35KV降压变电所电气部分初步设计

四川师范大学本科毕业设计
石坡镇35kv降压变电所电气部分初步设计
学生姓名
院系名称
专业名称电气工程及其自动化
班级
学号
指导教师
完成时间2014年 5月13 日
石坡镇35kv降压变电所电气部分初步设计
电气工程及其自动化专业
本科生指导教师
摘要本次设计的对象是电力系统中的一个重要组成部分，变电站，它是联系发电厂和用户的中间环节，主要作用是变换和分配电能。

电气主接线是变电所的主要环节，电气主接线的设计和拟定直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置以及继电保护和自动装置的确定。

变电站就是把一些设备组装起来，用来切断、接通、改变和调整电压。

在电力系统中，变电站成了输电和配电的综合集节点。

根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，计算出相应的计算负荷，并进行无功补偿。

然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，对安全、经济及可靠性等方面考虑，确定了35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，并进行了短路电流计算，之后根据设计需要对一些配套的设备如断路器、隔离开关、互感器和熔断器等进行了选型，最后还对相应的继电保护和防雷措施进行了简单规划。

从而完成了35kV降压变电所的初步设计。

关键词：主接线变配电变压器
ABSTRACT Substation is an important part of the power system , which directly affect the safety and economic operation of the entire power system , power plants and the user is linked intermediate links , transformation and distribution of electric energy plays a role . main electrical connection scheme is a major part of the substation , the main electrical connection scheme develop a direct relationship with the choice of the whole substation electrical equipment , distribution equipment to determine the arrangement of relay protection and automatic devices , is part of the investment size of the electrical substation decisive factor. Substation is to assemble some of the equipment used to cut , turn , alter or adjust the voltage . In the system, transmission and distribution substation became collector node. According to the mission statement of the system and all load and line parameters , calculate the corresponding computational load , and reactive power compensation . Then summarized by the proposed substation and outlet direction to consider, and through the load data analysis , security, economic and reliability considerations, identified 35kV, 10kV electricity and the main terminal station , and then through the load calculation and power to determine the scope of the main transformer station number , capacity and model , but also to determine the capacity of the transformer station and models , and the short-circuit current calculation , then according to the design needs some ancillary equipment such as circuit breakers, disconnectors , transformers and a selection of fuses , etc. , and finally the corresponding lightning protection measures are simple and elaborate . Thus completing the preliminary design of 35kV substation buck .
Keyword: main electrical connection scheme substation
electricity transformation and distribution
目录
摘要 (I)
ABSTRACT........................................................... I I 目录
1. 负荷计算及无功补偿 (1)
1.1负荷计算 (1)
1.1.1铸铁车间I负荷计算 (2)
1.1.2铸铁车间‖负荷计算 (2)
1.1.3锅炉房负荷计算 (2)
1.1.4空压机站负荷计算 (2)
1.1.5化工厂负荷计算 (3)
1.1.6铸钢车间负荷计算 (3)
1.1.7下料车间负荷计算 (3)
1.1.8工具车间负荷计算 (3)
1.1.9锻压车间负荷计算 (4)
1.1.10机修车间负荷计算 (4)
1.1.11住户负荷计算 (4)
1.2无功功率补偿 (6)
2.变电所配置、变压器和主接线的选择 (7)
2.1总电压变电所所址的选择 (7)
2.2变压器的选择 (8)
2.2.1变压器的实际容量 (8)
2.2.2主变压器台数选择 (9)
2.2.3主变压器选择容量确定 (9)
2.2.4主变压器型号选择 (9)
2.2.6主变压器主要运行方式选择 (10)
2.3主接线选择 (10)
2.3.1变电所高压侧主接线方式选择 (10)
2.3.2低压侧接线方式的选择 (11)
2.4变电所运行方式分析 (11)
3.短路电流计算 (13)
3.1计算方法确定 (13)
3.1.1各有关物理量的标幺值计算公式 (13)
3.1.2计算电路图设定 (14)
3.2架空导线的选择 (14)
3.2系统各部分电抗计算 (16)
3.2.1选定基准值 (16)
3.2.2计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 (16)
3.3短路电流及短路容量计算汇总 (17)
3.3.1在最小运行方式下，各短路点短路数据计算 (17)
3.3.2在最大运行方式下，各短路点短路电流计算 (20)
4 高压电气设备选择 (21)
4.1断路器的选型 (22)
4.1.1高压侧断路器的选择 (22)
4.1.2低压侧断路器的选择 (23)
4.2.隔离开关的选择 (24)
4.2.1高压侧隔离开关选择 (24)
4.2.2低压侧隔离开关选择 (25)
4.3互感器选择 (25)
4.3.1电流互感器选择 (25)
4.3.2电压互感器选择 (26)
4.4熔断器选择 (27)
5. 继电保护与防雷设计规划 (28)
5.1主变压器继电保护 (28)
5.2低压侧配出线保护 (29)
5.3变电所的过电压保护及防雷 (29)
参考文献 (31)
致谢 (32)
1. 负荷计算及无功补偿
1.1负荷计算
参考《供配电技术》，把根据半小时的平均负荷所绘制的负荷曲线上的最大负荷称为计算负荷，用P ca 表示，即平均最大负荷（P max ）。

