变电站高压部分毕业设计.doc

摘 要电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。以发电厂电气部分、高电压技术、继电保护等专业知识为理论依据，主要对该厂变电站高压部分进行毕业设计训练。设计步骤主要包括：负荷统计、负荷计算、方案比较、供电方式确定、短路电流计算、电气设备选择与继电保护整定以及防雷接地等内容。电能是现代工业生产的主要能源和动力.随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心部分是变电所。因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。关键词:变电站设计 负荷统计 短路电流计算 继电保护整定目 录第一章 各车间负荷计算和无功补偿11.1计算负荷方法11.2负荷系数21.3设备容量的确定41.4提高功率因数方法51.5动力支路负荷计算61.6各车间的负荷计算7第二章 各车间变电所的设计选择122.1 变电所位置的选择122.2车间变电所位置的确定132.3变电所型式132.4变电所主变压器台数和容量、类型的选择及无功补偿142.5变压器容量的确定14第三章 变电所及接入系统设计193.1 主接线的设计原则和要求193.2 主接线的设计步骤213.3 基本接线型式223.4 主接线初步设计方案253.5变电所进出线的选择与校验273.6 厂内10kv线路截面选择283.7变电所二次回路单母线分段接线 双母线接线方案的选择32第四章 短路电流的计算344.1短路的种类及产生短路的原因34第五章 变电所一次设备的选择与校验405.1各种电气设备的选择405.2本变电所高低压电气设备的选择43第六章 继电保护的整定466.1继电保护466.2 防雷保护的设计476.3接地装置的设计48总 结50参考文献51致 谢52系 统 图53第一章 各车间负荷计算和无功补偿1.1计算负荷方法 目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和abc法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数kx，然后按照表一给出的公式求出该组用电设备的计算负荷 此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。 因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。而单位面积功率法和单位指标法主要多用于民用建筑；单位产品耗电量法主要适用于某些工业。 需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。当用电设备台数较多，各种设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要技术法。 需要技术时一个综合性系数，它是指用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组的设备功率之比。需要系数与用电设备组的运行规律、负荷率、运行效率、线路的供电效率等因数有关，工程上很难准确确定，只能靠测量确定。 一般工业与民用建筑中的用电负荷主要有单位负荷（如照明负荷）以及三相负荷（如动力负荷），其供电系统一般分为照明支路及动力支路进行供电。 照明支路主要供照明灯具、一般单相插座以及其他额定电压为220v的电气设备。器特点为用电负荷的额定电压均为单相220v求分布在a、b、c三相。这类负荷也叫做相负荷。 动力支路主要供电梯、水泵、服务行业的厨房饮食设备、电热开水器、工业生产中的各种加工设备以及其他额定电压为380v的三相用电器等用电。器特点为用电负荷的额定电压均为380v且都是三相对称负荷 在工业生产中还有一些额定电压为380v的单项负荷，接在两条相线之间，我们称之为间负荷，线间负荷可用照明支路供电，也可用动力支路供电。 各种负荷的供电线路组成如图所示，如果从供电形式的角度来讲：负荷计算可以分为单相和三相用电设备的负荷计算两种形式。从供电系统中所在的位置角度来讲：负荷计算可分为一组用电设备、多组用电设备的负荷计算。但无论是那种形式，用需要系数法确定计算负荷都有如表1.1的通用公式：名称公式备注用电设备组的容量设备的额定容量设备组的同时系数设备组的负荷系数设备组的平均效率配电线路的平均效率对应用电设备组的正切值用电设备组的平均功率因数用电设备组的额定电压以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。用电设备组有功计算负荷需要系数 无功计算负荷视在计算负荷计算电流有功负荷的同时系数无功负荷的同时系数总的有功计算负荷总的无功计算负荷总的视在计算负荷 表1.11.2负荷系数机械工业需要系数见表1-1表1-1用电设备组名称一般工作制的小批生产金属冷加工机床0.51.73大批生产金属冷加工机床0.51.73小批生产金属热加工机床大批生产金属热加工机床0.270.651.17生产用通风机卫生用通风机0.80.75泵、空气压缩机0.80.75不联锁运行的提升机，皮带运输等连续运输机械0.750.88带联锁的运输机械0.650.750.88=25%的吊车及电动葫芦0.51.73铸铁及铸钢车间起重机0.51.73轧钢及锐锭车间起重机0.51.73锅炉房、修理、金工、装配车间起重机0.51.73加热器、干燥箱0.8高频感应电炉0.651.17低频感应电炉0.80.352.67电阻炉0.650.80.75电炉变压器0.350.352.67自动弧焊变压器0.50.51.73点焊机、缝焊机0.61.33对焊机、铆钉加热器0.350.71.02单头焊接变压器0.350.352.67多头焊接变压器0.40. 51.73点焊机0.51.73高频电阻炉0.71.02自动装料电阻炉0.980.2非自动装料电阻炉0.980.21.3设备容量的确定由于各用电设备的额定工作制不同，在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一的设备功率。对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般电动机组和电热设备等，其铭牌上的额定功率（额定容量）就等于设备功率式中设备功率，；用电设备铭牌上的额定功率，。对于断续或反复短时工作的用电设备，如吊车用电动机，电焊用变压器等，它们的设备功率时将其铭牌上标称下某一分与合持续率时的额定功率统一换算到一个新规定负荷持续率下的额定功率。