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I 10kV 变电站主接线的设计 摘要 在当今社会，电力行业占据主导地位，容易运输，容易转换，无污染。它是现代工业生产的主要能源和动力。已广泛地应用到一切生产部门和日常生活领域，成为社会发展不可缺少的动力。发电厂和用户间是经过变电站作连接桥梁的，在电力能源的改革和分派中起着独一无二的作用，电力体系的重要组成部分是由变电站组成的，影响着电力体制的安全保障和经济运行。电气主接线是电力体系的重要结构，高电流、高电压的变电站，是电力系统不可缺少的组成部分，同时是变电站电力系统运行与策划的主要内容。变电站是电压、控制和电能的转换的场所。变电站是发电厂和用户间的中间传输转换过程，在变电和配电中起着首当其冲的作用，直接关乎到着电力系统的安全保障和经济运转。通过对 10kV 变电站电气主接线的规划和分析，负载和用户进行了分析，并对用户的无功补偿装置是通过负荷计算确定。同时，选取各类变压器，剖析母线的各种接线方法从而选定了变电站的主接线方式，继而计算短路电流，选择导线，选择高压电气配置等。变电站在电力体系中占领主导地位，其电气主接线保障其可靠性。选择电气主接线设计对本专业知识进行巩固。关键词：母线；无功补偿；电气一次部分；继电保护；II The main wiring design of 10kV substation Abstract In todays society,the electric power industry occupies the leading position,the transportation is convenient,easy to switch,no pollution.It is the main energy and power of modern industrial production.Has been widely used in various industries of production and daily life,become an indispensable driving force for social development.The first bridge of the power plant and the user is a substation,which plays an important role in the transformation and distribution of electric power.The main component of the power system is composed of the substation,which affects the safety and economic operation of the power system.Electrical main wiring is the main structure of the power system,high current,high voltage substation,is the main component of the power system,is the main content of the substation power system operation and design.The substation is the place where the voltage,the control and the electric energy conversionThe substation is the intermediate transmission and transformation between the power plant and the user,which plays an important role in the substation and distribution.It is directly related to the safety and economic operation of the power system.Through the planning and analysis of the main electrical wiring of the 10kV substation,the load and the