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1、110kv“百河”变电所设计摘要本次主要目的是进行110KV降压变电所设计。设计在符合国家标准的基础之上首先依据原始资料所给系统及所有负荷的参数和线路，通过对所建变电所及出线的考虑和对负荷资料分析，使其尽可能满足国家有关电力工程的设计规范和当地实际情况，以确保安全性、经济性与可靠性的要求。本次设计了110KV、35KV、10KV侧主接线的形式并绘制了电气主接线图。然后确定了主变压器台数、容量、及型号，以此得出了各元件的参数。并简化等效网络的电力系统接线图,选择短路点计算,根据短路电流计算结果和最大持续工作电流、选择并检查电气设备,确定配电装置。根据负载和短路计算,变压器,母线继电保护整定计算和
2、配置。本次对防雷和接地及补偿装置进行了简单的分析计算。保证了供电可靠性，降低了运行成本，减少了事故风险。关键词：变电所设计；电气主接线；设备选择；继电保护；防雷接地AbstractThe main purpose is for 110 kv step-down substation design.Design to meet the national standards on the basis of the first on the basis of the original data to the system and all parameters and load, based on t
3、he built substations and qualification of consideration and analysis of load data, make it as much as possible to meet the relevant national electric power engineering design code and local actual situation, to ensure the safety, economy and reliability requirements.The design of 110 kv, 35 kv and 1
4、0 kv side in the form of the main wiring and draw the main electrical wiring diagram.And then determines the main transformer sets, capacity and model, to get the parameters of each element.And simplify the equivalent network of electric power system wiring diagram, select the short-circuit point ca
5、lculation, according to the result of short circuit current calculation and maximum continuous working current, select and check the electrical equipment, distribution equipment is determined.According to the load and short circuit calculation, transformer, bus relay protection setting calculation a
6、nd configuration.The lightning protection and grounding and the compensation device for the simple analysis and calculation.Ensure the power supply reliability, reduce the operation cost, reduce the risk of the accident.Key words: The design of the substation; the main electrical wiring; equipment s
7、election; relay protection; lightning protection grounding目 录摘要IAbstractII1. 绪论11.1 变电所的作用11.1.1 变电所在电力系统中的地位11.1.2 电力系统供电要求11.1.3 电力系统的额定电压21.2 我国变电所及其设计的发展趋势21.2.1 我国变电所的发展趋势21.2.2 我国变电所设计方面的发展趋势41.3 变电所设计的要求51.4 变电所的分类62. 任务书72.1 原始资料72.1.1 负荷情况72.1.2 系统情况72.1.3 自然条件82.1.4 设计内容及要求83. 变电所主变压器的选择93
