供配电系统设计

1、第7 章 供配电系统设计本章结合供配电的规范、标准与实际供配电工程，详细介绍了供配电系统设计的内容、深度、步骤等；通过变电所设计过程的介绍使学生更好地理解前几章的内容，巩固学到的知识，为今后进行供配电设计铺平了道路。7.1 供配电系统设计内容供配电系统是电力网的一个组成部分，为电力用户提供服务。一个供配电系统能否安全、可靠地运行，能否提供合乎质量要求的电能，能否产生良好的经济效益，设计是关键。供配电网络主要包括：供电局变电所，输(供电)电线路，用户内部变、配电所，高低压配电线路等。供配电设计电气部分的内容按设计的过程分一般包括：(1) 负荷预测及负荷计算；(2) 电力平衡及变配电所位置、容量的

2、确定；(3) 变配电所主接线的选择；(4) 供配电网络接线形式的确定；(5) 供配电网络一次接线方案的技术论证及经济比较；(6) 短路计算、设备的选择和校验；(7) 网络潮流计算和电压计算；(8) 供配电系统继电保护的设计与整定；(9) 安全自动装置的设置。供配电设计电气部分按设计的项目分主要有：1. 输电、配电线路设计包括供电电源线路设计和到用户的配电线路设计。其设计内容应包括：线路形式的确定(架空线路还是电缆线路等)，线路路径及导线截面、型号和结构形式的选择；如果是架空线路，要确定杆位，选择杆塔与绝缘子、金具，进行架空线路的防雷接地设计等；如果是电缆线路，还要进行敷设方式，电缆附件，电缆终

3、端和接头，电缆支架，电缆过电压保护等的设计。2. 变配电所设计变配电所的设计内容包括：变(配)电所所址的选择，变(配)电所主接线方案的选择，变电所变压器台数和容量、形式的确定，配电装置的选择校验及布置，所用电源和操作电源设计，变(配)电所所内区的电缆选择与敷设，并联电容器装置设计，远动和通信设计，二次接线方案的确定，继电保护和自动装置的选择与整定，过电压保护与接地装置设计，以及变(配)电所电气照明的设计等。3. 电照明设计包括室外照明系统设计和室内照明系统设计。其设计内容应包括：照明光源选择，照明灯具及其附属装置选择，灯具布置和照度计算，照明质量控制，照明配电系统设计、导线选择，照明控制和设备

4、选择等。4. 动力(电力)设计动力设计又称电力设计，包括确定电源引入方向，电压等级和种类，保证供电的措施；确定动力配电系统形式，控制设备的选择；导线选择及线路敷设方式；配电设备的安装布置；确定接地系统、防止触电的安全措施等。5. 自动控制自动调节设计控制，连锁系统及信号装置的设计，控制原则，仪表和控制设备的选型等。6. 防雷接地设计由防雷等级确定防直接雷击、防电磁感应、防侧击雷、防雷电渡侵入和等电位的措施。确定引下线的类型、防雷接地阻值，确定接地装置的形式等。7.2 供配电系统设计程序和要求供配电系统的设计一般可按设计的前期准备工作：方案设计(评估)；以及设计阶段的：初步设计和施工图设计3 个

5、阶段实施。对于简单的系统(比如小型民用工程)，经许可后可在方案设计审批后直接进行施工图设计。各阶段设计文件编制的深度应满足下列条件：(1) 方案设计文件，应满足编制初步设计文件的需要；(2) 初步设计文件，应满足编制施工图设计文件的需要；(3) 施工图设计文件，应满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的需要。7.3 电气设计内容的深度 方案设计(评估)供配电系统设计首先要根据原始资料粗略地勾勒出大的框架，以作为可行性研究，经济、技术论证，方案比较，项目审批的依据。其涉及的内容包括：本次设计的设计范围；总负荷的初步估算和预测；1、2、3 级负荷的确定；供电电源的回路数、容量、电压等级；变、配电所

6、的位置、数量、容量等。方案设计阶段的设计文件应包括设计说明、投资估算和必要的设计图样。 初步设计初步设计阶段，设计文件应包括设计说明书、设计图样、主要电气设备清册、(工程概算)、计算书(供内部使用及存档)。1. 设计说明书的内容1) 设计依据设计采用的主要标准及法规；有关职能部门(供电部门、消防部门、通信部门、公安部门等)认定的工程设计资料，相关专业提供的本专业工程设计资料等。2) 设计范围本工程拟设置的电气系统；根据设计任务书和有关设计资料说明本设计的内容。3) 变、配电系统负荷等级、负荷容量；供电电压等级，电源数量及回_路数，电源引入方式、引入方向，近远期发展规划；备用电源和应急电源方案，