user are analyzed,and the reactive power compensation device for the user is determined by the load calculation.At the same time,choose a variety of transformers,analysis of different types of bus wiring,select the main connection mode of the transformer substation,and then calculate the short-circuit current,select the wire,select high voltage electrical equipment,etc.The Status substation in the power system is very important，and its main electrical circuit should have high reliability.Select the main electrical wiring design to consolidate the professional knowledge.Key words:bus;reactive power compensation;electrical part;relay protection;III 目录 摘要.I Abstract.II 第 1 章 绪论.1 1.1 变电所发展历史与现状.1 1.2 电力系统主要构成原理.1 1.3 变电所的设计原则.2 1.4 课题来源及设计背景.2 第 2 章 变电站主接线.3 2.1 对电气主接线的基本要求.3 2.2 电气主接线方式.3 2.3 电气主接线设计原则.3 2.4 主接线方案的分析.4 2.4.1 单母线接线方式.4 24.2 单母线分段主接线.6 2.4.3 双母线接线.6 2.4.4 双母线分段接线.7 2.4.5 增设旁路母线的接线.7 2.4.6 单元接线方式.8 2.4.7 桥形接线.8 第 3 章 变电所负荷计算和无功补偿的计算.11 3.1 变电站的负荷计算.11 3.1.1 负荷计算.11 3.2 无功补偿的目的和方案.13 3.3 无功补偿的计算及设备选择.13 第 4 章 主变压器的选型.15 4.1 变压器选取原则.15 4.2 选择变压器的类型.15 4.3 变压器台数的选择.15 4.4 变压器容量的选择.16 第 5 章 短路电流的计算.17 5.1 概述.17 5.2 短路电流计算的原因与目的.17 5.3 短路的种类.17 5.4 三相短路电流的计算.19 5.5 尖峰电流的计算.22 5.5.1 单台用电设备供电的支线尖峰电流计算.22 5.5.2 多台用电设备供电的线干尖峰电流计算.22 第 6 章 变电所的一次系统设计.23 6.1 主要电气设备的选择.23 6.1.1 高压断路器的选择.23 6.1.2 高压隔离开关的选择.23 6.1.3 高压熔断器的选择.24 6.1.4 电流互感器的选择.24 IV 6.1.5 电压互感器的选择.25 6.1.6 高压开关柜的选择.25 6.1.7 电抗器的选择.26 6.2 高压进线的选择与校验.26 6.2.1 架空线的选择.26 6.2.2 电缆进线的选择.27 6.3 低压出线的选择.27 第 7 章 保护系统的设计.28 7.1 继电保护的重要性.28 7.2 继电保护配置原则.28 7.3 变压器继电保护的配置.29 7.4 自动装置配置.30 7.5 继电保护的整定.30 7.5.1 主变压器保护整定.30 7.5.2 过电流保护.32 7.5.3 过负荷保护.33 7.6 10kV 线路保护整定.33 7.6.1 电流速断保护.33 7.6.2 定时限过电流保护.34 第 8 章 测量及计量系统的设计.35 8.1 电测量仪表.35 8.1.1 常用电测量仪表的要求.35 8.1.2 电能计量仪表的要求.35 8.1.3 10KV 变配电装置中各部分仪表的配置要求.36 8.2 绝缘监视装置.36 第 9 章 变电站防雷保护与接地装置的设计.37 9.1 变电站直击雷过电压保护.37 9.1.1 防雷等级.37 9.1.2 保护措施.38 9.1.3 避雷带保护的技术要求.38 9.2 雷电侵入波过电压保护.38 9.2.1 保护措施.38 9.2.2 变电所内过电压保护.39 9.2.3 防雷接地.39 总结与展望.40 1 总结.40 2 展望.41 致谢.42 参考文献：.43 附录一.44 附录二.45 1 第1章 绪论 1.1 变电所发展历史与现状 在经济的迅速发展和电力工业的不断创新，供电系统的设计愈来愈变得更加完美更加合理经济，在消耗、电能质量、技术经济条件下，供电的可靠性有了很大提高，因此对功率的设计也有了更高的要求。