35KV石化厂变电所一次部分设计论文.doc

摘 要变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。35KV石化厂变电所是现在主要的小型变电所。本次我设计的35KV变电所采用的是单母分段内桥接线方式，这种接线方式有较好的经济性和较高的可靠性。由于有两个场有一级负荷，因此两个供电所用变压器采用的是35KV进线和10KV母线上各一个。本文中我进行了变压器的选择，短路电流计算，送配电网络及导线的选择，变电站高低压电气设备的选择。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定；（2）负荷分析;（3）短路电流的计算;（4）防雷与接地保护等内容。关键词：变电站；负荷；输电系统；配电系统Abstract The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. 35 kv substation petrochemical factory is the main small substation now.I design the 35 kv substation uses a single bus with inside bridge connection mode,This kind of connection mode has better efficiency and higher reliability.Because there are two fields have level 1 load,the two power substation uses two transformers in 35 kv line into and 10 kv line into respectively. In this article I made the choice of the transformer ，calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project; (2) load analysis; (3) the calculation of the short-circuit electric current; (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project.Keyword： substation ；load ；transmission system； power distribution system目录第一章 绪论11.1研究意义11.2国内外现状11.3变电站综合自动化技术新动向21.4主要研究内容和拟采用的方法31.4.1主要研究内容31.4.2拟采用的方法41.5本章小结5第二章 主接线的选择62.1主接线的设计原则与要求62.2技术比较72.3主接线的比较与选定72.3.1技术比较72.3.2经济比较102.4所用电设计122.5本章小结13第三章变压器的选择153.1 变电站变压器台数的选择原则153.1.1 变电站主变压器台数的确定153.1.2变电所主变压器容量的确定原则153.1.3待设计变电所主变压器容量的计算和确定153.1.4主变压器绕组数的确定163.1.5主变压器相数的确定163.1.6主变压器调压方式的确定163.1.7主变压器绕组联接组别的确定163.1.8 主变压器冷却方式的选择163.2所用变的选择173.2.1 所用变台数的选择183.2.2所用变容量的选择183.3本章小结18第四章短路电流计算194.1短路的基本知识194.2计算短路电流的目的194.3短路电流实用计算的基本假设204.4短路电流的计算步骤204.5本章小结23第五章 设备的选择与校验245.1断路器的选择：245.1.1额定电流的计算245.1.2高压断路器的选择结果及校验255.2高压熔断器的选择及校验295.2.1熔体的选择295.2.2参数的选择305.3进线与出线的选择315.3.1母线及电缆的选择原则315.3.2敞母线及电缆的选型315.3.3母线及电缆截面的选择325.3.4 35 kV架空线路的选择与校验325.3.5 10 kV电缆的选择与校验335.4互感器的选择345.4.1电流互感器的选择345.4.2电压互感器的选择365.4.3互感器的配置365.5本章小结37第六章无功补偿装置386.1 补偿装置的种类和作用386.2并联电容器容量的计算396.3并联电容器装置容量选择和主要要求406.4本章小结40第七章继电保护规划417.1继电保护的基本知识417.2输电线路的保护配置417.2.1相间短路保护的配置427.2.2过负荷保护的配置427.2.3单相接地保护427.2.4输电线路的保护配置结果437.3变压器的保护437.4母线保护447.5 备自投和自动重合闸的设置457.5.1备用电源自动投入装置的含义和作用457.5.2 自动重合闸装置457.6本章小结46第八章防雷与接地规划设计478.1 防雷保护的必要478.2变电所中可能出现大气过电压的种类478.3变电所的直击雷保护478.4变电所入侵波的保护488.5本章小结49设计总结50参考文献51外文原文及译文53致谢62第一章 绪论1.1研究意义电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。