凌海县60Kv变电所供电设计

摘要本毕业设计论文为60/10kV降压变电所电气部分设计，要求设计的变电所能长期可靠为其负荷供电。设计过程中遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，运用系统工程的方法从全局出发，正确处理生产与生活、安全与经济等方面的关系，实行资源的综合利用，节约能源和用地，对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进。在上述原则基础上，明确设计的目的，逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护、防雷保护规划、绘制电力图等主要工作，形成较为完整的论文。目前，电力技术已成为世界能源领域的主流技术，发电、输电、配电技术的进步，提高了供电的能力、质量和可靠性，扩大了电力应用范围，因此，变电所的合理设计也变得尤为重要。设计工作是工程建设的关键环节,做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。本论文即在遵循原则、合理规划、反复校验的基础上完成。关键词：变电所；变压器；短路电流；继电保护ABSTRACTThisthesisis60/10kVstep-downsubstationelectricaldesign,electricaldesignofvariableofthelong-termreliablesupplypowertotheload.Thedesignprocessfollowsthenationallawsandregulations,implementtheprogramguidelines,policiesandthebasicconstructionofnationaleconomicconstruction,fromtheoverallsituationbyusingsystemengineeringmethod,correctlyhandletherelationshipbetweentheproductionandthelife,safetyandeconomicaspectsofthecomprehensiveutilizationofresources,implementuse,energyandlandsaving,theproductionprocess,themainequipmentandthemainbodyoftheprojectshouldbereliable,advanced,applicable.Basedontheaboveprinciple,thedesigngoal,graduallycompletethemainvariableselection,theformulationofthemainelectricalwiring,short-circuitcurrentcalculation,electricalequipmentchoice,highvoltagepowerdistributionequipmentplanning,relayprotection,lightningprotectionplanning,drawingsandothermajorwork,hasformedacompletepaper.Atpresent,theelectricpowertechnologyhasbecomethemainstreamtechnologyintheworldinthefieldofenergy,powergeneration,transmission,distributionandtechnologyprogress,improvethepowersupplycapacity,qualityandreliability,theexpansionofthepowerscopeofapplication,therefore,reasonabledesignofthesubstationhasbecomeparticularlyimportant.Basedontheaboveprinciple,thedesigngoal,graduallycompletethemainvariableselection,theformulationofthemainelectricalwiring,short-circuitcurrentcalculation,electricalequipmentchoice,highvoltagepowerdistributionequipmentplanning,relayprotection,lightningprotectionplanning,drawingsandothermajorwork,hasformedacompletepaper.Thecompletionofthisthesisistofollowtheprinciple,reasonableplanning,repeatedlycheck.Keywords:substation;transformer;