工厂10kv总变电所及配电系统设计

1、工厂10kv总变电所及配电系统设计摘 要工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择, 变配电所位置的电气设计, 短路电流的计算及继电保护, 电气设备的选择,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择, 防雷接地装置设计等。本设计在对化工厂进行供配电调研、论证的基础上，完成了化工厂的负荷计算，无功功率

2、补偿，变配电所位置和型式选择，10KV变配电所主接线设计；还进行了短路电流计算、电气设备的选择与校验。最后对化工厂的变压器进行了保护和供电系统的防雷。关键词：变电所，负荷，短路电流，电力设备 CHEMICAL TOTAL SUBSTATION AND DISTIBUTION SYSTEM DESIGNABSTRACTFactory power supply system is the redistribution of power system power step-down power to each plant or shop floor to it by the factory step

3、-down transformer substation, high voltage distribution lines, plant and substation, low voltage distribution lines and electrical equipment composition. The total plant step-down substation and distribution system design is based on the load of each number and nature of the workshop, the production

4、 process on the load requirements, and load distribution, combined with the national electricity supply. Address the various departments of the safe, reliable, economic and technological The distribution of electric energy issues. The basic contents of the following areas: incoming line voltage sele

5、ction, the location of the electrical substation design, calculation and short circuit current protection, electrical equipment selection, the number of plant and transformer substation location and capacity choices lightning protection grounding design. The design of power distribution in the chemi

6、cal plant for research, demonstration, based on the completion of the chemical load calculation, reactive power compensation, power distribution by location and type selection, 10KV substation main wiring design; also conducted short-circuit current calculation, electrical equipment selection and va

7、lidation. Finally, chemical plants and power transformer protection lightning protection system. KEY WORDS: substation ,load ,short-circuit current,power equipment目录前言1第1章 负荷计算31.1 计算负荷31.1.1 一号变电所的计算负荷41.1.2 二号变电所的计算负荷51.1.3 三号变电所的计算负荷51.1.4 四号变电所的计算负荷51.1.5五号变电所的计算负荷61.2 无功功率补偿61.2.1 一号变电所的无功功率补偿6

8、1.2.2 二号变电所的无功功率补偿81.2.3 三号变电所的无功功率补偿91.2.4 四号变电所的无功功率补偿101.2.5 五号变电所的无功功率补偿111.2.6 所有车间无功补偿后的计算负荷12第2章 变压器和主接线方案的选择132.1 变配电所位置的选择和负荷中心确定132.1.1 一号车间变电所变压器位置和型式的选择152.1.2 二号车间变电所变压器位置和型式的选择162.1.3 三号车间变电所变压器位置和型式的选择162.1.4 四号车间变电所变压器位置和型式的选择162.1.5 五号车间变电所变压器位置和型式的选择172.2 变压器和主接线的选择182.2.1 变电所变压器的选

9、择182.2.2 变电所主接线方案的选择192.3 短路电流的计算262.3.1绘制计算电路272.3.2 确定基准值272.3.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值272.3.4 k-1点短路电流的计算282.3.5 k-2点短路电流的计算292.3.6 短路电流计算结果汇总30第3章 设备的选择校验313.1 变电所一次设备的选择校验313.1.1 各回路高压侧的条件313.1.2 10KV侧一次设备的选择及校验323.1.4 高低压母线的选择333.2 配变电所进出线的选择333.2.1 10KV高压进线的选择校验343.2.2 由高压配电室至各车变电缆的选择校验34第4章 二次保护和防

10、雷384.1 配变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定384.1.1 配变电所的电能计量回路384.1.2 变电所的测量和绝缘监察回路384.1.3.变压器的保护装置384.2 配变电所的防雷保护414.2.1直击雷防护414.2.2雷电侵入波的防护41结 论42谢 辞43参考文献44附 录45工厂供电设计的一般原则50前言工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 众所周知，电能是现在工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业

