某高校南校区电气一次设计(DOC35页)

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第- 36 -页 共37页供配电技术课程设计评分表设计题目： 班 级： 学号： 姓名： 项 目评分比例得 分平时表现30%答 辩20%设计报告50%总成绩 指导老师： 年 月 日设计题目2 某高校南校区变配电所电气一次部分设计一、设计的基础资料（1）学校用电设备情况某高校南校区变电所主要供电的负荷单元有：综合教学楼、学生宿舍、办公楼、实验楼、食堂、锅炉房、南校区等。其中教学楼、实验楼为较重要的负荷。用电设备的电压均为380V。本校用电具有季节性负荷及昼夜负荷变动大的特点。其负荷统计资料见表1。表1 校区负荷统计资料厂房编号厂房名称设备容量/kW需要系数Kd功率因数cos计 算 负 荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1综合教学楼1502食堂2803实验楼3504办公楼425学生宿舍11806学生宿舍22807团学楼、车库808南校区7609锅炉房5010商铺35合计2207（2）电源情况本校由距其3公里处的龚家湾变电站接一回10kV架空线路进线供电，架空线路选用LGJ120，几何均距2m。龚家湾区域变电站10kV出口短路容量为500MVA。供电部门对其功率因数要求为cos=0.9以上。二、 设计任务 （1）主接线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，设计主接线，在此基础上进行负荷计算，列出负荷计算汇总表。 （2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。 （3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等等设备的选择及校验；选用设备型号、数量，汇成设备一览表。 （4）变压器保护配置：确定主变压器的保护方式，不要求整定计算。三、设计成果 1 设计说明书2 设计图纸： 变电所电气主接线图；电气主接线监控界面；微机保护装置的监控组态界面。目录目录- 2 -1.设计的内容和要求- 4 -1.1设计的基础资料- 4 -1.2 设计原则和基本要求- 4 -1.2.1荷分级及供电要求- 4 -1.2.2电压选择和电能质量- 5 -2.计算负荷及无功功率补偿- 6 -2.1计算负荷的公式- 6 -2.2计算负荷的确定- 6 -2.3无功功率补偿- 10 -3.主变压器的选择与保护- 12 -3.1 主变台数的确定- 12 -3.2 本变电站变压器的选择- 12 -3.3变压器的故障类型与特征- 14 -3.4变压器保护配置的基本原则- 14 -4.电气主接线的选择- 16 -4.1 选择原则- 16 -4.1.1主接线设计的基本要求及原则- 16 -4.1.2主接线的基本形式和特点- 17 -4.2变电站主接线方案的拟定- 18 -4.2.1确定变电站主接线方案- 18 -4.2.2变电站主接线方案的优缺点- 19 -5. 短路电流计算- 20 -5.1短路电流计算的目的及假设- 20 -图5-1供电系统简图- 20 -5.2短路电流计算及计算结果- 20 -6.电气设备和导体的选择- 23 -6.1电气设备的选择原则- 23 -6.2 变电所高压一次设备的选择- 24 -6.2.1高压开关柜的选择- 24 -6.2.2高压断路器的选择与校验- 24 -6.2.3 高压电流互感器的选择- 25 -6.2.4 高压电压互感器的选择- 25 -6.2.5高压熔断器的选择- 26 -6.2.6高压母线的选择- 26 -6.2.7高压一次设备的汇总- 26 -6.3变电所低压一次设备的选择与校验- 27 -6.3.2 低压开关柜选择- 27 -6.3.3 校验CW2-4000型断路器是否满足要求- 28 -6.3.4 电流互感器的选择- 28 -6.3.5低压侧所有元件的汇总- 29 -6.4 变电所高、低压导线的选择- 29 -6.4.1高压线路导线的选择- 29 -7.心得与总结- 31 -8.设计参考资料- 32 -9.附录- 33 -1.设计的内容和要求1.1设计的基础资料某高校南校区变电所主要供电的负荷单元有：综合教学楼、学生宿舍、办公楼、实验楼、食堂、锅炉房、南校区等。其中教学楼、实验楼为较重要的负荷。用电设备的电压均为380V。本校用电具有季节性负荷及昼夜负荷变动大的特点。1.2 设计原则和基本要求变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电所的主要作用是进行高底压的变换，一些变电站是将发电站发出的电升压，这样一方面便于远距离输电，第二是为了降低输电时电线上的损耗；还有一些变电站是将高压电降压，经过降压后的电才可接入用户。对于不同的情况，升压和降压的幅度是不同的，所以变电站是很多的，比入说远距离输电时，电压为11千伏，甚至更高，近距离时为1000伏吧，这个电压经变压器后，变为220伏的生活用电，或变为380伏的工业用电。我国变电所主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。本次设计的变电所属10kV负荷型变电所，主要满足该校区工业和居民用电。