策划是否合理，不但直接影响到基础设施投资、运营成本和有色金属损耗，企业的经济效益、设备安全等方面有着密切的关系。变电站是电力系统的不可缺少的部分，在电力建造过程和配电网的连接中，从电力系统中接受电能，通过其改变、分配、运载和保护能效和动力安全、优质保障的运输，每一个都使电气设备达到最优化。变电站是电力输送和掌控的枢纽，必需转换旧的古板设计和调控模式，才能符合和达到现代社会的电力系统、及电气自动化发展大趋势。随着计算机技术的发展，现代通信和网络技术是监测、控制、保护、测量设备和系统的分离状态，为优化和系统集成提供了依据。变电站是一种高电压网络，然后计算短路电流，选择配电网和导线，进行短路电流计算，变电站的设计是一个区域性变电站，主要是为了满足区域工业和住宅用电。通过对 10kV 变电所主接线的设计和分析，负载和用户进行分析，和无功补偿装置是通过负荷计算确定。同时，选择各种变压器，以确定变电站的主接线，然后计算短路电流，选择电线，高压电器的选择。1.2 电力系统主要构成原理 图 1-1 电力系统主要构成原理 2 1.3 变电所的设计原则 （1）严格遵循国家相关变电所的要求，执行国家有关节约能源、节约有色金属等技术要求和经济政策。2）在保证人身和电气配置安全的情况下，做到技术先进、电能品质优良、供电持续和经济合算，要使用品质机能高的电气设备。（3）依照工程特征、规模和开展布局，处理好目前建设和久远发展的关系，做到相互结合。（4）一定要从全体考虑，统筹兼顾，依据具体电力体系情况供配电容量、负荷特点、工程特征以及区域供配电条件等，准确设计合适方案。1.4 课题来源及设计背景 本课题是从电气制造有限公司的安装下的新项目。为了向公司工作区、办公楼、生活区和其生活水泵组供电，现要新建一个 10/0.4kV 的变配电所配电供其所需。因为该公司用电综合情况有点特殊，本次待新修建的变电站引入电源需要从 2 公里外该公司的已建好的 35KV 变电站和 2 公里外别的一个电压容量一样的市供电局的 35KV 变电站引入电。10KV 变电站建成后，可以有效地提高负荷转移效力，更加的完善和提高供电的安全和可靠性。3 第2章 变电站主接线 2.1 对电气主接线的基本要求 变电所电气主接线选择是一个综合性问题，应根据其在电力系统中的地位和作用，对建筑物的规模、电压等级、线路的数量、负载等具体情况进行确定，主要原则如下：1.安全性 安全性包括设备安全和人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，为满足这一要求，必须符合国家标准和规范，正确选择电气设备和正常状态监测系统和故障保护系统，并考虑各种保证人身安全的技术措施。2供电可靠性 发电厂和变电站的首要任务保证可靠地向用户提供契合优质的电能，这是基本要求。3灵活性 含意是主接线可以适应各种运行方式包括正常和事故和维修的操作模式，并可以很容易地通过操作，实现改造的运作模式和维护的基本电路，保障其余周期回路不被影响可继续运行，灵活性也应包含未来的规划扩展的可能性。4操作方便 主接线也应思路清晰，便于操作和维护，使设备运行所需的几个步骤操作减少繁琐，电源操作尽可能避免使用隔离开关。5经济性 应努力节约投资，面积小，低功耗，低运行和维护成本，电器的数量，轻的选择是一个重要的措施，以节省投资。根据以上的基本要求对主接线进行选择。2.2 电气主接线方式 经常使用的主接线方法有：单母线接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路母线接线、双母线接线、双母线带旁路母线接线、双母线分段接线、双母线分段带旁路母线接线、内桥接线、外桥接线等。2.3 电气主接线设计原则 电气主接线又叫电气一次接线，是依据详细状况有关条件用规范的电气图形和文字符号把电气设备从电能产生、传输、分派次序绘制单相接线原理图。主接线是高电压，高电流电气部分的重要组成部分。