11、生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 工厂供电工作，不仅对电力工业是一种促进，而且对发展工业生产，实现工业现代化也具有十分重要的意义。随着现代文明的发展和进步，社会生产和生活对电能供应的质

12、量和管理提出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所的作用越来越显著。电能从区域变电站进入工厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题，而变电所就担负这一重任。化工厂总变电所及配电系统的合理设计对于怎样实现电能的合理利用和节约具有重要意义。寻找低耗能，高性能，便于安装维护，快速施工的新型电气设备及配电电器，选择合理的进线电压,设计合理的变配电所位置,进行短路电流的计算及继电保护,电气设备的选择与校验,变压器数量、容量的选择,防雷接地装置的设计等，是现代工厂电力设计的必然趋势。这对于用电管理，电能的优化分配，电压和功率因数的改善和提高，谐波危害的抑制与消除，为

13、工厂企业,设计机构，培养大批技术人员，从事工厂供电方面的设计，研究和维护管理工作是非常必要的。有利于节约资源，降低成本，安全用电，深入贯彻科学发展观，建设资源节约型环境友好型社会。本次设计主要进行了计算负荷、无功功率补偿、变电所位置及形式选择、变压器和主接线方案的选择、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等）以及防雷保护等的设计。本厂自然条件为：1、气象条件（1）最热月平均最高温度为35度。（2）土壤中0.71米深处最热月平均最高温度为20度。（3）年雷暴日为30天。（4）土壤冻结深度为1.10米。（5）夏季主导风向为南风。2、地质及水文条件

14、（1）根据工程地质资料：厂区地势平坦，底层为沙质粘土，地质条件较好。（2）地下水位为2.05.3米。（3）地表耐压力为20吨/平方米。由于自然条件较好，因此在防雷保护等一些设计中仅作一般性设计。而这些设计是能满足它的要求的。所有设计中有很多是经验设计方法，有长期的实践检验，具有一定的合理性。 第1章 负荷计算1.1 计算负荷计算负荷也称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工导体的依据。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是

15、简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算。我们采用需要系数法计算负荷。全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（见表1-1至表1-5）设备容量为 单位：KW有功功率为 单位：KW无功功率为 单位：Kvar视在功率为 单位：KVA需要系数为功率因数为同期系数为则 = = =/同期系数当计算负荷小于5000KW时取0.91.0。本处统一取0.95。对于薄膜车间=1440.000.60=864.00(KW) =864.001.33=1149.12(Kvar)=1437.70(KVA)原料库、生活间、成品库1、成品库2、包装材料库计算方法同上。代入数据计算出结果填入表格。小计：=864.00+7.50+

16、8.00+7.50+7.20+6.00=900.20(KW)=1149.12+12.98+10.64+12.98+12.46+7.98=1206.16(Kvar) =1505.39(KVA)在选取，后 =900.200.95=855.19(KW) =1206.160.95=1145.85(Kvar)=1430.12(KVA)则总的计算结果见表1-1。其余车间变电所计算同此。计算结果见表1-2至1-5。1.1.1 一号变电所的计算负荷（表1-1）一号变电所的计算负荷表序号 用电单位名称设备容量（KW）计算负荷(KW)(Kvar)(KVA)1薄膜车间1440.000.600.601.33864.0

17、01149.121437.702原料库30.000.250.501.737.5012.9815.003生活间10.000.801.001.338.0010.6413.324成品库25.000.300.501.737.5012.9815.005成品库24.000.300.501.737.2012.4614.396包装材料库20.000.300.501.336.007.989.98小计1549.00900.201206.161505.39选取=0.95=0.950.60855.191145.851430.12同样，对于以下的车间负荷计算均是如此。这里将计算结果填入相应表格。 1.1.2 二号变电所