shortcircuitcurrent;relayprotection目录1绪论.11.1电力系统的一般概念.11.1.1对电力系统运行的基本要求.11.2变电所的作用和工作原理及分类.21.2.1变电所的作用和工作原理.21.2.2变电所的分类.21.3原始资料分析.21.3.1设计地区环境.21.3.2系统网络图如.31.3.310kV侧用户负荷表.31.4本设计基本要求.42负荷计算.52.1负荷计算的原则和目的.52.2负荷计算.53主变压器的选择及其无功补偿.93.1主变压器台数、容量的选择.93.1.1主变压器台数的确定.93.1.2主变压器容量的确定.93.2无功补偿.103.2.1提高功率因数的意义.103.2.2计算功率因数.114电气主接线的选择.124.1主接线的选择.124.1.1电气主接线的说明.124.1.2接线的设计原理和基本要求.124.2主接线方案.134.3主接线的确定.155短路电流计算.155.1短路计算概述.155.2短路计算条件.165.2.1电气系统短路电流计算条件.165.2.2短路电流的计算步骤.165.2.3限制措施.175.3短路过程分析.175.3.1由“无限大容量系统”供电的三相短路电流.175.3.2由“有限容量系统”供电时的三相短路电流.185.4标幺值法的基本原理.185.5短路电流的计算.195.5.1等值系统图化简.195.5.2各元气件标幺值归算.195.5.360kV侧K1点三相短路的电路图化简计算.205.5.410kV侧K2点三相短路的电路图化简计算.226电气设备的选择与效验.246.1概述.246.1.1电气设备选择条件.256.260kv侧电气设备选择.266.2.160kV侧高压断路器的选择.266.2.260kV侧隔离开关的选择.276.2.360kV侧电流互感器的选择.276.2.460kV侧电压互感器的选择.286.310kV侧电气设备选择.286.3.110kV侧断路器的选择.286.3.210kV侧隔离开关的选择.296.3.310kV侧电流互感器的选择.306.3.410kV侧电压互感器的选择.316.3.510kV侧高压开关柜的选择.316.3.610kV侧母线的选择.327继电保护.337.1继电保护概述.337.1.1继电保护配置要求.337.2继电保护配置类型及配置.347.2.1主变压器保护配置类型.347.2.2线路保护配置.357.3继电保护与自动装置的确定.388变电所的防雷保护.388.1变电所的防雷保护.388.1.1雷电过电压保护.398.1.2避雷器的选择.398.1.3避雷针的选择.408.1.4进线段保护.40结论.42参考文献.43附录图.44翻译部分.45英文原文.45中文译文.56致谢.67中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第1页1绪论1.1电力系统的一般概念电能是社会主义建设和人民生活不可缺少的重要的能源，电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，电能是由发电厂供给，因为考虑经济原因，发电厂大多建在动力资源比较丰富的地方，而这些地方又常远离大中性城市和工厂企业，这样需要远距离输送，经过升、降压变电所进行转接，在进一步的将电能分配到用户和生产企业。由于电力电能的重要特点是不能储存，因此电力电能的生产、输送、分配和使用是同时进行的，于是电力电能从生产到使用就构成一个整体，而由电力电能的生产、输送、分配和使用的发电机、变压器、电力线路及各种用电设备联系在一起组成的统一整体就称为电力系统。1.1.1对电力系统运行的基本要求1.保证供电的可靠性电力系统的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危机人身和设备的安全运行，造成十分严重的后果，给国民经济带来严重的损失，因此，对电力系统的运行首先要保证供电的可靠性。根据用户本身的重要程度可将负荷分为三类：第一类负荷：将中断供电会造成人身事故、设备损坏、产品报废，生产秩序长期不能恢复，人民生活混乱，政治影响大等的用户以及军工系统划属为第一类负荷，是重要负荷；第二类负荷：将中断供电会造成大量减产，人民生活会受到影响的用户划属为第二类负荷；第三类负荷：除一、二类负荷以外的一般用户属于第三类负荷；电力系统供电的可靠性，首先是保证第一类负荷，然后才保证第二类负荷，最后才是第三类负荷。2.保证良好的电能质量良好的电能质量有三个指标:频率、电压、谐波。超过或低于三个指标时，会严重危及系统中电气设备的安全运行而造成设备损坏、人身事故。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第2页3.提高系统运行的经济性电能生产的规模很大，消耗的能源在国民经济能源总消耗中占的比重很大，而且电能在生产、输送、分配时损耗的绝对值是相当可观的。因此，提高电力系统运行的经济性具有极其重要的经济意义。电力系统的经济指标一般是指火电厂的煤耗以及电厂用电率和电力网的网损率等。