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330kv变电站电气系统设计 摘要 变电站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。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求。本次毕业设计的题目是汉源变电站电气系统设计。在设计的过程中，根据变电站应从电力系统整体出发，着重对变电站的电气一次部分和二次部分进行科学的规划设计。通过方案设计，方案可行性对比等方面进行论证，力求电气主接线简洁，配置与电网结构相适应的保护系统。基于此，从主接线形式确定、主变压器选择、电气设备选择和继电保护配置等方面提出了新的设计思路，尽力维持电力系统的高效、经济及安全目标。本次毕业设计针对汉源330kV变电站的特点，以电气设计部分为核心，通过分析拟建变电站的进出线方向和负荷等原始资料，从可靠性、安全性、经济性等方面考虑，确定了电气主接线方式。主要从主变压器的容量、数量的确定，负荷分析及计算，进行适量的无功补偿，以及短路电流的计算和变电所主要电气设备的选择（包括断路器，隔离开关，互感器等），继电保护的配置以及防雷保护的设计等方面阐述了330kV变电站电气部分的设计思路、设计步骤，并在选择时对电气设备进行了必要的计算和校验。同时，针对本次设计，完成相应图纸的绘制。关键字变电站；主变压器；电气主接线；电力系统继电保护。 Abstract Power system substation is an important component of the electric power system, the substation is the focal point of transmission and distribution substation can directly affect the safety and stable operation of power system safe and stable operation. Chinas power industrys technological level and management level is gradually improving，the design of the substation has put forward higher requirements. The graduation project is entitled The Design of Hanyuan Transformer Substation Electrical Parts. In the design process, according to the overall power system substation should start, focusing on one part of the electrical substation and the second part of the scientific planning and design. Through the project design, aspects and so on plan feasibility contrast carry on the proof, makes every effort the electrical main wiring to be succinct, the disposition and the electrical network structure adapt protective system. Based on this, from the main wiring form determined that the main transformer choice, aspects and so on electrical equipment choice and relay protection disposition proposed the new design mentality, maintains the electrical power system with every effort highly effective, the economy and the security goal. This graduation project in view of the 330kV transformer substations characteristic, take the electrical design part as a core, plans through the analysis to construct the transformer substation to enter the going beyond a line direction and the load and so on firsthand information, from aspects and so on reliability, security, efficiency considered, has determined the electrical main wiring way. Mainly from main transformers capacity, quantity determination, the load analyzes and calculates, carries on the right amount idle work compensation, as well as short-circuit currents computation and the transformer substation main electrical equipments choice (including circuit breaker, isolator, mutual inductor and so on), relay protection disposition as well as anti-radar protections aspects and so on design elaborated 330kV transformer substation electricity part design mentality, design procedure, and when choice has carried on the essential computation and the verification to the electrical equipment. At the same time, in view of this design, completes the corresponding blueprint the plan.Key wordsSubstation；Main transformer；Electrical main wiring；Electrical power system relay protection.