毕业论文-某学校配电系统设计.doc

华北水利水电学院水利职业学院电气自动化专业（三年制专科）毕业论文（设计）某学校配电系统设计姓名：学号：指导老师：完成时间：2013年12月学校配电系统设计 机电与信息工程系 孙菲摘 要本次设计题目为某学校供配电系统设计，该系统通过降压变压器与10kv公共电源干线相连，然后向学校供给电能。该校对供电可靠性要求也较高。因此，必须采用可靠性较高的接线形式。本次设计主要内容包括：负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、线路所需导线的选择和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。在设计的过程中，本人参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册，最后对该校供配电系统进行了初步设计。本设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。关键词：负荷 电气主接线 电气设备 继电保护目 录摘 要1第一章 绪论31.1供配电设计的意义和要求31.2 供配电设计必须遵循的一般原则31.3 本校配电当前现状及发展31.4 本次设计的主要工作4第2章 系统计算负荷及无功功率补偿42.1 负荷计算42.2无功功率补偿及其计算13第3章变配电所位置和主变压器及主接线方案的选择163.1 变配电所位置的选择163.2 变电所主变压器的选择173.2 变配电所主接线方案的选择19第4章 短路电流计算244.1 计算短路电流的目的244.2 短路计算的方法244.3 标么值法计算短路电流244.4 短路电流的计算过程与结果26第5章 变配电所进出线的选择285.1 电缆型式的选择285.2 导线和电缆截面的选择依据295.3 导线和电缆截面的选择过程30第6章 变配电所的保护装置376.1主变压器的继电保护装置的配置要求376.2 主变压器的继电保护装置的选择依据376.3 主变压器的继电保护装置的选择386.4 变配电所低压侧的保护装置的选择40第7章 变配电所防雷保护和接地装置的设计407.1 变配电所的防雷保护407.2 变配电所公共接地装置的设计41结束语45致谢46参考文献46附录1：学校平面图47附录2：学校接线图48第76页/共59页第一章 绪论1.1供配电设计的意义和要求在日常生活、工厂中，电能虽然是生产生活的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。但是如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。从另一方面来说，电能不光给我们的日常生活带来许多便利，更重要的是它已经成为我们赖以生存的必需品。因此，做好供配电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，促进人类文明具有十分重要的意义。由于能源节约是供配电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好供配电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。1.2 供配电设计必须遵循的一般原则（1）必须遵循国家的有关法令、标准和规范，执行国家的有关方针、政策。包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。（2）应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。1.3 本校配电当前现状及发展本校作为一所现代化的高校，由于以前是一所普通的中等职业学校，并且建校早，各种配电设施都已经不能满足一所现代化学校用电的要求，特备是随着升格为高职院校，招生规模随之扩大。对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出相当大的挑战。因此，我们做供配电设计工作，要作到未雨绸缪。为未来发展提供足够的空间：这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上重新选择，以避免一台变压器或一组变压器刚工作不到几年又因为容量问题从而又要重新选择新的变压器的情况发生。以及由于某些配电线路由于负载变大，重新换导线的情况。总之一句话：定位现实，着眼未来；以发展的眼光来设计此课题供配电系统设计应贯彻执行国家的经济技术指标，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。在设计中，必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质、用电容量、工程特点，以及地区供电特点，合理确定设计方案。还应注意近远期结合，以近期为主。设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。1.4 本次设计的主要工作本次设计主要内容包括：负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、线路所需导线的选择和变配电所的布置与结构设计。第2章 系统计算负荷及无功功率补偿计算负荷是确定供配电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据；计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。采用无功补偿，提高了系统的功率因数，不仅可以节能，减少线路压降，提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。本章采用需要系数法对学校的各类用电负荷进行详细计算，并采用并联电容器方法对低压进行集中补偿，以提高功率因数。2.1 负荷计算2.1.1负荷计算的内容和目的（1）负荷计算的内容包括设备功率计算，计算负荷，尖峰电流，一、二级负荷和平均负荷等内容。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。 （2）负荷计算的目的是为了合理的选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等元件、整定继电保护，使电气设备和材料得以充分利用和安全运行。2.1.2计算负荷的确定计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。前一种方法比较简便，在设计单位的使用最为普遍。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。当用电设备台数较少而容量又相差悬殊时，则宜采用二项式法计算，凡是民用建筑中的负荷，一般都是用需要系数Kd进行计算的。它既简便又实用，因为民用建筑中单机负荷较大的各类设备都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的，所以普遍采用需要系数法。本设计则采用需要系数法来确定计算负荷。2.1.3 按需要系数法确定计算负荷的公式（1） 有功计算负荷（单位为kw ）式中 Pe用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kw）。Kd用电设备组的需要系数。（2） 无功计算负荷（单位为kvar）（3） 视在计算负荷（单位为KVA）（4） 计算电流（单位为A）（5） 多组用电设备有功计算负荷基本公式：同时系数: 本次设计取： 2.1.4负荷计算的结果根据本学校资料，按照需要系数法，负荷计算结果如表2-1所示。建筑名称负荷数量容量Pe/KM所需系数Kdcostan计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A南教学楼荧光灯150 5.40 0.80 0.55 1.52 4.32 6.57 7.85 投影仪30 6.00 0.60 0.80 0.75 3.60 2.70 4.50 电脑400 120.00 0.30 0.80 0.75 36.00 27.00 45.00 白炽灯30 1.20 0.95 1.00 0.00 1.14 0.00 1.14 消防用电36 4.72 0.50 0.80 0.75 2.36 1.77 2.95 空调20 40.00 0.70 0.80 0.75 28.00 21.00 35.00 合计177.32 0.85 0.85 75.42 64.11 88.73 233.50 北教学楼荧光灯300 10.80 0.80 0.55 1.52 8.64 13.13 15.71 投影仪60 12.00 0.60 0.80 0.75 7.20 5.40 9.00 电脑400 120.00 0.30 0.80 0.75 36.00 27.00 45.00 白炽灯30 1.20 0.95 1.00 0.00 1.14 0.00 1.14 消防用电36 4.72 0.50 0.80 0.75 2.36 1.77 2.95 空调20 40.00 0.70 0.80 0.75 28.00 21.00 35.00 合计188.72 0.85 0.85 83.34 70.84 98.05 258.02 行政楼荧光灯150 5.40 0.80 0.55 1.52 4.32 6.57 7.85 电脑100 30.00 0.30 0.80 0.75 9.00 6.75 11.25 白炽灯25 1.00 0.95 1.00 0.00 0.95 0.00 0.95 消防用电15 2.30 0.50 0.80 0.75 1.15 0.86 1.44 空调35 70.00 0.70 0.80 0.75 49.00 36.75 61.25 合计108.70 0.85 0.85 64.42 54.76 75.79 199.44 学生 餐厅荧光灯50 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 消防用电15 2.30 0.50 0.80 0.75 1.15 0.86 1.44 其他用电30 60.00 0.70 0.80 0.75 42.00 31.50 52.50 合计64.10 0.85 0.85 44.59 37.90 52.46 138.05 实验实训楼荧光灯300 10.80 0.80 0.55 1.52 8.64 13.13 15.71 电脑50 15.00 0.30 0.80 0.75 4.50 3.38 5.63 白炽灯30 1.20 0.95 1.00 0.00 1.14 0.00 1.14 其他用电40 80.00 0.70 0.80 0.75 56.00 42.00 70.00 消防用电36 4.72 0.50 0.80 0.75 2.36 1.77 2.95 空调30 60.00 0.70 0.80 0.75 42.00 31.50 52.50 合计171.72 0.85 0.85 114.64 97.44 134.87 354.92 图书馆荧光灯100 3.60 0.80 0.55 1.52 2.88 4.38 5.24 消防用电10 1.50 0.50 0.80 0.75 0.75 0.56 0.94 空调20 40.00 0.70 0.80 0.75 28.00 21.00 35.00 其他用电30 60.00 0.70 0.80 0.75 42.00 31.50 52.50 合计105.10 0.85 0.85 73.63 62.59 86.62 227.96 文体活动中心荧光灯50 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 电脑50 15.00 0.30 0.80 0.75 4.50 3.38 5.63 音响10 1.00 0.50 0.75 0.88 0.50 0.44 0.67 消防用电10 1.31 0.50 0.80 0.75 0.66 0.49 0.82 空调20 40.00 0.70 0.80 0.75 28.00 21.00 35.00 合计59.11 0.85 0.85 35.10 29.83 41.29 108.65 综合楼荧光灯300 10.80 0.80 0.55 1.52 8.64 13.13 15.71 电脑80 24.00 0.30 0.80 0.75 7.20 