1、四川理工学院成人教育学院毕 业 设 计 (论 文 )题 目 35kV 降压变电所电气一次部分初步设计 教学点 专 业 年 级 姓 名 指导教师 定稿日期： 2011 年 6 月 1 日1目 录摘 要 31 绪论 .42 设计任务书 .52.1 设计题目 .52.2 待建变电所基本资料 .52.3 35kV 和 10kV 用户负荷统计资料 .52.4 待建变电所与电力系统的连接情况 .52.5 设计任务 .52.6 图纸要求 .52.7 设计中采用的原始资料及数据 .63 变电所主电路的设计 .73.1 变电所电气主接线的设计 .73.2 电源进线选择与比较 .93.3 变电所主变压器的选择 .
2、123.4 无功补偿的计算 .153.5 主变压器容量的计算 .153.6 所用变压器容量计算 .164 短路电流计算 .174.1 短路电流计算的目的 .184.2 计算短路电流一般规定 .185 电气设备的选择设计 .195.1 变电所主变压器容量和台数的确定 .195.2 电气主接线的确定 .205.3 短路电流水平 .215.4 电气设备的选择 .225.5 配电装置的选型 .245.6 互感器的配置 .255.7 继电保护的配置 .265.8 直流系统 .275.9 测量表计 .275.10 电缆设施及电缆 .2725.11 防雷接地规划 .276 结束语 .30致谢 错误！未定义书
3、签。参考文献 32摘 要本设计参考类似工程而做，共分三个部分。第一部分为设计任务书，主要介绍新建变电所的基本资料、35kV 和 10kV 用户负荷统计资料、主电路的设计，待建变电所与电力系统的连接情况、设计任务及要求。第二部分为变电所计算部分，包括负荷计算、无功补偿计算、主变容量选择计算、所用电容量选择计算、短路电流计算；以及新建变电所主方案的确定、主要设备选择过程及结果等。第三部分包括图纸和参考文献。关键词：变电所设计；设计说明书；短路电流计算；设备选择与设计31 绪论电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理地驾驭电力，必须从电力工程设计的设计原则和方法上来理解和掌握其精髓，提高电力
4、系统的安全可靠性和运行效率，从而达到降低生产成本、提高经济效益的目的。在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中的作用已为人所共知：它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响人民的物资与文化生活水平的提高，影响整个社会的发展42 设计任务书2.1 设计题目设计题目为 35kV 降压变电所电气一次部分初步设计。2.2 待建变电所基本资料（1）设计变电所在城市郊外，主要向城市市区及变电所附近农村和工厂供电。（2）确定本变电所的电压等级为 35kV/10kV，35kV 是本变电所的电源电压，10kV 是二次电压。（3）待设计变电所的电源，由单回 35kV 线路送到本变电所；在低压侧1
5、0kV 母线送出四回线路，备用二回线路，在本所 35kV 母线有二回输出线路。该变电所的所址在公路旁边，地势平坦，交通方便。2.3 35kV 和 10kV 用户负荷统计资料35kV 和 10kV 用户负荷统计资料见表 2-1 和表 2-2。最大负荷利用小时数 4800h，同时率取 0.9，线路损耗取 6%。表 2-1 35kV 用户负荷统计资料用户名称 最大负荷 cos回路数 重要负荷百分数（%）35kV 黑山线 1650 0.85 1 30%35kV 盐场线 2900 0.85 1 60%表 3-2 10kV 用户负荷统计资料序号 用户名称 最大负荷（kW） cos回路数 重要负荷百分数（%
6、）1 轧花一线 1000 0.9 1 70%2 轧花二线 1900 0.9 1 70%3 水泵站线 600 0.9 1 50%4 皮革厂线 1100 0.9 1 90%5 预计负荷 3300 0.9 1 70%2.4 待建变电所与电力系统的连接情况待建变电所与电力系统的连接情况如图 2-1 所示。2.5 设计任务（1）设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行比较，确定一个较佳方案。5（2）选择本变电所主变的台数、容量和类型。（3）进行必要的短路电流计算。（4）选择所需要的电气设备。2.6 图纸要求绘制变电所电气主接线图及所选“八”的有关图纸。2.7 设计中采用的原始资料及数据（1）