变电所是电力系统在实际运用中的重要组成部分，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。变电所在生产和生活中占有特殊重要的地位。电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。但是电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。为此，需要安装各种形式的保护装置，用分层控制方式实施安全监控系统，对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，以确保电力系统安全正常且更好的运行。 这次设计以35KV降压变电所为主要设计对象，分析变电所的原始资料确定变电所的主接线，通过负荷计算确定主变压器的台数、容量及型号，根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验，同时完成配电装置的布置、防雷保护及接地装置方案的设计，最后进行有效的系统保护。 1.2国内外现状随着经济的发展我国电力系统建设已经成为一个值得探讨的问题根据我国变电站的发展情况以及我国的国情来看我国的变电站设计的发展趋势。尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。1.变电所接线方案趋于简单随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电所接线简化趋于可能。例如断路器是变电所的主要电气设备其制造技术近年来有了较大发展可靠性大为提高检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价提高经济效益经过专家反复论证。我国少数变电所设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。2.大量采用新的电气一次设备近年来电气一次设备制造有了较大发展大量高性能、新型设备不断出现设备趋于无油化采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展性能不断完善应用面不断扩大许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。单运行维护方便价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。1.3变电站综合自动化技术新动向1.全分散式变电所自动化系统新型的全分散式变电所自动化系统，系 统不再单纯考虑某一个量而是为某一设备配置完备的保护、监控和测量功能装置以完成特定的功能，从而并保证了系统的分布式开放性。其特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近现场单元部件可以是保护、监控和测量功能的集成装置亦可以是现场的保护、监控和测量部件分别保持其独立性。变电站遥测遥信采集及处理、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成并将这些信息通过网络送至后台主计算机。采用全分散式系统结构后变电所内将不再具有规模庞大的测控屏和大量连接信号源和测控屏之间的铜芯电缆全部测控装置下放在就地而在控制室取而代之的是一个计算机显示器甚至仅为一台临时监视、操作使用的便携机。从技术发展的趋势看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合即实现所谓的智能一次设备每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库面向外界的仅是一个通信口采用全分散式变电所自动化系统将是必然的结果。2.引入先进的网络技术通信网络是综合自动化变电所与常规的最明显的区别之一只有采用通信网络才可能省大量电缆。因此必须保证通信网络安全、可靠传输速度满足变电所综合自动化系统的要求。全分散式变电所自动化系统的实现尤其依托于如今发展很快的计算机网络技术。引入先进的网络技术使得自动化系统的实现更加简单，性能也大大优于以往的系统并可解决以往系统中链路信息传输的实时性问题以及信号传输的容量问题。随着计算机网络技术的发展和信息技术的不断进步变电所的发展看来已经越来越快。目前我国变电所的发展方向趋于以下几个方面1.数字化数字化变电所技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电所自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化二次设备网络化符合IEC61850标准”即数字化变电站内的信息全部做到数字化信息传递实现网络化通信模型达到标准化使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电所在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。2.装配化装配式变电所，配式变电站是变电所建设的一场变革,改变了传统的变电所电气布局、土建设计和施工模式。采用全预制装配结构的建筑形式,通过工厂生产预制和现场装配安装两阶段来建设变电站,大幅缩短了设计及建设周期,减少了变电站占地面积,节约了土地资源。