负荷持续率优势也称负载持续率或赞载率，是用电设备在一个工作周期内工作时间和工作周期的百分比值，用表示：式中 工作周期；工作周期内的工作时间；工作周期内的停歇时间。对于电焊机及各类电焊装置的设备功率，是指将额定功率换算到负荷持续率为时的有功功率。当不等时，用下式换算： 式中 换算到时的设备功率，；换算前铭牌上的负荷持续率，应和、相对应（计算中用小数值）；、分别为换算前与对应的铭牌上的额定有功功率、额定视在功率，额定功率因数；其值为的负荷持续率（计算用）。对于断续或短时工作制电动机的设备功率，是指将额定功率换算到负载持续率为时的有功功率。当不等于时，用如下公式换算： 式中 换算到时的设备功率，；、分别为对应换算前电动机铭牌标称的额定功率，；额定负荷持续率（计算时用小数值）；换算到时的负荷持续率（计算时用小数值）。1.4提高功率因数方法1.通过适当措施提高自然功率因数。据统计，在建筑供电系统的总无功功率中，电动机和变压器约占左右，其余则消耗在输电线路及其他感应设备中，因此，提高自然功率因数可以通过合理选择感应电动机的容量、使用中减少感应电动机的空载运行、条件许可时尽量使用同步电动机、以最佳负荷率选择变压器等方法达到目的。2.并联同步调相机。同步调相机是一种专用于补偿无功功率的同步电动机，通过调节同步调相机的励磁电流可补偿供电系统的无功功率，从而提高系统的功率因数。同步调相机输出无功功率为无极调节方式，调节的范围较大，并且在端电压下降以内时，无功输出基本不变，当端电压下降以上时，可强行励磁增加无功输出。但是，同步调相机补偿单位无功功率造价高。每输出的无功功率要损耗的有功功率，基建安装要求高、不易扩建、运行维护复杂，所以一般用于电力系统中的枢纽变电站及地区降压变电站。3.并联适当的静电电容器。我们知道，电感性负载并联适当的电容器可以提高功率因数，所以在建筑供电系统中，同样可以并联适当的静电电容器以提高系统的功率因数。并联电容安装简单、容易扩建、运行维护方便，补偿单位无功功率的造价低、有功损耗小（小于），因此广泛用于工厂企业及民用建筑供电系统中。无功补偿使用专用的电力电容器，其规格品种很多，按安装方式分为户内式和户外式，按相数分为单相和三相，按额定电压分为高压和低压电容器等等。a.电容器的选择电容器无功容量的计算 b.电容器（柜）台数的确定需电容器台数：每相所需电容器台数：取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。c.电容器的补偿方式和联接方式1）电容器的补偿方式单独就地补偿方式。分散补偿方式。集中补偿方式。适用对象： 0.610kv大中型煤矿主要补偿方式。 2）电容器的联接方式三角形接法。星形接法。或y（双y） 优选，因为容量为y的1/3 且电压低，放电1分钟，残压50v以下。1000v以上的电容器应采用电压互感器放电。电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。1.5动力支路负荷计算 每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行：式中 支路上有功计算负荷，；支路上无功计算负荷，；支路上视在计算负荷，；、分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；支路上计算电流；支路的额定电压。1.6各车间的负荷计算1.6.1各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）1.纺练车间单台机械负荷计算a.纺丝机已知：故：b.筒绞机已知：故: c.烘干机 已知：。 故：d.脱水机已知：故： e.通风机已知：故： f.淋洗机已知：故： g.变频机已知：故：h.传送机已知：故：纺练车间单台机械负荷统计见表1-2序号车间设备名称安装容计算负荷1纺丝机1500.800.7812093.62筒绞机400.750.753022.53烘干机800.751.026061.24脱水机150.600.8097.25通风机2200.700.75154115.56淋洗机50.750.783.752.9157变频机8000.800.706404488传送机380.800.7030.421.289 合计13481147.15772.1952.车间计算负荷统计(计及同时系数）取同时系数：，s=3.其余各车间负荷计算a.原液车间照明已知：故： b.酸站照明 已知：，。故： c.锅炉房照明已知：，。故： d.排毒车间照明已知：，。故： e.其他车间照明已知：，。故：4.全厂计算负荷计算各车间计算负荷统计见表1-3表1-3序号车间设备名称安装容量 1纺练车间13481032.43733.581266.52原液车间照明1040780 546 952.13酸站照明260169118.3 206.294锅炉房照明320240 180 3005排毒车间照明160112 67.2 130.66其他车间照明240168 126 210因为在一定的情况下是不可能发生所有的用电设备同时工作的情况,，如果按照全部用电设备的用电负荷之和来计算全厂计算负荷的话，势必会造成,经济不运行和浪费等,情况,也就是我们常说的大马拉小车。取全部用电负荷之和的，这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发生,提高了运行效率,符合了经济生产、生活的需要。因此，本次课程设计中的全厂计算负荷就为各个设备计算负荷之和的95%即：全厂计算负荷=(纺练车间计算负荷+原液车间计算负荷+酸站照明计算负荷+锅炉房照明计算负荷+ 排度车间计算负荷+其他车间计算负荷) 1.6.2 电压等级的确定电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。 有关资料提供了供电电压与输送容量的关系： 1.当负荷为2000kw时，供电电压易选6kv，输送距离在3-10公里； 2.当负荷为3000-5000kw时，供电电压易选10kv，输送距离在5-15公里； 3.当负荷为2000-10000kw时，供电电压易选35kv，输送距离在20-50公里； 4.当负荷为10000-50000kw时，供电电压易选110kv，输送距离在50-150公里； 5.当负荷为50000-200000kw时，供电电压易选220kv，输送距离在150-300公里； 6.当负荷为200000kw以上时，供电电压易选500kv，输送距离在300公里以上。 但近年来，随着电气设备的进步及电力技术的发展，输送容量及距离有了很大进步。1.6.3 本厂电压等级的确定设计任务书提供了三个电压等级：110/38.5/11kv,最大功率为2501.43kw并且输送距离为19公里，因此我选用负荷为2000-1000kw，供电电压易选35kv，输送距离在20-50公里。