18、的计算负荷（表1-2）二号变电所的计算负荷表1单丝车间1385.000.600.601.30831.001080.301362.942附属设施20.000.650.800.7513.009.7516.25小计1405.00844.001090.051379.19选取=0.95=0.950.61801.801035.551309.67 1.1.3 三号变电所的计算负荷（表1-3）三号变电所的计算负荷表1注塑车间189.000.400.601.3375.60100.55125.802管材车间880.000.350.601.33308.00409.64512.51小计1069.00383.60509

19、.64638.31选取=0.95=0.950.60364.42484.16605.981.1.4 四号变电所的计算负荷（表1-4）四号变电所的计算负荷表1备料车间138.000.600.501.7382.80143.24165.452生活间10.000.801.000.008.000.008.003原料间15.000.801.000.0012.000.0012.004铆焊车间180.000.300.500.8754.0093.42107.905锻工车间30.000.300.651.179.0010.5313.856机修间100.000.250.51.7325.0043.2549.967热处理车

20、间150.000.600.701.0290.0091.80128.568仓库15.000.300.501.174.505.276.938浴室3.000.801.000.002.400.002.40小计633.00285.30387.51495.05选取=0.95=0.950.58271.04368.13457.151.1.5五号变电所的计算负荷（表1-5）五号变电所的计算负荷表1锅炉房200.000.700.751.88140.00263.20298.122实验室125.000.250.501.7331.2554.0662.443原料间110.000.200.501.7322.0038.064

21、3.964泵房15.000.650.800.759.757.3112.195加油站10.000.650.800.756.504.888.136办公楼15.000.600.601.339.0011.9714.98小计475.00218.50379.48439.82选取=0.95=0.950.50207.58360.51416.091.2 无功功率补偿在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所补偿无功功率,以改变电力系统中无功功率的流动,从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。1.2.1 一号变电所的无功功率补偿由表1-1可知变电所380V侧

22、最大负荷时的功率因数只有0.60，而供电部门要求该厂10K进线侧最大负荷时功率因数应在0.90以上，考虑到变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高一些，所以变电所380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:则 =855.19（1.33-0.43） =855.190.90 =769.67（Kvar）则每一相的补偿容量为769.67/3=256.57（Kvar） 查工厂供电（第二版） 陕西机械学院 苏文成 主编 机械工业出版社p328附录表45 并联电容器技术数据 选BWM6.3-334-1W型三个，则总共电容补偿量为

23、 3343=1002（Kvar）取 =1002Kvar无功补偿后的变电所低压侧的视在计算负荷为：=867.20（KVA）变电所变压器的功率损耗为：=0.02867.20=17.34（KW）=0.09867.20=78.05（Kvar）变电所变压器高压侧的计算负荷为:=855.1917.34=872.53（KW）=(1145.85-1002)44.18=188.03（Kvar）=892.56（KVA）无功补偿后，功率因数提高为：=0.98无功补偿前后变压器容量的变化:根据补偿前变压器应选择=1600KVA补偿后则应选择=1000KVA1.2.2 二号变电所的无功功率补偿由表1-2 可知变电所38

24、0V侧最大负荷时的功率因数只有0.61，而供电部门要求该厂10K进线侧最大负荷时功率因数应在0.90以上，考虑到变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高一些，所以变电所380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:则 =801.8(1.30-0.43) =801.80.87 =697.57（Kvar）则每一相的补偿容量为697.57/3=232.52（Kvar） 查工厂供电（第二版） 陕西机械学院 苏文成 主编 机械工业出版社p328附录表45 并联电容器技术数据 选BWM6.3-334-1W型三个,则总共补偿电容容

25、量为 3343=1002Kvar取 =1002Kvar那么无功补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：=802.48（KVA）变电所变压器的功率损耗为：=0.02802.48=16.05（KW）=0.09802.48=72.22（Kvar）变电所变压器高压侧的计算负荷为:=801.816.05=817.85（KW）=(1035-1002)72.22=105.22（Kvar）=824.59（KVA）无功补偿后，功率因数提高为：=0.99无功补偿前后变压器容量的变化：根据补偿前变压器应选择=1600KVA补偿后则应选择=1000KVA1.2.3 三号变电所的无功功率补偿由表1-3 可知变电所380V侧

