35kv变电所电气部分设计（有设计源图） .doc

引言电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35kv降压变电站,此变电站有两个电压等级，一个是35kv，一个是10kv。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。所以能满足一般变电所的需求。任务书一 、设计内容要求设计一35kv变电所的电气部分二 、原始资料1、某企业为保证供电需求，要求设计一座35kv降压变电所，以10kv电缆给各车间供电，一次设计并建成。2、距本变电所7km处有一系统变电所，由该变电所用35kv双回路架空线路向待定设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计的变电所高压母线上的短路功率为1080mva 。3、待设计的变电所10kv无电源。4、本变电所10kv母线到各个车间（共有8个车间）均用电缆供电，其中一车间和二车间为一类负荷，其余为三类负荷，tmax=400h ，各馈线负荷如表11序号 车间名称 计算用有功功率（kw） 计算用无功功率（kvar） 1 一类负荷 1789 898 2 二类负荷 5817 2834（表11）5、所用电的主要负荷见表12序号名称额定容量（kw）功率因数（cos）安装台数工作台数备注1主充电机200.8811周期性负荷2浮充电机5.80.8511经常性负荷3通风110.7922周期性负荷5交流焊机10.50.511周期性负荷6检修试验用电14.60.811经常性负荷8照明负荷14经常性负荷9生活水泵等用电11经常性负荷（表12）6、环境条件（1）当地最热月平均最高温度29.9c，极端最低温度-5.9c，最热月地面0.8m处土壤平均26.7c ，电缆出线净距100mm。（2）当地海拔高度507.4m。雷暴日数36.9日/年：无空气污染，变电所地处在p500m的黄土上。三、设计任务1 、设计本变电所的主电路，论证设计方案是最佳方案，选择主变压器的容量和台数；2 、设计本变电所的自用电路，选择自用变压器的容量和台数；3 、计算短路电流；4、选择导体及电气设备。四、设计成果1 、设计说明书和计算书各一份2 、主电路图一份五、主要参考资料1、水利电力部西北电力设计院编。电力工程电气设计手册（第一册）。北京：中国水利电力出版社。1989.122、周问俊主编。电气设备实用手册。北京:中国水利水电出版社，19993、陈化钢主编。企业供配电。北京：中国水利水电出版社，2003.94、电力专业相关教材和其它相关电气手册和规定1电气主接线设计方案1.1电气主接线概述为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变电站、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装备的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器，线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用户是在同一时刻完成的，所以主接线的设计是一个综合性的问题。必须全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。1.2 主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便， 尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。1、负荷大小的重要性2、系统备用容量大小（1） 运行备用容量不宜少于8-10%，以适应负荷突变，机组检修和事故停运等情况的调频需要。（2） 装有两台及以上的变压器的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变压器的容量应保证该变电所60%70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证车间的一、二级负荷供电。1.3 主接线设计的基本要求电气主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求，其具体要求如下：1、可靠性 其具体要求如下：（1） 断路器检修时不应影响供电。系统有重要负荷，应能保证安全、可靠的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运出线回数及停电时间，并且要保证全部一级负荷和部分二级负荷的供电。（3） 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。防止系统因为某设备出现故障而导致系统解裂。（4） 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2、灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活要求。从系统的长远规划来设计，应满足灵活性要求。（1） 调度时应该可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。（2） 检修时可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对车间的供电。（3） 扩建时可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停运时间最短的情况下，投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作最少。3、经济性主接线满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。