10kV变电所电气部分设计(共51页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录摘要.IAbstract.II1绪 论1.1我国电力行业发展概况我国电源建设发展迅速,我国电力行业持续快速发展。近些年来，我国总发电装机容量和发电量已经连续十年位居世界第二位，随着总发电装机容量增长，增长率有所平缓，但仍保持了较高增长水平。我国电网建设持续增长,长期以来，我国电力工业“重发轻供”，电网发展严重滞后于电源发展，表现为输变电建设严重滞后于电源建设，配电网建设滞后于主网建设，负荷中心受端电网建设滞后于送端电网建设，电网累计投资占电力投资的比例约30%左右，远低于发达国家50%以上的水平。为解决此问题，国家今后将重点持续促进电网建设，以适应我国工业化及城市

2、化建设的需要。特高压电网建设及坚强智能电网规划促进我国电力系统高质量发展，1)特高压电网建设，按照国家电网公司的规划，未来将建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强国家电网。在2020年前后，基本形成覆盖华北、华中、华东地区的特高压电网，满足跨大区跨流域输电、水火电互济调解和全国能源资源优化配置的客观需要，实现“西电东送，南北互供”。特高压电网被称为“电力高速公路”，具有容量大、距离长、损耗低等优势。2009年1月，总投资约58亿元的我国首个特高压输变电工程晋东南-南阳-荆门1000kV交流特高压交流试验示范工程投入商业运营，标志着我国在特高压核心技术和设备国产化上取得了重大突破。坚

3、强智能电网规划。2009年5月，国家电网公司提出建设坚强智能电网规划，坚强智能网以坚强网架为基础，以信息通信平台为支撑，以智能控制为手段，涵盖电力系统的各方面，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的“电力流、信息流、业务流”高度一体化的现代化电网。1.2变电所的类型概述变电所有很多种分类方法，可以根据电压等级、升压或降压及在电力系统中的地位分类。根据变电所在系统中的地位可以分成以下几类：(1) 枢纽变电所枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高、中压的几个部分，汇集有多个电源和多回路大容量的联络线，变电容量大，电压为330500kV。全所停电时，将引起系统解列，甚至瘫痪。(2) 中间变

4、电所中间变电所一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处，汇集有23个电源，高压侧以交换潮流为主，同时又降压给当地用户，主要起中间环节作用，电压为220330kV。全所停电时，将引起区域电网解列。(3) 地区变电所 地区变电所以对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电所，电压一般为110220kV。全所停电时，将使该地区中断供电。(4) 终端变电所 中断变电所位于线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，不承担功率转送任务，电压等级为110kV及以下。全所停电时，仅使其所供的用户中断供电。1.3变电所电气设备概述供电系统住承担输送和分配电能任务的电路，称为一次回路。一次回路中

5、所有的电气设备称为一次设备。常用的高、低压一次设备是指断路器、负荷开关、隔离开关、电力变压器、仪用互感器、熔断器以及由以上开关电器及附属装置所组成的成套配电装置（高压开关柜和低压配电屏）等。(1)高低压熔断器，熔断器的功能主要是进行短路保护，但有的熔断器也具有过负荷保护能。按限流作用分，熔断器可以分为限流式和非限流式两种。按电压等级分，有高压熔断器和低压熔断器两种。(2)高压开关电器，1)高压隔离开关（文字符号位QS）的主要用途是隔离高压电源，保证电气设备和线路在检修时与电源有明显的断开间隙。隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作，但可以用来通断一定的小电流。2)高压负荷开关（文字符

6、号为QL），具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流，装有脱扣器时，在过负荷情况下可自动跳闸。负荷开关断开后，与隔离开关一样，具有明显可见的断开间隙，因此，它也具有隔离电源、保证安全检修的功能。但是不能断开短路电流，必须与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切除短路电，3)高压断路器（文字符号为QF）除在正常情况下通、断负荷电流外，还可在电力系统发生短路故障时与继电保护装置配合，自动、快速的切除故障，保证电力系统及电气设备的安全运行。(3)低压开关电器，1)低压刀开关和负荷开关，2)低压断路器又称低压自动空气开关，其功能与高压断路器类似。(4)互感器，互感器分为电流互感器（TA）电压互感器（TV）

