照明
6
0。9
1。0
0
5。4
0
——
—-
小计
276
—-
167.4
142.56
275。4
418。4
6
热处理车间
动力
140
0。46
0。80
0。75
64.4
48。3
-—
—-
照明
7
0。8
1.0
0
5。6
0
--
——
小计
147
——
70
48。3
86。1
130.8
7
装配车间
动力
160
0.4
0。65
1.17
56
65。52
--
--
照明
6
0。7
1.0
0
4.2
0
-—
—-
小计
166
——
60。2
65。52
90.35
137.3
8
机修车间
动力
140
0.26
0.65
1。17
36.4
42.59
——
——
照明
5
0.8
1.0
0
4.0
0
—-
—-
小计
145
--
40。4
42.59
60
91.2
9
锅炉房
动力
75
0.66
0。80
0。75
49。5
37。13
-—
——
照明
2
0.8
1.0
0
1。6
0
—-
--
小计
77
——
51。1
37.13
63.475
96.44
10
仓库
动力
20
0.34
0。90
0。48
6。8
3.24
—-
——
照明
2
0.9
1。0
0
1.8
0
--
--
小计
22
—-
8.6
3.24
9。36
14。2
生活区
照明
300
0.78
0。90
0.48
234
112.32
300
455.8
总计（380V侧）
动力
2065
1007。5
878.63
--
--
照明
352
KΣp =0.8
KΣq =0.85
0。71
806
746。84
1098。82
1669.5
2．4 无功功率补偿
由表2-1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0。71.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应该低于0.92。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.92，暂取0。94来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
参照图2-1，选PGJ1型低压自动补偿屏,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）6台相结合,总共容量为84kvar7=588kvar.因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2—2所示。
表2-2 无功补偿后工厂的计算的负荷
项 目
计算负荷
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
380V侧补偿前负荷
0.76
806
746.84
1098.82
1669.5
380V侧无功补偿容量
—588
380V侧补偿后负荷
0。98
806
158.84
821.5
1248.1
主变压器功率损耗
8.79
37。36
10kV侧负荷总计
0.97
814.79
196。2
838.1
52
图2—1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的结线方案
3 变电所位置的选择
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：即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y轴，测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如P1（x1,y1）、P2（x2,y2）、P3（x3，y3）等.而工厂的负荷中心设在P（x，y），P为P1+P2+P3+…=∑Pi.
按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3—1所示.
表3—1 各车间和宿舍区负荷点的坐标位置
坐标轴
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
生活区
X（㎝)
2。3
2.3
2。3
4。7
4.7
4。7
4.7
9.2
8。42
7.2
10.45
Y(㎝)
5.5
3。8
2.1
7。23
5。5
3.8
2。15
5。1
4。1
2.5
7.8
由计算结果可知,x=6.82,y=5.47工厂的负荷中心在5号厂房的东南角（参考图3—1)。考虑到方便进出线及周围环境情况，决定在5号厂房的东侧紧靠厂房修建工厂变电所,其型式为附设式.
图3—1 工厂总平面布置图
4 变电所主变压器的选择和主结线方案的选择
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>=838.1kVA,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公式（4-1）、(4—2）选择，即
（4—1)
（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 变电所主结线方案的选择
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：
(1)装设一台主变压器的主接线方案，如图4—1所示
(2）装设两台主变压器的主接线方案，如图4-2所示
图4-1 装设一台主变压器的主结线方案
图4—2 装设两台主变压器的主结线方案
（3）两种主结线方案的技术经济比较
表4-1 两种主接线方案的比较
比较项目
装设一台主变的方案
装设两台主变的方案
技术指标
供电安全性
满足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
满足要求
供电质量
由于一台主变，电压损耗较大
由于两台主变并列，电压损耗小
灵活方便性
只一台主变，灵活性稍差
由于有两台主变，灵活性较好
扩建适应性
稍差一些
更好一些
经
济
指
标
电力变压器的综合投资
由手册查得S9—1000/10单价为15.1万元，而由手册查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2×15.1万元=30.2万元
由手册查得S9—800单价为10.5万元，因此两台综合投资为4×10。5万元=42万元，比一台变压器多投资11。8万元
高压开关柜(含计量柜）的综合投资额
查手册得 GG—A（F)型柜按每台4万元计,查手册得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4×1。5×4=24万元
本方案采用6台GG—A（F）柜,其综合投资额约为6×1.5×4=36万元，比一台主变的方案多投资12万元
电力变压器和高压开关柜的年运行费
参照手册计算，主变和高压开关柜的折算和维修管理费每年为6。2万元
主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为8。94万元，比一台主变的方案多耗274万元
供电贴费
按800元/KVA计，贴费为1000×0。08=80万元
贴费为2×800×0。08万元=128万元，比一台主变的方案多交48万元
从表4—1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，则装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。
5 短路电流的计算
5．1 绘制计算电路
如图5—1本厂的供电系统采用两路电源供线，一路为距本厂9km的变电站经LJ-95架空线，该干线首段所装高压断路器的断流容量为400MVA;一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k—2点短路的三相短路电流和短路容量。
400MVA
K-1
K-2
LJ-95,9km
10.5kV
S9-1000
0.4kV
(2)
(3)
(1)
～
∞系统
图5-1 短路计算电路
5．2 确定基准值
设，，即高压侧，低压侧，则
5．3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值
