110kV变电站设计本科毕业论文

1、 本科毕业设计（论文）题目 110kV变电站设计学 院 : 电气工程与自动化学院 专业名称： 电气工程与其自动化 年级班级： 电气1103班 学生: 万王蒙 指导老师: 抗 33 / 50理工大学毕业设计（论文）任务书专业班级 学生一、题目二、起止日期年月日至年月日三、主要任务与要求指导教师 职称学院领导签字（盖章）年 月 日理工大学毕业设计（论文）评阅人评语题目评 阅 人 职称工作单位年 月 日理工大学毕业设计（论文）评定书题目指导教师 职称 年 月 日理工大学毕业设计（论文）答辩许可证答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料：1、设计（论文）说明 共页2、图纸 共3、指导教师意见

2、共页4、评阅人意见 共页经审查，专业班同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。 指导教师签字（盖章）年 月 日根据审查，准予参加答辩。答辩委员会主席（组长）签字（盖章）年 月 日理工大学毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议学院专业班同学的毕业设计（论文）于年月日进行了答辩。根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以与在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。一、毕业设计（论文）的总评语二、毕业设计（论文）的总评成绩

3、：三、答辩组组长签名：答辩组成员签名：答辩委员会主席：签字（盖章）年 月 日摘 要近年来110kV变电站的建设迅猛发展，科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益。本文针对潞安集团110kV变电站的一次部分进行设计。此次设计的容主要包括负荷计算，主变压器的选择，电气主接线的设计，短路电流的计算，电气设备与配电装置的选择。其中电气主接线的设计根据进出线、负荷的性质等因素综合确定电气主接线的形式；短路电流计算中明确短路电流计算的目的，确定了短路电流计

4、算点，并做出等值电路图，从而进行标幺值的换算；电气设备选择的主要容是对断路器和隔离开关、母线、电流和电压互感器、电容器以与避雷器的选择等；配电装置的选择则是结合变电站的实际情况，确定潞安集团变电站配电装置的形式。关键词：110kV变电站；一次设计；负荷计算； 短路电流；电气设备选择ABSTRACTIn recent years, the construction of 110 kV substations has developed rapidly, the scientific design scheme of substation can improve the power supply

5、and the adaptability of distribution network and reduce the loss , which can also reduce the land resource occupied by the electric power facilities and increase the reliability of the system at the same time, whats more, it saves land area, overall, it makes the configuration of substation to achie

6、ve the best to improve the economic benefit and social benefit.SoThis paper is a part of Shanxi Lu'an Group 110kV substation design. The design content mainly includes load calculation, the selection of main transformer, the main electrical wiring design, short-circuit current calculation, elect

7、rical equipment and power distribution equipment selection. One of the main electrical wiring design according to the factors of import line, load properties determine the electrical wiring of the main forms of short-circuit current calculation; clear the purpose of short-circuit current calculation

8、, to determine the point of short circuit current, and makes the equivalent circuit diagram, thus marking is commutative value; the main content of electrical equipment selection is to circuit breaker and isolating switch, bus, current and voltage transformer, capacitor and selection of surge arrest

9、er; distribution equipment selection is combined with the practical condition of substation, substation distribution equipment to determine the Lu'an Group formKeywords:110 kV substation；the design of the first part；Load calculation; Short-circuit current; The selection of electrical equipments

10、目 录摘要VIABSTRACTVII目录VIII1 概述11.1 变电站概述11.2变电站基本情况12 负荷计算与变压器的选择32.1 负荷计算42.1.1 35kV侧的负荷计算42.1.2 10kV侧的负荷计算42.1.3系统的总负荷计算52.2 主变压器的选择62.2.1 主变压器的选择原则62.2.2 主变压器台数的选择62.2.3 主变压器的运行方式72.2.4 变电站主变压器型式的选择72.2.5 主变压器容量的选择83 电气主接线方式选择103.1 选择原则103.1.1电气主接线设计的基本要求103.1.2 电气主接线设计的基本原则113.2 电气主接线的基本形式和特点123.2