26、最大负荷时的功率因数只有0.60，而供电部门要求该厂10K进线侧最大负荷时功率因数应在0.90以上，考虑到变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高一些，所以变电所380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:则 =364.42（1.33-0.43） =364.420.9 =327.98（Kvar）则每一相的补偿容量为327.98/3=109.33（Kvar） 查工厂供电（第二版） 陕西机械学院 苏文成 主编 机械工业出版社p328附录表45 并联电容器技术数据 选BWF10.5-120-1W型三个,则总共电容补偿量为

27、1203=360（Kvar）取 =360Kvar那么无功补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：=384.99（KVA）变电所变压器的功率损耗为：=0.02384.99=7.7（KW）=0.09384.99=34.65（Kvar）变电所变压器高压侧的计算负荷为:=364.427.7=372.12（KW）=(484.16-360)34.65=158.81（Kvar）=404.59（KVA）无功补偿后，功率因数提高为：=0.92无功补偿前后变压器容量的变化：根据补偿前变压器应选择=630KVA补偿后则应选择=500KVA1.2.4 四号变电所的无功功率补偿由表1-4 可知变电所380V侧最大负荷时的功

28、率因数只有0.58，而供电部门要求该厂10K进线侧最大负荷时功率因数应在0.9以上，考虑到变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高一些，所以变电所380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:则 =271.04（1.4-0.43） =271.040.97 =262.9（Kvar）则每一相的补偿容量为262.9/3=87.64（Kvar） 查工厂供电（第二版） 陕西机械学院 苏文成 主编 机械工业出版社p328附录表45 并联电容器技术数据 选BWM6.3-100-1W型三个，则总共电容补偿量为 1003=300（Kv

29、ar）取 =300Kvar那么无功补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：=279.47（KVA）变电所变压器的功率损耗为：=0.02279.47=5.59（KW）=0.09279.47=25.15（Kvar）变电所变压器高压侧的计算负荷为:=271.045.59=276.63（KW）=（368.13-300）25.15=93.28（Kvar）=291.93（KVA）无功补偿后，功率因数提高为：=0.95无功补偿前后变压器容量的变化根据补偿前变压器应选择=500KVA补偿后则应选择=315KVA1.2.5 五号变电所的无功功率补偿 由表1-5 可知变电所380V侧最大负荷时的功率因数只有0.50，

30、而供电部门要求该厂10K进线侧最大负荷时功率因数应在0.90以上，考虑到变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高一些，所以变电所380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:则 =207.58（1.73-0.43） =207.581.3 =269.85Kvar则每一相的补偿容量为269.85/3=89.95Kvar 查工厂供电（第二版） 陕西机械学院 苏文成 主编 机械工业出版社p328附录表45 并联电容器技术数据 选BWF6.3-100-1W型三个，则总共电容为1003=300Kvar取=300Kvar那么无功补

31、偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：=216.22KVA变电所变压器的功率损耗为：=0.02216.22=4.32KW=0.09216.39=19.46Kvar变电所变压器高压侧的计算负荷为:=207.584.32=211.90KW=360.51-30019.46=79.97Kvar=226.67KVA无功补偿后，功率因数提高为：=0.94无功补偿前后变压器容量的变化：根据补偿前变压器应选择=500KVA补偿后则应选择=250KVA1.2.6 所有车间无功补偿后的计算负荷（表16）补偿后的计算负荷表项目计算负荷一号车间变电所0.98872.25188.03892.56二号车间变电所0.99817