7、。(5)高低压成套设备，1)高压开关柜：高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种配配电装置压成套配电装置，高压开关柜有手车式和固定式两大类。2)低压配电屏：低压配电屏是按照一定的线路方案将有关的一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置，通常装设在变电所的低压配电室内，有固定式和抽屉式等。3)动力和照明配电箱。1.4本次设计主要内容设计围绕着了解10kV变电所的建设规模，各级额定电压，各级电压联络线回路数，从原始资料开始分析，进行负荷计算和无功补偿计算。初步选出变压器的数量和容量的大小，考虑到各方面的发展和规划，变压器的容量在选取的时候要有一定的裕度。电气主接线确定，在考虑

8、主接线方案的时候，要做到安全、可靠、灵活、经济的对比，同时了解终端配电所的一般接线方式，根据国家规定和相关的技术经济对比，选出最优的主接线方案。为了在选择电气设备和载流导体时，需要短路电流校验其动稳定性和热稳定性，以保证在发生最大短路电流时不至于损坏。三相短路时短路电流最大所以设备校验时参考三相短路电流。进行短路电流计算。2负荷计算2.1负荷计算的目的和方法 计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电器保护的重要数据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费

9、；如果计算负荷过小，又将使电器和导线运行时增加电能消耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，一致发生事故，同样给国家造成损失。为此，正确进行负荷计算是供配电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。 负荷计算成用的方法有需要系数法和二项式法：(1)需要系数法：需要系数法与用电设备的类别和工作状态有极大的关系，因此在计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。需要系数法，用设备功率乘以需要系数和同是系数（一般取0.8），直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。(2)二项式法：将负荷分为基本部分和附加部分，后者考虑一定数量大容

10、量设备影响，适用于设备台数较少而容量差别较大的低压分支干线的计算负荷，及其他各类车间 和变电所施工设计亦常采用，但二项式法计算结果一般偏大。根据分析，本设计采用的就是需要系数法。表2-1 变电所负荷数据工程名称用电负荷（kW）需要系数计算负荷（kVA）一号楼113.750.7079.63二号楼220.530.70154.37三号楼141.50.7099.05实验楼324.780.85276.06一号裙楼305.820.70214.07二号裙楼194.560.70136.19行政楼405.80.80324.64图书馆16000.801280一区公寓532.50.60319.5二区公寓6350.6

11、0381教师公寓2063.40.601238.04研究生公寓5270.60316.2服务楼1000.8585食堂1000.9090锅炉房500.8542.5路灯45.360.4520.41开水房500.7035消防室800.8064总计5169.22.2负荷计算(1)一、二、三号楼，实验楼 其中视在功率计算负荷：=113.75+220.53+141.5+324.78=800.56( kW)=448.3(kW)= 268.99(kvar)=527.4(kVA)式中 需要系数取0.70同时系数取0.80功率因数取0.85功率因数角正切值 取0.61根据 =527.4kVA考虑到今后的发展，选择SC

12、B8-630/10变压器一台。 (2)一、二裙楼 其中视在功率计算负荷：=305.82+194.56=500.38(kW)= =280.2(kW)=168.13(kvar)329.65(kVA)式中 需要系数取0.70,同时系数取0.80功率因数取0.85功率因数角正切值 取0.6根据329.65kVA考虑到今后的发展，选择SCB8-400/10 变压器一台(3)行政楼、图书馆、消防设施 其中视在功率计算负荷：=405.8+1600+80=2085.8(kW)=1334.9(kW) =800.4(kvar)=1570.5(kVA)式中 需要系数取0.80,同时系数取0.80功率因数取0.85功

