变配电所主接线方案的选择

变配电所主接线方案的选择
电力系统在人民生活中占重要的地位，随着我们现代化工业建设的迅速发展，工厂供电设计的任务越来越重，而我们要做好设计，我们变配电所主接线方案的设计也是很重要的，下面我就来浅谈下主接线方案的设计原则和一般要求。

其设计要求一般我们要考虑四个原则：安全性、可靠性、灵活性、经济性，下面我们分各点来说明。

安全性：我们必须要保证人身和设备的安全，所以我们设计的时候需要在高压断路器的电源侧和可能反馈电能的另一侧必须安装高压隔离开关，在低压断路器的电源侧及可能反馈负荷的另一侧，必须安装低压刀开关，35KV及以上的线路末端我们应安装与隔离开关联锁的接地到闸，为了防止雷击造成短路或线路损坏，我们要在高压母线上及架空线路末端装设避雷器。

可靠性：首先对一级负荷我们应有两路电源供电，当一级变压器损坏或电路检修的时候不会造成全部停电，减少损失。

对二级负荷也应由两个回路或者一回专用架空线路供电。

对接于公共干线上的变配电所电源进线首端，我们应安装带有短路保护的开关设备。

对一般生产区的车间变电所，我们通常采用放射式高压配电来确保供电的可靠性。

对辅助生厂区及生活区的变电所，可以采用树干式配电。

变电所低压侧（电压380v）的总开关，采用低压断路器比较好，当有继电保护或者自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关都应采用低压断路器。

灵活性:变电所的高低压母线，通常采用单母线或单母线分段接线。

需要带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。

经济性：主接线方案力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器少，并且应选用技术先进，经济实用的节能产品。

应考虑无功功率的补偿，使得最大负荷时功率因数达到规定的要求。

由于工厂变配电所一般都选用安全可靠并且经济美观的成套配电装置，因此变配电所主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配合一致，柜型一般选用固定式，只有在供电可靠性要求较高时才用手车式和抽屉式。

以上就是在学习过程中总结的主接线设计中一般的要求和一些需要注意的步骤，要很好的完成和掌握变电所的设计还需要进行负荷计算和无功补偿的计算、变电所的位置和型式的选择、短路计算、变电所一次设备的选择和校验，选择导线、变电所进出线的选择和校验。

供大家参考，一起学习
于华工时关于110KV变电站电气设计的毕业设计（三）
(2009-07-27 13:26:15)
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分类：专业技术
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教育
声明:本人不是搞变电站设计的，也非供电系统的员工，我是搞电气自动化的，由于当初报错了专业，只有硬着头皮往下读。

基于本人的专业水平有限，本设计中有许多不合理及错误之处，如有误人子弟之嫌，请各路高手见谅！谢谢！！
第三章变电所电气主接线的设计与选择
第一节主接线方案的拟定
在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。

供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。

变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑：
1、断路器检修时，不影响连续供电；
2、线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求；
3、变电所有无全所停电的可能性；
主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。

主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。

一、110KV侧主接线方式拟定
从原始资料可知，110KV进出线为4回路，两回路供电给大型工厂，都为一级负荷，因此，变电站110KV侧可采用双母线接线方式（如图3-1）或双母线带旁路母线接线方式（如图3-2），以确保供电的可靠性。

图3-2： 110KV侧双母线带旁路母线接线方式主接线图
二、35KV侧主接线方式拟定
从原始资料可知，35KV母线出线为6个回路，有2回路连接35KV电源，另外4路为二级负荷，为了保证可靠性和灵活，35KV侧也采用双母线接线方式（如图3-3）或双母线带旁路母线接线方式（如图3-4）。

三、10KV侧主接线方式拟定
从原始资料可知，10KV母线出线为10回路，6回路为架空线路，4回路为电缆，可采用单母线分段主接线方式（如图3-5），经济灵活、可靠稳定、便于扩建。

