一、设计题目：某化纤厂降压变电所电气设计 二、设计要求：
根据本厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定工厂变电所的位置与型式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。 三、设计资料
设计工程项目情况如下 （1）工厂总平面图见图1，
办公楼CA食堂宿舍DB宿舍EF
图1 某化学纤维厂总平面图（1cm=200m）
（2）工厂负荷数据：本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时。本厂负荷统计资料见表1，学生组合方案见表2。
表1 某化学纤维厂负荷情况表
序号 车间设备名称 甲 安 装 容 量（kW） 乙 丙 丁 1 纺炼车间 纺丝机 筒绞机 烘干机 180 62 78 150 40 80 200 30 85 220 56 70 0.80 0.75 0.75 0.78 0.75 1.02 0.7885 计 算 负 荷 P（kW） Q（kvar） S（kVA） Kdtan cos 0.8000 0.7001 1
脱水机 通风机 淋洗机 变频机 传送机 小计 2 原液车间照明 小计 3 酸站照明 小计 4 锅炉房照明 小计 5 排毒车间照明 小计 6 其他车间照明 小计 7 8 9 10 全厂计算负荷总计 11 12 20 200 14 900 42 1012 304 280 186 380 15 220 5 800 38 1040 260 320 160 240 12 180 6 840 40 1200 200 290 180 300 18 240 22 950 30 1606 1160 310 270 140 240 0.60 0.70 0.75 0.80 0.80 0.75 0.65 0.75 0.70 0.70 0.80 0.75 0.78 0.70 0.70 0.70 0.70 0.75 0.60 0.75 0.7809 0.8000 0.7885 0.8192 0.8192 0.8192 0.8192 0.8000 0.8575 0.8000 表2 学生组合方案 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 纺炼车间 A A A A B B B B 原液车间 B B B B A A A A 酸站 C D E F C D E F 锅炉房 D E F C D E F C 排毒机房 E F C D E F C D 其他附属车间 F C D E F C D E （3）供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方19公里处的城北变
2
电所110/38.5/11kV，50 MVA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线路做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的30%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。 （4）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1500MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350 MVA。
（5）供电局要求的功率因素：当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧
cos0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧cos0.95。
（6）电费制度：按两部制电费计算。变压器安装容量每1kVA为15元/月，动力电费为0.3元/kWh，照明电费为0.55元/（kWh）。
（7）气象资料：本厂地区最高温度为38℃，最热月平均最高气温29℃，最热月地下0.8m处平均温度为22℃，年主导风向为东风，年雷暴雨日数为20天。 （8）地质水文资料：本厂地区海拔60m，地层以砂黏土为主，地下水位为2m。 四、设计任务 （一）设计计算说明书
设计计算的内容，可按下列建议的标题及其顺序，逐项计算并加以说明。在各一级标题之下，根据内容层次再拟定小标题，组成一个合理的文本框架，例如：
一、各车间计算负荷和无功补偿 二、各车间变电所的设计选择 三、工厂总降压变电所及接入系统设计 四、短路电流计算 五、变电所高低压电气设备的选择 六、继电保护的配置 七、收获和体会 八、参考文献 （二）设计图纸
