大学设计方案(发电厂电气方案)

1、四川大学网络教育学院 本科生（业余）毕业论文（设计） 题目发电厂电气设计 办学学院四川大学 10A 校外学习中心内蒙古阿拉善奥鹏学习中心 专业 电气工程及其自动化 年级1003 指导教师青元如 学生姓名甘亚琴 学 号 aDH1101m5001 2012年1月17日 目录 摘要1 1负荷计算2 1.1负荷概述3 1.2负荷计算4 2无功功率补偿8 2.1并联电容器补偿8 2.2无功补偿容量计算8 3主变压器的选择10 3.1变压器的容量选择10 3.2主变压器台数和型号10 3.3主变压器结构11 3.4主变压器特点11 4变电所主接线13 4.1主接线的基本要求13 4.2主接线的原则13 4

2、.3主接线设计程序14 4.4主接线的设计15 5短路电流计算18 5.1概述18 5.2短路原因18 5.3短路危害18 5.4短路电流计算19 6电气设备的选择与校验21 6.1电气设备及其分类21 6.2电气设备选择与校验22 6.3高压断路器的选择22 6.4高压断路器的校验23 6.5隔离开关的选择23 6.6互感器的选择24 7结论24 参考文献25 电厂电气设计 学生：甘亚琴 指导教师：青元玖 摘要 本设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线设 计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择等。根据电气主线设计 应满足可靠性、灵活性、经济性

3、的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接 线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计计算采用需要系 数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功 率因数从0.69提高到0.9;短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而 电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法。 关键词：发电厂；电网；电气；设计 Electricity Plant Design Stude nt: Gan Y aQinSupervisor： Qi ng Yuanjiu ABSTRACT The desig n of the main co

4、ntentsin elude :10/0.4kV choice of main tran sformer substati on。 substatio n mai n electrical wiri ng desig n。 shortcircuit curre ntcalculati on。 loadcalculati on。 reactive power compensation。 electrical equipment selection. According to the main line should be designed to meet the electrical relia

5、bility,flexibility, economy requireme nts, the substatio n high voltage side of main power line connectionusing a single bus, single bus low-voltage side of the main electricalconnection in the form sect ion 。 on the low side of the load Statistics calculated using the required coefficie nt。 in orde

6、r to reduce reactive loss and improve en ergy utilizati on, the desig n of reactive power compensation design, the power factor from 0.69 to 0.9。 short circuit short circuitcurre ntcalculatio n,in clud ingthe choice of specific numerical calculation 。 and electricalequipment to choose from a selecti

7、 onat rated curre nt,accordi ngto the results of short-circuit curre nt calculati on method of verificati on. key words : ； plant ； power grid ； electricity ； design 1 负荷计算 1.1负荷概述 设计某工学院的变电所为综合楼提供可靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理 地选择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，由此再合理选择变压 器开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地 进行负荷计算，

8、对于投资的经济性，技术上的安全可靠性以及以后的经济运行和维护 等关系重大，在本设计中采用需要系数法来确定计算负荷。根据设计，两台主变压器 分别供有不同的负荷，在此设计中忽略了部分负荷，根据工程技术的要求选取以下负 荷。 1.2负荷计算 (1)1#变压器负荷计算 照明部分： Pe =15 5 120 1 30 2 40 11=295KW Pc 二 Kx Pe =0.7 295 = 206.5KW Qc =Pc tg ：=206.5 1.45 =299.425Kvar Sc 彳巳2 Q：二 206.52299.432 = 363.73KVA Sc C 3Ur 363.72 3 0.38 二 552

9、.63A 消防电梯：Pc =Kx Pe -0.2 44-8.8KW QC = PC tg ：，8.8 1.7 =14.96Kvar Sc 二巳2 Q；二 8.82 14.962 =17.36KVA 表1-1某工学院综合楼负荷一览表 1# 号 变 压 器 设 备 功 率 KW Kx CO tg 数目 2# 号 变 压 器 设 备 功 率 KW Kx CO tg 数目 昭 八、 明 设 备 15 0 . 70 0 . 80 1 . 45 5 120 1 30 2 40 1 计 算 机 240 0 . 80 0 . 80 0 . 75 2 消 防 电 梯 44 0 . 20 0 . 50 1 . 7