7、土壤电阻率：600 m；（2）污秽等级：级；（3）各级电压短路容量：35kV 三相短路电流20kA、10kV 三相短路电流16kA；（4）地震基本烈度：7 级；（5）无功补偿装置的配置：2750kVar。系统 待 设 计 5kV变 电 所图 2-1 待建变电所与电力系统的连接图63 变电所主电路的设计3.1 变电所电气主接线的设计电气主接线是变电所电气设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统整体及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确处理好各方面的关系。全面分析有关影响因素，
8、通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。3.1.1 主接线设计的依据（1）变电所在电力系统中的地位和作用：一般变电所的多为终端或分支变电所，电压一般为 35kV。（2）变电所的分期和最终建设规模：变电所建设规模根据电力系统 510年发展计划进行设计，一般装设两台主变压器。（3）负荷大小和重要性：对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电，对于二级负荷一般也要两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电，对于三级负荷一般只需一个独立电源供电。（4）系统备用容量的大小：装有两台及以上主变电器的变电所，当其中一台事故断
9、开时其余主变压器的容量应保证该变电所 70的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电。3.1.2 主接线设计的基本要求我国变电所设计的技术规程规定：“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，及负荷性质等条件的确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节省投资等要求” 。3.1.3 变电所主接线设计的基本原则（1）一般变电所接线特点：一般变电所多为终端或分支变电所，降压供电给附近用户或一个企业，全所停电后，只影响附近用户或一个企业供电。（2）电压等及接线一般变电所电压等级多为 35110kV。35110kV 配电装置中当出线为两回7时，一般
10、采用桥形接线，在变电所 610kV 配电装置中：一般采用分段单母线或单母线接线。（3）变压器台数及型式一般为两台主变压器，当只有一个电源时，也可只装一台主变压器，主变压器一般为双绕组或三绕组变压器。（4）补偿装置一般不装设调相机或静止补偿装置，有些变电所内装有提高功率因数为目的的并联电容器补偿装置。3.1.4 变电所 610kV 侧短路电流的限制限制变电所 610kV 侧短路电流不超过 1631、5kA，以便选用断路器，并且使选用的电缆面积不致过大、一般采用下列措施之一：（1）变压器分列运行在变电所中，母线分段电抗器的限流作用小，故采用简便的两台变压器分列运行的办法来限制短路电流。（2）在变压
11、器回路装设电抗器或分裂电抗器当变压器容量大，分列运行还不能满足限制短路电流的要求时，可以在变压器回路装设分列电抗器或电抗器。（3）在出线上装设电抗器当 610kV 侧短路电流很大时，采用其他限流措施不能满足要求时，就要采用在出线上装设线路电抗器的接线，但这种接线投资大，需要建设两层配电装置楼，故在变电所中一般不采用出线装设电抗器的接线。3.1.5 主接线中的设备配置（1）隔离开关的配置断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联，以便于进行不停电检修。中性点直接接地的普通变压器均应通过隔离开关接地。接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开