第二节 110KV变电所主接线方案与比较
一、110KV变电所主接线方案
方案一：110KV侧母线采用双母线带旁路母线接线方式；35KV侧母线采用双母线带旁路母线接线方式；10KV侧采用单母线分段接线方式。

如图3-6所示：
方案二：110KV侧母线采用双母线接线方式；35KV侧母线采用双母线接线方式；10KV侧采用单母线分段接线方式。

如图3-7所示：
二、110KV变电所主接线方案的比较
方案一：
110KV采用双母带旁路母线接线方式，35KV也采用双母带旁路母线接线， 110KV进出线为4回路，两回路一级负荷都为大型工厂供电，考虑到110KV侧的特殊性，装设专用母联断路器和旁路断路器。

35KV母线出线为6个回路，有2回路连接35KV电源，为了保证供电的可靠性和检修时的灵活性，特装设专用母联断路器和旁路断路器。

10KV母线出线为10回路，预留2回路，可采用单母分段接线方式。

其接线特点：
1、110KV、35KV都采用双母带旁母，并设专用的旁路断路器，其经济性相对来是降低了，但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下，而且也不会破双母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即提高了。

并且设计专用的旁路断路器，即使断路器检
修或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不致停电，保证供电可靠性。

2、10KV虽然负荷较低，但出线有10回。

如采用单母接线时，接线简单清晰，设备少，操作方便等优点。

但如果某一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电，将影响全所的照明及操作电源、控制电源保护等。

10KV采用单母线分段运行时，操作灵活、可靠，
方案二：
110KV、35KV都采用双母不带旁路，断路器检修或故障时，会造成停电，严重情况时：主变压器进线断路器检修或故障时，影响供电可靠性。

10KV虽然负荷较低，但出线有10回，为了满足所用电的可靠性，有用装设两台所用变压器，为互备方式运行，其接线方式为单母分段接线方式。

其接线方式的特点：
1、双母不带旁路，其经济性相对来是提高了，但是各段出线断路器检修和事故会影响供电的情况下，会破双母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即降低了。

2、）10KV为了保证所用电可以从不同段两出线取得电源，同时一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。

以上二种方案相比较，方案一的可靠性略高于方案二，其经济性略低于方案二，操作灵活性居于方案二之上，根据原始资料，方案一满足要求，而且根据可靠性、灵活性、经济性，只有方案一更适合于本次设计切身利益，故选择方案一。

第三节变压器的选择
主变的容量、台数，直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。

一、主变台数的确定
1、选择原则
1）变电站一般装设两台变压器为宜；
2）对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台变压器的可能性；
3）对于规划只装设两台变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

2、主变台数的选择
根据原始资料，本变电所为110KV地方变电所，根据电力系统规划，选用两台共35.2MVA变电器，一次性设计并建成。

二：主变压器容量的确定
1、选择原则
1）主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。

2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。

对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证对一、二级负荷的供电。

对于一般变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%~80%。

3）同一电压等级的单台降压变压器的级别不宜太多，推行系列化，标准化。

2、主变压器容量确定
根据选择原则和已确定选用两台主变压器，且计及每台变压器有30%过负荷能力，当一台变压器
单独运行时，要保证全部一、二类负荷（一、二类负荷为85%）的供电能力，能满足全部的一、二级负荷的电力需要；同时当一台变压器单独运行时，要保证全部负荷的70%~80%负荷的供电能力（不计过负荷能力）。

每台主变压器的容量按以下公式计算：
110KV侧负荷的最大容量计算：S1max＝2*30000/0.85＝70.6MVA
35KV侧负荷的最大容量计算：S2max＝4*7000/0.85=24.7MVA
10KV侧负荷的最大容量计算：
S3max＝(6*2500+4*1500+20+4.5+0.15*36+2.6+15+1+6+4.5+4.5*2+2.5)/0.8=26.4MVA
通过变压器容量计算：S=(S2max + S3max)K=(24.7+26.4)*0.9=45.99MVA
所以一台主变应承担的系统容量为：Sn=0.7S=0.7*51.1=32.19MVA
变压器型号：SFSZQ7-40000/110
变压器各侧容量比为：100/100/100
其参数为：
额定容量（kVA）：40000；
额定电压（KV）：高压：110±8×1.25%中压：38.5±5%低压：10.5
空载电流：1.1%
空载损耗（KW）：60.2
负载损耗KW：210
阻抗电压：10.5%（高-中）、17.5%（高-低）、6.5%（中-低）
3、主变绕组连接方式
变压器的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组连接方式只有Y和△，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。