（1)电力系统 已知，故
（2)架空线路 查表8—37，得LJ—95的，而线路长9km,故
（3）电力变压器 查表2—8，得，故
因此绘短路计算等效电路如图5-2所示。
k-1
k-2
图5-2 等效电路
5．4 计算k-1点的短路电路总电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
5．5 计算k-2点的短路电路总电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
以上计算结果综合如表5-1
表5—1 短路计算结果
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA
k-1
1。77
1.77
1。77
4。5135
2.6727
32。1
k—2
18.9
18.9
18.9
34。82
20.63
13.14
6 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
表6-1 10kV侧一次设备的选择校验
选择校验项目
电 压
电 流
断 流
能 力
动 稳
定 度
热 稳
定 度
其 他
装置地点条件
参数
数据
10kV
57.7A
1。77kA
3。65kA
5。95
一
次
设备型号规格
额定参数
高压少油断路器SN10—10I/630
10kV
630A
16kA
40kA
512
高压隔离开关GN—10/200
10kV
200A
25。5kA
500
高压熔断器RN2—10
10kV
0.5A
50kA
电压互感器JDJ—10
10/0.1kV
电压互感器JDZJ—10
电流互感器LQJ-10
10kV
100/5A
31.8kA
81
二次负荷0。6Ω
避雷器FS4—10
10kV
户 外 式 高 压隔离开关GW4-15G/200
12kV
400A
25kA
500
表6—1所选一次设备均满足要求.
6．2 380V侧一次设备的选择校验
表6-2 380V侧一次设备的选择校验
选择校验项目
电 压
电 流
断 流
能 力
动 稳
定 度
热 稳
定 度
其 他
装置地点条件
参数
数据
380V
1350。5A
18。9kA
39.93kA
250
一次设备型号规格
额定参数
低压断路器DW15-1500/3D
380V
1500A
40kA
低压断路器DZ20—630
380V
630A
30kA
低压断路器DZ20—200
380V
200A
25kA
低压刀开关HD13-1500/30
380V
1500A
电流互感器LMZJ1-0.5
500V
1500/5A
电流互感器LMZ1-0。5
500V
100/5
160/5
表6—2所选一次设备均满足要求。
6．3 高低压母线的选择
10kV母线选LMY-3（），即母线尺寸为；380V母线选LMY-3,即母线尺寸为，而中性线母线尺寸为。
7 变电所进出线和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
（1）10kV高压进线的选择校验 采用LJ型铝绞线架空敷设,接往10kV公用干线。
1） 按发热条件选择 由及室外环境温度，查表8-36，初选LJ-16，其时的满足发热条件。
2）校验机械强度查表8-34，最小允许截面，因此按发热条件选择的LJ-16不满足机械强度要求,故改选LJ—35.
由于此线路很短，不需校验电压损耗。
（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直接埋地敷设。
1）按发热条件选择 由及土壤温度查表8-44，初选缆芯截面为的交联电缆，其，满足发热条件。
2)校验短路热稳定 按式计算满足短路热稳定的最小截面
式中C值由表5-13差得；按终端变电所保护动作时间0.5s，加断路器断路时间0.2s,再加0.05s计，故。
因此YJL22-10000—325电缆满足短路热稳定条件。
7．2 380V低压出线的选择
（1）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。
1）按发热条件选择 由及地下0.8m土壤温度，查表8—43,初选缆芯截面，其，满足发热条件。
2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为80m，而由表8-42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计），，又1号厂房的，,因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求,故改选缆芯截面为的电缆，即选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。
（2)馈电给2号厂房（锻压车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1）按发热条件选择 由及地下0。8m土壤温度,查表8—43，初选缆芯截面，其，满足发热条件.
2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至2号厂房距离约为86m，而由表8-42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计），，又2号厂房的，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为的电缆，即选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.
(3）馈电给3号厂房(金工车间)的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设.
1)按发热条件选择 由及地下0。8m土壤温度，查表8—43,初选缆芯截面，其，满足发热条件。
2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至3号厂房距离约为105m,而由表8-42查得的铝芯电缆(按缆芯工作温度计），,又3号厂房的，,因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求,故改选缆芯截面为的电缆，即选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。
(4）馈电给4号厂房（工具车间)的线路采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1）按发热条件选择 由及地下0.8m土壤温度,查表8—43，初选缆芯截面,其，满足发热条件。
2）校验电压损耗 由图3。1所示工厂平面图量得变电所至4号厂房距离约为150m，而由表8—42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计），，又4号厂房的，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求,故改选缆芯截面为的电缆,即选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。
（5)馈电给5号厂房（电镀车间）的线路亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1）按发热条件选择 由及地下0.8m土壤温度,查表8-43，初选缆芯截面，其，满足发热条件。
2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至5号厂房距离约为42m，而由表8-42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计),,又5号厂房的，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于,不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为的电缆,即选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.