12、关。（2）接地刀闸的配置为保证电器和母线的检修安全，35KV 及以上母线每段根据长度装设 12组接地刀闸，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上。（3）电压互感器的配置电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并满足测量、保护、同期和自动装置的要求，电压互感器配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不8得失压 ，同期点的两侧都能提取电压。635kV 电压等级的每组主母线的三相上都应装设电压互感器。（4）电流互感器的配置凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。在未装设断路器的回路的下列地点也应装设电流互感器：变压器中性点、变压器的出
13、口、桥形接线的跨条上等。（5）避雷器的配置配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。下列情况的变压器中性点应装设避雷器：直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，对中性点为全绝缘的变压器，若变电所为单进线且单变压器运行时；在中性点不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。变电所 10kV 及以下进线段避雷器的配置应遵照执行。3.2 电源进线选择与比较根据设计题目给定的条件和变电所设计技术规程的有关规定，现进行待设计的变电部分的初步设计如下：3.2.1 电路的设计及主变压器的选择按照变电所设计技术规程 （SDJ279）的第 23 条规定“35
14、60kV 配电装置中，当出线为 2 回时，一般采用桥型接线时，当出线为 2 回以上时，一般采用分段单母线或单母线接线。出线回路数较多、连接的电源较多、负荷大或污秽环境中的 3560kV 屋外 配电装置，可采用双母线接线” 。本变电所可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。（1）方案 1：采用单母线分段接线9其优缺点：对重要用户，可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作，但需限制一部分用户的供电。单母线分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。单母线分段便于过度为双母线接线。（2）方案 2：四角形接线其优缺点如下：断路器数
15、等于回路数，比相同回路数的单母线分段接线少一台断路器，即经济灵活而可靠性又高。检修任一断路器时，全部电源和引出线仍可继续工作。检修任一断路器和两侧隔离开关时，多角形接线的环形被断开，此时，其他回路发生短路故障时，多角形接线就可分裂成两个独立部分。由于在不同运行方式下，通过每个回路电流不同，使继电保护整定也较复杂。（3）方案 3：采用内桥接线10其优缺点如下：两台断路器 1DL 和 2DL 接在引出线上，线路的切除和投入是比较方便的。当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。当变压器故障时，列如：变压器 1B 故障，与变压器 1B 连接的两台断路器 1DL 和 3DL 都将
16、断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。（4）方案 4：采用外桥接线其优缺点如下：当变压器发生故障或需要切除时，只断开本回路的断路器即可。当线路故障时，列如引出线 1X 故障，断路器 1DL 和 3DL 都将断开，因而变压器也被断开。外桥接线适用于线路较短，变压器按经济运行需要经常切换且有穿越性功率经过的变电所。以上四个方案，所需 35kV 断路器和隔离开关的数量的比较说明其经济性。方案比较 单母线分段 四角形 内桥 外桥11断路器台数 5 4 3 3隔离开关组数 8 12 8 6分析比较：方案 1 所用设备多，不经济
17、，当任一回路的断路器检修时，该回路全部停电。方案 2 虽供电可靠，但仍有开环运行的可能，且继电保护装置整定复杂，所以这两种方案不符合本设计要求。桥式接线且有工作可靠、灵活，使用电器最少，且装置简单清晰和建造费用低等特点。因此，为了节省投资，引出线数目不多时，宜采用桥式接线，考虑该变电所为了经济运行，变压器需要经常切换，35kV 线路发生故障的机会少。所以选择方案 4 为最佳接线。变电所 10kV 母线侧的馈线多，为了提高单母线接线供电的可靠性和灵活性，在母线故障或检修时不致对所有车间全部停电，宜采用单母线分段的接线对重要的一、二类负荷，采用双回路送电，分别接在 10kV段和段，经过经济和技术比