13、率因数角正切值 取0.6根据=1570.5kVA，因为这部分为二级负荷，并考虑到今后的发展，为了增容一个等级，选择SCB8-1600/10 变压器两台。(4)一区宿舍 其中视在功率计算负荷：=532.5(kW)=255.6(kW)=153.36(kvar) = 300.7(kVA)式中 需要系数取0.60,同时系数取0.80功率因数取0.85功率因数角正切值 取0.6根据 = 300.7kVA，考虑到今后的发展，选择SCB9-400/10 变压器一台。 (5)二区宿舍 其中视在功率计算负荷：=635(kW)=304.8(kW)=182.88(kvar) = 358.6(kVA)式中 需要系数取

14、0.70,同时系数取0.80功率因数取0.85功率因数角正切值 取0.6根据 = 358.6kVA考虑到今后的发展，选择SCB9-400/10 变压器一台。 (6)教师公寓 其中视在功率计算负荷：=2063.4(kW)=990.4(kW)=594.25(kvar) = 1165.2(kVA)式中 需要系数取0.60,同时系数取0.80功率因数取0.85功率因数角正切值 取0.6根据 = 1165.2kVA考虑到今后的发展，选择SCB8-1250/10 变压器一台。 (7)研究生公寓楼、服务楼、食堂、锅炉房、开水房、路灯及其他其中视在功率计算负荷：=880.36(kW)=492.8(kW)=29

15、5.68(kvar) = 579.76(kVA)式中 需要系数取0.70,同时系数取0.80功率因数取0.85功率因数角正切值 取0.6根据 = 579.76kVA，考虑到今后的发展，选择SCB8-630/10 变压器一台本次设计，根据负荷计算，初步选定八台变压器。2.3无功功率补偿计算无功功率补偿的基本知识，在工业与民用建中，有大量设备的工作需要通过向系统吸收无功功率来建立交变的磁场，这使及输筑设备中，系统输送的电能容量中无功功率的成分增加。在系统变配电设备配电线路规格一定的情况下，直接影响到有功功率的输送。因此，在供配电系统中，必须限制无功功率的大小，即提高功率因数，以便提高系统设备的有效

16、利用率。供配电系统要求35kV的电能用户的功率因数应达到 0.85 以上，10 kV的电能用户的功率因数应达到0.90以上。表2-2 系统功率因数状况分析建筑物名称照明其他kwkvar一二三楼,实验楼281.9157.9518.4290.3裙楼161.065.0384.4215.3一区宿舍106.551.12426204.48二区宿舍12760.96508243.84图书馆、行政楼158101.21458933教师公寓497238.51566751.8其他负荷196109.7773371总计1527.4784.55633.83009.72因照明均采用无补偿的荧光灯 ，其功率因数0.55，其他负

17、荷功率因数为 0.85，系统功率因数计算步骤如下：荧光灯：，其它负荷：，照明负荷：=1527.4kW=0.700.801527.4=855.34(kW)855.341.52=1300.12 (kvar)其他负荷：5633.8kW=0.700.805633.8=3154.92(kW)= 3009.720.61=1924.5(kvar)系统的功率因数为：1经过计算，目前系统的功率因数为0.78。根据供电营业规则规定：用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到以下规定：10kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为0.8

18、5以上。农业用电，功率因数为0.80。根据这一要求，有必要进行无功功率补偿。补偿过程如下：一号主变（负荷为：一、二、三楼和实验楼）： 有功计算负荷：=448.3(kW)无功计算负荷：= 268.99(kvar)需补偿的容量为：Qc（tgarccos0.78-tgarccos0.85）=85.29(kvar)查电气设备实用手册选取电容器型号：BWF0.4-25-1，额定容量Qr为25kvar。需装设的电容器个数为：N=Qc/Qr =3.4考虑到三相平衡，应装设6个，每相2个。检验：此时，并联电容器的实际容值为：=625=150kvar408.93(kVA)kW)kvar)高压侧计算负荷：证明这一

