辽 宁 工 业大学
供配电技术课程设计（论文）
题目： 35/10kV变电站设计
院（系）： 电气工程学院
专业班级：
学 号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：
起止时间：
辽 宁工业大学课程设计说明书（论 文）
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电气工程及自动化学院 教研室：电气
学 号 080303031 学生姓名 王琳 专业班级 电气 081
课程设计
（论文） 35/10kV 变电站设计
题目
要求对工厂 35／10kV 供配电进行设计，已知负荷如表，功率因数不得低于
0.96.
课
程
设
计
（
论
文
）
任
务
负荷名称
安装容量（ kW ）
K d
cos
tg
供电距离（ kM ）
金工车间
1143
0.79
0.82
0.70
0.9
铸钢车间
4775
0.71
0.81
0.72
0.4
铸铁车间
1482
0.83
0.83
0.67
0.42
水压机车间
1000
0.70
0.85
0.62
0.5
冷作车间
585
0.65
0.79
0.78
0.8
附件车间
164
0.55
0.80
0.75
0.8
热处理车间
476
0.63
0.75
0.88
0.98
铸件清理车间
475
0.59
0.82
0.70
0.52
机修车间
154
0.52
0.77
0.83
1.15
煤气站
1000
0.80
0.84
0.65
1.22
氧气站
1081
0.84
0.86
0.59
0.95
设计具体内容：负荷计算；无功补偿方案设计；变压器的选择； 变电所主接线方案设计；短路电流计算；电气设备选择及校验；撰写课程设计说明书。
指
导
教
师
评
平时成绩：
论文成绩：
答辩成绩：
语
及
成
总成绩：
指导教师签字：
绩
年 月 日
注：成绩：平时 20%；论文质量 60%；答辩 20% 。以百分制算
I
辽 宁工业大学课程设计说明书（论 文）
摘 要
电能是工业生产的主要动力能源， 工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车力系间中每一个用电设备上。工厂工
业负荷是电力系统的主要用户， 工厂供电系统也是电统的一个组成部分， 保证安全供电和经济运行， 不仅关系到企业的利益， 也关系到电力系统的的安全和经济运行以及合理利用能源。
工厂供电设计方案必须符合国家标准中的有关规定， 同时必须满足安全、可靠、优质、经济的要求。
本课程设计为 35kV 降压变电所的设计，其负荷均为三级负荷，根据设计任务书的要求，本设计的主要内容包括：负荷计算及无功补偿，变压器的选择，主接线的选择，短路电流的计算，主要电气设备的选择和校验等。
关键词： 工厂供电；变电站；设计
II
辽 宁工业大学课程设计说明书（论 文）
目 录
第 1 章 绪论 . 1
1.1 变电站概况 1
1.2 本文研究内容 1
第 2 章 负荷计算及无功补偿 . 2
2.1 负荷计算 2
2.2 无功补偿 4
第 3 章 变压器的选择 . 6
3.1 主变压器台数的选择 6
3.2 主变压器容量的选择 6
3.3 主变压器形式的选择 7
第 4 章 主接线的设计 . 8
4.1 设计主接线的意义 8
4.2 设计主接线的要求 8
4.3 主接线的设计及论证 9
第 5 章 短路计算 . 12
5.1 短路的原因 12
5.2 短路的后果 12
5.3 短路计算的目的 13
5.4 对本设计进行短路计算 13
第 6 章 电气设备的选择 . 16
6.1 断路器的选择 . 16
6.2 隔离开关的选择 . 18
6.3 母线的选择 . 20
第 7 章 总结 . 21
参考文献 . 22
III
辽 宁工业大学课程设计说明书（论 文）
第1章 绪论
1.1 变电站概况
随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、 运行费用和有色金属的消耗量， 也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。
变电站是电力系统的重要组成部分， 由电器设备及配电网络按一定的接线方
式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然
后将电能安全、可靠、 经济的输送到每一个用电设备的转设场所。 作为电能传输
与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式， 才能适应现代电力系统、
现代化工业生产和社会生活的发展趋势。
1.2 本文研究内容
本文所研究的是 35kV 降压变电站的主接线设计及变压器的选择，变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质， 选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
在经济角度上要考虑周全， 尽量以
最少的投资获得最佳的方案。按照要求选择合适的变压器。短路电流计算， 对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时， 所流过的短路电流进行了分别计算。电气设备动、热稳定校验，电气设备的选择条件包括两大部分：一是
电气设备所需要满足的基本条件， 即按正常工作条件选择， 并按短路状态校验动、热稳定；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目， 主要电气设备型号及参数的确定。
电气总平面及配电装置断面设计和无功补偿方案设计， 较为详细地完成了电力系统中变电站设计。
本次课程设计， 旨在熟悉变电所中供电系统的负荷计算， 掌握变电所中二次回路的基本原理，在次基础上对供电系统中的变电所二次接线进行了设计和保护，最后根据具体环境条件对电气设备进行校验，使本次设计的内容更加完善。
1
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第2章 负荷计算及无功补偿
2.1 负荷计算
供电系统要能安全可靠地正常运行， 其中各个元件都必须选择得当， 除了应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。
因此有必要对供电系统中各个环节电力负荷进行统计计算
通过负荷的统计计算求出的、 用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。
计算负荷是供电设计计算的基本依据。
计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。
如果计算负荷确定得过大，将造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，增加电能损耗，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，从而造成更大的损失。由此可见，正确确定计算负荷非常重要。
下面，根据需用系数法对本系统进行负荷计算。
（1）金工车间
已知 K d 0.79, cos 0.82, tan 0.70
P30
(1)
0.79
1143kW
902.97kW
Q30 (1)
902.97kW
0.70
632.08k var
（2）铸钢车间
已知 K d
0.71,cos
0.81, tan
0.72
P30
( 2)
0.71
4775kW
3390.25kW
Q30 (2 )
3390.25kW
0.72
2240.98k v a r
（3）铸铁车间
已知 K d
0.83,cos
0.83, tan
0.67
P30( 3)
0.83
1482kW
