校区变电所二次初步设计.doc

中文题目：辽工大葫芦岛校区变电所二次初步设计外文题目：THE SECONDARY AND PRELIMINARY DESIGN OF SUBSTATION FOR LIAONING TECHNICAL UNIVERCITY IN HULUDAO 毕业设计（论文）共 60 页（其中：外文文献及译文10页） 图纸共3张 完成日期 2009年6月 答辩日期 2009年6月摘要本文详细介绍了辽宁工程技术大学葫芦岛校区10kV总降变电所的设计。文中对主接线的选择、高压设备的选择、负荷计算、短路电流计算皆有详细的说明。特别对主接线的选择,变压器的选择,还有一些电气设备如断路器、隔离开关、熔断器等的选择校验作了详细的说明和分析。设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。设计中体现了安全、可靠、灵活、经济的原则。确定了变电所防雷过压保护与接地保护方案。关键词：主接线选择，短路电流计算,并联电容器；AbstractThis paper mainly introduces the design of 10kV substation of liao ning technical univercity in the city of huludao. It also discusses the choice of main wiring, high pressure equipment and the calculation of load, short current and so on in detail, especially, the choice of main wiring, transformer and some electric equipment such as circuit breaker, Isolating switch., Fuse .the design of a parallel connection capacitor approach to compensation without merit power, the electricity supply system to reduce wear and voltage loss, while enhancing the quality of power supply voltage. Design reflects a safe, reliable, flexible and economic principles. Determine the program of lightning to cause over-voltage 0f substation protection and grounding protectionKeyword: the choice of main wiring;the calculation of short current; parallel connection capacitor;I目录0前言11变电所主接线方式21.1电气主接线的概述21.2电气主接线的设计原则和要求21.3变电所主变压器的一次侧接线方式41.4变电所变压器二次侧接线方式52校区负荷统计82.1负荷统计82.2校区负荷计算122.3无功功率补偿162.4电容器的选择183变压器的选择213.1变电所的主要变压器的运行方式213.2变电所主变压器台数和容量选择223.3变电所变压器台数的选择223.4变电所变压器容量选择223.5支变压器的选择234短路电流的计算254.1短路电流计算的一般概述254.2变电所供电系统短路电流计算285电气设备的选择315.1电气设备的选择应遵循以下3个原则315.2高压开关电器的选择原则325.3低压开关电器的选择原则365.4 电缆线的选择395.5避雷器的选择406防雷和接地装置的确定426.1变电所的防雷保护对象426.2直击雷保护措施426.3本变电所防雷保护的确定426.4变电所接地装置437技术经济分析468结论48致谢49参考文献50附录A 译文51附录 外文文献55辽宁工程技术大学毕业设计（论文）0 前言此次设计的特点是：对专业知识进行更好的巩固与吸收，我们进行了为期十三周的毕业设计。变电所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。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。结合辽宁工程技术大学葫芦岛校区实际，我在校区生活期间，在对专业知识的学习中，发现自己生活的公寓配电上存在一定的问题，供电的变压器容量过大，远超过公寓的正常用电负荷，造成一定额外的用电损失，及变压器资源及电能相对的浪费，结合这个实际问题，使得我萌生了对本校区变电所二次设计的想法。辽宁工程技术大学葫芦岛校区，属于二级负荷，服务于全校师生的学习和生活。通过对校区重新的负荷统计，计算容量，选择较合适的变压器型号，可以减少用电损失，实现资源的优化配置，同时可以更好的服务师生在辽宁工程技术大学葫芦岛校区的生活与学习，促进校区更好的建设和发展。考虑到校区的实际情况，结合这个实际问题，本设计采用两个配电区供电，一个为教学区变电所供电，一个为公寓区变电所供电。需要解决的包括变电所主接线设计、容量负荷统计、短路电流计算、电气设备选型等。通过这次设计，为我的毕业之前做一次对自己知识检验的大练兵。