化纤厂降压变电所电气设计

0前言国家经济发展每时每刻都离不开统计信息，电力行业作为基础产业，国家经济建设电力能源供应的保障，面对电力可以适度超前发展的机遇和国家大力倡导节能减排的局面，政府相关部门及电力行业相关领导随时掌握电力行业统计信息，依据数字分析和判断，制定行业战略规划、发展计划，对于行业更好更快的发展起着至关重要的作用。新时期下，电力行业统计工作的重要性也逐渐从幕后走到了台前。电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心部分是变电所。因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。电能是现代工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂供电系统首先要能满足工厂生产和生活用电的需要，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并做好节能。本设计根据化纤厂所能取得的供电电源和该厂用电负荷的实际情况，并适当考虑生产的发展，按工厂供电的基本要求，对各车间进行负荷计算和无功补偿；确定出了各变电所的位置及各变电所变压器台数、数量和型式；计算了短路电流；选择及校验各线路导线截面和变电所高低压设备；绘出设计图样，完成了化纤厂的供配电系统设计。关键词变压器；变电所设计；负荷统计；短路电流计算；设备选型11设计任务书11设计要求根据本厂用电负荷，并适当考虑生产发展，按照安全可靠，技术先进、经济合理的要求，确定工厂变电所的位置和形式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高低压电气设备，最后按要求编写设计说明书、短路计算书，绘制变电所主接线图纸。12原始材料121工厂总平面图（110000）图1122工厂负荷数据本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时。本厂负荷统计资料见下表其它车间酸站原液车间纺炼车间排毒机房办公楼食堂宿舍宿舍锅炉房2表1序号车间设备名称安装容量DKTAN纺炼车间纺丝机150080075筒绞机55075075烘干机7008102脱水机15065090通风机220075075淋洗机50751变频机800080070传送机380800701小计原液车间照明940080752小计酸站照明2600650703小计锅炉房照明320070854小计排毒车间照明1200750655小计其它车间照明240075086小计123电力系统与本变电所的连接情况（1）按照与供电局协议，本化纤厂可由东南方19公里处的某变电所（110/385/11KV，50MVA）供电，供电电压可任选。另外，备用电源由与本厂相距5公里处的其他工厂引入10KV线路送入，但其容量只能满足本厂负荷的30重要负荷，平时不投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。（2）供电电源的短路容量（某变电所）35KV母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10KV母线的出线断路器断流容量为350MVA。（3）供电局要求的功率因数当35KV供电时，要求工厂变电所高压侧09；当以10KV供电时，要求工厂变电所高压侧为095。COSCOS（4）电费制度变压器安装容量每1KVA为15元/月，动力电费为03元/（KWH），照明电费为055元/（KWH）。（7）气象资料海拔高度60M，最热月平均最高温度29，年最高气温为38，年最低气温18，最热月地下08M处土壤平均温度为22，雷暴日为20日/3年。13设计任务（1）各车间负荷计算和无功补偿；（2）各车间变电所的设计选择；（3）工厂总降压变电所及接入系统设；（4）电气主接线选择；（5）短路电流计算。（6）变电所高、低压电气设备选择与校验。2各车间计算负荷和无功补偿21计算负荷方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后DK按照表1给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。当用电设备台数较多，各种设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要系数法。一般工业与民用建筑中的用电负荷主要有单位负荷（如照明负荷）以及三相负荷（如动力负荷），其供电系统一般分为照明支路及动力支路进行供电。照明支路主要供照明灯具、一般单相插座以及其他额定电压为220V的电气设备。其特点为用电负荷的额定电压均为单相220V分布在A、B、C三相。这类负荷也叫做相负荷。动力支路主要供电梯、水泵、服务行业的厨房饮食设备、电热开水器、工业生4产中的各种加工设备以及其他额定电压为380V的三相用电器等用电。特点为用电负荷的额定电压均为380V且都是三相对称负荷。在工业生产中还有一些额定电压为380V的单项负荷，接在两条相线之间，我们称之为线间负荷，线间负荷可用照明支路供电，也可用动力支路供电。从供电形式的角度来讲负荷计算可以分为单相和三相用电设备的负荷计算两种形式。