7、容量确定；高、低压供电系统接线形式及运行方式；变、配电所的位置、数量、容量及形式(户内、户外或混合)继电保护装置的设置；电能计量装置及方式；(高供高计或高供低计，专用柜或非专用柜等)；功率因数补偿方式；操作电源和信号：说明高压设备操作电源和运行信号装置配置情况；高、低压进出线路的型号及敷设方式。4) 动力配电系统电源由何处引来、电压等级、配电方式；对重要负荷和特别重要负荷及其他负荷的供电措施；选用导线、电缆。母干线的材质和型号，敷设方式；开关，插座，配电箱、控制箱等配电设备选型及安装方式；电动机起动及控制方式的选择。5) 照明系统照明种类及照度标准；光源及灯具的选择、照明灯具的安装及控制方式；

8、室外照明的种类、电压等级、光源选择及其控制方法等；照明线路的选择及敷设方式。6) 建筑物防雷确定防雷类别；防直接雷击、防侧击雷、防雷击电磁脉冲、防高电位侵入的措施；当利用建(构)筑物混凝土内钢筋做接闪器、引下线、接地装置时，应说明采取的措施和要求。7) 接地及安全本工程各系统要求接地的种类及接地电阻要求；总等电位、局部等电位的设置要求；接地装置要求，当接地装置需作特殊处理时应说明采取的措施、方法等；安全接地及特殊接地的措施。8) 其他说明内容热工检测及自动调节系统；火灾自动报警系统；通信系统；有线、闭路电视系统；有线广播、扩音和同声传译系统；公共显示系统；时钟系统；安全技术防范系统；综合布线系

9、统；信息网络交换系统等。2. 设计图样的内容1) 电气总平面图(仅有单体设计时，可无此项内容)标示建(构)筑物名称、容量，高、低压线路及其他系统线路走向，回路编号，导线及电缆型号规格，架空线杆位，路灯、庭园灯的杆位，重复接地点等；变、配电站位置、编号和变压器容量；比例、指北针。2) 变、配电系统包括高、低压供电系统图，应注明开关柜编号，型号及回路编号、一次回路设备型号、设备容量、计算电流、补偿容量、导体型号规格、用户名称、二次回路方案编号。平面布置图，应包括高、低压开关柜、变压器、母干线、发电机、控制屏、直流电源及信号屏等设备平面布置和主要尺寸；图样应有比例，标示房间层高、地沟位置，标高(相对

10、标高)。3) 配电系统一般只绘制内部作业草图，不对外出图，包括主要干线平面布置图，竖向干线系统图(包括配电及照明干线、变配电站的配出回路及回路编号)。4) 照明系统对于特殊建筑，如大型体育场馆、大型影剧院等，有条件时应绘制照明平面图。该平面图应包括灯位、灯具规格，配电箱(或控制箱)位，不需连线。5) 防雷系统、接地系统一般不出图样，特殊工程只出顶视平面图，接地平面图。6) 其他图样各系统所属系统图；各控制室设备平面布置图(若在相应系统图中说明清楚时，可不出此图)；热工检测及自动调节原理系统图；控制室设备平面布置图；火灾自动报警系统图；消防控制室设备布置平面图；电话系统图；电话站房设备布置图等。

11、3. 主要设备表注明设备名称、型号、规格、单位及数量。4. 设计计算书(供内部使用及存档)内容(1) 用电设备负荷计算；(2) 变压器选型计算；(3) 电缆选型计算；(4) 系统短路电流计算；(5) 防雷类别计算及避雷针保护范围计算。各系统计算结果尚应标示在设计说明或相应图样中。因条件不具备不能进行计算的内容，应在初步设计中说明，并应在施工图设计时补算。5. 概算设计概算是初步设计文件的重要组成部分。设计概算文件必须完整的反映工程项目初步设计的内容，严格执行国家有关的方针、政策和制度，实事求是地根据工程所在地的建设条件(包括自然条件、施工条件等影响造价的各种因素)，按有关的依据性资料进行编制。

12、设计概算文件分为3 种：单位工程概算书；单项工程综合概算书；建设项目总概算书。(1) 单位工程概算书是计算一个独立建筑物或构筑物(即单项工程)中每个专业工程所需工程费用的文件，分为建筑工程概算书和设备及安装工程概算书。单位工程概算文件应包括：建筑(安装)工程直接费计算表，建筑(安装)工程人工、材料、机械台班价差表和建筑(安装)工程费用构成表。(2) 单项工程综合概算书是计算一个单项工程(独立建筑物或构筑物)所需建设费用的综合性文件。综合概算书由单项工程内各个专业的单位工程概算书汇总编制而成。综合概算文件应包括：编制说明、综合概算表以及有关专业的单位工程概算书。(3) 建设项目总概算书由建设项目