1.2变电所的作用和工作原理及分类1.2.1变电所的作用和工作原理变电所是电力系统的重要组成部分，它是变换和调整电压、变换和分配电能的场所，往往担负着向用电设备直接供电的任务。变电所一般由变压器、配电装置（包括高低压开关、电压和电流互感器、避雷器、母线等设备）及相应的各种构筑物，控制和信号设备，继电保护装置和测量仪表，通讯及电源设备，导线及电缆等组成。有些变电所考虑母线的功率因数较低，还装有电力电容器组静止补偿装置或调相机等设备上述设备中，除控制与信号部分，继电保护装置，测量仪表，控制电源和通讯等设备外，其余部分称为一次设备，由一次设备组成的网络系统称为一次系统。1.2.2变电所的分类按电压的升降分类，分为升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所多与发电厂建在一起，又称为发电厂升压站，它把发电机电压升高，经高压输电线路把电能送到远处的负荷区，或与其他的高压变电所联结成统一的电力网系统。降压变电所按性质和规模将划分为区域变电所、地方变电所、终端变电所三种。1.区域变电所（一次变）主要特点是电压等级高，进出回路多，变压器容量大，在系统中地位比较重要。其高压侧均在110kV以上，低压侧也在35kV以上，它由大电网供电，通过降压后主要向地方变电所供电。2.地方变电所（二次变）地方变电所多由区域变电所或发电厂供电，主要向终端变电所供电，它的高压侧一般为10110kV，低压侧多为610kV。3.终端变电所中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第3页多是工矿企业变电所和农村的乡镇变电所，它的高压侧多为1035kV，低压侧为310kV和0.4/0.22kV系统。终端变电所主要由地方变电所或发电厂供电，降压后直接向各种用电设备供电。本次设计的变电所是高压侧为60kV，低压侧为10kV的二次变电所配电系统和保护系统。1.3原始资料分析1.3.1设计地区环境本次设计的变电所为地区二次变电所，电压等级为60/10kV，电源进线由两回架空线同来，10kV侧负荷出线路13回。交通位置凌海变电所位于凌海市金城街城东102国道附近。其地理坐标为北纬4048，东经12145。地处辽西走廊，铁路、公路、航空、港口等交通条件十分优越。地形地貌凌海地处大凌河畔，地形平坦，地形变化总体趋势呈东高西低，最高海拔108.2m，最低海拔均为98.4m，相对最大高差9.8m，属平原。由于临近水源地下水充足，毗邻亚洲最大芦苇生产基地，土地极宜植被生长。气象情况待设计变电所所属大陆性气候，四季分明，气候变化较大。雨热同期。日照充足。年平均降水量580620mm，降水较少。年平均温度88.7，气候干燥寒冷。1.3.2系统网络图如待设计变电所中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第4页图1-1系统网络图1.3.310kV侧用户负荷表表1.1变电所10kV负荷表序号负荷名称远期最大负荷（kw）功率因数Tmax重要负荷所占比例回路数出线方式中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第5页1低压电气厂50000.913000702架空线2水源地31000.906000702架空线3电线厂29000.904000102架空线4砂轮厂27000.904500152架空线5矿山机械厂18000.887000852架空线6挖掘机厂17000.89300002架空线7电力学校18000.89250002架空线8辽河小区19000.88250001架空线9供热公司20000.85150001架空线1.线损率取5%。2.负荷的同时系数取0.8。3.有功负荷率取0.75；无功负荷率取0.82。4.要求变电所的平均功率因数补偿到0.95以上。1.4本设计基本要求供电工作要很好地为工业生产服务，切实的保障工业生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须做到以下基本要求：对于供电系统的基本要求可以简单的概括为：安全、可靠、优质、经济。（1）保障供电安全是值在供电的过程中，不应发生人员事故和设备故障。（2）保障供电系统的可靠性是对电力系统运行的基本要求。在电能的供应、分配和使用中，应满足电能用户对电能的可要性要求，实现连续不间断供电。（3）保障供电的优质,确保达到电客户对电压，频率等质量的基本要求。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第6页（4）应尽可量的减少供电系统的运行费用，降低投资成本。节约电能并且减少有色金属的使用量。2负荷计算2.1负荷计算的原则和目的负荷计算是供电设计环节中初步而又重要的环节，为合理的选择供电系统中的架空导线、断路器、隔离开关、变压器等设备奠定基础，使材料和电气设备能够得到充分利用并且还能满足电网的安全运行。此外，也为整个系统的继电保护提供了重要依据。负荷计算过大、过小都可能造成线路和配电设备寿命降低，影响供电系统的安全。因此，正确地对负荷进行统计是供配电系统设计的前提，也是供电系统实现可靠、安全、经济稳定运行的必要手段。