第二章 各车间变电所的设计选择2.1 变电所位置的选择变电所位置和数量的选择，实际上就是在整个企业内选择布置供电点。为了使供电系统合理布局及提高电能质量，必须根据企业负荷类型，负荷大小和分布特点，以及企业内部环境条件及生产工艺上的要求进行全面考虑。2.1.1配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定1.接近负荷中心。2.进出线方便。3.接近电源侧。4.设备吊装，运输方便。5.不应设在有剧烈震动的场所。6.不宜设在多尘，水雾（如大型冷却塔）或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，不应设在污源的下风侧。7.不应设在厕所，浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。 8.配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。9.高层建筑地下层配变电所的位置宜选择在通风，散热条件较好的场所。10.配变电所位于高层建筑（或其他地下建筑）的地下室时，不宜设在最底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施，并应避免洪水或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性。11.装有可燃性油渍电力变压器的变电所，不应设在耐火等级为三，四级的建筑中。12.在无特殊防火要求的多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配变电所，可设置在底层靠外墙部位，但不应设在人员密集场所的上方，下方，贴邻或疏散出口的两旁。13.高层建筑的配变电所，宜设在地下层或首层；当建筑物高度超过100米时，也可在高层区的避难层或上技术层内设置变电所。14.大，中城市除居住小区的杆上变电所外，民用建筑中不宜采用露天或半露天的变电所，如确因需要设置时，宜选用带防护外壳的户外成套变电所。2.1.2 变电所位置的选择原则1. 变电所的位置尽量靠近负荷中心，特别是车间变电所更应该如此；2.进出线方便，特别是采用架空线金疮线时更应该考虑这一点；3.尽量靠近电源侧，对工厂总降压变电所要特别考虑这一点；4交通运输方便，以便于变压器和控制柜等设备的运输；5.尽量避开污染源或选择在污染源的上风侧；6.尽量不设在有剧烈振动的场所周围；7.尽量不设在低洼积水场所及其下方；8.应远离有易燃易爆等危险场所，变电所与其他工业建筑之间应保持一定的防火间距；9.选定变电所的位置，不应妨碍工厂或车间的发展，应留有扩建的余地，适当考虑变电所本身扩建的可能。2.2车间变电所位置的确定根据地理位置及各车间计算负荷大小，决定设立3个车间变电所，各自供电范围如下：变电所：纺炼车间、锅炉房。变电所：原液车间。变电所：排毒车间、其他车间、酸站。2.3变电所型式总降压变电所变，配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变电所型式确定。2.3.1 其中配电柜的作用及柜内主要元件1.便于分片（或分类）配置电源；2.当线路出现故障时，有利于控制故障范围也方便快速找出故障点及时加以排除；3.配电柜内主要有接线端子、各种刀闸、保护设备（空气开关、熔断器之类）、测量设备（电压表、电流表、周波表等）、计量设备（有功、无功功率表）。2.3.2 配电所高压开关柜的选择高压开关柜是按一定的线路方案将有关一，二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机，变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备，保护电器，监视仪表和母线，绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式两大类型。2.4变电所主变压器台数和容量、类型的选择及无功补偿2.4 .1变电所变压器台数的确定2.4.1.1确定原则1.对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。3.对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 12 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。2.4.2选择变压器台数时,应考虑以下因素1.应满足用电负荷对供电的可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。2.对于一级负荷的场所，邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时,宜采用两台变压器。3.是否装设变压器，应视其负荷的大小和邻近变电所的距离而定。当负荷超过320kva时，任何距离都应装设变压器。2.5变压器容量的确定2.5.1变压器容量选择时应遵循的原则1.只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。2.装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件：a.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要；b.任一台变压器单独运行时，宜满足全部用电容量设备的需要。3.变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的为宜，以提高运行率。2.5.2各车间变压器台数及容量选择和无功补偿1.变压所i 变压器及容量选择a.变压所i的供电负荷统计。取同时系数：，b.变压所i得的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。无功补偿试取：补偿以后：c.变电所i的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70%）：查课程设计一毕业设计指导教程附表3-2：选择变压器型号sl7系列，额定容量为1000kva，两台。查表得出变压器的各项参数：空载损耗；负载损耗；阻抗电压；空载电流。d.计算每台变压器的功率损耗。也可用简化经验公式： 2.变压所变压器台数及容量选择a.变压所的供电负荷统计。b.变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。无功补偿试取：补偿以后：c.