（1） 主接线应力求简单，节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备。（2） 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（3） 要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。（4） 如能满足系统的安全运行及继电保护要求，35kv及其以下终端或分支变电所可采用简易电器。（5） 占地面积少：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。（6） 电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加的电能损失。1.4 主接线的设计和论证依据变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、外桥型接线、内桥型接线、五种主接线方案，下面逐一论证其接线的利弊。1.4.1 单母线接线单母线接线的特点是每一回线路均经过一台断路器和隔离开关接于一组母线上。优点：（1）、接线简单清晰、设备少、操作方便。（2）、投资少，便于扩建和采用成套配电装置缺点：(1)、可靠性和灵活性较差。任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修均需使整个配电装置停电。(2)、单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，一般用于6-220kv系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。 图1 单母线接线 1.4.2 单母线分段接线（1）用隔离开关分段的单母线接线这种界限实际上仍属不分段的单母线接线，只是将单母线截成两个分段，其间用分段隔离开关连接起来。这样做的好处是两段母线可以轮流检修，缩小了检修母线时的停电范围，即检修任一段母线时，只需断开与该段母线连接的引出线和电源回路拉开分段隔离开关，另一段母线仍可继续运行。但是，若两个电源取并列运行方式，则当某段母线故障时，所有电源开关都将自动跳闸，全部装置仍需短时停电，需待用分段隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线段的供电。可见，采用隔离开关分段的单母线接线较之不分段的单母线，可以缩小母线检修或故障时的停电范围。（2）用断路器分段的单母线接线用隔离开关奋斗的单母线接线，虽然可以缩小母线检修或故障时的停电范围，但当母线故障时，仍会短时全停电，需待分段隔离开关拉开后，才能恢复非故障母线段的运行，这对于重要用户而言是不允许的。如采用断路器分段的单母线接线，并将重要用户采用分别接于不同母线段的双回路供电，足可以克服上诉缺点。对用断路器分段的单母线的评价为:优点：具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。缺点：任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。单母线分段接线与单母线接线相比提高了供电可靠性和灵活性。但是，当电源容量较大、出线数目较多时，其缺点更加明显。因此，单母线分段接线用于：电压为610kv时，出线回路数为6回及以上，每段母线容量不超过25mw；否则，回路数过多时，影响供电可靠性。电压为3563kv时，出线回路数为48回为宜。电压为110220kv时，出线回路数为34回为宜。（3）单母线分段带旁路母线的接线为克服出线断路器检修时该回路必须停电的缺点，可采用增设旁路母线的方法。当母线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，可与分段断路器合用，并有以下两种接线形式。分段断路器兼作旁路断路器接线。旁路断路器兼作分段断路器接线。优点：单母分段带旁路接线与单母分段相比，带来的唯一好处就是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。单母线分段带旁路接线，主要用于电压为610kv出线较多而且对重要负荷供电的装置中；35kv及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。单母线分段接线，虽然缩小了母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围，在一定程度上提高了供电可靠性，但在母线或母线隔离开关检修期间，连接在该段母线上的所有回路都将长时间停电，这一缺点，对于重要的变电站和用户是不允许的。 图2 单母线分段接线 1.4.3 双母线接线优缺点分析：可靠性高。可轮流检修母线而不影响正常供电。当采用一组母线工作、一组母线备用方式运行时，需要检修工作母线，可将工作母线转换为备用状态后，便可进行母线停电检修工作；检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电；工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；可利用母联断路器代替引出线断路器工作，使引出线断路器检修期间能继续向负荷供电。灵活性好。为了克服上述单母线分段接线的缺点，发展了双母线接线。按每一回路所连接的断路器数目不同，双母线接线有单断路器双母线接线、双断路器双母线接线、一台半断路器接线（因两个回路共用三台断路器，又称二分之三接线）三种基本形式。后两种又称双重连接的接线，意即一个回路与两台断路器相连接，在超高压配电装置中被日益广泛地采用。（1）单断路器双母线接线：单断路器双母线接线器是双母线接线中最基本的接线形式。它具有两组结构相同的母线，每一回路都经一台断路器、两组隔离开关分别连接到两组母线上，两组母线之间通过母联断路器来实现联络。