35KV-10KV变电站设计.doc

任务书一 、设计要求1、建立工程设计的正确观点，掌握电力系统设计基本原则和方法；2、培养独立思考、解决问题的能力；3、学习使用工程设计手册和其他参考书的能力；学习撰写工程设计说明书。二 、原始资料1、某重型机械厂为保证供电需求，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、当地供电部门提供两个供电电源，供设计者选择。距本机械厂南10Km处有一区域变电所，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600MVA。距本机械厂南5Km处有一某变电所，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250MVA。3、区域变电所35KV馈出线定时限过电流保护正定时间为1.8s,某变电所10KV馈出线过电流保护正定时间为1.1s。4、工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，考虑以后装设的组电容器，提高功率因素，故要求预留两个间隔。5、在总降压变电所35KV侧进行计量。6、本变电所10KV母线到各个车间均用电缆供电，由于锅炉房供电要求有较高的可靠性，故为一级负荷，其余为三级负荷，年最大有功负荷利用小时数Tmax=2300h。三、负荷计算和无功补偿负荷1.计算的目的计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也不能定得过小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘体过早老化甚至烧毁，因此，必须合理确定计算负荷。确定用户的计算负荷是选择电源进线和一、二次设备的基本依据，是供配电系统设计的重要组成部分，也是与电力部门签订用电协议的基本依据。在工业企业的供电设计中，学会计算或估算全厂电力负荷的大小是非常重要的，它是正确选择供电系统中导线、开关电器、变压器等的基础，也是保障供电系统安全可靠运行必不可少的重要一环。2.负荷计算方法常用的负荷计算方法有需用系数法、二项式法、利用系数法、ABC法、单位产品耗电法和单位面积功率法等。在实际工程配电设计中，广泛采用需用系数法。需要系数法的优点是简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算，二项式法适用于机加工车间，有较大容量设备影响的干线和分支干线的负荷计算。但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。本设计采用需要系数法确定。2.1单组用电设备的计算负荷的确定主要计算公式有有功功率 （1）无功功率 （2）视在功率 （3）计算电流 （4）式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率的计算负荷；该用电设备组的设备容量总和，但不包括备用设备（kW）；与运行功率因数角相对应的正切值；该用电设备组的计算电流（A）； 额定电压（kV）；该用电设备组的需用系数。2.2多组用电设备的计算负荷的确定主要计算公式有功功率 （5）无功功率 （6）视在功率 （7）计算电流 （8）式中 、为配电干线或车间变电所低压母线的有功、无功、视在计算负荷；同时系数，本设计取0.9；m该配电干线或车间变电所低压母线上所接用电设备组总数；、为对应于某一用电设备组的需用系数、功率因数角正切，总设备容量；该干线或低压母线上的计算电流（A）；该干线或低压母线的额定电压。这些计算功率和计算电流是选择车间变电所变压器容量和导体截面等参数的依据。如果在低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组，则低压母线上的武功计算负荷为其中 低压母线上静电电容器组的容量（kvar）。车间用电设备组和工厂计算负荷的确定由于本设计需要选择设备，应该采用比较详细的的计算方法，这里选择逐级计算法。逐级计算方法是指根据用户的供配电系统图，从用电设备开始，朝电源方向逐级计算，最后求出用户总的计算负荷的方法。本次设计的供配电系统图如图1所示。图3-1 供配电系统图3.车间变电所以及总降压变电所计算负荷的确定3.1 车间变电所低压侧计算负荷的确定根据以上公式，以电机修理车间为例该车间有三组设备进行负荷统计：由第一组设备数据可知：，可得 无功计算负荷 视在计算负荷 由第二组设备数据可知： ，可得 无功计算负荷 视在计算负荷 由第三组设备数据可知： ，可得 无功计算负荷 视在计算负荷 该车间总的有功计算负荷 该车间总的无功计算负荷 该车间总的视在计算负荷 计算电流 用同样的方法可求得其他车间的计算负荷如表一所示：机械加工厂车间有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷新产品试验车间有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷原料车间有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷备件车间有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷锻造车间有功计算负荷 有功计算负荷 视在计算负荷表3-1 工厂各车间负荷情况及转供负荷情况序号车间名称设备容量（kW）Kdcostan计 算 负 荷1电机修理车间25500.250.821.17637.5522.75824.422016.611900.20.531.58238376.04445.036500.350.551.51227.5343.53343.532机械加工车间5200.60.60.85312265.2409.481301.45700.350.80.78199.5155.61253.018800.250.51.61220354.2416.963新产品试验车间3000.750.750.88225198299.711479.53400.560.750.88190.4167.52253.631600.570.740.9091.282.08122.76500.560.840.64364232.96432.164原料车间5700.650.780.80370.5296.4474.471624.923000.300.800.75690517.5862.55备件车间7000.640.760.85448380.8587.971009.55280.350.760.85184.8157.08242.546锻造车间36000.800.800.7828802246.43652.49 5549.44.