就用P ca 表示有功计算负荷，其余计算负荷用Q ca 、S ca 、I ca 表示。

公式代入分别如下：
1.有功计算负荷：P ca =K d ∑P e 其中K d 是用电设备的需要系数，我们可以通过附录表查得。

∑P e 是用电设备组的各项设备容量之和。

2.无功计算负荷：Qca=P ca tg φ1 式中φ1
是用电设备组的（加权平均）功率
因素角。

3.视在计算负荷：S ca =ca
ca 22Q P
（或者用S ca =P ca / cos φ
1 表示。

式中cos φ1同上B 。

表1 原始数据
设备容量
Pe （K W ）
需用系数 （Kd ）
功率因数 （cos φ）
照明容量（KW ）
总降到车间长度（m ） 铸钢车间 720 0.45 0.75 7 3600 下料车间 260 0.40 0.65 3 1800 铸铁车间Ⅰ 400 0.48 0.73 6 1000 铸铁车间Ⅱ 570 0.39 0.7 5 1500 工具车间 180 0.32 0.65 6 1400 锻压车间 480 0.67 0.6 6 1200 锅炉房 240 0.79 0.8 3 1200 空压机站 180 0.88 0.8 1 2300 机修车间 130 0.45 0.65 5 1600 化工厂 1200 0.83 0.82 36 5000 住宅区 1300
0.65
0.88
2600
类 别 数
据
车
间
1.1.1铸铁车间I负荷计算
因为∑P e =400（Kw）,由上表可得K d=0.48
cosφ1=0.73，则tgφ1=1]
[1/=0.88
(cosφ1
-
)^2
所以P ca1= K d∑P e=0.48×400=192（Kw）
Q ca= P ca1+tgφ1=192×0.88≈169（Kvar）
照明容量：K d=0.9
P ca2=0.9×6=5.4（Kw）
P ca= P ca1 +P ca2=192+5.4=197.4（Kw）
S ca1=P ca/ cosφ1 =197.4/0.73≈270.4(KV.A)
1.1.2铸铁车间‖负荷计算
因为∑P e =570（Kw）,由上表可得K d=0.39
cosφ2=0.7，则tgφ2=1]
(cosφ1
[1/=1.02
)^2
-
所以P caA= K d∑P e=0.39×570=222.3（Kw）
Q ca2= P ca1tgφ2=222.3×1.04≈231.2（Kvar）
照明容量：K d=0.9
P caB=0.9×5=4.5（Kw）
P ca2= P caA +P caB=222.3+4.5=226.8（Kw）
S ca2=P ca/ cosφ1 =226.8/0.7≈324 (KV.A)
1.1.3锅炉房负荷计算
因为∑P e =240（Kw）,由上表可得K d=0.79
cosφ2=0.8，则tgφ2=1]
(cosφ1
[1/= 0.75
)^2
-
所以P caA= K d∑P e=240×0.79=189.6（Kw）
Q ca2= P ca1tgφ2=189.6×0.75≈142.2（Kvar）
照明容量：K d=0.9
P caB=0.9×3=2.7（Kw）
P ca2= P caA +P caB=189.6+2.7=192.3（Kw）
S ca2=P ca/ cosφ1 =192.3/0.8≈240.4 (KV.A)
1.1.4空压机站负荷计算
因为∑P e =180（Kw）,由上表可得K d=0.88
cosφ2=0.8，则tgφ2=1]
[1/= 0.75
(cosφ1
-
)^2
所以P caA= K d∑P e=180×0.88=158.4（Kw）
Q ca2= P ca1tgφ2=158.4×0.75≈118.8（Kvar）
照明容量：K d=0.9
P caB=0.9×1=0.9（Kw）
P ca2= P caA +P caB=158.4+0.9=159.3（Kw）
S ca2=P ca/ cosφ1 =159.3/0.8≈199.1(KV.A)
1.1.5化工厂负荷计算
因为∑P e =1200（Kw）,由上表可得K d=0.83
cosφ2=0.82，则tgφ2=1]
(cosφ1
[1/= 0.7
-
)^2
所以P caA= K d∑P e=1200×0.83=996（Kw）
Q ca2= P ca1tgφ2=996×0.7≈697.2（Kvar）
照明容量：K d=0.9
P caB=0.9×36=32.4（Kw）
P ca2= P caA +P caB=996+32.4=1208.4（Kw）
S ca2=P ca/ cosφ1 =1208.4/0.8≈1285.5(KV.A)
1.1.6铸钢车间负荷计算
因为∑P e =720（Kw）,由上表可得K d=0.45
cosφ2=0.75，则tgφ2=1]
[1/= 0.88
(cosφ1
-
)^2
所以P caA= K d∑P e=720×0.45=324（Kw）
Q ca2= P ca1tgφ2=324×0.88≈285.1（Kvar）
照明容量：K d=0.9
P caB=0.9×7=6.3（Kw）
P ca2= P caA +P caB=324+6.3=330.3（Kw）
S ca2=P ca/ cosφ1 =330.3/0.8≈412.9(KV.A)
1.1.7下料车间负荷计算
因为∑P e =260（Kw）,由上表可得K d=0.4
cosφ2=0.65，则tgφ2=1]
[1/= 1.17
(cosφ1
-
)^2
所以P caA= K d∑P e=260×0.4=104（Kw）
Q ca2= P ca1tgφ2=104×1.17≈121.7（Kvar）
照明容量：K d=0.9
P caB=0.9×3=2.7（Kw）
P ca2= P caA +P caB=104+2.7=106.7（Kw）
S ca2=P ca/ cosφ1 =106.7/0.65≈164.2(KV.A)