5.40 9.00 白炽灯30 1.20 0.95 1.00 0.00 1.14 0.00 1.14 其他用电40 80.00 0.70 0.80 0.75 56.00 42.00 70.00 实训车床30 150.00 0.20 0.50 1.73 30.00 51.90 60.00 消防用电10 1.31 0.50 0.80 0.75 0.66 0.49 0.82 空调2040.00 0.70 0.80 0.75 28.00 21.00 35.00 合计307.31 0.85 0.85 131.64 111.89 154.86 407.54 1号宿舍楼荧光灯240 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 白炽灯240 9.60 0.95 1.00 0.00 9.12 0.00 9.12 电脑10 3.00 0.30 0.80 0.75 0.90 0.68 1.13 消防用电40 4.25 0.50 0.80 0.75 2.13 1.59 2.66 合计18.65 0.85 0.85 13.59 11.55 15.98 42.06 2号宿舍楼荧光灯240 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 白炽灯240 9.60 0.95 1.00 0.00 9.12 0.00 9.12 电脑10 3.00 0.30 0.80 0.75 0.90 0.68 1.13 消防用电40 4.25 0.50 0.80 0.75 2.13 1.59 2.66 合计18.65 0.85 0.85 13.59 11.55 15.98 42.06 3号宿舍楼荧光灯240 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 白炽灯240 9.60 0.95 1.00 0.00 9.12 0.00 9.12 电脑10 3.00 0.30 0.80 0.75 0.90 0.68 1.13 消防用电40 4.25 0.50 0.80 0.75 2.13 1.59 2.66 合计18.65 0.85 0.85 13.59 11.55 15.98 42.06 4号宿舍楼荧光灯240 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 白炽灯240 9.60 0.95 1.00 0.00 9.12 0.00 9.12 电脑10 3.00 0.30 0.80 0.75 0.90 0.68 1.13 消防用电40 4.25 0.50 0.80 0.75 2.13 1.59 2.66 合计18.65 0.85 0.85 13.59 11.55 15.98 42.06 5号宿舍楼白炽灯240 9.60 0.95 1.00 0.00 9.12 0.00 9.12 荧光灯240 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 手提电脑200 1.80 0.30 0.80 0.75 0.54 0.41 0.68 消防用电40 4.25 0.50 0.80 0.75 2.13 1.59 2.66 合计17.45 0.85 0.85 13.23 11.24 15.56 40.94 6号宿舍楼白炽灯240 9.60 0.95 1.00 0.00 9.12 0.00 9.12 荧光灯240 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 手提电脑500 4.50 0.30 0.80 0.75 1.35 1.01 1.69 消防用电40 4.25 0.50 0.80 0.75 2.13 1.59 2.66 合计20.15 0.85 0.85 14.04 11.93 16.51 43.45 7号宿舍楼白炽灯240 9.60 0.95 1.00 0.00 9.12 0.00 9.12 荧光灯240 1.80 0.80 0.55 1.52 1.44 2.19 2.62 手提电脑700 6.30 0.30 0.80 0.75 1.89 1.42 2.36 消防用电40 4.25 0.50 0.80 0.75 2.13 1.59 2.66 合计21.95 0.85 0.85 14.58 12.39 17.15 45.12 校园路灯白炽灯50 2.00 0.95 1.00 0.00 0.68 0.00 0.68 合计2.00 0.85 0.85 0.68 0.58 0.80 2.12 操场白炽灯12 0.72 0.95 1.00 0.00 0.68 0.00 0.68 音响10 1.00 0.50 0.75 0.88 0.50 0.44 0.67 合计1.72 0.85 0.85 1.18 1.01 1.39 3.67 总合计1319.95 720.81 612.69 848.02 取Kp=0.9Kq=0.950.85 648.73 582.06 800.90 1216.86 表2-1 负荷计算的结果2.2无功功率补偿及其计算 2.2.1 无功补偿的目的 按照电业部门的规定，低压功率因数补偿到0.95，高压功率因数要求0.9。采用无功补偿，提高系统的功率因数，既可以节能、减少线路压降，又能提高供电质量，还可以提高系统供电的裕量。因此，供配电系统中的无功功率补偿是必不可少的。2.2.2 无功功率的人工补偿装置工程中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。并联电容器的补偿方式，有以下三种：（1） 高压集中补偿：电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联（如图2-1）。（2） 低压集中补偿：电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB5022795规定：低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式（如图2-2）。（3） 低压分散补偿：电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线（如图2-3）。