1、核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传！本 科 毕 业 设 计（论文）题 目：110KV 变电站电气一次系统初步设计学 院：专 业：班 级：学 号：学 生：指导教师： 职称：9JWKffwvG#tYM*Jg substation; Short circuit computation; Electrical main wiring; Equipment choic目录III目 录摘 要 .IABSTRACT II目 录 .III第一章 绪论 .11.1 概述 .11.2 原始资料及分析 .21.3 本论文的设计任务及主要工作 .4第二章 电气主接线设计 .52.1 主变压器选择 .52.2 电气
2、主接线的要求 102.3 各种接线形式及特点 122.4 变电站主接线的选择 162.5 站用电接线的选择 18第三章 短路电流计算 203.1 概述 203.2 短路电流计算方法 233.3 本站短路电流的计算 24第四章 主要电气设备的选择 284.1 电气设备的一般原则 284.2 断路 器选择 29江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）IV4.3 隔离开关选择 324.4 互感器选择 324.5 母线选择 354.6 高压开关柜选择 38第五章 防雷保护 415.1 避雷器作用、分类 415.2 避雷器的选择 42第六章 总结与展望 .48附 录 49参考文献 .51致 谢
3、521第一章 绪论1.1 概述我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高；而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。 随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间也较少。特别是国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论
4、证，我国少数变电站实际已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。我国500kV、330kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用变压器-母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。目前在四川二滩水电站的500kV接线中有一串采用3/2断路器接线方式，其他串为变压器-母线组接线。在国外某些地区，500kV电压等级广泛采用双重连接方式接线，即3/2断路器接线，但第1、2组主变经过隔离开关分别接至两组母线，如有第3、4组主变则接入串内，出线回路多时，采用3/2断路器串，这样可以节约大量投资.另外，国内一些变电站3/2断路器接线中，设计不考虑装
5、设线路侧隔离开关。近期国内新建的许多变电站220kV及110kV电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。在采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。这些户外高压和超高压组合电器共同
6、特点是以SF6断路器为核心，与其他高压电气设备进行组合，形式繁多，从较简单的145kV户外断路器与电流互感器及隔离开关组合在一起的小车式组合电器，到550kV户外设备本体（包括断路器、江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）2隔离开关与接地开关、光电式电流、电压互感器等设备的组合） ，通过插接式复合光缆，与就地 不止的控制保护智能柜连接在一起的完整超高压开关系统。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，负荷我国目前的国情和技术发展方向。随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土
7、地十分宝贵，低价越来越昂贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益。所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。有数据统计表明全户内型变电站一般用地仅为同类型、同规模户外常规站的25%左右。我国一些大城市已明确提出对主城区的终端220kV站、110kV站、35kV站必须采用全户内型，对于边缘城区有条件的也要采用全户内型。分散式变电站自动化系统的采用，电缆大量减少，主控楼在活动地板下敷设电缆，取消电缆夹层，主控楼建筑面积减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。1.2
8、 原始资料及分析1按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建 1 中型 110kV 变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。 110kV 进线 2 回，出线 2 回,近期 110kV 上犹变电站最大负荷2.3MW,cos=0.9,架空线路 34KM 一回，110kV 崇义变电站最大负荷2.0MW,cos=0.87,架空线路 27kM 一回。35kV 出线 6 回，其中 1 回备用,各用户正常生产时最大负荷2.3MW,cos=0.85，架空线路 6 回。10kV 出线 10 回，