13、内各个单项工程的综合概算书和其他费用概算表汇总编制而成。总概算文件应包括：编制说明、总概算表、各单项工程综合概算书、工程建设其他费用概算表和主要建筑安装材料汇总表。独立装订成册的总概算文件宜加封面、签署页(扉页)和目录。 施工图设计在施工图设计阶段，电气专业设计文件应包括图纸目录、施工设计说明、设计图纸主要设备表、计算书(供内部使用及存档)、工程预算。图纸目录要先列新绘制图纸，后列重复使用图样。1. 施工设计说明(1) 工程设计概况：应将经审批定案后的初步(或方案)设计说明书中的主要指标录入；(2) 各系统的施工要求和注意事项(包括布线、设备安装等)；(3) 设备定货要求(亦可附在相应图纸上)

14、；(4) 防雷及接地保护等其他系统的有关内容(亦可附在相应图纸上)；(5)本工程选用标准图图集编号、页号。2. 设计图纸主要包括：(1) 施工设计说明、补充图例符号和主要设备表可组成首页，当内容较多时，可分设专页。(2) 电气总平面图(仅有单体设计时，可无此项内容)。标注建(构)筑物名称或编号、层数或标高、道路、地形等高线和用户的安装容量；标注变、配电站位置、编号；变压器台数、容量、发电机台数、容量；室外配电箱的编号、型号；室外照明灯具的规格、型号、容量；架空线路应标注：线路规格及走向、回路编号、杆位编号、挡数、挡距、杆高，拉线、重复接地、避雷器等；电缆线路应标注：线路走向、回路编号、电缆型号

15、及规格、敷设方式、人(手)孔位置、比例、指北针；图中未表达清楚的内容可附图作统一说明。(3) 变、配电站。 高、低压配电系统图(一次线路图)。图中应标明母线的型号、规格；变压器、发电机的型号、规格；标明开关、断路器，互感器、继电器，电工仪表(包括计量仪表)等的型号、规格和整定值。图下方表格标注：开关柜编号、开关柜型号、回路编号，设备容量，计算电流、导体型号及规格、敷设方法、用户名称以及二次原理图方案号，(当选用分格式开关柜时，可增加小室高度或模数等相应栏目)。 平、剖面图。按比例绘制变压器、发电机、开关柜、控制柜、直流及信号柜、补偿柜、支架、地沟、接地装置等平、剖面布置和安装尺寸等，当选用标准

16、图时，应标注标准图编号、页次；标注进出线回路编号、敷设安装方法，图纸应有比例。 继电保护及信号原理图。继电保护及信号二次原理方案，应选用标准图或通用图，当需要对所选用标准图或通用图进行修改时，只需绘制修改部分并说明修改要求。控制柜、直流电源及信号柜、操作电源均应选用企业标准产品，图中标示相关产品型号、规格和要求。 竖向配电系统图。以建(构)筑物为单位，从电源点开始至终端配电箱止，按设备所处相应楼层绘制，应包括变、配电站变压器台数、容量、发电机台数、容量、各处终端配电箱编号、自电源点引出回路编号(与系统图一致)以及接地干线规格。 相应图纸说明。图中表达不清楚的内容，可随图作相应说明。(4) 配电

17、、照明。 配电箱(或控制箱)系统图，应标注配电箱编号、型号，进线回路编号；标注各开关(或熔断器)型号、规格、整定值；配出回路编号、导线型号规格，(对于单相负荷应标明相别)，对有控制要求的回路应提供控制原理图；对重要负荷供电回路宜标明用户名称。上述配电箱(或控制箱)系统内容在平面图上标注完整的，可不单独出配电箱(或控制箱)系统图。 配电平面图应包括建筑门窗、墙体、轴线、主要尺寸、工艺设备编号及容量；布置配电箱、控制箱，并注明编号、型号及规格；绘制线路始、终位置(包括控制线路)，标注回路规格、编号、敷设方式，图纸应有比例。 照明平面图，应包括建筑门窗、墙体、轴线、主要尺寸、标注房间名称、绘制配电箱