引言11 主变压器的选择21.1 主变压器选择的一般原则21.1.1 主变压器台数的选择21.1.2 主变压器容量的选择21.2 主变压器型式选择31.2.1 主变压器相数的选择31.2.2 绕组数的选择31.2.3 绕组连接方式的选择41.2.4 主变调压方式的选择41.2.5 容量比的选择51.2.6 主变压器冷却方式的选择51.3 主变压器的选择结果51.4 变电站站用变选择51.4.1 站用变的选择61.4.2 站用电接线图62 电气主接线72.1电气主接线概述72.1.1电气主接线的基本要求72.1.2 主接线设计的原则82.2主接线的基本接线方式选择82.2.1 单母线接线及单母线分段接线92.2.2 双母线接线及双母线分段接线102.2.3 带旁路母线的单母线和双母线接线112.2.4 一台半断路器双母线接线122.2.5 桥形接线132.3 主接线方案的比较选择132.4 电气主接线设计图143短路电流的计算153.1概述153.2 短路电流计算相关内容153.2.1 短路电流计算的目的153.2.2 短路电流计算的一般规定163.2.3 短路计算的基本假设163.2.4 短路电流计算的步骤173.3 变压器电抗标幺值计算173.3.1 变压器参数的计算183.3.2 主变压器参数计算183.4 短路点的短路计算193.4.1 k(1)点短路计算193.4.2 k(2)点短路计算213.4.3 k(3)点短路计算224 电气设备的选择244.1 概述244.1.1 电气设备选择的一般原则244.1.2 电气设备选择的有关规定244.2 电气设备选择的技术条件254.2.1 按正常工作条件选择电气设备254.2.2 按短路条件校验设备的动稳定和热稳定264.3 断路器的选择274.3.1 330kV侧断路器的选择274.3.2 110kV侧断路器的选择294.3.3 35kV侧断路器的选择304.4 隔离开关的选择324.4.1 330kV侧隔离开关的选择324.4.2 110kV侧隔离开关的选择334.4.3 35kV侧隔离开关的选择344.5 电流互感器的选择354.5.1 电流互感器配置354.5.2 电流互感器的特点364.6 电流互感器的选择及校验364.6.1 330kV侧电流互感器的选择374.6.2 110kV侧电流互感器的选择384.6.3 35kV侧电流互感器的选择404.7 电压互感器的选择414.7.1 电压互感器的特点414.7.2 电压互感器的配置424.7.3 电压互感器的选择及校验424.7.4 330kV侧电压互感器的选择434.7.5 110kV侧电压互感器的选择434.7.6 35kV侧母线电压互感器的选择444.8 支柱绝缘子及穿墙套管的选择444.8.1 绝缘子的选择454.8.2 穿墙套管的选择455 母线的选择与校验465.1 概述465.1.1 母线的分类及特点465.1.2 母线截面的选择475.2 母线选择与校验485.2.1 母线校验的一般条件485.2.2 330kV侧母线选择485.2.3 110kV母线的选择505.2.4 35kV侧母线的选择526 防雷及接地装置设计546.1 防雷设计546.1.1 防雷设计原则546.1.2 防雷保护的设计546.2 避雷器的选择566.2.1 330kV侧避雷器的选择和校验566.2.2 110kV侧避雷器的选择和校验576.2.3 35kV侧避雷器的选择和校验586.3 避雷针的配置596.3.1 避雷针的配置原则596.3.2 避雷针位置的确定606.4 接地设计606.4.1 接地设计的原则606.4.2 接地网型式选择及优劣分析617 继电保护配置627.1 变压器的保护配置627.2 线路保护配置647.2.1 330kV线路保护647.2.2 110kV线路保护647.2.3 35kV线路保护647.3母线保护657.4断路器保护667.4.1断路器保护配置类型667.4.2 失灵保护667.4.3 三相不一致保护678 无功补偿配置698.1补偿装置的分类及与电力系统的连接698.2设置补偿装置应考虑的主要因素708.2.1串补装置708.2.2超高压并联电抗器和并联电抗补偿装置708.2.3调相机、并联电容器补偿装置和静补装置718.3补偿设备的选择719. 配电装置的布置729.1 概述729.1.1 配电装置特点729.1.2 配电装置类型及应用729.2 配电装置的确定739.3电气总平面布置759.3.1电气总平面布置的要求759.3.2电气总平面布置75总 结77致 谢78参考文献79附录80电气主接线图80英文资料81中文翻译85 陕西理工学院毕业设计引言随着科学技术的快速发展，电能在人们的日常生活中扮演者重要的角色。同时，人们对电能供应的要求越来越高，特别是供电的可靠性、持续性和经济性。这些要求往往取决于变电站的合理设计和配置。变电站运行要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。鉴于这几方面的考因素，设计一座符合电力系统整体规划的变电站就显得尤为重要。由于现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂。随着我国城乡电网建设与改造工作的开展，对变电所设计也提出了更高、更新的要求。变电所可根据电压等级、升压或降压及在电力系统中的地位分类。根据在电力系统中的地位可分为枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所。本次设计的变电站属于地区变电站。结合电力系统专业知识，通过变电站电气部分设计让我对变电站有了一个整体的了解。