某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计.doc

毕业设计 某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计 学 生 指导教师 专 业 层 次 班 级 学 号 原 创 性 声 明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得湖北第二师范学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的教材。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学生签名： 日期： 学位论文使用授权书本人完全了解湖北第二师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北第二师范学院可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经湖北第二师范学院认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生（签名）： 导师（签名）： 日期： 文献综述工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。从十九世纪七十年代开始，人类开始了以电能的广泛使用为显著特点的第二次工业革命。这个时期的电力工业和电器制造业迅速发展起来，同时为社会创造了巨大的社会财富，也极大地提高了人们的生活水平，更为以后电子计算机的问世奠定了基础。1831年，法拉第发现了电磁感应定律，它揭示了电、磁现象之间的相互联系，为以后发电机的发明、电能的大规模生产和传输以及电能的广泛应用提供了重要理论基础。随着电能在社会各个方面的广泛应用，人类社会从此进入了电气化时代，电能成为主要的能源，并极大地促进了社会生产力的发展。电能不仅是人们生活的能源，更重要的是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量，而且使用方便灵活。电能的输送和分配简单经济，又便于控制、调节和测量，这是电能的又一优点，通过导线可以直接把电能引至负荷，不像蒸汽机、内燃机那样笨重，更避免了一次能源费时耗力的运输，有利于实现生产过程自动化。当代工厂里应用的信息技术、生产自动化技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。因此，电能在当代工业生产有着及其广泛的应用，是工业生产中不可替代的能源。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。例如在机械工业中，电费的开支仅占产品成本的5%左右。因此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自动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的自动化。从另一方面说，如果工厂的电能供应突然中断，对工业生产可能造成严重的后果。例如某些供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短暂的停电，也会引起重大的设备损坏，或引起大量的产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。所以，工厂应该根据本厂环境条件和供电要求来选择适当的电气设备和确定其各项参数，保证工厂正常运行时安全可靠，出现故障时不致出现严重的后果，并在合理的情况下注意节约，还应该根据工厂生产情况与供应能力统筹兼顾。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全 电能在供应、分配和使用中，要保证输电线路的安全性，设计合理的供电系统，不能够因为供电系统出现人身伤亡事故和设备事故。（2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。对于一些要求连续不间断供电的企业，可靠性是第一位的。对于一些负荷，如果由于电力系统故障供电系统突然中断，可能会造成重大设备损坏、大量产品报废很严重的经济财产损失，甚至发生重大的人身伤亡事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。使用电设备在额定的电压、频率下进行生产，不仅可以避免设备损坏，而且也以提高产品质量，给企业带来利润。（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。摘 要工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况,解决对各部门安全可靠，经济技术的分配电能的问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择, 变配电所位置的选择, 短路电流的计算及继电保护, 电气设备的选择,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择等。关键词: 计算负荷，继电保护，变压器，短路电流Abstract: Factory power supply system is mean to cut down the power systems energy and distribut power to each plant or workshop, It consists of step-down substation plant, high pressure distribution lines, substation plant, low-voltage distribution lines and electric equipment. The design of total step-down substation and distribution system is according to the number and nature of the load in each workshops, the requirements of the load in Production process and distribution of the Load ,Combination of the national power supply situation to resolve each departments problem that how to distribute power Safely, reliablely, Economically and technology. The basic contents are as follows, Line voltage selection, Substation location selection, Calculation of short circuit current and relay protection，The choice of electrical equipment and the plant substation location, The number and capacity of transformers, and so on.Key words: Calculated load, Relay Protection, transformers, short-circuit current.