19、补偿满足功率因数要求。其他变压器按此方法同上。表2-3电容数量表T1T2T3T4T5T6T7T8电容器台数6312123396需补偿的容量85.29 kvar53.23kvar253.63kvar253.63kvar48.56 kvar57.91kvar188.18kvar93.6kvar电容器选型：BWF0.4-25-1，额定电压：0.4kv，额定容量：25kva，额定电容：497.61F 相数：单相表2-4 补偿前后的各功率值及计算电流值补偿前T1变压器448.3268.99527.429.0761.3T2变压器280.2168.13329.6518.13475.82T3、T4 变压器13

20、34.9800.91569.4186.32265.31T5变压器255.6153.36300.716.53434.04T6变压器304.8182.88358.619.72517.60T7变压器990.4594.251165.264.071681.87T8变压器492.8295.68579.7631.88836.84总计41072464.194830.72265.636972.75补偿后T1变压器454.84208.24500.2527.51722.07T2变压器285.05133.07314.5417.30454.01T3、T4 变压器1357.7586.451478.981.322134.6

21、7T5变压器259.994.4276.515.20399.11T6变压器310127.28335.118.43483.69T7变压器1007.3432.651096.360.281543.45T8变压器501176.48531.1729.21766.70总计4175.791758.574532.76249.256542.67注：视在功率与计算电流是不能通过直接相加得到的。视在功率：计算电流：2.4电源进线方式设计在本次10kV 变电站建设地区地势平坦，且附近建筑物稀疏，使得出线走廊较开阔；年最高气温40，年平均气温15.1-16，年最低气温-10.2, 年最热月平均最高气温35，年最热月平均气

22、温26.年雷暴日数22.0。平均海110.4m，主导风向东南风。所有用电设备的总用电负荷为7940kW，计算负荷5169.2kW。用电负荷按其重要性和中断供电在政治经济上造成损失或影响程度，分为三级即一级负荷、二级负荷、三级负荷。(1)一级负荷：为中断供电将造成人身伤 亡者；或者中断供电将在政治经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。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，能保证对全部一级负荷不间断供电。(2)二级负荷：或者中断供电将在政治经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、国民经济中重点

23、企业的连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。(3)三级负荷：为一般负荷，指所有不属于上述一、二级负荷者。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。某学校现有有功功率：4175kW，无功功率：1740.54kvar，视在功率：4523.7kVA。根据要求，图书馆、行政楼及消防设施为二级负荷，其余均为三级负荷。根据学院负荷要求，本次设计采用双电源电缆进线，一主一备。2.5变电站主变压器的台数、容量及类型的设计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

24、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%。同时，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5-10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。根据某学院设计要求，要求高压侧出线8回，则初步确定本校区内共设立七座变电所，其中，两座独立变电所，五座箱式变电所。一号独立变电所负荷为图书馆、行政楼及消防设施，因其为二级负荷，采用两台变压器供电，工作方式为一用一备；二号独立变电所负荷为教师公寓楼；一号箱式变电所负

25、荷为教学楼和实验楼；二号箱式变电所负荷为系馆楼；三号箱式变电所负荷为一区学生宿舍楼；四号箱式变电所负荷为二区学生宿舍；五号箱式变电所负荷为研究生公寓楼、食堂、服务楼及其他负荷。 表2-5 变压器选型、负载率及负荷范围主变序号容量及型号实际容量（kVA）负载率负荷范围一号SCB8-630/10500.3（527.4）79.47%（83.7%）一、二、三楼实验楼二号SCB8-400/10314.5（329.65）78.67%（85.4%）一、二裙楼三号SCB8-1600/101478.9（1570.5）92.47%（98.2%）图书馆、行政楼四号SCB8-1600/101478.9（1570.5）