1.1.8工具车间负荷计算
因为∑P e =180（Kw）,由上表可得K d=0.32
cos φ2=0.65，则tg φ2=1]-)^2 (cos φ1 [1/= 1.17 所以P caA = K d ∑P e =180×0.32=57.6（Kw ） Q ca2= P ca1tg φ2=57.6×1.17≈67.4（Kvar ） 照明容量：K d =0.9 P caB =0.9×6=5.4（Kw ）
P ca2= P caA +P caB =57.6+5.4=63（Kw ） S ca2=P ca / cos φ1 =63/0.65≈96.9(KV.A) 1.1.9锻压车间负荷计算
因为∑P e =480（Kw ）,由上表可得K d =0.67
cos φ2=0.6，则tg φ2=1]-)^2 (cos φ1 [1/= 1.33 所以P caA = K d ∑P e =480×0.67=321.6（Kw ） Q ca2= P ca1tg φ2=321.6×1.33≈427.7（Kvar ） 照明容量：K d =0.9 P caB =0.9×6=5.4（Kw ）
P ca2= P caA +P caB =321.6+5.4=327（Kw ） S ca2=P ca / cos φ1 =327/0.6≈545(KV.A) 1.1.10机修车间负荷计算
因为∑P e =130（Kw ）,由上表可得K d =0.45
cos φ2=0.65，则tg φ2=1]-)^2 (cos φ1 [1/= 1.17 所以P caA = K d ∑P e =130×0.45=58.5（Kw ） Q ca2= P ca1tg φ2=58.5×1.17≈68.4（Kvar ） 照明容量：K d =0.9 P caB =0.9×5=4.5（Kw ）
P ca2= P caA +P caB =58.5+4.5=63（Kw ） S ca2=P ca / cos φ1 =63/0.6≈105(KV.A) 1.1.11住户负荷计算
因为∑P e =1300（Kw ）,由上表可得K d =0.65
cos φ2=0.88，则tg φ2=1]-)^2 (cos φ1 [1/= 0.54 所以P caA = K d ∑P e =1300×0.65=845（Kw ） Q ca2= P ca1tg φ2=845×1.17≈988.7（Kvar ） S ca2=P ca / cos φ1 =845/0.6≈1408.3(KV.A)
由以上分类负荷可以计算总的计算负荷为：（取K ∑p =0.97,K ∑q =0.97 [ 2 ]） P ca =0.97×（197.4+226.8+192.3+159.3+1208.4
+330.3+106.7+63+327+63+845）≈3607.6（Kw ） Q ca 总=0.97×（169+231.2+142.2+118.8+697.2+285.1
+121.7+67.4+427.7+68.4+988.7）≈3217.2（Kvar ） S ca 总=2^2.32172^6.3607 ≈4833.8(KV.A) 根据已给条件和分类计算结果可得： 一级负荷（铸铁车间Ｉ）： S caI =270.4（KV.A ）
二级负荷(铸铁车间Ⅱ、锅炉房、空压机站、化工厂)： P ca Ⅱ=226.8＋192.3＋159.3＋1208.4=1786.8（KW ） Q ca Ⅱ=231.2＋142.2＋118.8＋697.2＝1189.4（Kvar ） S ca Ⅱ=2146.5（KV.A ） 所以一、二级负荷总和：
P ca (I+Ⅱ)=197.4+1786.8=1984.2（KW ） Q ca (I+Ⅱ)= 169+1189.4=1358.4（Kvar ） S ca (I+Ⅱ) =2404.6（KV.A ） 三级负荷为：
P ca Ⅲ=330.3+106.7+63+327+63+845=1735（KW ） Q ca Ⅲ=285.1+121.7+67.4+427.7+68.4+998.7=1959（Kvar ） S ca Ⅲ=2616.9（KV.A ）
表2 各分类负荷、各级负荷计算表
序号
用电设备组
容量P e / Kw
需要系数K d cos φ1 tg φw1 计算负荷 P ca / KW
Q ca /Kvar S ca /KV.A 1 铸铁车间I 440 0.48 0.73 0.91 197.4 169 270.4 2 铸铁车间Ⅱ 570 0.39 0.7 1.02 226.8 231.2 324 3 锅炉房 240 0.79 0.8 0.75 192.3 142.2 240.4 4 空压机站 180 0.88 0.8 0.75 159.3 118.8 199.1 5 化工厂 1200 0.83 0.82 0.7 1208.4 697.2 1285.5 6 铸钢车间 720 0.45 0.75 0.88 330.3 285.1 412.9 7 下料车间 260 0.40 0.65 1.17 106.7 121.7 164.2 8 工具车间 180 0.32 0.65 1.17 63 67.4 96.9 9
锻压车间
480
0.67
0.6
1.33
327
427.7
545
10 机修车间 130 0.45 0.65 1.17 63 68.4 105 11 住户负荷
1300
0.65
0.88
0.54
845 998.7 1408.3 车间 总计 K ∑p =0.97,K ∑q =0.97
3607.6
3217.2
4833.8
S ca I S ca Ⅱ S ca (I+Ⅱ) S ca Ⅲ
270.4
2146.5
2404.6
2616.9
1.2无功功率补偿
低压侧的功率因素：
cos φ1/= P ca 总/S ca 总=3607.6/4833.8≈0.75
按规定要求，变电所高压侧的功率因素cos φ1>0.92，又考虑到变压器的无功功率损耗ΔQ T 远大于有功功率损耗ΔP T 。

