毕业设计（论文）-35kv变电站供电系统的设计.doc

I 摘摘 要要 变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经 济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气 主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设 备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电所电气部分 投资大小的决定性因素。变电所是把一些设备组装起来，用来切断、接通、改 变或者调整电压的。在系统中，变电所成了输电和配电的集节点。 本次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷 发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电所的概 括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面 考虑，确定了 35KV，10KV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电 范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型 号，并进行了短路电流计算等内容，从而完成了 35KV 电气一次部分的设计。 关键词：关键词：变压器选择 负荷计算 短路电流 电气设备选择 II 目目 录录 摘摘 要要.I 绪绪 论论.1 第一章第一章 变电所概述变电所概述.2 1.1 变电所概述.2 1.2 变电所的作用和主要设备组成.2 第二章第二章 负荷计算及变压器选择负荷计算及变压器选择.4 2.1 负荷计算的目的和意义.4 2.2 负荷类型.4 2.3 需用系数法.4 2.4 负荷统计与计算.8 2.5 变压器选择.9 第三章第三章 电气接线选择电气接线选择.13 3.1 电气接线的设计原则和要求.13 3.2 电气接线的基本要求和设计.15 3.3 接线的设计.15 第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算.22 4.1 短路计算的目的.22 4.2 元件参数计算.23 4.3 短路电流计算.26 第五章第五章 电气设备的选择电气设备的选择.28 5.1 高压电气设备选择的一般标准.28 5.2 高压断路器及隔离开关的选择.29 5.3 电压互感器的选择.30 5.4 电流互感器的选择.31 5.5 电缆的选择.33 第六章第六章 变压器保护变压器保护.34 6.1 变压器保护.34 III 6.2 保护的整定计算.37 第七章第七章 防雷保护和接地保护防雷保护和接地保护.40 7.1 防雷保护.40 7.2 变电所接地设计.41 总总 结结.44 致致 谢谢.45 参考资料参考资料.46 第 1 页 绪绪 论论 变电所是电力网中线路的连接点，作用是变换电压、交换功率和汇集、分配电能， 它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。变电所中的电气部分通常被分为一次部 分和二次部分。本次是某 35KV 变电所的初步设计，主要为电气一次部分。本次设计属 于毕业设计,是在学习了相关专业课程(如发电厂电气部分 、 电力系统分析 、 电 力系统继电保护原理等),且对各类变电所了解后设计的。本次设计为我们在走上工 作岗位前对工程设计有细致的了解,并掌握一定的工程设计方法打下了基础。本次设计 主要包括变电所总体分析、电力系统分析、主接线选择、主变选择、无功补偿设备选 择、短路电流的计算、电气设备的选择、防雷设计、配电装置和平面设置等。在主接 线设计中，在 35KV 侧我们把两种接线方式在经济性、灵活性、可靠性三个方面进行比 较，最后选择 35KV 采用单母线分段接线方式。在 10KV 侧采用单母分段接线方式。 变电所内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些 保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似 故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定 时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电，这对 于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全和延长了其使用 寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分 有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可 以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠 性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电所的设计是工业效率提高 及国民经济发展的必然条件。 第 2 页 第一章第一章 变电所概述变电所概述 1.1 变电所概述 变电所是电力系统的重要组成部分，是把来自发电厂的电能经过变换实现远距离 输送和分配给用户的作用，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是 变电所设计的核心部分，也是构成电力系统的重要环节，电气主接线的设计直接影响 了全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电所电 气部分投资大小的决定性因素。 