35kV城镇变电所电气系统设计--毕业论文.doc

本科生毕业设计35kV城镇变电所电气系统设计 系部名称： 电子工程系 专业班级：电气工程及其自动 学生姓名： 指导教师： 职 称： The Graduation Design for Bachelors Degree35kV Town Substation Electrical System DesignCandidate：Specialty：Electrical Engineering and AutomationClass：Supervisor：Tutor. 本科生毕业设计摘 要本设计以生产实际为依据，以变电所的最佳运行状态为基础，系统的阐明了35kV变电所设计的基本方法和步骤，经过多方面的校验，是满足实际生产需要的一套最优设计方案。该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定；（2）负荷分析；（3）短路电流的计算；（4）继电保护的选择与整定；（5）防雷与接地保护等内容。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。关键词：35kV；变电所；负荷计算；设备选型；继电保护ABSTRACTThe region of 35-voltage effect many fields and should consider many problems.Analy -se change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calc- ulation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the ch- oice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substa- tion, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the elec- tric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) load ana- lysis(3) the calculation of the short-circuit electric current (4) the choice and the settle of the protective facility (5) the contents to defend the thunder and protection of connect the earth. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power sys- tem then can change from the generate of the electricity to the supply the power. Key words: 35kV；Substation；Load calculation；Relay protection；Lightning protectionI目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题研究的目的和意义11.2课题的现状和发展趋势21.3主要内容和研究方法2第2章 负荷计算和无功补偿42.1负荷计算42.1.1变电所原始负荷资料42.1.2负荷计算方法42.1.3负荷计算过程52.2无功补偿82.3本章小结9第3章 主变压器台数和容量的选择103.1主变压器容量和台数的选择原则103.2主变压器的确定和所用变压器的确定123.3 本章小结12第4章 主接线的方案的确定134.1 电气主接线的设计原则134.2 电气主接线的选择原则134.3 主接线方案的确定144.4 本章小结15第5章 短路电流的计算165.1 短路计算的概述165.2 原始数据165.3 电力系统等值网路图165.4 短路电流计算175.5 本章小结20第6章 电气设备选型与校验216.1 高压隔离开关的选择与校验216.2 高压负荷开关的选择236.3 高压熔断器的选择与校验256.4 10kV自动真空重合器的选择与校验276.5 互感器的选择296.6 无功电容器的选择326.7 母线的选择与校验336.8 绝缘子的选择及校验376.9 本章小结38第7章 变电所二次回路和继电保护397.1 变电所的二次回路397.1.1概述397.1.2 变电所二次接线397.1.3 绝缘监视装置397.2 变电所继电保护407.2.1 主变压器保护意义及原则407.2.2 主变压器的保护与配合417.2.3 电力线路继电保护437.3 防雷与接地系统保护457.3.1 防雷系统457.3.2 接地系统保护497.4 本章小结49结束语50参考文献51致谢53附录54第1章 绪论1.1课题研究的目的和意义 我国农村变电所的建设是随着农村生产的抗旱、排涝需要用电诞生的，由于当时的电力应用周期短、效率低，农村电网建设没有得到各级部门的充分重视。对供电的可靠性考虑较小，投入的资金不多，一批城网淘汰下来的高压电气设备，重新投入到农村变电所使用，使原来农网设备落后的矛盾更为突出。常规变电所主变侧断路器采用多油断路器，10kV采用成套开关柜，是照搬城网变电所的一种模式。虽然设备的成套性好，技术性能及供电可靠性油了很大的提高，但由于设备技术参数偏高，检修维护工作量大，易渗漏油，给安全文明生产带来一定的困难。采用户内式布置，导致工程造价高、占地面积大、建设周期长，与农村经济尚不发达和国家土地资源紧张产生了矛盾，脱离了我国的农村实情，加重了农民的负担，直接影响了农网的发展和地方经济的发展1。