26、92.47%（98.2%）三号备用五号S9-400/10276.5（300.7）69.17%（75.2%）一区宿舍六号S9-400/10335.1（358.6）83.77%（89.7%）二区宿舍七号SCB8-1250/101096.3（1165.2）87.77%（93.2%）教师公寓八号S9-630/10531.2（579.76）84.27%（92.0%）其他注：1 、括号内、外分别为补偿前、后的容量和负载率2.6变电所形式的设计根据变电站的用途、 负荷状况， 并结合供配电理论知识，变电站形式确定如下：表2-6 变电所形式变压器序号变电所形式变压器型号箱式柜壳规格T1箱式变电所SCB8-630

27、/10ZBW1-10/630T2箱式变电所SCB8-400/10ZBW1-10/630T31#独立变电所SCB8-1600/10T41#独立变电所SCB8-1600/10T5箱式变电所S9-400/10ZBW1-10/630T6箱式变电所S9-400/10ZBW1-10/630T72#独立变电所SCB8-1250/10T8箱式变电所S9-630/10ZBW1-10/6301#独立变电所有两台SCB8-1600/10/0.4kV变压器，主要负荷有图书馆、行政楼及消防设施，均为二级负荷。两台变压器采用一用一备方案，正常时只有一台工作，当工作的变压器检修或出现故障时，将断开工作的变压器。此变电站两台

28、变压器，联结组别均为：D，Yn11。低压侧 380/220V 三相四线制配电，中性点直接接地系统，采用 TN-S系统。2#独立变电所有一台SCB8-1250/10/0.4kV变压器，主要负荷为教师公寓楼。此变电站变压器，联结组别为：D，Yn11。低压侧380/220V 三相四线制配电，中性点直接接地系统，采用 TN-S 系统。3电气主接线的设计变电所的电气接线图，按其在变电所的作用分为一次接线图和二次接线图。一次接线图又称一次主接线图或一次系统图，是由各种主要电气设备（包括变压器、开关电器、互感器及连接线图等）按一定顺序连接而成的接受和分配电能的总电路图。而二次接线图又称二次系统图，是表示用来

29、控制、指示、测量和保护一次电路及其设备运行的电路图一次电路图中所有的电气设备，成为一次设备或者一次元件；二次电路中所有的电气设备，成为二次设备或者二次元件。一次电路和二次电路之间的联系，通常是通过电流互感器和电压互感器完成的。3.1对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括安全性、可靠性、灵活性和经济性四方面：(1)安全性 符合有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。(2)可靠性 安全可靠是电路生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。停电不仅给发电厂造成损失，而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重。但是电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某

30、些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。(3)灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的切换。灵活性包括以下几个方面：1)调度灵活，操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活地调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。2)检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。3)扩建方便。在设计主接线时，应留有

31、余地，应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。4)经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要包括以下几个方面：节省一次投资、占地面积少和电能损耗少。1）投资省 主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制短路电流，以便选择轻型电气设备。2）年运行费小 年运行费包括电能损耗费、折旧费及大修费日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此要合理地选择主变压器的型式、容量、台数及避免两次变压而增加电能损耗。3）占地面积小 主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以

32、便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方都应采用三相变压器。4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。 3.2电气主接线的基本形式通常电气主接线以单线图的形式表示，仅在个别情况下，当三相电路中的设备不对称时，则用三线图表示。电气主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线三种。3.2.1单母线接线(1)单母线不分段接线断路器的作用是切断负荷电流或短路故障电流。而隔离开关按其作用分为两种；靠近母线侧的称为母线隔离开关，用来隔离母线电源；靠近线路侧的称为线路隔离开关，用于防治在检修断路器的时候倒送电和雷电过电压沿线路侵入，保证检修人员的安

33、全。单母线不分段接线的优点是电路简单、使用设备少以及配电装置的建造费用低；其缺点是可靠性和灵活性较差。当母线或隔离开关发生故障或者检修时，必须断开所有回路的电源而造成全部用户的停电。所以这种接线方式只适用于容量较小和对供电可靠性要求不高的用户。图3.1 单母线不分段接线(2)单母线分段接线这种接线客服不分段母线存在的工作不可靠、灵活性较差的有效方法。单母线分段是根据电源的数目、功率和电网的接线情况来确定的。通常每段接一个或者两个电源，引出线分别接到各段上，使各段引出线负荷分配与电源功率相平衡，尽量减少各段之间的功率变换。单母线分段可用隔离开关分段，也可用断路器分段。由于分段的开关设备不同，其作