从供电系统中所在的位置角度来讲负荷计算可分为一组用电设备、多组用电设备的负荷计算。但无论是那种形式，用需要系数法确定计算负荷都有如表1的通用公式表1名称公式备注用电设备组的容量PNE用电设备组有功计算负荷PKEWLEL30需要系数EDL30WLELDPKED30无功计算负荷TAN30Q视在计算负荷COSS计算电流UIN303有功负荷的同时系数98KP无功负荷的同时系数50Q总的有功计算负荷PIP,3030总的无功计算负荷QIQ,3030设备的额定容量N设备组的同时系数设备组的负荷L系数设备组的平均效E率配电线路的平WL均效率对应用电设备TAN组的正切值COS用电设备组的平均功率因数用电设备组的N额定电压以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。5总的视在计算负荷23030QPS22设备容量的确定由于各用电设备的额定工作制不同，在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一的设备功率。对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般电动机组和电热设备等，其铭牌上的额定功率（额定容量）就等于设备功率即ENPKW式中设备功率，；EPK用电设备铭牌上的额定功率，。N对于断续或反复短时工作的用电设备，如吊车用电动机，电焊用变压器等，它们的设备功率是将其铭牌上标称下某一分与合持续率时的额定功率统一换算到一个新规定负荷持续率下的额定功率。负荷持续率优势也称负载持续率或暂载率，是用电设备在一个工作周期内工作时间和工作周期的百分比值，用表示0/10/1TTT式中工作周期；工作周期内的工作时间；T工作周期内的停歇时间。0对于电焊机及各类电焊装置的设备功率，是指将额定功率换算到负荷持续率为时的有功功率。当不等时，用下式换算11010/COSENNNPS式中换算到时的设备功率，；EKW换算前铭牌上的负荷持续率，应和、相对应（计NNPNSCOSN算中用小数值）；、分别为换算前与对应的铭牌上的额定有功功率NPNSCOSNN、额定视在功率，额定功率因数；KWKW6其值为的负荷持续率（计算用）。101010对于断续或短时工作制电动机的设备功率，是指将额定功率换算到负载持续率为时的有功功率。当不等于时，用如下公式换算252525/ENNPPKW式中换算到时的设备功率，；W、分别为对应换算前电动机铭牌标称的额定功率，；额KW定负荷持续率（计算时用小数值）；换算到时的负荷持续率（计算时用小数值）。252523动力支路负荷计算每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行CPKDEPTANQQ2CCS/3CNIU式中支路上有功计算负荷，；CPKW支路上无功计算负荷，；QVAR支路上视在计算负荷，；CSKVA、分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；PKQ支路上计算电流；CI支路的额定电压。NU纺练车间单台机械负荷统计见表2计算负荷表2计算负荷序号车间设备名称安装容量DKTANP（KW）Q（VARK）S（KVA）1纺炼车间7纺丝机15008007512090150筒绞机55075075412530945156烘干机700810256571280脱水机150650909758781312通风机2200750751651237520625淋洗机5075137537553变频机80008007064044878122传送机3808007030421283711小计13531066157836213245624全厂计算负荷计算各车间计算负荷按照表一公式计算，结果统计见表3表3计算负荷序号车间设备名称安装容量DKTANP（KW）Q（VARK）S（KVA）1纺炼车间1353106615783621324562原液车间照明101208070809656672998243酸站照明30406507019761383224124锅炉房照明280070851961666257245排毒车间照明18607506513959068166386其它车间照明38007508285228364987小计372626938519739433526因为在一定的情况下是不可能发生所有的用电设备同时工作的情况,如果按照全部用电设备的用电负荷之和来计算全厂计算负荷的话，势必会造成经济不合理和浪费等情况,也就是我们常说的大马拉小车。取全部用电负荷之和的，这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发90生,提高了运行效率,符合了经济生产、生活的需要。因此，本次课程设计中的全厂计算负荷就为各个设备计算负荷之和的90即全厂计算负荷纺练车间计算负荷原液车间照明计算负荷酸站照明计09算负荷锅炉房照明计算负荷排毒车间照明计算负荷其他车间照明计算负荷8P092638547PKKW176VARQ22245307SVA总的计算电流305714IU考虑5年的发展，年增长率按2计算，全厂计算负荷5241202671SPKW76761493VARQ222938SVA25电压等级的确定电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。