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。建国以来，我国的城乡供电事业得到了迅速发展，同时也经历了一个不断认识、提高、完善的过程。为了了解我国农网的建设模式，更好的改变农网传统的设计方案和电网落后的面貌。电力行业“十二五”规划纲要提出，以电力结构调整为主线，加强对资源、环境因素的统筹、协调平衡供应侧和需求侧关系，电力结构优化和节能减排将成为两大重心。电力的需求已经导致已经成为“十二五”规划中的重中之重。为了完善国家电网的输送、分配、我国城乡的变电所更是需要更新换代，才能跟上国家的规划纲要。所以要坚持统筹城乡经济社会发展的基本方略，扎实稳步推进社会主义新农村建设。作为基础产业的电力工业，为了更好、更快地推进新农村建设步伐，国家电网公司初步制定了服务新农村、新城镇建设的战略规划。我国电力工业正从大机组、超高压、西电东送、全国联网的发展阶段，向绿色发电、特高压、智能电网的发展新阶段转变。农村变电所的设备的落后已经严重的影响和制约了农村经济的发展，本课题是根据农村城乡电网的实际发展情况和该城区的特点、使用习惯及经济基础的投入，以及城区提供的原始电力负荷资料进行了系统分析后而提出的适合该区的地面35kV变电所的初步设计。1.2课题的现状和发展趋势 农业供电始于19世纪末，最初是用小型发电站或发电机组供电。随着农业电气化和大电网的发展，逐渐出现了大型农村发电厂和由大电网供电的农村电力网。至第二次世界大战后，大电网供电迅速发展，在农业供电中的比重不断增长。到70年代，日本、苏联、美国、法国、联邦德国等国的农业用电已主要或几乎全部由大电网供给。适合农村特点的电源电网结构、专用电气设备、自动控制装置和运行技术不断发展，微型电子计算机在农村供电系统的控制、运行和管理方面也逐步得到应用。如今农村变电所多以35kV电压等级供电，从1998年农村电网第一批建设与改造工程开始，至今已经历经十二年，根据35kV变电所“户外式，小型化，造价低，安全可靠，技术先进”的建设原则，期间各种设计形式层出不穷，百花争艳。随着近几年技术的进步，设备不断地更新换代，开关设备的无油化已成为电力行业的一个目标。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所。,智能化电气设备的发展,特别是智能开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现,变电所自动化技术即将进入数字化新阶段。科学技术的发展是没有止境的,随着智能开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电所运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电所自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电所自动化系统在不远的将来将成为现实。总体来说我国变电所正在经历这由老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。经过这次的转型未来的农村变电所将会使农村供电布局逐步得到完善，安全供电水平和可靠性不断地提高，供电部门的经济效益和社会效益逐步上升。由于农村终端变电所投资少，建设周期短，还可加快其发展速度7。上述农村变电所建设方案的实施及今后的发展与采用先进的技术和设备分不开，所以应加速我国各种电气设备的研制、引进和开发工作。生产推广国产的质量高、成本低的电气设备，满足农村变电所的改造和发展的需要。 1.3本设计主要内容和研究方法本课题的整体设计方案完全按照原始资料进行设计，35kV单回路进线，通过35kV开关和隔离开关经联锁后送至相应变电站的变压器上，变压器采用有载调压方式输出6条10kV电源，并通过10kV侧压变柜二次电压取样后送至控制室主变调压器进行输出电压调整。首先，根据城区提供的资料来看，本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主。从功率需求，可靠性，线路要求等方面选择适当的供电方案。通过对供电负荷进行计算，在保证供电可靠性，小型化户外，低投入，技术先进的前提下，选择初步的主接线形式和主变压器型号及容量。 其次，考虑到短路对系统的严重影响及对所选设备进行动稳态和热稳态的校验，拟定降压变电所相关节点并进行短路计算。再次，设计中还要考虑变电所主要元件保护装置的选择:35kV进出线保护；主变压器保护，主变压器保护设计中可采用速断电流保护、过电流保护、过负荷保护；10kV母线保护；10kV侧保护。此外还进行防雷保护的设计和计算，提高整个变电所的安全。最后，确定最终的电气主接线方案，结合主接线方案确定变电所的总设计方案。本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主，有一处二类负荷、其余均为三类负荷。初步计划采用需要系数法；对各台区及全台区总的负荷进行了具体计算，变电所的位置和主变压器的台数及容量选择，参考电源进线方向，综合考虑设置变电所的有关因素，结合全区的计算负荷以及扩建和设备的需要，确定变压器的台数和容量。通过对原始资料的分析，首先对城镇中工业生产负荷和周围商业区及居民生活用电负荷进行计算和无功补偿整定。在保证供电的可靠性，安全性，结合全台区的计算负荷以及扩建和备用的需要，选择不同的主接线形式和变压器的型号及容量，确定变压器的台数和容量。对变电所的电气设备各相关节点进行短路计算，根据计算结果进行电气设备的选择和校验。在变电所主要元件保护装置设计方面，主要设计主变压器保护和线路保护方案设置。