1230.06kW
Q30
(3)
1230.06kW
0.67
824.14k v a r
（4）水压机车间
已知 K d
0.70, cos
0.85, tan
0.62
2
辽 宁工业大学课程设计说明书（论 文）
P30( 4)
0.70 1000kW
700kW
Q30
( 4)
700kW 0.62
434k v a r
（5）冷作车间
已知 K d
0.65, cos
0.79, tan
0.78
P30( 5)
0.65 585kW
380.25kW
Q30
(5)
380.25kW
0.78 296.60k v a r
（6）附件车间
已知 K d
0.55, cos
0.80, tan
0.75
P30( 6)
0.55 164kW
90.2kW
Q30
(6)
90.2kW 0.75
67.65k v a r
（7）热处理车间
已知 K d
0.63,cos
0.75, tan
0.88
P30( 7)
0.63 476kW
299.88kW
Q30
(7)
299.88kW
0.88 263.89k v a r
（8）铸件清理车间
已知 K d
0.59, cos
0.82, tan
0.70
P30( 8)
0.59 475kW
280.25kW
Q30
(8)
280.25kW
0.70 196.18k v a r
（9）机修车间
已知 K d
0.52, cos
0.77, tan
0.83
P30
( 9)
0.52 154kW
80.08kW
Q30(9)
80.08kW
0.83 66.47k v a r
（10）煤气站
已知 K d
0.80, cos
0.84, tan
0.65
P30
(10)
0.80 1000kW
800kW
3
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Q30(10)
800kW
0.65
520k v a r
（11）氧气站
已知 K d
0.84, cos
0.86, tan
0.59
P30(11)
0.84
1081kW
908.04kW
Q30 (11)
908.04kW
0.59
535.74k var
因此，总的计算负荷为（取
K
p
0.95, K
0.97
）
q
P30 =0.95 (902.97+3390.25+1230.06+700+380.25+90.2+299.88+280.25+80.0
8+800+908.04)
=8608.88 kW
Q30 =0.97 (632.08+2240.98+824.14+434+296.60+67.65+263.89+196.18+
66.47+520+535.74)
=5895.40 k var
S30
P302
Q302
8608.882
5895.402
10434.01kV A
I 30
S30
10434.
01kV A
6024.08A
3U N
3
10kV
2.2 无功补偿
无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。
由无功功率的静态特性可知， 无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密
切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。
而且，工厂中由于有大量的异步电动机等感性负荷， 还有感性的电力变压器， 而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、 改善设备运行性能、 提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时， 则需考虑增设无功功率补偿装置。
无功补偿一般有以下几个要求：
（1）电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则。
（2）在正常运行方式时，突然失去一回线路，或一台最大容量的无功补偿设备，或一台最大容量的发电机之后， 系统无功电源事故备用的容量方式及配电方式，应能保持电压稳定和正常供电； 在正常检修运行方式时， 若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定。
4
辽 宁工业大学课程设计说明书（论 文）
（3）对于 110kV 以上系统的无功补偿， 应考虑提高电力系统稳定性的作用。
常用的无功补偿装置有以下几种：
（1）同步调相机：同步调相机在额定电压 ±5%的范围内，可发额定容量，
在过励磁运行时， 它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用， 能提高系统电压，在欠励磁运行时， 它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用， 可降低系
统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机， 能根据装设地点电压的数值改变输出无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，施工期长。
（2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，串入电容器组利用
电容器的容抗抵消输电线路的一部分感抗，缩短输电线的电气距离，提高静、 动
稳定度。但对负荷功率因数高 （ y ＞0.95）的线路，串联补偿的调压效果就很小。（3）静电补偿器补偿装置：由静电电容器与电抗器并联组成，电容器可发
出无功功率，电抗器可吸收无功功率， 两者结合再配以调节装置， 就能够改变输出无功功率，与同步调相机相比，运行维护简单，功率损耗小，但相对电容补偿
装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级 500 kV 变电所中。
（4）并联电容器补偿装置：它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，
运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。
由于本次设计的变电站为 35 kV 降压变电站，以补偿的角度及经济和检修方
面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。 而原始资料的数据可知， 补偿装置主
要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗，所以选择并联补偿装置最优。
下面确定本系统无功补偿装置的容量：
（1）补偿前的变压器容量和功率因数
根据负荷计算，变压器低压侧的视在计算负荷 S30 =10434.01kV A ，
未进行无功补偿时，变电所低压侧的功率因数 cos 8608.88/10434.01=0.83
（2）无功补偿容量
按规定，变电所高压侧的 cos 0.96，考虑到变压器本身的无功功率损耗
QT 远大其有功功率损耗 PT ,一般 QT (4 ~ 5) PT ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于 0.96 ，这里取 cos ' =0.98
要使低压侧功率因数由 0.83 提高到 0.98 ，低压侧需装设的并联电容器容量
为： QC =8608.88 （ tan arccos0.83 - tan arccos0.98 ） k var =4046.17k var
取 QC =4200k var ，根据工厂常用电气设备手册查表可知：选择以下型号的
装置（如表 2.1 所示） 21 台装设在
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