18、较，淘汰了设备多、投资大、运行操作不便的双母线接线和单母线经分段带旁路母线的接线，正常运行时，分段断路器是接通的。变电所 10kV 接线图3.3 变电所主变压器的选择3.3.1 主变压器容量和台数的确定（1）主变压器容量的确定主变压器的容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年的负荷发展。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，当有两台变压器时，每台变压器应能负担起总负荷的 70%左右，以便在一台变压器停止工作时，另一台变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷供电的连续性。12（2）主变压器台数的确定为保证供电
19、的可靠性，避免一台变压器故障或检修时，影响对用户的供电，变电所一般应装设两台主变压器。3.3.2 负荷计算（1）负荷计算的目的在变电所设计中，通过广泛的负荷调查，掌握了该变电所供电范围内的全部用电设备的额定容量，那么这些设备容量的总和是否就等于计算负荷呢？显然不是！这是因为用电设备不可能全部运行，其中一定有些设备处于检修状态，有些停止工作，有些处于空载或轻载运行等等，况且每台设备也不可能全部满负荷，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因而，计算负荷的确定是否合理，直接影响到电气设备选择的合理性、经济性。如果计算负荷确定的过大，将使电气设备选的过大，造成投资和有色金属的浪费；而计算负荷确定的
20、过小，则电气设备运行时电能损耗增加，并产生过热，使其绝缘老化，甚至烧毁，造成经济损失。因此，考虑以上种种因素，可知在工程设计中计算负荷通常比设备容量总和要小些，并应根据不同的情况，选择正确的计算方法来确定计算负荷，之后根据计算负荷选择变压器的容量及有关电气设备。（2）负荷计算中用到的主要公式：有功计算负荷：P30=KdPe；无功计算负荷：Q30=P30tg ；视在计算负荷：S30=P30/cos ；计算电流：I30=S30/( 3UN)；总的有功计算负荷：P30=KPP30；总的无功计算负荷：Q30=KQQ30；总的视在计算负荷：S30= 230QP；总的计算电流；I30=S30/( UN)。
21、（3）根据设计任务书及博州电力公司提供的有关数据，负荷计算如下：10kV 侧：a.轧花厂一、二线Pe(1)=1000+1900=2900kW Kd=0.7 cos=0.9 tg =0.484有功计算负荷：P30(1)=0.72900=2030 kW无功计算负荷：Q30(1)=20300.484=982.52kVar视在计算负荷：S30(1)=2030/0.9=2255.56kVA计算电流：I30(1)=2255.56/( 310.5)=124.02Ab.水泵站线Pe(2)=600kW Kd=0.9 cos=0.9 tg =0.484有功计算负荷：P30(2)=0.9600=540 kW无功计算
22、负荷：Q30(2)=5400.484=261.36kVar视在计算负荷：S30(2)=540/0.9=600kVA13计算电流：I30(2)=600/( 310.5)=32.99Ac.皮革厂线Pe(3)=1100kW Kd=0.6 cos=0.9 tg =0.484有功计算负荷：P30(3)=0.61100=660 kW无功计算负荷：Q30(3)=6600.484=319.44kVar视在计算负荷：S30(3)=660/0.9=733.33kVA计算电流：I30(3)=733.33/( 310.5)=40.32Ad.其它线（预测负荷）Pe(4)=3300 kW Kd=0.7 cos=0.8 t
23、g =0.75有功计算负荷：P30(4)=0.73300=2310 kW无功计算负荷：Q30(4)=23100.75=1732.5kVar视在计算负荷：S30(4)=2310/0.8=2887.5kVA计算电流：I30(4)=2887.5/( 310.5)=158.78Ae.10kV 侧总的计算负荷有功、无功同时系数可取： KP=0.9 KQ=0.9根据公式（1-5） ，总的有功计算负荷P30(10)=0.9(2030+540+660+2310)=4986kW根据公式（1-6） ，总的无功计算负荷Q30(10) =0.9(982.52+261.36+319.44+1732.5) = 2966.