随着国网公司“两型一化”的推广,装配式变电所在全国各地均成功试点,成为今后变电所建设的一种新型模式。3.智能化智能化电所的发展,特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,使变电站所有信息的采集、传输实现全智能化处理提供了理论和物质基础。技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电所运行作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变所自动化技术产生深刻的影响,全智能化的变电所自动化系统即将出现。但是目前国内外还没有真正意义上智能化一次设备一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备来转化实现一般采用智能终端的模式。国内目前进行的数字化变电所项目虽然大多采用此种方式但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造智能终端与开关整合度较低。4.自动化自20世纪80、90年代起，国外和国内先后开发研制成功了变电所必须的集继电保护、故障录波、远动功能、站内监控等功能为一体的变电站综合自动化系统取代了变电站常规的测量系统如变送器、录波器、指针式仪表等取代了常规的操作控制盘、手控无功补偿等装置以及常规的报警装置如中央信号系统和光字牌等取代了常规的远动装置等使变电所的各种装置和保护的信息融合为一体，并可与上级调度中心进行实时通信把变电站的自动化程度提高到一个崭新阶段，现在国内大多数变电所已达到无人值守的程度。1.4主要研究内容和拟采用的方法1.4.1主要研究内容某石油化工厂为保证生产规模扩建的供电需要，拟建设一座35kV降压变电所，以10kV电缆给各分厂供电，一次设计并建成。 电源情况电压等级：石化厂变电所的电压等级为35/10kV，35kV是本变电所的电源电压，10kV是二次电压。电源进线：距离本变电所9km处有一地区变电所，用35kV双回架空线路向本变电所供电。在最大运行方式下，本变电所高压母线上的短路容量为1080MVA。10kV侧出线：电缆线路出线8回（备用1回），负荷数据如下表所示。序号车间名称用电类别有功功率（kW）无功功率（kVar）1炼油分厂11004802化肥分厂7405003催化剂分厂8505804合成橡胶分厂10005005储运分厂9503006动力分厂14003207污水处理分厂7505308其他、950700 注：负荷同时率Kt=0.9，Tmax=3500h，网损率为 A%=5%。所用电的主要负荷如下表所示：序号设备名称额定容量（kW）功率因数台数备注1主充电机200.881周期性负荷2浮充电机5.80.851经常性负荷3通风110.882周期性负荷4交流焊机10.50.791周期性负荷5检修试验用电14.60.51经常性负荷6照明负荷14经常性负荷7生活水泵等用电11经常性负荷 环境条件：当地海拔高度650m，年雷暴日数22日，无特殊环境污染。年最高气温38.5，年最低气温-13，年平均气温10.6，年最热月平均最高气温30，土壤电阻率500m。1.4.2拟采用的方法单母线分段接线的优点：单母线分段接线比较简单、清晰，当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作,另一段母线仍继续工作，两段母线可看成是两个独立的电源，挺高了供电可靠性.重要用户供电，当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作，任一支断路器检修时，该支路必须停止工作。 内桥线路的特点： （1）线路操作方便 （2）正常运行时变压器操作复杂 （3）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元间失去联系内桥接线试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。图1.1 单母分段内桥接线方式经济性：由于当该变电所的两台主变压器都发生故障时，一号变电所有外部电源接入，可以保证所用电正常，投资成本也低。因此对于本次35KV石化厂变电所一次部分设计 ，我采用当单母分段内桥接线方式。1.5本章小结本章的主要内容有研究的意义、国内外发展的趋势以及变电站综合自动化的新动向和主要研究的内容与拟采用的方法，下一章主要的研究内容是主接线的选择。第二章 主接线的选择2.1主接线的设计原则与要求发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。电气主接线的设计原则：应根据发电厂和变电所所在电力系统的地位和作用。首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求，根据规则容量，本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性，保证供需平衡，电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规则与要求等条件确定，应满足可靠性、灵活性和经济型的要求。