双母线接线有两种运行方式，一种运行方式是一组母线工作，一组母线备用，母联断路器在正常运行时是断开的；另一种运行方式是两组母线同时工作，母联断路器在正常运行时是接通的，这时每一回路都固定连接于某一组母线上运行，故亦称固定连接运行方式。这两种运行方式在供电可靠性方面有所差异，当母线短路时，前者将短时全部停电；后者母线继电保护动作，只断开故障母线上电源回路的断路器和母联断路器，并不会使另一组母线中断工作。单断路器双母线接线具有以下优缺点:1）优点： 双母线接线有更高的可靠性，表现在以下几方面:检修任一段母线时，可不中断供电，即通过倒闸操作将进出线回路都切换至其中一组母线上工作，便可检修另一组母线。检修任一母线隔离开关时，只需停运该回路。母线发生故障后，能迅速恢复供电。线路断路器拒动时或不允许操作时，可经一定的操作顺序使母联断路器串入该线路代替线路断路器工作，而后用母联断路器切除核线路。检修任一回路断路时，可用装接“跨条”的方法，避免该线路长期停电。便于试验。在个别回路需要单独进行试验时，可将谅回路单独接至一组母线上隔离起来进行。调度灵活。各个电源和出线可以任意分配到某一组母线上，因而可以灵活地适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化。扩建方便，且在扩建施工时不需停电。由于双母线具有上述优点，被广泛用于10一220kv出线回路较多且有重要负荷的配电装置中。2）缺点：接线较复杂，且在倒母线过程中把隔离开关当作操作电器使用，容易发生误操作事故。工作母线短路时，在切换母线的过程中仍要短时停电。检修线路断路器时要中断对用户的供电，这对重要用户来说是不允许的。于单母线接线相比，双母线接线的母线长，隔离开关数目倍增，这将使配电装置结构复杂，占地面积增大，投资明显增加。双母线接线比单母线分段接线的供电可靠性高、运行灵活，但投资也明显增大，因此，只有当进出线回路数较多、母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求尽快恢复送电、母线和母线隔离开关检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求等情况下，才采用双母线接线方式。(2) 双断路器双母线接线双断路器双母线这种接线，每回路内接有两台断路器，采取双母线同时运行的方式。双断路器双母线接线的优点是:任何一组母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时都不会造成停电。任何一台断路器检修时都不需停电。任一电源或出线可方便地在母线上配置，运行灵活，能很好地适应调度要求，有利于系统潮流的合理分布和电力系统运行的稳定。隔离开关只用于检修时隔离电源，不作为操作电器，因而减少了误操作的可能性。双断路器双母线接线的主要缺点是投入使用的断路器大多，设备投资大，配电装置占地面积和维护工作量都相应地增大了许多，故在220kv及以下配电装置中很少采用。但随着电力系统容量的增大，输电距离的增加，出于对系统运行稳定性的考虑，这种接线在330kv及以上超高压变电站中的应用将日益广泛。 (3)“一台半”断路器接线 “一台半”断路器这种接线的特点是在两组母线之间串联装设三台断路器，于两台断路器间引接一个回路，由于回路数与断路器台数之比为2：3，固称为一台半断路器接线或二分之三接线。这种接线的正常运行方式是所有断路器都接通，双母线同时工作。优点：检修任一台断路器时，都不会造成任何回路停电，也不需进行切换操。线路发生故障时，只是该回路被切除，装置的其他元件仍继续工作。当一组母线停电检修时，只需断开与其连接的断路器及隔离开关即可，任何回路都不需作切换操作。母线发生故障时，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路都不会停电。操作方便、安全。隔离开关仅作隔离电源用，不易产生误操作。断路器检修时，倒闸操作的工作量少，不必像双母线带旁路接线那样要进行复杂的操作，而是够断开待检修的断路器及其两侧隔离开关就可以了，也不需要调整更改继电保护整定值。正常时两组母线和全部断路器都投入工作，每串断路器互相连接形成多环状接线供电，所以，运行调度非常灵活。与双母线带旁路母线接线和双断路器双母线接线相比，一台半断路器接线所需的开关电器数量少，配电装置结构简单，占地面积小，投资也相应减少。缺点就是二次线和继电保护比较复杂，投资较大。另外，为提高运行可靠性，防止同名回路同时停电，一般采用交替布置的原则：重要的同名回路交替接入不同侧母线；同名回路接到不同串上；把电源与引出线接到同一串上，这样布置，可避免联络断路器检修时，因同名回路串的母线侧断路器故障，使同一侧母线的同名回路一起断开。同时，为使一台半断路器接线优点更突出，接线至少应有三个串才能形成多环接线，可靠性更高。一台半断路器接线，目前在国内、外已较广泛实用于大型发电厂和变电站的330500kv的配电装置中。当进出线回路数为6回及以上，并咋系统中占重要地位时，宜采用一个半断路器接线。1.4.4 外桥型接线外桥接线，桥回路置于线路断路器外侧，变压器经断路器和隔离开关接至桥接电，而线路支路只经隔离开关与桥接点相连。外桥接线的特点为:(1)变压器操作方便。如变压器发生故障时，仅故障变压器回路的断路器自动跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。 (2)线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电。 (3)桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电，在实际接线中可采用设内跨条来解决这个问题。外桥接线适用于两回进线、两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。 图3 外桥接线1.4.5 内桥型接线内桥接线，桥回路置于线路断路器内侧（靠变压器侧），此时线路经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经隔离开关与桥接电相连，是非独立单元。