我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35KV也采用Y连接。

由以上所知，变电所110KV宜采用Y0接线，35KV侧采用Y连接，10KV侧采用△接线。

4、主变中性点的接地方式
选择电力网中性点接地方式是一个综合问题。

它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器的运行安全以及对通信线路的干扰。

主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。

电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。

电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。

在本设计中110KV采用中性点直接接地方式，35KV、10KV采用中性点不接地方式。

5、主变的调压方式
《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）第五章第三节规定：调压方式变压器的电压调整是用分接开关切换变压器分接头，从而改变变压器变比来实现的。

切换方式有两种：不带电切换称为无励磁调压，调压范围通常在正负5%以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到正负30%。

对于110KV及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。

由以上所知，本变电所的主变压器宜采用有载调压方式。

6、变压器冷却方式选择
参考《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）第五章第四节，主变一般的冷却方式有以下几种类型；
1）自然风冷却，适用于小型变压器；
2）强迫风冷却，适用于中、小型变压器；
3）强迫油循环水冷却，用于大容量变压器，且水源充足的变电所；
4）强迫油循环风冷却，适用于大容量变压器；
5）强迫油循环导向冷却，用于大型变压器。

根据该变压器的容量，本变电所中主变冷却方式宜采用强迫油循环风冷却。

三：变电所用变压器选择
变电站所用变的总容量为：
S总 =（20+4.5+0.15*36+2.6+15+1+6+4.5+4.5*2+2.5）/0.825=85.5KVA
考虑一定的所有负荷增长裕度，所有变10KV侧选择两台S9-M-125型号低损耗全密封波纹油箱配电变压器；互为备用。

其参数如下所示：
额定容量（kVA）：125
额定电压（KV）：高压：10±5%低压：0.4
空载电流：1.5%
空载损耗KW： 0.34
负载损耗KW：1.8
短路阻抗：4%
联接组别：Y,yn0
小结
变电站主接线方式关系到整个电力系统的可靠性、灵活性及经济性。

是变电站设计的首要任务，
也是构成电力系统的主要环节。

我们应当根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定变电站主接线方式。

变电站使用的电力变压器有主变压器、联络变压器以及厂用变压器之分。

各自的容量、形式及台数的选择和连接点的确定，直接影响着主接线的可靠性、灵活性和经济性，务必根据接线形式和特点合理选择变压器容量和形式。

第四章短路电流计算
第一节短路计算的目的及假设
一、短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节
其计算目的是：
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，均需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，这就需要进行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、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

5、按接地装置的设计，也需用短路电流。

二、短路电流计算的一般规定
1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。

确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。

三、短路计算基本假设
1、正常工作时，三相系统对称运行；
2、所有电源的电动势相位角相同；
3、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；
4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
5、元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；
6、系统短路时是金属性短路。

第二节短路电流计算的步骤
目前在电力变电站建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法，其步骤如下：
1、选择要计算短路电流的短路点位置；
2、按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图；
1）在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；
2）选取基准容量和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）；
3）将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗；
4）由上面的推断绘出等值网络图；
3、对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，即转移电抗；
4、求其计算电抗；
5、由运算曲线查出短路电流的标么值；
6、计算有名值和短路容量；
7、计算短路电流的冲击值；
1）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。

标幺值：I d* =
有名值：Idi = Id*I j
2）计算短路容量，短路电流冲击值
短路容量：S = VjI˝
短路电流冲击值：Icj = 2.55I˝
8、绘制短路电流计算结果表。