9、其中 2 回备用, 各用户正常生产时最大负荷1.8MW,cos=0.9，架空线路 8 回。变电所用变用电负荷总加 38.5KW。所用变用电负荷总加 38.5KW。3北110kV 侧电源 1 电源 235kV 侧 10kV 侧图 1-1 待设计变电站2、变电站负荷情况及所址概况本变电站的电压等级为 110kV/35 kV /10 kV。变电站受两个电源供电，赣州变为 600MVA，容抗为 0.38,南康变为 800MVA，容抗为 0.45.线路 1 为 30kM, 线路 2 为 20kM, 线路 3 为 25kM。出线方向 110kV 向北，35kV 向西，10kV 向东。该地区自然条件：站址极
10、限最高气温：41.5 极限最低气温：-5.8所址最大风速：28-30M/S主导风向：N-NNE站址年平均降水量：1580mm站址概括，站址地层由红黄色粉质粘土组成，地下水无侵蚀性，站址场地标高为：海拔高程：+191.40M。本地区无污秽，土壤电阻率 8000.cm。本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成变电站一次部分设计。3.负荷资料：本变电所为周围地区 35KV 及 10KV 电网供电，负荷资料如下：表 1-1 110KV 负荷资料:负 荷 名 称 Pmax（MW） cos Qmax（Mvar）110KV 上
11、犹变电站 2.3 0.9 1.14110kV 崇义变电站 2.0 0.87 1.13待设计变电站 江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）4表 1-2 35KV 负荷资料:负 荷 名 称 Pmax（MW） cos Qmax（Mvar）6 路 35KV 出线 2.3 0.85 1.43表 1-3 10KV 负荷资料:负 荷 名 称 Pmax（MW） cos Qmax（Mvar）10 路 10KV 出线 1.8 0.9 0.87所用变用电负荷总加 38.5KW，发展规划期 5 年，负荷年均增长率 5%。1.3 本论文的设计任务及主要工作主接线设计：分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压
12、母线的接线方式、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。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表示出短路电流的计算结果。主要电气设备选择1） 选 择 110kV 主 变 侧 、 35kV 侧 出 线 及 10kV 主 变 侧 的 断 路 器 及 隔 离 刀 闸 。2） 选择 110kV,35KV 主变低压侧母线。3） 选择 10kV 主母线的支持绝缘子及穿墙套管。4） 选择限流电抗器如有必要装设及 10kV 最大一回负荷的出线电缆。5） 选择 10kV 主母线电压互感器。6） 。选择 10kV 出线电流互感器。电气设备配置1） 各电压
13、等级电压互感器配置2） 各回路电流互感器配置3） 各电压等级避雷器配置所用电设计1） 根据要求计算所用电负荷2） 选择所用变压器型式、台数、及容量3） 设计所用电接线主变压器保护设计，35kV 和 110kV 侧出线主保护设计5第二章 电气主接线设计2.1 主变压器选择2.1.1 变压器的工作原理变压器的基本工作原理就是电磁感应原理。变压器的一次绕组接通交流电源，在绕组内流过交变电流产生磁动势，在磁动势的作用下，铁芯中产生交变磁通 ，即一次绕主从电源吸取电能转变成磁能，在闭合的铁芯中一次绕组、二次绕组同时切割磁力线，由于电磁感应作用，分别在一、二次绕组上产生感应电动势 E1 和 E2。如此是将
14、二次绕组与外电路负荷接通，在二次绕组感应电动势作用下，便有电流通过负载，铁芯中的磁能又转变成电能。变压器在传递电能的过程中，铁芯中的交变磁场通过一、二次绕组每一线匝中都产生相同的感应电动势，变压器一二次绕组的匝数不同，所产生的感应电动势也不同，这就是变压器变换交流电压、电流的原理。图 2-1 变压器原理图2.1.2 变压器容量和台数的选择原则一、主变压器容量的选择原则1、按电网发展规划选择主要变压器容量 主变压器容量一般按变电所造成后 510 年的发展规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年的符合发展。对于城市郊区变电所，选择的主变压器容量应与城市发展规划相结合。一般应采用负荷平衡法选择变
15、电所主变压器的容量。2、按电压等级选择主变压器容量变电所主变压器容量选择的一般原则为电压等级高，变电所密度低，主变压器的容量就要选择大些。电压等级低、变电所密度高，一般变压器的容量可江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）6选择小些。3、根据变电所负荷性质和电网结构来选择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及过负荷能力时，在允许时间内应保证用户的一级和二级负荷；对于一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部符合的7080。4、同级电压的单台变压器容量的级别35KV 变电所单台主变压器容量一般选用 3.15MVA、4.0