32、.85105.22824.59三号车间变电所0.92372.12158.81404.59四号车间变电所0.95276.6393.28291.93五号车间变电所0.94211.9079.97226.67总计2550.75625.312640.34第2章 变压器和主接线方案的选择2.1 变配电所位置的选择和负荷中心确定选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术与经济比较后确定：1.接近负荷中心。2.进出线方便。3.接近电源侧。4.设备运输方便。5.不应设在有剧烈震动或高温的场所。6.不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。7.不应设在厕所浴池或其它经常积水场

33、所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8.不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不易设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9.不应设在地势低洼和可能积水的场所。10.高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。GB50053-9410kV及以下变电所设计规范还规定：1.装有可燃性浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。2.多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变配电所应设在底层

34、靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁。3.高层主体建筑物内不宜设装有可燃性油的电气设备的变配电所。当受条件限制必须设置时，应在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集的场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁，并采取相应的防火措施。4.露天或半露天的变电所，不应设在下列场所：有腐蚀气体的场所；挑檐为燃烧体或难燃烧和耐火等级为四级的建筑物旁；附近有棉粮及其它易燃易爆物品集中的露天堆放场；容易沉积粉尘，可燃纤维和灰尘，或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。确定负荷中心，计算如下：利用负荷功率矩阵确定负荷中心。在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和Y轴，

35、测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如等。而工厂的负荷中心设在，P为。因此仿照力学中计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：车间变电所的选址应以接近负荷中心和方便进出线的原则来确定。确定负荷中心，计算如下： 在下图中左下角选一位置做为垂直坐标系的原点，在相同比例下测量各车间用电设备的坐标值（图2-1）某化工厂全厂总平面布置图1-薄膜车间 2-原料库 3-成品库 4-包装材料库5-单丝车间 6-注塑车间 7-管材车间 8-备料复制车间9-锻工车间 10-仓库 11-机修模具车间12-锅炉房 13水泵房 14-油泵房 15-办公楼2.1.1 一号车间变电所变压器位置和型式的选择各用电单位的坐标为

36、：的坐标为（4.50，5.40），的坐标为（4.80，6.60），的坐标为（2.60，8.30），的坐标为（2.50，5.90），=864.00KW =7.50KW =14.70KW =6.00KW(其中为各用电单位的计算负荷，此处取粗略值，下同。)因此负荷中心的坐标为： =4.46 =5.46由计算结果可知，负荷中心在靠近薄膜车间，考虑到方便进出线及周围环境情况，决定在1号厂房（薄膜车间）的北侧紧靠厂房修建车间变电所，其型式为外附式。2.1.2 二号车间变电所变压器位置和型式的选择采用同样的方法计算其负荷中心的位置。由于此变电所只有单丝车间和附属设施。而附属设施的容量远小于单丝车间的容量。因

37、此可在单丝车间附近修建变电所，其型式为外附式。2.1.3 三号车间变电所变压器位置和型式的选择各车间或用电单位的坐标为的坐标为（6.90，7.50），的坐标为（7.00，6.50）=75.60KW =308KW因此负荷中心的坐标为： =6.98 =6.70由计算结果可知，负荷中心在靠近管材车间，考虑到方便进出线及周围环境情况，决定在7号厂房（管材车间）的东北侧紧靠厂房修建车间变电所，其型式为外附式。2.1.4 四号车间变电所变压器位置和型式的选择考虑到车间变电所的负荷较小，所以采用高压配电所带一附设车间变电所方案设计，所址靠近主要负荷车间（即备料车间和机修车间），考虑到高压进线即周边环境情况，

38、决定高压配变电所修建在12号厂房（机修车间）的南侧，其型式采用独立式。2.1.5 五号车间变电所变压器位置和型式的选择考虑到车间变电所的负荷较小，所以采用高压配电所带一附设车间变电所方案设计，所址靠近主要负荷车间（即锅炉房），考虑到高压进线即周边环境情况，决定高压配变电所修建在12号厂房（锅炉房）的西侧，其型式采用独立式。具体布置见下图 （图2-2）某化工厂全厂变压器位置总平面布置图（注：引出线首端为车间变电所）1-薄膜车间 2-原料库 3-成品库 4-包装材料库5-单丝车间 6-注塑车间 7-管材车间 8-备料复制车间9-锻工车间 10-仓库 11-机修模具车间12-锅炉房 13水泵房 14