1、工厂变电所设计计算用电气主接线简图 2、变电所供电平面布置图
3
某化纤降压变电所电气设计MATLAB计算程序（以第三组丁数据为例） clear all;clc;
pe=[220;56;70;18;240;22;950;30;];pe2=[1160;310;270;140;240];PP30=0;QQ30=0;Kp=0.9;Kg=0.95;
kd=[0.8;0.75;0.75;0.6;0.7;0.75;0.8;0.8;];kd2=[0.75;0.65;0.75;0.7;0.7;];
tan1=[0.78 0.75 1.02 0.8 0.75 0.78 0.7 0.7 ];tan2=[0.7 0.7 0.75 0.60 0.75]; cos1=cos(atan(tan1)) cos2=cos(atan(tan2)) P30=(pe.*kd)' P302=(pe2.*kd2)' Q30=(P30.*tan1) Q302=(P302.*tan2) for i=1:size(pe);
PP30=PP30+P30(i); QQ30=QQ30+Q30(i); end
FP=PP30*Kp;FQ=QQ30*Kg;SS1=(FP^2+FQ^2)^(1/2);FP_FQ=[FP FQ] F2P=P302 F2Q=Q302 %第二部分
%1纺织 2原液 3酸 4锅 5排毒 6其他 %方案 A1 B2 C5 D6 E3 F4
%变电所1BF 变电所2A 变电所3CDE
FP_ALL=[FP F2P];FQ_ALL=[FQ F2Q];cs1=0.7;
FP_Psum=sum(FP_ALL);FP_Qsum=sum(FQ_ALL);FP_Ssum=sqrt((FP_Psum)^2+(FP_Qsum)^2);
%变电所1
BD1P30=Kp*(FP_ALL(2)+FP_ALL(4));BD1Q30=Kg*(FQ_ALL(2)+FQ_ALL(4)); BD1P30_BD1Q30=[BD1P30 BD1Q30]
BD1QC_1=400;BD1QC1=BD1Q30-BD1QC_1;cosa1=BD1P30/sqrt((BD1P30)^2+(BD1QC1)^2);
S1=sqrt((BD1P30)^2+(BD1QC1)^2);SNT1=cs1*S1; %选S7_800/10
BD1_deda_p0=1.54;BD1_deda_pk=9.9;BD1_Uk=4;BD1_I0=1.5;n=1;BD1_SN=800; BD1_S30=1/2*S1
BD1_dedaPT=n*BD1_deda_p0+1/n*BD1_deda_pk*(BD1_S30/BD1_SN)^2;
BD1_dedaQT=n*BD1_I0/100*BD1_SN+1/n*BD1_Uk/100*BD1_SN*(BD1_S30/BD1_SN)^2;
BD1_dedaPT__BD1_dedaQT=[BD1_dedaPT BD1_dedaQT] %变电所2
BD2P30=FP_ALL(1);BD2Q30=FQ_ALL(1); format bank
BD2P30_BD2Q30=([BD2P30 BD2Q30])
4
BD2QC_1=400;%补偿为400 %常数选择
BD2QC1=BD2Q30-BD2QC_1;cosa2=BD2P30/sqrt((BD2P30)^2+(BD2QC1)^2); S2=sqrt((BD2P30)^2+(BD2QC1)^2);SNT2=cs1*S2; %选S7_1000/10
BD2_deda_p0=1.8;BD2_deda_pk=11.6;BD2_Uk=4;BD2_I0=1.2;n=1;BD2_SN=1000;%常数选择
BD2_S30=1/2*S2
BD2_dedaPT=n*BD2_deda_p0+1/n*BD2_deda_pk*(BD2_S30/BD2_SN)^2;
BD2_dedaQT=n*BD2_I0/100*BD2_SN+1/n*BD2_Uk/100*BD2_SN*(BD2_S30/BD2_SN)^2;
BD2_dedaPT__BD2_dedaQT=[BD2_dedaPT BD2_dedaQT]
%变电所3
BD3P30=Kp*(FP_ALL(3)+FP_ALL(5)+FP_ALL(6));BD3Q30=Kg*(FQ_ALL(3)+FQ_ALL(5)+FQ_ALL(6));
BD3P30__BD3Q30=[BD3P30 BD3Q30]
BD3QC_1=200;BD3QC1=BD3Q30-BD3QC_1;cosa3=BD3P30/sqrt((BD3P30)^2+(BD3QC1)^2);
S3=sqrt((BD3P30)^2+(BD3QC1)^2); SNT3=cs1*S3; %选S7_400/10
