某经济开发区110kv降压变电站电气设计-电气工程及其自动化毕业论文

毕 业 设 计（论 文）题目：某经济开发区110KV变电站设计 （英文）：AnEconomic Development 110KV Substation Design院 别： 自动化学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 某经济开发区110KV变电站设计摘要供电系统的设计是随着经济发展和现代化工业建设的迅速崛起而越来越全面、系统。工厂的用电量，电能质量，技术和经济条件的快速提高，供电可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理不仅直接影响到基础设施的投资，经营成本和非铁金属消耗将直接反映在供电的可靠性和安全生产，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的重要组成部分，它由高低压器件按一定原理顺序连接起来，实现将高压电能转换成配电电压或者将低压发电机组电压转换成高压输电电压。它可以实现变换、分配、输送与保护等功能。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。随着计算机技术的发展，变电站综合自动化系统逐渐成为现代变电站的标准配置。110KV变电站是一个高电压网络，涉及多个方面，考虑问题也是多方面的。该地区变电站的任务和用户负荷等情况，变电站选址，利用用户数据进行变电站负荷计算，以确定变电站选用无功补偿装置。变电站变压器选择，确定变电站接线方式，从而进行短路电流计算。选择变电站高低压电器设备，并根据器件尺寸进行变电站平面及剖面进行设计。初步设计的变电站，包括：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流计算（4）选择高低压配电系统设计和系统布线方案（5）继电保护选择与正定（6）防雷和接地保护。随着高科技技术的快速发展，电力行业技术趋向高新化合复杂化。电力系统的各个环节也在新技术的不断使用下变化，变电站作为电力系统的中枢环节其技术发展也是一日千里。变电站设计必须紧跟潮流，不断推陈出新，做出更好的设计。关键词:变电站；负荷；输电系统；配电系统；高压网络；补偿装置An Economic Development 110KV Substation DesignAbstractAlong with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in colour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. 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. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.At the same time following the choice of every kind of transformer, then 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 (5) the choice and the settle of the protective facility (6) the contents to defend the thunder and protection of connect the earth. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. Key words：substation;load ;transmission system ;distribution;high voltage network;correction equipment目录1绪论11.1 变电站发展的历史与现状11.1.1 概况11.1.2 变电站综合自动化系统的设计原则11.2课题来源及设计背景21.2.1 课题来源22变电站负荷计算和无功补偿的计算32.1 变电站的负荷计算32.1.1 负荷统计32.1.2 负荷计算42.2 无功补偿的目的62.3 无功补偿的计算73主变压器台数和容量的选择93.1变压器的选择原则93.2变压器台数的选择93.3变压器容量的选择94主接线方案的确定124.1主接线的基本要求124.2 主接线的方案与分析134.2.1 单母线134.2.2 单母线分段接线144.3电气主接线的确定144.3.1采用内桥接线：144.3.2 110kv侧的接线154.3.3 10kv侧的接线194.3.4 总接线方案215短路电流的计算235.1 绘制计算电路235.2 短路电流计算235.2.1 输电线路245.2.2 变压器245.2.3短路计算245.2.4站用变压器低压侧短路电流计算276线路及变压器最大负荷电流Imax计算296.1线路最大负荷电流计算296.2主变进线最大负荷电流297高压配电设备选择307.1高压侧配电系统设备307.1.1电器选择的一般条件307.2高压断路器的选择及校验307.2.1高压断路器的主要参数307.2.2各指标校验307.3高压隔离开关的选择及校验317.3.1高压隔离开关的作用317.3.2形式结构317.3.3选择条件317.4 110kV电流互感器的选择327.5 110kV电压互感器的选择337.4高压熔断器的选择及校验358低压配电设备选择368.1母线选择368.1.1 110kV母线选择368.1.2 10KV 母线选择378.2 配电设备及保护设备的选择378.2.1断路器、隔离开关、熔断器的选择方法与高压侧的相同378.2.2 