8、.1主变压器的选择94. 电气主接线设计104.1 电气主接线设计概述104.1.1 主接线的设计原则104.1.2 主接线设计的基本要求114.2 电气主接线基本形式124.3 电气主接线选择125. 电气设备的布置166. 短路电流的计算176.1 短路电流引起的后果176.2 短路电流计算的目的176.3 短路电流计算的简化和假设186.4 短路电流计算的方法186.5 短路电流计算187. 主要电气设备的选择与校验257.1 高压电气设备的选择与校验257.1.1 主变压器110kV侧257.1.2 主变压器35kV侧267.1.3 主变压器10kV侧277.2 导线选择287.2.1
9、 110kV汇流母线选择及校验287.2.2 35kV汇流母线选择及校验287.2.3 35kV出线297.2.4 10kV汇流母线选择及校验308. 继电保护配置与整定318.1 继电保护的基础知识318.2 变压器的继电保护配置及整定计算318.2.1 主变压器的保护配置318.2.2 主变压器的继电保护整定318.2.3 35kV线路保护34结束语35致谢36参考文献37附录 (电气主接线图)381. 绪论1.1 变电所的作用1.1.1 变电所在电力系统中的地位电力系统主要由变压器、电气设备、输电线路网络,它包括所有相关的电气或机械设备。这些连接组件的电力系统可以分为两种,一种是控制元件
10、,它的作用是改变系统运行状态,如同步发电机励磁调节器、速度调节器和继电器,等;另一种是控制组件,主要改变系统运行状态,如同步发电机,励磁调节器和继电器的电子元件,其发电量(发电机),转换(变压器、整流器和逆变器),输电和配电(电力输电和配电网络),消费(负载)。然而,变电站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。1.1.2 电力系统供电要求1.确保可靠的力量:因为权力的中断将导致生产停顿和混乱的生活,甚至危及人身和设备的安全,后果非常严重。权力给国家造成的经济损失远远超过电力系统本身销售减少功率损耗。作为一个结果,电力系统运行中首先要满足的是用户对用电可靠、持续的要求。2.保证
11、良好的电能质量：电能质量指的是电压、频率和波形的质量三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定的数来衡量，标准允许的电压抵消正负5%的额定电压,允许正负0.5% ，0.2赫兹的频率偏差,波形质量测量失真率超过一个给定的值。电能质量的优越对设备寿命和产品质量等有较大的影响，为了保证电力系统安全运行，参与所有这些质量指标,必须想尽一切办法保证。3.保证对用户提供充足的电能：电力系统要为国民经济的各个部门提供充足的电源，最大型的的满足用户的需求。要做到这一点,首先,根据权力的原则首先搞好电力系统规划和设计的发展,加快电力工业建设,确保电力工业建设优先于其他工业领域。其次,提高操作水平,加强现有
12、设备的维护和管理,充分发挥他们的潜力,防止事故发生。4.保证体系运行经济:电力是国民经济的主要力量,每一个生产部门,生产能源消耗的能源占能源消费总量的比例在我国较大,消耗的能源在能源消费总量占国民经济的比重大约是三分之一,在电力传输,转换,失去的能量，绝对值也相当可观。因此，降低电能生产损耗的能源和降低输送，变换，分配时的损耗意义极其的重要。1.1.3 电力系统的额定电压1.额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中各部分的电压等级有所不同。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率必须时,电压越高,电流越小，线路、电气的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也会越小
13、，同时由于电流小，传输线路上的电压损耗和功率损耗也较小。另一方面,电压越高,越高的绝缘等级,变压器、开关设备的投资。考虑这些因素,对应于一定的权力和运输距离,有一种最经济合理的传输电压,当从设备制造角度考虑，为保证产品的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压。2.用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端，系统标称电压与用电设备的额定电压取值一致，使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。3.变压器额定电压：:额定电压互感器一次侧连接电源,相当于电气设备,二次侧给负荷供电,相当于电源,因此,变压器一次侧额定电
