1、设计题目要求。
根据某中小企业实际的计算负荷情况、厂区变压器的情况，确定变电所主变压器及主接线方案的选择，短路电流的计算，变电所一次设备的选择校验。并对所选择的设备（包括导线）进行热稳定校验和动稳定校验。
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、和锅炉房属二级负荷外，其余均属**负荷。本企业的负荷统计资料如表1所示。
表1 工厂负荷统计资料。
2、 负荷计算。
2.1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）
tanc)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）
2.2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所示（额定电压取380v）
表2 各厂房和生活区的负荷计算表。
3、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)=175.6[tan(arccos0.75) -tan(arccos0.92) ]80.06 kvar
参照图1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=（199.
38-80.06）kvar=119.32 kvar，视在功率=212.
30 kva，计算电流=322 a,功率因数提高为cos==0.827
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1 pgj1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案。
表3 无功补偿后工厂的计算负荷。
三变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择。
一) 变电所主变压器台数的选择。
变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。
结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。
二) 变电所主变压器容量选择。
每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：
1） 任一台变压器单独运行时，宜满足：
2） 任一台变压器单独运行时，应满足：，即满足全部。
一、二级负荷需求。
代入数据可得：=（0.6~0.7）×999.258=（599.6648~699.4806）。
又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为），所选变压器的实际容量：
取最大=699.4806
也满足使用要求，同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取=1000 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为sc3系列箱型干式变压器。型号：
sc3-1000/10 ，其主要技术指标如下表所示：
附：参考尺寸（mm）：长：1760宽：1025高：1655 重量（kg）：3410）
（三） 变电所主接线方案的选择。
方案ⅰ：高、低压侧均采用单母线分段。优点：
用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。
方案ⅱ：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。
方案ⅲ：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：
任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。
以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案ⅰ。
根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附图《变电所电气主接线图》。
四短路电流的计算。
本厂的供电系统简图如图（一）所示。采用两路电源供线，一路为距本厂6km的馈电变电站经lgj-185架空线（系统按∞电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为；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。
图（一）下面采用标么制法进行短路电流计算。
一) 确定基准值：
取，， 所以：
二) 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）
1) 电力系统的电抗标么值：
2) 架空线路的电抗标么值：查手册得，因此：
3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此：
可绘得短路等效电路图如图（二）所示。
图（二）三) 计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量。
1) 总电抗标么值：
2) 三相短路电流周期分量有效值：
3) 其他三相短路电流：
4) 三相短路容量：
四) 计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量。
1) 总电抗标么值：
2) 三相短路电流周期分量有效值：
3) 其他三相短路电流：
4) 三相短路容量：
五变电所一次设备的选择与校验。
一) 变电所高压一次设备的选择。
根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用天津市长城电器****生产的jyn2-10（z）型户内移开式交流金属封闭开关设备。此高压开关柜的型号：jyn2-10/4ztta（说明：
4：一次方案号；z：真空断路器；t：
弹簧操动；ta ：干热带）。其内部高压一次设备根据本厂需求选取，具体设备见附图《变电所电气主接线图》。
初选设备：
高压断路器： zn24-10/1250/20 高压熔断器：rn2-10/0.5 -50
电流互感器：lzzqb6-10-0.5-200/5 电压互感器：jdzj-10 接地开关：jn-3-10/25
母线型号：tmy-3（504）；tmy-3（8010）+1（606）
绝缘子型号：za-10y抗弯强度： 3.75kn（户内支柱绝缘子）
从高压配电柜引出的10kv三芯电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆，型号：yjv-350，无钢铠护套，缆芯最高工作温度。
二) 变电所高压一次设备的校验。
根据《高压一次设备的选择校验项目和条件》，在据电压、电流、断流能力选择设备的基础上，对所选的高压侧设备进行必需的动稳定校验和热稳定度校验。
．设备的动稳定校验。
1) 高压电器动稳定度校验。
校验条件：由以上短路电流计算得=； 并查找所选设备。
的数据资料比较得：
高压断路器zn24-10/1250/20 =50ka ，满足条件；
电流互感器lzzqb6-10-0.5-200/5 =79ka，满足条件；
jn-3-10/25接地开关 =63 ka ，满足条件。
2) 绝缘子动稳定度校验。
校验条件：母线采用平放在绝缘子上的方式，则：（其中=200mm； =900mm）。
所以： =满足要求。
3) 母线的动稳定校验。
校验条件： tmy母线材料的最大允许应力=140mpa。
10kv母线的短路电流=； 三相短路时所受的最大电动力。
母线的弯曲力矩：
母线的截面系数：
母线在三相短路时的计算应力：
可得， =140mpa=，满足动稳定性要求。
.高压设备的热稳定性校验。
1) 高压电器热稳定性校验。
校验条件：查阅产品资料：高压断路器： =31.5ka,t=4s；
电流互感器： =44.5ka ,t=1s；接地开关： =25ka,t=4s。取， =将数据代入上式，经计算以上电器均满足热稳定性要求。
2) 高压母线热稳定性校验。
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