有关资料提供了供电电压与输送容量的关系表4我国电压等级及输电范围电压等级输送容量MW输送距离KM3011136011241510022620352152050603530301001101050501502201005001003003302008002006005001000150015085075020002500500以上但近年来，随着电气设备的进步及电力技术的发展，输送容量及距离有了很大9进步。251本厂电压等级的确定设计任务书提供了三个电压等级110/385/11KV在要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2），五年以后的最大功率为267661KW并且输送距离为19公里，因此我选用负荷为200010000KW，供电电压选10KV，输送距离在620公里。26无功功率补偿工厂中由于有大量的异步电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备的运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需增设无功功率补偿装置。1通过适当措施提高自然功率因数。2并联同步调相机。3并联适当的静电电容器。供电局要求的功率因数当为10KV供电时，要求工厂变电所高压侧。COS095所以本设计采用并联电容器来进行无功补偿。无功补偿使用专用的电力电容器，其规格品种很多，按安装方式分为户内式和户外式，按相数分为单相和三相，按额定电压分为高压和低压电容器等等。A电容器的选择电容器无功容量的计算3012TANTCQP其中；称为无功补偿率。Q30126985OS0S根据工厂供电附录表3可以根据补偿前功率因数和补偿后的功率因数查表求得CQ表508，对应的1COS2CSCQ补偿后的功率因数2OS补偿前的功率因数1COS08508608809009209409610010080013016021027032039046075301230TANT2693850461239VARCCQPPQKB电容器（柜）台数的确定需电容器台数CQNQ为单台电容器补偿容量CQ根据并联电容器的技术数据表6型号额定容量（KVAR）额定电容（UF）选择台数BWF105100110028912BWF1054014011551总补偿容量为,120412VARCQK补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变。低压侧无功功率计算负荷。3097341207394VARCQK低压侧视在功率计算负荷。20SPKVA低压侧计算电流。30794376NKWIU低压侧功率因数提高为。30285COS096594PSKVA变压器功率损耗为3012724590137VARTKWQSK变电所高压侧的计算负荷为3023030682497913768VAR50164TNPKSKVAVAIU补偿后工厂的功率因数为30COS95PS11因此，这一功率因数满足要求。变电所的设计与选择31变电所位置的选择变电所位置和数量的选择，实际上就是在整个企业内选择布置供电点。为了使供电系统合理布局及提高电能质量，必须根据企业负荷类型，负荷大小和分布特点，以及企业内部环境条件及生产工艺上的要求进行全面考虑。311配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定1接近负荷中心。2进出线方便。3接近电源侧。4设备吊装，运输方便。5不应设在有剧烈震动的场所。6不宜设在多尘，水雾（如大型冷却塔）或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，不应设在污源的下风侧。7不应设在厕所，浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。8配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。9高层建筑地下层配变电所的位置宜选择在通风，散热条件较好的场所。10殊防火要求的多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配变电所，可设置在底层靠外墙部位，但不应设在人员密集场所的上方，下方，贴邻或疏散出口的两旁。312变电所位置的选择原则1变电所的位置尽量靠近负荷中心，特别是车间变电所更应该如此；2进出线方便，特别是采用架空线金疮线时更应该考虑这一点；3尽量靠近电源侧，对工厂总降压变电所要特别考虑这一点；4交通运输方便，以便于变压器和控制柜等设备的运输；5选定变电所的位置，不应妨碍工厂或车间的发展，应留有扩建的余地，适当考虑变电所本身扩建的可能。1232车间变电所位置的确定根据地理位置及各车间计算负荷大小，决定设立3个车间变电所，各自供电范围如下根据表3可知各车间的计算负荷，仿照力学中求重心的力矩方程可得321XPXPIIIXP321YYIIIY由此可推得负荷中心的坐标为3596IPX2715IYP即复合中心位置坐标为（36,27）322车间变电所位置的确定根据化纤厂平面位置图来看，整个厂区宜设置两处车间变电所，第一处车间变电所应负责酸站（D）、锅炉房（E）、原液车间（B）和其他车间（C）的工作任务及照明任务。