目 录第一章 绪 论1.1 课题的目的、背景和意义本题目主要目的是设计某电机修造厂的变电所总降压配电系统设计。电力系统中的变电所是其中一个重要组成部分,它的运行情况直接影响到电力系统的可靠性和经济性。在10KV35KV配电变电所设计研究方面，最近几十年发展更是迅猛。尤其是对变电站综合自动化的研究，已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用在我国，现在变电所的基本方向也是向着变电站综合自动化这个方向发展的，但是根据我国的国情，现在大多数变电站还是没有完全实现保护和控制综合自动化。传统的变电站的设计发展到现在已经十分的成熟了。根据供电的设计内容和流程，可以十分方便的按照步骤设计。虽然变电所的设计在现在已经不是高新的技术，但是作为自动化专业的学生，本题目还是很全面的包含了一大部分专业课程学习的内容，而且各个方面都有所深入。尤其是对变电所主接线方案选择的问题，有了更加深入的学习。虽然本题没有对变电站综合自动化有所研究，但是对日后向这个方面的学习和发展打下了坚实的基础。通过这次设计不仅进一步加强专业知识的学习，拓宽知识面，提高理论知识水平。而且扩宽了就业面，提高就业能力，提高了独立思考和分析问题的能力。1.2工厂供电设计的一般原则 按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则： (1) 遵守规程、执行政策； 必须遵守国家的有关规定及标准，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) 安全可靠、先进合理； 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，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。(3) 近期为主、考虑发展； 应根据工作特点、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，适当考虑扩建的可能性。 (4) 全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.3设计内容1.3.1设计步骤（1）设计的基本依据和资料。（2）全厂及车间变电所负荷计算。 （3）无功功率补偿和补偿电容器选择。（4）短路电流的计算和动稳定度，热稳定度的计算。（5）变压器容量及台数的选择。（6）变电所进出线的选择。（7）变电所的电缆，电线，高压开关柜，低压配电电屏，动力配电箱，电流互感器，避雷器，母线等主要设备的选择。（8）区域变电所进线侧线路的继电保护，（采用定时限过电流保护）。主变压器的差动保护，瓦斯继电器保护，工厂变电所进线侧单相接地保护。（9）防雷装置与保护接地装置的设计。（10）、域变电所的主接线图、工厂变电所主接线图、各种保护装置接线原理图。（11）画出工厂变电所的平面图。1.3.2设计图样（1）变电所主结线电路图电机修造厂总降压变电所主结线电路图（3）各种保护装置接线原理图变电所进线侧线路的继电保护原理电路图，（采用定时限过电流保护）。主变压器的差动保护原理电路图，瓦斯继电器保护原理电路图，工厂变电所进线侧单相接地保护原理电路图（4）变电所平、剖面图电机修造厂总降压变电所平、剖面图1.4 设计依据的原始资料（1） 电机修造厂总平面图 如图2-1所示图2-1 某电机修造厂总平面布置图（2） 工厂生产任务、规模及产品规格本厂主要承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万KW；制造电机总容量为6万KW，制造单机最大容量为5000KW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。（3）各用电车间负荷情况及各车间变电所容量表2-1 各用电车间负荷情况及各车间变电所容量序号车间名称设备容量（千瓦）计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量(千伏安）P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1电机修造车间2505609500788No.1车变110002机械加工车间886163258305No.2车变14003新品试制车间634222336403No.3车变15004原料车间514310183360No.4车变14005备件车间562199158254No.5车变13156锻造车间150365868No.6车变11007锅炉房269197172262No.7车变13158空压站322181159241No.8车变13159汽车库53302740No.9车变18010大线圈车间335187118221No.10车变125011半成品试验站365287464No.11车变150012成品试验站2290640480800No.12车变1100013加压站（10KV转供负荷）256163139214125014设备处仓库(10KV转供负荷）338288444150015成品试验站内大型集中负荷3600288023003686主要为高压整流装置，要求专线供电。（4） 供用电协议 当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选定：1）从某220/35kV区域变电所提供电源，此区域变电站距厂南侧约4.5公里。2）该工厂主要设备为二级负荷，为满足需求，从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此所距厂南侧约4公里。 电力系统短路数据，如表2-2所示。其供电系统图，如图2-2所示。表2-2 区域变电站35kV母线短路数据系统运行方式系统短路数据系统运行方式系统短路数据系统最大运行方式600MVA系统最小运行方式280MVA图2-2 供电系统图 供电部门对工厂提出的技术要求：1）区域变电所35kV馈电线的过电流保护整定时间1.8s，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。2）在企业总降压变电所35kV侧进行电能计量。3）工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。 供电贴费和每月电费制 在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，供电贴费为600元/KVA，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元/KVA,动力电费为0.20元/KW h，照明（含家电）电费为0.56元/KWh。（5） 工厂负荷性质 本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，工厂的年最大有功负荷利用小时为2300h。锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于该厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求具有一定的可靠性。（6） 本厂自然条件 气象资料 年最高气温为35，年平均气温为26，年最低气温为-10，年最热月平均气温为30，年最热月平均气温为25，年最热月地下0.8km处平均温度为24。常年主导风向为东南风，年雷暴日数为15。 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔600m,地层土质以砂质粘土为主，地下水位为3m。第二章 负荷计算和无功功率补偿 2.1负荷计算的内容和目的 电力负荷这里是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小。电力负荷直接影响到供电系统能否安全可靠地正常运行，因此有必要对供电系统中各环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷，也就是通过已知的工厂的用电设备安装容量求取确定的、预期不变的最大假想负荷。由于载流导体一般通电半小时（30min）后即可达到稳定的温升值，因此通常取“半小时最大负荷”作为按发热条件选择电器元件的计算负荷。 计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷状态下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是负荷情况复杂，影响负荷计算的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。2.2负荷计算的方法 车间计算负荷是选择工厂内配电线路电缆型号和主要电气设备包括车间变压器的基本依据。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，本设计采用需要系数法进行负荷计算。计算的基本公式如下：1、单组用电设备计算负荷的计算公式有功计算负荷为 (3-1)式中，为需要系数，为设备容量。无功计算负荷为 (3-2)式中，为对应于用电设备组功率因数的正切值。视在计算负荷为 (3-3)总的计算电流为 (3-4)式中，为用电设备组的额定电压，一般为380V。2、多组用电设备计算负荷的计算公式KpP30iQ30 = KqQ30iI30 = S30/3UN式中Kp可取0.850.95；Kq可取0.90.972.3负荷计算 下面我们来计算全厂的计算负荷，这里我们取：Kp = 0.90; Kq = 0.92根据表2-1可算出：P30i = 6520kW; Q30i = 5463kvar则 = KPP30i = 0.906520kW = 5868kW = KqQ30i = 0.925463kvar = 5026kvar 7726KVA; = S30/3UN 11.74KACOS = P30/S30 = 5868/7726 0.76 因此我们得工厂各车间计算负荷如下:表3-1 工厂各车间负荷计算表序号车间名称设备容量（千瓦）计算负荷变压器台数及容量车间变电所代号P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1电机修造车间250560950078811000No.1车变2械加工车间8861632583051400No.2车变3新品试制车间6342223364031500No.3车变4原料车间5143101833601400No.4车变备件车间5621991582541315No.5车变6锻造车间1053658681100No.6车变7锅炉房2691971722621315No.7车变8空压站3221811592411315No.8车变9车库543302740180No.9车变10大线圈车间3351871182211250No.10车变11半成品试验站3652874641500No.11车变12成品试验站229064048080011000No.12车变13加压站（10KV转供负荷）256163139214125014设备处仓库(10KV转供负荷）338288444150015成品试验站内大型集中负荷3600288023003686主要为高压整流装置，要求专线供电。总计65205463Kp=0.9Kq= 0.925868502677262.4功率补偿计算由上面计算可知功率因数COS=0.76，而供电部门规定：用户功率因数不应低于0.9，因此需要进行无功补偿。考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取COS=0.92。无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此本设计选用并联电容进行无功补偿。型号选为BWF10.5-100-1型，其额定容量为100 Kvar 所需无功功率补偿容量： Qc =5868（tanarc cos0.76tanarc cos0.92）Kvar=2517Kvar 取 Qc=2700 Kvar因此，其电容器的个数为： n = Qc/qC = 2700/100 =27而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取27个 正好补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为： = 58682+(5026-2700) 2 1/2 =6312KVA无功功率补偿后，低压侧的功率因数为：=P30/ =5868 / 6312=0.93变压器的功率损耗为： PT 0.015 = 0.015 * 6312=94.7 Kw QT 0.06 = 0.06 * 6312= 378.7Kvar变电所高压侧的计算负荷为： P30= 5868+ 94.7= 5962.7KwQ30= (5026-2700 )+ 378.7= 2704.7KvarS30 = (P302 + Q302) 1/2= 6547 KV .A无功功率补偿后，高压侧的功率因数为： cos= P30/ S30= 5962.7 / 6547= 0.91所以，cos= 0.910.9因此，符合本设计的要求。列表如下：表3-2 无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）S30（千伏安）低压侧补偿前负荷0.7658685026772611.74K低压侧无功补偿容量-2700低压侧补偿后负荷0.93586823266312主变压器功率损耗PT=94.7QT=378.7高压侧负荷总计0.915962.72704.76547第三章 变配电所及主变压器的选择3.1变配电所所址的选择 变电所所址的选择按照国家有关标准和规范，根据下列要求选择确定：尽量接近负荷中心；接近电源侧；进出线方便；设备吊装和运输方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧；不应设在地势低洼和可能积水的场所；不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方或与之相贴邻；不应设在有爆炸危险环境和有火灾危险环境的正上方或正下方。工厂或车间的负荷中心，我们可以用负荷指示图或负荷功率矩法来确定。