图2-1 图2-2 图2-3民用建筑供电有它的特殊性：一是照明负荷占的比重比较大，属于分散负荷；二是电机大部分是空调风机等、其容量也是小而分散。由于上述原因，在民用建筑的供电系统中，一般都是采用低压配电装置处集中补偿。而且，采用低压集中补偿不需要从电力系统中获取无功，可以减少电力系统的无功功率发生装置，也减少了电力系统到用户的线路上的无功传输，从而减少了这部分线路的电压损失及电能损耗。因此，本设计采用低压集中补偿。2.2.3 并联电容器的选择计算方法（1） 无功功率补偿容量（单位为kvar）的计算（2）并联电容器个数式中qc是指单个电容器的容量（单位为kvar）2.2.4 无功功率补偿的计算由负荷计算表知，该学低压侧最大负荷时的功率因数为0.85。而民用建筑各地供电部门规定低压功率因数补偿到0.95,高压功率因数补偿到0.9以上。（1） 低压电容器柜（屏）的选择方法PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案。其中1、2屏为主屏，3、4屏为辅屏。1、3屏各有六条支路，电容器为BW0.4-14-3型，每屏共84kvar，采用六步控制，每步投入14kvar。2、4屏各有八条支路，电容器亦为BW0.4-14-3型，每屏共112kvar，采用8步控制，每步投入14kvar。选择步骤： 根据控制步数要求，选择一台1号或2号主屏。 根据所需无功补偿容量再补充一台或数台3号或4号辅屏（2） 低压电容器柜（屏）的选择选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型.其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)3台相结合,总共容量84kvar4=336kvar。无功补偿后，380v侧和10kv侧负荷计算如表2-2项目Cos计算负荷380V侧补偿前负荷0.85648.73582.06800.901216.86380V侧无功补偿容量336380V侧补偿后负荷0.934648.73246.06694.211054.789主变压器功率损耗0.015S30=10.410.06S30=41.65高压侧负荷总计0.91665914287.71719.19641524表2-2 无功补偿后前后的负荷计算经过低压集中补偿后，不但提高了系统的功率因数，使高压侧的功率因数达到了0.916，达到了供电部门的要求，而且减少了线路压降，提高了供电质量，还提高了系统供电的余量。第3章变配电所位置和主变压器及主接线方案的选择变配电所是电力网的重要组成部分，承担着电网电压的变换和电能传输任务。他的设计（变电所位置的确定和主变压器及主接线方案的选择）至关重要，其中主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。本设计严格遵循变电所各个部分设计的原则，选择出适合本学校供配电方式的方案。3.1 变配电所位置的选择3.1.1 变配电所型式的简述变配电所有屋内式和屋外式。屋内式的特点由于允许安全净距小，可以分层布置；故占地面积少；维修、操作、巡视在室内进行，比较方便，不受气候的影响；外界污秽空气不会影响电气设备，维护工作可以减轻；房屋建筑投资较大。屋外式的特点土建工程量和费用较少，建设周期短；扩建方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；设备露天运行条件差，需加强绝缘；天气变化对维修和操作有较大影响。在选择工厂总变配电所型式时，应根据具体的地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。负荷较大的车间，宜设附设式或半露天式变电所。负荷较大的多跨厂房宜设车间内变电所或组合式成套变电所。负荷小而分散的工厂车间或远离有易燃易爆危险及腐蚀性车间时，宜设独立变电所。3.1.2变配电所位置选择的一般原则（1）尽量靠近负荷中心，以减少配电系统的电能损耗、电压损耗及有色金属消耗量。（2）进出线方便，特别是采用架空线进出时应考虑这一点。（3）接近电源侧，对总变、配电所特别要考虑这一点。（4）设备运输方便。（5）尽量避开剧烈震动和高温场所。（6）不宜设在有多尘和有腐蚀性气体的场所，当无法远离时。则应设在污源的上风侧。（7）不宜设在厕所、浴池或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。（8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方。且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。（9）高压配电所应尽量与车间变电所或有大量高压用电设备建筑物合建。（10）不应妨碍其他建筑物的发展，并适当考虑今后的扩建。3.2 变电所主变压器的选择主变压器的选择包括主变台数和容量的选择，它的确定应结合变电所主接线方案的选择，下面将做详细介绍。3.2.1变压器型号介绍一、电力变压器型号说明如下：变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、调压方式、绕组线芯等材料的符号，以及变压器容量、额定电压、绕组连接方式组成。D-单相 S-三相 J-油浸自冷 L-绕组为铝线 Z-又载调压 SC-三相环氧树脂浇注SG-三相干式自冷 JMB-局部照明变压器 YD-试验用单相变压器 BF(C) -控制变压器（C为C型铁芯结构） DDG-单相干式低压大电流变压器注：电力变压器后面的数字部分：斜线左边表示额定容量（千伏安）；斜线右边表示一次侧额定电压（千伏）。图3-1变压器型号表示方法例如1：SG10-800/10，为三相干式自冷，额定容量为800千伏安、高压侧额定电压为10千伏电力变压器的型号表示方法:基本型号+设计序号-额定容量(KVA)/高压侧电压3.2.2 变电所主变压器选型的原则为了调压和降低电能损耗，变压器选择应考虑以下原则：（1） 变压器应尽量选节能型的油浸或干式变压器；（2） 独立的变配电所，可选节能型干式变压器；（3） 非一类建筑物，当变压器附设在首层靠外墙时，可安装油浸变压器，但容量不得超过400KVA。