它直接影响电力系统的可靠性和灵活性，在电气设备、配电设备、继电保护和控制方式的选择等多个方面起着决定性的作用。所以，策划主接线一4 定要通过技术与经济的充沛论证，要思考方方面面的重要因素，最终肯定最好的方案。设计电气主接线是把任务书作为依据，依照安全、先进、实用、经济、好看的规则，按国家颁发的相关准则、要求，工程实践中状况，做到供电安全、调度灵活、技术先进的要求。设计变电站主接线的根本要求是经过剖析变电站在电力体系的作用、它的负荷特征、出线回数等条件和实际状况确定。日常在变电站主接线高压侧，要最大限制选用断路器较少数量接线，节省资本，依照出线数差别，可选用桥形、单母线、双母线等。在变电站的低压侧常用单母线分段或双母线接线，便于扩建。610kV 馈线要选轻型断路器，假如开断电流的稳定不能满足，可以用限流方法，即便在变压器低压侧分列运转；如果操作不能满足条件，则变压器低压侧的反应器或出口电抗器的安装反应器，通常只限于较小的母线反应器的影响是不安装的。电力供给的第一要务是安全可靠，电气主接线最基本的是保障供电安全持续。发电厂或变电站的电气主接线可靠性，要适合于本厂站的接入的电力体系。在各种操作条件下，主要的电气接线应能灵活地进行改造的操作方式。这是电气主接线的灵活性。它包括以下三方面：（1）操作的方便性。按照基本要求的可靠性的条件，接线简单，易于掌握，操作少的环节，电力工人易于控制。（2）调度的简单灵活。电力系统正常工作时，要能按照本级调度或上级调度要求，灵活地改变运行方法。在发生事故时，要尽快排除系统损坏，缩短停机时间，影响最小的范围。（3）有利于扩建。在电网规划设计中，应该有对变电站的发展空间的主接线的设计 2.4 主接线方案的分析 有总线布线的形式使用的开关电器，配电设备占地面积大，投资大，总线故障或检修的影响较大，适用于进口和出口的多，有可能扩大和发展电厂和变电站，主要布线形式如下：2.4.1 单母线接线方式 变电站的单母线接线中的供电电源可作为高压线路或变压器的高压电源。总线不仅保证了电源侧的供电，而且可以使任何电源向任意输出的电源提供电能。在每个电路断路器 和开关排列。单母线接线的好处：单一明了、器材少、容易掌握、对扩建和利用成套配电装置有利；单母线接线的缺点是：（1）可靠性差。当总线故障或其他电路的开启或关闭,所有的电路停止运行。5 （2）对电源进行检查时,必须对回路停电；（3）当短路使任意母线的隔离开关产生短路以及断路器临近母线侧的绝缘保护套管被损坏时，所有断路器均在保护作用下自动断开，保护电力系统。（4）调度不灵敏，电源只可并列工作不可分列工作，并且线路侧产生短路时，其短路电流很大。单母线接线对出线的要求是10kV 出线一般不超过5 回，35 出线不超 过 5 回，110220 出线不超过 2 回。图 2-1 单母线接线方式 图 2-2 单母线带旁路母线接线 特点：同一电压电平，断路器，隔离开关连接到公共总线。连接每一行到旁路总线。好处：每一个进出线断路器维修，这个电路不能停电。6 缺点：设备多，操作复杂。适用于 35kV 及以上是接触线或更重要的用户时使用，该电路使用专用的旁母，或接线简单使用。2.4.2 单母线分段主接线 单母线部分的主接线可以是两个电源，重要的用户可以引出两路回馈电线供电。此中一段母线出线损坏时，另外一母线可对用户供应供电；假如运用隔离开关，但当使用总线故障时，可同时切断两母线条，并可开启分段隔离开关，以复原供电。分段的多少可根据电源量数和容量判定。段数多，损坏时停电范畴就小，但利用的器材数量也会多，和配电装配和运转也相对于复杂，日常情况以二段至三段最佳。所以，单母分段接线的优点：（1）运用断路器将母线分段，能够提升系统可靠性和灵活性，可以实现双电源对用户供电；（2）假如一段母线检查或有损坏时，分段开关可将损坏电清除，确保另一段母线正常供电，且接线简易操纵方便，防止产生误操作事情，况且节约。单母分段接线的缺点：（1）当一段母线或母线隔离开关产生损坏时，其母线上的电路都会切断；（2）当断路器故障时，该回路必定停电，对用户造成影响。图 2-3 单母线分段接线图 2.4.3 双母线接线 1、主要优点：1）可靠的电源，通过两个母线隔离开关的变电运行轮流检修一个母线组和不间断电7 源，一组母线故障可以迅速恢复供电，维护任何一组母线隔离开关只停止回路。2）易扩展，对双总线的任何一个方向的扩展，但没有影响的两组总线电源和负载的平均分布，不会导致原来的电路停电，甚至连接到不同的母线，而不是单一的母线分段导致交叉。3）容易练习，当个别电路需要独立的测试开始时，可以从架路上分开，单独连接到一组母线。