目前，负荷统计方法主要有单位面积功率法、需要系数法、利用系数法、二项式法等。负荷分为单台用电设备和多台用电设备。目前常采用需要系数法对负荷进行统计。即用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。本文针对所有的负荷首先按需用系数是否一致进行分类，然后按相应公式进行计算。2.2负荷计算根据设计要求，按照需要系数法及以下计算公式:30edPK（2-1）23030/1QCOSPtg（2-2）23030/cosSP（2-3）30/eIU(2-4)表2.1变电所10kV负荷表中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第7页序号负荷名称远期最大负荷（kw）功率因数Tmax重要负荷所占比例回路数出线方式1低压电气厂50000.913000702架空线2水源地31000.906000702架空线3电线厂29000.904000102架空线4砂轮厂27000.904500152架空线5矿山机械厂18000.887000852架空线6挖掘机厂17000.89300002架空线7电力学校18000.89250002架空线8辽河小区19000.88250001架空线9供热公司20000.85150001架空线低压电气厂设备容量：maxcos50.91450ePSkw有功计算负荷：30.deK无功计算负荷：304095.6183.7varQptgk视在计算负荷：2223030.450.SPA中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第8页计算电流：30302457.8.2510NSIAU水源地设备容量：maxcos310.9270ePSkw有功计算负荷：30.51deK无功计算负荷：3020.482.varQptgk视在计算负荷：2303051.309.SPkA计算电流：3029.7.4NIAU电线厂设备容量：maxcos290.610ePSkw有功计算负荷：30.2349deK无功计算负荷：300.817.5varQptgk视在计算负荷：2223030349.60.SPkA计算电流：30265.10.NIAU砂轮厂设备容量：maxcos270.9430ePSkw有功计算负荷：30.2187deK中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第9页无功计算负荷：3021870.49.76varQptgk视在计算负荷：2230301.45.9SPkA计算电流：30245.90.6NIAU矿山机械厂设备容量：maxcos180.1584ePSkw有功计算负荷：30.92.6deK无功计算负荷：30145.079.8varQptgk视在计算负荷：2223030.6.160.SPA计算电流：3021.935NIAU挖掘机厂设备容量：maxcos170.89153ePSkw有功计算负荷：30.6.7deK无功计算负荷：3013.0594.varQptgk视在计算负荷：22230306.7.158.7SPkvA计算电流：302158.5NIAU电力学校中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第10页设备容量：maxcos180.91602ePSkw有功计算负荷：30.4.8deK无功计算负荷：301.0573.2varQptgk视在计算负荷：2230304.8.168.5SPkA计算电流：30216.593.NIAU辽河小区设备容量：maxcos190.81672ePSkw有功计算负荷：30.504.deK无功计算负荷：301.812.9varQptgk视在计算负荷：23030504.570.18SPkvA计算电流：30217.89.7NIAU供热公司设备容量：maxcos20.85170ePSkw有功计算负荷：30.93deK无功计算负荷：30150.62948.varQptgk视在计算负荷：2230303.10.SPA中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第11页计算电流：3030218.03.94NSIAU表2-2计算负荷统计表计算负荷序号用户名称运期最大负荷功率因数sco需用系数dK30P30Q30S1低压电气厂50000.910.940951883.74507.52水源地31000.90.925111205.283039.23电线厂29000.90.923491127.522605.64砂轮厂27000.90.921871049.762425.95矿山机械厂18000.880.91425.6769.81620.26挖掘机厂17000.890.91361.7694.51528.577电力学校18000.890.91441.8735.321618.88辽河小区19000.880.91504.8812.591710.189供热公司20000.850.91530948.61800.2中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第12页3主变压器的选择及其无功补偿3.1主变压器台数、容量的选择3.1.1主变压器台数的确定1、对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2、对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为终端变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采单母分段的方式，故选用两台主变压器。