39、-油泵房 15-办公楼2.2 变压器和主接线的选择2.2.1 变电所变压器的选择根据工厂各车间的负荷性质和负荷大小，车间变电所的变压器可有以下选择。一.变电所由于存在二级负荷，所以决定装设两台变压器，型号采用SL，变压器的容量是根据无功补偿后的计算负荷确定的，而每台容量按下面公式计算选择：且 即： =611.3KVA且 =8640.98=881.63KVA因此选两台SL100010型低损耗配电变压器。二. 变电所 由于存在容量比较大的二级集中负荷，所以亦决定装设两台变压器，型号亦采用SL，每台容量同样按和一号车间变电所计算式同样的公式，容量计算如下：=577.21KVA且 =8310.99=8

40、39.39KVA因此亦选两台SL100010型低损耗配电变压器。三.变电所 由于存在容量比较大的二级集中负荷，所以亦决定装设两台变压器，型号亦采用SL，每台容量同样按和一号车间变电所计算式同样的公式，容量计算如下：=283.21KVA且 =（75.6+308）0.92=416.97KVA因此亦选两台SL50010型低损耗配电变压器。四.变电所由于不存在二级负荷且总的负荷较小，所以决定装设一台变压器，型号亦采用SL，变压器的容量按下述公式计算选择：KVA因此选一台SL31510型低损耗配电变压器。五.变电所 由于不存在二级负荷且总的负荷较小，所以决定装设一台变压器，型号亦采用SL, 变压器的容量

41、按下述公式计算选择：即 =226.67KVA因此亦选一台SL31510型低损耗配电变压器。2.2.2 变电所主接线方案的选择一.主接线的设计原则。主接线应满足可靠性,灵活性和经济性的基本要求：1可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电力生产和分配的首要要求,主接线首先应满足这个要求。满足电力系统与供电用户供电可靠性要求。可靠性的具体要求：1）断路器检修时,不影响对系统和负荷的供电。2）断路器和母线故障以及母线检修应尽量减少停电时间和回数,并要保证一级负荷及大部分二级负荷的供电。3）尽量避免全所停运、停电的可靠性。2.灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1）调度时,应

42、可以灵活地投入和切除变压器和线路,调配电源和负荷。满足系统在事故运行方式,检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2）检修时,可以方便地停运断路器,母线及其继电保护设备,进行安全检修,而不致影响电力网的运行和对用户的供电。3）扩建时,可以容易地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电和停电时间最短的情况下,投入变压器或线路而不互相干扰,并且对一次和二次部分的改建工作量最少。3.经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下,做到经济合理。1）投资者主接线力求简单,以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。要能使继电器保护和二次回路不过于复杂,以节省二次设备和控制电缆。要

43、能限制短路电流,以便于选择价廉的电器设备或轻型电器。如果满足系统安全运行及继电保护要求,110KV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。2）占地面积小 主接线设计要为配电装置布置创造条件,尽量使占地面积减少。3）电能损失少 经济地选择主变压器的种类、容量、数量、要避免因两次变压器而增加电能损失。二.电气主接线电气主接线是变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对变电所本身运行的可靠性、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，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。因

44、此有以下方案可供选择：单母线接线；双母线接线；单母线分段接线；内桥接线；外桥接线等。(a)单母线接线 (b)双母线接线 (c)单母线分段接线(d)内桥接线 （e）外桥接线（图23）主接线的类型1、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，可以采用成套配电装置。缺点：可靠性和灵活性较差，在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作；引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。适用范围：单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求。一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回路数且不超过两回。2、采用双母接线优点：1）供电可靠。通过两组母线