变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的）：查课程设计一毕业设计指导教程附表3-2：选择变压器型号sl7系列，额定容量为630kva，两台。查表得出变压器的各项参数：空载损耗；负载损耗；阻抗电压；空载电流。d.计算每台变压器的功率损耗。可用简化经验公式：3.变压所变压器台数及容量选择a.变压所的供电负荷统计。b.变压所i的供电负荷统计。取同时系数：，c.变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。无功补偿试取：补偿以后：变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的）：查课程设计一毕业设计指导教程附表3-2：选择变压器型号sl7系列，额定容量为315kva，两台。查表得出变压器的各项参数：空载损耗；负载损耗；阻抗电压；空载电流。d.计算每台变压器的功率损耗。也可用简化经验公式：2.5.3工厂总降压变电所主变压器台数、容量选择及无功补偿总降压变侧无功补偿试取：合格选择变压器型号，两台。查表得出变压器的各项参数：空载损耗；负载损耗；阻抗电压；空载电流。第三章 变电所及接入系统设计3.1 主接线的设计原则和要求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、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，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。3.1.1 电气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.接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时也可采用线路分支接线。在110-220kv配电装置中,当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时,一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110-220kv出线在4回及以上时，一般采用双母接线。在大容量变电站中，为了限制6-10kv出线上的短路电流，一般可采用下列措施：a.变压器分列运行；b.在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；c.采用低压侧为分裂绕组的变压器。d.出线上装设电抗器。2.主变压器选择：a.主变压器台数：为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变压器。当只有个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。对于大型枢纽变电站，根据工程具体情况，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。b.主变压器容量：主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装设两台变压器的变电站，每台变压器额定容量一般按下式选择 为变电站最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电站大约有25%的非重要负荷，因此，采用，对变电站保证重要负荷来说多数是可行的。对于一、二级负荷比重大的变电站，应能在一台停用时，仍能保证对一、二级负荷的供电。d.主变压器的型式：一般情况下采用三相式变压器。具有三种电压的变电站，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到 以上时，可采用三绕组变压器。其中，当主网电压为110-220kv，而中压网络为35kv时，由于中性点具有不同的接地形式，应采用普通的三绕组变压器；当主网电压为220kv及以上，中压为110kv及以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益。e.断路器的设置根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。f.为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时，可采用下列数据：最小负荷为最大负荷的60%-70%，如主要是农业负荷时则宜取20%-30%；负荷同时率取0.85-0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.951；功率因数一般取0.8；线损平均取5%。3.1.2 设计主接线的基本要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。1.可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：a.可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。b.主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。c.可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。2.通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：a.断路器检修时，能否不影响供电。b.线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。3.变电站全部停运的可能性。a.灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。b.经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流,以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式(110/6-10kv)变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。电能损耗少：在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。3.2 主接线的设计步骤3.2.1 电气主接线的具体设计步骤如下1.分析原始资料a.