当选择两台变压器时，若同时工作，每台变压器的额定容量按一台故障后另一台能负担全部一二级符合来确定.3、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余变压器容量的1到2级设计,以便负荷发展时更换变压器的容量。3.1.2主变压器容量的确定1.远期规划(1)主变压器的容量选择必须满足本次设计的变电所的负荷容量要求，也尽可能考虑变电所建成后510年的规划负荷的要求，也适当考虑到远期的负荷发展，与城市规划相结合。(2)根据变电所所带用户负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量，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后的允许时间内，应保证用户的一级和二级重要负荷。对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。2.选择主变压器(1)根据10kV侧负荷表计算，变电所最大负荷为：S总=23835kVA（考虑线损和负荷同时率）(2)本次设计采用两台主变压器互相备用运行方式，即当一台变压器停运或故障时，另一台变压器能保证全部负荷的70%重要负荷供电，即：中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第13页STB=16684.5kVA(3)由10kV侧负荷表计算得重要负荷为：13020kVA，即变电所的重要负荷小于变压器的70%的备用容量（16684.5kVA13020kVA），所以变压器的70%的备用容量完全可以保证重要负荷的运行要求。(4)依据以上的参数选定63kV级变压器，选型号为SFZ7-20000/63，其主要参数见表3-1：表3-1变压器主要参数表型号SFZ7-20000/63额定容量（kVA）20000额定电压（kV）6381.25%/10.5联接组标号YN,d11阻抗电压（%）9.0空载电流（%）0.9空载损耗（kW）30.0短路损耗（kW）99.0总重量(t)45.23.2无功补偿在确保变压器的安全运行以及保证供电的基础上，充分利用现有设备，通过合理选取变压器的运行方式、优化调整负荷曲线、全网变压器运行位置的优化组合以及改善变压器运行条件等措施，最大可能地降低变压器的电能损耗以及提高电源侧的功率因数。3.2.1提高功率因数的意义在变电所的电力用户中，绝大部分用电设备都是具有电感性，需要从电力系统中吸取无功功率，架空线路的功率因数均小于1。特别是在轻载情况下，功率因数更为降低。用电设备的功率因数降低之后，由于有功功率需要量保持不变，于是无功功率需要量增中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第14页加。这将给电力系统带来许多不良的后果：（1）由于网络的电能损耗与功率因数的二次方成反比，增加电力网中输电线路上有功功率损耗和电能损耗。（2）使电力系统内的电气设备容量不能得到充分利用。（3）输电、变电设施的能力有所减低。（4）功率因数越低，线路的电压降越大，促使用电设备的运行条件恶化。功率因数低，使线路的电压损失增加，负荷端的电压下降，甚至低于允许值，严重影响异步电动机及其他用电设备正常运行。为了平衡无功功率，必须设法提高电网中的功率因数，以充分利用系统内发、变电设备的容量，增加其输电能力，减少电力网中的功率损耗和电能损耗，并降低线路中的电压损失和电压波动，以达到节约电能，提高供电质量的目的。3.2.2计算功率因数最大有功功率kWPPMAX190682705.1805.18总无功功率var17025)8.tan(cos270)tan(cos1kQ最大无功功率var14307250.1805.18kQMAX补偿前的功率因数7.0)196875.0432()(1cos22MAXP83.0tan1补偿后的功率因数中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第15页95.0cos23.tan2补偿容量的确定var5.710)3.80(19675.0)tan(t21kPQMAXC因此确定并联电容器组的型号为BAM11/-200-1W，其参数如表3-2表3-2并联电容器组参数型号额定电压(kV)额定容量(kvar)额定电容(F)BAM11/-200-1W311/320015.78并联电容器组数量的确定（3的倍数）6752.320.1NCQ补偿容量的校验9534.0)7214308.()190675.()()(cos222QPMAXMAX0.95340.95满足要求。