45、隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电。检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）调度灵活。各个电源和各回路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和潮流变化的需要。3）扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。 2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器

46、之间装设连锁装置。适用范围：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。3、单母线分段接线优点：1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作。2）两端母线可看成是两个独立的电源，提高了供电可靠性，可对重要用户供电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该段母线上所用支路，使之停止工作。2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。4）任一支路断路器检修时，该支路必须停止工作。 适用范围：单母线分段接线用于电压为610KV时，每段母线容量不超过25MW；用于35KV时，出线回路数为48回；用于

47、110KV，出线回路数为34回为宜。4、内桥接线优点：线路操作方便；高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：1）正常运行时变压器操作复杂。需动作两台断路器，影响一回线路的暂时运行。2）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元之间失去联系。3）出线断路器故障或检修时，造成该回路停电。适用范围：内桥接线适用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。5、外桥接线优点：变压器操作方便；高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：1）线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。2）桥连断路器检修时，两个回路需解列

48、运行。 3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时期停运。为此，在实际接线中可采用设内跨条来提高运行灵活性。适用范围：外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换。根据以上论述和结合本次设计的实际情况，初步设计两种方案。方案一是每个车间都配有变压器，其中第一、第二、第三车间都配两台相同的变压器，容量分别为1000MVA, 1000MVA，500MVA。第四、第五各配一台，容量均为315MVA。方案二是第四、第五车间不设变压器，而是分别接到第一、第二车间，第三车间仍然单独设置。它们的容量依次是1000MVA, 1000MVA，500MVA。具体的比较项目及方案见下表及图

49、。（表21）两种主接线方案的比较比较项目方案一方案二技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性满足要求满足要求供电质量满足要求满足要求灵活方便性灵活性较好灵活性稍差扩建适应性更好一些稍差一些经济指标电力变压器的综合投资额查表可知SL1000/10的单价为13400元，SL500/10的单价为7600元，SL315/10的单价为5400元，而查表得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资为1.344+0.7640.54410.56万元综合投资为1.344+0.7648.4万元比方案一要少高压开关柜（含计量柜）的综合投资额本方案中采用22个熔断器和44个隔离开关本方案采用了20个熔断器和40

50、个隔离开关.此处仅定性的分析，可知要比方案一要省电力变压器和高压开关柜的年运行费要大些相对要小从上表可以看出，按技术指标，方案一略优于方案二，但按经济指标，方案二优于方案一，在技术指标满足的情况下，考虑到经济因素。因此决定采用方案二。2.3 短路电流的计算短路电流指电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。2.3.1绘制计算电路 (图2-6)计算电路2.3.2 确定基准值设，即高压侧10.5KV,低压侧0.4KV,则（KA）(KA)2.3.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值1、电力系统标幺

51、值是电力系统分析和工程计算中常用的数值标记方法，表示各物理量及参数的相对值。标幺值是相对于某一基准值而言的，同一有名值，当基准值选取不同时，其标幺值也不同。它们的关系如下:标幺值有名值/基准值。 使用标幺值的好处： 1）三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压的标幺值与相电压的标幺值相等，三相功率的标幺值和单相功率的标标幺值相等； 2）只需确定各电压级的基准值，而后直接在各自的基准值下计算标幺值，不需要进行参数和计算结果的折算； 3) 对于低压系统，功率的标幺值远小于1； 4）用标幺值后，电力系统的元件参数比较接近，易于进行计算和对结果的分析比较。因为变电所最大运行方式时电源10千伏母线短路容量是200MVA，所以: =0.52、架空线路 本方案中采用LGJ-150，查得LGJ-150的=0.36/km，而线路长1km，故 =(0.361)=0.333、电力变压器对于SL-1000型，查得=4.5,故 =4.5对于SL-500型，查得=4，故 =4因此绘等效电路，如下图： (图2-7)等效电路2.3.4 k-1点短路电流的计算1、总电抗