1.2 变电所的作用和主要设备组成 变电所主要作用就是改变来自发电厂的电能的电压实现合理的分配和电力传输， 为了使电能的质量良好以及设备安全，还要进行电压调整电力潮流控制以及输配电线 和变电所的保护。 变电所为了起到电能再分配的作用，有主变压器、输电线和开关设备、控制装置 与互感器、避雷器、调相器设备和其它设备组成。 1输电线和开关设备 在变电所内汇集着许多集中和分配电力的输配电线，与主变压器一起接在母线上， 在每一条线路的引出口装设断路器和隔离开关，断路器通常用于电路的送出、停止或 切换，当输、配电设备发生事故时则用来自动切断。 隔离开关用于输、配电线路时，在检修断路器等电气设备时断开它们以隔离电源， 有时用来切换母线环。 2控制装置与互感器 控制装置是变电所的中枢神经、值班员监视设备的运行状态，根据需要进行设备 的操作以及联合互感器进行电压、电流和功率的测量。 互感器的主要作用是将高电压、大电流转换成低电压、小电流进行测量或保护。 3 调相设备 第 3 页 调相设备，因为重负荷是使电流超前，轻负荷时使电流滞后，所以用来进行电压 的调整，保护电能的经济性，可靠性和设备的稳定性。 4 其它设备 变电所内除上述设备外，还有接地和屏蔽装置、站内电源蓄电池、照明设备 等其它各种设备。 第 4 页 第二章第二章 负荷计算及负荷计算及变压器选择变压器选择 2.1 负荷计算的目的和意义 负荷计算是指矿区总体供电规划中对矿区各种企业用户总负荷的概略计算。通过 计算得到的变电所负荷容量（或电流）是确定供电系统、选择变压器容量、选择电气 设备、导线截面和依表量程的依据，也是继电保护整定的重要数据。 2.2 负荷类型 负荷类型：根据负荷的用电程度不同将电力负荷分为三级：一级负荷、二级负荷、 三级负荷。 一级负荷：中断供电将造成人身的伤亡，在政治上造成重大的经济损失如：重大 的交通枢纽、通讯枢纽，大型国际活动中心和大量人员集中的公共场所，还有中断供 电将使重要的设备损坏，产品报废，重要负荷中断将发生爆炸，火灾和中毒等给人民 的生活带来影响。 二级负荷：中断供电在政治上经济上造成较大损失使连续的生产过程被打乱，需 要长时间才能够恢复，使企业减产影响重要单位的正常工作使公共场所秩序混乱。 三级负荷：中断供电后无重大的影响。 (1)对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对 全部一级负荷不间断供电。 (2)对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证 全部或大部分二级负荷的供电。 2.3 需用系数法 由于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷，成组设备中各负荷的功率因数（ ）不同，一般又不同时工作，最大负荷不同时出现等情况，所以难以精确地计算 cos 第 5 页 变电所负荷。故本设计采用了较为精确的需用系数法来进行变电所负荷计算，其计算 简便，煤矿系统的供电设计目前主要采用这种方法。 表 2-1 电力负荷统计及计算 设备容量 kW 计算容量编号设备名称电 动 机 型 安 装 台 数/ 工 作 台 数 安装 容量 工作 容量 需用 系数 Kx 功率 因数 cos tan 有功 功率 kW 无功 功率 kvar 视在 功率 kVA 一地面高压 1主井提升机绕1/1148014800.840.850.621243.2770.81462.6 2副井提升机绕1/19859850.840.850.62827.4513973.4 3压气机同5/3225013500.570.950.331282.5-5941413.4 4东风井同2/116008000.490.920.426784-336853 5西风井同2/1200010000.480.950.33960-4301052 二地面低压 1洗煤厂 - 105010500.790.840.646829.5535.9987.5 2机修厂 - 4504500.560.750.882252222.3336 3铁路煤仓 - 6006000.750.760.855450384.8592.1 4矸石山 - 1501500.850.820.696127.589155.5 5坑木加工厂 - 2502500.80.830.67200134241 6工人村 - 5605600.750.820.698420293.2512.2 7支农 - 4504500.820.840.646369238.4439.3 8地面低压 - 125012500.860.830.6721075722.41295.2 第 6 页 及照明 9东西风井 低压侧 - 75750.820.850.6261.538.172.4 三井下负荷 1主排水泵鼠7/4560032000.530.870.567296816833412 2 东翼一采区 - 8508500.620.631.23527648.2836.5 3东翼二采区 - 9809800.630.651.17617.4722.4949.8 4西翼一采区 - 100010000.630.641.2630756984.4 5西翼二采区 - 8008000.640.6517 6井底车场 - 2902900.840.850.62243.6151286.6 1.用电设备供电时的计算负荷 （2-1） 1 max ef xe L PK PK P （2-2） maxmaxtan QP （2-3） 22 maxmaxmax SPQ 其中：负荷系数； f K ：用电设备的实际负荷；P ：用电设备的额定负荷； e P ：用电设备实际负荷时的效率； ：线路的效率，一般取 0.90.9s； L ：单一负荷的需用系数； 1 x K (2-4) 1 f x L K K ：用电设备的功率因数角。 