电气主接线的主要要求：1、可靠性：可靠性的客观衡量标准时运行实践主接线的可靠性是其组合元件（包括一次不分和二次部分）在运行中可靠性的综合，因此要考虑一次设备和二次部分的故障及其对供电的影响，衡量电气主接线运行可靠性的一般准则是：（1）断路器检修时，是否影响供电、停电的范围和时间（2）线路、断路器或母线故障以及母线检修时，停电出线回路数的多少和停电时间长短，能否保证对重要用户的不间断供电。（3）发电厂、变电所全部停电的可能性。、2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便，调度灵活，电气主接线的灵活性要求有以下几方面：（1）调度灵活、操作方便，应能灵活地投切某些元件，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整要求。（2）检修安全，应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时使一次和二次设备等所需的改造最少。3、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，要适当限制经济型：通过优化比选，应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少，在满足技术要求的前提下，要做到经济合理。（1）投资省，电气主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资，要使短路电流，一边选择价格合理的电气设备。（2）占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约地和节省架构、导线、绝缘小及安装费用，在运输调节许可的地方都应采用三相变压器。（3）少，经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，避免因两次变压而增加投资。2.2技术比较待设计变电所为一座35KV降压变电所，以10KV电缆线各车间供电，距改变电所9KM处有一系统变电所，用35KV双回架空线向待设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA，待设计变电所的高压部分为二进二出回路，为减少断路器数量及缩小占地面积，可采用内桥接线和外桥接线，变电所的低压部分为二进八处回路，故10KV回路应至少设有8回出线，其中，炼油分厂和化肥分厂为类负荷，其他为类负荷，其余为类负荷，其主接线可采用单母不分段接线，单母分段接线和单母分段带旁路接线，综上所述，该变电所的主接线形式初步拟定为6种，如下图所示：图2-1 方案一 单母线内桥接线方式2.3主接线的比较与选定2.3.1技术比较1、内桥线路的特点：（1）线路操作方便（2）正常运行时变压器操作复杂（3）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元间失去联系内桥接线试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。2、外桥接线的特点：（1）变压器操作方便（2）线路投入与切除时，操作复杂（3）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元之间失去联系。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，且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。待设变电所35KV回路进线为6KM，进线较长，且没有穿越功率通过，正常运行时两台变压器不需要经常切换，经比较，内桥接线的线路投入与切除操作方便，故以上6种设计方案中，方案一、方案二和方案三为优。3、单母线不分段接线的特点： 图2-1方案二 单母分段内桥接线方式接线简单、清晰、设备少、操作方便、投资少、便于扩建，但其不够灵活可靠，接到母线上任意元件故障时，均使整个配电装置停电。4、单母线分段接线的特点： 单母线分段接线也比较简单、清晰，当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一段母线仍继续工作，两段母线可看成是两个独立的电源，挺高了供电可靠性，可对重要用户供电，当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作，任一支断路器检修时，该支路必须停止工作。 图2-1方案三双母分段内桥接线方式5、单母线分段带旁路接线的特点：在母线引出各元件的断路器，保护装置需停电检修时，通过旁路木母线由旁路断路器及其保护代替，而引出元件可不停电，加旁路母线虽然解决了断路器和保护装置检修不停电的问题，提高了供电的可靠性，但也带来了一些负面影响。 (a)旁路母线、旁路断路器及在各回路的旁路隔离开关，增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。(b)旁路断路器代替各回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。图2-1方案四单母线外桥接线方式图2-1 方案五 单母分段外桥接线方式(c)保护及二次回路接线复杂。(d)用旁路代替个回路断路器的倒闸操作，需要人来完成，因此带旁路母线的界限不利于实现变电所的无人值班。