11、.1单母线接线123.2.2单母线分段接线133.2.3双母线与双母线分段接线143.2.4双母线旁路母线接线方式163.2.5单元接线173.2.6桥式接线183.3 变电站各侧主接线方案的拟定与选择193.3.1 110kV电气主接线设计193.3.2 35kV电气主接线设计203.3.3 10kV电气主接线设计204 短路电流计算224.1 短路电流计算的步骤224.2 短路电流计算书234.3.1 110kV侧k1点短路电流计算254.3.2 35kV侧k2点短路电流计算254.3.3 10kV侧k3、k4点短路电流计算265 电气设备的选择与校验295.1 电气设备选择的原则295.

12、2 母线的选择315.2.1 110kV母线的选择315.2.2 35kV母线的选择325.2.3 10kV母线的选择335.3 断路器与隔离开关的选择335.3.1 110kV断路器与隔离开关的选择345.3.2 35kV断路器与隔离开关的选择365.3.3 10kV断路器的选择375.4 电流互感器的选择385.4.1 110kV电流互感器的选择385.4.2 35kV电流互感器的选择395.4.3 10kV电流互感器的选择405.5 电压互感器的选择405.5.1 110kV电压互感器的选择415.5.2 35kV电压互感器的选择425.5.3 10kV电压互感器的选择42致43参考文献

13、44附录451 概 述1.1 变电站概述随着我国国民经济的飞速发展，对电力的需求也越来越迫切。电力系统规模的不断扩大，要求电力供应更安全可靠与电力运营管理水平更加科学化、规化、自动化。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展，科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益。为了保障我国经济的高速发展，以与

14、持续的城镇化进程，我国电力系统进入了一个快速发展阶段，电网建设得到进一步完善。由于我国电力建设起步比较晚，目前我国变电站主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电站转变，交流传输向直流输出转变，在城市变电站建设中，户型变电站大幅增加。国外变电站主要是交流输出向直流输出转变。而数字化智能变电站也是国外变电站未来发展趋势。随着国民经济的飞速发展，城市居民用电和工业用电都上了一个新台阶，主要是近几年潞安集团新建了大量的工厂，负荷迅速增加。为了保证供电的安全性，拟新建110kV变电站。故该变电站主要是为该地区的工业供电，以改善和提高该地区人民的物质和文化生活水平。1.2变电站基本情况（1）

15、本变电站的电压等级为110/35/10。总容量为100MVA，本变电站的系统容量设计时计算值为500MVA负荷分为35kV和10kV两个电压等级。（2）本变电站的出线情况为： 35kV出线6回，10kV线路8回。 （3）本变电站所处的自然条件为：平均海拔1200m，年最高气温 35，年最底气温-20，年平均气温 20，最热月平均气温30，土壤温度25。（4）本变电站各电压等级负荷数据如表1-1所示。表1-1 负荷情况电压等级负荷名称每回最大负荷（kW）功率因数线路长度（km）35kVL1国际华都50000.855L2王庄煤矿60000.858L3常村煤矿50000.857L4漳村煤矿50000

16、.8511L5司马煤矿40000.853L6集团家属区90000.85410kVLa潞安集团职工大学20000.910Lb潞安总医院30000.83Lc潞安树脂7000.827Ld高河煤矿12000.854Le大成公司10000.83Lf后勤中心5000.89Lg修理厂6000.855Lh潞安华亿20000.8592 负荷计算与变压器的选择负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备浪费和投资增大。因此，正确进行

17、负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全，经济运行的必要手段。要进行主变压器容量的确定、电气设备的选择、母线的选择与校验以与变压器各出线侧最大持续工作电流的计算，都必须首先计算各侧的负荷，包括110kV侧负荷、35kV侧负荷、10kV侧负荷。目前，我国设计部门在进行企业供电设计时, 经常采用的电力负荷计算方法有：需要系数法、二项式系数法、利用系数法、单位电耗法和单位面积功率法等。其中： （1）需要系数法。对于用电户或一组用电设备，当在最大负荷运行时所安装的所有用电设备不可能全部同时运行，也不可能全部以额定负荷运行，再加之线路在输送电力时必有一定的损耗，而用电设备本身也有损耗，故不能将所有