24、24kVar根据公式（1-7） ，总的视在计算负荷S30(10)=224.9648=5801.62 kVA根据公式（1-8） ，总的计算电流I30(10)=5801.62/( 310.5)=319.02A35kV 侧：a.黑山线Pe(1)=1650 kW Kd=0.3 cos=0.85 tg =0.62有功计算负荷：P30(1)=0.31650=495 kW无功计算负荷：Q30(1)=4950.62=306.9kVar视在计算负荷：S30(1)=495/0.85=582.4kVA计算电流：I30(1)=582.4/( 337)=9.09Ab.盐场线Pe(2)=2900 kW Kd=0.7 co
25、s=0.85 tg =0.62有功计算负荷：P30(2)=0.72900=2030 kW无功计算负荷：Q30(2)=20300.62=1258.6kVar14视在计算负荷：S30(2)=2030/0.85=2388.2kVA计算电流：I30(2)=2388.2/( 337)=37.27Ac.35kV 侧总的计算负荷有功、无功同时系数可取： KP=0.9 KQ=0.9根据公式（1-5） ，总的有功计算负荷P30(35)=0.9(2030+495)=2272.5kW根据公式（1-6） ，总的无功计算负荷Q30(35) =0.9(306.9+1258.6) = 1408.95kVar根据公式（1-7
26、） ，总的视在计算负荷S30(35)=2295.1408.7=2673.84 kVA根据公式（1-8） ，总的计算电流I30(35)=2673.84/( 337)=41.72A3.4 无功补偿的计算功率因数 cos 值的大小反映了用电设备在消耗了一定数量有功功率的同时向供电系统取用无功功率的多少，功率因数高（如 cos =0.9） ，则取用的无功功率少，功率因数低（如 cos =0.5） ，则取用的无功功率大。功率因数过低对供电系统是很不利的，它使供电设备（如变压器、输电线路等）电能损耗增加，供电电网的电压损失加大，同时降低了供电设备的供电能力。因此提高功率因数对节约电能，提高经济效益具有重要
27、的意义。（1）未补偿前由第一章计算可知：10kV 侧 P30（10）=4986kW S30（10）=5801.62 kVAcos = P30（10）/ S30（10）=4986/5801.62=0.86考虑到变压器也要消耗掉一定的无功功率，按电力部门的具体要求，若35kV 侧的功率因数不得低于 0.9，则 10kV 侧功率因数取 cos =0.920.93,才能满足要求。现取 0.93。根据公式 Qc= P30（tg - tg ）可得 10kV 侧无功补偿容量为：Qc= P30（10） （tg - tg ）=4986（tg tg ）86.0cos193.0cos1=49860.20=997.2
28、 kVar（2）补偿后10kV 侧 P30 （10）=4986kW 不变Q30 （10）= Q30（10）-Qc=2966.24-997.2=1969.04 kVarS30 （10）= = =5360.72 kVA2)10(32)10(3QP2204.1964815变压器损耗 PT0.015 S30 （10）=0.0155360.72 =80.41 kWQT0.06 S30 （10）=0.065360.72 =321.64 kVar35kV 侧 S30 （35）= 2)10(32)10(3 TTQP= )6494.896=5560.19 kVA补偿后的功率因数 cos （1）= P30（35）
29、/ S30 （35）=（4986+80.41）/5560.19=0.910.9显然满足要求。3.5 主变压器容量的计算主变压器容量的计算：由第二章计算可知，无功补偿后变电所 35kV 侧总的视在计算负荷：S30 （ 35）= 5560.19 kVA因而，(1)装设一台主变时主变容量可选为： kVASkVASTN19.560630)3(0（一台 S9-6300/35）(2)装设两台主变时主变容量可选为：T .8219.57.（两台 S9-4000/35）本工程设计本期只上一台主变，型号为 S9-6300/35。变压器的技术数据产品型号 S9-6300/35额定容量（kVA） 6300高压 35额
30、定电压（kV）低压 10.5连接组标号 Y,d11空载损耗（kW） 7.9空载电流（%） 0.7负载损耗（kW.75） 高低 34.5短路阻抗(%.75) 高低 7.5冷却方式 油浸自冷温升(K) 553.6 所用变压器容量计算所用变压器容量计算详见下表：所用变压器容量计算表台数 容量（kW）序号 负荷名称 单位容量（kW） 安装 运行 安装 运行一、动力负荷1 综合自动化系统 1.8 1.8 1.8162 通信电源 0.5 0.5 0.53 整流电源 3.3 2 1 6.6 3.34 空调机 1 5 3.5 3.55 检修用电 20kVA 1动力负荷P1=（1.8+0.5+3.3+3.5）/