10kV高压开关柜选择388.3 变电站用电及照明399变电站二次回路方案的确定419.1 二次回路的定义和分类419.2 二次回路的操作电源419.3 二次回路的接线要求429.4 电气测量仪表及测量回路429.4.1电气测量的任务与要求429.4.2电气测量仪表的配置439.4.3电气原理图可参考附录C439.5断路器的控制和信号回路439.6 自动装置449.7 绝缘监视装置459.8 继电保护的选择与整定469.8.1 继电保护的选择要求469.8.2 继电保护的装置选择与整定4710防雷与接地方案的设计5210.1防雷保护5210.1.1直击雷保护5210.1.2侵入波保护5210.2接地装置的设计52参考文献54致谢55附录A：一次主接线图56附录B：10KV配电装置接线图57附录C：二次接线图59附录D：电气平面布置图60附录E：电气断面图61附录F：主要电气设备表63某经济开发区110KV变电站设计1绪论1.1 变电站发展的历史与现状1.1.1 概况变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。而且社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应，建国以来，我国的电力事业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一不提高，电网自动化就显得极为重要；近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电站自动化既是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等）利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。它是变电站的一种现代化技术装备，是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的 综合应用，它可以收集较齐全的数据和信息。它具有功能综合化、，设备、操作、监视微机化，结构分布分层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。变电站的综合自动化为变电站小型化、智能化、扩大监视范围及变电站的安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代化手段和基础保证。1.1.2 变电站综合自动化系统的设计原则1.在保证可靠性的前提下，合理和设置网络和功能终端。采用分布式分层结构，不须人工干预的尽量下放，有合理的冗余但尽量避免硬件不必要的重复。2.采用开放式系统，保证可用性（Interoperability）和可扩充性（Expandability）。要求不同制造厂生产的设备能通过网络互连和互操作，同 时还要求以后扩建时，现有系统的硬件和软件能较方便的与新增设备实现互操作。1.2课题来源及设计背景1.2.1 课题来源本课题是来源于本人的实习单位电力监理公司正在监理建设的项目，经过一定的改变设计形成的，具有一定的实践性和可行性。1.2.2 设计背景开发区现有110KV变电站（区北站）一座，向全区围内供电。站共有主变2台，容量为40+31.5MVA，现有110KV线路2回。目前区北站的最大负荷为3.88万千瓦，到2013年，开发区的用电量将达2.27亿千瓦时，最大负荷达4.53万千瓦。随着工业的发展与工业区的开发，对电力电量的需求也相应的增加，预计到2015年，全区用电量将达3.08亿千瓦时，最大负荷达6.16万千瓦；2020年，用电量将达到5.73亿千瓦时，最大负荷达到11.46万千瓦。由此分析，仅靠目前仅有的一个110KV变电站是远远不够满足负荷增长需求的。若按照城市电网规划设计导则的要求，主变容量按1.82.1来计算，2015年全区共需要110KV主变容量约131150MVA，而目区北站主变容量只有80MVA，还需要增加5170MVA。为满足用电负荷增长的需要到2015年建设新的110KV变电站是十分必要的。而且开发区现有的10KV线路大部分是放射形网，无法形成合理的环网和分段，结构比较单一和薄弱，供电可靠性差。加上部分线路供电半径大、用户多、负荷重，线路压降过高，供电质量差，但区南变电站建成后可承担开发区南部的用电负荷，释放大冲站的供电能力，提高大冲镇的供电可靠性、改善电能质量和降低网损。并且，区南站建成后，可以与区北站的10KV形成环网，有效的提高负荷转移能力，从而进一步提高供电可靠性。综上所述，新建110KV开发区南变电站是电源合理分布点，改善10KV配电网络结构，满足新增用电需要的必要措施。2变电站负荷计算和无功补偿的计算2.1 变电站的负荷计算2.1.1 负荷统计用电负荷统计如下表：表2.1 用电负荷统计（单位：千瓦）负荷电压diany功率因数（cos）用电单位负荷统计（单位：KW）负荷级别10KV负荷0.9洗衣机厂3500II时代商城2000II区医院1000I区公安局1900I区中心市场1200I星空休闲中心1100I区中心小学400II区政府1700I宏发皮具厂4000II建兴牧业设备厂7000II宽途电子厂4000III宏兴服装厂2700III其他散户5000III备用1备用2合计35500表2.2 负荷性质分析结果表负荷电压负荷等级负荷值（KW）占总负荷百分比（%）10KVI690019.44II1690047.612.1.2 负荷计算（1）主变压器负荷计算电力系统负荷的确定，对于选择变电站主变压器容量，电源布点以及电力网的接线方案设计等，都是非常重要的，电力负荷应在调查和计算的基础上进行，对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行；对于远景负荷，应在电力系统及工农业生产发展远景规划的基础之上，进行负荷预测，负荷发展的水平往往需要多次测算，认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复测算与综合平衡，力求切合实际。