18、设备的额定容量简单相加来作为用电户或设备组的最大负荷，必须要对相加所得到的总额定容量打一个折扣。其实质是用一个小于1的需要系数对用电设备组的总额定容量打一定的折扣。这种方法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果上符合实际，因此这种计算方法采用最广泛，尤其对各用电设备容量相差较小，且用电设备数量较多的用电设备组，这种计算最适宜。（2）二项式系数法。主要适用于各种设备容量相差大的场所，如机械加工企业、煤矿综合采工作面等。（3）利用系数法。以平均负荷作为计算依据，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。这种计算方法虽理论依据较充分，但由于目前积累的实用数据不多且计算步骤较繁琐，精确度小

19、，所以目前已逐渐不被采用。最后两种方法常用于方案估算，经过比较，选用需要系数法更为合适。由公式：(2-1)(2-2)(2-3)(2-4) 其中该用电设备组的有功功率；该用电设备组的无功功率；该用电设备组的视在功率；该用电设备组的计算负荷电流；需要系数；该用电设备组的设备总额定容量； 功率因数角；额定电压；在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，而各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数K。 经查电气工程手册知，计算负荷的同时系数参考值： （1）计算负荷小于5000kW时取 0.91.0 （2）计算负荷为

20、5000-10000kW时取 0.85 （3）计算负荷超过10000kW时取 0.82.1 负荷计算2.1.1 35kV侧的负荷计算由表1-1得 因为，故35kV侧同时系数K取0.8。又35kV侧的需要系数为0.9，于是35kV母线侧的总负荷为则35kV母线侧的计算负荷为：2.1.2 10kV侧的负荷计算由表1-1得因为 故10kV侧同时系数K取0.8。又10kV侧的需要系数为0.85，于是10kV母线侧的总负荷为则10kV母线侧的计算负荷为：2.1.3系统的总负荷计算(1)35kV侧则（2）10kV侧则 又35kV侧与10kV侧的同时系数K为0.8，于是母线侧的总负荷为则系统的计算负荷为：2

21、.2 主变压器的选择2.2.1 主变压器的选择原则在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务。由于主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，所以主变压器的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以与接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量选的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器

22、长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。本变电站主变容量按远景负荷选择，并考虑到正常运行和事故过负荷能力。2.2.2 主变压器台数的选择主变台数确定的要求：（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。由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是郊区110kV降压变电站，它是以110kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至35kV与10kV母线上。若全所停电后，将引起下一级变

23、电所与地区电网瓦解，影响整个区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系考紧密，故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。2.2.3 主变压器的运行方式变压器是电力网中的重要电气设备，由于连续运行的时间长，为了使变压器安全经济运行与提高供电的可靠性和灵活性，在运行常将两台或以上变压器并列运行。变压器并列运行，就是将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上，二次绕组并联

24、在另一电压的母线上运行。其意义是：当一台变压器发生故障时，并列运行的其它变压器仍可以继续运行，以保证重要用户的用电；或当变压器需要检修时可以先并联上备用变压器，再将要检修的变压器停电检修，既能保证变压器的计划检修，又能保证不中断供电，提高供电的可靠性。又由于用电负荷季节性很强，在负荷轻的季节可以将部分变压器退出运行，这样既可以减少变压器的空载损耗，提高效率，又可以减少无功励磁电流，改善电网的功率因数，提高系统的经济性。2.2.4 变电站主变压器型式的选择 （1）相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相芯式变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以与设计变电所的

25、实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以与断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护与倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于郊区，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。 （2）绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器各侧的绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所需装设无功补偿设备，主变压器宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格与所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量与占地面积等因素，该所选择三绕组

26、变压器。 （3）连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。我国110kV与以上电力变压器绕组都采用YN连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35kV以下电力变压器绕组都采用连接。由于有载调压较容易稳定电压，减少电压波动，所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV与以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器，接线方式采用星形/星形/三角形连结。 （4）容量比的选择 由原始资料可知，35kV中压侧为主要受功率绕组，而10kV侧是无功补偿装置 ，主变主要起过高中绕组从110kV，35kV侧传送功率至低绕组10