1 变电所主接线方式1.1 电气主接线的概述变电所主接线(一次接线)表示变电所接收、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。通常用单线图表示。主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系。它是供电设计中的重要环节。 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。1.2 电气主接线的设计原则和要求1.2.1 电气主接线的设计原则1）考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、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。2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，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。3）考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。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、灵活性的要求低。5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、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；当线路故障时是否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。1.2.2 电气主接线设计的基本要求12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）可靠实用所为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选，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、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。2）运行灵活主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。3）简单经济在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。4）操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。5）便于发展设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经35年后，需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。1.3 变电所主变压器的一次侧接线方式接线图：表示电气设备的元件与相互间连接顺序的图。接线图分为两类：即二次接线图及主接线图。为了保证对一、二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中一次侧主接线广泛采用由两个电源、进线和装设两台变压器的桥式主接线。桥式主接线包括：内桥、外侨两种形式13。内桥接线：内桥主要优点是方便检修线路，内桥用在并联工作是某一元件故障以减小电压损失，其倒换线路操作方便，设备投资少，占地面积较少。缺点是：操作变压器和扩建不方便，故适用于进线距离长，线路故障多，变压器切换少的场所。内桥接线由两台受电线路的续路器组成，主变压器与一次母线由隔离开关联结。如图1-1中的（a）所示。外侨接线：这种接线方式适用于供电线路较短，线路切换较少的变电所，适用于向一二级供电情况，变电器需经常切换且负荷稳定的变电所，这些都是由于这种接线方式的优点所决定的，如对变压器切换方便，比内桥少两个隔离开关，投资少，占地面积小。继电保护简单，易于过度观察全桥接线。缺点是：倒换线路时，操作不方便，变电所一次侧无接线保护。所以适用于进线短而倒换次数少或变压器采取经济运行要经常切换的终端变电所以及可能发展为有穿越负荷的变电所。外侨接线由主变电器一次侧两断路器和外侨上的联络断路器组成，进线由隔离开关受电。如图1-1中（b）所示。 a 内桥一次侧接线方式 b 外桥一次侧接线方式 图1-1变电所一次侧主接线方式示意图Fig.1-1 The first side of substation main connection diagram根据以上叙述，由于辽宁工程技术大学葫芦岛校区变电所只做定期的检查和维护，电源进线故障不多，倒换次数少，经济技术合理，建设投资少，设备少，维护方面等条件，所以本设计采用了外侨接线的方式。1.4 变电所变压器二次侧接线方式二次侧接线方式主要用母线制，母线制有三种可分为单母线、单母线分段、双母线接线三种方式24。母线制与进线的回路数无关，如果只有一回路进线。为了提高可靠性，把母线搞的很复杂是没有意义的。1）单母线制：一回进线只能用单母线制。当然这种母线制的可靠性和灵活性都较低，母线及母线隔离开关发生故障将影响全部负荷的用电，知道故障全部消除为止。而清扫和修理母线和母线隔离开关时，必须停止整个系统的供电如图1-2。 