3.2.3 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要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜采用两台及以上变压器：（1） 有大量一级负荷或者虽为二级负荷，但有一定数量的消防设备、保安设备等用电；（2） 集中负荷较大，所需变压器容量超过500kVA时，可选用两台小容量变压器，以确保供电安全；（3） 季节性负荷变化较大时，可设两台或两台以上变压器，以便在淡季时可切除整台变压器。其它情况下宜装设一台变压器。3.2.4 变电所主变压器容量的选择根据学校的负荷性质和电源情况，学校变电所的主变压器可由下列两种方案：（1）装有一台主变压器的变电所主变压器容量SN.T不应小于总的计算负荷S30，即SN.TS30若装设一台主变压器,型式采用SG10，而容量根据上式，选SN.T=800 KVAS30=719.196KVA,即选一台SG10-800/10型空气自冷干式变压器。（2）装有两台主变压器的变电所,每台主变压器容量SN.T不应小于总的计算负荷S30的60%，最好为总的计算负荷S30的70%左右，即SN.T（0.60.7）S30同时每台主变压器容量SN.T不应小于全部一二级负荷之和S30（+），即SN.TS30（+）若装设两台主变压器 型号亦采用SG10，而每台容量按以上两式选择，因此选择两台SG10-500/10型空气自冷干式变压器。其联结组别采用Yyn0。3.2 变配电所主接线方案的选择变（配）电所的主结线（一次接线）是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。用图形符号表示主要电气设备在电路中连接的相互关系，称为电气主结线图。电气主结线图通常以单线图形式表示。主结线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。3.3.1 变配电所主接线设计要求电气主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。（1） 可靠性供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力,是电力生产和分配的首要要求，主接线的设计首先应满足这个要求。电气主接线不仅要保证在正常运行时,还要考虑到检修和事故时,都不能导致一类负荷停电,一般负荷也要尽量减少停电时间。显然,这些都会导致费用的增加,与经济性的要求发生矛盾。因此,应根据具体情况进行技术经济比较,保证必要的可靠性,而不可片面地追求高的可靠性。（2） 灵活性 满足调度时的灵活性要求。应能根据安全、优质、经济的目标，灵活地投入和切换电源、变压器和线路，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下的系统调度要求。 满足检修时的灵活性要求。在某一设备需要检修时，应能方便地停运断路器、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用户的供电，并使该设备与带电运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员检修时的方便和安全。 满足扩建时的灵活性要求。大的电力工程往往要分期建设。从初期的主接线到最终方案的确定，每次过渡都应比较方便，对已运行部分影响小，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，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。（3） 经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。一般应当从以下几方面考虑。 节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。 电能损耗少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数，避免两次压降而增加电能损失。 占地面小。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时，要注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量电厂或变电站，在可能和允许的条件下，应采取一次设计，分期投资建设，尽快发挥经济效益。3.3.2 变配电所主接线方案的拟定按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列按两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案 如图（3-2）所示（2）装设两台主变压器的主接线方案 如图（3-3）所示图3-2 装设一台主变的主接线方案（附高压柜列图）图3-3 装设两台主变的主接线方案（附高压列柜图）两种主接线方案通过技术指标和经济指标两个方面的比较，比较结果见表3-1比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性好扩建适应性稍差一些好一些经济指标电力变压器的综合投资额由网上查得SG10-800单价为25万元，查表得其综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为225万元=50万元由网上查得SG10-500单价为15万元，变压器的综合投资额约为单价的四倍，因此两台综合投资为415=60万元，比一台主变方案多投资10万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查表得GG-1A（F）型柜按每台4万元计，查表得其综合投资可按设备价的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为41.54万元=24万元本方案采用7台GG-1A（F）柜，其综合投资额约为71.54.5=47.25万元，比一台主变的方案多投资20.25万元电力变压器和高压开关柜的年运行费按规定计算，主变的折旧费=50万元0.05=2.5万元；高压开关柜的折旧费=24万元0.06=1.44万元；变配电设备的维修管理费=（50+24）万元0.06=4.44。