27、kV侧，并在110kV侧电源故障时，通过高压绕组从110KVA侧无穷大系统传送最大支援。因此，可选择容量比为100/100/100。 （5）冷却方式的选择 本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻视，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。 （6）变压器的技术参数根据以上分析可知，其三绕组联结组别为：110kV电压变压器绕组采用YN连接，35kV采用yn0连接，其中性点通过消弧线圈接地，10kV绕组都采用d11接法。2.2.5 主变压器容量的选择主变压器容量确定的要求： （1）主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑

28、到远期1020年的负荷发展。 （2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计与过负荷能力后的允许时间，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。 由上一节的负荷计算结果可知，, 根据上述条件要求，两台主变压器应各自承担18.6MVA。而当一台停运时，另一台则承担70%为SNT=0.7S=26.04MVA。故综合实际情况选两台31.5MVA的主变压器就可满足负荷需求。综上所述，变电站变压器选择的型号为SFS9-31500/110。主变技术参数如表2-2所示。

29、表2-2 #1主变技术参数项 目#1主变型号SFS9-31500/110使用条件户外冷却方式油浸风冷额定容量（kVA）31500联结组标号YNd11额定电压(kV)110、121±2×2.5%/38.5/10.5空载电流(%)0.5空载损耗(kW)29.54负载损耗(kW)125.80短路阻抗（%）10.53 电气主接线方式选择3.1 选择原则3.1.1电气主接线设计的基本要求（1）安全性高压断路器的电源侧与可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；低压断路器（自动开关）的电源侧与可能反馈电能的另一侧，必须设低压刀开关；装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔

30、离开关；变配电所高压母线上与架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关，线路上避雷器前不必装隔离开关。（2）可靠性断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以与母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷与全部大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求；采用综合自动化，优化变电所设计：国变电所自动化发展进程分为三个阶段。第一阶段由集中配屏以装置为核心的方式，向分散下放到开关柜以系统为核心的方式发展；第二阶段由单一功能、相互独立向多功能、一体化过渡；第三阶段由传统的一次、

31、二次设备相对分立向相互融合方式发展。变电所综合自动化就是在第二阶段。 （3）灵活性变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线；两路电源进线，装有两台主变压器的变电所，当两路电源同时供电时，两台主变压器一般分列运行；当只一路电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并列运行；带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。（4） 经济性 主接线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器少，而且应选用技术先进、经济适用的节能产品；由于工厂变配电所一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置，因此变配电所主接线方案应与所选成

32、套配电装置的主接线方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供电可靠性要求较高时，才采用手车式或抽屉式；中小型工厂变电所一般采用高压少油断路器，在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。断路器一般采用就地控制，操作多用手力操作机构，但这只适用于三相短路电流不超过6KA（10KV的SK3100MVA）的电路中。如短路电流较大或有远控、自控要求时，则应采用电磁操作机构或弹簧操作机构；工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其互感器只供计费的电度表用，应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到规定的要求；优化接线与布置，减少变电所占地面积总之，变电所通过合理的接线、设备无油化、布置的紧

33、凑以与综合自动化技术，并将通信设施并入主控室，简化所附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。3.1.2 电气主接线设计的基本原则电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以与电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。 电气主接线设计的基本原

34、则是以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的。它将根据国家经济发展与电力负荷增长率的规划，给出所设计电厂(变电站)的容量、机组台数、电压等级、出线回路数、主要负荷要求、电力系统参数和对电厂(变电站)的具体要求，以与设计的容和围。这些原始资料是设计的依据，必须进行详细的分析和研究，从而可以初步拟定一些主接线方案。国家方针政策、技术