BD3_deda_p0=0.92;BD3_deda_pk=5.8;BD3_Uk=4;BD3_I0=1.9;n=1;BD3_SN=400;%常数选择
BD3_S30=1/2*S3;BD3_dedaPT=n*BD3_deda_p0+1/n*BD3_deda_pk*(BD3_S30/BD3_SN)^2;
BD3_dedaQT=n*BD3_I0/100*BD3_SN+1/n*BD3_Uk/100*BD3_SN*(BD3_S30/BD3_SN)^2;
BD3_dedaPT__BD3_dedaQT=[BD3_dedaPT BD3_dedaQT]
%第三部分总降压
BD4P30=2*BD1_dedaPT+BD1P30+2*BD2_dedaPT+BD2P30+2*BD3_dedaPT+BD3P30; BD4Q30=BD1QC1+2*BD1_dedaQT+BD2QC1+2*BD2_dedaQT+BD3QC1+2*BD3_dedaQT; BD4P30__BD4Q30=[BD4P30 BD4Q30] all_P=Kp*BD4P30;all_Q=Kg*BD4Q30; all_P__all_Q=[all_P all_Q]
BD4QC_1=0;%补偿为0 %常数选择
cosa4=BD4P30/sqrt((all_P)^2+(all_Q-BD4QC_1)^2);S4=sqrt((all_P)^2+(all_Q-BD4QC_1)^2);
SNTT=cs1*S4; BD4_S30=1/2*S4;%选S7_2000/10
BD4_deda_p0=3.4;BD4_deda_pk=19.8;BD4_Uk=6.5;BD4_I0=1.1;n=1;BD4_SN=2000;%常数选择
BD4_dedaPT=n*BD4_deda_p0+1/n*BD4_deda_pk*(BD4_S30/BD4_SN)^2;
BD4_dedaQT=n*BD4_I0/100*BD4_SN+1/n*BD4_Uk/100*BD4_SN*(BD4_S30/BD4_SN)^2;
BD4_dedaPT__BD4_dedaQT=[BD4_dedaPT BD4_dedaQT]
s1_s2_s3_s4__cosa1_cosa2_cosa3_cosa4=[S1 S2 S3 S4 cosa1 cosa2 cosa3 cosa4]
%4.1变电所线路选择
line1P30=1/2*BD1P30;line1Q30=1/2*(BD1Q30-BD1QC_1); %BD1
5
BYA1_P30=line1P30+BD1_dedaPT;BYA1_Q30=line1Q30+BD2_dedaQT;
BYA1_S=sqrt((BYA1_P30)^2+(BYA1_Q30)^2);BYA1_I30=BYA1_S/(sqrt(3)*10); Jec1=0.9;Aec1=BYA1_I30/Jec1; %选LJ_35
LJ_Iai=170;LJ_r0=0.96;LJ_x0=0.34;theta1=29;%常数选择
LJ_K=sqrt((70-theta1)/(70-25));LJ_IIai=LJ_K*LJ_Iai %>BYA1_I30
line1P30_Q30_BYA1P30_BYA1Q30_IIai=[line1P30 line1Q30 BYA1_P30 BYA1_Q30 LJ_IIai]
line2P30=1/2*BD2P30;line2Q30=1/2*(BD2Q30-BD2QC_1); %BD2 BYA2_P30=line2P30+BD2_dedaPT;BYA2_Q30=line2Q30+BD2_dedaQT;
BYA2_S=sqrt((BYA2_P30)^2+(BYA2_Q30)^2);BYA2_I30=BYA2_S/(sqrt(3)*10); line2P30_Q30_BYA2P30_BYA2Q30_I30=[line2P30 line2Q30 BYA2_P30 BYA2_Q30 BYA2_I30]
Jec2=0.9;Aec2=BYA2_I30/Jec2; %选LJ_35
LJ2_Iai=170;LJ2_r0=0.96;LJ2_x0=0.34;theta2=29;L2=0.32;%常数选择
LJ2_K=sqrt((70-theta2)/(70-25));LJ2_IIai=LJ2_K*LJ2_Iai;RL2=LJ2_r0*L2;XL2=LJ2_x0*L2;
line2_dedaPL2=3*(BYA2_I30)^2*RL2/1000;line2_dedaQL2=3*(BYA2_I30)^2*XL2/1000;
first_line2P30=line2P30+line2_dedaPL2;first_line2Q30=line2Q30+line2_dedaQL2;