在配电系统设计过程中，为了使用电的可靠性提高，根据城镇用电负荷分布情况，完成变电所的二次系统设计继电保护和防雷与接地系统设计。最后将各部分组合，完成整体设计。第2章 负荷计算和无功补偿2.1负荷计算2.1.1变电所原始负荷资料本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主，有一处二类负荷，其余均为三类负荷，35kV单回路进线、10kV侧采用单母线分段接线、6条10kV出线。负荷统计如下表所示。表2.1负荷统计表回路序号回路名称用户类型设备容量（kW）需用系数功率因数变压器台数线长（km）供电回路负荷级别1第一区生活用电7000.70.92201513商业用电8000.50.81农产品加工4000.70.72第二区生活用电7000.750.92152013工业用电7000.60.6灌溉用电6000.850.83第三区医院用电2000.80.83213224第四区生活用电8000.80.92121313商业用电9000.60.815第五区生活用电6000.750.92101213灌溉用电7000.80.826第六区生活用电6000.80.92101613灌溉用电5000.850.822.1.2负荷计算方法我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需要系数法和二项系数法。需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，适用于计算变配电负荷，最为简便。二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷。因此，本设计选用需要系数法来计算负荷2。主要的公式有：有功计算负荷 （2.1）无功计算负荷 （2.2）视在计算负荷 （2.3） 计算电流 （2.4） 式中 为用电设备组上的需要系数。 为用电设备组上的总容量之和。 为用电设备组的平均功率因数。 为对应用电设备组的正切值。 为用电设备组的额定电压。2.1.3负荷计算过程第一区负荷计算：生活用电 P30= KdPe=0.7700=490 kWQ30= P30=4900.43=210.7 kvar商业用电 P30= KdPe=0.5800=400 kWQ30= P30=4000.72=288kvar 农产品加工 P30= KdPe=0.7400=280 kW Q30= P30=2801.02=285.6 kvar第一区合计 = 490+400+280=1170 kW=210.7+288+285.6=784.3 kvar因此，总的计算负荷为（有功同时系数与无功同时系数=0.9， =0.95）P30=11700.9=1053 kW Q30=784.30.95=745.1 kvar S30=1290 kVA 74.48A其他区负荷计算与一区类似，省略。全区总负荷计算： 各区总设备容量 =1900+2000+200+1700+1300+1100=8200 kW 各区总有功功率=1053+1309.5+144+1062+891+814.5=5274 kW 各区总无功功率=745.1+1094+103.4+630.8+543+478.7=3595 kvar 各区总视在功率S30=6383 kVA 总计算电流 I30=S30 /UN =6383 /10= 367.2A总平均功率因数 全区用电负荷，见表2.2。表2.2 全区用电负荷计算回路名称用电设备名称设备容量Pe（kW）需用系数Kd功率因数计算负荷有功功率无功功率视在功率计算电流第一区生活用电设备7000.70.92/0.43490210.7商业用电设备8000.50.81/0.72400288农场品加工设备4000.70.7/1.02280285.6合计19001170784.30.82/0.71053745.1129074.5第二区生活用电设备7000.750.92/0.43525225.8工业用电设备7000.60.6/1.33420558.6灌溉用电设备6000.850.82/0.7510367.2合计200014551151.60.77/0.821309.510941706.498.5第三区医院用电设备2000.80.83/0.68160108.8合计200160108.80.81/0.72144103.4177.310.2第四区生活用电设备8000.80.92/0.43640275.2商业用电设备9000.60.81/0.72540388.8合计170011806640.86/0.61062630.81235.271.3第五区生活用电设备6000.750.92/0.43450193.2灌溉用电设备7000.80.82/0.7540378合计1300990571.50.85/0.628915431043.458.2第六区生活用电设备6000.80.92/0.43480206.4灌溉用电设备5000.850.82/0.7425297.5合计1100905503.90.86/0.6814.5478.7944.754.5总区合计82000.83/0.67527435956383367.22.2无功补偿在工程设计的过程中，由于存在大量的感性负荷，从而使功率因数降低，如果在其充分发挥设备的潜力，改善设备运行性能，提高其自然功率因数的情况下，尚未达到规定的工程功率因数，则需考虑增设无功功率补偿装置。1、功率因数的危害及改善方法功率因数是指任意二端网络两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦（用cos表示），在数值上功率因数是有功功率与视在功率的比值3。