2 用电设备的计算负荷 第 7 页 （2-5） maxxe PKP maxmaxtanj QP 22 max maxmaxmax cos pj P SPQ 其中：成组负荷的需用系数 （2-6） x K jt x pjL K K K ：该组设备的同时系数 （2-7） t K e t e P g K P ：该组设备的负荷系数 （2-8） f K f e Pg K Pg ：该组设备的加权平均效率； pj ：该组设备的加权平均功率因数。cos pj 3 总计算负荷 因各用电设备组的最大负荷常常不是在同一时刻需要，所以，计算总的计算负荷 时，应该将各用电设备组计算负荷之和再乘以组间的最大负荷同时系数。一般地， maxt K 组数越多，越小。 maxt K （2-9） maxmaxmaxti PKP maxmaxmaxti QKQ 22 maxmaxmax SPQ 2.4 负荷统计与计算 (1) 用电设备分组，确定各组用电设备的总额定容量。 (2)查出各用电设备组的需要系数和功率因数，根据公式 2-1 计算出各用电 x Kcos 第 8 页 设备组的计算负荷。 (3) 对主提升机 =0.84，=0.85，=0.62 x Kcostan 则有功功率 P=14800.84=1243.2kW； e P x K 无功功率 Q=Ptan=1243.20.62=770.8kvar； 视在功率 S=P/cos=1243.2/0.85=1462.6kVA； (4)压气机：其电机为同步电机 对于同步电机，Q 的数值应为同步电动机的补偿能力（估算值） 。同步电动机的补 偿能力百分数可查到（查=曲线） 。q o I No I . P=22500.57=1282.5kW i P x K 压风机的负荷率=需用系数/同时系数 =0.57/0.6=0.95 查表=0.44q kvar3 450 0.44594 N QqS S=1413.4kVA 22 QP 22 1282.5( 594) 同样方法可计算出其它各用电设备组的计算负荷注：主扇风机、压风机等功率因 数超前，表示其无功电流为容性，即提供无功功率，起无功补偿作用，它们的计算无 功功率为负值。 第 9 页 2.5 变压器选择 1变压器容量和台数的选择 变压器容量的考虑原则： (1).变压器容量选择一般应按变电所建成后 10 年内的规划负荷选择，并适当考虑 到远期发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。 (2).根据变电所的负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电所应 考虑一台主变压器停运时，其余主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、二级负荷；对一般性变电所，当一台主变停运时，其余主变压器应能 保证全部负荷的 65。 (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（主要考虑备用品，备件及维修方便） 。 为了保证供电可靠性，变电所一般装 设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。 主变台数的考虑原则： （1）对大城市，医院，重要会议室等一次变，装两台主变为宜。 （2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可考虑装设 3 台主变压 器。 （3）对不重要的较低电压等级的变电所，可以只装设一台主变压器。 本变电所属于以三级负荷为主的较低电压等级变电所，选择安装一台主变压器。 2调压方式的确定 调压方式是指采用有载（带负荷）调压或手动（不带负荷）调压方式。根据相关 规程规定，在满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式，手动调压方式的变压 器便宜维修方便。对于 35KV 站的设计，可采用手动调压方式。但是，近年随着对变 压器质量要求的提高和有载调压变压器质量的提高，作为城市变电所一般选择有载调 压方法。 3容量比 第 10 页 变压器的绕组容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50 等几种。对于本次设计 35KV 变压器总容量不大，其绕组容量对于造价影响不大，所以可考虑采用 100/100/100 的容量比。 4变压器阻抗的选择 在电力工程电气设计手册中和相应规程中指出：变压器各侧阻抗的选择 必须从电力系统的稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的 调压手段和并列运行等方面综合考虑，并应由对工程起决定作用的因素来确定。 变压器的阻抗的选择实际上是指三个绕组在变压器铁心中缠绕的位置，由此可以 分为升压结构和降压结构两种类型。 由于绝缘因素，高压绕组总是放在最外侧，而中、低压绕组可以分别缠绕在变压 器铁心的中间或最里面。由于变压器的阻抗实际上就是绕组的漏抗，因此可见升压结 构的变压器 12 U 大，而降压变压器结构的 13 U 大。那么应该看潮流传输的大小，在传输 潮流的的一次采用阻抗小的以减少正常损耗。 （1）变压器冷却方式的选择 变压器冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油 循环等!按一般情况，35KV 变电所宜选用强迫导向油循环。 （2）变压器各侧电压等级的选择 在发电厂或变电所电源侧，为了保证向线路末端供电的电压质量，既保证在 10% 电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证比额定值高出 5%，因此，对于 35KV 的变 电所，考虑到要选择节能新型的，35KV 侧选 37KV，10KV 侧选 10.5KV。 （3）绕组接线组别的确定 我国 110KV 及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35KV 采用“Y” 联接，其中性点多通过消弧线圈接地；35KV 以下高压电，变压器三相绕组都采用 “D”联接。因此，普通双绕组一般选用 YN，d11 接线；三绕组变压器一般接成 YN，y，d11 或 YN，yn，d11 等形式。近年来，也有采用全星形接线组别的变压器， 即变压器高、中、低三侧均接成星形。这种接线零序组抗大，有利于限制短路电流， 第 11 页 也便于在中性点处连接消弧线圈。缺点是正弦波电压波形发生畸变，并对通信设备产 生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。 5.变压器及出线型号的选择 变压器型号的选择 根据资料，计算出两台变压器的容量 MVA P SN7 . 8 9 . 0 8 . 7 cos max 考虑到一台主变压器故障时，另一台主变压器能满足全部重要负荷的 %65 用电， 故每台主变压器的容量为 MVASS NN .75%65 1 ,故采用变压器型号为： 35KV 铝线双绕组电力变压器 35 6300 1SJL 高压侧额定电压： KVUN35 1 低压侧额定电压： KVUN 5 . 10 短路损耗： KWPK52 空载损耗： KWP.28 0 短路电压： 5 . 7% k U 空载电流： 1% 0 I 变压器出线型号的选择 按经济电流密度选择变压器出线型号 求线路的工作电流，已知 hT6000 max ，查表得经济电流密度 2 9 . 0 mm A jec ，根 据已知参数求线路工作电流，则有 A U p I n c c 5000 9 . 0103 7800 cos3 求经济截面 有 2 556 9 . 0 5000 mm j I A ec c ec 第 12 页 每回导线截面 2 278 2 556 2 mm A A ec ec 查表得选标准截面为的钢芯铝绞线： 2 300mm300LGJ 查表得 KM X .40 0 ; 400LGJ 的 KM X .40 1 第 13 页 第三章第三章 电气接线选择电气接线选择 3.1 电气接线的设计原则和要求 变电所设计的合理以及供电和运行是否安全可靠，很大程度上取决于主接线的设 计，因此，选择主接线应进行多方案的技术经济比较后决定。 变电所电气主接线系指变电所的变压器，输电线路怎样与电力系统相连接，从而 完成输配电任务，变电所的主接线是电力系统接线组成的一个重要组成部分。主接线 的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配 电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。 1接线的设计原则 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素，变电所是枢纽变电 所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中 的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。 （1）考虑近期和远期的发展规模 变电所接线设计应根据 10 年内或更长远电力系统发展规划进行。应根据负荷的大 小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式， 来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。 （2）考虑主变台数对接线的影响 变电所变压器的容量和台数，对变电所接线的选择将产生直接的影响，通常对大 型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、 灵活性的要求也高，而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性 要求低。 （3）考虑备用容量的有无和大小对接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障 停运情况下的应急要求，电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不 第 14 页 同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运，当线路故障时允许 切除线路、变压器的数量等，都直接影响接线的形式。 2接线设计的基本要求 根据我国能源部关于220500KV 变电所设计技术规程SDJ288 规定：“变 电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性 质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定，并应综合考虑供电可靠、运 行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。 ” 1.可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性 的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，经过优 先，现今采用主接线的类型并不多，主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二 部分在运行中可靠性的综合，评价主接线可靠性的标志是： （1）断路器检修时是否影响供电。 （2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以 及能否保证对理要用户的供电。 2.灵活性 接线的灵活性有以下几方面要求： （1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满 足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。 （2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修， 且不致影响对用户的供电。 （3）扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二 次设备改造量最小。 3.经济性 （1）经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。 （2）电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的 第 15 页 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，变电所的 主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线。 3.2 电气接线的基本要求和设计 根据35110KV 变电所设计规范： 第 3.2.1 条：变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、出线回路数、设备 特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投 资和便于扩建等要求。 第 3.2.3 条：35110KV 线路为两回及以下时，宜采用桥形线路变压器组或线路分 支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形单母线或分段单母线的接线，3563KV 线路为 8 回及以上时，亦可采用双母线接线，110KV 线路为 6 回及以上时，宜采用双母线接 线。 第 3.2.4 条：在采用单母线、分段单母线或双母线的 35110KV 主接线中，当不 允许停电检修断路器时，可以设置旁路设施。 当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接线， 当 110KV 线路为 6 回及以上，3563KV 线路为 8 回及以上时，可装设专用的旁路断 路器，主变压器 35110KV 回路中的断路器，有条件时，亦可接入旁路母线，采用 SF6 断路器的主接线不宜设旁路设施。 3.3 接线的设计 综合以上规程规定，结合本变电所的实际情况， 35KV 侧有 2 回出线（近期 1 回， 远景发展 1 回） ，10KV 侧有 8 回出线（近期 5 回，远景发展 3 回）.又由前面的变电所 分析部分和负荷情况分析部分，该变电所在整个电力网络中处于重要的地位，各侧均 不允许断电，故可对各电压等级侧主接线设计方案作以下处理： 135KV 侧 根据要求可以草拟以下三种方案： 第 16 页 方案三：桥式接线方式 当有两台变压器和两条线路时，在变压器线路接线的基础上，在其中间加一连 接桥，则成为桥式接线，方案三如图 3-3 和 3-4 所示： 图 3-3 内桥接线图 图 3-2 方案 2 单母分段接线图图 3-1 方案 1：单母分段带旁路接线图 第 17 页 图 3-4 外桥接线图 桥式接线按照连接桥断路器的位置，可以分为内桥和外桥接线两种接线，桥式接 线中，四个回路只有三台断路器，所以用的断路器数量最少，接线也最经济。 内桥式接线的特点是连接桥断路器在变压器侧，其它两台断路器接在线路上，因 此，线路的投入和切除比较方便，并且当线路发生短路故障时，仅故障线路的断路器 调闸，不影响其他回路的运行。但是，当变压器故障时，则与该变压器连接的两台断 路器都要调闸，从而影响了一回未发生故障线路的运行。此外，变压器的投入与切除 的操作比较复杂，需要投入和切除与该变压器连接的两台断路器，也影响了一回未故 障线路的运行。鉴于变压器属于可靠性高的设备，故障率远较线路小，一般不经常切 换，因此系统中应用内桥接线的较为普遍。 外桥接线的特点恰好与内桥式接线相反，连接桥断路器在线路侧，其他两台断路 器接在变压器的回路中。所以，当线路故障和进行投入与切除操作时，不影响其他回 路运行，故外桥接线只适合于线路短，检修和倒闸操作频繁以及设备故障率较小，而 变压器由于按照经济运行的要求需要经常切换的情况。此外，当电网有穿越性功率经 过变电所时，也有采用外桥接线的，因为穿越性功率仅经过连接桥上的一台断路器。 为了在检修出线和变压器回路中的断路器时不中断线路和变压器的正常运行，有 时再在桥行接线中附加一个正常工作时断开的带隔离开关的跨条。在跨条上装设两台 隔离开关的目的是可以轮换停电检修任何一组隔离开关。 桥式接线可以展成为单母线分段或双母线接线，但是需要设计好预留今后发展时 增加的间隔位置，同时扩建时继电保护和二次回路更改较多，需要在设计时采取措施。 第 18 页 按照简化接线的设计原则，35KV 最终定为 2 回，考虑到变电所建成后将在该地区 形成环网供电，故 35KV 单母线分段接线，线路故障时可用外桥断路器代替出线间隔 断路器切除故障。 