本次毕业设计主要包括有以下任务：1、论证并确定各电压等级电气主接线设计；2、必要的短路电流计算；3、主要电气设备的选择和校验；4、综合自动化产品选型及系统配置；5、保护配置及防雷规划；6、适量的无功补偿。本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。通过它可以复习巩固专业课程的有关内容，拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个较详细的概念，能熟练的运用所学知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、电气设备的选择等。为我们顺利走上工作岗位打好基础。1 主变压器的选择主变压器是变电站的重要设备，在发电厂和变电站中起着决定性的作用，其容量、台数的大小直接影响主接线的型式和配电装置的设计结构，选择一个适合的主变压器不仅可以节省变电站建设投入资金，更重要的是可以减少运行中的电能损耗，提高运行效率和供电可靠性，对于电网的负荷传输和稳定运行具有更加重大的意义。1.1 主变压器选择的一般原则变电所主变压器的容量一般按变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负Smax的60%70%（35110kV变电所为60%，220500kV变电所为70%）或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择。为了保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器，枢纽变电所装设24台，地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所可装设3台。1.1.1 主变压器台数的选择根据原始资料分析，本变电站属于地区性变电站，与当地电网系统联系紧密，所以在选择主变台数时应考虑其在当地电力网络中的重要地位。若全站停电后，将引起下一级变电站及地区电网瓦解，影响整个地区的供电安全。因此在主变台数的选择上，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器因故障或检修影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占地面积，配电设备以及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器至少能保证所供的一二类负荷或为全部负荷的70%80%。故选择两台主变压器，提高供电的可靠性。综上所述，主变压器近期选择2台，当远期负荷增加时，可以增加至3台主变压器。 1.1.2 主变压器容量的选择（1）主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，适当考虑到远期1020年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。根据原始资料分析，本期主变压器容量为240MVA。1.2 主变压器型式选择1.2.1 主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电所均应选择三相式变压器。因为一台三相式较同容量的3台单项式投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。在选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来决定。本次设计的变电所，位于城市郊区，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。1.2.2 绕组数的选择在具有3种电压等级的变电所中，如变压器各侧绕组的通过容量均达到该变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，应选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变压器、分裂变压器以及普通三绕组变压器。（1）自耦变压器自耦变压器的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，除具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。（2）分裂变压器分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。（3）普通三绕组变压器价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。在大型降压变电所中，普通三绕组变压器的应用范围较为有限。当主网电压为110220kV，中压网络为35 kV时，由于它们的中点采用不同的接地方式，才采用普通三绕组变压器。当中压为110 kV及以上的电压时，降压变压器和联络变压器多采用自耦变压器，因自耦变压器高、中压绕组有直接电气联系，故有巨大的经济优越性。其优点有：消耗材料省，体积小、重量轻同时功率损耗低、输电效率高、可扩大变压器的制造容量，便于运输和安装。故本设计选用自耦变压器。1.2.3 绕组连接方式的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。我国110kV及以上电压，变压器都采用Y0连接；35kV及以下电压等级变压器绕组都采用连接。根据选择原则可确定所选择变压器绕组接线方式为Y0/ Y0/接线。接线组别为：YN，a0,d11。1.2.4 主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220kV及以上网络电压应符合以下标准：枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换称为无激磁调压，调整范围通常在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%。 1.2.5 容量比的选择由原始资料可知，110kV中压侧为主要受功率绕组，而35kV侧主要用于附近地区负荷、站用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/30。1.2.6 主变压器冷却方式的选择一般主变压器采用的冷却方式包括：自然风冷却，强迫风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却，强迫油循环导向冷却。