方案一种采用单母线不分段接线，虽然简单灵活，但其可靠性不高，当接到母线上任意元件公章时，均使整个配电装置停电，且带设变电所的符合均为类、类中药符合，因此方案一种的单母线不分段接线不能满足类、类负荷供电可靠性的要求。图2-1方案六双母分段外桥接线方式方案二与方案三中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电的可靠性，为了确保当任何一路电源发生故障或检修时，都不回中断对重要用户类负荷的用电，可分别在每段母线上都设有一车间与二车间的出现间隔。方案二与方案三的可靠性都较高，加设旁路母线的方案三可使出现线路上断路器故障或检修时，通过旁路母线使用电不用中断，相比之下，方案三的供电可靠性要比方案二高，但由于加设旁路母线也带来了倒闸操作复杂等负面影响，即方案三灵活性要低于方案二，为最终确定带设变电所的主接线方式，下面对方案二与方案三进行经济比较。2.3.2经济比较1.综合投资比较 (2.1)该变电所为35KV等级，故不明显的附加费用比例系数a取100 (2.2)式中包括变压器、开关设备。配电装置等设备的费用，由式2.2可知，综合投资与成正比。方案三语方案二相比，方案三多设了一条10KV母线，1台旁路母联断路器及隔离开关。即方案三中的大于方案二中的。故方案二的综合投资Z小于方案三的综合投资Z。1、年运行费用U的比较 (2.3)式中为折旧费，为损耗费 (2.4)式中C为折旧维护检修费，对主变及配电装置可取8%10%.对水泥杆线路可取5%，对铁塔线路可取4%，故与Z成正比。 (2.5)式中为电能电价（常数）。双绕组主变的年电能损耗 (2.6)该变电所采用2台主变，故n=2式中为主变压器的空载损耗和短路损耗为变压器的额定容量，为变压器持续最大负荷为最大负荷年损耗小时数，决定于最大负荷年利用小时数T与平均功率因数。由于方案二与方案三都选用同样两台型号相同的主变，故主变的年电能损耗相同。架空输电线路的年电能损耗。式中为通过线路的最大持续功率，L为线路长度，K为线路有功损耗系数。方案二与方案三中都从距变电所6KM处的系统变电所用35KV双回架空线路向带设变电所供电。故其、L、K相同，即架空输电线路的年电能损耗相同。由于U=+当损耗费用相同时，大的年运行费高，故方案二与方案三相比，方案二的经济性较优。而且近年来，系统的发展，电力系统接线的可靠性有了较大提高，220KV以下电网建设的目标是逐步实现N-1或N-2的配置，这样有计划地进行设备检修，不会对用户的供电产生影响，不需要通过旁路断路器来代替检修断路器；由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断出现，例如现在广泛采用的SF6断路器，真空断路器，运行可靠性大幅度提高，使旁路母线的使用几率也在逐年下降；由于现今的变电站都有向无人值班方式设计趋势，旁路母线给无人值班带来不便，故新建工程中基本上不再采用带旁路母线的接线方式，所以经综合分析比较后，最终确定方案二为该变电所的电气主接线方式，即35KV高压部分采用内桥接线，10KV低压部分采用单母分段接线方式。如下图2-2所示： 变电所用电系统设计和设备选择，直接关系到变电所的安全运行和设备的可靠。 最近几年设计的变电所大都不采用蓄电池作为直流电源，而是广泛采用晶闸管整流或复式整流装置取得直流电源，这就要求交流所用电源可靠连续、电压稳定，因此要求有两个电源。其电源的引入方式有内接和外接两种。其接入方式有三种，如下图2-3所示2.4所用电设计图2-2 10KV侧单母分段接线方式 图2-3两变电所从35kv进线引入其中图2-3两台所用变均从外部电源引进，其供电可靠性最高，但由于接入电源电压较高（35KV）,投资成本也较大；图2-5的所用变投资成本最低但其可靠性较低；图2-4的所用电源接入形式，当该变电站的两台主变压器都发生故障时，一号所用变又外不电源接入，可以保证变电所的所用电正常。其成本投资低于图2-3，是在保证了可靠性的前提下最优经济方案。因此本变电所的所用变接线形式如图2-4所示。图2-4两变电所一个从35kv进线引入另一个接10kv母线图2-5两变电所都接到10kv母线2.5本章小结本章主要是对主接线的选择，我对资料学习后，经过经济性比较，我选择了单母分段内桥接线方式。第三章变压器的选择3.1 变电站变压器台数的选择原则1、对于只供给二类、三类负荷的变电站，原则上只装设一台变压器。 2、对于供电负荷较大的城市变电站或有一类负荷的重要变电站，应选用两台两台相同容量的主变压器，每台变压器的容量应满足一台变压器停运后，另一台变压器能供给全部一类负荷；在无法确定一类负荷所占比重时，每台变压器的容量可按计算负荷的70%80%选择。3、对大城市郊区的一次变电站，如果中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台为宜；对地区性孤立的一次变电站，在设计时应考虑装设三台主变的可能性；对于规划只装两台主变的变电站，其变压器的基础宜按大于变压器容量的12级设计。 3.1.1 变电站主变压器台数的确定 待设计变电站由9KM处的系统变电所用35KV双回架空线路供电，以10KV电缆供各车间供电。该变电所的炼油分厂和化肥分厂为类负荷，其他为、类负荷，其余的为类负荷。类负荷要求有很高的供电可靠性，对于类用户通常应设置两路以上相互独立的电源供电，同时类负荷也要求有较高的供电可靠性，由选择原则的第2点结合待设计变电站的实际情况，为提高对用户的供电可靠性，确定该变电站选用两台相同容量的主变压器。 