35、规和标准是根据国家实际状况，结合电力工业的技术特点而制定的准则，设计时必须严格遵循。设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。设计时，在进行论证分析阶段，更应合理地统一供电可靠性与经济性的关系，以便于使设计的主接线具有先进性和可行性。 电气主接线的设计伴随着发电厂或变电站的整体设计进行，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤基本一样。具体的设计原则如下：(1) 变电站的高压侧接线，根据技术设计规程应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式

36、,在满足继电保护的要求下,也可以在地区线路上采用分支接线,但在系统主干网上不得采用分支接线。(2) 在610kV配电装置中，当出线回路数不超过5回时，根据规程一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回与以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。(3) 在3566kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为48回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多，负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。(4) 在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为34回时，

37、采用单母线分段接线；出线回路数在5回与以上，或当“0220kV”配电装置在系统中居重要地位时，一般可采用双母线接线。(5) 当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器时，以与更换迅速的车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以原始资料为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。3.2 电气主接线的基本形式和特点有母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线无分段、双母线分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等形式。无母线的主接线主要有单元接线。扩大单元

38、接线、桥式接线和多角形接线等。3.2.1单母线接线单母线接线是一种最原始、最简单的接线，如图3-1所示。QS1QFQS2图3-1 单母线接线 单母线接线所有电源与出线均接在同一母线上。其优点是简单明显，采用设备少，操作方便，便于扩建，造价低。缺点是供电可靠性低。母线与母线隔离开关等任意元件故障或检修时，均需使整个配电装置停电。 因此，单母线接线方式一般只在变电所建设初期无重要用户或出线回路数不多的单电源小容量的厂（所）中采用。单母线也可用隔离开关分段，当母线故障时，虽然全部配电装置仍需停电，但可用隔离开关将故障的母线分开后，很快恢复非故障母线段的供电。所以单母线和用隔离开关分段的单母线接线只适

39、用于出线回路少的配电装置，并且电压等级越高所连接的回路数越少。610kV级回路数不超过5回；3560kV级不超过3回；110、220kV级不超过两回。3.2.2单母线分段接线 单母线分段接线是采用断路器将母线分段，通常是分成两段，如图3-2所示。QS1QFQS2QF 图3-2 单母分段接线 单母线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。 单母线分段接线既具有单母线接线的简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。但他的缺点是当一段母线或母线隔离开关故障和

40、检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电，所以其连接的回路数一般可比单母线增加一倍。610kV级为6回与以上；3560kV级为48回；110220kV级为4回。3.2.3双母线与双母线分段接线 单母线与单母线分段接线的主要缺点是当一段母线或母线隔离开关故障和检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电，而双母线接线则可克服这一弊端。如图3-3所示。图3-3 双母接线 双母线接线的每一回路都通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上。母线1和母线2都是工作母线，两组母线可同时工作，并通过母线联络断路器并联运行。电源和引出线适当地分配在两组母线上。双母线接线比单母线分段接线有如下优点：（1） 可轮换

41、检修母线或母线隔离开关而不致供电中断。（2） 检修任一回路的母线或母线隔离开关时，只停该回路。（3） 母线故障后，能迅速恢复供电。（4） 各电源和回路的负荷可任意分配到某一组母线上，可灵活调度以适应系统各种运行方式和潮流变化。（5） 便于向母线左右任意一个方向扩建。 但双母线接线也有如下缺点：（1） 造价高。每一回路增加了一组母线与其隔离开关，使配电装置构架数量、构架高度与占地面积增加了许多。（2） 当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器，在倒换操作时容易误操作。但可加装断路器与隔离开关间的联锁装置或防误操作装置加以克服。当进出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线事故后要求尽快

42、恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用双母线接线。具体条件如下： 1）出线带电抗器的610kV厂（所）配电装置与大型企业变电所的610kV配电装置。 2）对于3560kV级，当出线回路数较多（超过8回）时，或连接的电源较多，负荷较大时。（3） 对于110220kV级，当出线回路数为5回与以上时。对于220kV级，双母线带旁路母线接线的配电装置，有的规定认为母线分段的原则（平均每段母线接45个回路）如下： 1）当进线和出线总数为17回与以上时，在两组母线上设置分段断路器，成为双母线四分段的接线形式，其可靠性和运行的灵活性大为提高。 2）当