内桥接线的特点：（1）线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回线路可继续工作，并保持相互的联系。（2）正常运行时变压器操作复杂。（3）桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系；同时，出线断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。内桥接线适用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。桥形接线具有接线简单清晰、设备少、造价低、易于发展成为单母线分段或双母线接线，为节省投资，在发电厂或变电站建设初期，可先采用桥形接线，并预留位置，随着发展逐步建成单母线分段或双母线接线。1.4.6 主接线方案的比较选择35kv侧出线2回，10kv侧出线6回，终期出线8回。通过分析比较，五种接线方式中采用35kv侧采用的无母线型内桥接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。10kv采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。2 主变压器台数和容量的选择 2.1主变台数的确定在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。35110kv变电所设计规范规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。正确选择变压器的台数，对实现系统安全经济和合理供电具有重要意义。目前一般的选择原则是：一般用户装设12台变压器；为了提高供电可靠性，对于、级用户，可设置两台变压器，防止一台主变故障或检修时影响整个变电所的供电，所以本所选用两台主变，互为备用，当一台变压器故障检修时由另一台主变压器承担全部负荷的75%，保证了正常供电。根据原始资料，本所主变压器配置两台。2.2 主变容量的确定1、 主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。2、 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷供电，保证供电可靠性。 3、 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。4、装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。2.3 主变形式的选择1、变压器绕组的连接方式 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相一致，否则不能并列运行。该变电所有二个电压等级，所以选用双绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形三角形，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kv及以上电压，变压器绕组都采用星形连接，35kv亦采用星形连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35kv以下电压，变压器绕组都采用三角形连接。由于35kv采用星形连接方式与220kv、110kv系统的线电压相位角为零度（相位12点），这样当电压为22011035kv，高、中压为自耦连接时，变压器的第三绕组加接线方式就不能三角形连接，否则就不能与现有35kv系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星形连接的变压器。变压器采用绕组连接方式有d和y，我国35kv采用y连接，35kv以下电压的变压器有国标y/d11、y/y0等变电所选用主变的连接组别为y/d11连接方式。故本次设计的变电所选用主变的连接组别为yn/d11型。2、冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。本次设计选择的是小容量变压器，故采用自然风冷却。3、调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：无激励调压，调整范围通常在5%以内；另一种是有载调压，调整范围可达30%，设置有载调压的原则如下：1、 对于220kv及以上的降压变压器，反在电网电压可能有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。当电力系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。2、对于110kv及以上的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。3、接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线上的发电厂联络变压器，一般采用有载调压方式。普通型的变压器调压范围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。故本次设计选用主变的调压方式为有载调压。4、结论根据任务书提供的资料，结合技术分析对比及经济可靠性分析对比，本所宜采用sz9-6300/35型三相双绕组有载调压变压器，其容量以及技术参数如下：主变容量： = 6300kva型号： 三相双绕组有载调压降压变压器 阻抗电压： 7.0%联接组别： y/-11台数： 两台3 所用变的选择和所用电的设计所用变的设计应以设计任务书为依据，结合工程具体的特点设计所用变的接线方式，因变电站在电力系统中所处的地位，设备复杂程度（电压等级和级次，主变压器形式、容量及补偿设备有无等）以及电网特性而定。