变电所电气一次系统设计Word文档下载推荐.docx
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3变电所全部停电的可能性。
4满足对用户的供电可靠性指标的要求。
2、灵活性：
1调度要求。
可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，
能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。
2检修要求。
可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对及户的供电。
3扩建要求。
应留有发展余地，便于扩建。
3、经济性：
①投资省；
②占地面积小；
③电能损失小。
三、拟定主接线方案主接线的基本形式，概括地可分为
两大类：
①有汇流母线的接线形式：
单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母
线或旁路隔离开关。
②无汇流母线的接线形式：
变压器一线路单元接线、桥形接线、角形接线等。
接下来对以上几种接线方式的优、缺点及适用范围简单论述一下，看看是否符合原始资料的要求。
1、单母线接线。
优点：
接线简单清晰，设备少，投资省，运行操作方便，且便于扩
建。
缺点：
可靠性及灵活性差。
适用范围：
只有一台主变压器，10KV出线不超过5回，35KV出线不超过3回，110KV出线不超过2回。
2、单母线分段接线。
a.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，有两个电源供电。
b.当一段母线故障时，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。
a.当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路
都要在检修期间停电。
b.当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
C扩建时需两个方面均衡扩建。
适用于6〜10KV配电装置出线6回及以下，35〜60KV配电装置出线4〜8回，110〜220KV配电装置少于4回时。
3、双母线分段接线。
由于当进出线总数超过12回及以上时，方在一组母线上设分段断路器，根据原始资料提供的数据，此种接线方式过于复杂，故一不作考虑。
4、双母线接线。
供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。
使用设备多，特别是隔离开关，配电装置复杂，投资较多，且操作复杂容易发生误操作。
出线带电抗器的6~10KV出线，35〜60KV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时，110KV〜220KV出线超过5回时。
5、增设旁路母线的接线。
由于6〜10KV配电装置供电负荷小，供电距离短，且一般可在网络中取得备用电源，故一般不设旁路母线；
35~60KV配电装置，多为重要用户，为双回路供电，有机会停电检修断路器，所以一般也不设旁路母线；
采用单母线分段式或双母线的110〜220KV配电装置一般设置旁路母线，设置旁路母线后，每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关，这样一来，检修任何断路器都不会影响供电，将会大幅度提高供电可靠性。
可靠性和灵活性高，供电可靠。
接线较为复杂，且操作复杂，投资较多。
①出线回路多，断路器停电检修机会多；
②多数线路为向用户单供，不允许停电，及接线条件不允许断路器停电检修时。
6、变压器一线路单元接线。
接线简单，设备少，操作简单。
线路故障或检修时，变压器必须停运；
变压器故障或检修时，线路必须停运。
只有一台变压器和一回线路时。
7、桥形接线：
分为内桥和外桥两种。
⑴内桥接线：
连接桥断路器接在线路断路器的内侧。
高压断路器数量少，四回路只需三台断路器，线路的投入和切除比较方便。
a.变压器的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，影响一
回线路暂时停运；
b出线断路器检修时，线路需长时间停运；
c.连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。
容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较
长，故障率较高的情况。
⑵外桥接线：
连接桥断路器接在线路断路器的外侧。
设备少，且变压器的投入和切除比较方便。
a.线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，且影响一台变压器暂时停运；
b.变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运；
c.连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。
容量较小的变电所，并且变压器的切换较频繁或线路较短，
故障率较低的情况，当电网中有穿越功率经过变电所时，也
可采用此种接线。
&
角形接线：
由于保证接线运行的可靠性，以采用3〜5角为宜。
a.投资少，断路器数等于回路数；
b.在接线的任一段发生