因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因素应略大于高压侧补偿后的功率因素： cos φ1/>0.92，这里暂且取cos φ1/=0.94 。

Q c =P ca （tg φ1—tg φ1/）=3607.6×（0.88-0.36）≈1876.0（Kvar ） 则Q ca —Q c =3217.2-1876.0=1341.2（Kvar ）
所以补偿后的变电所低压侧的视在计算负荷为： S ca2=22)(c ca ca Q Q P -+ ≈3848.8(KV.A) 变压器的功率损耗为
ΔP T =0.02 S ca2 =0.02×3848.8≈77.0（Kw ） ΔQ T =0.08 S ca2 =0.08×3848.8≈307.9（Kvar ） 变电所高压侧的计算负荷为 P ca1=3607.6+77.0=3684.6（Kw ） Q ca1=1341.2+307.9=1649.1（Kvar ） S ca1=2^1.16492^6.3684（+≈4036.8(KV.A) 无功补偿后，工厂的功率因素（最大负荷时）为：
cos φ1= P ca1 /S ca1=3684.6/4036.8≈0.912<0.92（不满足） 因为此时的功率因素还是不满足要求，所以我们得从新补偿。

我们重新取cos φ1/=0.95
Q c =P ca （tg φ1—tg φ1/）=3607.6×（0.88-0.33）≈1984.2（Kvar ） 则 Q ca —Q c =3217.2-1984.2=1233.0（Kvar ）
S ca2=22)(c ca ca Q Q P -+ =3812.5(KV.A)
变压器的功率损耗为
ΔP T=0.02 S ca2 =0.02×3812.5=76.2（Kw）
ΔQ T=0.08 S ca2 =0.08×3812.5=305.0（Kvar）
变电所高压侧的计算负荷为
P ca1=3607.6+76.2=4369.6（Kw）
Q ca1=1233+305.0=1538.0（Kvar）
S ca1=2^
1538
2^6.
4369
（ ≈4632.4(KV.A)
无功补偿后，工厂的功率因素（最大负荷时）为：
cosφ
1= P
ca1
/S
ca1
=4369.6/4632.4≈0.943>0.92（满足要求）
在本次设计中，无功功率补偿采用集中补偿方式。

如果采用BWF10.5-40-1型电容器，n= Q c/Q N.C=1984.2/40=50 。

所以可以装51个该型电容器，每相17个。

表3 BWF10.5-40-1电容器规格参数
序号产品型号及规格额定电压
(KV)
额定
容量
(KVar)
额定电容
（uF)
相数
重量
（Kg)
1 BWF10.5-40-1(W) 10.5 40 1.15 1 27
2.变电所配置、变压器和主接线的选择
2.1总电压变电所所址的选择
本次设计主要针对35KV供电电压，即是采用35KV电源进线，向各车间变电所和高压用电设备配电的总降压变电所。

通过参考《供配电技术》，变配电所地址的选择应当满足下列要求：
1.应尽可能接近负荷中心，以降低配电所系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

2.进出线方便（特别是要考虑便于架空进出线）。

考虑电源进线方向，偏向电源侧。

3.不应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能性。

4.设备运输方便。

5.尽量避开有腐蚀性的气体还有污秽的阶段，如果确实无法避免，则应想办法使之位于污秽源的上风侧。

6.变电所屋外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距离符合规定。

7.变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离符合规定。

在实际设计中，我们经常是根据实际的需要和实际的条件来具体选择。

按照负荷指示图或者负荷功率矩法或者负荷电能矩法确定负荷中心位置，然后选择靠近负荷侧且偏向电源一侧的位置作为变电所位置（总降）。

2.2变压器的选择
2.2.1变压器的实际容量
变压器的使用年限，主要取决于变压器绕组的绝缘老化速度，而绝缘老化速度又取决于绕组最热点的年限。

绕组温度对变压器的使用寿命有极大的影响，绕组温度不仅与变压器负荷大小有关，而且受周围环境温度影响。

按《电力变压器》规定，电力变压器正常使用的环境温度条件为：最高气温为+40℃，最热月平均温度为+30℃，最高年平均温度为+20℃，最低气温对户外变压器为-25℃，对户内变压器为-5℃。