而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电站重要电工构建物的布置来确定。一般有重要负荷的大型变电所，380220v系统采用单母线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障或检修停电时，工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。一、用电电源和引接原则如下（1）当变电所有低压母线时；（2）优先考虑由低压母线引接所用电源；（3）所用外电源满足可靠性的要求；（4) 即保持相对独立；（5）当本所一次系统发生故障时；（6）不受波及；（7）由主变压器低绕组引接所用电源时；（8）起引接线应十分可靠；（9）避免发生短路使低压绕组承受极大的机械应力；二、所用变接线一般原则（1）一般采用一台工作变压器接一段母线；（2）除去只要求一个所用电源的一般变电所外；（3）其他变电所均要求安装两台以上所用工作变压器；（4）低压10kv母线可采用分段母线分别向两台所用变压器提供电源；（5）以获得较高的可靠性；根据任务书提供的资料，结合技术分析对比及经济可靠性分析对比，故所用变设在10kv侧，所用变选择两台s9100/10型所用变压器。4 短路电流的计算4.1 短路电流的概述4.1.1 产生短路的原因和短路的定义产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。4.1.2 短路的种类和短路电流计算的目的三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路、和两相接地短路。三相短路时对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是对称的。只是线路中电流增大、电压降低而已。除了三相短路之外，其它类型的短路皆系不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相角也不同。运行经验表明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的6570%，两相短路约占1015%，两相接地短路约占1020%，三相短路约占5%。三相短路虽然很少发生，但其后果最为严重，应引起足够的重视。因此本次采用三相短路来计算短路电流，并检测电气设备的稳定性。短路问题是电力技术的基本问题之一。短路电流及其电动力效应和分效应，短路时的电力的降低，是电气结线方案比较，电气设备和载流导线选择、接地计算以及继电保护选择和整定等的基础。目的：1电气主接线比选；2选择导体和电器；3确定中性点接地方式；4计算软导体的短路摇摆；5确定分裂导线间隔棒的间距；6验算接地装置的接触电压和跨步电压；7选择继电保护装置和进行整定计算。4.2 短路电流计算的方法和条件4.2.1 短路电流计算的方法电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。当然，容量所以们在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤如下： 1对各等值网络进行化简，求出计算电抗； 2求出短路电流的标么值； 3归算到各电压等级求出有名值。4.2.2短路电流计算的条件1短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差120度电气角度；（4）电力系统中的各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的都略去不计；（10）元件的计算参数均取为额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（11）输电线路的电容略去不计；（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。2接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。3计算容量 应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4短路点的种类一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压器的回路中发生单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的时候进行计算。5短路点位置的选择短路电流的计算，为选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。为了保证选择的合理性和经济性，不考虑极其稀有的运行方式。取最严重的短路情况分别在10kv侧的母线和35kv侧的母线上发生短路情况（点k1和点k2发生短路）。则选择这两处做短路计算。5 电气设备的选择5.1 电气设备选择的一般条件5.1.1 电气设备选择的一般原则导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策，并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发展需要。按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理同类设备应尽量减少品种扩建工程应尽量使新老电器型号一致选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。与整个工程的建设标准应协调一致；5.1.2 电气设备选择的技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1长期工作条件（1）电压 选用的电器允许最高工作电压umax不得低于该回路的最高运行电压ug，即umaxug（2）电流选用的电器额定电流ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流ig，即ieig由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。