故障时，只需切除这一段及其相连接的元件，对系统影响较小；
c.接线成闭合环形，运行时可靠、灵活；
d.每回路都
与两台断路器相连接，检修任一台断路器时都不致中断供电；
e.占地面积小。
在开环、闭环两种运行状态时，各支流通过的电流差别很大，使电器选择困难，并使继电保护复杂化，且不便于扩建。
出线为3~5回且最终规模较明确的110KV以上的配电装置中。
综上所述八种接线形式的优缺点，结合原始资料所给定
的条件进行分析，拟定主接线方案。
原始资料：
变电所类型：
降压变电所电压等级：
110/35/10KV出线情况：
110KV出线两回，35KV出线4回（架空）,10KV出线10回（电缆）。
负荷性质：
工农业生产及城乡生活用电结合原始资料所提供的数据，
权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出：
1、110KV只有两回出线，且作为降压变电所，110KV侧无交换潮流，两回线路都可向变电所供电，亦可一回向变电所供电，另一回作为备用电源。
所以，从可靠性和经济性来定，110KV部分适用的接线方式为内桥接线和单母线分段两种。
2、35KV部分可选单母线分段及单母线分段兼旁路两种。
3、10KV部分定为单母线分段。
这样，拟定两种主接线方案：
方案I:
110KV采用内桥接线，35KV采用单母线分段接线，10KV为单母线分段接线。
方案II:
110KV采用单母线分段接线，35KV采用单母线分段兼旁路接线，10KV为单母线分段接线。
绘出方案I、方案II的单线图。
方案I110KV1#主变2#主变35KV10KV第二章主变
压器的确定一、主变压器台数的确定为了保证供电的可靠
性，变电所一般装设两台主变压器。
二、调压方式的确定：
据设计任务书中：
系统110KV母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电压必须维持在允许范围内，保持电压的稳定，所以应选择有载调压变压器。
三、主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建
成后5〜10年的规划负荷选择，亦要根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对装设两台主变压器的变电所，每台变压器容量应按下式选择：
Sn=0.6PM。
因对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证70〜80%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%。
由于一般电网变电所大约有25%为非重要负荷，因此，采用Sn=0.6PM确定主变是可行的。
由原始资料知：
35KV侧Pmax=54MW,cos$=0.8010KV侧Pmax=20MW,
cos$=0.80所以，在其最大运行方式下：
Sn=0.6*（54/0.80+20/0.80）=55.5（MVA）参考《电力工程电气
设计手册》选择两台西安变压器厂生产的三相三绕组风冷有
载调压变压器两台，型号为：
SFSZ7-50000型变压器。
容量校验：
低负荷系数K仁实际最小负荷/额定容量=（20+8）/50=0.56高负荷系数K2=实际最大负荷/额定容量=（54+20）/50=1.48另外，《发电厂电气设备》P244规定：
自然油循环的变压器过负
荷系数不应超过1.5。
综上，并查《发电厂电气设备》P244变压器过负荷曲线
图（图9-11-a）可以得出过负荷时间4hv
Tmax=5500/365=15.07h。
可见：
此变压器不能满足过负荷要求，故应选用更大型号的变压
查《手册》现选用两台西安变压器厂生产的三相三绕组
风冷有载调压变压器两台，型号为：
SFSZ7-63000型变压器。
所选变压器主要技术参数如下表：
型号额定电压（KV）空载损耗（KW）空载电流（％）接线组
别阻抗电压高-中高-低中-低SFSZ7-63000
110d8X1.25%38.52^2.5%10.584.71.2Yn,yn,d1117.510.5
6.5容量校验：
低负荷系数K仁实际最小负荷/额定容量=（20+8）/63=0.44高负荷系数K2=实际最大负荷/额定容量=（54+20）/63=1.17另外，《发电厂电气设备》P244规定：
图（图9-11-a）可以得出过负荷时间24h>
Tmax=5400/365=14.79h。
此变压器能满足要求，故应选用此型号的变压器。
第三章主接线方案的确定一、主接线方案的可靠性比
较：
110KV侧：
采用内桥接线，当一条线路故障或切除时，不影响变压器运
行，不中断供电；
桥连断路器停运时，两回路将解列运行，
亦不中断供电。
且接线简单清晰，全部失电的可能性小，但变压器二次配
线及倒闸操作复杂，易出错。
采用单母线分段接线，任一台变压器或线路故障或停运时，
不影响其它回路的运行；
分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。
35KV侧:
单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分
段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，
分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运。