本变电站负荷分析计算如下(线损平均取 5%，功率因数取 0.9，负荷同时率取（0.9)：各组负荷的计算：1.有功功率 P=KXPei2.无功功率 Q=Ptg3.视在功率 S=式中：Pei：每组设备容量之和，单位为KW；KX：需要系数；Cos:功率因数。总负荷的计算：1.有功功率 P=K1P2.无功功率 Q= K1Q3.视在功率 S=4.自然功率因数： Cos1= P/S式中：K1组间同时系数，取为0.850.9。 电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相平衡;按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率平衡。变电站所供负荷的总数：P总=35.5MW Q总= P总 tan(cos-10.9)=17.2Mvar S总=P总2+Q总2=39.5MVA变电站所供一类负荷总数：P总1=6.9MW变电站所供二类负荷总数：P总2=23.6MW一类负荷占总负荷的百分比：= P总1/ P总=6.935.5100%=19.44%二类负荷占总负荷的百分比：= P总2 /P总=16.935.5100%=47.6%考虑增长，按 8 年计算，由工程概率和数理统计得知，负在荷一定阶段内的自然增长率是按指数规律变化的，即S = S emx式中S 初期负荷x 年数，一般按 510 年规划考虑m 年负荷增长率，由概率统计确定。所以，考虑负荷增长以及线损，年负荷增长率取 10%，按 8 年计算，本变电站负荷为S = S ems (1 + 5%)=39.5 e0.18 (1 + 5%)=92.3MVA（2）站用变压器负荷计算目前采用的站用变压器负荷计算的主要方法有：(1)换算系数法；(2)分别将每台电动机的 kW 换算成 kVA，再考虑不同时运行情况的计算方法。本变电站采用第二种计算方法。按每台电动机的功率因数、效率、负荷系数分别由 kW 换算成 kVA，再考虑不同时运行的情况，计算出总负荷。本变电站需要计入的经常性电力负荷为：主变压器风扇，蓄电池的充电和浮充电机组、蓄电池室通风、取暖、照明等；短时不经常及断续不经常运行的设备如检修负荷等不计算再内。充电机系不经常连续运行的设备，故其负荷应予以计算，但此时可考虑浮充电机不运行，不必计算。 计算公式如下：电力负荷：Sg1=p1kfcos(kVA)照明和加热负荷：Sg2=p2（kVA）所用电总负荷：Sg=Sg1+Sg2（kVA）本变电站所用变压器选择计算结果如表3所示。表2.3 10kV变电站站用变压器计算序号名称计算容量（KW）额定容量（KW）功率因数和效率经常性负荷非经常性负荷安装运行台数运行容量安装运行台数运行容量（KW）（kVA）（KW）（kV）1充电机34.8400.78154.864.82蓄电池室通风机3.24.50.7213.23屋内配电装置通风机5.40.7215.47.54电源10.50.47110.55屋内配电装置通风机1.10.6222.26检修用电50.657电热15158通讯用电9取暖用电0.210操动机构用电0.311远动装置用电1.500.681.502.212屋内工作照明16.016.013事故照明10.0410.0414屋外工作照明8.188.18计算总容量（kVA）101.4选择变压器容量（kVA）1002.2 无功补偿的目的无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，这一些原因是电力系统基本的常识，在这里不多作特别的说明。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9（本次设计要求功率因为为0.95以上），因此，必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿。2.3 无功补偿的计算1.计算考虑主变损耗后的自然因数Cos1：P1=P+PbQ1=Q+QbCos1= P1 /2.取定补偿以后的功率因数： Cos2为0.95：3.计算补偿电容器的容量：式中：Qc所需增加的电容器容量，kvar；PL局部电网的实际最大负荷，kW；cos1无功补偿前的功率因数；cos2无功补偿后要求达到的功率因数。Qc=10.92-112-10.952-11235500=5524kvar4.计算补偿电容器的个数： Nc=Qc / qc式中：qc单个电容器的容量，单位kavr。按照计算电压容量选择BWF10.5-100-1式单相并联电容，容量为100kvar： Nc=5524/2100=3按照3的整数倍取定补偿器的个数Nc s，然后计算出实际的补偿容量：Qc s = Nc s * qcQcs=4查手册可选用丹东电力电容器TBB23-（2100+2100）/200M-2B并联电容器成套装置两组,其规格如下：表2.4 TBB10-4200BL并联电容器成套装置参数型号额定容量（kvar）额定电压（KV）单台容量（kvar）接线方式保护方案外形尺寸（mm）（长宽高）布置方式TBB23-（2100+2100）/200M-2B42006.3,6.6，10.5，11200单星双星Y/Y-Y（内）外熔丝470021003750框架式5.