参考《供配电技术》71页，如果变压器安装地点的年平均气温θ0.av
≠20℃，
则年平均气温每升高1℃，变压器的容量应相应减小1%。

因此变压器的实际容量
应计入一个温度修正系数K θ。

对室外变压器，其实际容量为
S T =K θS N.T =[1-(θ
0.av
-20)/100]S N.T 其中 S N.T —变压器的额定容量
如果针对室内变压器，由于散热条件较差，故变压器室的出风口与进风口间有大约15℃的温度差，从而使处在室中央的变压器环境温度比室外温度大约要高出8℃，因此其容量还要减少8%，故室内变压器的实际容量为：
S T1=K θ1S N.T =[0.92-(θ0.av
-20)/100]S N.T S N.T 同上
在本次设计中，用的都是室外变压器，所以选择的变压器的实际容量为：
S T1=K θ1S N.T =[1-(θ
0.av
-20)/100]S N.
=[1-(15-20)/100] 4833.8=4592.11（KV.A）
2.2.2主变压器台数选择
1.应符合用电负荷对供电可靠性的要求。

对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台故障或检修时，另一台可以对一、二级负荷继续供电。

2.对季节负荷或昼夜负荷变动较大而较适合于采用经济运行方式的变电所，也可以考虑采用两台变压器。

3.除上述情况外，通常车间变电所和住户（三级负荷）宜采用一台变压器。

但集中负荷较大者，虽为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。

4.在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

通过上面的原则，结合任务书要求，在本次设计中，我们只有两种电压的变电所，所以我们选择双绕组变压器。

而且我们选择两台主变压器。

2.2.3主变压器选择容量确定
在装有两台主变压器的变电所中，每台变压器的容量S
应该同时满足以下
T
两个条件：
1.任一台变压器单独运行时，需要满足总计算负荷S ca的大约60%的需要
S T≈0.6S ca=0.6×4833.8×（1+20%）=3480.3KV.A
备注：乘以（1+20%）是因为室内变压器允许增加20%的负荷的可能，这是为了它的过载保护。

2.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷S ca (I+II)的需要
S T≥S ca (I+II) =270.4+2146.5=2416.9（KV.A）
2.2.4主变压器型号选择
1. 电力变压器按照电压调节方式可以分为：无载调压和有载调压两种。

工厂变电所通常情况下采用无载调压变压器。

2.按绕组导体材质可以分为：铜绕组变压器和铝绕组变压器两种。

现在低损耗的铜绕组变压器更加适合现代工厂变电所。

本次设计为了减小损耗，选择采用铜绕组变压器。

3. 电力变压器按绕组型式可以分为：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器三种。

由于在本设计中，因为主变压器采用两台，所以选择双绕组变压器。

4.按绕组绝缘可认为干式、油浸式和SF6三种，通常工厂中都选用油浸式。

比较三种主要油浸式变压器：油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环式。

（1）油浸自冷式就是依靠油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后通过空气的对流传导将热量散发，没有特制的冷却设备。

（2）油浸风冷式是在上面方式的基础上，在油箱壁或者散热管上装上风扇，使之迅速冷却。

加装风冷后可使变压器的容量增加30%～40%。

（3）强迫油循环式即是强油风冷和强油水冷两种方式。

它是把变压器中的油利用油泵打入油冷却器后再重新回到油箱的办法。

油冷却器做成有利于散热的特殊形状，依靠风扇吹风或循环水作冷却介质把热量带走。

这种方式若把油的循环速度相对于自然对流时提高2-3倍，则变压器可增加容量20%以上。

由于在设计中，工厂所带的负荷为4833.8KV.A，接近50MVA，为了更好的冷却，所以我们选择油浸风冷式变压器。

5.电力变压器按用途分：普通电力变压器和特种变压器两种。

工厂变电所通常采用普通变压器，有防火防爆要求以及有腐蚀性物质的场所则采用全封闭变压器，如果有防雷要求的场所则采用防雷变压器。

在本次设计中，有防雷的要求，因此选择防雷变压器。

通过以上的分析，我们最后选择变压器的型号为：SF9—4000/35（三相铜绕组油浸风冷式电力变压器，性能水平代号9，额定容量为4000KVA，高压绕组电压等级是35KV）。

其联结方式为采用YNd11。

通过查阅《电力变压器》，各项参数如下表所示：
表4 SF9—4000/35参数
型号额定容
量
/KV.A 额定电压/KV 联结组
标号
损耗/KW 空载电
流
（%）
阻抗电
压
（%）一次二次空载负载
SF9-4000/35 4000 38.5±2×2.5% 10.5 YNd11 4.85 30.69 1.1 7.0 2.2.6主变压器主要运行方式选择
在此设计中，我们主要采取的是两台变压器并列运行的方式。

必须满足下面三个基本的要求：
1.所有并列运行的变压器的额定一次电压和二次电压必须对应相等。

2.所有并列运行的变压器的短路电压（又称阻抗电压）必须相等。

3.并列运行的变压器的联结组别必须相同。

而且，并列运行的变压器容量应尽量相同或者相近，其最大容量与最小容量之比通常不宜超过3：1。

如果容量相差悬殊，不仅运行很不方便，而且变压器间的环流会相当显著，十分容易造成小容量的变压器过负荷。

2.3主接线选择
2.3.1变电所高压侧主接线方式选择
参考《供配电技术》（89页），常用主接线基本形式有三种：线路-变压器组接线，单母线（可分分段和不分段）接线和桥式（可分外桥和内桥）接线。

但本次设计要用到两台主变压器，所以变电所高压侧接线方式可供选择有：
1.一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的主接线方式。