18、、灯具、开关、插座、线路等平面布置，标明配电箱编号，干线、分支线回路编号、相别、型号、规格、敷设方式等；凡需二次装修部位，其照明平面图随二次装修设计，但配电或照明平面图上应相应标注预留的照明配电箱，并标注预留容量；图纸应有比例。 图中表达不清楚的，可随图作相应说明。(5) 防雷、接地及安全。 绘制建筑物顶层平面，应有主要轴线号、尺寸、标高，还应标注避雷针、避雷带、引下线的位置。注明材料型号规格、所涉及的标准图编号、页次，图纸应标注比例。 绘制接地平面图(可与防雷顶层平面重合)，绘制接地线、接地极、测试点、断接卡等的平面位置，标明材料型号、规格、相对尺寸和涉及的标准图编号、页次，(当利用自然接地

19、装置时，可不出此图)，图纸应标注比例。 当利用建筑物(或构筑物)钢筋混凝土内的钢筋作为防雷接闪器、引下线、接地装置时，应标注连接点、接地电阻测试点、预埋件位置及敷设方式，并注明所涉及的标准图编号、页次。 随图说明可包括：防雷类别和采取的防雷措施(包括防侧击雷，防雷击电磁脉冲，防高电位引入)；接地装置形式，接地极材料要求、敷设要求、接地电阻值要求；当利用桩基、基础内钢筋作接地极时，应采取的措施。 除防雷接地外的其他电气系统的工作或安全接地的要求(如：电源接地形式，直流接地，局部等电位、总等电位接地等)，如果采用共用接地装置，应在接_地平面图中叙述清楚，交待不清楚的应绘制相应图纸(如：局部等电位平

20、面图等)。(6) 火灾自动报警系统。 火灾自动报警及消防联动控制系统图、施工设计说明、报警及联动控制要求； 各层平面图，应包括设备及器件布点、连线，线路型号，规格及敷设要求。(7) 其他系统。 各系统的系统框图，必要的布置图、端子排接线图、配电系统图、管路系统图等； 说明各设备定位安装、线路型号规格及敷设要求； 配合系统承包方了解相应系统的情况及要求，审查系统承包方提供的深化设计图纸。3. 主要设备表注明主要设备名称、型号，规格、单位和数量。4. 计算书(供内部使用及归档)施工图设计阶段的计算书，只补充初步设计阶段时应进行计算而未进行计算的部分，修改因初步设计文件审查变更后，需重新进行计算的部

21、分。5. 预算1) 依据下列材料编制预算(1) 国家有关工程建设和造价管理的法律、法规和方针政策；(2) 施工图设计项目一览表，各专业施工图设计的图纸和文字说明、工程地质勘察资料；(3) 主管部门颁布的现行建筑工程和安装工程预算定额、材料与构配件预算价格、工程费用定额和有关费用规定等文件；(4) 现行的有关设备原价及运杂费率；(5) 现行的其他费用定额、指标和价格；(6) 建设场地中的自然条件和施工条件。2) 编制方法和文件内容(1) 单位工程预算书。建筑、安装工程费根据施工图设计，预算定额规定的项目划分，依据工程量计算规则计算工程量，并按编制时期的人工、材料，机械台班预算价格和取费标准进行计

22、算。设备购置费按各专业设备表所列出的设备型号、规格、数量(应按图核对)和编制时期的设备预算价格进行计算。单位工程预算文件的内容及其费用构成与单位工程概算书相同。(2)综合预算书。单项工程综合预算书由有关专业的单位工程预算书汇编而成。综合预算文件的内容与综合概算书相同。(3)总预算书。建设项目总预算书由各单项工程综合预算书和其他费用概算表汇编而成。其他费用概算表若在施工图设计阶段有变动，应按实际情况调整后再编入。总预算书的文件内容和费用构成与总概算书相同。(4)工程量清单。工程量清单按照国家和各省(直辖市、自治区)主管部门颁布的工程量清单编制规则以及合同要求的内容进行编制。以上规定适用于民用(建

23、筑)工程设计；对于一般工业(建筑)工程设计，设计文件编制深度除应满足本规定适用的要求外，尚应符合有关行业标准的规定；如：化工企业供电设计技术规定，化肥厂电力设计技术规定，石油化工企业生产装置电力设计技术规范，铁路电力设计规范等。7.4 供配电设计涉及的一些规范标准供配电系统的设计、施工、验收依赖于国家以及各部委制定颁发的规范、标准。现罗列出一些与供配电设计相关的规范，以供学生课程设计、毕业设计时查找。GB 5005295 供配电系统设计规范，SDJ 1611985(试行)电力系统设计技术规程，GB 502931999 城市电力规划规范，GB 500531994 10kV及以下变电所设计规范，G