2、主要缺点：1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投资大。2）当总线故障或维修时，使用总线隔离开关进行反向倒闸操作，操作程序复杂，容易导致误操作。3）任一回路的断路器检修或故障时，该回路停电 3、适用范围：1）610kv配电设备，当短路电流较大、需带电抗器时。2）3563kv配电装置，出线回路数为 8 回及以上时。3）110kv配电装置，出线回路数为 6 回及以上时。4）220kv配电装置，出线回路数为 4 回及以上时 2.4.4 双母线分段接线 1、主要优点：高可靠性和灵活性；任何维修或故障时，可以把整个部分的电路切换到备用总线不用采取停电。2、主要缺点：断路器和配电设备投资大、面积大、成本高。3、适用范围：1）发电机电压配电装置，每段母线上的发电机容量或负荷为25MW及以上时。2）220kV 配电装置的线路，进出线回路数为 10 14 回时，使用双母线三分段；进出线回路数为 15 或更多时，采用双母四分段。2.4.5 增设旁路母线的接线 是增加旁路总线和旁路开关是基于一个单一的总线。其主要功能是减少总线故障或断路器的维护范围，提高电源的可靠性。在正常运行方式下，旁路母线不带电，这类似于单母线分段运行方式。当需要修理断路器时，旁路断路器和旁路断路器，然后断开断路器和两个侧边的修理。1、优点：当断路器在服务时，它由一个特殊的旁路断路器，它是由旁路总线提供的，这是不由断路器提供。2、主要弊端：增加了大量的旁路配置，增加了投资和地板空间，布线和开关操作更8 复杂。3、适用范围：主要用于 110 220kV 配电装置、线路传输距离远，传输功率较大。2.4.6 单元接线方式 为了减少变压器和高压断路器的数量，节省投资和扩大区域单元连接。单元接线的扩展的缺点是操作灵活性差。单元接线的优点是接线简单明了，投资小，占用小，为了方便经济，降低发电机电压侧短路故障的概率，因为没有发电机电压母线。图 2-4 单元接线图 2.4.7 桥形接线 当只有两台主变压器和双电源进线，你可以用桥连接可以被视为一个单母线分段变形，即消除传输线连接的断路器或变压器侧电路的接线。也可以看作是一个变压器-线路单元的接线变形，也就是说，在两组变压器的接线单元接线的升压侧，增加了连接的横向连接。桥式连接的桥臂由断路器和断路器两侧的隔离开关组成。根据桥臂的位置，可分为三种类型，分别是内桥连接、外桥连接和双断路器。9 图 2-5 桥型接线图 2.5 电气主接线的确定 对于以上方案为保证供电的可靠性和经济性，综合考虑，电源为两路进线，两台变压器。一次侧使用单母线接线，二次侧使用单母线分段接线。一样的两路电源容量可负担悉数负荷配置，行使一用一备工作形式就足以保证 10KV 变电站的运行。不必采用其他接线方式，以免造成大马拉小车的情况浪费资源。在本次设计中，两路电源的电源线应在主开关电源线后，安装电能计量柜，变电所应用直流操纵电源。并且电压互感器必须安装在母线上和备用进线断路器之前。（见下页）10 图 2-6 10kv 主接线图 11 第3章 变电所负荷计算和无功补偿的计算 3.1 变电站的负荷计算 全厂用电设备负荷统计如下表 表 3-1 用电负荷统计 用电设备 负荷统计（kW)负荷类别 机床设备组 433 三级 电焊机设备组 130 三级 起重机组 113 三级 办公楼 30 三级 住宅区水泵组 175 二级 住宅用电 770 三级 厂区照明 30 三级 3.1.1 负荷计算 按需要系数法计算各组负荷:有功功率 P=dKx pei(2.1)无功功率 Q=Pxtan(2.2)视在功率 S=22Qp (2.3)上述公式中：Pei:每组设备所需配置的总容量，单元为：应采用所需系数;cos:功率因数。(1)机床电动机：dK=0.2 cos=0.6 tan=1.72 有功负载 sldclPKP=0.2*433=86.6kW 无功负荷 clclPQtan=86.6*1.72=148.95kvar 视在功率 Sc1=22Qp =172.24kvA(2)电焊机组的计算负荷 dK=0.35 cos=0.35 tan=2.60 12 有功负荷 2sdclPKP=0.35*130=45.5kW 无功负荷 22ccPQtan=45.5*2.60=118.3kvar 视在功率 Sc2=2222ccQp=126.75kvA(3)起重机的计算负荷：dK=0.15 cos=0.45 tan=1.7 有功负荷 