31、0.85=10.7(kVA)二、照明负荷序号 负荷名称 面积（ ）2m单位面积照明功率（W/ ）2m负荷（W）1 主控室 46.5 40 18602 户外场地照明 3000照明负荷P2=4.86kWSjs=0.85P1+P2=13.955(kW)Seb= )(54.1kVAKftSjs式中 Kt-温度系数取 0.95Kf-负荷填充率允许负荷系数 1.04K-裕度系数 1.1因而选用容量为 30kVA 的所用变压器174 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定某接线方案是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电
32、气设备时，为了保证各种电气设备和导体，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，这就需要用短路电流进行校验。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方法和整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。4.2 计算短路电流一般规定验算导体和电器的动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流应按本工程的设计规划容量计算。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式。选择导全和电器用的短路电流，应考虑电容补偿装置放电电流的影响。选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大
33、的点。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计算。185 电气设备的选择设计5.1 变电所主变压器容量和台数的确定（1）主变压器容量确定原则主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于重要负荷的变电所，应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。同级电压的单台降压变压器
34、容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。（2）主变压器台数确定原则对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 12 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。根据电力工程电气设计手册 （电气一次部分）的要求，并根据本变电所的具体情况和可靠性的要求，以及今后 510 年城市负荷的增长，由于该变电所为城郊变电所，主变压器容量应于城市规划相结合，并适当考虑到远期1020 年的负荷发展要求，
35、选用同型号的三相双绕组变压器两台。（3）主变容量的选择经计算知，主变压器的最大负荷为 S30 （35）=5560.19kVA。对具有两台主变的变电所，其中一台主变的容量应大于等于 70%的全部负荷或全部重要负19荷，两者中取最大值作为确定主变容量的依据。根据 S30 （35）可求出主变容量应为 3892.13kVA（计算过程见第二章第三节） ，可选用 S9-4000/35 节能型电力变压器;对装设一台主变，其容量应为 6300kVA，但考虑到今后 510 年内的发展情况并根据精河县“十五”国民经济发展规划报告， “十五”期间精河县计划投产有较大耗电项目，并结合规划要求，且由绪论中负荷预测可知需
36、加大主变压器容量，因而选用两台 S9-6300/35 型变压器作为主变，二次电压为10kV。本期只上一台主变，型号为 S9-6300/35。（4）过负荷能力校验关于过负载能力校验的计算略去，因所选主变容量6300kVA3892.13kVA。5.2 电气主接线的确定5.2.1 主接线的设计原则设计变电所电气主接线时，所遵循的总原则：符合设计任务的要求；符合有关的方针、政策和技术规范、规程；结合具体工程的特点，设计出技术经济合理的主接线。为此，应考虑下列情况：（1）确定变电所在电力系统中的地位和作用各类变电所在电力系统中的地位是不同的，所以对主接线的可靠性、灵活性和经济性等的要求也不同，因此，就决