计算补偿以后实际的功率因数，补偿后实际的功率因数大于0.9为合理Cos2= P /10KV： COS10.95 选COS1=0.95来考虑： P=35500KWS=355000.95=37368KVAQ=37368tan（cos-10.95）=12282Kvar 110KV： COS20.90 选COS2=0.90来考虑; P=35500KWS=355000.9=39444KVAQ=39444tan（cos-10.9）=19103kvar表2.5 负荷计算结果表电压等级有功功率（KW）无功功率（KW）视在功率（KVA） 10KV 35500 12282 37368 110KV 35500 19103 394443主变压器台数和容量的选择3.1变压器的选择原则35110KV变电所设计规范变电所的设计应根据工程的510年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。为了保证每年电容按10%的增长，并在10年内能满足要求， 并按下例方案进行综合考虑：1.明备用方式，即2台主变压器的容量都满足全部供电的要求，任何情况下都只有1台运行，两台主变压器互相备用。2.暗备用方式，即2台主变压器的容量之和满足全部供电的要求。正常情况下两台主变运行，故障情况下一台运行，因此，每台变压器的容量应满足安全用电的要求,即保证、类负荷的供电，一般要求能满足全部负荷的70%-80%。3.在设计中，初期主变压器可采用明备用方式，随着负荷的增加和发展，后期可采用暗备用方式。3.2变压器台数的选择1.对于大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以两台主变压器为宜。2.对于孤立的一次变电站或大型工业专业用变电站，在设计时要考虑设三台主变压器的可能性。3.对于规划只住两台主变压器的变电站，其变压器基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便符合发展时更换变压器的容量。3.3变压器容量的选择按照上述原则确定变压器容量后，最终应选用靠近的国家的系列标准规格。变压器容量系列有两种，一种是按R8容量系列，它是按R88101.33的倍数增加的，如100KVA、135KVA、180KVA、240KVA、320KVA、420KVA等；另一种是国际通用的R10容量系列，它是按R10= 101081.26的倍数增加的。如容量有100KVA、125KVA、160KVA、200KVA、250KVA、315KVA等。我国国家标准GB1094电力变压器确定采用R10容量系列。综合上述各种因数，确定该站主压器采用2台60MVA的变压器。当前我国电力系统基本都是三相制接线，尤其我省电力系统还没有单相供电的系统，故为了能接入系统运行，并能保证系统的安全稳定运行。所以该站选择三相供电。结合该地区的实际情况，故采用双卷变压器，电压等级为110KV与10KV。因为该地区110KV电压不是很稳定，为了保证10KV供电系统电压质量，本站采用有载调压方式，这样才能达到随时调整电压的目的。冷却方式采用自冷型冷却方式。变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，同时装设避雷器保护。综合上述几种情况，结合厂家的一些产品情况，故本站的主变压器选用的型号：SFZ1-63000/110。变电站8年规划全部负荷S=92.3MVA变电站目前负荷S0=39.4MVA变压器的初选容量S=80%S=0.8039.4MVA=31.5MVA选两台63000KVA的变压器。主变压器：263000KVA三相双绕组有载调压电力变压器。电压等级：110KV/10KV出线：110KV2回，10KV15回。无功补偿容量：24200kvar表3.1 主变压器的选择额定容量电压组合及分接范围连接组标号空载损耗KW负载损耗KW空载电流(%)阻抗电压(%)KVA高压（KV）低压（KV）6300011081.256.3,6.610.5,11YN，dll712600.910.5站用变压器选择：变电站的站用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电站的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量都不太大，因此变电站的站用电压只需0.4kV 一级，采用动力与照明混合供电方式。380V站用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。本变电站计算站用容量为100kVA，结合消弧装置，选用2台DKSC-315/10.5-100/0.4接地变压器，互为暗备用。DKSC干式的聚乙烯接地的变压器，接地变压器的作用是为没有中性点的系统引入中性点，中性点经消弧线圈接地，副线圈可做站用变。DKSC-315/10.5-100/0.4参数如表6：表3.2 站用变压器参数型号额定容量（kVA）额定电压（kV）空载电流（%）损耗（W）阻抗电压连接组标号高压低压空载负载DKSC-315/10.5-100/0.431510.50.41.60.291.054Y,yn04主接线方案的确定4.1主接线的基本要求(1)安全性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；低压断路器（自动开关）的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须设低压刀开关；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；变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关，线路上避雷器前不必装隔离开关。