由前面的负荷计算可以看出，由于成品试验站内有大型集中负荷，且成品试验站和电机修造车间的设备容量比其他车间等的设备容量要大很多，所以电机修造厂的负荷中心在成品试验站和电机修造车间之间，又考虑到变电所的位置要南北向，北边开高窗，南边开低门。所以我选择的电机修造厂的变电所的位置如图3-1所示图3-1 电机修造厂总降压变电所位置3.2变配电所形式的选择变电所的形式有很多种，优点各异。露天式配电装置具有运行维护方便，占地面积少、投资少等优点，而屋内式配电装置安装方便、运行可靠。因此变配电所形式的选择如下： 35/10kV变电所分屋内式和屋外式，屋内式运行维护方便，占地面积少。35kV变电所宜用屋内式。 配电所一般为独立式建筑物，也可与所带10kV变电所一起附设于负荷较大的厂房或建筑物,如图3-1所示。3.3 厂区供电电压的选择工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压登记，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。由于在同一输送功率和输送距离条件下，供电电压越高，则线路电流越小，从而使线路导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。该电机修造厂经过与当地供电部门协商，工厂电源选择电力系统的某220/35kV变电站提供的电源。电力系统的35kV供电电源引入该厂后，经过厂区内的35/10kV总降变电所将电压降至10kV给厂区供电。10kV仍是高压电源，不能被380V以下负荷所用，固还需要进行降压才能供负荷使用。3.4 变电所主变压器的选择由于该厂电机修造车间、成品试验站等的负荷均属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，且集中负荷较大，如成品试验站内大型集中负荷，大于3000KVA，因此宜装设两台及以上主变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故这里我们选两台变压器。装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量应同时满足以下两个条件： 每台主变压器容量不应小于总的计算负荷的60%70%，即 每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷的计算负荷之和，即 因为该厂都是一二级负荷所以按条件2 选变压器。故 （0.6-0.7）7726=（4635.65408.2）KVA因此选6300 KVA的变压器二台型号额定容量/kVA额定电压/kV损耗/kW阻抗电压（%）空载电流（%）联结组别高压低压空载负载S9-6300/106300351073.55.50.9Y d11S9-6300/10变压器技术参数主变压器的联结组别的选择:三相负荷基本平衡时选Yyn0，这里三相负荷不平衡，宜采用Dyn11型为最佳。第四章 变配电所主接线方案的设计4.1电气主接线的概述工厂供电系统电气主接线是将变压器、开关电器、互感器等电气设备按一定顺序连接而成的接受、分配和传输电能的总电路，又称一次电路或一次接线图。通常用单线图表示。一次电路中的所有电气设备，称为一次元件或一次电气设备。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。4.2变配电所主接线的选择原则 变配电所的主接线，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因数综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。1.变电所的主接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接线。2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线，变压器应分列运行。3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。4.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。5.610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。6.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能表使用。7.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。8.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。4.3 主接线方案的选择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610KV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。总降压变电所主接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。一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式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。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(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11 和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。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。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。由于需要装设两台主变压器，所以可设计下列两种主结线方案：（1） 一条电源进线的主接线方案 如图3-2示（10kV侧主结线从略）（2） 两条电源进线的主接线方案 如图3-3示（10kV侧主结线）图3-2机修造厂总降压变电所一条电源进线的主结线方案图3-3电机修造厂总降压变电所两条电源进线的主结线方案（3） 两种主接线方案的技术经济比较（表3-2）表3-2 两种主结线方案的比较比较项目一条电源进线的主结线方案（图3-2）两条电源进线的主结线方案（图3-3）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两台主变并列，电压损耗小两台主变并列，电压损耗小灵活方便性由于只有一条电源进线，灵活性稍差由于只有两条电源进线，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额由资料查得S9-6300/10（6)单价为30.35万元，而又查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为230.35万元60.7万元由资料查得S9-6300/10（6)单价为30.35万元，而又查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为230.35万元60.7万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查资料得JYN1-35型柜按每台10万元计，其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为101.510万元150万元本方案采用14台JYN1-35型柜，其综合投资额约为141.510万元210万元，比一条电源进线的方案多投资60万元 