10、0 1 消 防 昭 八、 明 干 线 50 0 . 70 0 . 80 0 . 75 1 进 风 机 7 . 5 0 . 70 0 . 85 0 . 62 1 昭 八、 电 备 正 压 力 设 消 防 电 梯 明 设 备 风 机 50 21 44 160 200 120 180 30 14 0. 20 0. 70 0. 60 0. 80 0. 50 0. 80 0 . 80 0. 75 1 . 70 0. 75 0 . 75 S17.36 . 26.37A 3Ur .3 380 进风机： Pc =Kx Pe =0.7 7.5 =5.25KW Qc 二 Pc tg 二 5.25 0.62 二 3

11、.255K var Ic 2 2 2 2 Sc 二P2Q：二 5.2523.2552=6.18KVA Sc 3Ur 6.117 0.6581793 =9A 计算机：Pc 二 Kx Pe=0.8 240 2 = 384KW Qc 二巳 tg=384 0.75 = 288Kvar Sc -： Pc2 Q： =3842 2882 -480KVA Sc 3Ur 480二 729.28A 0.6581793 2 污水泵：巳二 Kx Pe 二 0.8 8 二 6.4KW Qc = Pc tg：G = 6.4 0.62 = 3.968K var Sc 二巳2 Q；二 6.42 3.9682 二 7.53KV

12、A Sc ,3U r 7.53 0.6581793 = 11A 消防照明干线： 巳二 Kx Pe =50 0.7 =35KW Qc = Pe tg；：=35 0.75 = 26.25K var Sc 二巳2 Q：二 35226.252 = 43.75KVA Ic Sc 滋75= 66.47A 0.6581793 2#变压器负荷计算 电梯部分：Pc 二 Kx Pe =0.2 44 =8.8KW Qc 二巳 tg ：=8.8 1.7 = 14.96K var Sc J；Pc2 Q：二 8.82 14.962 =17.36KVA 173626.38A 0.6581793 正压风机： pc 二 Kx

13、Pe =14 0.6 =804KW Qc 二巳 tg = 8.4 0.75 = 6.3K var Sc 二 Pc2 Qo = 8.426.32 =10.5KVA Ic 二 Sc =/6a 3Ur 0.6581793 消防照明干线：Pe =50 21 =71KW Pc 二 Kx Pe =0.7 71 =49.1KW Qc =Pc tg ：= 49.1 0.75 =36.825Kvar Sc 彳巳2 Q：二 49.12 36.8252 =61.37KVA Ic 61.37= 93.24A 3Ur 0.6581793 Sc 电力专用： Pe =160 1 200 1 120 2 180 2 30 仁

14、 990KW 巳二 Kx 巳=990 0.7 =693KW Qc 二 Pc tg：=693 0.8 = 554.4kK var Sc W：PC2 Q；二 6932 554.42 =887.47KVA Ic 887.47=1348.38A 、3Ur 0.6581793 Sc 1# 变 压 器 最 后 计 算 负 荷 P = 0.9 (206.5 8.8 5.25 384 6.4 35) = 581.355KW Qc =0.95 (299.43 14.96 3.255 288 3.968 26.25) = 604.07K var Sc 二 P2 Q；二 581.3552 604.0692 = 83

15、8.38KVA Sc 838.38 = 1273.78A 2#变压器最后计算负荷： Pc -0.9 (8.8 8.4 49.1693) -683.37KW c 0.6581793 =0.95 (14.96 6.3 36.825 554.4) = 581.86K var Qc Sc 二 P2 Q；二 683.372 581.862 = 898KVA Ic Sc 一 _ 89Z=136365A 3Ur 0.6581793 2 无功功率补偿 所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性 装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率 中得到补偿。

16、根据某工学院综合楼的具体情况，及其无功补偿方法的技术、经济比较 选用电力电容器补偿中的并联补偿方法。并联补偿时把电容器并接到被补偿设备的电 路上，以提高功率因数，这种方法称为并联电容器补偿，这种方法适用于用电单位。 2.1并联电容器补偿 如图2-1所示为并联电力电容器补偿的原理图。由图可见电力电容器在图中所示 位置进行无功补偿时，线路 WL1输送无功功率仍为无功功率，即 Q = Ql，而变压器输 送的无功功率则为Q二Ql -Qc，线路 WL1输送的无功功率则为Ql Qt - Qc，因 此，电源只需向电力负荷提供 S二P J (QL -QC)的功率。 图2-1 并联电力电容器补偿的原理图 通过以