第二处车间变电所应负责纺练车间（A）、排毒车间（F）及生活区的用电任务。1车间变负责B、C、D、E车间的任务，根据表3可这各车间的计算负荷，应用力学中求重心的力矩方程可得321XPXPIIIXP321YYIIIY由此可推得负荷中心的坐标为13809631709628509IPX8096217196028537IYP1车间变的位置可确定在（22,22）。同理2车间变负责A、F车间以及生活区的供电任务，应用力学中求重心的力矩方程可得2车间变的坐标为（53,33）。根据化纤厂平面图来看两个点都过于靠近工作车间，因此综合各种因素将车间变适当选取如图2。图2所址设计图图2中每个车间的圆是负荷圆，圆的半径与车间负荷比例为（1100KW）。计算复合指示图相关数据如表7表7车间计算负荷（KW）X坐标Y坐标IPXIPY纺炼车间A1066155337565060394476原液车间B80963321267168170016酸站D197609211778441496锅炉房E196090617641176排毒车间F139553067393583714其它车间C285093725651054533变电所型式车间变电所和小型工厂变电所，都是将电压10KV降为一般用电设备所需要低压220V/380V的降压变电所。其变压器容量一般不超过1000KVA，主接线方案一般较为简单。331变电所得主接线图根据化纤厂引进电压为10KV，总计算负荷比较大，所以考虑装有两台变压器的小型变电所。（一）、高压无母线、低压单母分段的变电所主接线图（如图3）这种主接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，改变电站通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。图3高压无母线、低压单母分段的变电所主接线图15（二）、高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图（图4）这种主接线的两端高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所得供电，供电可靠性较高。图4高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图4厂变电所变压器台数和容量、类型的选择41变电所变压器台数的确定411确定原则1对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。2对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。16412选择变压器台数时,应考虑以下因素1应满足用电负荷对供电的可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。2对于一级负荷的场所，邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时,宜采用两台变压器。3是否装设变压器，应视其负荷的大小和邻近变电所的距离而定。当负荷超过320KVA时，任何距离都应装设变压器。42变压器容量的确定421变压器容量选择时应遵循的原则1只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。2装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件A任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要；B任一台变压器单独运行时，宜满足全部用电容量设备的需要。703变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的为宜，以提高运6行率。43各个厂用变压器台数及容量选择1的变压器台数及容量选择A1厂用变供电负荷统计。1482PKW096VARQB变电所I的无功补偿（提高功率因数到09以上）。无功补偿试取VAR0C补偿以后17VAR7453607413KQ22221498COS09376CPQ3605CVASC变电所I的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的）701136589241NTSK查工厂供电第五版附录表5S9、SC9和S11MR系列，额定容量为1000KVA，两台。型号S91000/10（6）。查表得出变压器的各项参数空载损耗；17KOPW负载损耗；92K阻抗电压；5U空载电流。17OID计算每台变压器的功率损耗360580292SKVA用简化经验公式11TPWK0680294VARQS2变电所变压器台数及容量选择A变电所的供电负荷统计。取同时系数，09P095QKP09K原其）（8716）K9342Q5VAR原其）（）W85B变电所的无功补偿（提高功率因数到09以上）。无功补偿试取）（VAR20KC补偿以后）（AR25485698Q182222934COS09685CPQ10CKVASC变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70）07103627534NGS查工厂供电第五版附录表5S9、SC9和S11MR系列，额定容量为800KVA，两台。