图1-2单母线制Fig.1-2 Single-bus system2）单母线分段制：在两回进线的条件下，便可以实现单母线分段制。单母线可以采用隔离开关或断路器分段。用隔离开关分段可以消除不分段单母线的部分缺点。只要分段开关是断开的，就可以对每段母线及母线隔离列关进行修理，但当隔离开关合闸时，任一段母线的故障仍将破坏全厂的供电。如分段开关采用断路器，则比较优越，如图1-3b。在QF上具备相应的保护，在断路器合闸时的母线发生故障，母线断路器同时切断，另一段非故障母线保持工作。 a隔离开关分段 b用断路器分段图1-3单母线分段制Fig.1-3 Single-bus sub-system3）双母线制：当工厂负荷大，重要负荷多，以至使溃电回路太多，采用单母线分段制存在一定的困难时，占考虑采用双母线。其中一条母线供电另一条作为备用。如图1-4。双母线的优点是：a）轮流修理母线而不至于引起供电中断；b）修理任一母线隔离开关仅使本回路断开； c）在工作母线发生故障时，通过备用母线能迅速的恢复供电；d）修理其一回路的断路器时可利用备用母线及母线联络断路器，不使本回路长期中断。综上所述，考虑到人员的伤亡，考虑到操作维修方便，投资少，见效快等要求，对于辽宁工程技术大学葫芦岛校区变电所二次侧接线方式采用单母线分段制的进线方式,并采用双电源供电，一号进校线为温港69号线，另一条线为温港线对面的温热线。图1-4双母线制Fig.1-4 Dual-bus system2 校区负荷统计2.1 负荷统计工厂进行电力设计的基本原理资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。这些用电设备品种多、数量大，工作情况复杂。如果根据这些资料正确估计工厂所需的电力和电量是一个非常重要的问题。估计的准确程度将影响工厂电力设计的质量：如估计过高，将增加供电设备容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量；估计过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路寿命及电气设备由于承受不了实际负荷电流过热，加速其绝缘老化的速度降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。因此国外学者和设计研究人员长期以来对如何准确估计计算负荷非常重视。求计算负荷这项工作称为负荷计算。显然，计算负荷是根据已知的工厂用电设备安装容量确定的，预期不变的最大假象负荷，这个负荷是设计时作选择工厂电力系统供电线路的导线截面。变压器容量，开关电器及互感器等额定参数的依据，所以非常重要。电力负荷的统计是确定、供电系统选择主变压器，导线截面和仪表量程的基本依据，也是继电保护装置整定的基础。选择计算负荷系统的方法12目前常用负荷统计的方法：需要计数法、利用系数法、单位面积功率法、单位指标法。1）需要系数法。用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。2）利用系数法。采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，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。这种方法的理论依据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数实测与统计较难，在民用建筑电气中一般不用。3）单位面积功率法、单位指标法。一般情况下，在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法；对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。因此在本工程的负荷计算中，先用根据单位面积功率法大致估算本工程的计算负荷，然后再用需要系数法进行进一步计算。1）设备容量的计算在计算用户的设备容量时，应先对单台用电设备或用电设备组进行下列处理再相加：a）单台设备的设备容量一般取其名牌上的额定容量或额定功率。b）连续工作的电动机的设备容量即名牌上的额定功率，是轴输出有功功率，未计入电动机本身的损耗。c）短时工作电机，需考虑使用系数。d）照明设备的设备容量采用光源的额定功率加上附属设备的功率。如荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯、高压汞灯，均为灯泡的额定功率加上镇流器的损耗。低压卤钨灯、低压钠灯为灯泡额定功率加上变压器的功耗。e）成组用电设备的设备容量不包括备用设备。f）消防设备与火灾时必然切除的设备取其大者计入总设备容量。2）计算容量的计算a）方案设计阶段确定计算容量时，采用单位指标法计算、并根据计算结果确定电力变压器的容量和台数，根据建筑电气设计手册，各类建筑物的用电指标如下表5。表2-1 各类建筑物的用电指标Tablet.2-1 Indicators of all types of buildings use建筑类别用电指标 W/ 建筑类别用电指标 W/ 公寓3050医院4070旅馆4070高等学校2040办公4080中小学1220商业一般：4080展览馆5080大中型：70130体育4070演播室250500剧场5080汽车库815b）施工图阶段采用需要系数法。