14、压等于有额定电压的电气设备,由于变压器二次侧额定电压确定为空载电压,变压器在额定负载时内部电压下降约5%,当供电线长,使变压器二次侧电压的正常运行,当系统是5%高于额定电压,为了补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压高于额定电压电气设备10%，只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1.05倍。1.2 我国变电所及其设计的发展趋势1.2.1 我国变电所的发展趋势 近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为我国变电所的发展起到了强有力的推动作用，越来越多的新技术新产品应用到变电所方面，变电所综合自动化向着使
15、电力系统的运行和控制更方便、快捷、灵活、安全的方向发展。具体来说，使我国变电所设计呈现以下发展趋势： 1. 智能化智能化变电所的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的，特别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用，使变电所的所有信息采集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。据我国国情及我国多年来积累的变电站设计的经验与实践，智能化的体现有以下几个方面：(1)紧密联结全网。 (2)支撑智能电网。(3)远程可视化。(4)设备和设施设计的标准化,模块化的安装(5)高电压等级的智能化变电所满足特高压输电网架的要求。(6)中低压智能化变电所允许分布式电源的接入。 此外,为了加强
16、变电站和无人值守变电站的安全生产、安全防盗、消防监控等综合管理水平,越来越多的远程图像监控系统的电力企业正在考虑建立一个集中,促使开发综合监测网络的力量。以IP数字视频的方式,相关的数据,每个变电站的环境参数,图像监控和监视、实时、直接理解和掌握每个变电站的情况,并及时应对所发生的适应变电站在许多领域的需要。在我们国家还没有完全实现智能设备,真正意义上的智能设备仍然需要通过某些二次设备实施,主要采用智能终端模式。目前国内数字变电站项目,虽然大多数以采用此种方式，但普遍没能对开关内部的二次回路进行集成化的改造，智能终端与开关整合度相对较低，因此还有很大的发展空间。2. 数字化通过对现代化的精密仪
17、器仪表以及实时性较高的通信网络的采用，数字化变电站技术,这项技术是一个里程碑转换的变电站自动化技术的发展,变电站自动化系统的各个方面有一个更深远的影响。数字化变电所在系统经济性、可靠性、维护简便性方面均比常规变电所有大幅度的提升。 3. 装配化 装配式变电所采用全预制装配结构的建筑形式，大幅缩短了设计及建设所需周期，减少了变电所占地面积，省土地资源。SGC基地“两型一化”推广，装配式变电站已经在全国各地成功的试点,其将成为今后变电所建设的一种新型模式。1.2.2 我国变电所设计方面的发展趋势随时代的发展我国电力建设所需的系统容量越来越大，电气设备短路电流增加,大量的信息在系统中实时的需求越来越
18、高。随科学技术的快速发展,特别是计算机和网络技术的快速发展,电力系统变电站技术也在进一步飞跃。我国变电站设计一些新趋势。1.大量采用新的电气一次设备 近年来,电气设备制造有更大的发展,大量的高性能、新设备,设备往往是没有石油,SF6气体绝缘设备价格下降,随着国内GIS高电压、大容量、三相共箱体方面发展,不断提高性能,应用程序,和许多城市的网络建设工程,工程由用户正在考虑采用GIS配电装置。变电所的电气设备设计水平不断提高,配电设备从传统形式没有油,真空开关,SF6开关,小型设备的机电一体化发展。这些户外高压和超高压常见的特点是SF6断路器为核心,结合其他高压电器设备相结合,形式多样。设备运行的
19、高可靠性,节省面积和空间,施工安装简单、操作方便维修,价格之间传统的电气设备和GIS,是电气设备的发展方向在未来技术的现状和发展方向。2.变电所综合自动化技术。变电站综合自动化是提高变电站安全、可靠和稳定运行,减少运行维护成本,提高经济效益,为顾客提供高品质的电力服务措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术的快速发展和其他高科技,一方面,综合自动化系统替换或更新传统的变电站二次系统,已成为必然趋势。保护本身,另一方面,还需要自检查,故障过滤、事件日志、操作监视和控制管理等功能。改善变电站综合自动化系统,是电力系统发展的新趋势。变电所综合自动化发展趋势主要表现为这两个方面：（1）引入先进
20、的网络技术（2）全分散式变电所自动化系统。3.变电所接线方案趋于简单化随工厂的电气设备的改进，产品质量和电网可靠性提高,简化变电站线路往往是可能的。断路器是一个变电站主要电气设备,例如,近年来有很大的发展,其生产技术大大提高了可靠性,维修时间更少。特别是一些著名的外国制造商超高压断路器可达20年不改革,替换零件需要时间很短。为了进一步控制项目成本,提高经济效益,通过专家反复论证,我国少数民族变电站设计已逐渐采取了一些新的简单的布线方案。4.变电所占地及建筑面积减少随着经济和城市建设的发展,城市电力负荷的快速增长和城市土地很珍贵。新城市变电站必须符合城市的形象和环境保护要求,综合经济效益和社会效