2、功率因数对供电系统的影响在供电系统中输送的有功功率不变的情况下，无功功率增大，即功率因数下降，会出现如下情况：（1）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和无功损耗增加；（2）系统中的总电流会增加；（3）功率因数过低会使线路的电压损耗增大；（4）使电力系统的电气容量不能充分利用。3、无功补偿整定按规定变电所的高压侧的功率因数，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应该略高于0.90，这里取。假设功率因数由提高到，这时有功功率P30不变的条件下，无功功率由提高到,视在功率将由减小到。相应的负荷电流也减为。要使低压侧的功率因数由0.83提高到0.93，则低压侧需增设并联电容器 。补偿电容器容量计算如下：补偿前的变压器容量和功率因数为 S30=6383 kVA主变电器容量选择条件为，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选。这时变电所低压侧的功率因数为要使低压侧功率因数由0.83提高到0.93，低压侧需装设的并联电容器容量为Qc= 5311(tanarccos0.83tanarccos0.93)kvar=1487补偿后的全区负荷如下：低压侧有功负荷为 =5311 kW 低压侧无功负荷为 =Q30Qc=36111487=2124 kvar低压侧视在负荷为 =5720 kVA计算电流为=/=5720kVA/10kV=330.2A主变压器功率损耗为PT=0.015=0.0155720=85.8 kW QT=0.06=0.065720=343.2 kvar变电所高压侧的计算负荷为 =+PT=5311+85.8=5396.8kW = +QT=2124+343.2=2467.2 kvar=5934 kVA补偿后全区的功率因数为cos=/=5396.8/5934=0.9090.9，这一功率因数满足规定要求。注：LGJ-120导线在平均功率因数时三相架空线路功率损耗可以忽略不记。2.3本章小结 本章主要对供电区的负荷计算过程及无功补偿过程进行了阐述。供电区要求安全可靠的运行，最重要的就是满足负荷电流的要求，因此有必要对各分台区的电力负荷进行计算。本章采用需要系数法；对各台区及全台区总的负荷进行了具体计算，同时阐述了功率因数对供电质量的影响及相关改善办法，并对补偿整定的过程进行了计算。第3章 主变压器台数和容量的选择3.1主变压器容量、台数的选择原则主变压器容量、台数直接影响主接线的的形式和配电装置的结构。它的确定应综合各种因素进行分析，做出合理的选择。1、主变压器台数的确定（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供电有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有自备电源。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可以考虑采用两台变压器。（3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。（5）对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。2、主变压器容量的确定变压器容量和它所在电网功能相适应，一般情况下单位容量（MVA）费用、系统短路容量、运输条件等都是影响选择变压器容量时的因素。具体选择时，可遵循以下原则。（1）只装一台主变压器的变电所主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即 (3.1)（2）装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下几个条件：任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷的大约60%70%的需要，即 (3.2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 (3.3)适当考虑今后510年电力负荷的增长，留有一定的余地。干式变压器的过负荷能力较小，更宜留有较大的裕量。电力变压器额定容量是在一定温度条件下（例如户外安装，年平均气温为20）的持续最大输出容量（出力）。如果安装地点的年平均气温时，则年平均气温每升高1，变压器容量相应地减少1%。户外电力变压器的实际容量（出力）为： (3.4)户内电力变压器的实际容量（出力）为： (3.5)3、变压器型式的选择原则（1）相数的确定电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类，三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗减少1215。因此，在330kV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。（2）绕组数的确定变压器按其绕组数可分为双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式。当发电厂只升高一级电压时或35kV及以下电压的变电所，可选用双绕组普通式变压器。当发电厂有两级升高电压时，常使用三绕组变压器作为联络变压器，其主要作用是实现高、中压的联络。其低压绕组接成三角形抵消三次谐波分量。（3）调压方式的确定变电所在以下情况时，宜选用有载调压变压器：地方变电所、工厂、企业的自用变电所经常出现日负荷变化幅度很大的情况时，又要求满足电能质量往往需要装设有载调压变压器；330kV及以上变电站，为了维持中、低压电压水平需要装设有载调压变压器；110kV及以下的无人值班变电站，为了满足遥调的需要应装设有载调压变压器。