4电气主接线的选择4.1主接线的选择4.1.1电气主接线的说明变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护的拟定等都有着中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第16页密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电所本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。电气主接线（又称一次接线或主接线）是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求，连接而成的。是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。由于主接线的确定，变电所的形式也随之确定下来了。4.1.2接线的设计原理和基本要求1.安全性（1）必须在高压断路器的电源侧以及可能反馈电能的另一侧装设高压隔离开关。（2）必须在低压断路器的电源侧以及可能反馈电能的另一侧装设低压刀开关。（3）必须在装设高压熔断器的-负荷开关出线柜母线侧装设高压隔离开关。（4）必须在交配电所高压母线上及架空线路末端装设避雷器。2.可靠性（1）主接线的方案，必须于该区域的负荷等级相适应。（2）应在变配电所非专用电源进线侧装设带保护短路的断路器或者熔断器。（3）对于区域总变电所采用放射式高压配电，对于辅助生产区，可采用树干式配电。（4）变电所低压侧的总开关应选用低压熔断器，当变电所低压侧为单母线分段并且要求自动切换电源时，低压母线开关和低压总开关应采用低压熔断器。3.灵活性（1）主接线方式的选择应与主变压器的经济运行要求相适应。（2）在未来改造建设，宜于供电线路的改建以及扩建。4.经济性（1）变电所在电力系统中地位和作用：本变电所为兴山地区的公用变电所，较为重要；中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第17页（2）变电所的分期建设及最终规模：变电所根据510年电力系统发展规划进行设计；（3）负荷大小的重要性：本变电所为二次负荷变，由两个独立电源供电。当任何一个电源失去后，能保证对重要负荷供电；4.2主接线方案该变电站为60KV总降压变电站，降压后只要10KV一个电压等级，但该10KV侧出线装有I级负荷，按I级负荷的供电要求，需严格保证供电。由原始资料可知，该变电站属企事业变电站，以向工厂车间供电为主，全所停电后，该企业停止生产。根据原始资料，60KV侧以双回路与系统相连，可考虑用线路单元接线、四角形接线及内桥接线形式。10KV侧，按规划应接有两个I级，6个II级和3个III级负荷，考虑到不同等级负荷的供电要求有所不同，I级负荷需两个独立电源供电，即双回路供电，要求高，II级负荷次之，III级负荷要求再次之，故可考虑用单母线接线，双母线接线以及单母线分段接线。主接线的初步设计给出几种方案，以便在审核中进行比较，根据系统和负荷性质的要求，根据毕业设计任务书的指导，初步设计出主接线方案如下：第一种方案：60KV侧采用线路单元接线，10KV侧采用单母线分段接线的主接线，如图1-1所示。QS1F2T1QS0F2QS21FT21QSWL60KV电源进线WBWLWB0KV母线中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第18页图4-1第二种方案60KV侧采用线路单元接线，10KV侧采用双母接线的主接线，如图1-2所示。QS1F2T1QS21FT2QS4WL60KV电源进线WL03QS043235WBWB图4-2第三种方案60KV侧采用内桥接线，10KV侧采用单母分段接线的主接线，如图1-3所示。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第19页QS1F2T1QS401QS02WL6KV电源进线WB2WBKV母线3134FTWL2图4-34.3主接线的确定第一种方案的特点是：60KV侧采用线路单元接线方式，接线最简单，设备较少，故投资少，经济性好，但是线路故障或检修时，会使变压器停运或线路停运，供电可靠性及灵活性较差。10KV侧采用单母分段接线的主接线，接线简单清晰，设备少，操作方便，投资较少；当母线及母线隔离开关故障及检修时，可缩小事故范围，并能保证对重要负荷的供电，供电可靠性较高，但灵活性较差，不及双母线接线方式。第二种方案的特点是：60KV侧采用线路单元接线方式，接线最简单，设备较少，故投资少，经济性好，但是线路故障或检修时，会使变压器停运或线路停运，供电可靠性及灵活性较差。10KV侧采用双母线接线的主接线，供电可靠，可以轮流检修任一组母线而不致使供电中断，调度灵活，各个电源及负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度的需要，便于扩建；但是与单母线接线相比，增加了一组母线及隔离开关，使设备增加，投资加大；另外，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，易发生误操作，而且检修出线断路器时，仍然会使该回路停电，即安全性较差。