（3）机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 2短路稳定条件（1）校验的一般原则电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重情况校验。 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件 (7-1) 式中 在计算时间t秒内，短路电流的热效应（ka*s）； it秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（ka）； t设备允许通过的热稳定电流时间（s）。 （3）短路的动稳定条件 （7-2） i （7-3） 式中短路冲击电流峰值（ka）； i短路全电流有效值（ka）； 电器允许的极限通过电流峰值（ka）； 电器允许的极限通过电流有效值（ka）。3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。表7.1 选择高压电器应校验的项目表项目电压电流断流容量短路电流校验动稳定热稳定断路器ppppp隔离开关pppp电流互感器pppp电压互感器pp表中p为应进行校验的项目5.1.3 环境条件1、温度按交流高压电器在长期工作时的发热（gb-763-74的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40（但不高于+60）时，每增高+1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40，每降低+1建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不超过额定电流的20%。2、日照屋外高压电器在日照影响下将产生附加温升。但高压电器的发热试验是在避免阳光直射的条件下进行的。如果制造部门未能提出产品在日照下额定载流量下降的数据，在设计中可暂按电器额定电流的80%选择设备。3、海拔电器的一般使用条件为海拔高度不超过1000m。海拔超过1000m的地区称为高原地区。对安装在海拔高度超过1000m地区的电器外绝缘一般应予加强，可选用高原产品或选用外绝缘提高一级产品。5.2 断路器隔离开关的选择断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。该系统中各断路器的短路切除时间列表如下，这里架设各断路器的全开断时间为0.06s，由于短路电流周期分量的衰减在该系统中不能忽略，为避免计算上的繁琐，较验热稳定时用等值时间法来计算短路点电流周期分量热效应qk。 等值时间法计算短路电流周期分量热效应qk： 为短路电流周期分量的起始值其中令k=1查电力工程手册得到等值时间tjz列入下表5-1中如下： 时间10kv线路10kv分段开关主变10kv侧主变35kv侧35kv线路桥35kv线路tpr（s）051015202530tab（s）006006006006006006tk=tpr+ta（s）056106156206256306tjz（s）04078125168212581、高压断路器及隔离开关的选择开关电器的选择及校验原则选择较验 电压 电流 按断开电流选择， inbr按短路关合电流来选择incl按热稳定来选择 注：() (1)主变35kv侧高压断路器的选择kva kv(a)流过断路器的最大持续工作电流：(a)计算数据表：u(kv)三相短路电流/kaimax（a）357.87.87.819.8911.78109.095为了满足计算的各项条件，查输配电设备手册参考资料附表1-4选择sw3-35型户外六氟化硫断路器。开断电流校验:25(ka)i7.8 (ka)开断电流校验合格。动稳定校验：额定开关电流 igmax109.095(a)ie1600(a)额定峰值耐受电流ish19.89 (ka)idw63(ka)动稳定校验合格。热稳定校验：短路电流的热效应（ka2s）：由电力工程电气设计手册电气一次部分表65知，选用高速断路器，取继电保护装置保护动作时间0.6s，断路器分匝时间0.03s，则校验热效应计算时间为0.63s（后面热稳定校验时间一样）设继电保护时间为0.6s，则短路计算时间：0.6+0.030.63(s)查短路电流计算曲线数字表得： （ka） （ka） （由于短路电流切除时间qk热稳定校验合格。35kv侧进线断路器及35kv侧桥断路器的最大工作条件与主变压器35kv侧满足相同的要求，故选用相同设备。(2)35kv侧隔离开关的选择主要计算参数同上为了满足计算的各项条件，查输配电设备手册，选择隔离开关gn2-35/400,动稳定校验：额定开关电流 igmax109.095(a)ie630(a)额定峰值耐受电流ish19.89 (ka)idw50(ka)动稳定校验合格。热稳定校验：查短路电流计算曲线数字表得： （ka） （ka） （由于短路电流切除时间qk热稳定校验合格。35kv侧进线隔离开关及35kv侧桥隔离开关的最大工作条件与主变压器35kv侧满足相同的要求，故选用相同设备。计算数据断路器型号及参数隔离开关型号及参数sw3-35gn2-35/400u(kv)35ue35ue35imax/（ka)109.095ie1000ie400izt=if3(ka)3.727inbr16.5qk23.34ish=2.55izt(ka)9.5incl25incl30ies42ies52 表2开关电器的选择 （1）10kv侧断路器的选择kva kv(a)流过断路器的最大持续工作电流：(a)计算数据表：u(kv)三相短路电流/kaimax（a）106.926.926.9212.7310.45381.92