24、B 500591992 35110kV 变电所设计规范，SDJ2-1988 220500kV 变电所设计技术规程，DLT 51031999 5kV110kV无人值班变电所设计规程；GB 500541995 低压配电设计规范；DL/T 50561996 变电所总布置设计技术规程；GB/T 174681998 电力变压器选用导则。GB 500611997 66kV 及以下架空电力线路设计规范，GBJ2331990 110500kV架空电力线路施工及验收规范，GB J1431990 架空电力线路、变电所对电视差转台、转播台无线电干扰防护间距标准，CECS 31：1991 钢制电缆桥架工程设计规范，G

25、B502171994 电力工程电缆设计规范；SDJ 261989 发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程；DL/T 6011996 架空绝缘配电线路设计技术规程。GB500551993 通用用电设备配电设计规范，GB500561993 电热设备电力装置设计规范，GB 500601992 3110kV高压配电装置设计规范，GB 500581992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范，GB 500342004 建筑照明设计标准，CECS 451992 地下建筑照明设计标准，CJJ 451991 城市道路照明设计标准。DL 4001991 GB 142851993 继电保护和安全自动装置技术规程，GB

26、500621992 电力装置的继电保护和自动装置设计规范，GBJ 6390 电力装置的电测量仪表装置设计规范；DL/T 58495 3110kV 电网继电保护装置运行整定规程；DL/T 5591994 220500kV 电网继电保护装置运行整定规程。GB 500541995 低压配电设计规范，GB 501941993 建设工程施工现场供用电安全规范，JGJ461988 施工现场临时用电安全技术规范；GB 502271995 并联电容器装置设计规范，CECS321991 并联电容器用串联电抗器设计选择标准，CECSS 331991 并联电容器装置的电压、容量系列选择标准、DL/T8402003

27、高压并联电容器使用技术条件等。7.5 变配电所设计变配电所在供配电系统中处于中心地位，设计好变配电所是供配电系统设计的关键，变电所设计要做到供电可靠、技术先进、经济合理、维护方便和保障人身安全。变电所设计应根据工程特点、规模和5 年10 年发展规划，处理好近期建设和远期发展的关系，远近结合，以近期为主。变电所设计应统筹兼顾，综合负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因素合理确定设计方案。变电所设计采用的设备，应符合国家或行业技术标准，应优先选用技术先进、经济和节能的产品。变配电所设计按照规范，可以分三个层次，即：10kV 及以下变电所设计，35kV110kV变电所设计

28、，220kV500kV 变电所设计。不同电压等级的变电所规范要求有所不同。 变配电所设计的准备资料和负荷计算1. 为了进行供配电设计，在此之前要搜集齐下列资料：1) 向电力部门取得的资料向用户供电的电源容量和备用电源容量；供电线路的电压、规格型号、回路数、距离、入户线路的走向；向用户供电的系统在最小运行方式或最大运行方式下的短路容量数据；电力部门对用户继电保护设置、整定的要求；电力部门对用户电能计量及电费收取办法的规定；电力部门对用户功率因数补偿、高次谐波限制的要求；向用户供电的发电厂、变电所的一次接线图和地理位置图等。2) 向当地气象、水文地质部门收集的资料最高年平均气温、最热月平均最高气温

29、、历年极端最高最低气温；当地年雷暴日数及年雷电小时数；当地土壤性质、土壤电阻率；当地曾经出现过或可能出现的最高地震烈度；当地常年主导风向、历年最大风速；当地年降水量、积雪深度；地下水位及最高洪水位等，3) 向电力用户收集的资料建筑总平面图，各建筑(车间)的土建平、断面图；各用电设备的详细型号、规格，对供电的要求，各设备的平面图及主要断面图；用户已有供配电系统的系统图及平面布置图；用户的最大负荷、年耗电量、功率因数等。2. 资料准备齐了以后，设计的第一步是进行负荷预测或负荷计算。负荷预测通常是针对一个地区(如一个县、一个城市、一个省等)的电力规划来进行的，具体的方法有单耗法、综合用电水平法、回归

30、分析法、平均增长率法、弹性系数法等。负荷计算的方法有需要系数法、二项式系数法、附加系数法、利用系数法、负荷密度法等。 变配电所方案选择及电气主接线1. 变配电所方案选择变配电所设计应先拿出总体设计方案。即根据预测或计算出的计算负荷容量大小、负荷性质、负荷分布、负荷数量、供电半径等定出变配电所的进线电压、电源及备用电源数量，确定出线电压、出线回路数；按照靠近负荷中心，考虑污染、易燃易爆、防洪，考虑进出线、施工运输、职工生活方便等等因素，选择变配电所的位置；结合规范确定变配电所主接线，选出变压器等主要设备；最后进行工程估算。变配电所的总体设计方案通常有多个可供选择。方案比较要从技术和经济性的角度进