本工程情况变电站类型,设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。b.电力系统情况电力系统近期及发展规划，变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。c.负荷情况 负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。d.环境条件 当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。e.设备制造情况 为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。2.拟定主接线方案根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案3.短路电流计算对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。4.主要电器选择包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。5.绘制电气主接线图将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。3.3 基本接线型式3.3.1 单母线接线 1.优点：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。2.缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段。但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，方能恢复非故障段的供电。3.适用范围:6-10kv配电装置出线回路数不超过5回；35-63kv配电装置出线回路数不超过3回；110-220kv配电装置的出线回路数不超过两回。3.3.2 单母线分段接线1.优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段短路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不使重要用户停电 。2.缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需两个方向均衡扩建。3.适用范围：6-10kv配电装置出线回路数为6回及以上时；35-63kv配电装置出线回路数为4-8回时；110-220kv配电装置的出线回路数为3-4回时。3.3.3 双母线接线双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定的方式运行。1.优点：1) 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2) 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3) 扩建方便。向左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4) 便于试验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2.缺点：增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，须在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围。当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线和母线设备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时采用。6-10kv配电装置，当短路电流较大，出线需要带电带电抗器时；35-63kv 配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大时；110-220kv配电装置，出线回路数为5回及级以上时。3.3.4 双母线分段接线当220kv 进出线回路数甚多时，双母线需要分段。1.分段原则：当进出线回路数为10-14回时，在一组母线上用断路器分段；当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器；为了限制220kv母线短路电流或系统解裂运行的要求，可根据需要将母线分段；变压器-线路单元接线：2.优点：接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。3.缺点：线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停运;4.适用范围：只有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。3.3.5 桥形接线 两回变压器-线路单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥两种接线，是长期开环运行的四角形接线1.内桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器；缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；出线断路器检修时，线路需长时期停运，为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上需加装两组隔离开关，桥联断路器检修时，也可利用此跨条；适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2.外桥形接线优点：同内桥形接线；缺点:线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条。桥联断路器检修时，也可利用此跨条；适用范围：适用于较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线；3.3-5角形接线多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用3-5角形为宜。并且变压器与出线回路一对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。3.4 主接线初步设计方案 图4-13.5变电所进出线的选择与校验3.5.1 35kv供电线路截面选择为保证供电的可靠性，选用两回35kv供电线路。