型号S9800/10（6）。查表得出变压器的各项参数空载损耗；14OPKW负载损耗；75K阻抗电压；U空载电流。2OID计算每台变压器的功率损耗1036518SKVA用简化经验公式7TPW06518309VARQS3变电所变压器台数及容量选择A变电所的供电负荷统计。P201598502KW酸锅排Q431VAR酸锅排B变电所的供电负荷统计。取同时系数，9P095Q09528PKK31VARQ719C变压所的无功补偿（提高功率因数到09以上）。无功补偿试取150VARCQK补偿以后37878AR2222451COS093CP897CQKVAS变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的）704892734NGS查工厂供电第五版附录表5S9、SC9和S11MR系列，额定容量为400KVA，两台。型号S9400/10（6）。查表得出变压器的各项参数空载损耗；087KOPW负载损耗；42K阻抗电压；U空载电流。3OID计算每台变压器的功率损耗。148927642SKVA用简化经验公式05137TPSW62468VARQ54工厂总降压变电所主变压器台数、容量选择及无功补偿2257908PKW149832571346VARQ20095782017PKKW34659VARQ总降压变侧无功补偿试取10V0CQ合格。22225798COS095346CP2CQ579083460KVAS总降压变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的）07605428NTS查电力工程电气设备手册电气一次部分（上下），额定容量为5000KVA，两台。型号SL75000/35。查表得出变压器的各项参数空载损耗KWP756O负载损耗3K阻抗电压U空载电流。1OI214工厂总降压变电所的接入系统设计41接入线形式的选择根据设计任务书要求，工厂总降压变电所由其东南方19KM处的某变电所110/385/11KV,120MVA变压器供电。由工厂负荷得知，选择110/385KV级变压。为保证供电可靠性，选择双回线路供电，线路选型为钢芯铝绞线（LGJ）架空形式。42接入线截面的选择用简化公式求变压器损耗KWPT584127015VAR623VAR96Q每回线路总的计算负荷730总VAR8213VAR6213VAR9205KK总VAS589761430总UIN1731总总经查阅有关资料，35KV架空裸导线（LGJ）的允许最小截面积为35MM2。其线路参数R0091/KMX00433/KM按35环境温度查资料知其允许的载流量为149A3117A由此可知，LGJ35型钢芯铝绞线满足发热条件。校验所选线路上的电压损耗。线路上的功率损耗为22KWIPL52610973LR32O20VARAR43X33Q式中某变电所到总降压变电所间的线路长度为10KM。3L线路首端功率为KWKWPL1845261427总VAR0VAR1AR83Q总因此，35KV架空线路上的电压损耗为KVUPUN5301425384590LXR3O）（11KV有以上结果可知，LGJ35型钢芯铝绞线满足允许电压损耗条件。6变电所主接线方案的设计61主接线的设计原则和要求主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民23生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。611电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，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。接线方式对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线。若能满足继电保护要求时也可采用线路分支接线。在110220配电装置中,当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超KV过4回时,一般采用单母线分段接线。在枢纽变电站中，当110220出线在4回及以KV上时，一般采用双母接线。在大容量变电站中，为了限制610KV出线上的短路电流，一般可采用下列措施A变压器分列运行；B在变压器回路中装分裂电抗器或电抗器；C采用低压侧为分裂绕组的变压器。D出线上装设电抗器。612设计主接线的基本要求对工厂变电所主接线有下列基本要求1安全应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。2可靠应满足电力负荷特别是一、二级负荷对供电可靠性的要求。3灵活应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。4经济在满足上述要求的前提下，尽量使直接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。2462主接线的设计步骤电气主接线的具体设计步骤如下1分析原始资料A本工程情况变电站类型,设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。