强迫油循环水冷却具有散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点，但是它要有一套水冷却循环系统，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。因此本次设计选择主变选择强迫油循环风冷却。1.3 主变压器的选择结果主变压器的型号：OSFPS7-240000/330主要技术参数如下：额定容量：240000(kVA)容量比（%）：240/240/72MVA(100/100/30)电压比：34522.5%/121/35kV接线组别：YN,a0,d11空载损耗: 116(kW)负载损耗: 553(kW)空载电流（%）:0.2阻抗电压（%）：=10.5% =24% =13%1.4 变电站站用变选择 变电站的主要站用电负荷是变压器的冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，对330kV变电站，还包括高压断路器和隔离开关的操纵机构电源，尽管这些负荷的容量并不大，但由于330kV变电站在电力系统中的重要地位，处于运行安全的考虑，其站用电系统必须具有高度的可靠性。1.4.1 站用变的选择（1）选择原则：站用电母线采用单母分段接线。当有两台站用变采用单母线分段接线方式，平时并列运行互为备用，以限制故障。站用电容量得确定，一般考虑所用负荷为变电所总负荷的0.1%0.5%,这里取变电所总负荷的0.2%计算。（2）站用电负荷：S=240000/0.70.2%=685.7kVA（3）站用变容量计算： Sj =0.7S=480kVA站用变压器选择结果如表1.1所示表1.1 35kV双绕组变压器技术数据表型号额定容量/kVA额定电压/kV连接组损耗/kW空载电流/%阻抗电压/%高压低压空载短路S9-500/35500355%0.4Yyn01.036.901.36.51.4.2 站用电接线图变电站的自用电负较少，因此，变电站的自用电接线简单。容量为60MVA及以上的变电站，装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电站，均装设两台站用变压器，分别接在电压最低一级母线的不同分段上。本设计两台站用变分别接于35kV母线的段和段，互为备用，并联运行。接线如图1.1所示。图1.1 站用电接线图2 电气主接线此次设计的变电站有三个电压等级：高压侧电压为330kV，本期2回出线；中压侧电压为110kV，远期18回出线；低压侧电压为35kV。该站址位于距市国道3km，南靠高速公路及铁路，交通便利。据此资料分析可知该变电站为一座地区性变电站。2.1电气主接线概述电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，也是变电站重要的组成部分。电气主接线是将多种电气设备按其功能要求组成的接受和分配电能的电路，也称电气一次接线或电气主系统。它不仅可以表示出各电气设备的规格、数量、连接方式和用途，而且反映了各电力回路的相互关系和运行条件，从而构成了发电厂和变电所电气部分的主体。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。发电厂和变电所的主接线，是根据容量、电压等级、负荷容量等情况设计，并经过技术经济比较，而后选出最佳方案。2.1.1电气主接线的基本要求根据我国能源部关于220kV500kV变电所设计技术规程SDJ2-88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性、运行灵活性、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。”（1）可靠性可靠性是指主接线能长期稳定地工作，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元件，包括一、二次部分在运行中可靠地综合性。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，可靠性相对而言的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对其他变电所可能是不可靠的。因此，评价主接线可靠性的标志有一下几个： 断路器检修时是否影响供电； 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，以及能否保证对重要用户的供电； 变电所全部停电的可能性； 有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上。（2）灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：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。 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，且不至影响对用户的供电。 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）经济性经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。2.1.2 主接线设计的原则电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则。2.2主接线的基本接线方式选择电气主接线的类型通常根据变电所在系统中的地位、负荷情况、出现回路数、布置方式、设备特点周围环境及最终规模等条件确定。它以电源和出线为主体，由于各个发电厂或变电站的出现回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线路多时（一般超过4回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。 2.2.1 单母线接线及单母线分段接线（1）单母线接线电气主接线的基本环节是由电源进线、主变压器和引出线三部分组成，每一组母线是由A、B、C三相组成。当主接线为一组母线时，称为单母线接线。 单母线接线形式的主接线主要优点是接线简单、清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。