供配电系统设计应贯彻执行国家的经济技术指标，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。在设计中，必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质、用电容量、工程特点，以及地区供电特点，合理确定设计方案。还应注意近远期结合，以近期为主。设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。1.2.1荷分级及供电要求电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失及影响的程度分为一级、二级、三级负荷。独立于正常电源的发电机组，供电网络中独立于正常的专用馈电线路，以及蓄电池和干电池可作为应急电源。二级负荷的供电系统，应由两线路供电。必要时采用不间断电源（UPS）。一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或将在政治上，经济上造成重大损失者；或中断将影响有重大政治经济意义的用电单位的正常工作者。就学校供配电这一块来讲，我校现没有一级用电负荷。二级负荷为中断供电将在政治上，经济上产生较大损失的负荷，如主要设备损坏，大量产品报废等；或中断供电将影响重要的用电单位正常的工作负荷，如交通枢纽、通信枢纽等；或中断供电将造成秩序混乱的负荷等。在本次课程设计中，根据供配电系统设计规范GB50052-1995，南校区现有的二级负荷有：综合教学楼和实验楼。三级负荷为不属于前两级负荷者,对供电无特殊要求。南校区除了前面罗列的二级负荷外，全为三级负荷。1.2.2电压选择和电能质量用电单位的供电电压应根据用电容量，用电设备的特性，供电距离，供电线路的回路数，当地公共电网的现状及其发展规划等因素，经济技术比较确定。供配电系统的设计时，应正确选择变压器的变比及电压分接头，降低系统阻抗，并应采取无功功率补偿的措施，还应使三相负荷平衡，以减少电压的偏差。单相用电设备接入三相系统，使三相保持平衡。220V照明负荷，当线路大于30A时，应采用三相系统，并应采用三相五线制。这样，可以降低三相低压配电系统的不对称性和保证电气安全。2.计算负荷及无功功率补偿2.1计算负荷的公式负荷计算的方法有需要系数法、估算法及二项式法几种。按需要系数法确定用电设备的有功计算负荷（kw）的计算公式为 (1-1)式中 Pe用电设备组的总的设备容量，单位为KW。 Kd用电设备组的需要系数，根据参考书工厂供电设计指导中的表2-1查得变配电所的需要系数为0.450.7。无功计算负荷（kvar）为 (1-2)式中tan用电设备组的总的设备组cos的正切值。视在计算负荷（kva）为 (1-3)式中 cos为功率因数，取0.9。计算电流(A)的计算公式 (1-4)式中 UN用电设备组的额定电压，单位为KV。民用建筑电气设计规范-JGJ16-2008第3.5.6条中规定单相负荷应均衡分配到三相上，当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15%时，全部按三相对称负荷计算；当超过15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加，等效三相负荷可按下列方法计算：(1)只有相负荷时，等效三相负荷取最大相包荷的3倍。(2)只有线间负荷时，等效三相负荷为：单台时取线间负荷的倍；多台时取最大线间负荷的倍加上次大线间负荷的(3-)倍。2.2计算负荷的确定1.确定各组的设备容量及计算负荷(1)综合教学楼查表，Kd=0.9，cos=0.85，计算求得sin=0.62，故P30（1）=0.9150=135kW Q30（1）=1350.62=84kvar S30=159kVA I30=242.6A(2)食堂查表，Kd=0.9，cos=0.75，计算求得sin=0.88，故P30（2）=0.9280=252 kW Q30（2）=2520.88=222 kvar S30=336 I30=510.5 A(3)实验楼查表，Kd=0.8，cos=0.75，计算求得sin=0.88，故P30（1）=0.8350=280 kWQ30（1）=2800.88=246 kvarS30=373 kVAI30=566.7 A(4)办公楼查表，Kd=0.8，cos=0.9，计算求得sin=0.48，故P30（1）=0.842=34 kWQ30（1）=340.88=16 kvarS30=38 kVAI30=57.7 A(5)学生宿舍1查表，Kd=0.7，cos=0.9，计算求得sin=0.48，故P30（1）=0.7180=126 kWQ30（1）=1260.48=60 kvarS30=140 kVAI30=212.7 A(6)学生宿舍2查表，Kd=0.7，cos=0.9，计算求得sin=0.48，故P30（1）=0.7280=196 kWQ30（1）=1960.48=94 kvarS30=217 kVAI30=329.7 A(7)团学楼、车库查表，Kd=0.4，cos=0.9，计算求得sin=0.48，故P30（1）=0.480=32 kWQ30（1）=320.48=15 kvarS30=35 kVAI30=53.2 A(8)南校区查表，Kd=0.7，cos=0.9，计算求得sin=0.48，故P30（1）=0.7760=532 kWQ30（1）=5320.48=255 kvarS30=590 kVAI30=896.4 A(9)锅炉房查表，Kd=0.9，cos=0.9，计算求得sin=0.48，故P30（1）=0.950=45 kWQ30（1）=450.48=40 kvarS30=60 kVAI30=91.2 A(10)商铺查表，Kd=0.95，cos=0.9，计算求得sin=0.48，故P30（1）=0.9535=33 kWQ30（1）=330.48=16 kvarS30=37 kVAI30=56.2A2.