（4）绕组接线组别的确定我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”联接。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。近年来，也有采用全星形接线组别的变压器，即变压器高、中、低三侧均接成星形。这种接线零序组抗大，有利于限制短路电流，也便于在中性点处连接消弧线圈。缺点是正弦波电压波形发生畸变，并对通信设备产生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。(5) 冷却方式的选择变压器的冷却方式主要有自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷变压器、SF充气式变压器等。3.2主变压器的确定和所用变压器的确定根据计算负荷表中的容量和变压器形式选择原则分析，最终决定选用二台SZ9-6300/35型有载双绕组自冷式变压器。此变压器铁芯片的叠积方式呈阶梯状，改变了传统的铁心叠积老工艺，改善了铁芯内部的磁路分布。从而使空载损耗、空载电流和噪声比传统叠积方式芯心的变压器分别降低20%，负载损耗降低15%。所用变压器容量一般选择所用电负荷容量的10%，为保证变电所内部全部停电情况下，有可靠的操作和检修电源，所用变压器装于35kV进线隔离开关前面，故所用变压器选择SC9-50/35/0.4kV型干式变压器一台，作所用微机装置及二次保护电源，同时作照明及检查、试验电源。所用变压器主要技术参数见表3.1。表3.1电力变压器主要技术参数型号容量(kVA)电压组合损耗(W)短路阻抗(%)空载电流(%)联结编号 外形尺寸(mm)轨距(mm)高压(kV)低压(kV)空载负载SZ9-6300/3563003532.5%107040387007.50.75Ydn114310300032001475SC9-50/3550350.421012506.52Yyn0115080016506003.3 本章小结 本章主要介绍在变电所的设计中主变压器的型号选择原则，容量的选择的原则及台数的选择，并且针对原始资料分析最终确定最后的选择型号。第4章 主接线的方案的确定4.1 电气主接线的设计原则变电所电气主接线根据变电所电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系，以及本变电所与电力系统的电气连接关系，通常以单线图表示。电气主接线中表示的主要电气设备有：电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及各种无功补偿装置等。主接线对变电所主要设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，所以电气主接线设计是变电所设计的重要环节4.2 电气主接线的选择原则电气主接线的基本要求：安全性、可靠性、灵活性、经济性、扩建性4。（1）具有安全性我们必须要保证人身和设备的安全，所以我们设计的时候需要在高压断路器的电源侧和可能反馈电能的另一侧必须安装高压隔离开关，在低压断路器的电源侧及可能反馈负荷的另一侧，必须安装低压刀开关，35kV及以上的线路末端我们应安装与隔离开关联锁的接地到闸，为了防止雷击造成短路或线路损坏，我们要在高压母线上及架空线路末端装设避雷器。（2）运行的可靠性断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（3）具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。（4）经济上合理接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。（5）应具有扩建的可能性电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等4.3 主接线方案的确定1、35kV主接线设计方案采用单母线接线优点：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：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。2、10kV主接线设计方案方案I：采用单母线接线优点：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：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：6110KV配电装置的出线回路数不超过5回；3563KV配电装置的回线数不超过3回；110220KV配电装置的出线回路数不超过2回。方案II：采用单母线分段接线优点：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，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故或检修时，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，常使架空线路出线交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：适用于变电所内安装2 台主变压器，10KV出线不宜超过6 回，35KV出线不宜超过8 回，110220KV出线不宜超过4 回。经过以上论证，决定采用单母线分段接线。主接线方式：35kV和10kV 侧均采用户外构架式布置，一次侧35kV单回路进线，采用户外单母线接线方式，二次侧采用单母线分段接线方式。