无功功率补偿及其计算工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。并联电容器的补偿方式有三种：高压集中补偿、低压集中补偿、低压分散补偿。（一）高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在总降压变电所610kV母线上，如图3-2所示。该补偿方式只能补偿总降压变电所的610kV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对无功功率在企业内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较其它补偿方式差。但由于装设集中，运行条件好，维护管理方便，投资较少。且总降压变电所610kV母线停电机会少，因此电容器利用率高。这种方式很普遍。图3-2 高压电容器集中补偿的结线（二）低压集中补偿低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所或建筑物变电所的低压母线上。该补偿方式只能补偿车间变电所或建筑物变电所低压母线前变压器和高压配电线路及电力系统的无功功率，对变电所低压母线后的设备则不起补偿作用。但其补偿范围比高压集中补偿要大，而且该补偿方式能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济。这种低压电容器补偿屏一般可装在低压配电室内，运行维护安全方便。该补偿方式在用户中应用相当普遍，其接线方式见图3-3。图3-3 低压电容器集中补偿的结线低压集中补偿的电容器组的结线。电容器也采用形接线，和高压集中补偿不同的是，放电装置为放电电阻或220V，1525W的白炽灯的灯丝电阻。如果用白炽灯放电的话，白炽灯还可起指示电容器组是否正常运行的作用。（三）低压分散补偿单独就地补偿是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率较低。同时存在小容量电容器的单位价格、电容器受到机械震动及其他环境条件影响较远，不便于实现其他补偿的场合。如图3-4所示为低压电容器分散补偿的接线。图3-4 低压电容器分散补偿的结线（四）本设计要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，为了达到经济性效果，每个车间的功率因数尽可能达到0.9，可以选定要达到的功率因数是0.92选用低压分散补偿，其功率补偿计算如下：1.对于电机修理车间, 10kV低压母线（380V）进行自动补偿查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为则实际补偿容量为补偿后10KV二次侧视在计算负荷为补偿后的功率因数2.对于机械加工车间, 10kV低压母线（380V）进行自动补偿查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为 则实际补偿容量为补偿后10KV二次侧视在计算负荷为补偿后的功率因数3.对于新产品试验车间, 10kV低压母线（380V）进行自动补偿查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为 则实际补偿容量为补偿后10KV二次侧视在计算负荷为补偿后的功率因数4.对于原料车间, 10kV低压母线（380V）进行自动补偿查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为 则实际补偿容量为补偿后10KV二次侧视在计算负荷为补偿后的功率因数5.对于备件车间, 10kV低压母线（380V）进行自动补偿查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为 则实际补偿容量为补偿后10KV二次侧视在计算负荷为补偿后的功率因数6.对于锻造车间, 10kV低压母线（380V）进行自动补偿查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为 则实际补偿容量为补偿后10KV二次侧视在计算负荷为补偿后的功率因数3.2车间变电所高压侧（10kV）计算负荷的确定主要计算公式有 （9） （10） （11）其中，。NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 NO.6 10kV高压侧的计算负荷 3.3总降压变电所一次侧(35KV )计算负荷的确定主要计算公式 （12） （13） （14）35kV一次侧计算负荷为 满足要求。