31、行。首先设计方案要满足技术性需求，即从供电的可靠性、电能质量、运行维护、设备技术等方面进行比较；其次设计方案要考虑变配电所建设和运行的经济性，即让变配电所建设的总投资和年运行费用达到最小。总体设计方案通过技术性、经济性比较选出最优方案，进行下一步设计。如果总体设计不足以确定最优方案，那么可以进一步在初步设计阶段完第7 章 供配电系统设计 301_成后再进行变配电所方案比较与选择。在方案比较时要注意对经济性影响较大的如：燃料价格、电价、投资利润率等因素，可在一定的变动范围内做敏感性分析。2. 变配电所电气主接线1) 10kV 及以下变配电所中的主接线设置原则：高压及低压母线宜采用单母线或分段单母

32、线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。2) 35kV110kV变电所中的主接线设置原则：高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。当35kV110kV线路为2回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过2 回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35kV63kV 线路为8 回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV 线路为6 回及以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV110kV 主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。 当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。

33、 当110kV 线路为6 回及以上，35kV63kV 线路为8 回及以上时，可装设专用的旁路断路器。 主变压器 35kV110kV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。 当变电所装有2台主变压器时，6kV10kV 侧宜采用分段单母线。线路为12 回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当6kV35kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。 采用SF6 断路器的主接线不宜设旁路设施。3)220kV500kV变电所中的主接线设置原则：330kV500kV 配电装置的最终接线方式，当线路、变压器等连接元件总数为6 回及以上，且变电所在系统中居有重要地位时

34、，宜通过技术经济比较确定采用3/2 断路器或双母线分段带旁路母线的接线。330kV500kV 配电装置最终出线回路数为3回4 回时，宜采用线路有两台断路器、变压器直接与母线连接的“变压器母线组”接线。220kV 变电所中的110kV配电装置，当出线回路数在6 回以下时宜采用单母线或分段单母线接线，6 回及以上时，宜采用双母线接线。220kV 终端变电所的配电装置，当能满足运行要求时，宜采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护要求时，也可采用线路分支接线。220kV配电装置出线在4回及以上时，宜采用双母线或其他接线。500kV 变电所中的220kV

35、 配电装置，可采用双母线，技术经济合理时，也可采用3/2断路器接线。35kV63kV 配电装置，当出线回路数为4回7 回时，宜采用单母线或分段单母线，8 回及以上时采用双母线，除断路器允许停电检修外，可设置旁路隔离开关或旁路母线。当出线为8 回及以上时，也可装设专用的旁路断路器。 变电所主变压器的选择原则变电所主变压器数量、容量基本选择原则前面章节已介绍过，这里需要注意的是：(1) 10kV 及以下变电所中的单台配电变压器(低压为0.4kV)的容量不宜大于1250kVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。(2) 在一般情况下，动力和照明宜共用配电变压器。但当照明

36、负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯具使用寿命，单台单相负荷较大，冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设专用变压器；在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统(IT系统)的低压电网中，照明负荷应设专用配电变压器。(3) 多层或高层主体建筑内变电所，宜选用不燃或难燃型变压器。(4) 在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或防腐型变压器。(5) 当变电所具有3 种电压时，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，则主变压器宜采用三线圈变压器。(6) 对深入市区的城市电力网变电所，结合城市供电规划，为简化变压层次和接线，

37、也可采用双绕组变压器。(7) 电力潮流变化大和电压偏移大的变电所，如经计算普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。主变压器调压方式的选择，应符合SDJ1611985(试行)电力系统设计技术规程的有关规定。当500kV 变压器采用有载调压时，应经过技术经济论证。(8) 与电力系统连接的220kV330kV变压器，若不受运输条件的限制，应选用三相变压器。(9) 500kV 主变压器选用三相或单相，应根据该变电所在系统中的地位、作用、可靠性要求和制造条件、运输条件等，经技术经济比较确定。当选择单相变压器组时，可根据系统和设备情况确定是否装设备用相；此时，也可根据变压

38、器参数、运输条件和系统情况，在一个地区设置一台备用相。 变电所短路电流计算计算短路电流主要是选择和校验电气设备，以及为了继电保护的整定与灵敏度校验。变电所短路电流的计算因考虑到有多个电压等级，故一般用标幺制法。采用标么制法进行变电所短路电流计算应注意以下几点：(1) 变电所短路电流计算从简化的角度考虑可按无限大容量电源系统的方法计算，认为在短路的全过程中系统电源的端电压保持不变；不过，要计入系统电源的内阻对短路电流的影响。(2) 基准值的选取：基准电压要选取电网额定电压的1.05 倍；基准容量一般选取100MVA，并且在设计计算时只能有一个基准容量。(3) 最大运行方式与最小运行方式：电力系统