3.1.2变电所主变压器容量的确定原则 1、按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑1020年的负荷发展。 2、对重要变电所，应考虑一台主要变压器停运后，其余变压器在计算过负荷能力及允许时间内，满足、类负荷的供电；对一般性变电所，一台主变压器停运后，其余变压器应能满足全部供电负荷的70%80%。 3.1.3待设计变电所主变压器容量的计算和确定 变电所主变的容量是由供电负荷（综合最大负荷）决定的。每台变压器的容量计算按计算负荷的80%选择。 (3.1)经查表选择变压器型号为SZ9800035，即额定容量为8000KVA,因为Sn/S=(80008671)100%=92%80%,即选择变压器的容量满足要求。3.1.4主变压器绕组数的确定 国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等变压器，待设计变电所有35KV、10KV两个电压等级且是一座降压变电所，宜选用双绕组普通式变压器。 3.1.5主变压器相数的确定 在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行规模也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，待设计变电所谓35KV降压变电所，在满足供电可靠性的前提下，为减少投资，故选用三项变压器。 3.1.6主变压器调压方式的确定 为了确保变电所供电量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在22.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%，但其结构较复杂，价格较贵，由于待设计变电所的负荷为、类重要负荷，为确保供电质量，有较大的调整范围，我们选用有载调压方式。3.1.7主变压器绕组联接组别的确定变压器的连接组别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和三角形两种，因此对于三相双绕组变压器的高压侧，110KV及以上电压等级，三相绕组都采用“YN”连接，35KV及以下采用“Y”连接；对于三相双绕组变压器的低压侧，三相绕组采用“d”连接，若低电压侧电压等级为380/220V，则三相绕组采用“yn”连接，在变电所中，为了限制三次谐波，我们选用“Ynd11”常规连接的变压器连接组别。3.1.8 主变压器冷却方式的选择 电力变压器的冷却方式，随其型号和容量不同而异，一般有以下几种类型： 1、自然风冷却：一般适用于7500KVR一下小容量变压器，为使热量散发到空气中，装有片状或管型辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。 2、强迫油循环水冷却：对于大容量变压器，单方面加强表面冷却还打不到预期的冷却效果。故采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行冷却，把变压器中热量带走。在水源充足的条件下，采用这种冷却方式极为有利散热效率高、节省材料、减少变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有关附件且对冷却器的密封性能要求较高。即使只有极微量的水渗入油中，也会严重地影响油的绝缘性能。故油压应高于水压0.10.15Mpa，以免水渗入油中。 3、强迫空气冷却：又简称风冷式。容量大于等于8000KVA的变压器，在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器的散热装置仍达不到要求时，常采用人工风冷。在辐射器管间加装数台电动风扇，用风吹冷却器，使油迅速冷却，加速热量散出，风扇的启停可以自动控制，亦可人工操作。 4、强迫油循环导向风冷却：近年来大型变压器都采用这种冷却方式。它是利用潜油泵将冷油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油管中，使铁芯和绕组中的热量直接由具有一定流速的油带走，二变压器上层热油用潜油泵抽出，经过水冷却器冷却后，再由潜油泵注入变压器油箱底部，构成变压器的油循环。 5、水内冷变压器：变压器绕组用空心导体制成，在运行中将纯水注入空心绕组中，借助水的不断循环将变压器中热量带走，但水系统比较复杂且变压器价格比较高。 待设计变电所主变的短路容量为1080KVA,为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，有简单、经济，我们选用强迫空气冷却，简称风冷却。 综上得该变电所的主变型号及相关参数如下表3-1所示：表3-1变压器型号额定容量（KVA）额定电压 （KV）连接组标号损耗（KW）阻抗电压（）空载电流（）高压低压空载负载SZ9-8000/3580003510.5Ynd119.8442.757.50.93.2所用变的选择目前可供选择的所用变压器的型式有油浸式和干式两种，后者又分为普通干式和环氧树脂浇注式等。三种变压器作为自用变各具有特点。