16、0MVA、6.30MVA及 8.00MVA。110KV 变电所单台主变压器容量一般选用 31.5MVA、40MVA 及 50MVA三种。220KV 变电所单台主变压器容量一般选用 120KV、180MVA 两种规格。5、按容载比确定主变压器的容量变电容载比即电网变电所主变压器容量（KVA） ，在满足供电可靠性基础上与对应的王宫最大负荷（KW）之比值。国家城市电力网规划设计导则中规定，电网变电容载比一般为220KV 电网：1.61.935110KV 电网：1.82.1二、主变压器台数的选择原则1、变电所供电可靠性的选择35220KV 变电所一般应配置两台或以上变压器，当一台变压器退运时，其负荷自
17、动转移至正常运行的变压器，此时变压器的负荷不应超过其短时允许的过载容量，以及通过电网操作将变压器的过载部分转移至冲压电网。符合这种要求的变压器运行率可用下式计算，即(2-1)%10)(NPK变压器运行率T变压器短时的允许过载率K变压器台数N单位变压器额定容量P当取变压器过载率 ，过载时间 ，则按上式计算变压器的运行率为3.1Kh2时， （近似值） ；2%65T7时， （近似值） ；3N%87T时， （近似值） ；4102、110KV 变电所主变压器台数的选择110KV 变电所，一般安装131.5MVA、 140.0MVA、150.0MVA、231.5MVA、240.0MVA 、250.0MVA
18、、340.0MVA 、350.0MVA 主变压器，建设规模本期建设可安装 1 台，发展时安装 2 台，最终安装 3 台。三、本设计主变压器的选择1、综上所诉本设计最终规模采用 3 台 50MVA 容量变压器，目前选择 2 台SFSZ9/110 型变压器；变压器参数如下：高压： 中压：%25.180%5.2.8低压： .联结组别： dYNyn空载损耗： KW6.3负载损耗： 189空载电流： %.0短路阻抗： ， ，5.21U%18731 5.632U2、校验根据该地区用电负荷特点，拟建设 110/35/10KV 变电所一座，选用SFSZ940000/110 主变压器 2 台。主变压器总容量为
19、80000KVA。变电所的容载比为根据国家城市电力网规划设计导则中规定，电网变电容载比一般为35110KV 电网：1.82.1，则满足要求。计算变压器的运行率，可见该变电所当一台主变压器停运时 ，能满足主要用电负荷的供电。3、中性点接地方式110KV 采用中性点直接接地方式。主变压器中性点经隔离开关直接接地，以便于系统灵活选择接地点。10KV 采用中性点经消弧线圈接地方式。单相接地允许带故障运行 2 小时，供电连续性好。4、无功补偿无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置，采用集中补偿的方式，集中安装在变电所内有利于控制电压水平。向电网提供可调节的容性无功。以补偿多余的感性无功，减少
20、电网有功损耗和提高电压。江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）8为提高电网的经济运行水平，根据无功补偿的基本原则，在 10KV 每段母线上各接一组由开关投切的分档投切并联电容器成套装置，供调节系统的无功负荷。2.1.3 负荷计算及主变压器选择要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷） 、10kV 负荷、35kV 负荷和 110kV 侧负荷。由公式(2-2)nitcpKS1%)(os某电压等级的计算负荷cS同时系数（35kV 取 0.9、10kV 取 0.85、35kV 各负荷与 10kV 各负
21、tK荷之间取 0.9、站用负荷取 0.85）该电压等级电网的线损率，一般取 5%各用户的负荷和功率因数cos、P站用负荷计算 MVASz 04.%)51(8.035. 10kV 负荷计算 kv 85.17)()9.(.1035kV 负荷计算 VASkv 34.)()685.32(35 110kV 负荷计算 Mkv 59.%)1(7.09(.10考虑到 5 年左右的负荷发展，给出的负荷增长率为 5%；其中负荷曲线及负荷构成认为不变。对于本变电所，应考虑只有一台变压器运行时，保证对一级，二级负荷的WP4.83.2.maxvar514QVAS2.17)(5ax9供电，或者保证总负荷 70%80%部分
22、的供电。这种保证是考虑了变压器正常过负荷能力的。本变电所考虑只有一台变压器运行时保证总负荷的 80%部分的供电，即 12.2*0.8=9.76MVA 来选择变压器容量，由标准变压器额定容量，选额定容量为 10000KVA 的两台主变压器并列运行。变压器相数：除了超高压的一些变压器以外，变压器一般选择三相产品。绕组及连接方式：本变电所供电用户有 35KV、10KV 两个电压等级，需采取三绕组变压器。绕组连接方式有 Y、两种，我国变压器 110KV 绕组均采用 Y0连接。35KV 系统在中性点装设消弧线圈，故需采取 Y 连接，引出中性点。10KV绕组采用连接。变压器阻抗的确定：变压器阻抗即指绕组间