计算容量（计算负荷、有功功率）： (2-1)式（2-1）中 计算容量（kW）； 需要系数； 设备容量；视在容量（视在功率）： （2-2）无功负荷（无功功率）： （2-3）或 单相负荷均衡的分配到三相上。当无法使三相完全平衡，且最大一相与最小一相负荷之差大于三相总负荷10%时，应取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷计算，否则按三相对称负荷计算。同类设备的计算容量，可以将设备容量的算数和乘以需要系数。不同类型的设备的视在功率，应将其有功负荷和无功负荷分别相加后求其均方根。 （2-4）经过一周的对辽工大校区内容量的考察统计，对辽宁工程技术大学葫芦岛校区的建筑物面积、寝室、路灯的规模做了一一的统计，对辽宁工程技术大学葫芦岛校区的消防负荷，和其他动力负荷做了一一的统计，结合所学的知识，和前面的知识，列表如下。表2-2辽工大校区负荷项目统计表Tablet.2-2 The load items statistics table of liaoning technical univercity建筑物名称建筑面积 /平方米寝室、路灯 /个行政楼13000软件楼20000尔雅楼20000静远楼30000浴池超市3000综合楼5400食堂15000食堂25000路灯265公寓E669公寓C472公寓D424公寓A661公寓B681表2-3 辽宁工大校区消防负荷统计表Tablet.2-3 The fire load statistics table of liaoning technical univerciy建筑物名称5.5kW水泵 /台2.2kW水泵 /台需要系数行政楼221.0软件楼41.0尔雅楼41.0静远楼41.0浴池超市21.0综合楼21.0食堂121.0食堂221.0公寓E41.0公寓C31.0公寓D31.0公寓A41.0公寓B41.0体育场21.0表2-4 辽工大校区其他动力负荷统计表Tablet.2-4 the Other dynamic load statistics table of liaoning technical univerciy建筑物名称设备 /数量动力负荷 /kW需要系数行政楼电梯2台110kW0.42浴池超市水泵2台3kW0.75换热站1水泵3台165kW0.65换热站2水泵3台165kW0.65门卫伸缩门3座1.5kW0.65根据上面可知，在本次设计中，建筑物面积确定的建筑的照明及插座的计算容量，采用单位指标法进行计算。在建筑物里同时有消防负荷和其他动力负荷的时，将其他动力负荷折合成消防负荷，即采取需要系数为1列表，见表如下。表2-5 辽工大校区负荷统计表Tablet.2-5 the load statistics table of liaoning technical univercity配电编号用电建筑名称负荷性质建筑容量/kW 需要系数功率因数1行政楼动力61.6 1.00.750.8照明5200.600.620.852软件楼动力221.00.750.8照明4000.80.620.853尔雅楼动力221.00.750.8照明4000.80.620.854静远楼动力221.00.750.8照明6000.80.480.855换热站2动力1650.650.750.80照明2.00.800.620.856体育场动力4.41.000.750.8照明1200.40.620.857路灯与门卫动力1.50.650.750.80照明610.550.620.858公寓E动力221.000.750.80照明640.080.450.620.859公寓C动力16.51.000.750.80照明482.620.450.8510公寓D动力16.51.000.750.80照明433.540.450.620.8511公寓A动力221.000.750.80照明675.900.450.620.8512公寓B动力221.000.750.80照明696.350.450.620.8513换热站1动力1650.650.750.80照明2.000.800.620.8514综合楼动力111.000.750.80照明2160.750.620.8515浴池超市动力6.651.000.750.80照明1200.750.620.8516食堂1动力4.41.000.750.80照明2000.400.620.8517 食堂2动力4.41.000.750.80照明1200.400.620.852.2 校区负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个建筑进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算1。下标d代表动力，m代照明负荷，表具体步骤如下。 教学区供电建筑为：行政楼，静远楼，软件楼，尔雅喽，变电站2，体育场，路灯，门卫。公寓区供电建筑为：公寓A,公寓B，公寓C，公寓D，公寓E，食堂1，食堂2，浴池超市，综合楼，换热站1。取两个供电区的同时需要系数为：，下标j代表为“教学区”，下标g代表为“公寓区”，则全校区的计算负荷为：2.3 无功功率补偿 1）无功补偿的原理1 电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90。而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180。如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理。 