B电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（510年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。C负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。D环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素。E设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。2拟定主接线方案根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。3短路电流计算对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。4主要电器选择包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。5绘制电气主接线图将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。63确定接线型式631各类接线方式介绍1单母线接线1）优点接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。252）缺点不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。3）适用范围610配电装置出线回路数不超过5回；3563配电装置出线KVKV回路数不超过3回；110220配电装置的出线回路数不超过两回。2单母线分段接线1）优点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；当一段母线发生故障，分段短路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不使重要用户停电。2）缺点当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需两个方向均衡扩建。3）适用范围610配电装置出线回路数为6回及以上时；3563配电装KVKV置出线回路数为48回时；110220配电装置的出线回路数为34回时。3双母线接线双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。1）优点（1）供电可靠。（2）调度灵活。（3）扩建方便。（4）便于试验。4双母线分段接线当220进出线回路数甚多时，双母线需要分段。KV1）分段原则（1）当进出线回路数为1014回时，在一组母线上用断路器分段；（2）当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；（3）在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器；26（4）为了限制220母线短路电流或系统解裂运行的要求，可根据需要将母线KV分段；变压器线路单元接线2）优点接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。3）缺点线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停运4）适用范围只有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。5桥形接线两回变压器线路单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥两种接线，是长期开环运行的四角形接线1）内桥形接线（1）优点高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器；（2）缺点变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；出线断路器检修时，线路需长时期停运，为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上需加装两组隔离开关，桥联断路器检修时，也可利用此跨条；（3）适用范围适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2）外桥形接线（1）优点同内桥形接线；（2）缺点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；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条。桥联断路器检修时，也可利用此跨条；（3）适用范围适用于较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线；632确定主接线1总降压变电所主接线的确定27因总降压变电所装有两台主变压器，考虑供电可靠性、经济性所以一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段。