23、的漏抗,其数值大小主要取决于结构和材料。从稳定和供电电压质量考虑，希望阻抗比较小。而阻抗小会使短路电流增加。因此，变压器阻抗的确定必须从系统稳定、功率流向、无功、保护、调压等诸多方面进行综合考虑。就当前变压器制造工艺来说，降压变压器低压、中压、高压三个绕组一般自铁心向外依次排列，因此高、低压绕组之间的阻抗也就最大。变压器调压方式的确定：本变电所负荷变动比较大，为了保证供电可靠性及电压质量，拟选用有载调压变压器，调压绕组为 110KV 绕组，35KV 侧无载调压。变压器的冷却方式：以往 110KV 变压器往往采取风冷方式解决散热问题，而近年来，片式散热器大量应用，取代管式散热器成为主流，散热效果
24、显著改善，故可以采用自冷方式，简化了变压器辅助系统的设计、安装与维护。综上所述，本设计选择两台主变压器，型号 SFSZ7-10000/110。相关参数如下：表 2-1 110KV 变电站主变参数短路阻抗负载损耗额定电压（kV）空 载损 耗 （kW）空 载电 流（%）连接组号 HVMVMVLVHVLV江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）10189KW5.10/%.25.38/2.1036.60.36YNynoD1110.5% 6.5%17.5%S F S Z 7-10000/110高压绕组额定电压等级： 110kV额定容量：10000KVA性能水平代号有载调压方式绕组数：三绕组冷却方
25、式：风冷相数：三相中性点接地方式：变压器中性点的接地方式是由电网中性点的接地方式决定的。我国 35KV 及以下电压等级的电网一般采取中性点不接地方式运行，这是因为中性点不接地时若发生单相接地故障，故障线路的非接地相电压升高为线电压，但系统仍可以维持对用户正常供电，提高了供电可靠性。但对于 110KV 等较高电压的系统，为了使相绝缘承受线电压而增加的设备投资很大，超过了单相接地维持供电所能带来的效益。且 110KV 及以上系统如采取中性点不接地，受到接地电弧过电压的威胁较较低电压等级的系统要大。因此我国 110KV 电网采取中性点直接接地方式，而 35KV 及以下一般采取不接地方式。在本设计中，
26、两台主变的 110KV 中性点均经接地专用隔离开关接地。经隔11离开关接地是为了便于运行调度灵活选择接地点，控制零序网络的结构。主变 35KV 中性点不直接接地，但出于限制电弧接地过电压等考虑，在35KV 系统单相接地时的接地电流大于 10A 时，应装设消弧线圈进行补偿。主变 10KV 为三角形接线，无中性点。10KV 电网中性点不接地，这两者是吻合的2.2 电气主接线的要求现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必
27、须满足以下基本要求。根据变电所的性质和所在系统中的地位和作用不同，对变电所的主接线可靠性宜提出不同的要求。主接线的可靠性是接线方式一次、二次设备可靠性的综合。对主接线可靠性可以作定量的计算，但需要各种设备的可靠性指标、各级线路、母线故障率等原始依据。一般情况下，在主接线设计时缺乏准确的可靠性计算所需的原始资料，而且计算方法各异，也不成熟，故通常不作定量计算，及时进行了可靠性计算，其结果也只做参考。通常采用定性分析来比较各种接线的可靠性，一般比较以下几项：2.2.1 可靠性（1）断路器停电检修时，对供电的影响程度。（2）进线或出线回路故障，断路器拒动时，停电范围和停电时间。（3）母线故障或母线检
28、修时，停电范围和停电时间。（4）母线联络断线器或母线分段断路器故障的停电范围和停电时间；（5）全停的机率。2.2.2 灵活性主接线的灵活性主要体现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，具体情况如下：（1）满足调度正常操作灵活的要求，调度员根据系统正常运行的需要，能方便、灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置，是电力系统处于最经济、最安全的运行状态。（2）满足输电线路、变压器、开关设备停电检修或设备更换方便灵活的要求。设备停电检修引起的操作，包括本站内的设备检修和系统相关的厂、站设江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）12备检修引起的站内的操作是否方便灵活。（3）满足接线过度
29、灵活。一般变电所都是分期建设的，从初期接线到最终接线的形成，中间要经过多次扩建。主接线设计要考虑接线过渡过程中停电范围最少，停电时间最短，一次、二次设备接线的改动最少，设备的搬迁最少或不进行搬迁。（4）满足处理事故的灵活性。变电所内部或系统发生故障后，能迅速地隔离故障部分，尽快恢复供电操作的方便和灵活性，保障电网的安全稳定。2.2.3 经济性经济性是满足接线可靠性、灵活性要求前提下，尽可能地减少与接线方式有关的投资。主要内容如下：（1） 采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。在投产初期回路数较少时，更有条件采用设备用量较少的的简化接线。能缓装的设备，不提前采购装设。（2） 在设备形式