210KV 侧 根据要求可以草拟以下两种方案： 图 3-5 方案 1 单母分段带旁母接线图 第 19 页 图 3-6 方案 2 单母分段接线图 第 20 页 表 3-1 两种方案进行比较 方案项目 方案 1 单母分段带旁母接线方案 2 单母分段 可 靠 性 用断路器把母线分段后,对重 要用户可从不同段引出两个 回路, 保证不间断供电，可 靠；检修出线断路器，可以 不停电检修，供电可靠性高 用断路器把母线分段后,对重要用 户可从不同段引出两个回路,可靠， 适合用于屋内布置，可采用手车 式断路器，这样可保证进出线检 修时不中断供电 灵 活 性 当一回线路故障时,分段断路 器自动将故障段隔离,保证正 常段母线不间断供电,不致使 重要用户停电 当一回线路故障时,分段断路器自 动将故障段隔离,保证正常段母线 不间断供电,不致使重要用户停电， 且扩建方便 经 济 性 占地面积大，多一旁路增加 了投资占地面积小，但小车投资多 方案三：桥式接线方式 当有两台变压器和两条线路时，在变压器线路接线的基础上，在其中间加一连 接桥，则成为桥式接线。 桥式接线按照连接桥断路器的位置，可以分为内桥和外桥接线两种接线。桥式接 线中，四个回路只有三台断路器，所以用的断路器数量最少，接线也最经济。 内桥式接线的特点是连接桥断路器在变压器侧，其它两台断路器接在线路上。因 此，线路的投入和切除比较方便，并且当线路发生短路故障时，仅故障线路的断路器 调闸，不影响其他回路的运行。但是，当变压器故障时，则与该变压器连接的两台断 路器都要调闸，从而影响了一回未发生故障线路的运行。此外，变压器的投入与切除 的操作比较复杂，需要投入和切除与该变压器连接的两台断路器，也影响了一回未故 障线路的运行。鉴于变压器属于可靠性高的设备，故障率远较线路小，一般不经常切 换，因此系统中应用内桥接线的较为普遍。 外桥接线的特点恰好与内桥式接线相反，连接桥断路器在线路侧，其他两台断路 器接在变压器的回路中。所以，当线路故障和进行投入与切除操作时，不影响其他回 路运行，故外桥接线只适合于线路短，检修和倒闸操作频繁以及设备故障率较小，而 变压器由于按照经济运行的要求需要经常切换的情况。此外，当电网有穿越性功率经 第 21 页 过变电所时，也有采用外桥接线的，因为穿越性功率仅经过连接桥上的一台断路器。 为了在检修出线和变压器回路中的断路器时不中断线路和变压器的正常运行，有 时再在桥行接线中附加一个正常工作时断开的带隔离开关的跨条。在跨条上装设两台 隔离开关的目的是可以轮换停电检修任何一组隔离开关。 桥式接线可以展成为单母线分段或双母线接线，但是需要设计好预留今后发展时 增加的间隔位置，同时扩建时继电保护和二次回路更改较多，需要在设计时采取措施。 综上由表中分析可以知道，10KV 电压级，综合考虑主接线的基本要求，合理虑 农村电力负荷的基本情况以及农村的经济状况，通过比较，最后选择第（2）方案，即 采用单母分段的电气主接线形式。这种主接线形式能够满足市区各级电力负荷的用电 要求，考虑了今后随着经济的发展，还有扩建和扩展的可能，另外，由于进出线回路 数比较多，且各回路出线的负荷等级中一，二级负荷较多。因此，选择了单母分段的 主接线形式。 综上分析可以得出：高庄新建变电所的电气主接线形式为， 35KV 电压级采用单 母分段的主接线形式，10KV 电压级则采用单母分段的主接线形式。 按照简化接线的设计原则，35KV 最终定为 2 回，考虑到变电所建成后将在该地区 形成环网供电，故 35KV 单母线分段接线，线路故障时可用外桥断路器代替出线间隔 断路器切除故障。 第 22 页 第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算 4.1 短路计算的目的 短路是电力系统最常见、并且对电力系统运行产生严重影响的故障。短路的结果 将使系统电压降低、短路回路中电流大大增加并产生大量的热，可能破坏电力系统的 稳定运行和损坏电气设备甚至会发生火灾造成更大的经济损失，所以电气设计和运行， 都需要对短路电流进行计算。 1.短路电流的危害： 在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几 十倍，通常可达数千安。短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并 且使设备温度急剧上升有可能损坏设备甚至发生火灾；在短路点附近电压显著下降， 造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路 电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步， 而使整个电力系统的运行解列。 2.短路电流实用计算的基本假设条件： （1）系统在正常工作时三相是对称的。 （2）电力系电力系统中各元件的磁路不饱和，即各元件的电抗值与电流大小无关； （3）各元件电阻，一般在高压电路中都略去不计，但在计算短路电流的衰减时间 常数应计及元件电阻。此外，在计算低压网络的短路电流时，应计元件电阻，但可以 不计算复阻抗，而是用阻抗的绝对值进行计算。 （4）输电线路的电容忽略不计。 （5）变压器的励磁电流忽略不计，相当于励磁阻抗回路开路，这样可以简化变压 器的等值电路。 第 23 页 4.2 元件参数计算 为了简便计算,计算方法采用标幺值法,并且采用以下假设条件： （1）假设系统有无限大的容量用户处短路后,系统母线电压能维持不变。即计算阻 抗比系统阻抗要大得多。具体规定：对于 335KV 级电网中短路电流的计算,可以认为 110KV 及以上的系统的容量为无限大,只要计算 35KV 及以下网络元件的阻抗。 （2）在计算高压电路中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗、 而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有