43、进线和出线总数为1216回时，在一组母线上设置分段断路器。采用双母线分段时，装设两台母联兼旁路的断路器。当连接的进出线回路数在11回与以下时，母线不分段。但如为了避免母线故障而母联断路器拒动时导致全部回路停电，可以考虑在正常运行时把母联断路器和专用旁路断路器串联使用，可起到双保险作用。3.2.4双母线旁路母线接线方式 为了保证采用单母线分段或双母线接线在断路器检修或调试保护装置时，不中断对用户的供电，需增设旁路母线。对于110220kV线路，输送距离远，输送功率大，停电影响面大，一般可装设旁路母线，但如果条件允许可停电检修断路器，配电装置为屋型。采用可靠性高、检修周期长的SF6全封闭电器时，可

44、不装设旁路母线。（1） 对3563kV配电装置，一般不设旁路母线。但在下列情况可设，如： 1) 网络不成环形，检修断路器时，影响对重要用户的供电。 2）出线回路线超过8回，断路器检修机会多。 3）重要用户虽然已具备双回路供电，但由于负荷逐年增长，已不能互为备用。 4）地理或气候条件较差时，如重冰区利用旁路母线兼做融冰母线；污秽地区配电装置清扫频繁；雷击频繁跳闸机会多的山岳区等。 5）线路负荷大，沿线分支引线多，而其中多数又为重要用户时。（2） 对610kV配电装置可不设旁路母线，但在下列情况下采用单母线分段或单母线接线时，可设置旁路母线，如： 1) 出线回路很多，断路器停电检修机会多。 2）多

45、数线路系向用户单独供电，不允许停电。 3）均为架空出线，雷雨时节时跳闸次数多，增加了断路器检修次数。3.2.5单元接线单元接线是最简单的接线。它的特点是几个元件直接单独连接，没有横向的联系，单元接线的基本类型有下列几种：（1） 发电机变压器组单元接线。为了便于发电机或变压器单独进行试验等工作，在它们之间加装一组隔离开关。该接线适用于没有直配负荷的电厂与小型水电厂。（2） 扩大单元接线。扩大单元接线如图3-4所示。G1G2G1G1TTQF1QF1图3-4 扩大单元接线 两台发电机与一台变压器连接，每台发电机出口均装有断路器，便于检修和处理缺陷。扩大单元接线的优点是简单明显，占地面积小，设备少，投

46、资省，因此在大、中型电厂中广泛采用。但是这种接线的灵活性差，例如检修变压器时要迫使两台发电机停止运行；同时，增加了机电保护运行的复杂性。3.2.6桥式接线 当有两台变压器和两条线路时，在变压器线路接线的基础上，在其中间加一连接桥，则成为桥式接线，如图3-5所示。1T2T1T2TQF1QF2QF3QF3QF1QF2ab（c）图3-5 桥、外桥和全桥式接线（a）桥；（b）外桥；（c）全桥 桥式接线按照连接桥断路器的位置，可分为桥和外桥两种接线。桥式接线中，四个回路只有三台断路器，所用的断路器数量最少，也是最经济的接线。 桥式接线的特点是连接桥断路器在变压器侧，其他两台断路器接在线路上。因此，线路的

47、投入和切除比较方便，并且当线路发生短路故障时，仅故障线路的断路器跳闸，不影响其他回路的运行。但是，当变压器故障时，则与该变压器连接的两台断路器都要跳闸，从而影响了一回未发生故障线路的运行。此外，变压器的投入与切除的操作比较复杂，需投入和切除与该变压器连接的两台断路器，也影响了一回未故障线路的运行。鉴于变压器属于可靠性高的设备，故障率远较线路小，一般不经常切换，因此系统中应用桥式接线的较为普遍。外桥式接线的特点恰好与桥式接线相反，连接桥式断路器接在线路侧，其他两台断路器接在变压器回路中。所以，当线路故障和进行投入或切除操作时，需操作与之相连的两台断路器，并影响一台未故障变压器的运行。但当变压器故