30、和额定参数的选择上，要结合工程情况恰到好处，避免以大代小，以高代低。（3） 在选择接线时，要考虑到设备布置的占地面积大小，要力求减少占地，节省配电装置征地的费用。变电所电气主接线的可靠性、灵活性和经济性是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用不同，对变电所电气主接线的性能要求也有不同的侧重。2.3 各种接线形式及特点2.3.1 变压器一线路组接线13图 2-2 线路变压器电气主接线形式形式是一台变压器与一条线路构成一个接线单元。优点：变压器线路组接线是最简单的接线方式，设备最少、高压配电装置简单、占地面积小、本回路故障对其他回路没有
31、影响。缺点：可靠性不高；线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。2.3.2 桥接线江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）14图 2-3 双断路器桥型接线原理当有两个变压器线路接线的回路时，在其中加一连桥，则成为桥型接线。优点：内桥的优点是连接桥断路器接在线路断路器的内侧，线路的投入和切除比较方便，当线路发生故障时，仅线路断路器都断开，不影响其他回路的运行。外桥的优点外桥接线只能用于线路短、检修和故障少的线路中。在变电所中有穿越功率经过时也采用外侨。缺点：内桥的缺点当变压器发生故障时，与该台变压器相连的两台断路器都断开，从而影响了一回未发生故障线路的运行。外桥的缺点
32、当线路发生故障时需动作与之相连的两台断路器，从而影响一台为发生故障的变压器的运行。2.3.3 单母线接线15图 2-4 双电源供电单母线接线方式单母线接线是一条汇流母线，电源线和负荷线均通过一台断路器接到母线上。优点：接线简单、清晰，采用设备少、造价低、操作方便、扩建容易。缺点：可靠性不高，担任一连接元件故障，断路器拒动或母线故障，将造成整个配电装置全停，母线或母线隔离开关检修，整个配电装置亦将全停。2.3.4 单母线分段接线图 2-5 单母线分段接线方式单母线分段用断路器将母线分段，分段后母线和母线隔离开关可分段轮流检修。优点：这种接线形式简单、清晰，采用设备少，操作方便、扩建容易，可靠性高
33、。缺点：当分段断路器故障时，整个配电装置会全停母线和母线隔离开关检修时，该段母线上连接的元件都要在检修期内停电。江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）162.3.5 双母线接线图 2-6 双母线不分段接线方式这种接线形式每一元件通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上，两组母线通过联络断路器连接。优点：灵活性可靠性高，运行和调度灵活，扩建方便。缺点：增加一条母线和母线隔离开关，增加了设备及相应的构支架，加大了配电装置的占地和工程投资；母线和母线隔离开关检修时，倒闸操作复杂，容易发生误操作；隔离开关操作闭锁接线复杂；母线联络断路器故障，整个配电装置将全停。2.3.6 带旁路母线的母
34、线制接线图 2-7 带旁路母线的双母线接线带旁路的母线的接线可分为单母线带旁路、单母线分段带旁路、双母线带17旁路、双母线分段带旁路优点：解决了断路器和保护装置检修不停电的问题缺点：增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资旁路断路器代替各回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。2.4 变电站主接线的选择主接线方案的比较与确定电气主接线是电力系统设计的主要组成部分，它不仅标明了各主要设备的规格、数量，而且反映了各设备的作用、连接方式和回路间相互关系，是变电所电气部分的主体，直接影响着配电装置的布置和继电保护配置选择，对电力系统的运行可靠性、灵活性和经济性起决定作用。我国变电
35、所设计技术规程SDJ2-79 规定：“变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方面和节约投资等要求。 ”变电所电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。1、供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先必须满足这个要求，具体如下：（1） 、断路器检修时，不宜影响供电。（2） 、断路器、母线故障及母线检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。（3） 、尽量避免出现变电所全部停运的情况。2、主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性，具体要求为：（1） 、调度灵活
36、，操作简便。应能灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。（2） 、检修时应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的运行及对用户的供电。（3） 、扩建时，应能容易地从初期过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装线路而不互相干扰，并且对一次、二次部分的扩建工作量最少。3、主接线在满足可靠性和灵活性的要求前提下应做到经济合理，具体要求为：（1） 、投资节省。主接线应力求简单，合理减少断路器等一次设备的数量。主接线应使继电保护不过于复杂，并能限制短路电流，以减低设备造价。（2） 、节约占地。土地