（6)馈电给6号厂房(热处理车间）的线路用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1）按发热条件选择 由及地下0.8m土壤温度，查表8—43,初选缆芯截面，其，满足发热条件。
2）校验电压损耗 由图3。1所示工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为55m，而由表8-42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计），,又4号厂房的，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3） 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为的电缆，即选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。
(7）馈电给7号厂房（装配车间）的线路亦用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设.
1）按发热条件选择 由及地下0.8m土壤温度,查表8-43,初选缆芯截面，其,满足发热条件。
2）校验电压损耗 由图3。1所示工厂平面图量得变电所至7号厂房距离约为78m,而由表8-42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计)，，又4号厂房的，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为的电缆,即选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。
（8）馈电给8号厂房（机修车间）的线路 亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1)按发热条件选择 由及地下0。8m土壤温度，查表8-43，初选缆芯截面，其，满足发热条件.
2）校验电压损耗 由图3。1所示工厂平面图量得变电所至8号厂房距离约为48m，而由表8-42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计）,，又8号厂房的，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为的电缆，即选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.
(9）馈电给9号厂房（锅炉房）的线路 亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1)按发热条件选择 由及地下0.8m土壤温度,查表8-43，初选缆芯截面，其，满足发热条件.
2）校验电压损耗 由图3.1所示工厂平面图量得变电所至9号厂房距离约为65m,而由表8—42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计），，又4号厂房的，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求.
3） 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于,不满足短路热稳定要求,故改选缆芯截面为的电缆，即选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.
(10)馈电给10号厂房(仓库）的线路 亦采用的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。
1）按发热条件选择 由及地下0.8m土壤温度，查表8—43，初选缆芯截面，其,满足发热条件。
2）校验电压损耗 由图3。1所示工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为55m，而由表8—42查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度计）,，又4号厂房的,，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式计算满足短路热稳定的最小截面
由于前面按发热条件所选的缆心截面小于,不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为的电缆，即选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。
（11）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 由及室外环境温度为，查表8-40，初选，其时的，满足发热条件。
2）校验机械强度 查表8-35，最小允许截面积，因此满足机械强度要求.
3）校验电压损耗 由图3。1所示工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约86m,而由表8-36查得其阻抗与近似等值的LJ-240的阻抗，，又生活区，，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
7．3 作为备用电源的高压联络线的选择校验
采用YJL22—10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kV母线相联。
（1)按发热条件选择
工厂二级负荷容量共332。7KVA,，而最热月土壤平均温度为，因此查表8—44，初选缆芯截面为的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其，满足发热条件。
(2)校验电压损耗 由表8-42可查得缆芯为25mm的铝芯电缆的 （缆芯温度按计），,而二级负荷的线路长度按2km计，因此按式得：
故满足允许电压损耗的要求。
(3) 短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验,可知缆芯的交联电缆是满足短路热稳定要求的。
综合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变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格
线路名称
导线或电缆的型号规格
10kV电源进线
LJ—35铝绞线(三相三线架空）
主变引入电缆
YJL22—10000-325交联电缆（直埋)
380
V
低
压
出
线
至1号厂房
VLV22—1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至2号厂房
VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆(直埋）
至3号厂房
VLV22-1000—3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至4号厂房
VLV22—1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至5号厂房
VLV22-1000—3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至6号厂房
VLV22-1000—3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至7号厂房
VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至8号厂房
VLV22-1000—3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至9号厂房
VLV22—1000-3300+1150 四芯塑料电缆（直埋)
至10号厂房
VLV22—1000—3300+1150 四芯塑料电缆（直埋）
至生活区
单回路,回路线3LJ—240（架空)
与邻近单位10kV联络线
YJL22—10000—325交联电缆（直埋)
8 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
8．1 高压断路器的操动机构控制与信号回路
断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。
8．2 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和无功电能，并据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。
8．3 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/（开口三角）的结线，用以实现电压测量和绝缘监察。
作为备用电源的高压联络线上,装有三相有功电度表、三相无功电度表,高压进线上，亦装有电流表。
低压侧的动力出现上,均装有有功功率表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，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。仪表的准确度等级按规范要求.
8．4 变电所的保护装置
（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.
1)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。
2)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 .
3）过电流保护灵敏度系数的检验
其中，=kA/（10kV/0.4kV）=0.703 ，因此其灵敏度系数为：
Sp=703/200A=3.〉1.5满足灵敏度系数的1。5的要求.
(3)装设电流速断保护。利用GL15的速断装置。
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Kqb=Iqb/Iop=56.84A/10A=5.684（注意不为整数,但必须在2～8之间）
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S=1840A/1100A=1。67>1。5
从 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低.
（2）作为备用电源的高压联络线的继电保护装置
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=31.2A，， =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10A。
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。
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。
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.
9 变电所的防雷保护与接地装置的设计
9.1 变电所的防雷保护
（1）直击雷保护 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,则应在配电所外面的适当位置装设独立避雷针(器），装设高度应使其防雷保护范围保卫整个变电所。如果变电所在其他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RE〈10欧(表9—6），通常采用3—6根长2。5米的钢管，再装避雷针的杆塔附近做一排和多边
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