单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；
当任一母线故障检修时，旁路断路器只可代一回线路运行，本段母线上其它线路需停运。
10KV侧：
由于两方案接线方式一样，故不做比较。
二、主接线方案的灵活性比较110KV侧：
操作时，主变的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩
建方便。
线路的投入和切除比较方便。
调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。
35KV侧：
运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当开关或
二次检修时线路要停运，影响供电。
方案II:
运行方式复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式，检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。
两方案相同。
三、主接线方案的经济性比较将两方案主要设备比较列
表如下：
项目方案主变压器（台）110KV断路器（台）110KV
隔离开关（组）35KV断路器（台）35KV隔离开关（组）
10KV设备I238818相同II2510828相同从上表可以看出，方案I比方案II少两台110KV断路器、两组110KV隔离开关，10组35KV隔离开关，方案I占地面积相对少一些（35KV侧无旁路母线），所以说方案I比方案II综合投资少得多。
四、主接线方案的确定对方案I、方案II的综合比较列表，对应比较一下它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选
择一个最终方案（因10KV侧两方案相同，不做比较）。
方案项目方案I方案II可靠性①简单清晰，设备少②35KV母线故障或检修时，将导致该母线上所带3回出
线全停③任一主变或110KV线路停运时，均不影响其它回路停运④各电压等级有可能出现全部停电的概率不大⑤
操作简便，误操作的机率小①简单清晰，设备多②35KV
母线检修时，旁路断路器要代该母线上的一条线路，给重要用户供电，任一回路断路器检修，均不需停电③任一主变
或110KV线路停运时，均不影响其它回路停运④全部停电
的概率很小⑤操作相对简便，误操作的机率大灵活性
①运行方式简单，调度灵活性强②便于扩建和发展①运
行方式复杂，操作烦琐，特别是35KV部分②便于扩建和
发展经济性①高压断路器少，投资相对少②占地面积
相对小①设备投资比第I方案相对多②占地面积相对大通过以上比较，经济性上第I方案远优于第II方案，在可靠
性上第II方案优于第I方案，灵活性上第I方案远不如第II方案该变电所为降压变电所，110KV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母线分段接线。
又因为35KV及10KV负荷为工农业生产及城乡生活用电，在供电可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，现在35KV及10KV全为SF6或真空断路器，停电检修的几率极小，再加上电网越来越完善，N+1方案的推行、双电源供电
方案的实施，第I方案在可靠性上完全可以满足要求，第II
方案增加的投资有些没必要。
经综合分析，决定选第I方案为最终方案，即110KV系统采用内桥接线、35KV系统采用单母分段接线、10KV系统为单母线分段接线。
第四章短路电流计算一、短路电流计算的目的1、在
选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，需要进行必要的短路电流计算。
2、在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作，同时又力求节约资金，需要全面的短路电流计算。
3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
4、设计接地装置时，需用短路电流。
5、在选择继电保护和整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。
二、短路电流计算的一般规定1、计算的基本情况a.系统中所有电源均在额定负荷下运行。
b.短路发生在短路电流为最大值的瞬间。
c.所有电源的电动势相位角相同。
d.应考虑对短路电流值有影响的所有元件。
2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是最大运行方式，不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
3、计算容量按该设计规划容量计算
4、短路种类：
均按三相短路计算。
5、短路计算点在正常运行方式时，通过电气设备的短
路电流为最大的地点。
三、短路电流计算1、选择计算短路点在下图中，di，
d2，d3分别为选中的三个短路点2、画等值网络图XS
110KVdiXiXiX235KVX2X3X3d2d310KV3、计算：
已知：
（1）系统电压等级为110KV、35KV、10KV，基准容量
Sj=100MVA，系统110KV母线系统短路容量为3000MVA,110KV侧为双回LGJ-185/30KM架空线供电。
（2）视系统为无限大电流源，故暂态分量等于稳态分量，