如图所示2车间变电所主接线的确定装有两台主变压器的车间变电所主接线图有三种（1）高压无母线、低压单母线分段（2）高压采用单母线、低压单母线分段（3）高低压侧均采用单母线分段本设计采用第二种主接线。如图所示282964主接线设计方案10KV10KV10KV供电局城北变电所邻厂来备用电源35KV35KV4510KV123SL710SL7630SL731504KV04KV04KVP942Q735P240Q18P780Q546P12Q67P168Q2P169Q83办公生活PB57Q2614PB50Q271PB29Q13P5378Q2601LJKMP0QP3958Q1LJ203KMP8Q2P205Q8617LJ04KMP2Q1P30521Q3096P309Q17P3025Q30796307短路电流的计算71短路计算公式参数名称有名值标幺值说明功率SDS一般取10DSMVA电压UDU一般取DEVU电流IIDD3I电抗XDX2S是以X为基准容量的标D幺值变压器电抗N2KT10SUXNDKT10S线路电抗L12D1LX为线路每1X公里电抗值电抗器电抗NRI310UX2DNRUIS30为电抗器R铭牌上数值系统等值电抗K2NSNKDDSI3（MVA）（KA）KI为某点短K路容量，为该点KI的三相短路电流31电动机电抗N2KMSU10XNSTDMKX为启动电STK流倍数表61按无穷大系统供电计算短路电流。短路计算电路图见图62。图621工厂总降压变35KV母线短路电流（短路点A确定标幺值基准，10DSMVA37AVUK56337DDAVSIKUB计算各主要元件的电抗标幺值系统电抗（取短路器）10OCSVA10DOCSX线路电抗35KV35LGJ04/XKM2210937XC求三相短路电流和短路容量32总电抗标幺值12109068X三相短路电流周期分量有效值356308DKIKA其他三相短路电流电流值33“2KII3“2585SHIKA33“123SI三相短路容量3014768DKSMVAX210KV母线短路电流（短路点A确定标幺值基准，0DS105AVUKV22153DDSIKUB计算各主要元件的电抗标幺值系统电抗（取短路器）10OCSMVA105DOCSX线路电抗，3KV35LGJ04/XM2210937X电力变压器电抗5/KV7KU334141050KDNUS备用系统电抗取断路器OCMVA33290351OCD5SXC求三相短路电流和短路容量总电抗标幺值3412514029029138XX求三相短路电流周期分量有效值3518DKIKA其他三相短路电流电流值33“4KII3“25102SHIKA33“14SI三相短路容量3072518DKSMVAX3母线短路电流（短路点4VA确定标幺值基准，10DS04AVUKV2343DDSIKAUB计算各主要元件的电抗标幺值系统电抗（取短路器）150OCSMV105DOCSX线路电抗，3KV35LGJ04/XM2210937X电力变压器电抗5/KV5KU343347104105KDNUSX备用系统电抗取断路器OCMVA29350OCD5S厂内架空线路电抗（给变电所、供电）1KV因这段架空线路很短，电抗可不计。0L60X电力变压器1/4K变压器VA5KU37810KDNS变压器0K3915625108DNXS变压器KVA44KU31210DNC求三相短路电流和短路容量总电抗标幺值123457891012|X|X|6210903X求三相短路电流周期分量有效值31432109DKIKAX其他三相短路电流电流值33“KII3“2512369SHIKA33“108SI35三相短路容量310752DKSMVAX三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如表63所示。三相短路电流短路点计算3KI3KI3I3SHI3SHI三相短路容量KS点35KV28428428474243218182点100630630631610961587点4KV13211321132133692008757表63七变电所一次设备的选择与校验71各种电气设备的选择711断路器型式的选择除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。断路器的选择及校验条件如下1；ZDU2；EI3热稳定校验；2ETIT4动稳定校验。CHDFI712隔离开关的选择1隔离开关的主要用途A隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。B倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。36C分、合小电流。2隔离开关选择和校验原则是A；ZDUB；EIC；22ETITD。CHDFI713低压断路器的选择、整定与校验1低压断路器过电流脱扣器的选择过电流脱扣器的额定电流应大于等于NORI线路的计算电流，即30NORI2低压断路器过电流脱扣器的整定A瞬间过电流脱扣器支作电流的整定，瞬时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流，即PKI0OPCOPKIKI式中可靠系数。对动作时间在002S以上的DW系列断路器可取135；对动COK作时间在002S及以下的DZ系列断路顺宜取225。