这种主接线的运行灵活性较好，并且供电可靠性较高，对电源进线操作很方便，但对变压器回路操作不方便。

适用于一、二级负荷。

这种内桥式接线多用于电源线路较长、负荷比较平稳、且变压器不需经常切换、没有穿越功率的总降压变电所。

2.一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的变电所主接线方式。

与第一种接法截然相反，适用于电源进线短，负荷变化大，变压器操作频繁，有穿越功率流过的总降压变电所和中间变电所。

3.一、二次侧均采用单母线分段的变电所主接线。

这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，而且如果装设了备用电源自动投入装置后，供电可靠性可以进一步提高。

4.采用全桥接线。

这种接线适应性强，对线路、变压器的操作都很方便，运行灵活，且易于扩张成单母线分段式的中间变电所（高压有穿越负荷时）。

缺点就是设备多、投资大，占地面积大。

结合本次设计实际，由于是两路电源进行供电，且一、二级负荷可靠性要求要高，选择一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线，这样投入成本比桥式连接稍高，但可以避免频繁倒闸。

2.3.2低压侧接线方式的选择
低压配电线路通常分为放射式、树干式、环式和链式等基本接线方式。

单回路放射式接线的优缺点如下：
优点：任一回路发生故障不影响其他负荷的运行。

缺点：有色金属消耗多，开关设备多。

本次设计优先考虑可靠性，采用单回路放射式接线。

2.4变电所运行方式分析
主要是在短路情况下：1.短路电流最小，短路电抗最大为最小运行方式；
2.短路电流最大，短路电抗最小为最大运行方式。

2.5主接线图设计
图1.主接线图
3.短路电流计算
3.1计算方法确定
参考《供配电技术》（50页），在本设计中，我们选用标幺制法来计算短路电流。

3.1.1各有关物理量的标幺值计算公式
标幺制法的定义：用相对值表示元件的物理量。

某一物理量的标幺值A d *
，等于该物理量的实际值A 与所选定的基准值A d 的比值，即表示为A d *
=A/A d 。

且标幺值是无单位的。

因此，如果按标幺制法进行短路电流的计算，应该首先选定基准容量S d 和基准电压U d 。

而通常情况下工程设计中基准容量通常取S d =100MV.A 。

基准电压，取元件所在处的短路计算电压，即U d =U c 。

选定了基准容量S d 和基准电压U d 以后，基准电流I d 按下式计算： I d =S d /3U d = S d /3U c （见《供配电技术》第50页） 同理可推得基准电抗X d 则按下式计算：X d =U d /3I d = U c 2/ S d
供电系统中各主要元件的电抗标幺值的计算如下（S d =100MV.A ，U d =U c ）： 1. 电力系统的电抗标幺值如下
X S *
=X s /X d =(U c 2/S oc )/(U c 2/S d )=S d /S oc
2. 电力变压器的电抗标幺值如下
X T *=X T /X d =(U k %U c 2/100S N )/(U c 2/S d )=U k %S d /100S N 3. 电力线路的电抗标幺值如下
X WL *=X WL /X d =X o l/(U c 2/S d )= X o l(S d / U c 2)
可推得：无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值如下：
I k
(3)*=I k (3)/I d =(U c /3X Σ)/(S d /3U c )= U c 2/S d X Σ=1/ X Σ
*
可见短路电流周期分量标幺值I k (3)*
=短路回路总阻抗标幺值X Σ*的倒数
因此三相短路电流周期分量的有效值为：I k (3)
= I k
(3)*
I d =I d / X Σ
*
I //
（3）
和I ∞
（3）
可通过公式I
//（3）
=I P （3）=I ∞
（3）
= I k (3)
=U av /3Z K 求得
当高压线路发生三相短路时，最大冲击电流的瞬时值和有效值可直接表示为i sh (3)
=2.55I // ，I sh (3)
=1.51I // 。

在1000KV.A 及以下的电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，i sh (3)
=1.84I // ，I sh (3)
=1.09I //。

因此i sh (3)
和I sh (3)
可以顺理成章求出。

三相短路容量的计算公式为：S k (3)
=3U c I k =3U c I d / X Σ*
= S d / X Σ
*
3.1.2计算电路图设定
图2 短路计算大致电路图
3.2架空导线的选择
1.型号选择，架空线6kv及以上等级通常采用裸导线。

裸导线常用的型号及适用范围。

（1）铝绞线（LJ），该导线导电性能比较好，重量轻，而且对风雨作用的抵抗力较强，只是对化学腐蚀作用的抵抗力较差。

多用于6至10kv线路，其受力不大，杆距不超过90至125m。

（2）钢芯铝绞线（LGJ），比较常见用在机械强度要求较高的场合和35kv 及以上的架空线路。

（3）铜绞线（TJ），性能和铝绞线差不多，只是价格较高，是否选用应当根据实际需要而定。

（4）防钢芯铝绞线（LGJF），通常用于周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。

本次设计由于是35KV架空线路，机械强度要求较高，综合考虑各项条件，选择钢芯铝绞线（LGJ）。

2.导线的截面选择
（1）按允许载流量选择 （2）按允许电压损失选择 （3）按经济电流密度选择 （4）按机械强度选择 （5）满足短路稳定的条件
3.通过分析，对导线截面大小进行计算选择。