油浸式的特点是过载能力强，屋内外均可布置，维修简便，价格便宜，但由于采用油为绝缘和冷却介质，屋内外必须要有防火防爆小间，同时检修、维护复杂；干式变压器的特点是无油，防火性能较好，布置简单，可就近布置在中压开关柜附近，缩短了电缆长度并提高供电可靠性，还可节省间隔及土建费用，但过载能力低，绝缘余度小，在有架空线路直接连接的场合不宜使用，一面遭受感应雷过电压；环氧树脂浇注式的特点是具有一定的防尘耐潮和难燃的优点，比普通干式变更佳，但价格相对昂贵。随着干式变压器生产技术的不断进步，已能生产出散热性能更好、体积小、过载能力大的干式变压器。由于油浸式变压器屋内布置需要防火防爆小间，且要考虑通风散热以及事故排油设施，因此，待设计变电所采用干式变压器。3.2.1 所用变台数的选择 待设计的变电所中采用2台所用变。且分别接在两个独立引接点。正常运行时各分担一半的自用负荷；当其中一个电源停电或发生故障时，由另一台所用变担负全部自用负荷。3.2.2所用变容量的选择 所用变压器负荷计算采用换算系数法，不经常短时及不经常断续运行的负荷均可不列入计算负荷。当有备用所用变压器时，其容量应与工作变压器相同。 所用变压器容量按下式计算： SK1P1+P2 （3.2）式中 S所用变压器容量（KVA）; P1所用动力负荷之和（KW）;K1所用动力负荷换算系数，一般取K1=0.85；经分析，我们把所用电的主要负荷中：主充电机、浮充电机、蓄电池室通风、屋内配电装置通风归为动力负荷，把交流电焊机、检修实验用电、载波、照明负荷和生活用电归为电热及照明负荷。则： （3.3） （3.4）（KVA） （3.5）由以上数据查表得选择所用变的型号及相关参数如下表3-2所示：表3-2型号额定电压(kV)额定容量（KVA）连接组别损耗（KW）阻抗电压空载电流高压低压空载负载S9-100/350.4100Yyn00.32.036.5%2.1%S910.50.480Yyn00.241.254.0%1.8% 3.3本章小结由于上一章对主接线方案进行了比较与选择，这一章主要是对变压器台数相数以及绕组连接组别的确定。其中选择了2台相同双绕组三相变压器，其型号为SZ9-8000/35.第四章短路电流计算4.1短路的基本知识电力系统正常运行方式的破坏多数是由于短路故障引起的，系统中将出现比正常运行时的额定电流大许多倍的短路电流，其数值可达几万甚至几十万安。因此，在变电所设计中必须全面地考虑短路故障各种影响。 变电所中各种电器设备必须能承受短路电流的作用，不致因过热或电动力的影响而损坏。例如，断路器必须能断开可能通过的最大短路电流；电流互感器应有足够的过电流倍数；母线效验短路时要承受最大应力；接地装置的选择也与短路电流的大小有关等。 短路电流的大小也是比较主接线方案、分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置必须整定在主回路通过短路电流的准确动作。 由于上述原因，短路电流计算称谓变电所电气部分设计的基础。选择电气设备时通常用三相短路电流，效验继电保护动作灵敏度时用两相短路、单相短路电流或单相接地电流。工程设计主要计算三相短路电流。 4.2计算短路电流的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼于防止短路故障的发生，以及在短路故障发生后腰尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。 短路电流计算具体目的是； （1）选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。 （2） 继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。 （3） 电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。 （4） 通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。 （5） 确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能 出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。 短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。4.3短路电流实用计算的基本假设考虑到现代电力系统的实际情况，要进行准确的短路计算是相当复杂的，同时对解决大部分实际问题，并不要求十分精确的计算结果。例如，选择效验电气设备时，一般只需近似计算通过该设备的最大可能的三相短路电流值。为简化计算，实用中多采用近似计算方法。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流实用计算。它是建立在一系列的假设基础上的，其计算结果稍偏大。短路电流实用计算的基本假设如下： （1） 短路发生前，电力系统是对称的三相系统。 （2） 电力系统中所有发电机电势的相角在短路过程中都相同，频率与正常工作时相同。 （3） 变压器的励磁电流和电阻、架空线的电阻和相对地电容均略去，都用纯电抗表示。次假设将复数运算简化为代数运算。 （4） 电力系统中各元件的磁路不饱和。即各元件的参数不随电流而变化，计算可应用叠加原理。 （5） 对负荷只作近似估计，由于负荷电流一般比短路电流小得多，近似