续表3-2比较项目一条电源进线的主结线方案（图3-3）两条电源进线的主结线方案（图3-4）经济指标电力变压器和高压开关柜的年运行费参照资料计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为12.035万元（其余略）主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为15.635万元，比一条电源进线的方案多耗3.6万元交供电部门的一次性供电贴费按700元/kVA计，贴费为263000.07万元882万元贴费为263000.07万元882万元从表3-2可以看出，虽然按经济指标，一条电源进线的主结线方案远优于两条电源进线的主结线方案，但是按技术指标，两条电源进线的主结线方案优于一条电源进线的主结线方案。为了给工厂的正常生产提供更加稳定、可靠的电源，所以决定采用两条电源进线的主结线方案。正常工作时35kV侧母线中间分段，两电源分别同时给两变压器供电。当一条电源进线出现故障时，利用35kV母线的联络线，把35kV侧母线连通，用另外一条电源进线给两个变压器供电。这样不仅提高了供电的可靠性，而且灵活性也增强了，给电力系统的维护和维修带来了安全和方便。虽然这样投资高了不少，但是是十分值得的。4.4配电所的主接线选择配电所的主接线方案也分一条进线和两条进线两种。（1） 一条电源进线的主结线方案 如图3-4示 图3-4电机修造厂10KV进线的主结线方案（2） 两条电源进线的主接线方案 如图3-5示图3-5电机修造厂总配电所两条电源进线的主结线方案（3） 两种主接线方案的技术经济比较（表3-3）表3-3两种主结线方案的比较比较项目一条电源进线的主结线方案(图3-5)两条电源进线的主结线方案(图3-6)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灵活方便性由于只有一条电源进线，灵活性稍差由于只有两条电源进线，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标高压开关柜(含计量柜)的综合投资额查资料得GG-1A-J型柜按每台2.5万元计，GG-1A-(F)按每台3万元计。其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为(2.5+3)1.5万元8.25万元本方案采用2台GG-1A-J型柜，2台GG-1A-(F)型柜。其综合投资额约为2(2.5+3)1.5万元16.5万元，比一条电源进线的方案多投资8.25万元高压开关柜的年运行费参照资料计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为0.495万元(其余略)主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为0.99万元，比一条电源进线的方案多耗0.495万元根据表可以看出方案2的技术指标远不及方案1，但是其供电的稳定性更高，所以这里我采用方案2，即两条电源进线的方案。第五章 短路电流的计算5.1 绘制计算电路图3-6短路计算电路5.2 求k -1，k-2点的三相短路电流和短路容量当系统最大运行方式时：（1） 求k -1点的三相短路电流和短路容量（） 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗：由，因此 架空线路的电抗：由资料得，因此 绘k-1点短路的等效电路，如图3-7示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为： 3-7短路等效电路图 计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 三相短路次暂态电流和稳态电流 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 三相短路容量 （2） 求k-2点的三相短路电流和短路容量（） 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 架空线路的电抗电力变压器的电抗：据表查得，因此 绘k-2点短路的等效电路如图3-8示，并计算其总电抗为： 图3-8短路等效电路图 计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 其他三相短路电流 三相短路容量当系统最小运行方式时：（其计算过程同前，从略）（3） k-1,k-2点短路计算表 （如表3-3，3-4所示） 系统最大运行方式：表3-3 系统最大运行方式时短路计算表短路计算点三相短路电流/ kA三相短路容量/MVAk-15.245.245.2413.367.91333.5k-217.6417.6417.6444.9826.64336 系统最小运行方式：表3-4 系统最小运行方式时短路计算表短路计算点三相短路电流/ kA三相短路容量/MVAk-12.492.492.496.353.76271.7k-214.2414.2414.2436.3121.5271.3第六章 变电所一次设备的选择校验6.1变电所一次设备的选择校验6.1.1一次设备的选择校验的条件与项目为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：（1）按正常工作条件包括电压、电流、频率及开断电流等选择；（2）按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验；（3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防爆、防腐、防火等要求；选择一次设备时应考虑和效验的项目如表3.1所示。表3.5 一次设备选择校验的项目及满足的条件序号设备名称电压/kV电流/kA断流能力/kA短路稳定度校验动稳定热稳定1高压断路器3高压隔离开关4低压断路器7电流互感器8电压互感器9母线10电缆应满足的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开端电流（或功率）应不小于它可能开端的最大电流（或功率）按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流校验备注校验 不校验 一般可不校验6.1.2 一次设备效验公式本设计查阅相关资料，经过整理一次设备效验所需的公式得出一次设备效验公式表见表3.6。表3.6 一次设备效验公式表序号设备名称校验项目校验公式1高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关动稳定imaish(3)热稳定I2ttI(3)2tima2电流互感器动稳定KesIini(3)sh热稳定(KtIin)2