即|”=|汽SH=Sa（3）主变为SFSL1-63000型变压器，基准容量Sj=100MVA基准电压Uj=1.05Ue=115（KV）基准电流Ij=Sj/3Uj=100/（115X3）=0.502（KA）基准电抗Xj=Uj/3Ij=Uj2/Sj=1152/100=132（QJ对侧110kv母线短路容量Skt的标幺值为Skt*=Skt/Sb=3000/100=30J对狈寸110kv母线短路电流标幺值lkt*=Skt*=30J对侧110kv系
统短路阻抗标幺值xs*=1/Ikt*=1/30=0.0333查《电力工程电气设计手册》第189页对于LGJ-185线路X=0.382Q/KMJXS*=0.0333+（0.38235）/132/2=0.084d1,d2,d3点的等值电抗
值计算公式:
x1=1/2X{U（1-2）%+U（1-3）%-U（2-3）%}x2=1/2X
{U（1-2）%+U（2-3）%-U（1-3）%}x3=1/2X{U（1-3）%+
U（2-3）%+U（1-2）%}其中：
U（1-2）%—变压器高压与中压绕组间短路电压U（1-3）%—
变压器高压与低压绕组间短路电压U（2-3）%—变压器中压
与低压绕组间短路电压由变压器参数表得知，绕组间短路
电压值分别为：
U（1-2）%=17.5%U（1-3）%=10.5%U（2-3）%=6.5%主变额定容量SN=63MVA所以x1=1/2X17.5+10.5-6.5）=10.75x2=1/2X17.5+6.5-10.5）=6.75x3=1/2X10.5+6.5-17.5）=-0.25标么值：
x1*=x1/100XSj/SN）=10.75/100X（100/63）=0.17x2*=x2/100XSj/SN）=6.75/100X°
0/63）=0.11x3*=x3/100XSj/SN）=-0.25/100（100/63）=-0.004已知110KV系统
折算到110KV母线上的等值电抗Xs*=0.084当d1点短路时XSd11〃d*1=1/Xs*=1/0.084=11.905lj=Sj/
3Uj=100/（3X115）=0.502（KA）1〃d仁
I〃d*1XIj=11.905X0.502=5.976（KA〃d1=IIch=1.8X2
X|〃d=1.8X2X5.976=15.239（KA）S^=3UjXI=
3X115X5.976=1190.3（MVA）其中Id:
短路电流周期分量有效值Id〃：
起始次暂态电流Ig
t=o时稳态电流S®
短路容量当d2点短路时0.0840.170.170.0840.2240.11
0.110.14d2d2d21〃d*2=1/Xd*2=1/0.224=4.46lj=Sj/（3
Uj）=100/（3X37）=1.56（KA）I〃d2=I®
=I〃d*2XIj
=4.46X1.56=6.958（KA）Ich=1.8X2X|〃d2=1.8X2
X6.958=17.74（KA）S2®
=3UjXI®
=X37X6.958=445.9（MA）
当d3点短路时0.0840.0840.170.170.1670.083-0.004
-0.004d3d3d3I〃d*3=1/Xd*3=1/0.167=5.988Ij=Sj/（3
Uj）=100/（3X10.5）=5.5（KA）1〃d3=I®
=
1〃d*2XIj=5.988X5.5=32.9（KA）ch3=1.8X2XI〃d3=1.8X
2X32.9=84（KA）S3®
=3Uj3XI®
=3X10.5X3A）9=B98（MV
定电流计算因IN=ljX3N/Sj（SN=63MVA,Sj=100MVA,
Ij1=0.502KA,Ij2=1.56KA,Ij3=5.5KA）所以
IN1=0.502X3/100=0.32（KA）IN2=1.56X3/100=0.98（KA）
IN3=5.5X3/100=3.47（KA）短路电流计算结果表短路点基
准电压（KV）基准电流（KA）电压等级（KV）计算电抗额定
电流（KA）T=0时刻短路电流周期分量稳态短路电流短路电流冲击值（KA）最大电流有效值（KA）短路容量（KVA）标
么值有名值（KA）标么值有名值（KA）公式Uj=UpSj/Uj
IjXSN/SjI*〃I*〃Ijl*®
I*®
Ij2.55I〃1.52I〃Iujd11150.5
0.0840.3211.915.9811.915.9815.249.081190.3d2371.56
350.2240.984.466.9584.466.95817.7410.58405.9d310.5
5.5100.1673.475.98832.95.98832.98450598第五章设备的选择与校验第一节设备选择的原则和规定导体和设
备的选择设计，应做到技术先进，经济合理，安全可靠，运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
一、一般原则1）应满足正常运行、检修、短路和过电
压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。
2）应力求技术先进和经济合理。
3）选择导体时应尽量减少品种。
4）应按当地环境条件校核。
5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致。
6）选用的新产品，均应有可靠的实验数据，
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