48、障和进行切除操作时，不影响其他回路运行。故外桥接线只适用于线路短，检修和倒闸操作以与设备故障率均较小，而变压器由于按照经济运行的要求需要经常切换的情况。此外，当电网有穿越性功率经过变电所时，也有采用外桥式接线的，因为穿越性功率仅经过连接桥上的一台断路器。一次回路全桥接线，它是桥和外桥接线的综合接线形式，这种接线具有桥和外桥接线方式的共同优点。它适用性强、运行灵活、易于扩展成单母线分段式的中间变电所。这种接线克服了桥和外桥接线中改变变压器和线路运行方式时所造成的短时停电现象。 为了在检修出线和变压器回路中的断路器不中断线路和变压器的正常运行，有时再在桥型接线中附加一个正常工作时断开的带隔离开关的

49、跨条。在跨条上装设两台隔离开关的目的是可以轮换停电检修任何一组隔离开关。桥式接线可发展成为单母线分段或双母线接线，但需设计好预留今后发展时增加的间隔位置，同时扩建时继电保护和二次回路更改较多，需在设计时采取措施。3.3 变电站各侧主接线方案的拟定与选择3.3.1 110kV电气主接线设计适合与110kV线路的电气主接线形式主要有单母分段，单母分段加旁路，双母线，双母线分段。我们保留以下两种方案：单母分段接线和双母接线。根据以上的分析，现在将110kV电压等级的电气主接线定为单母分段接线方式。分段的数目，取决于电源数目和容量。段数分得越多，故障时停电围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和

50、运行也越复杂，所以本变电站采用单母双分段的接线形式。并且对重要负荷必须加装备用线。采用这种接线方式保证了供电的可靠性使各项生产都能顺利地进行；这种接线方式还节省了投资，保证了经济性，而且随着企业的发展，还可以在以后扩建时方便地将负荷接入。为了限制短路电流，简化继电保护，采用这种接线方式时，低压侧母线分段断路器常处于断开状态，电源是分列运行的。这样是为了防止因电源断开而引起的停电，所以应在分段断路器QF上装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，使QF自动接通。3.3.2 35kV电气主接线设计参照电气工程师手册适合35kV电压等级的电气主接线形式主要有单母线，单母线分段，单母线分段带旁

51、路，双母线分段，双母线分段带旁路，结合潞安集团变电站的实际情况与其负荷，我们选择两种方案：单母线接线和单母线分段接线。电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为23天。）所以，35kV60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。根据以上的分析，根据集团变电所的实际情况，现在将35kV侧的电气主接线定为单母分段接线方式。3.3.3 10kV电

52、气主接线设计参照电气工程师手册适合10kV的电压等级的电气主接线形式主要有单母线接线，单母线分段，双母线接线等，由于电压等级较低，我们采用单母线分段接线和双母线接线。610kV配电装置出线回路数目为6回与以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。采用单母分段接线方式可以使重要负荷与所用电的供电从不同的母线分段取得，当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电。而采用双母线接线尽管可靠性有所提高，但是增加了断路器和隔离开关的投资。经过综合比较单母线分段接线在经济性上比双母线接线好，且调度灵活也

53、可保证供电的可靠性。所以综合考虑10kV侧出线采用单母线分段接线。4 短路电流计算电力系统的电气设备在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，发生短路时，因短路回路的总阻抗非常小，故短路电流可能达到很大的数值。强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备受到破坏，短路点的电弧可能烧毁电气设备，短路点附近的电压显著降低，使供电受到影响或被迫中断。若在发电厂附近发生短路，还可能使全电力系统裂解，引起严重后果。此外，接地短路故障所造成的零序电流会在邻近的通信线路产生感应电动势，干扰通信，亦可能危与人身和设备的安全。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。同时可以用于熔断器的选型，防止设备烧坏。计算短路电流还可为系统设计，新建站设备选型，运行方式制定，继电保护整定等环节提供依据。4.1 短路电流计算的步骤 （1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下。 （2）给系统制订等值网络图。 （3）选择短路点。 （4）对网