2）无功补偿的意义12 a）补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数。 b）减少发,供电设备的设计容量,减少投资,例如当功率因数cos=0.8增加cos4 = 0.95时,装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之,增加0.52KW.对原有设备而言,相当于增大了发,供电设备容量。因此,对新建,改建工程.应充分考虑无功补偿,便可以减少设计容量,从而减少投资。c）降低线损,由公式得出其中为补偿后的功率因数, 为补偿前的功率因数则。 ,所以提高功率因数后,线损率也下降了。减少设计容量,减少投资,增加电网中有功功率的输送比例,以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益.所以,功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。 3）无功补偿的原则1 提高用电单位的自然功率因数,无功补偿分为集中补偿,分散补偿和随机随器补偿,应该遵循：全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则。由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：,这时低压侧的功率因数为： 为使高压侧的功率因数0.90，则高压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取： 。要使高压侧的功率因数由0.81，0.82提高到0.90以上，年平均有功负荷系数见民用建筑电气设计手册一般取0.70.75，这里取0.75。教学区变电所高压压侧需装设的并联电容器容量为：取:=439.76，则补偿后变电所高压侧压侧的视在计算负荷为： 变压器的功率损耗为：变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因数为：满足（大于0.90）的要求。公寓区变电所高压侧需装设的并联电容器容量为：取:=491.32，则补偿后变电所高压侧压侧的视在计算负荷为： 变压器的功率损耗为：变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因数为：满足（大于0.90）的要求。2.4 电容器的选择2.4.1 并联电容器组成提高功率因素原理2把电容并联在电网中将取得超前电压90度的无功电流，来补偿用电设备中滞后于电压的感性无功电流，使电网总功率因素得到提高1）补偿前:在U作用下， （2-5）电流比电压滞后角，很低。2）并联电容器组后： （2-6）比超前/2，可知与夹角，所以，即功率因数得到提高。2.4.2 电容器组接线方式的确定1 2 在工业企业采用并联电容器来提高功率因数时，电容器装设部位的补偿方式分别有单独补偿、分组补偿和集中补偿三种。为了提高功率因数，可采用并联电容器补偿供电系统中所需的无功功率。因为有接和Y接两种接线方式，而本设计采用接，原因如下所述：1）接可以防止由于电容器容量不对称时，由于中性点位移而使有的相电压欠压，有的过电压，从而造成电容器组烧毁的现象。2）若发生一相断线时，只影响各项补偿容量有所减少，不至于严重不平衡。接：如A相断线，C=Q/U，3组不变，1、2组变化。U减小C减小Q减小。不会造成严重不平衡。Y接：若2线路断开，C=0，1、2组不变，将造成严重不平衡，中性点位移。会使有的相电压升高，而烧毁电容器组。3）接线可以充分发挥电容器组的补偿能力。 （2-6） （2-7）综上所述，电力电容器组采用接线。2.4.3 各相补偿电容个数=439.76，=466.69。并联电容器可选择国家生产的系列电容器5BWF10.5-25-1， 25kvar的电容量。1）教学区变电所无功补偿，则每相补偿的电容为：只，将所有补偿放到10kv侧进行补偿，把补偿容量分为两组电容去补偿，考虑3相分配，取3的整数倍，N取21只，每相补偿容量np=21/3=7只，考虑到分为两段支路，即为2的倍数，则每段每相n=8/2=4只。即采用24个电容器，每组每相用4个25kvar的电力电容器并联进行无功补偿。2）公寓区变电所无功补偿，则每相补偿的电容为：只，将所有补偿放到10kv侧进行补偿，把补偿容量分为两组电容去补偿，考虑3相分配，取3的整数倍，N取21只，每项补偿容量np=21/3=7只，考虑到分为两段支路，即为2的倍数，则每段每相n=8/2=4只。即采用24个电容器，每组每相用4个25kvar的电力电容器并联进行无功补偿。3 变压器的选择3.1 变电所的主要变压器的运行方式变电所主变压器运行方式主要有三种12，第一种是两台变压器一使一备；第二种是两台变压器同时工作，这种又可以分为分列与并列两种运行方式，第三种是两台工作，一台备用，下面分别叙述这中运行方式的特点。1）两台变压器一使一备（明备用）明备用，两台变压器均按100%的负荷选择，即一台工作，一台备用。该运行方式应该说不够经济，因为电业部门是按照变压器台数及容量收取电费而不管任意时刻有几台变压器工作。因此说备用的那一台也在无形中消耗费用，所以这种方式只施用小型企业。2）两台变压器同时工作（暗备用）暗备用，每台变压器都按最大负荷的70%选择，正常情况下，两台变压器都参加工作，这是，每台变压器均承受总负荷的50%的负荷，变压器在正常情况下的负荷采集为50%/70%70%,完全满足经济工作要求。