3sdclPKP=0.15*113=16.95kW 无功负荷 33ccPQtan=16.95*1.7=28.82kvar 视在功率 Sc3=2323ccQp=33.43 kvA(4)住宅区水泵组：dK=0.7 cos=0.7 tan=0.7 有功负荷 4sdclPKP=0.7*175=122.5 kW 无功负荷 44ccPQtan=0.7*122.5=85.75 kvar 视在功率 Sc4=2424ccQp=149.53 kvA (5)办公楼：dK0.8 cos=1 tan=0 有功负荷 5sdclPKP=0.8*30=24 kW 无功负荷 55ccPQtan=24*0=0 kvar 视在功率 Sc5=2525ccQp=24 kvA (6)住宅区：dK=0.4 cos=1 tan=0 有功负荷 66sdcPKP=0.4*770=308 kW 无功负荷 66ccPQtan=308*0=0kvar 视在功率 Sc2=2626ccQp=308 kvA(7)厂区照明：dK=1 cos=1 tan=0 有功负荷 77sdcPKP=1*30=30 kW 无功负荷 77ccPQtan=30*0=0kvar 视在功率 Sc2=2727ccQp=30 kvA 总负荷的计算：1.有功功率 CIPcPKP*13 2.无功功率 CIqcQKQ*3.视在功率 Sc=22ccQp 本式中：针对主线，可取值为=0.90,=0.95。相对低压母线，可以用电配置计算负荷直接相加计算，可取=0.85,=0.90。也可用于计算直接加成的干负载，值=0.95，=0.95 也可采用直接相加干线负荷来计算，可取值=0.95,=0.95 表 3-2 计算负荷表 设备组 Kd需要系数 cos tan Pc/kW 计算负荷 Qc/kvar Sc/kVA 机床组 0.2 0.6 1.72 86.6 148.95 172.24 电焊机组 0.35 0.35 2.6 45.5 118.3 126.75 起重机 0.15 0.45 1.7 16.95 28.82 33.43 水泵组 0.7 0.7 0.7 122.5 85.75 149.53 办公楼 0.8 1 0 24 0 24 住宅区 0.4 1 0 308 0 308 厂区照明 1 1 0 30 0 30 总计-633.55 381.82-570.2 362.73 675.80 538.52 343.64 638.82 3.2 无功补偿的目的和方案 由于有大批感性负荷,构成功率因数偏低，于是要使用无功补偿方法来提高改变功率因数。才可以使电力体系用户的功率因数满足不低于 0.90 的条件,以是，本方案务必安装无功自动补偿并联电容器装置的方法来提升系统功率因数。通常实践状况剖析：行使无功补偿方式为低压集中补偿形式。3.3 无功补偿的计算及设备选择 假如升高功率因数，正常要安装人为补偿装置。在负荷最大时的无功补偿容量应为：CNCNQQQ.=CP(tan&-tan&)(3.1)14 该公式计算出的最大负荷的无功功率补偿能力，补偿容量随负载的减小而减小，从而不能补偿。常态安设无功功率自动补偿控制器用来无功补偿，依照原本确定的功率因数目标值，根据具体负荷情况负荷变动的具体状况相对设置电容器组数，使瞬时功率因数满足前提规范。通常，用稳态无功功率补偿设施和动态无功功率补偿设备来提升功率因数。前者主要有同步补偿器和并联电容器。用于冲击载荷作用下的动态无功补偿装置。在算好了总的补偿容量后，就能依据单相并联电容器容量化。来确定电容器组数：n=CNCNqQ.(3.2)在用户供电系统中，但凡是有高压统一补偿、低压集合补偿和低压分开补偿三种无功补偿装置安装方法。本次设计使用低压集中补偿方式。低压母线侧的计算负荷：Pc Qc Sc，cos提高至 0.92 CCSPCOS 0.84 92.0arccostan84.0arccostan*52.538tantan.CCNPQ120kvar 使用 BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，qkvar n=CNCNqQ.=120/20 kvar=6 取 6 补偿后的视在计算负荷：Sc=AKVQQpCNcc.11.5382.2 CCSPCOS0.92 15 第4章 主变压器的选型 4.1 变压器选取原则 电力变压器在电力系统中的重要。它可用于传输、分发和使用通过一步一步或一步一步的电力供应的力量。它也影响了主接线的形式及其可靠性和经济性。以是选取变压器的型号、台数和容量精确合适十分重要。