因此主变和高压开关柜设备的折旧和维修管理费=（2.5+1.44+4.44）万元=8.38万元（其余项目从略）。主变的折旧费=60万元0.05=3万元；高压开关柜的折旧费=47.250.06=2.835万元；变配电设备的维修管理费=（60+47.25）万元0.06=6.435万元。因此主变和高压开关柜设备的折旧和维修管理费=（3+2.835+6.435）万元=12.27万元。比一台主变方案多耗资3.89万元。交供电部门的一次性供电贴费按900元/KVA计，贴费为630*0.09元=56.7贴费为25000.09=90，比一台主变的方案的贴费多33.3表3-1 两种主结线方案的比较从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线（图3-2）略优于装设一台主变的主接线方案（图3-1），但按经济指标，则装设一台主变的方案（图3-1）远远优于装设两台主变的方案（图3-2），因此决定采用装设一台主变的方案（图3-1）。第4章 短路电流计算“短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相碰触。电网正常运行的破坏大多数是由短路故障引起的。因此，正确计算短路电流尤为重要。4.1 计算短路电流的目的（1）为保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。（2）为尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。4.2 短路计算的方法短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有名单位制法）和标么值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。4.3 标么值法计算短路电流4.3.1 标么值的概念标么制中各元件的物理量不用有名单位值，而用相对值来表示。相对值就是实际有名值与选定的基准值间的比值，即标么值从上看出，标么值是没有单位的。另外,采用标么值计算时必须先选定基准值。我们一般先选定基准容量Sd和基准电压Ud。根据三相交流电路中的基本关系，推得基准电流Id和基准电抗值分别为 （4-1） （4-2）据此，可以直接写出以下标么值表示式容量标么值 （4-3）电压标么值 （4-4）电流标么值 （4-5）电抗标么值 （4-6）在进行短路计算时，为方便起见通常选择基准值Sd100MVA，基准电压（Ud）为线路平均额定电压（Uc）。4.3.2 电力系统各元件电抗标么值的计算取Sd100MVA，UdUc 电力系统的电抗标么值为 （4-7） 电力变压器的电抗标么值为 （4-8） 电力线路的电抗标么值为 （4-9）4.3.3 用标么值法进行短路计算的方法短路电流中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算其总电抗标么值X*，由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点的电压无关，因此无需进行电压换算，这也是标么值法较之欧姆法优越之处。无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算为 （4-10）由此可求得三相短路电流周期分量有效值 （4-11）求得Ik(3)后，即可利用前面得公式求出I”(3)、I(3)、ish(3)和Ish(3)等。三相短路容量得计算公式为 (4-12)4.4 短路电流的计算过程与结果（1） 绘制计算电路图如图4-1图4-1短路计算电流（2） 确定基准值 设Sd=100MVA，Ud =10.5KV，高压侧，Ud1=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，则（3） 计算短路电路中各元件的电抗标幺值 电力系统 架空线路 查表得，得LGJ-185的X0=0.35/km，而线长8km。故 电力变压器 =4，故因此绘制等效电路，如图所示图4-2等效电路（4） 计算k-1点（10.5KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值 其它短路电流 三相短路容量（5） 计算k-2点（0.4KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值 其它短路电流 三相短路容量以上计算结果综合如表4-1所示：短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAk-12.012.012.015.133.0436.5k-215.815.815.829.0717.211表4-1 短路计算结果第5章 变配电所进出线的选择变配电所进出线方式有架空线和电缆两种。架空线用在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型供电设计中优先选用。电缆用在供电可靠性要求交高或投资较高的各类供电设计中优先选用。5.1 电缆型式的选择5.1.1 高压电缆线的选择根据电力工程电缆设计规范 GB50217-94规定，高压电缆的选择应遵循以下原则：（1） 一般环境和场所可用铝芯电缆；但有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆；（2） 埋地敷设的电缆，应采用外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆；（3） 在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆；（4） 敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆；（5） 电缆沟内敷设的电缆，一般采用裸铠装电缆、塑料护套电缆或裸铅包电缆；（6） 交联聚乙稀绝缘电缆具有优良性能，宜优先选用；（7） 电缆除按敷设方式及环境条件选择外，还应符合线路电压要求。5.1.2 低压电缆