机械厂降压变电所电气设计方案说明

机械厂降压变电所电气设计方案说明一、设计背景与依据（一）设计背景某机械厂以重型机械制造为主，生产环节涉及数控机床、起重设备、焊接装置及热处理系统等，对供电可靠性、电能质量要求严苛。为保障生产连续性，需建设降压变电所，将外部10kV电源降压为0.4kV，满足厂内负荷用电需求，同时兼顾节能、安全与运维便利性。（二）设计依据1.规范标准：遵循《供配电系统设计规范》（GB____）、《低压配电设计规范》（GB____）、《3-110kV高压配电装置设计规范》（GB____）、《电力变压器选用导则》（GB/T____）等国家及行业标准。2.基础资料：机械厂工艺负荷清单、负荷计算书（含设备容量、同时系数、需要系数）、厂区总平面图、外部电源接入方案等。二、变电所位置与规模（一）位置选择变电所选址靠近厂内负荷中心（如主生产车间附近），缩短供电半径以降低线路损耗；场地满足防火间距（距建筑物≥5m）、通风散热要求，且便于电缆敷设与设备运输。建筑结构采用户内式，墙体设防火、防小动物措施（如安装防鼠板、密封电缆沟）。（二）容量与设备配置1.变压器选型：根据负荷计算，厂内计算负荷约1250kVA，采用两台1250kVA干式变压器（型号SCB13-1250/10），接线组别Dyn11（抑制谐波环流），短路阻抗4%。两台变压器“一用一备”运行，故障时自动切换，保障数控机床等重要负荷不间断供电。2.高压设备：配置2台10kV真空断路器（型号VS1-12）、2组10kV避雷器（型号HY5WZ-17/45），满足短路开断与过电压保护需求。三、电气主接线设计（一）高压侧接线采用单母线分段接线，两段母线通过联络断路器连接。正常运行时分段断路器断开，两段母线独立供电；故障时联络断路器自动投入，保障非故障段负荷供电。进线电源取自外部10kV电网，设两路独立进线（一主一备），提高供电可靠性。（二）低压侧接线低压侧采用单母线三分段接线（两段工作母线+一段备用母线），工作母线间设联络断路器，备用母线通过断路器与工作母线连接。变压器低压侧出线断路器采用电动操作，具备过载、短路保护功能；联络断路器配置备自投装置，故障时0.5s内完成切换。四、高低压配电系统设计（一）高压配电装置高压开关柜选用KYN28-12型中置式开关柜，具备“五防”联锁（防误分合断路器、防带负荷拉合隔离开关等）。断路器开断电流按系统最大短路电流（计算值25kA）选择，隔离开关、电流互感器等设备参数匹配系统要求。（二）低压配电系统1.配电回路设计：按负荷类型分区配电（如机床区、起重区、辅助区）。动力回路采用塑壳断路器（型号CM3-630），额定电流按设备容量1.2倍选择；照明回路采用微型断路器（型号C65N），配置剩余电流保护器（RCD），动作电流30mA。2.谐波治理与无功补偿：厂内焊接设备、变频器产生谐波，在低压侧设置有源滤波装置（APF），补偿谐波电流（总谐波畸变率≤5%）；同时配置电容补偿柜（容量300kvar），分组投切，使系统功率因数≥0.95，降低线路损耗。五、继电保护与自动装置（一）高压侧保护1.线路保护：进线断路器配置过电流保护（动作时限0.5s）、速断保护（动作电流按躲过最大负荷电流整定）、零序保护（动作电流10A，时限0.3s），保障线路故障时快速切除。2.变压器保护：配置差动保护（动作电流按躲过励磁涌流整定）、温度保护（绕组温度≥130℃报警，≥150℃跳闸）；油浸式变压器增配瓦斯保护（轻瓦斯报警，重瓦斯跳闸）。（二）低压侧保护与备自投低压断路器配置过载长延时（反时限特性）、短路短延时（动作电流6倍额定电流，时限0.2s）保护；备自投装置检测工作母线失压、备用电源电压正常时，自动投入联络断路器，切换时间≤0.5s。六、防雷与接地系统（一）防雷措施1.外部防雷：变电所屋顶装设避雷针（高度15m），保护范围覆盖整个变电所；高压进线电缆头处安装氧化锌避雷器（HY5WZ-17/45），限制雷电侵入波过电压。2.内部防雷：低压侧配电柜进线端安装浪涌保护器（SPD，Iimp≥15kA），保护PLC、变频器等敏感设备；电缆沟内敷设接地干线，与设备金属外壳可靠连接。（二）接地系统采用TN-S系统，工作接地、保护接地、防雷接地共用接地极（接地电阻≤4Ω）。接地网由水平接地体（40×4镀锌扁钢）和垂直接地极（L50×5×2500镀锌角钢）组成，设备外壳、电缆桥架、金属管道等均与接地网连接，确保接地连续性。七、照明与控制设计（一）照明系统1.正常照明：采用LED灯具（功率36W），照度≥200lx；应急照明灯具（功率18W）与正常照明分开回路，由EPS电源（容量5kVA）供电，持续时间≥90min。2.操作照明：配电柜内装设24V安全电压照明灯，便于设备检修。（二）控制系统采用微机保护监控系统，实现变压器、断路器的远程监测（电压、电流、温度）、控制（分合闸）及故障报警（短信/声光）。系统具备历史数据存储、故障录波功能，便于运维分析。八、节能与环保措施（一）节能设计1.变压器节能：选用SCB13型干式变压器，空载损耗比传统S11型降低30%，负载损耗降低20%。2.无功补偿：通过APF与电容补偿结合，减少无功功率传输，年节电约5万kWh。3.照明节能：LED灯具比荧光灯节能50%，且寿命≥5万小时，减少维护成本。（二）环保措施1.噪声控制：变压器选用低噪声型号（噪声≤55dB），变电所墙体采用吸音材料，降低对周边环境影响。2.废弃物处理：废旧变压器、电缆等按《危险废物名录》要求，交由专业机构回收处理，避免环境污染。九、施工与验收要求（一）施工要求1.设备安装：变压器水平误差≤2mm/m，高压开关柜排列整齐（误差≤5mm）；电缆敷设时弯曲半径≥15倍直径，接头采用热缩工艺。2.绝缘测试：高压设备绝缘电阻≥1000MΩ（10kV），低压回路绝缘电阻≥0.5MΩ，接地电阻≤4Ω。（二）验收标准1.设备验收：核对设备型号、参数与设计一致，断路器分合闸试验≥5次无异常。2.保护校验：