17、上可知并联电力电容器降低了通过输电线路及变压器的功率，同时也减少 了对发电机无功功率的需求量。 2.2无功补偿容量计算 根据设计要求与实际需要变电所的功率因数达到0.9,所以对无功进行补偿 1#变压器的负荷补偿： =581.355KW Qc 二 604.07K var Sc = 838.38KVA 功率因数：Cos= 581.355 =o9 838.38 CosX =0.69，现将其提高到0.90。 Qnc 二 Ptg匕-tg ：2) =581.355 (1.05 -0.48) = 331.37KVA 经过补偿后: c 不 581.355 ccc Cos0.90 642.14 2#变压器的负荷

18、补偿： P 二 684KW Qc 二 582K var Sc =898KVA 功率因数为： CosJ68476 Sc 898 Cos, =0.76现欲将提高到0.90。 经过补偿后： Qnc 二 P(tg 加-tg ：2) =684 (0.86-0.48) = 259.92KVA Snc = P2 (Qc - Qnc)2 二 6842(582 - 259.92)2 = 756.04KVA。 3 主变压器的选择 在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压 器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相同的 频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的

19、一种静止电器。 3.1变压器的容量选择 变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压 器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉 小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会 使变压器长期过负载，易损坏设备。 变压器的最佳负载率在 40%-70弦间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，由 于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加 投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据，按照5-10年 的发展计划来确定，按照某工学院综合楼变电所的设计选用的变压器容量为 1

20、000kVA 3.2主变压器台数和型号 (1) 台数 变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的 可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因 素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。 按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多 时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的变电所取 得低压备用电源，可以只采用一台变压器。 对于像某工学院综合楼来说主要负荷是二、三类负荷，二级负荷主要是消防电 梯、应急照明等负荷；而三级负荷主要是电力设备和普通照明，根据需要拟装设两台 变压器。

21、(2) 型号 主变压器的型号选择主要考虑以下因素： 1).变电所的所址选择；2).建筑物的 防火等级；3).建筑物的使用功能；4).主要用电设备对供电的要求；5).当地供电 部门对变电所的管理体制等。 设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液 体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。 主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般 比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇 注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV变 型号 额定 容量

22、 （KVA 额定电压 （kV） 空载 损耗 （W 负载 损耗 （W 短路 阻抗 （% 空载 电流 （% 变压器连接组 高压 低压 SCB9-1000/10 1000 10.5 0.4 1660 8550 6 1.0 D,yn11 表3-1 SCB9-1000/10 变压器技术参数 0 压器 3.3主变压器结构 为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当 今，随着社会进步，干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准干式变压器定 义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。 干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱 采用45全斜接

23、缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合， 铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大 时，铁芯中要有气道，气道尺寸为15-20mm而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝 箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈，用铜箔与预浸环氧树脂的绝缘材料紧密绕 制，采用缠绕玻璃纤维加强树脂包封，经过工艺处理后，使高低压线圈各自成为一个 坚固的整体，不但具有很强的承受短路能力，而且经过冷热循环实验，证明了线圈具 有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。 由于干式变压器的适用材料不同，其绝缘等级也不同，绝缘材料等级与绝缘材料 最高允许温度见表3-2。 表3-2绝缘等级与最高允许温

24、度 绝缘等级 Y A E B F H C 绝缘材料最高允许温度（C :) 95 105 120 130 155 180 220 3.4主变压器特点 （1）占地面积小，不必单独建设变压器室，它可以和10kV的高压柜，380/220V 的低压配电柜装在一个室内。 （2）运行、维修量小。 （3）具有耐热、防尘、耐潮的特点，适合于安装负荷中心，对系统经济运行节电 起到了一定作用。 （4）损耗小、噪声小。 （5）绝缘性好，局部放电量小，耐雷电冲击力强。 （6）机械强度高，抗温度变化，抗短路能力强。 （7）价格昂贵。 (8) 寿命期后，不易回收，污染环境。 4 变电所主接线 电气主接线是由高压电器通过连接