37、定了有不同的电气主接线。（2）确定变压器的运行方式有重要负荷的农村变电所，应装设两台容量相同或不同的变压器。农闲季节负荷低时，可以切除一台，以减少空载损耗。（3）合理地确定电压等级农村变电所高压侧电压普遍采用一个等级，低压侧电压一般为 12 个等级，目前多为一个等级。（4）变电所的分期和最终建设规模变电所根据 510 年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台主变压器。当技术经济比较合理时，终端或分支变电所如只有一个电源时，也可只装设一台主变压器。（5）开关电器的设置在满足供电可靠性要求的条件下，变电所应根据自身的特点，尽量减少断路器的数目。特别是农村终端变电所，可适当采用熔断器或接地开关等简易
38、开关电器，以达到提高经济性的目的。（6）电气参数的确定最小负荷为最大负荷的 60%70%，如果主要负荷是农业负荷，其值为2020%30%；按不同用户，确定最大负荷利用小时数；负荷同时系数 Kt：35kV 以下的负荷，取 0.850.9；大型工矿企业的负荷，取 0.91；综合负荷功率因数取 0.8，大型冶金企业功率因数取 0.95；线损率平均值取 8%12%，有实际值时按实际值计算。按 GB500599235110kV 变电所设计规范 （国家标准）的有关规定，本变电所为简易变电所，从投资方面考虑要减少投资，但要保证供电可靠性，因而按照规程要求：5.2.2 35kV 侧的接线方式出线为三回，考虑到
39、主变不会经常投切，线路检修操作方便、便于扩建和采用成套配电装置等因素，采用单母线接线方式。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源 1 或电源 2 获得电能。每条引出线回路中都装有断路器和隔离开关，靠近母线侧的隔离开关称作母线隔离开关，靠近线路侧的隔离开关称作线路隔离开关。按照规程要求，单母线接线 3566kV 配电装置的出线回路数不超过 3 回。断路器选用六氟化硫断路器。5.2.3 10kV 侧的接线方式对 10kV 侧的接线方式，按照规程要求，采
40、用单母线简易分段接线方式。单母线分段接线的优点：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，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电和不致使大面积停电。按照规程要求，单母线简易分段接线 3566kV 配电装置的出线回路数为 48 回时。不对重要用户回路，均以双回线路供电，以保证供电的可靠性。考虑到减小配电装置的占地和占用空间，消除火灾、爆炸的隐患及环境保护的要求，断路器选用性能比少油断路器更好的户外高压真空断路器。5.3 短路电流水平5.3.1 短路的危害发生短路时，由于部分负荷阻抗被短接掉，供电系统的总阻抗减小，因而短路回路中短路电流
41、比正常工作电流大得多。在大容量电力系统中，短路电流可达几万安培甚至几十万安培。如此大的短路电流会对供电系统产生极大的危害。（1）短路电流通过导体时，使导体大量发热，温度急剧升高，从而设备绝缘；同时，通过短路电流的导体会受到很大的电动力作用，使导体变形甚至损坏。21（2）短路点的电弧可能烧坏电气设备的载流部分。（3）短路电流通过线路，要产生很大的电压降，使系统的电压水平速降，引起电动机转速突然下降，甚至停转，严重影响电气设备的正常运行。（4）短路可造成停电状态，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。（5）严重的短路故障若发生在靠近电源的地方，且维持时间较长，可使并联运行的发电
42、机组失去同步，严重的可能造成系统解列。（6）不对称的接地短路，其不平衡电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信线路、电子设备及其他弱电控制系统可能产生干扰信号，使通讯失真、控制失灵、设备产生误动作。由此可见，短路的后果是十分严重的。所以必须设法消除可能引起短路的一切因素，使系统安全可靠地运行。5.3.2 短路电流计算的目的(重了)（1）择电气设备和载流导体时，需用短路电流校验其动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能的最大短路电流时不至于损坏。（2）选择和整定用于短路保护的继电保护装置时，需应用短路电流参数。（3）选择用于限制短路电流的设备时，也需进行短路电流计算。根据本变电所电源侧 510 年的