在故障情况下，由于0.75，所以可以过负荷1.4倍，6h，连续五天，即1.470%100%,承担全部最大负荷。暗备用分为列运行和并列运行。分列运行：其优点是短路电流小；继电保护装置简单便宜，冲击负荷电压波动的影响面积小。并列运行：其优点12如下a）提高供电可靠性。当某台变压器运行中发生故障时，而从系统中迅速切除后，并列运行的其他变压器可继续供电，这一点对用户的一级重要负荷来说，尤为重要。b）有利于经济运行。变压器并列运行时，可以根据实际负荷的变化和需要，灵活调节投入的台数及容量，避免变压器承担过重负荷或过轻负荷，降低电压损耗，提高系统功率因数。c）便于安排计划检修。当某台变压器需要检修时，可以根据负荷需要先并列上一台变压器，再将需要检修的变压器停下来，达到检修供电两不误。d）减少初期投资。变电所的负荷，一般总是逐渐增加起来的，如果采用变压器并联运行方式，可以根据负荷的发展分期安装多台变压器，从而减少了基建工程的初期投资。3）两台工作，一台备用。该方式变压器台数较多，开支较大，大多用于特大型工矿企业。因此，比较看来，我们选两台变压器采用并列运行为益。综合分析，可知两台变压器并列运行方式时，可以提高供电的可靠性，有利于经济运行，便于安排计划检修，减少初期的投资。 综上所述，结合辽宁工程技术大学葫芦岛校区的实际情况，本设计采用暗备用，两台变压器并列运行方式。3.2 变电所主变压器台数和容量选择根据本校的建筑规划情况，根据下表做变压器容量的计算与选择。表3-1 变压器配置表Tablet.3-1 the transformer configuration table变电名称供电建筑名称J变电静远楼，软件楼，换热站2J支变1尔雅楼J支变2行政楼，路灯与门卫J支变3体育场G变电公寓C，公寓B，食堂1，综合楼，浴池超市G支变1公寓EG支变2公寓A，换热站1G支变3公寓D，食堂23.3 变电所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进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器同时运行：有一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合学校的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台变压器。3.4 变电所变压器容量选择这里设为教学区变电所的视在容量，为公寓区变电所的视在容量。因为变电所为临近的建筑物提供400v的电源供电，这就需要考虑到这些建筑物的同时需要系数。根据民用建筑电气设计手册，所以取建筑物之间的同时需要系数为：，。装单台变压器时，其额定容量应能满足全部用电设备的计算负荷，考虑负荷法留有一定的容量的裕度，兵考虑变压器的经济运行1，即每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：1）任一台变压器单独运行时，宜满足：2）任一台变压器单独运行时，应满足：，即满足全部一、二级负荷需求。考虑到辽宁工程技术大学葫芦岛校区的未来的建设发展，存在一定的修改变化，又因做此设计的目的在于对四年学到的知识做一次系统的掌握和检验，故对变压器的选择只对辽工大现在存在的负荷，进行变压器选型。取=800 ，=800。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S7系列三相油浸自冷式铜线电力变压器，参考到两个供电区变电所的参考容量相近，所以教学区、公寓区变电所均采用S7-800/106。表3-2 变电所变压器S7-800/10Tablet.3-2 the main transformer of Teaching Zone S7-800/10变压器型号额定容量额定电压/kV损耗/kW阻抗电压/%空载电流/%联结组型号总重/公斤高压低压空载负载S7-800/10800100.41.57.250.8Y/Y0-1230003.5 支变压器的选择由前面的计算数据可知，具体计算选择如下，这里的建筑物之间的同时需要系数78为：，。根据以上计算数据选取变压器型号，见下表。表3-3支路变压器选型表Tablet.3-4 the slip of transformer Selection Table变电名称实际负荷容量 /变压器型号J支变1S7-400/10J支变2S7-500/10J支变3SL7-63/10G支变1S7-400/10G支变2S7-500/10G支变3S7-315/104 短路电流的计算4.1 短路电流计算的一般概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流12。不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生在工业企业供电系统的设计和运行中故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。4.1.1 短路的原因发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。4.1.2 短路的危害短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统。4.1.3 短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短