34、用也有差别。1）用隔离开关分段的单母线接线 母线检修时可以分段进行，当母线发生故障时，经过倒闸操作可切除故障段，保证另一段继续运行，故比单母线不分段接线提高了可靠性。2）用断路器分段的单母线接线 分段断路器除了具有分段隔离开关的作用外，与继电保护配合，还能切断负荷电流、故障电流以及实现自动分、合闸。另外，检修故障段母线时，可直接操作分段断路器，断开分段隔离开关，且不会引起正常段母线停电，保证其继续正常运行。在母线发生故障时，分段断路器的继电保护动作，切除故障段母线，从而提高了运行的可靠性。图3.2单母线分段接线3.2.2双母线接线双母线接线克服了单母线接线的缺点，而两条母线互为备用，具有较高的

35、可靠性和灵活性。 双母线接线一般只用在对供电可靠性要求很高的大型工厂总降压变电所35110kV母线系统和有重要高压负荷或者有自备发电厂的610kV的母线系统。双母线接线有两种运行方式：一种运行方式是一组母线工作，令一组母线备用（明备用），母联断路器正常时是断开状态；另一种运行方式是两组母线同时工作，也互为备用，此时，母联断路器及母联隔离开关均为闭合状态。图3.3 双母线接线3.2.3桥式接线对于具有两条电源进线、两台变压器的总降压变电所，可采用桥式接线。其特点是在两条电源进线之间有一条跨接的桥。它比单母线分段接线简单，可以减少单母线断路器的数量。根据跨接桥跨接位置的不同，又分为内桥式接线和外桥

36、式接线两种。(1)内桥式接线，这种接线适用于电源进线线路较长，故障检修机会多，且变压器不需要经常切换的总降压变电所。图3.4内桥式接线图3.5外桥式接线(2)外桥式接线，这种接线适用于电源线路较短，故障检修机会少，但变电所负荷变动较大且需要经常切换变压器的总降压变电所。3.3主接线方案设计根据工厂供电要求，10kV变电所，容量较小，供电要求不高，一般采用单母线接线形式。(1) 单母线接线与单母线分段相比较:表3-1 单母线与单母线分段比较单母线单母线分段占地面积占地面积较大占地面积较小些优点接线简单、清晰、设备小、操作方便、便于扩建、投资较小接线简单、操作方便、便于扩建电可靠性，灵活性较好缺点

37、供电的可靠性，灵活性较差，不能满足、类用户需要投资较大些，占地面积较大适用范围用于6220kV系统中只有一台发电机或一台主变，且出线不多的中、小型变电所适用于610kV电压等级引出线在6回以上的中、小型变电所中 (2)主接线的确定 根据提供的原始资料，电力系统的发展，和用户的需求等几方面考虑，从近期及远景的发展规划，经过比较确定采用两路10kV电源一用一备供电。两路10kV电源有两路独立电源供给，高压侧为单母线分段联络接线,10kV电源进线经一号独立变电所采用放射式引线出至本所400V段和二号独立变电所及1-5号箱式变电所。各变电所低压侧采用单母线接线。进出线均采用高压铠装电力电缆。该设计整个

38、主接线网络采用双电源放射式结构，符合供电标准，满足对负荷密度大，供电要求较高的基本要求。4短路电流计算和设备选择与校验4.1概 述供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接，是系统的常见故障之一。(1)短路电流的计算方法，由于电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量要,而阻抗则较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路时，系统母线上的电压变动很小可以为电压维持不变，即系统容量为无限大。所以我们在这里进行短路电流计算方法，以无限大容量电力系统供电作为前提计算的。(2)接线方式。计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的