line2dedaPL2_line2dedaQL2_firstline2P30_firstline2Q30=[line2_dedaPL2 line2_dedaQL2 first_line2P30 first_line2Q30] %BD3
line3P30=1/2*BD3P30;line3Q30=1/2*(BD3Q30-BD3QC_1); BYA3_P30=line3P30+BD3_dedaPT;BYA3_Q30=line3Q30+BD3_dedaQT;
BYA3_S=sqrt((BYA3_P30)^2+(BYA3_Q30)^2);BYA3_I30=BYA3_S/(sqrt(3)*10); line3P30_line3Q30_BYA3_P30_BYA3_Q30=[line3P30 line3Q30 BYA3_P30 BYA3_Q30] Jec3=0.9;%常数选择
Aec3=BYA3_I30/Jec3;%选LJ_35
LJ3_Iai=135;LJ3_r0=1.33;LJ3_x0=0.35;theta3=29;L3=0.64;%常数选择
LJ3_K=sqrt((70-theta3)/(70-25));LJ3_IIai=LJ3_K*LJ3_Iai; %>BYA3_I30 RL3=1.33*L3;XL3=0.35*L3;
line3_dedaPL3=3*(BYA3_I30)^2*RL3/1000;line3_dedaQL3=3*(BYA3_I30)^2*XL3/1000;
first_line3P30=BYA3_P30+line3_dedaPL3;first_line3Q30=BYA3_Q30+line3_dedaQL3;
line3deda_U3=(first_line3P30*LJ3_r0+first_line3Q30*LJ3_x0)/10*L3/1000;
line3deda_U3_baifen=line3deda_U3/10*100;
line3_dedaPL3_dedaQL3_firstline3P30_firstline3Q30_U3baifen=[line3_dedaPL3 line3_dedaQL3 first_line3P30 first_line3Q30 line3deda_U3_baifen] %4.2联络线 10kv
lianluo_P30=FP_Psum*0.3;lianluo_Q30=FP_Qsum*0.3;lianluo_S=sqrt((lianl
6
uo_P30)^2+(lianluo_Q30)^2);
lianluo_I=lianluo_S/(sqrt(3)*10);lianluo_Jec=0.9;%常数选择
lianluo_Aec=lianluo_I/lianluo_Jec;lianluo_r0=1.33;lianluo_x0=0.35;theta4=29;lianluo_Iai=135;L4=5;%常数选择
lianluo_K=sqrt((70-theta4)/(70-25));lianluo_IIai=lianluo_K*lianluo_Iai;RL4=1.33*L4;XL4=0.35*L4;
lianluo_dedaPL4=3*(lianluo_I)^2*RL4;lianluo_dedaQL4=3*(lianluo_I)^2*XL4;
first_lianluoP30=lianluo_P30+lianluo_dedaPL4;first_lianluoQ30=lianluo_Q30+lianluo_dedaQL4;
lianluodeda_U4=(lianluo_P30*lianluo_r0+lianluo_Q30*lianluo_x0)/(10)*L4/1000;
lianluodeda_U4_baifen=lianluodeda_U4/10*100;
%4.3 35kv线路选择
Line35kv_P=1/2*all_P;Line35kv_Q=1/2*(all_Q-BD4QC_1);Line35kv_S=sqrt((Line35kv_P)^2+(Line35kv_Q)^2);
Line35kv_dedaP=0.015*Line35kv_S;Line35kv_dedaQ=0.06*Line35kv_S; Line35kv_P2=Line35kv_P+Line35kv_dedaP;Line35kv_Q2=Line35kv_Q+Line35kv_dedaQ;
Line35kv_S2=sqrt((Line35kv_P2)^2+(Line35kv_Q2)^2);Line35kv_I=Line35kv_S2/(sqrt(3)*35);
Line35kv_Jec=0.9;Line35kv_Aec=Line35kv_I/Line35kv_Jec;%常数选择