（1）按经济电流密度选择导线，计算如下 /34833.8/(3*35)79.74c N I S U A ===
查表可知,则
2ac /79.74/0.988.60ec C S I J mm ===
其中S ec = I l.max /J ec ，S ec —导线经济截面积（mm 2），I l.max —导线所在回路最大负荷电流（A ），J ec —经济电流密度（A/mm 2）
（2）发热条件 导线在通过正常最大负荷电流即计算电流时所产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

按发热条件校验导线截面是说按经济电流密度选择的导线截面所允许的载流量必须满足下式，即KI N ≥I l.max
I N —导线的额定电流 K —综合修正系数
通过参考书《供配电技术》的附录表可查，LGJ —75的钢芯铝绞线在环境温度为25℃时，其允许的载流量为335A ＞69.82A ，所以满足发热条件。

（3）校验机械强度，查表可知，35kv 架空铝绞线的机械强度最小截面为22min 3570S mm S mm =<=，因此，所选的导线截面也满足机械强度要求。

（4）按允许电压损失条件，导线在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗，不能够超过正常运行时允许的电压损耗，一般情况下不超过线路电压的5%。

对供电距离较远、容量较大的架空线路，应校验其电压损失ΔU%。

三相架空线路电压损失可以按下式计算为： ΔU%=[(r 0+x 0tg φ)PL]/10U N 2
r 0 、x 0—线路单位长度电阻、电抗值，Ω/km φ—功率因数角 U N —线路额定电压，KV L —线路长度，km P —有功功率，MW M —负荷矩，MW.km
Δu%—线路单位长度负荷矩的电压损失百分数
通过查表选择LGJ-75进行校验：
按照两条线路都考虑承担所有复核的方式计算：
40KM架空线：Δu%=（0.4*3607.6*40）/(10*352)=4.71<5 26KM架空线：Δu%=（0.4*3607.6*26）/(10*352)=3.06<5 综上所述，选择钢芯铝绞线LGJ-75符合要求。

3.2系统各部分电抗计算
3.2.1选定基准值
容量S d=100MV.A，
一次侧电压U d1=U c1=35*1.05=37KV
二次侧电压U d2=U c2=10*1.05=10.5（KV）
一次侧电流I d1=S
d /3U d1= S
d
/3U c1=100MV.A/（3×37KV）=1.65（KA）
二次侧电流I d2=S
d /3U d2= S
d
/3U c2=100MV.A/（3×10.5KV）=5.5（KA）
3.2.2计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
1、电力系统的电抗标幺值
根据前面所列公式：可得电力系统的标幺值为：
X 1*=100/750=0.133 X
2
*=100/1000=0.1
2、两段架空线路的电抗标幺值通过查附表得钢芯铝绞线LGJ-75的架空线路的X
o
=0.4Ω/km,因此
第一段：X
2*= X
o
l
1
/( U
c1
2/ S
d
)= X
o
l
1
* S
d
/ U
c1
2=0.4×40×100÷352=1.31
第二段：X
3*= X
o
l
2
/( U
c1
2/ S
d
)= X
o
l
2
* S
d
/ U
c1
2=0.4×26×100÷352=0.85
3、主变压器的电抗标幺值：由前面变压器选型可得U
k
%=7.0
X5*=X6*=U
k %S
d
/100S N=7.0×100×103÷100÷4000=1.75
4、低压侧线路同样选择架空线路，后面各车间变电所的阻抗标幺值由查参考书上的表3-1查得X
o
=0.4Ω/km
铸钢车间：X7*= X
o l
7
S
d
/ U
c2
2=0.4×3.6×100÷（10.5）2=0.261
下料车间：X8*= X
o l
8
S
d
/ U
c2
2=0.4×1.8×100÷（10.5）2=0.131
铸铁车间Ⅰ：X9*= X
o l
9
S
d
/ U
c2
2=0.4×1×100÷（10.5）2=0.073
铸铁车间Ⅱ：X10*= X
o l
10
S
d
/ U
c2
2=0.4×1.5×100÷（10.5）2=0.109
工具车间：X11*= X
o l
11
S
d
/ U
c2
2=0.4×1.4×100÷（10.5）2=0.102
锻压车间：X12*= X
o l
12
S
d
/ U
c2
2=0.4×1.2×100÷（10.5）2=0.087
锅炉房：X13*= X
o l
13
S
d
/ U
c2
2=0.4×1.2×100÷（10.5）2=0.087
空压机站：X14*= X
o l
14
S
d
/ U
c2
2=0.4×2.3×100÷（10.5）2=0.167
机修车间：X15*= X
o l
15
S
d
/ U
c2
2=0.4×1.6×100÷（10.5）2=0.116
化工厂：X16*= X
o l
16
S
d
/ U
c2
2=0.4×5.0×100÷（10.5）2=0.363
住宅区：X17*= X
o l
17
S
d
/ U
c2
2=0.4×2.6×100÷（10.5）2=0.189
图3 短路等效电路图
3.3短路电流及短路容量计算汇总
3.3.1在最小运行方式下，各短路点短路数据计算
1、当k-1点短路时，电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
（1）总电抗标幺值 X
*
Σ（k-1）= X 1*+ X 3*
=0.133+1.31=1.443
（2）三相短路电流周期分量有效值 I k-1(3)
= I d1/ X *
Σ（k-1）=1.65/1.443= 1.143（KA ）
（3）其他三相短路电流(次暂态、稳态、冲击电流)
I //
（3）=I ∞
（3）
= I k-1(3)
= 1.143 （KA ） i sh (3)=2.55I //
（3）
=2.55×1.143=2.915（KA ） I sh (3)
=1.51I //
（3）
=1.51×1.143=1.727（KA ）
（4）三相短路容量
S k -1
(3)
= S d / X
*
Σ（k-1）=100/1.443=69.3（MV.A ）
2、当k-2点的短路时，电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值 X
*
Σ（k-3）= X 1*+ X 3*+ X 5*
=1.443+1.75=3.193
（2）三相短路电流周期分量有效值 I k-3(3)
= I d2/ X *
Σ（k-3）=5.5/3.193=1.723（KA ）
（3）其他三相短路电流
I //
（3）=I ∞
（3）
= I k-2(3)
= 1.723 （KA ） i sh (3)=1.84I //
（3）
=1.84×1.723=3.169（KA ） I sh (3)
=1.09I
//（3）
=1.09×1.723=1.878（KA ）
（4）三相短路容量
S k -3
(3)= S d / X
*
Σ（k-3）=100/3.193=31.319 （MV.A ）
3、当K-5点短路时，即铸钢车间短路时。