21、益的追求,所以建筑形式与地面所有室内类型或布置形式,如有效降低地下区域。此外,针对一些实现无人值守变电站110 kV及以下,取消了建筑和设施的设计与操作人员、建筑面积大大减少1。1.3 变电所设计的要求变电所设计原则是:安全、可靠、先进的技术、标准、合理、统一、高效的运作和投资,实现统一和可靠性、先进、经济、适应性、灵活性、及时性和和谐的和谐和统一。1. 统一性：建设标准、基建和生产标准的统一，外部形象表示公司企业的文化特征。2. 可靠性：主接线方案安全可靠。3. 经济性，按照利益最大化的原则,考虑初始投资和很长一段时间操作费用，在设备寿命期内追求最好的经济效益。4. 先进性：设备选型先进合理
22、，占地面积小,注意环境保护、技术经济比较指标先进。5. 适应性：考虑到不同地区的实际情况,在系统中具要有广泛的适应性,并能在一定时间内对不同规模，不同形式，不同外部条件均能适应。6. 灵活性：规模划分合理，灵活的接口,结合方案多样,增加或减少大小方便,能够运行于不同的情况环境下。7. 时效性：建立滚动修改机制，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。8. 和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调1.4 变电所的分类变电所设计的分类一般按照变电所布置方式、配电装置型式和变电所规模3个层次进行划分，也可根据其在电力系统中的地位划分。1.按照布置方式分类。110kv变电所
23、可以分为户外变电所、户内变电所和半地下变电所、地下变电所4类。(1)户外变电站是指最高电压等级的配电设备,主变压器布局露的天变电站;(2)室内变电站是指配电装置布置在室内,室外或室内变电站主变压器的安排;(3)半地下变电站布局是指主变压器在地面上,另外的主要电气设备布局在地下的变电站;(4)地下变电站是指主变压器和其他主要变电站电气设备布局在地下建筑内。2.按配电装置型式分类。110kv配电装置可再分为全封闭式和常规敞开式开关设备组合电气2类进行设计。3.按规模进行分类。如户外AIS变电站,根据电压等级最高的出线回路数和主变压器台数,容量等不同规模可分为终端变电站, 中间变电站和枢纽变电站。4
24、.按在电力系统中的地位分类。(1)枢纽变电站:大面积供电变电站的核心,集中多个大功率和大容量联络线，其高压侧电压为330750kv，全所一旦停电后，将引起供电区域内大面积停电，系统解列甚至瓦解。(2)地区变电站：高压侧一般为110220kv，以向地区供电为主，一般作为地区或城市配电网的主要变电站。全所一旦停电后，将导致该地区中断供电。(3)终端变电站：作为电网的末端变电所，一般位于传输线的终端,接近负荷点,其高压侧电压为35110kv,经降压后直接向用户变、配电所供电，终端变电站包括工业企业变电所、城市居民小区的变电所、农村的乡镇变电所以及可被移动的箱式变电所等，全所一旦停电后，仅仅导致该用户
25、中断供电。2. 任务书2.1 原始资料2.1.1 负荷情况本变电所为某城市开发区新建110kV降压变电所，有8回35kV出线，每回负荷按3750kW考虑，cos=0.8,Tmax=4500h,一、二类负荷占50%，总出线长度约为70km,（当中最长的一回35kV出线长为9km）；此外还有6回10kV出线，总负荷为15MW,cos=0.8, Tmax=3500h, 一、二类负荷占30%。线路回数：110KV 近期2回，远景发展2回；35KV 近期8回；10KV 近期6回，远景发展2回；2.1.2 系统情况本变电所由两回110kV电源供电，其中一回来自东南方向30km处的火力发电厂；另一回来自正南
26、方向20km处的地区变电所。本变电所为系统连接如图2-1所示。待设计变电所10.5kVT1T2121kV系统12*50MW10.5kVcos=0.8Xd=0.1242*63MVA10.5121KvUk=10.5WL130km0.4km0.4km121kV63MVA10.5121KvUk=10.5T3系统2图2-1最大运行方式下，系统1中两台发电机和两台变压器都同时投入运行；最小运行方式下，系统1投入一台发电机和一台变压器运行，系统2可视为无穷大电源系统。2.1.3 自然条件本所所在地区的平均海拔为1000m,年最高气温为41，年最低温度为-11，年平均气温为22，年最热月平均最高气温为31，年