B短延时过电流脱扣器动作电流和时间的整定，短延时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流即OPSIPKIOSCOPKKI式中可靠系数，取12。COK短延时过电流脱扣器的动作时间分02S、04S及06S三级，通常要求前一级保护的动作时间比后一级保护的动作时间长一个时间级差（02S）。C长延时过电流脱扣器动作电流和时间的整定，长延时过电流脱扣器一般用于作过负荷保护，动作电流仅需躲过线路的计算电流，即130OPCOIKI37式中可靠系数，取11。COK动作时间应躲过线路允许过负荷的持续时间，其动特性通常为反时限，即过负荷电流越大，动作时间越短。D过电流脱扣器与被保护线路的配合，当线路过负荷或短路时，为保证绝缘导线或电缆不致因过热烧毁而低压断路器的过电流脱扣器拒动的事故发生，要求OPOLALIKI式中为绝缘导线或电缆的允许载流量；ALI为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷系数。对瞬时和短延时过电流OLK脱扣器取45；对长延时过电流脱扣器取1；对保护有爆炸性气体区域内的线路，取08。如果按式所选择的过电流脱扣器不满足上式的配合要求，可依据具体情况改选过电流脱扣器的动作电流，或适当加大绝缘导线或电缆的截面。3低压断路器热保护脱扣器的选择热脱扣器的额定电流应大于等于线路NHRI的计算电流，即30NHRII4低压断路器热保护脱扣器的整定期热保护脱扣器用于作过负荷保护，其动作电流需躲过线路的计算电流，即OPHRI30OPHRCOIKI式中可靠系数，通常取11，但一般应通过实际测度进行调整。COK5低压断路器型号规格的选择与校验A断路器的额定电压应大于或等于安装的额定电压。B数路器的额定电流应大于或等于它所安装过电流脱扣器与热脱扣器的额定电流。C断路器应满足安装处对断流能力的要求。对动作时间在002S以上的DW系列断路器，要求3OCKI38式中断路器的最大分断电流；OCI断路器安装处三相短路电流稳态值。3K对动作时间在002S及以下的DZ系列断路器，要求或3OCSHI3OCSHI6低压断路器还应满足保护对灵敏度的要求以保证在保护区内发生短路故障时能可靠动作，切除故障。保护灵敏度可按此式进行校验MINKPOPISK式中低压断路器瞬时或短延时电流脱扣器的动作电流；OPIK保护最小灵敏度，一般取13；被保护线路末端在单相接地电流；对IT系统取下两相短路电流MINKI714电流互感器的选择与校验1电流互感器应按以下条件选择。A电流互感器的额定电压应大于或等于所接电网的额定电压。B电流互感器的额定电流应大于或等于所接线路的额定电流。C电流互感器的类型和结构应与实际安装地点的安装条件、环境条件相适应。D电流互感器应满足准确度等级的要求。为满足电流互感器准确度等级的要求，其二次侧所接负荷容量S2不得大于规定准确度等级所对应的额定二次容量S2N，即S2NS2电流互感器的二次负荷S2按此式计算2NIWLXCIZIR式中电流互感器二次侧额定电流，一般为5A2NI电流互感器二次侧总阴抗；Z二次回路中所有串联的仪表、继电器电流线圈阻抗之和，可由相关I的产品样本查得；电流互感器二次侧连接导线的电阻；WLR电流互感器二次回路中的接触电阻，一般取01XC392电流互感器应按以下条件校验动、热稳定度多数电流器给出了相对于额定一次电流的动稳定倍数（）和1秒钟热稳定倍ESK数（）,因此其动稳定度可按此式校验TK12ESNSHKII其热稳定度可按此式校验231TNIMAIT如电流互感器不满足式上面式子的要求，则应改选较大变流比或具有较大的S2N或|Z2AL|的互感器，或者加大二次侧导线的截面。72本变电所高低压电气设备的选择根据上述短路电流计算结果，按正常工作条件选择和按短路情况进行校验，总降压变电所主要高低压电气设备确定如下。721高压110侧设备选择KV计算数据高压断路器235/60SW隔离开关235G电压互感器235JD电流互感器LB避雷器35FZ35UKKKWK35KW186IA060A20/24KK18KSMV03742SHIAK42KA320228I26202140722中压385侧设备选择KV计算数据高压断路器10SNI隔离开关610/2GT电流互感器10LA备注10UKW10KW10K349IA6302A4/50K1KA1587SMV36SHIKA40K25KA160422240126104采用高1054G压开关柜723低压11侧设备选择KV计算数据高压断路器2015DZ隔离开关10HD电流互感器5LM备注04UKW4KW4K839IA1250A1250A10/512KK0KSMV369SHIA2241I采用058BFCG抵押开关柜4173变电所进出线的选择与校验110供电线路截面选择KV为保证供电的可靠性，选用两回110KV供电线路。12436173PKW5045VARQ1286193SKVA用简化公式求变压器损耗05056PW6129374VARQSK每回110供电线路的计算负荷KV“6109PKW“4157348VAR“2220913549SQKVA335IAU线路的功率损耗2209162LPIRKW3340VARQX线路首端功率“12091269PKW43853VAR110线路电压降计算KVRP126901204196235OXNQULKV合格074274厂内10线路截面选择KV741供电给变电所的10线路KV为保证