37、是国家宝贵的资源，主接线设计要为配电装置布置江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）18创造条件，尽量使占地面积减少。特别是尽量不要占用良田。（3） 、降低电能损失。应通过合理选择变压器种类、容量、数量来避免出现多环节降压而增加电能损失。待设计的 110KV 变电所共有 110KV 进线 2 回，变电站受两个电源供电，赣州变为 600MVA，容抗为 0.38,南康变为 800MVA，容抗为 0.45.线路 1 为 30kM, 线路 2 为 20kM, 线路 3 为 25kM，出线 2 回；35KV 出线 6 回；10KV 出线 10 回。电气主接线的基本形式有单母线接线、单母线分段接线
38、、双母线接线、双母线分段接线、增设旁路接线、桥式接线等。现就本变电所 3 个电压等级的主接线方案进行比较选择.(1)、110KV 系统：本变电所 110KV 系统进线 2 路，出线 2 路，内桥和外侨接线都不适用，单母线接线方式对于 2 路电源进线没有意义，应采用多段母线方式，双母线及双母线分段接线设备投资和土建投资均有较大增加，且运行操作中出现较多倒闸操作，比较复杂，容易发生误操作事故。双母线（分段）接线能保证任一段母线检修时维持对所有用户的供电，这对于本变电所来说并无必要。所以单母线分段是比较好的选择。综上所述，单母线分段能满足 110KV 系统运行可靠、灵活的要求，且比较经济，本变电所
39、110KV 进线出线均已确认继而避开了单母线分段的缺点。故选择单母线分段作为本变电所 110KV 系统的主接线方式。（2）35KV 系统。本变电所 35KV 系统进线 2 路，出线 6 路，有可能有一级，二级负荷需双电源供电，因此可靠性较差的单母线接线不能使用。在将母线分段后，给一级，二级负荷供电的双路出线可分别接至两段母线上，可靠性得到了较好的保证，此时我们就可以主要从经济的角度来比较方案。双母线及双母线分段接线设备投资和土建投资均有较大增加，且运行操作中出现较多倒闸操作，比较复杂，容易发生误操作事故。双母线（分段）接线能保证任一段母线检修时维持对所有用户的供电，这对于本变电所来说并无必要。
40、所以单母线分段是比较好的选择。由于 35KV 系统当前多采取固定式成套配电装置，出线断路器之间不具备迅速互换的能力。而 35KV 断路器（含回路元件）一旦出现故障，检修时间比较长，对用户供电影响较大，所以应加设旁路母线。为了节约投资，可将旁路断路器与分段断路器合二为一。综上所述，35KV 系统采取单母线分段带旁路（旁路兼分段）接线。（3） 、10KV 系统。本变电所 10KV 系统进线 2 路，出线 10 路，有重要用户需双电源供电。由于存在重要用户，因此可靠性较差的单母线接线不能使用。在将母线分段后，给重要用户供电的双路出线可分别接至两段母线上，可靠性得到了较好的保证，此时我们就可以主要从经
41、济的角度来比较方案。双母19线及双母线分段接线设备投资和土建投资均有较大增加，且运行操作中出现较多倒闸操作，比较复杂，容易发生误操作事故。双母线（分段）接线能保证任一段母线检修时维持对所有用户的供电，这对于本变电所来说并无必要。所以单母线分段是比较好的选择。由于 10KV 系统当前多采取中置手车式成套配电装置，出线断路器之间具备迅速互换的能力。一旦某一回出线断路器出现故障，可以迅速将备用断路器手车换上，对用户供电影响不大。且当前使用的 10KV 断路器一般检修周期相当长，有的甚至免检修，所以无须加设旁路母线。综上所述，10KV 系统采取单母线分段接线。至此，本变电所主接线方式已经选定，列表如下
42、：表 2-2 电所主接线方式电压等级 接线方式110KV 单母线分段35KV 单母线分段带旁路（分段兼旁路）10KV 单母线分段2.5 站用电接线的选择一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。上述两种方案如图 2-8 及图 2-9 所示。图 2-8 单母线分段接线不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）20扩建时需向两个方向均衡发展图 2-9 单母线接线经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的单母线分段接线。 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠
43、性、灵活性差 备少、投资小21第三章 短路电流计算3.1 概述3.1.1 短路的概念、类型、危害所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间会相遇地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生了短路故障。电力系统简单短路故障共有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中三相短路又称为对称短路，其他三种类型的短路都称为不对称短路。电力系统的运行经验表明，单相接地短路发生的几率最大，约占 70%左右；两相短路较少；三相短路发生的几率最少。三相短路发生的几率虽然少，但后果