用简化公式求变压器损耗：每回35kv供电线路的计算负荷：线路的功率损耗：线路首端功率：35kv线路电压降计算：合格3.6 厂内10kv线路截面选择3.6.1供电给变电所的10kv线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的损耗：由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为小时，查表可得：架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：可选用导线型号，其允许载流量为。相应参数为，。在按发热条件检验：已知，温度修正系数为：由上式可知，所选导线符合长期发热条件。由于变电所紧邻主变压器，线路很短，其功率损耗可忽略不计。线路首端功率：3.6.2 供电给变电所的10kv线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的损耗：根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为。线路很短功率损耗线路首端功率：1先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为小时，查表可得：架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：选择标准截面，即选导线型号为。2复核电压降正常运行时：n=2 查电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程附表6-1，导线的电阻 ；线路电抗取 ，根据负荷另供电距离为0.32公里，则 符合要求故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电符合要求 3.复核发热条件查电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程附表6-5得允许载流量，按环境温度30度，查送电线路p233表6-5得环境温度30度时的温度校正系数因此满足发热条件。结论：经上述计算复核变电所决定采用电压等级二回路导线接入。3.6.3供电给变电所的10kv线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的功率损耗：线路很短功率损耗线路首端功率：线路电压降计算（仅计算最长厂内线路电压降）： 合格（其余线路更合格了） 1.按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时，查表可得：架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：选择标准截面符合条件，但根据最小导线截面积的规定，应选导线型号为。2.复核电压降正常运行时：n=2 查电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程附表6-1，导线的电阻；线路电抗取 ，根据负荷另供电距离为0.64公里，则 符合要求故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电符合要求 3.复核发热条件查电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程附表6-5得允许载流量，按环境温度30度，查送电线路p233表6-5得环境温度30度时的温度校正系数因此满足发热条件。结论：经上述计算复核变电所决定采用10kv电压等级二回路lgj-35导线接入。3.6.4 10kv联络线（与其相邻其他工厂）的选择已知全厂总负荷：，。联络线容量满足全厂总负荷： 因运用时间很少，可按长期发热条件选择和校验。选导线，其允许载流量为：。相应参数为，。已知线路长度：。线路电压降计算： 合格3.7变电所二次回路单母线分段接线 双母线接线方案的选择3.7.1 可靠性一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段上引接。 出线回路数较多，断路器故障或检修较多，母联断路器长期被占用，对变电站不利。3.7.2 灵活性母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。1.各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，2.能灵活的适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。3.当母线故障或检修时，4.隔离开关作为倒换操作电器，5.容易误操作。3.7.3 经济性当进出线回路数相同的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。总结：对比两种接线方式，从可靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方面考虑，我认为单母线分段接线方式较适合本设计要求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。第四章 短路电流的计算4.1短路的种类及产生短路的原因4.1.1短路造成短路原因：绝缘损坏、设备老化、使用不当、外力作用、误操作、鸟兽触及等。1.供电系统中不等电位的点没有经过用电器而直接相连通2.类型三相、两相、两相接地、单相、单相接地。3.分对称性短路和非对称性短路。对称短路：、4.最关键的两个短路.电流最大短路电流-选择设备、导线，最小短路电流-继电保护装置校验.短路的电压与电流的相位差较正常时增大，接近于90度。单相短路只发生在中性点直接接地系统或三相四线制系统中。5.其他层间、层间短路。主要指电动机、变压器和线圈等。4.1.2短路的危害1.特点：电流剧增至正常电流的几十甚至几百倍（电流大）。系统电压骤降。2.后果：损害设备和线路。设备不能正常工作。影响电力系统运行。通信线路、电子设备干扰、产生误动作。3.保护措施：限制、装设熔断器、继电保护装置等。4.1.3 影响短路电流的因素影响短路电流的因素主要有以下几点：1.电源布局及其地理位置，特别是大容量发电厂及发电厂群距受端系统或负荷中心的电气距离； 2.发电厂的规模、单机容量、接入系统电压等级及主接线方式；3.电力网结构（特别是主网架）的紧密程度及不同电压电力网间的耦合程度；4.接至枢纽变电所的发电和变电容量，其中性点接地数量和方式对单相短路电流水平影响很大；5.电力系统间