表3-2 工厂负荷统计表计 算 内 容车间1T计算负荷1T低压侧负荷882.4271.46923.211402.7变压器1T损耗13.8555.41T高压侧负荷896.25326.8595455.1车间2T计算负荷2T低压侧负荷585.2140601.71914.2变压器2T损耗936.12T高压侧负荷594.23176.1619.7735.8车间3T计算负荷3T低压侧负荷696.48200.56724.781101.2变压器3T损耗10.8743.493T高压侧负荷707.35244748.2543.2车间4T计算负荷4T低压侧负荷848.4291.12896.961362.8变压器4T损耗13.4553.824T高压侧负荷861.85344.94928.3255.6车间5T计算负荷5T低压侧负荷506.24190.3540.83821.7变压器5T损耗8.132.455T高压侧负荷514.31222.75560.4832.4车间6T计算负荷6T低压侧负荷28801166.43107.234721变压器6T损耗46.61186.436T高压侧负荷2926.611352.833224.16186.110KV侧总计算负荷5525.512267.355972.62344.8总降变损耗101.88407.52全厂计算负荷56152625.716198.69102.3表3-3 10kV高压母线自动补偿前后计算负荷及功率因数统计项 目计 算 负 荷1号车间10KV低压侧补偿前负荷0.661327.262016.62号车间10KV低压侧补偿前负荷0.68852.561301.43号车间10KV低压侧补偿前负荷0.72973.781479.54号车间10KV低压侧补偿前负荷0.791069.461624.95号车间10KV低压侧补偿前负荷0.76664.411009.56号车间10KV低压侧补偿前负荷0.793652.495549.41号车间10KV低压侧无功补偿容量-7202号车间10KV低压侧无功补偿容量-4803号车间10KV低压侧无功补偿容量-4804号车间10KV低压侧无功补偿容量-3605号车间10KV低压侧无功补偿容量-2406号车间10KV低压侧无功补偿容量-10801号车间10KV低压侧补偿后负荷0.956923.21402.72号车间10KV低压侧补偿后负荷0.97601.71914.23号车间10KV低压侧补偿后负荷0.96724.781101.24号车间10KV低压侧补偿后负荷0.946896.961362.85号车间10KV低压侧补偿后负荷0.936540.83821.76号车间10KV低压侧补偿后负荷0.9273107.234721主变压器功率损耗89.6358.435kV侧负荷总计0.9065615.12625.716198.69102.3四.确定总降压变电所主变压器型式、容量和数量1.确定总降压变电所主变压器型式变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和适用。变压器按功能分有升压变压器和降压变压器；按相数分有单相和三相变压器；按绕组导体的材质分有铜绕组和铝绕组变压器；按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类，其中油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等，而干式变压器又有浇注式、开启式、充气式等；按用途分又可分为普通变压器和特种变压器；按调压方式分有无载调压变压器和有载调压变压器。在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10-M、S11、S11-M等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ、SGZ3等）。本设计选择S9系列三相油浸自冷电力变压器。下列是各容量变压器的参数：表4-1 S9-102500/10三相油浸式无励磁调压电力变压器技术参数如下（6KV与10KV的参数相同）额定容量(KVA)电压组合联接 组标号空载 损耗 (W)负载 损耗 (W)短路 阻抗 (%)空载 电流 (%)重量(kg)外形尺寸(mm)轨距(mm) 纵向*横向高压 (KV)分接(%)低压 (KV)器身重油重总重长*宽*高106 6.3 10 10.5 115% 或 2*2.50.4Yyn0 或 Dyn11803404.04.012055220840*500*1050400*400201104603.513565255860*500*1050400*40030130600/6302.318080310940*520*1100400*40050170870/9102.020092400960*550*1140450*400632001040/10901.926096425960*560*1160450*400802501250/13101.9270110505975*550*1180450*4001002901500/15801.8340115545990*550*1320450*4001253401800/18901.73501356351020*570*1330550*4001604002200/23101.64301557101030*630*1370550*5502004802600/27301.55151808351090*640*1320550*5002505603050/32001.46202059851120*640*1460650*5503156703650/38301.470521511001130*710*1480650*5504008004300/45204.51.382525012901400*800*1500750*5505009605150/54101.294529014851510*870*1530750*660630120062001.1113034017601590*890*1610750*660800140075001.0136040021401730*890*1680850*66010001700103001.0147044024001750*980*1770850*82012501950120000.9179053029101840*1080*1830850*82016002400145000.8212059033701910*1120*1930900*82020003000171000.7262074041702150*1200*2170900*82025003300232000.7300088049502160*1320*2190950*820注: 1.