选取时必然完全遵循国家有关标准要求，依据现实状况，正确选择，并要首先选取使用技术先进、高效节能、维护少的新产品。4.2 选择变压器的类型 电力变压器的选型可以确定变压器的数量、电压调节方法、绕组方式、绝缘和冷却形式，如实际情况的连接组。依据三相变压器的相数有两种类型的单相和三相。三相变压器为常用的用户类型；根据电压调节方式，变压器具有无负载电压调节和负载电压调节 2 种。无载调压形式一般用于 10kV 配电变压器。依据绕组方式有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等变压器。双绕组变压器通常用于电力系统。依照绝缘和冷却方式变压器有油浸式、干式和充气式（SF6)等。10kV 配电变压器联接组最常见的有 YynO 和 Dynll 两种。而 Dynll 联接组变压器连接组利益受损更容易消除，低压侧单相短路后电流和单相承受不平衡负荷性能和零序谐波电流注入电网的高压侧三角形连接。因而它被广泛地应用在 TN、TT 系统的低压电网。4.3 变压器台数的选择 因为计划中存在大批一级或二级负荷，季节性负荷变动很大和集中负荷容量较大。通常按照10kV 及以下变电所设计标准 GB5005394中原则，要安装不少于两台的变压器：0.4kV 低压单台变压器的容量要不大于 1250kVA。如果设备具有大容量、操作的合理的负载浓度，用较大容量的变压器 通常，动力和照明最好使用一台变压器。但是出现一下现象之一时，应装设专用变压器:（1）假如动力和照明器材利用一台变压器对照明器材质量和灯胆寿命发生严重影响或照明负荷较大时，可安装照明专用变压器；（2）一台单相负荷很大，可设单相变压器；（3）负载冲击，对电能质量的影响是非常严重的，需要安装冲击负荷专用的变压器。（4）在低压电网 IT 系统中，安装专用的照明负荷变压器。16 表 4-1 变压器比较表 4.4 变压器容量的选择 在负荷工况计算中，变压器容量的选择很重要，以满足变压器的长期可靠性。假如变电所有两台变压器，变压器要等容量，并且每台容量要同时合乎以下两个要求：a.为了满足 70%总的计算负荷，是需要 0.7sc；b.对全部、二级负荷满足须要，即：条目 a 是当两台变压器运转时，每台变压器各经受总共负荷的 50%，负载率约为 0.7,这会提高变压器的性能。但假如在有问题状态下，一台变压器只过载计算负荷的 40%,仍可工作一段时间。这时，完全有能够调整生产。条件 b 是一台变压器当遇到事变时仍能为一、二级负荷供电。根据无功补偿后的计算负荷，Sc=583.11kVA 即0.7*583.11=408.177kVA 取变压器容量为 500kvA 因此，选择 S9-500/10 Dynll 型电力变压器。为油浸式、无载调压、双绕 组变压器。表 4-2 变压器的选择 额定容量 联结组别 空载损耗 短路损耗空载电流 阻抗电压 SN/kV A AP/kW APK/kW I%UK%500 Dynll 1.03 4.95 3 4 17 第5章 短路电流的计算 5.1 概述 电力体系中最常产生的故障是短路。电气设备配置的可靠和短路电流息息相关，对主接线的运转影响大，比如在容量大的发电厂中，在发电机出口处以及电压母线处，短路电流优可能达到几万安到几十万安。因此，我们应选择增加的能力，以提高电力耐受短路电流冲击，但在投资相对增加，并将无法满足目前由于开路不能满足高电压电气设备的条件。所以在确定主接线时，务必思考使取限定短路电流的设施。5.2 短路电流计算的原因与目的 雷电流的承载部分电气设备的安装、操作绝缘损坏或击穿电压等，可能导致相导电部分短接从而导致短路之间的相位和相位和接地，短路电流有时几万安数千数百安培。它所造成的热效应和机械效应，能将电气装置损坏，危害人身安全，因为当发生短路时系统电压迅速下降，设备装置不能工作。单相接地在中性点间接接地系统中，对相近通信设备会产生干扰和危险，因此进行短路故障计算十分必要。除了选择电气设备的类型，调整继电保护整定，核算电能的载流导体，有必要对系统短路故障进行计算。经过短路计算能够正确整定配置各种继电保护和自动装置，理解能否须要使用限制短路电流的措施；观察短路对用电客户工作的损害程度和分析电力系统暂态稳定；并且可以对满足机械稳定度和热稳定度的电气设备做出挑选。通常计算方法使用标么值法计算。标幺值法的概念是：某量的标幺值=与实际值同单位该量的标准值任意单位该量的实际值 5.3 短路的种类 三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路是三相交换系统重要的短路模式。