25、线，按其功能要求组成接受和分配电能的电 路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设 备文字和图形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。电气主接线是变电所电气设计的首 要部分，也是构成电力系统的首要环节。对电气主接线的基本要求概括地说应包括电 力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性。 4.1主接线的基本要求 （1）可靠性 所谓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，对变电所采用的主接线经过优 选，现今采用主接线

26、的类型并不多。主接线的可靠性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）灵活性 主接线的灵活性有以下几方面要求； 1）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。 2）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， 且不致影响对用户的供电。 3）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 设备改建量最小。

27、 （3）经济性 经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。 4.2主接线的原则 （1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中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 510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和 分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，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）考虑负荷的重要性分级和出

28、线回数多少对主接线的影响 对一级负荷，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 负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保 证大部分二级负荷供电。三级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 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

29、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问。例 如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线 路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 4.3主接线设计程序 （1）电气主接线的设计程序 电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可 行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段 中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相 同。 1）对原始资料进行分析，具体内容如下： 1本工程情况。主要包括：变电所类型；设计规划容量；变压器容量及台数；运

30、 行方式等。 2电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划；变电所在电力系统中的位置（地 理位置和容量位置）和作用；本期工程和远景规划与电力系统连接方式以及各级电压 中性点接地方式等。 3负荷情况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。电 力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时应该认真地辩证地分析。因为负荷的发展和 增长速度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。如果设计时，只依据负荷 计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金，否则电量供应不足，就会影响 其他工业的发展。 4. 环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震 等因素对主接线中电器的

31、选择和配电装置的实施均有影响。特别是我国土地辽阔，各 地气象、地理条件相差甚大，应子以重视。对重型设备的运输条件也应充分考虑。 5. 。设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性 能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性 和可行性。 (2)拟定主接线方案。根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定 若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母 线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案(近期和远期)。应依据对主接线的基本要 求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留23个 技术上

32、相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后 获得技术合理、经济可行的主接线方案。 主接线经济比较。 (4) 短路电流计算。对拟定的电气主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流 计算。 (5) 电器设备的选择。 (6) 绘制电气主接线图及其他必要的图纸。 (7) 工程概算。包括：主要设备器材费；安装工程费；其他费用。 4.4主接线的设计 主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种形式，分为两大类：有汇流母 线的接线形式、无汇流母线的接线形式。 变电所电气主接线的基本环节是电源、母线和出线。各个变电所的出线回路数和 电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线

33、数较多时，为便于电能的 汇集和分配，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。但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇流母线的接 线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的变 电所。有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。设计中仅以单母线 接线为例。 (1)单母线接线 TB X QFi 图4-1单母线接线 如图4-1所示，单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和 引出线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变压器或高压进线回路。母线 既可以保证电源并列工作，又能使任一条出线回路都可以从电

34、源I或2获得电能。每 条引出线回路中部装有断路器和隔离开关，靠近母线侧的隔离开关QS2称作母线隔离 开关，靠近线路侧的 QS3称为线路隔离开关(在实际变电所中，通常把靠近电源侧的 隔离开关称为甲刀闸，把靠近负荷侧的隔离开关称为乙刀闸)。由于断路器具有开合 电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通或 切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置其开合电流能力极低，只能于设备停 运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。所以，同一 回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔 离电源。若馈线的用户侧没有电源时，断路器通

35、往用户则可以不装设线路隔离开关。 但如果费用不大，为了防止过电压的侵入。也可以装设。同一回路中串接的隔离开关 和断路器，在运行操作时，必须严格遵守下列操作顺序： 如对馈线送电时，须先合上隔离开关 QS2和QS3,再投入断路器QF2;如欲停止 对其供电，须先断开QF2,然后再断开QS3和QS2。为了防止误操作，除严格按照操 作规程实行操作票制度外。还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机 械闭锁。接地开关(又称接地刀间)QS4是在检修电路和设备时合上，取代安全接地线 的作用。当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关扣线路隔离开关的线路侧 均应配置接地开关。对35kV及以上的母线

36、，在每段母线上亦应设置 1 2组接地开关 或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。 (1) 单母线接线的优缺点 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。 缺点：灵活性和可靠性差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所 连接的电源，与之相连的所有电力装置在整个检修期间均而停止工作。此外，在出线 断路器检修期间，必须停止该回路的供电。 (2) 单母线接线的适用范围：一般适用于一台主变压器的以下两种情况： 1) 6-10kV配电装置的出线回路数不超过 5回。 2) 35-66kV配电装置的出线回路数不超过 3回。 (2)单母线分段接线 为了克服一般单母线接线存在的缺