(2)可靠性断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求；采用综合自动化，优化变电所设计：国内变电所自动化发展进程分为三个阶段。第一阶段由集中配屏以装置为核心的方式，向分散下放到开关柜以系统为核心的方式发展；第二阶段由单一功能、相互独立向多功能、一体化过渡；第三阶段由传统的一次、二次设备相对分立向相互融合方式发展。变电所综合自动化就是在第二阶段。(3)灵活性变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线；两路电源进线，装有两台主变压器的变电所，当两路电源同时供电时，两台主变压器一般分列运行；当只一路电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并列运行；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；主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。(4)经济性主接线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器少，而且应选用技术先进、经济适用的节能产品；由于工厂变配电所一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置，因此变配电所主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供电可靠性要求较高时，才采用手车式或抽屉式；中小型工厂变电所一般才用高压少油断路器，在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。断路器一般采用就地控制，操作多用手力操作机构，但这只适用于三相短路电流不超过6KA（10KV的SK3100MVA）的电路中。如短路电流较大或有远控、自控要求时，则应采用电磁操作机构或弹簧操作机构；工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其互感器只供计费的电度表用，应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到规定的要求；优化接线及布置，减少变电所占地面积总之，变电所通过合理的接线、设备无油化、布置的紧凑以及综合自动化技术，并将通信设施并入主控室，简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。4.2 主接线的方案与分析4.2.1 单母线(1)优点：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；(2)缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。(3)适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：6110KV配电装置的出线回路数不超过6回；3563KV配电装置的回线数不超过3回；110220KV配电装置的出线回路数不超过2回。4.2.2 单母线分段接线(1)优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路自动将故障段切断，保障正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。(2)缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均等扩建。(3)适用范围：610KV配电装置出线回路数为6及以上时；3563KV配电装置出线回路数为48回时；110220KV配电装置出线回路数为34回时。4.3电气主接线的确定4.3.1采用内桥接线：桥式接线相似于单母线分段接线，只有两台变压器的情况下采用桥式接线，母线桥是借助于QF3，进行分段，当母线故障时，经倒闸操作可切除故障段，保证其它段继续运行，当母线检修可分段进行，这能始终保证一台主变的供电，当进线电源一回发生故障，通过倒闸操作可保证两台主变的供电，同单母线分段结线一样可以作分段运行，也可做并列运行，采用分段运行时，各段相当于单母线运行状态，各段母线所带的主变压器是分列进行，互不影响任一母线故障或检修时，仅停止该段母线所带变压器的供电，两段母线同时故障的机率很小，可以不予考虑，采用并列运行时，电源检修无需母线停电，只需断开电源的断路器QF1（QF2）及其隔离开关就能保证两台主变压器的供电，对本站110KV两回供电（小于4回路）较为适合。该设计的电气主接线：4.3.2 110kv侧的接线（1）单母线分段接线图4.1单母线分段接线分段的单母线的特点为:优点：a.单母线接线具有简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。缺点：a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。（2）不分段的双母线图4.2不分段的双母线双母线接线的特点：1. 可轮流检修母线而不影响正常供电。2. 检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电。3. 工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。4. 可利用母联断路器替代引出线断路器工作。5. 便于扩建。6. 由于双母线接线的设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。