可根据用户需求提供各种电压组合、短路阻抗、联结方式的S9变压器2.可根据用户需求提供特殊的变压器,如有载调压变压器、有载调压变压器、带封闭罩式变压器等3.表中重量及外形尺寸数据仅供参考4.对于额定容量为500KVA及以下的变压器,表中斜线上方的负载损耗值适用于Yyn0联结组,斜线下方的负载损耗值适用于Dyn11联结组2.总降压变电所主变压器台数和容量的确定2.1主变压器台数的选择（一）主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。 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。应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台。对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器。三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。（二）选择主变压器台数按其负荷性质要求为：本厂大部分车间为一班工作制，年最大有功负荷利用小时数为2300h，属于三级负荷。但由于该厂离市区较远，消防用水需要厂方自备。锅炉房供电要求有较高的可靠性，其中60%为一二级负荷。本机械厂变电所从220/35kV变电站以35kV双回路架空线路引入本厂。一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行，该变电站距厂南5km。（三）根据以上工厂的负荷性质和电源情况，工厂总降压变电所的主变压器考虑装设一台或两台主电力变压器两种方案。2.2主变压器容量的选择1、装设一台时，应满足：主变压器容量应不小于总计算负荷，即 （15）2、装设两台时，应满足：每台变压器的容量不应小于总的计算负荷的60%，最好为总计算负荷的70%左右，即 （16） 同时每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷之和，即 （17）（一）各车间变电所所选变压器的台数及容量：NO.1 选择一台S9-1250/10变压器。NO.2选择两台S9-800/10变压器。NO.3选择一台S9-1000/10变压器。NO.4选择一台S9-1250/10变压器。NO.5选择一台S9-630/10变压器。NO.6选择二台S9-3150/10变压器（二）总降压变电所变压器容量和台数的选择:装设两台时，选择两台S9-4000/35型变压器。装设一台时，选择S98000/35型低损耗配电变压器。三、绕组数和接线组别的确定该变电所有二个电压等级，所以选用双绕组变压器， 35KV采用Y形连接，10KV采用连接,连接组型号为Yd11。四、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、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%35%。强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然冷却方式。五、变配电所工厂总降压变电所的所址1.车间变电所所址的选择一般在靠近负荷中心设变配电所，包括变压器室，高压配电室、低压配电室、控制室、值班室、维修室。在负荷比较大而集中的车间设车间变电所。 变配电所应尽量远离多尘、有腐蚀性气体的场所，如无法远离，则不设在污染源的下风侧。变压器室尽量避免西晒，配电室一般应有个门，各房间的门均应朝外开，当高压室与控制室、低压室间有门相通时，门应朝控制室或低压室方向开。 1.1车间变电所所址选择的要求(1) 接近负荷中心这样可以缩短低压配电线路，降低了线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。 (2) 接近电源侧。 (3) 设备运输方便应考虑到电力变压器和高低压开关柜等大件设备的运输通道。(4) 不应设在有剧烈振动的场所振动场所不仅影响变配电所本身建筑及其中设备的安全，而且可导致开关设备和继电保护、自动装置的误动作。(5) 不应设在厕所、浴室附近及地势低洼和易积水的场所。(6) 不宜设在有爆炸危险和火灾危险环境的正下方或正上方。(7) 不应妨碍企业单位的发展，并适当考虑将来发展的可能。1.2 车间变电所的总体布置及要求(1) 车间变电所的总体布置及要求便于运行维护；保证运行安全；便于进出线；节约土地和建筑费；留有发展余地。图5 工厂总平面布置图六、主接线的选择1. 变电所主接线1.1变电所的构成变电所由一次回路和二次回路构成。（一）一次回路 供配电系统中承担输送和分配电能任务的电路，称一次回路，也称为主电路或主接线。一次电路中所有的电气设备称为一次设备，如变压器、断路器、互感器等。一次设备按功能分为以下几类。1、变换设备 按电力系统的要求，改变电压或电流大小的设备，如变压器、电流互感器、电压互感器等。2、控制设备 用来控制一次电路通、断的设备，如高低压短路器、开关等。3、保护设备 用来控制一次电路通、断的设备，避雷器等。4、补偿设备 用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设备，如并联电容器等。5、成套设备为了节省空间，按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设备及其相关的二次二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低压配电箱等。（二）二次回路 凡用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，叫二次回路，也叫二次接线。