43、发展规划，计算出系统最大、最小运行方式下的短路电流，为母线系统的设计和电气设备的选择做好准备，若短路电流过大，就要考虑采取限流措施。由以上计算数据可见，各电压等级的最大短路电流均在短路器一般选型的开断能力（20kA）之内，所以不必采用价格昂贵的重型设备或者采取限制短路电流的措施，采用一般型号的短路器就可以了。5.4 电气设备的选择电力系统中的各种电气设备，其运行条件不完全一样，选择方法也不完全相同，但对他们的基本要求是相同的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常运行条件进行选择，并且按短路条件校验其热稳定和动稳定。根据电气设备选择的一般原则，按正常运行情况选择设备，按短路情况校验设备。同时兼顾今
44、后的发展，选用性能价格比高，运行经验丰富，技术成熟的设备，尽量减少选用设备的类型，以减少备品备件，也有利于运行、检修等工作。5.4.1 断路器的选择高压断路器是根据其主要技术参数来选择的。即根据：额定电压；额定电流；装置种类；构造型式；开断电流（或断流容量） ；热稳定和动22稳定等。下面叙述具体选择的方法：（1）按额定电压选择UeUw式中：Ue断路器的额定电压；Uw断路器所在电网的额定电压。（2）按额定电流选择IeIgd式中：Ie断路器的额定电流；Igd最大长期工作电流。（3）按装置种类选择装置种类是指断路器装设的场所。装在屋内的选用屋内型，装在屋外的选用屋外型。当屋外配电装置处于严重污秽地区
45、或积雪覆冰严重的地区，应采用高一级电压的断路器。（4）按构造型式选择高压断路器的构造型式很多，但各有不同的特点。农村变电所过去常采用少油断路器和多油断路器。随着农村模式变电所的建立，新型的 SF6 断路器、真空断路器已被农村变电所采用。（5）按额定开断电流选择断路器除满足正常工作条件外，还要求它能可靠地切断最大短路电流。一般用额定开断电流来表示断路器开断短路电流的能力。按额定开断电流选择断路器时，必须满足这样的条件，就是在给定的电网电压下，高压断路器的开断电流不应小于高压断路器的灭弧触头开始分离电路内的短路电流有效值，即IekdIdt式中：Iekd断路器的额定开断电流，kA；Idt短路器灭弧触
46、头开始分开瞬间的短路电流有效值，kA。（6）校验短路时的热稳定 dzrtI2式中：t断路器的热稳定时间，s； rI断路器在 t s 内的热稳定电流，kA。（7）校验短路时的动稳定ijich式 中 ： ij断 路 器 的 极 限 通 过 电 流 的 幅 值 ， kA； ich三 相 短 路 冲 击 电 流 ，kA。5.4.2 隔离开关的选择隔离开关应根据下列条件选择：额定电压、额定电流、装置种类、构造型23式。此外，还需校验动稳定和热稳定。选择隔离开关的要求和方法，与断路器相同，但不需要校验其断流容量。5.4.3 母 线 的 选 择变电所屋内和屋外配电装置的主母线、变压器等电气设备与配电装置母线
47、之间的连接导线、各种电器之间的连接导线，统称为母线。选择配电装置中的母线主要考虑：母线的材料；母线截面的形状；母线截面积的大小；校验母线的热稳定；对 110kV 以上的母线还应校验是否发生电晕。（1）母线材料的选择配电装置的母线材料有铜、铝和钢。铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性强，是很好的母线材料。但它在工业上有重要的用途，而且储量不多，价值较贵，因此铜母线只用在空气中含腐蚀性气体（如靠近海岸或化工厂）的屋外配电装置中。铝的电阻率为铜的 1.72 倍，重量只有铜的 30%，而且储量多，价值也低，因此，在屋内和屋外配电装置中广泛采用铝母线。但当铝与铜或其它金属连接时，由于铝在常温下迅速氧化，生
48、成一层氧化铝薄膜，它的电阻很大（电阻率达到 m10） ，而且不容易清除。同时铜铝之间有电位差，使铝受到严重腐蚀，接触电阻更大，造成运行中温度增高，高温下腐蚀更会加快，这样的恶性循环致使接触处温度更高。解决这个问题的方法，一般采用特制的铜铝过渡连接器（由铜板和铝板焊成的部件） ，但其效果不太理想。因此，人们又研究出一个新的方法，即利用超声波搪锡工艺，将铝和铜的接触表面挂上一层薄锡，效果很好，成功地解决铜铝电化学腐蚀问题。钢电阻率为铜的 68 倍，而且用在交流电路中还会产生很大的涡流损耗和磁滞损耗，因此，在实际应用中使用的较少。但钢母线价格较低、机械强度高，故在变电所中，可适用于电压互感器和小容量变压器的高压侧。（2）母线截面形状的选择母线的截面形状应保证集肤效应系数尽可能低，散热良好，机械强度高，安装简单，连接方便。变电所配电装置中的母线截面目前多采用矩形、圆形和绞线圆形。矩形母线主要用在 35kV 及以下的屋内配电装置中。圆形母线主要用在 35kV 以上的屋外配电装置中。采用圆形截面的目的是为了防止产生电晕，因为圆形截面母线消除了电场集中的现象，而矩形截面母线的四角电场强度集中，易引起电晕。绞线圆形截面母线多采用钢芯铝绞线，其耐张性能比单股母线好，在允许电流相同的条件下，钢芯铝绞线的直径比单股母线直径大，其表面附近的