（3）单母分段带旁路接线图4.3 单母分段带旁路接线单母分段带旁路接线的特点：优点：a.单母分段带旁路接线方式采用母线分断路器和旁路母线断路器，供电可靠性比单母分段接线更高，运行更加灵活，一般用在35-110kv的变电所的母线。b.旁路母线是为检修断路器而设的，通常采用可靠性高，检修周期长的SF6 断路器，或气体绝缘金属封闭开关设备时，可取消旁路母线。缺点：a.单母分段带旁路接线倒闸操作比较复杂，占地面积比较大，花费比较高。以上三种方案比较：方案（一）主接线供电可靠性与灵活性高，用于110KV，出线回路适合本站设计，因此此方案可行。方案（二）由于双母线接线具有较高的可靠性，这种接线在大、中型发点厂和变电站得到广泛的使用。用于电源较多、输送和穿越功率较大、要求可靠性和灵活性较高的场合。因此此方案不可行。方案（三）在供电可靠性与灵活性方面能满足本站供电要求，但考虑到接线较复杂，占地面积大且费用较高，所以也不符合要求。（4）桥式接线两回电源引入线分别经断路器接入两台主变压器，并在两条电源引入线间用带断路器的横向母线将它们连接起来，构成桥式接线。桥式接线分内桥式接线和外桥式接线。桥式接线中桥断路器应经常处于闭合状态，以使系统功率穿越。桥式接线具有工作可靠、灵活、使用电器少、装置简单清晰、建造费用低和易于发展成单母线分段接线等优点。a内桥式接线：连接桥设置在靠变压器侧。内桥式接线的优点是电源线路故障时，不影响供电；缺点是主变压器故障时，将造成短时停电。恢复供电的操作程序复杂。用于线路较长、故障停电和检修的机会多、变压器不需经常切换的变电所。4.4 内桥式接线b外桥式接线：连接桥设在线路侧（即靠近线路断路器），其特点是每一主变压器回路均设有断路器。优缺点和内桥式相反。4.5 外侨式接线综合考虑110kv侧采用内桥式接线。4.3.3 10kv侧的接线（1）单母线接线图4.4 单母线接线优点：a接线简单清晰、设备少、操作方便。b便于扩建和采用成套配电装置缺点：a不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修均需使整个配电装置停电。b 单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。（2）单母线分段接线图4.5 单母线分段接线优点：a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。缺点：a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。（3）单母分段带旁路接线图4.6单母分段带旁路接线优点：a.单母分段带旁路接线方式采用母线分断路器和旁路母线断路器，供电可靠性比单母分段接线更高，运行更加灵活，一般用在35-110kv的变电所的母线。b.旁路母线是为检修断路器而设的，通常采用可靠性高，检修周期长的SF6 断路器，或气体绝缘金属封闭开关设备时，可取消旁路母线。缺点：a.单母分段带旁路接线倒闸操作比较复杂，占地面积比较大，花费比较高。以上三种方案比较：单母线接线的虽接线简单、清晰、设备少、操作方便，投资少，便于扩建，但供电可靠性差，不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，单母线分段接线在供电可靠性与灵活性方面基本能满足本站供电要求，但考虑到接线出线较多，在确保可靠性方面不是最理想的选择，所以也不符合要求，而单母线分段带旁路接线恰好符合本站设计所须的可靠性与经济性的要求，所以10kv侧采用单母线分段带旁路的接线。4.3.4 总接线方案由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为：110KV采用内桥式接线，10KV采用单母分段接线带旁路母线。总接线图简图如图4.7：图4.7总接线图简图进线侧设断路器；10KV接线为单母线分段带旁路接线，#1主变10KV侧单臂进10KV母线，带10KV出线8回，无功补偿电容器组1组，消谐所用变1组，PT柜1台；#2主变10KV侧单臂进10KV母线，带10KV出线7回，无功补偿电容器1组，消谐所用变1组，PT柜1台。在110KV两条进线的A相上各装设一台电容式电压互感器供二次闭锁采压用。主变压器110KV侧中性点采用避雷器保护和间隙保护，并可经隔离开关接地。表4.1 主要电气设备表序号设备名称型号和规格1110KV断路器LW36-110/T1250 SF6-110W 1250A 31.5KV 2隔离开关GW5-110IID（W）1250 31.5A （4S） 3主变中性点隔离开关GW13-63D（W）/630A 4110KV线路避雷器HY10WX-108/281 5主变中性点避雷器HY1.5W-72/186 610KV电容器TBB23-（2100+2100）/200M-2B 7接地变压器DKSC-1000/10.5-100/0.4 810KV开关柜XGN2-12Z（Q）系列，其中断路器配置为：进线断路器ZN28-12（Q），3150A，40KA分段断路器ZN28-12（Q），3150A，40KA其他 ZN28-12（Q），1250A，31.5KA5短路电流的计算供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备时，设备的载流部分变形或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。5.1 绘制计算电路图5.1 接线图简图5.2 短路电流计算进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：标幺值=所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。5.