27、雷暴数为29天，最大风速29m/s，复水厚度为9mm，土壤性质主要以砂质黏土为主。2.1.4 设计内容及要求1.主变压器的选择2.主接线设计：分析原始资料，根据任务数的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。3.短路电流计算：根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表示出短路电流计算结果。4.主要电气设备及导线选择与校验。5.110kV高压配电装置设计。6.进行继电保护的规划设计。（简略）7.主变压器及35kV出线继电保护配置与整定计算。8.防雷和接地设计3. 变电所主变压器的选择3.1主变压器的选择在变电所设计过程中，通
28、常要装设两台主变压器，为了防止其中的一台出现故障或进行检修时中断对用户的供电。而对大型的超高压枢纽变电所而言，可据其具体情况装设24台主变压器，以减小单台容量。装设两台主变压器在本次设计中，具体如下：本变电所有两路电源供电，三个电压等级，且有大量一、二级负荷，所以应设置两台三相三绕组变压器。35kV侧总负荷P30=3.75*8MW=30MW,10kV侧总负荷P30=15MW,因此，总计算负荷S30为每台主变压器容量应满足全部负荷70%的需求，并能满足全部一、二类负荷的需求，即：且 故主变压器容量选为40 MVA，查表可知，选用SFSZ940000/110型三相三绕组有载调压变压器，其额定电压为
29、,YNyn0d11联接，阻抗电压: ,。4. 电气主接线设计变电所的电气主接线指的是，由发动机、变压器、断路器、互感器和母线等电气设备按一定顺序连接而成的，该电路是用以表示汇集、生产和分配电能的，电气主接线又叫做电气主系统或者一次接线，是发电厂和变电站电气部分主体结构的标识，它对配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择有着直接的影响，同时对运行的可靠性、经济性和灵活性也起决定性的作用。4.1 电气主接线设计概述4.1.1 主接线的设计原则1.考虑变电所在电力系统中的作用和地位。主接线被决定的主要因素是变电所的作用和地位。不管是枢纽变电所、地区变电所或者是终端变电所，因其在电力系统
30、中的作用和地位有所不同，对主接线的可靠性、经济性、灵活性的要求也不尽相同。2.考虑负荷的分级和出线回数影响主接线。一级负荷：一定得用两个独立的电源供电，并且当失去任何一个电源时，应保证系统对全部一级负荷不间断供电；二级负荷：通常是要两个电源进行供电，并且当失去一个电源时，能保证系统对全部或大部分的二级负荷进行供电；三级负荷：一般只需一个电源供电即可。3.考虑近期和远期发展。在进行变电所的主接线设计时要考虑510年间的电力系统发展规划。依据负载增长速率、负荷的分布和大小及当地网络的具体情况，分析出各种可能会发生的运行方式，并确定出主接线形式与进线与出线的回数。4.考虑主接线会受主变台数的影响。变
31、电所中主变压器的容量和台数对变电所主接线的选择有直接的影响。一般情况对大型变电所，因其传输容量大，对供电过程中的可靠性的要求特高，所以主接线可靠性、灵活性的要求也就高；容量很小的变电所，因其传输容量小，所以对主接线的可靠性、灵活性要求也比较低。5.考虑备用容量的大小和有无对主接线的影响。产生、分配、变换的备用容量均是为了能保证可靠供电，而且能应对负荷突增、设备检修、故障停运等应急状况。电气主接线设计要随着备用容量的有无和大小情况而有所改变。比如，断路器或母线进行检修时，能否允许线路、变压器停运；当线路出现故障时能否允许切除线路或变压器的数量等。类似之类的都直接影响了主接线的形式7。4.1.2
32、主接线设计的基本要求主接线的好与不好不只影响到发电站、变电所和电力系统，同时也会影响工、农业和居民日常的生活。其合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。保证必要的供电可靠性和电能质量是对主接线设计的最基本要求。根据电力工程电气设计手册(电气一次部分）中有关规定：“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，变电所规划的负荷性质、线路、元件总数、设备特点等条件确定。并考虑供电可靠性、操作灵活,方便操作和维护,节省投资,促进或扩张需求的转型”。主接线设计一定要满足的基本要素如下：1.具有可靠性。主接线应能保
33、证在线路、母线故障与检修时，确保供电能达到各级系统的需求。2.拥有一定的灵活性和便捷性。主接线要能够去适应各种运行状态，要能根据调度要求，灵活地切换运行方式；要能适应一段时期内没有预计到的负荷变化；要接线简单，操作简单以便于掌握；要便于变电所的扩建，以便于将来过渡方案的实施能顺利完成，让改造中的工作量最少，方便将来发电厂的扩建。总之要同时满足操作的方便性、调度的方便性、扩建的方便性。3.具有经济性。在满足了供电可靠、电能质量的前提下，主接线应简单，采取措施来限制短路电流和适当的节省电量切换,选择廉价的电器或轻型电器,以此减少投资。主要配电设备布局布线设计,要尽可能占地面积少;同时应注意节约搬迁