该接线方式的主要缺点是供电可靠性差，运行不够灵活，当母线及母线隔离开关等设备故障或检修时，均需将整个配电装置停电，影响供电。故单母线接线只适用于单电源进线的一般中、小型容量的变电所及用户，在供电可靠性要求不高的装置中采用。单母线接线适用于：610kV配电装置的出线回路数不超过5回时；3560kV配电装置的出线回路数不超过3回时；110220kV配电装置的出线回路数不超过2回时。（2）单母线分段接线当出线回路增多时，单母线供电不够可靠，需用断路器将母线分段，形成单母线分段接线。可根据电源的数目和功率大小，母线可分为23段。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用的断路器数量越多，其配电装置和运行也就越复杂，所需费用就越高。单母线分段接线的优点是，在母线分段后，可提高供电的可靠性和灵敏性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障时，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；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。单母线分段接线的缺点有：增加了分段开关设备的投资和占地面积；某段母线或母线隔离开关故障或检修时，仍有停电问题；任何一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。单母线分段接线适用于：110220kV配电装置的出线回路数为34回；3560kV配电装置的出线回路数为48回；610kV配电装置的出线回路数为6回以上。 2.2.2 双母线接线及双母线分段接线（1）双母线接线双母线接线有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。每一电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以作为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器连接。双母线接线具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点。而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。其广泛用于：出线带电抗器的610kV配电装置；3560kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110220kV出线数为5回及以上时。（2）双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线。双母线分段接线比双母线接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出现回路停电；随后将故障段母线所连的电源回路和出现回路切换到备用母线上即可恢复供电。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。双母线分段接线广泛应用于火电厂的发电机电压配电装置中，同时在220500kV大容量配电装置中，不仅采用双母线三分段接线，也有采用双母线四分段接线的。当110kV出线为7回及以上，220kV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。 2.2.3 带旁路母线的单母线和双母线接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路母线。通常，旁路母线有三种接线方式：有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联断路器兼做旁路断路器的旁路母线接线；用分段断路器兼做旁路断路器的旁路母线接线。（1）单母线分段带旁路母线的接线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。单母分段带专用旁路断路器的旁路母线极大的提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器的投资。（2）双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。双母线带旁路母线的接线可以设专用旁路断路器，也可以用旁路断路器兼做母联断路器，或用母联断路器兼做旁路断路器。分段双母线也可以带旁路母线，但需设两台旁路断路器，分别接在两个母线上，接线更为复杂。（3）旁路母线设置的原则当110kV出现在6回及以上、220kV出现在4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线，带有专用旁路断路器的接线，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接入旁路母线的线路回数较多，且对供电可靠性有特殊需求的场合是十分必要的。不采用专用旁路断路器的接线，虽然可以节约建设投资，但是检修出线断路器的倒闸操作十分繁杂，而且对于无论是单母线分段接线或双母线接线方式，在检修期间均处于单母线不分段运行状况，极大的降低了可靠性。下列情况可以不设置旁路设施：当系统条件允许断路器停电检修（如双回路供电的负荷）；当接线允许断路器停电检修时(每天回路有2台断路器供电，如角形、一台半断路器接线)；中小型水电站枯水季节允许停电检修出现断路器时；采用高可靠性的SF6断路器时及全封闭组合电器时(GIS)。随着高压配电装置广泛采用六氟化硫断路器及国产断路器、隔离开关的质量逐步提高，同时系统备用容量的增加、电网结构趋于合理与联系紧密、保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过度，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。 2.2.4 一台半断路器双母线接线两组母线之间接有若干串断路器，每一串有3台断路器，中间一台称为联络断路器，每两台之间接入一条回路，每串共有两条回路。平均每条回路装设一台半（3/2）断路器，故称为一台半断路器接线，又称3/2接线。这种接线是在双断路器的双母线接线基础上改进而来，它是介于双断路器双母线接线与单断路器双母线接线之间的一种接线。