二次回路中所有电气设备都称为二次设备或二次元件，如仪表、继电器、操作电源等1.2对变电所主接线的要求变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。（一）安全性1、在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。2、在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。3、在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。4、35kV及以上的线路末端，应装设与隔离开关联锁的接地刀闸。5、变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装设于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。（二）可靠性1、变电所的主结线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或者一回10kV及以上专用架空线或电缆供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆组成的线路，每根电缆应能承受100%的二级负荷。2、变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关（串熔断器）。当双电源供多个变电所时，宜采用环网供电方式。3、对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变配电所采用放射式高压配电，以确定供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。4、变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。（三）灵活性1、变电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段结线。2、35kV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形结线或线路变压器组结线。3、需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。4、主结线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。5、主结线方案应考虑到今后可能的扩展。（四）经济性1、主结线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的结线。2、变配电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。3、中小型工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或断路器。4、工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电度表用。5、应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因数达到规定的要求。考虑到本厂属于二级负荷，如出现中断供电，在经济上的损失远多于所装设的费用，且有较大的集中负荷，如锻造车间，决定采用装设两台主变的方案。2. 变电所主接线方式主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。对于电源进线电压为35kV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为10kV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。（一）线路变压器组接线单只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路变压器组接线。根据变压器高压侧情况的不同，可以选择4种开关电器。当电源侧继电保护装置能保护变压器且灵敏度满足要求时，变压器高压侧可只装设隔离开关；当变压器高压侧短路容量不超过高压熔断器断流容量，而又允许采用高压熔断器保护变压器时，变压器高压侧可装设跌落式熔断器或负荷开关熔断器；一般情况下，在变压器高压侧装设隔离开关和断路器。优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。适用范围：适用于小容量三级负荷、小型企业或非生产性用户。（二）单母线接线母线又称汇流排，用于汇集和分配电能。单母线接线又可分为单母线不分段和当母线分段两种。1、单母线不分段接线当只有一路电源进线时，常用这种接线，每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器。靠近线路的隔离开关称线路隔离开关，靠近母线的隔离开关称母线隔离开关。优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。2、单母线分段接线当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，可采用隔离开关或断路器分段，隔离开关分段因操作不便，目前已不采用。单母线分段接线可以分段单独运行，也可以并列同时运行。采用分段单独运行时，各段相当于单母线不分段接线的运行状态，各段母线的电气系统互不影响。当任一段母线发生故障或检修时，仅停止对该段母线所带负荷的供电。当任一电源线路故障或检修时，如另一电源能负担全部引出线的负荷时，则可经倒闸操作恢复该段母线所带负荷的供电，否则由该电源所带的负荷仍应停止运行或部分停止运行。优点：供电可靠性较高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。