34、费用、安装费用和外汇费用；应合理地选择变压器的台数、容量和形式，尽可能的规避两次变压带来的电能损耗。总之要想具有经济性应同时做到节省一次投资、占地面积少、电能损耗少。4.简化主接线。变电所无人化是现代化电网发展的趋势，简化主接线成为了这一计划全面实施的有利条件。5.设计标准化。同一类型变电所都采用同样的主接线形式，使主接线趋于规范化和标准化，利于系统的运行和设备检修。6.具有扩建和后期发展的可能性。由于我国工、农业的发展迅速，电力负荷的增加迅速。因此，在选择主接线必须考虑到后期扩建的可能性。4.2 电气主接线基本形式主接线的基本形式通常是主要的几个电气设备的接线方式,其电源和出线为主体。各发电
35、厂或变电站的出线不同,且各回馈线中所传输的容量也不同，因而为方便电能的汇集和分配，当进出线较多（一般超过4回）时总线作为中间链接可以使布线简单明了,操作方便,安装和扩张。且要与有母线的接线进行比较，无汇流母线的接线用到的电气设备较少，配电装置的占地面积较也小，常被用于进出线回路少、无需后期扩建和发展的变电站和发电厂。有汇流母线接线方式可以概括为单母线连接和双母线的两种类型；无汇流母线的连接方式有桥形连接、单元连接和角形连接。4.3 电气主接线选择依据原始资料，经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压侧有2回出线，其中2回备用，可采用双母线接线、单母线分段接线，中压侧有8回出线，可采用双母
36、线接线、单母线分段接线方式，低压侧有6回出线，其中2回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过综合分析、组合和较对，再此提出三种方案：方案一：110kV侧采用双母线接线方式，35kV侧采用双母线接线方式，10kV侧采用单母线分段接线方式。110kV侧采用双母线接线方式，它的好处是运行方式非常灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线出现故障时只是短时停电，因此可靠性好。缺点是，操作复杂，容易产生误操作，在任一回路断路器进行检修或故障时，该回路得需停电或是短期间停电，结构复杂，占地面积大，投资多。10kV侧采用单母线分段的接线方式，供给市区工业与生活用电，由于一级负荷占25%左
37、右，二级负荷占30%左右，一级和二级负荷占55%左右，采用单母线分段接线方式，优点是接线简单清晰，操作简便，扩展性好，造价成本低，缺点是可靠性和灵活性较差。方案一主接线如图4-1所示：图41 方案一主接线图方案二：110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式。35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，优点是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性增加，缺点是，增设旁路母线后，配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离开关的数目，接线复杂，投资增大。方案二的主接线如图4-2所示：图
38、42 方案二主接线图方案三：110kv侧采用单母分段线接线方式，35kv侧采用单母线分段接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式，方案三的主接线如图4-3所示。对于上述三种方案综合考虑宜采用第三种方案。本变电所110kV有两回进线，可采用单母线分段接线方式，当其中一段母线出线故障时，分段断路器会自图43 方案三主接线图行切除故障段，以便确保正常母线不间的断供电。35kV和10kV有较多重要用户，所以均采用单母线分段接线的方式。主变压器110kv侧中性点经过隔离开关与地相接，并装设避雷器进线防雷保护。本设两台所用变压器，分别接在10kV分段母线上。电气主接线图如附录一所示。5. 电气设备的布置
39、110kv、35kv配电装置为室外普通中型布置，110kv采用门形母线架，进出线构架宽度为8m；35kv采用II型母线架，进出线构架宽度为5m。10kv配电装置为室内成套开关柜，主变压器10kv侧经矩形铝母线引入开关柜，支持绝缘子间距为2m，相间中心距为0.4m。变电所平面布置如图5-1所示。图5-1 变电所平面布置1-110kv配电室 235kv配电室 3主变压器 4主控室510kv配电装置 6所用变压器室 7电容器室 8检修室 9休息室6. 短路电流的计算短路，是电路系统中最普遍且最严重的一种故障。就是指包括电力系统正常情况之外的所有相与相之间或是相与地之间发生通路的状况。在三相系统中，短
40、路发生的类型为：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路5。6.1 短路电流引起的后果短路引起的后果是毁坏性的，表现在：1.故障点产生的的短路电流和燃起的电弧会导致元件故障、损坏；2.通过非故障元件的短路电流，造成机械变形、扭曲甚至毁坏，缩短它们的使用寿命；3.短路使系统分布产生变化，导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解；4.不对称接地短路产生的不平衡电流产生的零序不平衡磁通，会对邻近的通信线路、铁道信号系统等产生严重的电磁干扰。6.2 短路电流计算的目的在变电站设计中，短路计算是一个非常重要的环节，其计算的目的主要有以下几个方面：1.电气主接线