（1）一台半断路器接线的主要优点如下：可靠性高。任何一组母线故障时，只是与故障母线相连的断路器自动分闸，任何回路不会停电，甚至在一组母线检修、另一组母线故障的情况下，仍能继续输送功率；在保证对用户不停电的前提下，可以同时检修多台断路器。运行灵活性好。正常运行时，两条母线和所有断路器都同时工作，形成多环路供电方式，运行调度十分灵活。操作检修方便。隔离开关只用作检修时隔离电源，不用于倒闸操作。另外，当检修任何一组母线或任一台断路器时，各个进出线回路都不需切换操作。（2）接线的主要缺点为投资大、继电保护装置复杂。（3）适用范围：一台半断路器双母线接线用于大型发电厂和330kV及以上、进出线回路数6回及以上的高压、超高压配电装置中，是国内外大机组、超高压电气主接线中广泛采用的一种典型接线形式。图2.1一台半断路器接线2.2.5 桥形接线桥形接线适用于只有两台变压器和两条输电线路的情况，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。（1）内桥接线：适合于输电线路较长、线路故障率较高、穿越功率小和变压器不需要经常改变运行方式的场合，即负荷端可以频繁停、送电操作，而变压器端不能频繁操作。 （2）外桥接线：适合于线路较短、故障率较低、主变压器需按经济运行要求经常投切及电力系统有较大的穿越功率通过桥臂回路的场合。即负荷端不能频繁进行操作，变压器需要频繁停、送电操作。桥形接线属无母线的接线形式，简单清晰、设备少、造价低，也易于发展过渡为单母线分段或双母线接线。但因内桥接线中变压器的投入与切除要影响到线路的正常运行，外桥接线中线路的投入与切除要影响到变压器的运行，而且更改运行方式时需利用隔离开关作为操作电器，故桥形接线的工作可靠性和灵活性较差。 2.3 主接线方案的比较选择本次待设计变电站位于距市国道3km，南靠高速公路及铁路，交通便利。该变电站为330/110/35kV地区变电站，其本期规模为：330kV侧出线2回；110kV侧出线为12回；35kV侧用于连接补偿装置。综合考虑本期变电站建设的要求和远期变电站扩建方便，现列出以下方案进行比较选择。方案一：330kV侧选用一台半断路器接线，110kV侧选用双母线分段接线，35kV侧选用单母线分段接线。 方案二：330kV侧选用桥形接线，110kV侧选用双母线接线，35kV侧选用单母线接线。 方案三：330kV侧选用双母线分段接线，110kV侧选用双母线分段接线，35kV侧选用单母线接线。 现对三种方案进行比较选择如表2.1所示：表2.1：主接线方案比较 方案项目方案一：330kV一台半断路器接线；110kV双母线分段接线；35kV单母线分段接线。方案二：330kV桥形接线；110 kV双母线接线；35 kV单母线接线。方案三：330kV双母线分段接线；110kV双母线分段接线；25kV单母线接线。可靠性选用一台半断路器接线时任一母线故障或检修，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至于两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送；110kV和35kV侧可靠性高。330kV侧选用桥形接线可靠性低；110kV侧接线简单，但可靠性不高。330kV侧选用双母线通过母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；330kV侧一组母线故障后，能迅速恢复供电。灵活性灵活性高；运行方便，操作简单；扩建方便。桥形接线是适用于小容量的变电站；操作复杂；扩建方便。灵活性高；运行方便，操作简单；扩建方便。经济性设备相对较多，投资大设备少，投资小设备相对较多，占地面积增加通过对方案在可靠性、灵活性和经济性三个方面的比较，最终确定方案一为最终设计方案。2.4 电气主接线设计图电气主接线设计图见附录。3短路电流的计算3.1概述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培。变电站设计中不能不全面地考虑短路故障的各种影响。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。在三相系统中短路的基本类型有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。 变电所中的各种电气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造成设备损坏。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，继电保护装置整定必须在主回路通过短路电流时准确动作。 由于上述原因，短路电流计算成为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；校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。工程设计中主要计算三相短路电流。3.2 短路电流计算相关内容3.2.1 短路电流计算的目的计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评论并确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯设施的影响等。在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）验算接地装置的接触电压和跨步电压。3.2.2 短路电流计算的一般规定（1）验算导体和电气设备动稳定、热稳定以及电气设备开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（2）选择导体和电气设备的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 （3）选择导体和电气设备时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。 （4）导体和电气设备的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路计算。 （5）高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值: 基准容量： 基准电压：3.2.3 短路计算的基本假设（1）正常工作时，三