39、在运行时有所谓的最大运行方式和最小运行方式，最大运行方式下系统各电厂投入的发电机组最多，供电部门及用户的输、变电设备按最大负荷的情况相互连接投入运行。此时发生短路故障，系统电源至短路点的总阻抗最小，短路电流最大。在最小运行方式下，系统各电厂投入的发电机组少，输变电设备解列处于单列运行状态。短路时，短路回路总阻抗最大，因此有最小的短路电流。计算最大运行方式下的短路电流可作为选择和校验电气设备、继电保护的整定依据，计算最小运行方式下短路电流可作为校验继电保护装置灵敏度的依据。在短路电流计算时既要考虑系统电源在最大运行方式和最小运行方式下的容量，又要考虑变电所主接线的不同运行方式，如图7.1 所示。

40、(b) 最大运行方式下短路计算等效阻抗图(c) 最小运行方式下短路计算等效阻抗图图 7.1 不同运行方式下短路电流计算示意图(4) 短路电流计算的短路点选取。在变电所设计时需要校验的电气设备很多，而短路计算通常只考虑电源、线路、变压器、电抗器等相对的大阻抗，所以短路点只有有限的几个。实际电气设备短路校验选择的短路电流是与其相近的(近似于金属性短接)短路点的电流，如图7.2 所示。图 7.2 电气设备短路校验选用短路点示意图 变电所继电保护变电所继电保护设计按继电保护和安全自动装置技术规程DL 4001991 GB 142851993 、电力装置的继电保护和自动装置设计规范(GB 5006219

41、92)等的要求进行。电力系统中的电力设备和线路，均应装设短路故障和不正常运行保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。变电所要设置继电保护的设备有主变压器、母线、电容器、电抗器、电动机、线路等。下面仅对主变压器和母线保护的具体设置要求进行展开。1. 主变压器保护(1) 电力变压器需要设置保护的故障及不正常运行状态有：绕组的匝间短路、绕组及其引出线的相间短路以及在中性点直接接地侧的单相接地短路；外部相间短路引起的过电流；中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；过负荷；过励磁；油面降低；变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。(2)

42、 800kVA 及以上油浸式变压器和400kVA 及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。有载调压的油浸式变压器调压装置，亦应装设瓦斯保护。(3) 对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应按规定，装设相应的保护作为主保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。 10000kVA 及以上的单独运行变压器和6300kVA 及以上的并列运行变压器， 应装设纵联差动保护。6300kVA 及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护。2000kVA 及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。 10000kVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。400kVA及以上

43、，一次电压为10kV及以下，线圈为三角-星形连接的变压器，可采用两相三继电器式的过流保护。 对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重差动保护。(4) 对由外部相间短路引起的变压器过电流，应按规定装设相应的保护作为后备保护。第7 章 供配电系统设计 305305保护动作后，应带时限动作于跳闸。 过电流保护宜用于降压变压器，保护的整定值应考虑事故时可能出现的最大过负荷。 复合电压(包括负序电压及线电压)起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。 负序电流和单相式低电压起动的过电流保护，可用于63MVA 及以上升压变压器。 当按第和第条装设保

44、护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。(5) 110kV 及以上大电流接地的电力网中，如变压器的中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。(6) 110kV、220kV 中性点直接接地的电力网中，如低压侧有电源的变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，则对外部单相接地引起的过电流，以及对因失去接地中性点引起的电压升高，还应增设零序过电压保护、零序电流电压保护等。(7) 一次电压为10kV 及以下，绕组为星形-星形连接，低压侧中性点接地的变压器，对低压侧单相接地短路故障，应利用高压侧的过电流保护，或接在低压侧中性线上的零序电流保护切除。(8) 400kVA及以

45、上变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。在无人值班的变电所，过负荷保护必要时可动作于跳闸或断开部分负荷。(9) 高压侧为500kV 的变压器，对于频率降低和电压升高引起的变压器工作磁密度过高，应装设过励磁保护。(10) 对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按要求装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。2. 母线保护(1) 3kV10kV 分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。但当须快速而有选择地切除一段或_一组母线上的故障时，当线路断路器不允许切

46、除线路电抗器前的短路时，应装设专用母线保护。(2) 35kV110kV 电压的母线，如果是110kV 双母线，110kV 单母线，重要发电厂或110kV 以上重要变电所的35kV66kV 母线需要快速切除母线上的故障时，主要变电所的35kV66kV 双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时，应装设专用母线保护。(3) 220kV500kV 母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。对3/2 断路器接线，每组母线宜装设两套母线保护。(4) 对3kV10kV 分段母线宜采用不完全电流差动保护，保护装置应按入有电源支路的电流。保护装置应由两段