（1）总电抗标幺值 X
*
Σ（k-5）= X 1*+ X 3*+ X 5*+ X 7*
=3.193+0.261=3.454
（2）三相短路电流周期分量有效值 I k-3(3)= I d2/ X *
Σ（k-5）=5.5/3.454=1.592（KA ）
（3）其他三相短路电流
I
//（3）
=I ∞
（3）
= I k-5(3)
= 1.592（KA ） i sh (3)=1.84I //
（3）
=1.84×1.592=2.930（KA ） I sh (3)
=1.09I //
（3）
=1.09×1.592=1.736 （KA ）
（4）三相短路容量
S k -5
(3)
= S d / X
*
Σ（k-5）=100/3.454=28.952（MV.A ）
按照此种方式类推，可以求出其他各个车间短路情况的短路数据。

下料车间短路时：X *Σ（k-7）= 3.324 ，I k-7(3)= 1.655 （KA ），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-7
(3)=1.655（KA），i
sh
(3)=3.045（KA），
I sh (3)=1.804（KA），S
k-7
(3)=30.084（MV.A）
铸铁车间I短路时：X*
Σ（k-8）=3.266 ，I k-8
(3)= 1.684（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-8
(3)=1.684（KA），i
sh
(3)=3.099（KA），
I sh (3)=1.836（KA），S
k-8
(3)=30.618（MV.A）
铸铁车间Ⅱ短路时：X*
Σ（k-9）=3.302，I k-9
(3)= 1.666（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-9
(3)=1.666（KA），i
sh
(3)=3.065（KA），
I sh (3)=1.816（KA），S
k-9
(3)=30.285（MV.A）
工具车间短路时：X*
Σ（k-10）=3.295 ，I k-10
(3)= 1.669（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-10
(3)=1.669（KA），i
sh
(3)=3.071（KA），
I sh (3)=1.819（KA）,S
k-10
(3)=30.349（MV.A）
锻压车间短路时：X*
Σ（k-11）=3.28，I k-11
(3)= 1.677（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-11
(3)=1.677（KA），i
sh
(3)=3.085（KA），
I sh (3)=1.828（KA）,S
k-11
(3)=30.488（MV.A）
锅炉房短路时：X*
Σ（k-13）=2.787，I k-13
(3)= 1.973（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-13
(3)=1.973（KA），i
sh
(3)=3.631（KA），
I sh (3)=2.151（KA）,S
k-13
(3)=35.881（MV.A）
空压机站短路时：X*
Σ（k-14）=2.867 ，I k-14
(3)= 1.918（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-14
(3)=1.918（KA），i
sh
(3)=3.530（KA），
I sh (3)=2.091（KA）,S
k-14
(3)=34.880（MV.A）
机修车间短路时：X*
Σ（k-15）=2.816，I k-15
(3)= 1.953（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-15
(3)=1.953（KA），i
sh
(3)=3.594（KA），
I sh (3)=2.129（KA）,S
k-15
(3)=35.511（MV.A）
化工厂短路时：X*
Σ（k-16）=3.063，I k-16
(3)= 1.796（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-16
(3)=1.796（KA）,i
sh
(3)=3.304（KA），
I sh (3)=1.957（KA），S
k-16
(3)=32.648（MV.A）
住户短路时：X*
Σ（k-17）=2.889，I k-17
(3)= 1.904（KA），
I//（3）=I
∞（3）= I
k-17
(3)=1.904（KA），i
sh
(3)=3.503（KA）,
I sh (3)=2.075（KA）,S
k-17
(3)=34.614（MV.A）
4、在最小方式运行时，计算短路电流汇总
表5 短路电流计算结果表（最小运行方式时）
短路计算点
三相短路电流/KA 三相短路容量
/MV.A
I k（3）I//（3）I∞（3）i
sh
(3)I
sh
(3)S
k
(3)。