44、较严重，所以要给以足够的重视，况且，从短路计算的方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法以后，都归结为对称短路的计算。因此对三相短路电流的研究具有重要的意义。各种短路的示意图和代表符号参见表 3-1表 3-1 各种短路的示意图和代表符号短路种类 示意图 代表符号三相短路 f（3）两相短路 f（ 1，2）江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）22两相短路接地f（2）单相接地短路f（1）一般情况下三相短路电流大于两相和单相短路电流。三相短路时，由于短路回路中各相的阻抗相等，尽管三相的短路电流比正常时的电流大，幅度增大，电压也比正常时急剧降低，但三相仍然保持对称，故称之为对抗短路。
45、在计算短路电流时，通常把电源容量视为无穷大的电力系统，在这样的系统中，当某处发生短路时，电源电压维持不变，即短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减，为了选择和校验电气设备，载流导体，一般应计算下列短路电流。短路电流周期分量有效值KI稳态短路电流有效值短路全电流最大瞬时冲击值bi短路全电流最大有效值BI短路容量KS发生短路的原因很多，既有主观原因也有客观原因，但其根本原因还是电气设备载流部分相与相之间或相与地之间的绝缘受到损坏。主要有以下几个方面：绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。人为误操
46、作，如运行员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。挖地沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。短路故障对电力系统的正常运行和电气设备有很大危害。短路类型、发生地点和持续的时间不同，其后果也不同。可能只破坏局部地区的正常供电， ，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危害后果一般有以下几个方面：23（1）发生短路时，由于电源供电回路的总阻抗突然减少以及由此产生暂态过程，使短路电流急剧增加，可能超过额定值的许多倍。（2）短路会引起系统电压大幅度下降，对用户影响很大。（3）当短路发生地点离店远不远而持续时间有较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停
47、电，这是短路最严重的后果。（4）发生不对称短路时，线路的三相不平衡电流所产生的总磁通会在相邻的通讯线路上感应出很大的电动势，干扰通讯系统的正常运行。3.1.2 计算短路电流的目的在变电所的电气设计中，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个方面：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，均需要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电流；计算短路后较长时
48、间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流的冲击值，用以校验设备动稳定。3、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需各种短路电流时的短路电流为依据进行整定和校验。4、在选择继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作依据。5、屋外配电装置时，要按短路条件校验，软导线的相间，相对地安全距离6、设计接地装置。7、进行电力系统运行及故障分析等。3.1.3 短路电流计算的原则1、计算短路电流用于验算电器和导体的开断电流、动稳定和热稳定时，应按本工程的设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据，如变电所一般应以 2 台或 3 台主变压器容量计算，并适当考虑
49、电网 510年的远景发展规划进行计算。2、计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。短路点应选择在短路电流为最大的地点。3、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算。江西理工大学 2010 届本科生毕业设计（论文）244、计算 10KV 及以上高压电网短路电流时，一般将元件的电阻略去不计，如果短路电路中总电阻R 大于总电抗X 的 1/3 时，则则线路和其他元件的有效电阻任应计入。5、计算 1000V 以下低压电网短路电流时，一般不允许忽略短路回路中电气设备的电阻值。6、计算某一电压级的短路电流时，应用平均电压。7、计算高压系统短路电流时，一般采用标幺值方法、短路功率法进行计算。计算 1000V 以下低压配电网的短路电流时，一般采用有名值方法计算。8、计算短路电流用于验算电气和导体的开断电流，动稳定和热稳定时，应按本工程的设计规划内容计算。一般以最大运行方式下的三相短路电流为依据。9、计算短路电流时，