47、组成，第一段可采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏系数不符合要求时，可采用电流闭锁电压速断；第二段可采用过电流保护。当灵敏系数不符合要求时，可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路。(5) 在220kV500kV 电力网中，以及110kV 电力网的个别重要部分，可按规定装设断路器失灵保护。306 工厂供配电306(6) 旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段断路器上，应装设可代替线路保护的保护。在旁路断路器代替线路断路器期间，如必须保持线路纵联保护运行，可将该线路的一套纵联保护切换到旁路断路器上，或者采用其他措施，使纵联保护继续运行。母线或母线分段断路器上，可装设相电流或零序电流保护，作为母线

48、充电合闸的保护。(7) 对220kV500kV 的母线及变压器断路器，当非全相运行可能引起电力网中其他保护越级跳闸，因而造成严重事故时，应在该断路器上装设非全相运行保护。 区域变电所设计实例区域变电所处于城乡电力主干网上，属于地区重要(枢纽)变电所。在供配电系统中的地位十分重要，它和发电厂一样是地区供电的电源。区域变电所的设置要符合一个地区电力规划的要求。下面以位于马鞍山市的一个新建成的220kV 地区重要(枢纽)变电所恒兴变电所的初步设计实例来讲解区域变电所的设计过程。1. 恒兴变电所工程的负荷预测1) 马鞍山电力网现状马鞍山电力网位于安徽省电力网东南边缘，供电范围包括马鞍山市及当涂县。截止

49、2004年底，马鞍山电网拥有3 座火力发电厂，即马鞍山电厂(302MW)、马鞍山第二发电厂(万能达发电公司)(600MW)和马钢热电厂(180MW)，总装机容量1082MW。马鞍山电力网现有220kV变电所4座，即采石变、刘村变、马钢高炉变及长龙山变，变电总容量900MVA。江东变l50MVA 也于2005 年建成投产。马鞍山地区电网现有220kV 输电线路16 条，其中马鞍山供电局属线路l2 条，总长212.15km，用户220kV线路2 条，总长11.66km；局属110kV 线路l2条，总长106.53km，用户线路24 条。2004 年，马鞍山市用电量和最大负荷分别为59亿kWh 和8

50、97MW(全社会)。马鞍山电网现状及近期接线示意如图7.3 所示。2)负荷预测“十一五”期间马鞍山钢铁公司500 万吨钢项目、山鹰公司30万吨造纸项目及其他项目将要相继投产，马鞍山地区负荷在“十五”负荷基础上将有较大幅度的提高。根据马鞍山供电局提供的资料，2005 年2010 年马鞍山电力网分区负荷预测见表7-1。表 7-1 马鞍山电力网分区负荷预测表分 区 2005年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年 2010 年1. 北部地区330 420 596 710 750 8002. 马钢老厂区420 440 465 495 530 5553. 市区中、东、南部250 290

51、 348 378 410 4444. 当涂地区110 132 152 175 189 204合计1110 1282 1561 1758 1879 2003考虑同时系数0.85-0.9 940 1085 1325 1533 1656 1788第7 章 供配电系统设计 307307图 7.3 马鞍山电网现状及近期接线示意图马鞍山地区“十一五”期间负荷增长主要集中在北部，如马钢公司新区、海螺320 万吨水泥粉磨站、慈湖工业园等；其中根据马钢股份公司提供的资料，2007 年马钢新区一期项目投产后的最大负荷将达620MW 左右，2008 年2009 年二期项目建成后最大负荷则将达到约760MW，扣除自备

52、电厂(含新增)所发电力约250MW，则届时需从系统受进的电力超过500MW。根据安徽省电源规划安排，马二厂二期2300MW 机组将于2006 年建成投产，届时308 工厂供配电308要保证其电力大部分就地消化，避免潮流出现不必要的迂回。马鞍山电网城区220kV 电源南强北弱，现有采石变、刘村变均在市区南郊；马钢二厂区及市区北郊、东郊供电能力较为薄弱。北部区域现有及规划的110kV 及35kV 变电所供电能力薄弱，因此需要新增220kV变电容量来保证北部地区的供电能力。根据有关规划安排，220kV 恒兴变电所将于2006 年6月左右建成投产。它既能缓解马鞍山北部新区的供电压力，又能保证马二厂二期电力主要在北部消化。恒兴变在2007 年新区一期项目投产时所带最大负荷将达200MW 左右，所带马钢负荷变有风机变(