39、正常接线方式，而不能用在仅切换过程中可能并联运行的接线方式。(3)短路的种类，对中性点接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，对中性点不接地系统，短路类型有：三相短路和两相短路。具统计，从短路类型来看，单相短路或接地短路发生率最高；从短路发生的部位来看，线路（尤其是架空线路）上发生短路或接地比例最大。我国的中压系统采用中性点不接地系统，主要就是为了避免单相接地造成的停电事故。4.2短路电流计算4.2.1短路点选取 因为本设计是 10kV 变电所设计，须对高压开关柜、低压开关柜及其内部各种设备进行选取和校验，须对变电所进行各种保护设计。考虑到以上因素，在各个变

40、压器高压侧、低压侧分别设置一个短路点。具体见短路电流计算等值电路图中所示。4.2.2短路电流计算分析 本设计一次侧采用标幺值法，二次侧采用有名值法进行短路电流计算。设本系统为无限大容量电力系统。 (1)T1变压器：变压器的短路电压（阻抗电压）百分值： = 4高压侧： 基准容量：=100 MVA ,基准电压：=10.5 kV ,电缆线路长度：L=5 km ,电力线路没相的单位长度电抗平均值： =0.08 /km =5.5 kA=0.36图4.1 等值电路图 k-1 点的短路总阻抗及三相短路电流和短路容量： = =0.36=5.5/0.36=15.27( kA)对L较大的中、高压系统，取短路电流冲

41、击系数：=1.8，则 =15.27kA=2.5515.27kA=38.95kA=1.5115.27kA=23.06kA三相短路容量：=100MVA/0.36 =277.8MVA低压侧：1)电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）： =0.08/km =0.09/km L=0.5km =0.4kV=0.080.5(0.4/10.5) (0.4/10.5)=0.06(m) =0.090.5 (0.4/10.5) (0.4/10.5)=0.07 (m)2)电力变压器的阻抗：=5960(0.4/630) (0.4/630)=2.4(m)= (4/100) (0.4kV0.4kV/630kVA)=10.16(

42、m)3)绘制等值电路图为图2：图4.2 等值电路图 k-2 点短路电路总阻抗为：=0.07 m +2.4 m=2.47( m)=0.05 m+10.16 m=10.21 (m)三相短路电流周期分量有效值=22.0(kA)三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值=22.0( kA)=1.8422.0=40.84 (kA)=1.0922.0 =23.98 (kA)三相短路容量=1.7320.422.0=15.24 (MVA)(2)T2 变压器： = 4高压侧短路电流及短路容量与 T1 变压器相同，这里不再赘述。 低压侧:电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）： L=0.5km=0.090.5(0.4/1

43、0.5) (0.4/10.5)=0.07 (m)=0.080.5(0.4/10.5) (0.4/10.5)=0.06 (m)电力变压器的阻抗：=4000(0.4/400) (0.4/400)=4.0 (m)=(4/100)(0.4 kV0.4 kV /400 kVA)=16 (m)绘制等值电路图为图3:图4.3 等值电路图k-2 点短路电路总阻抗为：=0.07 m +4.0 m=4.07 (m)=0.06 m+16 m=16.06 (m)三相短路电流周期分量有效值=13.9 (kA)三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值=13.9 (kA)=1.8413.9kA=25.58 (kA)=13.9 kA1.09=15.15 (kA)三相短路容量=1.7320.4 kV13.9 kA=9.63 (MVA)(3)变压器、变压器：=6 高压侧短路电流及短路容量与T1 变压器相同，这里不再赘述低压侧：电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）： =0.08/km =0.09/km L=0.5km =0.090.5(0.4/10.5) (0.4/10.5)=0.07 (m)=0.080.5(0.4/10.5) (0.5/10.5)=0.06 (m)电力变压器的阻抗：=12000(0.4/1600) (0.4/1600)=0.75 (m)=