37、点，提高它的供电可靠性和灵活性，可以把单 母线分成几段，在每段母线之间装设一个分段断路器和两个隔离开关。每段母线上均 接有电源和出线回路，便成为单母线分段接线，如图 4-2所示。 1 单母线分段接线的优缺点 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；当一证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。 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 期间内停电；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 方向均衡扩建。 2. 适用范围 (1) 6 10kV配电装置出线回路数为6回及以上时。 (2) 3566kV配电装置出线

38、回路数为 4 8回时。 LiL?.Li QK 7J 4-2单母线分段接线 现阶段最常用的接线形式有两种：单母线接线和单母线分段接线，依据某工学院 变电所中实际情况的了解，以及对单母线接线和单母线分段的比较，并且从经济性、 可靠性、灵活性三个方面的对比，选择单母线接线方式。某工学院变电所为终端变电 所高压为10kV低压为0.4kV。这在主接线的选择上确定了范围，根据5-10年的发展 计划设计，并依据某工学院的供电情况，拟装设两台主变压器。 1.10kV主接线 根据设计要求及综合考虑，10kV侧两条铜电缆，一条运行，一条备用两条电缆 的各种参数均相同，来自供电中心的高压电经隔离开关、调相机、电流互

39、感器接到母 线上，而后经隔离开关、计量柜进入母线接到两台变压器上，其间由隔离开关和断路 器分离。如附录U。 2.0.4kV主接线 所谓0.4kV是一种电压等级，按正常工作需用380kV，10kV高压经过变压器降压 后为0.4kV等级，低压经过隔离开关、电流互感器、高压断路器接到母线上，而后经 过隔离开关、仪表通过低压母线接到降压变压器母线上，两台变压器低压分别带有不 同的负荷这是0.4kV。 5 短路电流计算 选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施 及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正 常短接，既有相与相之间导体的金属性短接

40、或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接 地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。 5.1概述 电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设 计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严 重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之间，中性点接 地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。 5.2短路原因 电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多 是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由 于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不

41、够而被正常电压击穿；设 备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系 统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小 动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。 5.3短路危害 1. 电力系统发生短路时，网络总阻抗减小很多，短路回路中的短路电流可能超过 该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如6 10kV的大容量装置，短路电流可达 到几万甚至几十万安。 2. 选的各种电气设备应有足够的热稳定度。 3. 短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变 形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应

42、有足够的电动（机械）稳定 度。 4. 短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济 造成的损失也越大。 5. 短路也同时引起系统网络电压降低特别是靠近短路点处降低得更多，短路点 的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额 定值的80%左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压下降到30% 40%。并持续达1s以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身 伤亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。由此可见。 短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持 续时间等因素有关。

43、为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设 法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的 电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，需要进行短路电流计算，以便正确地选择 具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时 不致损坏。 5.4短路电流计算 根据实际情况及图纸的要求分析某工学院综合楼变电所的设计，短路计算要恰到 好处，确定短路点位高低压侧各一个，互相分析计算，如图5-1所示。 计算短路前给定电力系统馈线出口短路器2QF为2N12-10I型。计算方法采用比 较简洁常用的标幺值计算。 确定基准值 取 Sd =100MVA，

44、Udi 二 Uwvi =105KV，Ud2 二Uwv2 =04KV，而 Id1 二Sd/(、3Ud1) =100MVA/(3 10.5)KV = 5.5KA Id2 二 Sd/( .3Ud2) =100MVA/( 3 0.4)KV =144KA 计算短路回路中主要元件的电抗标幺值 电力系统 根据有关资料，Ic =31.5KA，贝u Soc = 3UnIoc10 31.5=550MVA X；二 X；d 二 Sd/Soc =100MVA/550MVA = 0.18 架空线路：由资料可知：X。=0.4/KM，贝u X2 =Xwld =X 0L sd/uNavi =(04/m) 5Km 100MVA/