当2台主变压器有单台独立运行时，补偿容量一般按照主变容量的10%15%来选择，设2组独立的电容器分别位于10kV的段、段母线上，35kV 母线或进线及10kV 母线、各10kV 出线分别设一组避雷器。本课题的变电所为终端变电所，变电所的进线段至母线的保护由上一级变电所的保护功能来实现，两台主变压器同时运行工作。接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关，接在变压器引出线上的避雷器不宜装设隔离开关。主变选择需要考虑10年的规划需要，适应用电负荷变化大、农村小水电多及电压变化大等特点。选用低磁密、低损耗、节能、免维护有载调压器变压器，调压范围为3532.5%。变压器35kV侧采用户外负荷开关加熔断器保护，当采用负荷开关加熔断器保护时，负荷开关用于正常运行时操作变压器，熔断器用于变压器保护，熔断器选用K型熔丝，因它具有全范围内有效和可靠地开断最小过负荷电流至最大故障电流。 4.4 本章小结 本章主要介绍电气主接线的设计原则、选择原则及最后的确定。主接线的设计应当简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握，复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。第5章 短路电流的计算5.1 短路计算的概述在对电力系统进行设计，以及在它的运行中，必须要考虑到可能会发牛的一些故障或者异常运行状况，以免这些故障会破坏到供电和电气设备的正常运行。有鉴于实际电力系统的运行状况，这些故障在相当多的时候是由某处发生了短路而造成的，因此，一方面要对电力系统的有关短路故障的知识有一个比较深刻的认识，另一方面还应该熟练的掌握电力系统进行短路计算的相关实用方法。一般的计算方法包括有实名制法、标么值法和短路容量法，本设计采用标幺值法进行计算5。 5.2 原始数据通过前面的一系列计算及对原始资料的分析，可知要建设一座35/10kV农村变电所，安装两台主变压器，型号为SZ9-6300/35型，容量为6300kVA,电压为35,阻抗电压UK%=7.5%。35kV电源进线20km，采用LGJ-120型导线。系统基准容量100MVA,最大运行方式电抗标幺值Xmin=0.04,最小运行方式电抗标幺值Xmax=0.06。5.3 电力系统等值网路图根据电力系统接线图，做出系统等值网路图。在高压电路的短路计算中，通常总电抗远比总阻抗大，所以一般只计电抗，不计阻抗。根据原始资料知系统基准容量为100MVA,考虑系统最大运行和最小运行方式时短路电流计算，设35kV母线短路点f1,10kV母线短路点f2,10kV负荷出线端短路点分别为f3、f4、f5、f6、f7、f8，详细短路点见图5.1。5.4 短路电流计算 通过以上工作，把一个复杂的系统简化成只有一个等效元件的系统，元件的一端是综合电势，另一端是综合阻抗和短路点。根据计算过程先求出各元件标幺值参数6。 1、系统电抗标幺值计算 系统最大运行方式下Xs =；系统最小运行方式下Xs =。 2、35kV进线电抗标幺值计算 查相关资料，得35kV LGJ-120型导线每千米电抗值=0.379,则20km线路电抗标幺值为 XL=0.37920=0.544图5.1 电力系统等值网路图 3、电力变压器电抗标幺值计算查表5.1，得SZ9-6300/35型变压器电压百分数为 Ud%=7.5，时间常数为Tf=0.0387s，则 1.190当系统处于最小运行方式下，即一台主变单独运行时；当系统处于最大运行方式下，即两台主变并列运行时。表5.1 SZ9-6300/35型有载调压变压器技术参数额定容量/kVA额定电压/kV额定电流/A损耗/kW阻抗电压（%）时间常数/s一次二次一 次二次空载负载UdURUX63003510.5104.05346.827.0438.77.50.61437.47480.0387 4、10kV出线负荷电抗标幺值计算 10kV出线选取 LGJ-95型架空导线。查相关资料，得10kV LGJ-95型导线每千米电抗值=0.342,则各出线线路电抗标幺值分别为=0.34215=4.65 5、短路电流的计算 （1）最大运行方式 （5.1） （5.2） （5.3） （5.4）（2）最小运行方式 （5.5） （5.6） （5.7） （5.8） f1点短路电流计算（1）最大方式运行 由式（5.1）得f1点三相短路电流周期分量标幺值 kA 由式（5.2）得f1点三相短路电流周期分量有效值 kA 由式（5.3）得f1点三相短路全电流冲击值为 kA 由式（5.4）得f1点两相短路全电流冲击值 kA （1）最小方式运行：由式（5.5）得f1点三相短路电流周期分量标幺值kA 由式（5.6）得f1点三相短路电流周期分量有效值kA由式（5.7）得f1点三相短路全电流冲击值为kA由式（5.8）得f1点两相短路全电流冲击值kA 其他短路点计算与f1点类似，省略。见表5.2表5.2 各短路点短路电流计算表短路点短路点额定电压UN/kV短路基准电压UB/kV最大运行方式最小运行方式/kA/kA/kA/kA/kA/kA35372.622.276.682.592.246.601010.54.624.0011.783.082.667.851010.50.940.812.400.880.762.241010.50.740.641.890.690.601.761010.51.050.912.680.950.822.421010.51.120.972.860.990.862.521010.51.120.972.860.990.862.521010.50.890.772.270.820.712.095.5 本章小结 本章主要详细阐述了标幺制法对系统最大运行方式及最小运行方式下选取的典型短路点的短路电流计算全过程，然后为了使所选电气设备具有足够的可靠性