41、的比较对电气主接线的设计和选择提供了依据；2.选择、检验导体和设备；3.在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离；4.在选择继电保护方式而进行整定计算，需以各种短路时候的短路电流为根据；5.为自动装置的合理配置提供依据。6.3 短路电流计算的简化和假设由于电力系统的实际情况很复杂，在实际中为了简化其计算，常采用近似计算的方式。1.系统正常运行时视为三相对称，计算短路电流时可忽略掉负荷的电流；2.当系统中各元件的电阻小于电抗值的1/3时,可忽略电阻，按纯电抗电路进行计算；3.除远距离高压输电线路外，一般不考虑电网的电容电流；4.变压器的励磁支路可略去不计；5.在短
42、路过程中，发电机的相位和频率恒定不变。6.按假设简化条件得到的短路电流值偏大，误差为10%15%。6.4 短路电流计算的方法在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，可能性最大的是发生单相短路，可能性最小的是发生三相短路，但一般三相短路的短路电流值最大，危害也最严重。为了使电气设备在最严重的短路下也能可靠工作，因此在选择检验电气设备的短路计算中主要是三相短路计算。三相短路用文字符号k表示。在计算电路图上，将短路中所考虑的额定参数都标出来，并将各元件依次编号，然后定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行校验的电气元件能有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上
43、，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出，因为电力系统将被当做有限大容量电源，短路电路也比较简单，据此只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求等效总阻抗，在换算成计算电抗，根据计算曲线查找出短路电流标幺值，在换算成有名值2。6.5 短路电流计算1.根据系统接线图，绘制系统短路等效电路如图6-1所示。图6-1 系统短路等效电路取基准容量，基准电压、，则各元件电抗标幺值计算如下：（1） 系统1电抗标幺值 （2）变压器、电抗标幺值 （3） 线路 电抗标幺值 （4） 线路 电抗标幺值 （5）变压器电抗标幺值 （6）三绕组变压器的电抗标幺值主变压器各绕组短路电压为故各绕组电抗标幺值为 （7）
44、35kV出线线路电抗标幺值35kV出线型号为LGJ-120(见导线选择部分)，设线间几何均距为1.5m,查电气工程基础附录表A-13得,则 2.系统最大运行方式下本变电所两台主变并列运行时的短路电流计算在系统最大运行方式下，系统1两台发电机和两台变压器均投入运行，短路等效电路如图6-2所示。图中 (1)点短路系统1的计算电抗为 图6-2最大运行方式下短路等效电路查电力工程基础附录表B-1汽轮发电机运算曲线数字表得，系统1在0s、0.2s、时刻向K1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为,S2向K1点提供的短路电流为则流入K1点的总短路电流为K1点的冲击电流 （2） K2点短路时短路等效电
45、路如图6-3所示。图中系统1的计算电抗为查电力工程电气设计手册（一次侧）中表4-7汽轮发电机运算曲线数字，在0s、0.和时刻，点处的短路电流周期分量的标幺值分别为 ，系统2向K2点提供的短路电流为 图6-3 K2点短路等效电路则流入K2点总的短路电流为 （3）K3点短路时短路等效电路如图6-4所示。图中系统1的计算电抗为查电力工程电气设计手册（一次侧）中 表4-7汽轮发电机运算曲线数字表，S1在0s、0.2s和时刻，向短路点K1提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为 ， 图6-4 K3点短路等效电路系统2向K3点提供的短路电流为则流入K3点总的短路电流为 （4）K4点短路短路等效电路如图6-5所示。图中系统1的计算电抗为查电力工程电气设计手册（一次侧）中表4-7汽轮发电机运算曲线数字表，S1在0s、0.2s和时刻，向短路点K1提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为 ，系统2向K3点提供的短路电流为 图6-5 K4点短路等效电路表6-1 短路电流计算结果汇总主变压器运行方式短路点系统最大运行方式系统最小运行方式三相短路电流/kA三相短路电流/kA