第三种方案特点是：60KV侧采用内桥接线，高压断路器数量较少，投资较少；当一回路故障时，其余三条回路可继续工作，与单元接线相比，可靠性较高；桥连断路器检中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第20页修时，两回路需解列运行，供电可靠性将降低。10KV侧采用单母分段接线的主接线，接线简单清晰，设备少，操作方便，投资较少；当母线及母线隔离开关故障及检修时，可缩小事故范围，并能保证对重要负荷的供电，供电可靠性较高，但灵活性较差，不及双母线接线方式。由于该变电所为一般性变电所，综合考虑此三种方案的供电可靠性及灵活性，经济技术指标，结合该变电所的负荷特点，故采用第三种方案。5短路电流计算5.1短路计算概述计算短路电流的目的是用于电气主接线的选择；导线及电气设备的选择，确定中性点接地方式；计算软导线的短路摇摆；验算接地装置的接触电压和跨步电压；选择继电保护装置和进行整定计算。供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还需考虑到可能发生的短路故障以及正常运行情况。多年运行经验表明，供电系统的故障，大多数是由短路引起的，短路故障的基本类型有四种：三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路。三相短路时，由于短路回路的三相电流基本相等。因此，三相电流和电压仍是对称的，故又称为对称短路，其他类型的短路均为不对称短路。统计资料表明，在大接地电流系统中，以单相接地故障最多；小接地电流系统中，主要是相间短路故障。发生短路故障后，将会造成以下后果：1.电流可能达到该回路额定电流的几倍甚至几十倍。短路电流的热效应可能导致导体发热甚至融化；使电气设备绝缘过热而被烧坏。2.短路将使网络电压下降，严重时影响电机、照明、生产和家用电器等电气设备正常运行，甚至破坏发电机的并列运行，造成系统解列和电压崩溃，导致大面积停电。3.巨大的短路电流将在电气设备中产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏。4.巨大的短路电流将周围空间产生较强的电磁场，尤其是不对称短路所产生的不平衡交变磁场，对周围的通讯网络、信号系统、晶闸管触发系统及自控系统产生干扰。正因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面采取限制短路电流的措施；另一方面要正确选择电气设备载流导体和继电保护装置，以防止故障的扩大，中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第21页保证电力系统的安全运行。只有正确计算出各种网络结构不同短路点的短路电流才能正确地选择各种电气设备，并对继电保护进行整定。5.2短路计算条件5.2.1电气系统短路电流计算条件基本假定：1.正常工作时三相系统对称运行；2.所有电源的电动势相位角相同；3.系统中的同号和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体肌肤效应等影响，转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120电角度；4.电力系统中个元件的磁路不饱和，既有铁芯的电器社别电抗值不随电流大小发生变化；5.电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50负荷接在高压母线上，50负荷接在系统侧；6.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；7.短路发生在电流为最大值是瞬间；8.除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计9.元件的计算参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围；10.输电线路的电容略去不计。5.2.2短路电流的计算步骤（1）确定短路计算点。本次设计过程，由无限大容量电源供电的三相电路短路分析计算，根据短路电流计算的目的来设置各元件的连接方式和故障点。（2）等值电路图的确定。由于短路电流是对各故障点分别进行计算。因此，在计算电路的等值电路图应根据各故障点分别作出。中国矿业大学2014届本科生毕业设计（论文）第22页（3）短路点电抗的计算。进行网络交换，求转移电抗。（4）各等值发电机对故障点的计算电抗：Xij表示转移电抗，用Xj表示计算电抗标么值，则Xj=Xij(Si/Sb)式中:Si为等值机的额定容量.（5）抗根据汽轮发电机运算曲线找出指定t时刻各等值机提供的短路电流周期分量标么值，如果网络中有无限大容量电源，则由它供给的三相短路电流是不衰减的，其周期分量有效值的标么值可按IK1/X计算（6）路电流周期分量的有名值。将各等值机和无限大容量电源提供的短路电流周期分量标么值