城市轨道交通课程设计设计某个容量为40MVA主变电所(1103510kV)的主接线

1设计原始资料

1.1题目

设计某个容量为40MV A主变电所（110/35/10kV）的主接线，要求画出主接线图，主要设备的选择并进行分析。

1.2要完成的内容

（1）问题分析及方案设计

（2）短路电流的计算

（3）电气设备的选择

（4）电气主接线的设计

2问题分析及方案设计

2.1问题分析

本设计参考上海城市轨道交通供电系统，外部电源采用集中供电方式，采用三级电压（110/35/10kV）供电方式，如图1

图1 三级电压供电方式图

电气主接线是电力系统网络结构的重要组成部分，因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合的考虑各个方面的因素影响，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，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性

本设计变电站为降压变电站，有三个电压等级，即110/35/10kV。高压侧电压为110kV，有两回进线,采用双回LGJ-185导线与枢纽变电所相距50km；中压侧电压为35kV，有八回出线；低压侧电压为10kV，有九回出线。经分析可知，本变电站为地区变电站。

35kV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷40%，其余为三类负荷。经分析计算，远期八路负荷为：Ⅰ类：3500kV A（双回）；Ⅱ类：1000kV A、1000kV A、1800kV A、1000kV A（添加）；Ⅲ类：1000kV A、1500kV A、1220kV A。

10kV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷35%，其余为三类负荷。经分析计算，远期九路负荷为：Ⅰ类：2000kV A、1000kV A；Ⅱ类：1000kV A、1800kV A、700kV A(添加)；三类：1500kV A、800kV A、1000kV A、200kV A。

双回路工作方式：两条双回路互为备用，平时均处于带点状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回路自动投入，从而保证不间断供电。

2.2主接线的设计方案

本设计中电压等级为110/35/10kV，出线情况为110kV出线两回，35kV出线八回（架空），10kV出线九回（电缆）。根据以上分析拟定两种接线方案：方案Ⅰ：110kV采用内桥接线，35kV采用单母分段带旁路接线，10kV采用单母分段接线。

方案Ⅱ：110kV采用单母分段接线，35kV采用单母分段接线，10kV采用单母分段接线。

方案Ⅰ主接线图：

方案Ⅱ主接线图：

图3 方案Ⅱ主接线图2.2.1主接线方案的比较确定

根据可靠性、灵活性、经济性对两种方案进行比较。

（1）主接线方案的可靠性比较

110kV侧：

方案Ⅰ：采用内桥接线，当一条线路故障或切除、投入时，不影响变压器运行，不中断供电，并且操作简单；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，但变压器二次配电线及倒闸操作复杂，易出错。

方案Ⅱ：采用单母线分段接线，任一台变压器或母线、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。

35kA侧：

方案Ⅰ：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，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。

方案Ⅱ：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，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。

10kV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。

（2）主接线方案的灵活性比较

110kV侧：

方案Ⅰ：操作时，主变压器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。

方案Ⅱ：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：

方案Ⅰ：运行方式较复杂，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。

方案Ⅱ：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电。

10kV侧：两方案相同。

（3）主接线方案的经济型比较

将两方案主要设备比较如表2-1所示：

表2-1 不同方案所需设备个数

（4）主接线方案的确定

对方案Ⅰ、方案Ⅱ进行综合比较，根据它们的可靠性、灵活性和经济性，最终选择了方案一。

3主变压器的选择

3.1主变压器台数

应结合供电网络规划，中压网络形式，系统运行方式，主变电所备用。目前，国内城市轨道交通主变电所设置两台主变压器，互为备用，正常情况下，并列运行，各承担50%用电负荷。

3.2主变压器的容量

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=0.6 PM确定主变是可行的。

由原始资料知：

35kV侧

P max=40MW

cosφ=0.85

10kV侧Pmax=25MW，cosφ=0.85

所以，在其最大运行方式下：

S n=0.6×(40/0.85+25/0.85)

S n =45.88(MV A)