Line35kv_r0=0.91;Line35kv_x0=0.433;Line35kv_theta=29;Line35kv_Iai=170;Line35kv_L=19;
Line35kv_K=sqrt((70-Line35kv_theta)/(70-25));Line35kv_IIai=Line35kv_K*Line35kv_Iai;
Line35kv_RL=Line35kv_r0*Line35kv_L;Line35kv_XL=Line35kv_x0*Line35kv_L;
Line35kv_dedaPL=3*(Line35kv_I)^2*Line35kv_RL/1000;Line35kv_dedaQL=3*(Line35kv_I)^2*Line35kv_XL/1000;
first_Line35kvP30=Line35kv_P2+Line35kv_dedaPL;first_Line35kvQ30=Line35kv_Q2+Line35kv_dedaQL;
Line35kvdeda_U=(first_Line35kvP30*Line35kv_r0+first_Line35kvQ30*Line35kv_x0)/35*Line35kv_L/1000;
Line35kvdeda_U_baifen=Line35kvdeda_U/35*100;
%5 短路电流计算
jiangya35kv_Sd=100;jiangya35kv_Uav=37;jiangya35kv_Soc=1500; jiangya35kv_Id=jiangya35kv_Sd/(sqrt(3)*jiangya35kv_Uav);
jy35_X1=jiangya35kv_Sd/jiangya35kv_Soc;xian0_x=0.433;xian0_L=19; jy35_X2=xian0_x*xian0_L*jiangya35kv_Sd/(jiangya35kv_Uav)^2;
jy35_X3=BD4_Uk/100*jiangya35kv_Sd/2;jy35_X4=BD3_Uk/100*jiangya35kv_Sd/0.8;
jy35_Xall=jy35_X1+1/2*jy35_X2;jy35_Ik3=jiangya35kv_Id/jy35_Xall; jy35_ish3=2.55*jy35_Ik3;jy35_Ish3=1.51*jy35_Ik3;jy35_Sk3=jiangya35kv_
7
Sd/jy35_Xall;
jy35_Id_X1_X2_Xall_Ik3_ish3_Ish3_Sk3=[jiangya35kv_Id jy35_X1 jy35_X2 jy35_Xall jy35_Ik3 jy35_ish3 jy35_Ish3 jy35_Sk3]
mulixan10kv_Sd=100;muxian10kv_Uav=10.5;muxian10kv_Id=mulixan10kv_Sd/(sqrt(3)*muxian10kv_Uav);
muxian10kv_Soc=1500;mx_xian0_x=0.433;mx_xian0_L=19;
mx10_Xall=jy35_X1+1/2*jy35_X2+1/2*jy35_X3;mx10_Ik3=muxian10kv_Id/mx10_Xall;
mx10_ish3=2.55*mx10_Ik3;mx10_Ish3=1.51*mx10_Ik3;mx10_Sk3=mulixan10kv_Sd/mx10_Xall;
mx10_Id_Xall_Ik3_ish3_Ish3_Sk3=[muxian10kv_Id mx10_Xall mx10_Ik3 mx10_ish3 mx10_Ish3 mx10_Sk3]
mulixan04kv_Sd=100;muxian04kv_Uav=0.4;mx_xian04_x=0.433;mx_xian04_L=19;
muxian04kv_Id=mulixan04kv_Sd/(sqrt(3)*muxian04kv_Uav);muxian04kv_Soc=1500;
mx04_Xall=jy35_X1+1/2*jy35_X2+1/2*jy35_X3+1/2*jy35_X4;mx04_Ik3=muxian04kv_Id/mx04_Xall;mx04_ish3=2.55*mx04_Ik3;
mx04_Ish3=1.51*mx04_Ik3;mx04_Sk3=mulixan04kv_Sd/mx04_Xall; mx04_Id_Xall_Ik3_ish3_Ish3_Sk3=[muxian04kv_Id mx04_Xall mx04_Ik3 mx04_ish3 mx04_Ish3 mx04_Sk3]
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