45、(10.5KV)-1.81 电力变压器：有资料得：Uk%=5，则 X3 =X4 =XTd =(Uk%100)SD/SN =(5/100)100MVA/1MVA=5 做出等值电路图并化简电路，求出k3点及其k4点短路回路阻抗标幺值，根据计算 电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图。 Xg =X； =X； X； =0.18 1.8仁 1.99 Xg =X； =X； X； X；/X； =0.18 1.81 5/2 =4.49 求出k3点三相短路电流和短路容量 如图所示5-2 k3点供电系统的等值电路图的短路回路。 5-2 k3点供电系统的等值电路图的短路回路图 iktd =1/X*a

46、=1/1.99 = 0.5 I宛=ld1 /X旨=5.5KA/1.99 = 2.76KA (3)(3)(3) I 心=l 二 I 2 =2.76KA iSh =2.571 =2.57 2.76KA = 7.09KA Ish =1.53l =1.53 2.76KA = 4.22KA Sk = Sd/X2)=100MVA/1.99 = 50.25MVA 求出k4点三相短路电流和短路容量 如图5-3 k4点供电系统的等值电路图的短路回路 1(：)= I：=1 32.07KA ish =1.81Z =1.84 32.07KA =59.01KA 咕=1.091 =1.09 32.07KA 二 34.96

47、KA Sk3!二 Sd/Xkji)=100MVA/0.49 = 22.27MVA 在工程设计中，往往还要列短路计算表，如下表所示 表5-1短路计算表 短路计算点 三相短路电流（KV） 三相短路容 量（MVA I (3) 1 k I (3) I (3) 1 O0 i (3) i sh I (3) I sh q(3) Sk k3点 2.76 2.76 2.76 7.09 4.22 50.25 k4点 32.07 32.07 32.07 59.01 34.96 22.27 6 电气设备的选择与校验 在各级电压等级的变电所中，使用各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开 关、电流互感器、电压互感器、母

48、线、补偿电容器等，这些设备的任务是保证变电所 安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须虑及电力系统在正常和故障时的工作 情况。所谓电气设备的选择，则是根据电气设备在系统中所处的地理位置和完成的任 务来确定它们的型号和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提 下，适当留有裕度，力求在经济上进行节约。 6.1电气设备及其分类 1. 电气设备 电气设备是指电力系统中发电、输电、变配电、用电设备的总称，它包括发电 机、变压器及各种高低压开关设备、保护设备、导线、电缆和用电设备等。 2. 电气设备的分类 电气设备通常分类方法如下： （1） 按电压分 通常把1kV以上的设备称为高压设备，1

49、kV以下的称为低压设 备。 （2）按电能质量分 交流设备、直流设备、交直流两用设备。 （3）按设备所属的电路性质分 一次设备、二次设备。 （4）按是否组合分单元件设备、成套设备。 （5）一次设备按其在一次电路中功能，又可分为发电设备、变换设备、控制设 备、保护设备、补偿设备和用电设备 6.2电气设备选择与校验 电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是 选择电气设备的基本要求。 电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型 号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。 在供配电系统中尽管各种电器设备的作用不一样，但选择的条件有诸多

50、是相同 的，在表6-1中列出了导体和电器选择与校验的工程。从表中可以看出为保证设备可 靠的运行，各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路条 件校验动稳定和热稳定。 表6-1导体和电器的选择与校验工程 设备名称 选择工程 校验工程 额定电 压 (KV) 额定电流 (A) 装置类 (户内户 外) 准确 度级 短路电流 开断能 力 (KA) 热稳定 动稳定 高压断路器 V V V V V V 咼压负何开关 V V V V V V 咼压隔离开关 V V V V V 高压熔断器 V V V V 电流互感器 V V V V V V 电压互感器 V V V 母线 V V V V 电缆

51、V V 6.3高压断路器的选择 高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键 设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求， 接通或断开工作电路，其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置 的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。 高压断路器的主要作用是：在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在发生短路 故障或严重负荷时，借助继电保护装置用它自动、迅速地切断故障电流，以防止扩大 事故范围。 断路器工作性能好坏直接关系到供配电系统的安全运行。为此要求断路器具有相 当完善的灭弧装置和足够强的灭弧能力。 T.4 QF 7 SMM01L0 10D 图6-1高压断路器的QF的型号规格 6.4高压断路器的校验 根据图6-1高压断路器的QF的型号规格。在短路计算中我们得知10kV侧母线上 短路电流