18 图 5-1 三相短路 图 5-2 两相短路 图 5-3 单相接地短路（c）19 图 5-4 单相接地短路（d）图 5-5 两相接地短路（e）图 5-6 两相接地短路（f）5.4 三相短路电流的计算 （1）该设计使用电源是本变电所 2 公里外的 35KV 变电站，使用 10kV 双回架空线路供电技术，出口处的短路容量为 250MVA。20 图 5-7 短路电流计算图 k-1 点的短路电流和短路和 380V 低压母线 k-2 点短路电路在 10kV 母线上的容量计算。电源侧短路容量设置KS为 250MVA .确定基准值：取 Sd=100MVA 1cU=10.5kV KVKVAMVUSIcdd50.5)5.10*3/(.100311 10.121dCdSUZ.计算：电力系统 4.0250/100*1MVAMVASSXkd架空线路 架空线路:95.0)5.10(100*3*/35.0/220*2KVMVAKMKMAULSXXCd 电力变压器:8)5.10(10*100*4/%232*3KVKVAUSUXCdK.对 K-1 点的三相短路电流和短路容量短路电路，总阻抗标么值及短路电路进行计算总阻抗标么值:总电抗标幺值:35.195.04.0*2*1*)1(XXXk 周期分量三相短路电流有效值:07.435.1/50.5/*)1(1)3(1KVXIIKdKKA 其他三相短路电流:21 KVIIIKKK07.4)3(1)3(1)3(1 KAkAish38.1007.4*55.2)3(KAkAIsh15.6074*15.1*三相短路容量:MVAMVXSSKdK1.7435.1/100/*)1(1)3(2 .对 K-2 点的三相短路电流和短路容量短路电路总阻抗标么值和短路电路总阻抗标么值进行计算:两台变压器并列运行：总电抗标幺值:35.5495.04.0/*4*3*2*1*)2(XXXXXk 计算三相短路电流周期分量的有效值:KAKAXIIKdK44.1535.9/34.144/*)2(2)3(2 其他三相短路电流:二次侧低压母线发生三相短路时，XR31,可取 shK=1.6，因而：KVIIIKKK98.26)3(2)3(2)3(2 KAkAish97.6098.26*26.2)3(KAkAIsh34.3598.26*31.1*三相短路容量:MVAMVXSSKdK69.1835.5/100/*)2(2)3(2 两台变压器分列运行：总电抗标幺值:35.9895.04.0*3*2*1*)2(XXXXk 三相短路电流有效值:KAKAXIIKdK44.1535.9/34.144/*)2(2)3(2 其他三相短路电流:KVIIIKKK44.15)3(2)3(2)3(2 KAkAish89.3444.15*26.2)3(KAkAIsh23.2044.15*31.1*三相短路容量:MVAMVXSSKdK7.1035.9/100/*)2(2)3(2 22 表 5-8 三相短路计算 5.5 尖峰电流的计算 一个或一个以上的电气设备的峰值电流持续 1-2S 瞬时最大负荷电流，峰值电流也起动电流。峰值电流可用于预算电压振荡，选择熔断器和低压断路器，继电器保护装置，并检查电机起动条件等。5.5.1 单台用电设备供电的支线尖峰电流计算 峰值电流是电气设备的起动电流。即 NststPKIKII 式中，StI为用电配置的启动电流；NI为用电设备的额定电流；Stk为用电设备的驱动电流系数。5.5.2 多台用电设备供电的线干尖峰电流计算 对多个供电设备供电线路的峰值电流进行了计算，只有一个电力设备启动，设备的起动电流增大到最大，其余的电力设备可以达到最大负载电流。因此，计算公式为 max)(NstCPKIIII 式中，该线路的最大电流CI为所有设备投入运行时，max)(NStII 为自 U 大电流在启动电流与额定电流之间差值最大。短路计算点 总电 抗标 幺值 三相短路电流/kA 三相短路 容量/MV-A )3(KI)3(KI)3(KI )3(I)3(Ki)3(shI)3(KS k-1 变压器并列运行 1.35 4.07 4.07 4.07 10.38 6.15 74.1 k-2 变压器分列运行 5.35 26.98 26.98 26.98 60.97 35.34 18.69 9.35 15.44 15.44 15.44 34.89 20.23 10.7 23 第6章 变电所的一次系统设计 6.1