（三）桥式接线所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线，若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。桥式接线的特点是：1、接线简单 高压侧无母线，没有多余设备；2、经济 由于不需设母线，4个回路只用了3只断路器，省去了1-2台断路器，节约了投资；3、可靠性高 无论那条回路故障或检修，均可通过倒闸操作迅速切除该回路，不至使二次侧母线长时间停电；4、安全 每台断路器两侧均装有隔离开关，可形成明显的断开点，以保证设备安全检修；5、灵活 操作灵活，能适应多种运行方式。3.总降压变电所主接线方式的选择总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。以下有两种接线方式：（一）一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图6-1（a）,这种主结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。内桥式接线适用于以下条件的总降压变电所：1、供电线路长，线路故障几率大；2、负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作；3、没有穿越功率的终端总将压变电所。所为穿越功率是指某一功率由一条线路流入并穿越横跨桥又经另一线路流出功率。(a) 内桥式主接线 (b) 外桥式主接线图6-1 桥式接线(二)一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图6-1（b)，这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。外桥式接线适用于以下条件的总降压变电所：1、供电线路长，线路故障几率小；2、用户负荷变化大，变压器操作频繁；3、有穿越功率流经的中间变电所，因为采用外桥式主接线，总降压变电所运行方式的变化将不影响公共电力系统的潮流。三、高压配电系统主接线方式的选择配电系统起接收和分配电能的作用，其位置应当尽量靠近负荷中心，配电系统一般为单母线制，根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线分段。以下是两种接线方案：（一）单母线不分段接线（如图6-2a）当只有一路电源进线时，常采用这种接线。优点：接线简单、清晰，使用设备少，经济性比较好，由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。缺点：是可靠性和灵活性差。当电源进线、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。这种接线可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户。(a) 单母线不分段主接线(b) 单母线分段主接线图6-2 高压配电系统的接线方案（二）单母线分段接线（如图6-2b）当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，单母线分段可以分段单独运行，也可以并列同时运行。优点：供电可靠性较高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一、二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。本次设计的重型机械修造厂电源进线较长（5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一次侧内桥式接线、二次侧单母线分段的总降压变电所主结线（如图6-3）。（三）总降压变电所主接线图如附图。图6-3 总降压变电所内桥式主接线图4.工厂车间配电方式1. 放射式单回路放射式配电网络，主要优点是：(1) 某一线路发生故障时不影响其他用户；(2) 切换操作方便。继电保护简单，易于实现自动化。 但单回路放射式供电可靠性较差、投资较高，一般用于配电给二、三级负荷或专用设备，且对二级负荷供电时，应有备用电源。为了提高供电可靠性，放射式配电又可发展为双回路放射式和有公共备用干线的放射式。前者每一用户有两条配电线路供电，互为备用。用于给二级负荷供电，当两条配电线路的电源为独立电源时，可供一级负荷供电；后者如图6-4所示，一般用于给二级负荷配电，如备用干线由独立电源供电时，且配电线路少时，可供一级负荷供电。这两种接线投资均大。图64 有公共备用干线的放射式2树干式单回路树干式接线这种接线的优点是投资少、有色金属消耗量低，且使变（配）电所馈电出线少、配电装置结构简单。其缺点是：供电可靠性差，当干线发生故障时，接于树干上的全部用户均将停电。因而，单树干式接线一般用于三级负荷配电，每条线路所接变压器宜在5台以内，总容量一般不超过200kA。为提高供电可靠性，树干式接线又有以下几种。单侧供电双回路树干式（图6-5），其供电可靠性稍低于双回路放射式，但投资较省。一般用于配电给二、三级负荷。图6-5 单侧供电双回路树干式3环形环形接线有闭环式和开环式两种运行方式（图6-6）。为便于实现继电保护的选择性，一般采用开环式。这种配电方式供电可靠性较高、运行比较灵活，但切换操作频繁。一般用于二、三级负荷，由同一电源供电6-6 环形配电网络七短路计算1短路计算的目的和方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗,最后计算短路电流和短路容量。2短路计算过程短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺制法。本设计采用标幺制法进行短路电流的计算。计算公式有电力系统的电抗标幺值 (6-1)架空线路的电抗标幺值 (6-2)电力变压器的电抗标幺值 (6-3)供电系统短路示意图如图6-1所示。取基准容量为,基准电压、相