确定变电所变压器低压侧的计算负荷 考虑到全校负荷的同时系数（取Kp=0.95，Kq=0.97）P30=KpP30（1）=1582kWQ30=KqQ30（1）=1017kvarS30=1881kVAI30=2858ACos= P30（2）/ Q30（2）=0.84以上负荷计算可列成表2-1所示电力负荷计算表表2-1所示电力负荷计算表厂房编号厂房名称设备容量/kW需要系数Kd功率因数cos计 算 负 荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1综合教学楼150090.8513584159242.62食堂2800.90.75252222336510.53实验楼3500.80.75280246373566.74办公楼420.80.934163857.75学生宿舍11800.70.912660140212.76学生宿舍22800.70.91969421732977团学楼、车库800.40.932153553.28南校区7600.70.9532255590896.49锅炉房500.90.7545406091.210商铺350.950.933163756.2合计220715821017188128582.3无功功率补偿显然变压器低压侧的功率因数低，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧的功率因数应略高于0.90，才能满足要求。现取Cos=0.93。由式（2-38）得低压侧无功补偿容量为Qc= P30（tanarccos0.84- tanarccos0.93）=397 kvar考虑无功自动补偿控制器可控制电容器，选择成套并联电容屏，电容器投切的回路数为10组，安装的电容器为BSMJ0.4-40-3自愈式并联电容器，每组容量为40kvar，则总容量为Qc=400 kvar补偿后的功率因数补偿后变压器低压侧P30（2）=1582kWQ30（2）=Q30 Qc=1017-397=620kvarS30（2）=1699kVAI30(2)=2581.36A变压器损耗PT=0.01 S30（2）=16.99kW QT=0.06 S30（2）=101.94kvar变压器高压侧的计算负荷为P30（1）=1582+16.99=1598.99kWQ30（1）=620+101.94=720.94kvarS30（1）=1754.00kVAI30=101.27A补偿后校区的功率因数为Cos= P30（1）/ S30（1）=0.910.90 满足要求。表2-2 计算总负荷表计算负荷P30/kwQ30/kVarS30/kVAI30/A低压侧158262016992581.36变压器损耗16.99101.94高压侧1598.99720.941754.00101.273.主变压器的选择与保护主要考虑变压器的台数，容量；变压器的型式等。3.1 主变台数的确定电力变压器台数的选取应根据用电负荷的特点、经济运行、节能和降低工程造价等因素综合确定。对于一般车间、居民住宅、机关学校等，如果一台变压器能满足用电负荷需要时，宜选用一台变压器，其容量大小由计算负荷确定，但总的负荷通常在1000KV以下，且用电负荷变化不大。对于有大量一、二级用电负荷或用电负荷季节性（或昼夜）变化较大，或集中用电负荷较大的单位，应设置两台及以上的电力变压器。如有大型冲击负荷，为减少对照明或其它用电负荷的影响，应增设独立变压器。对供电可靠性要求高，又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时，也应设置两台电力变压器。选用两台变压器时，其容量应能满足一台变压器故障或检修时，另一台仍能对一级和部分二级负荷供电。主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上主变压器：有大量一级或二级负荷。季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。集中负荷较大，例如大于1250KVA时。3.2 本变电站变压器的选择变压器台数的选取：根据校区实际，虽然一台变压器现已满足了现在二次侧随着本科教育工作的推进和未来几年的继续扩招，为未来发展提供足够的空间：这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。同时校区的季节性负荷变化较大，故本变电所宜装两台主变压器。变压器容量的选择：每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：1） 任一台变压器单独运行时，宜满足：2） 任一台变压器单独运行时，应满足：，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得： （0.60.7）S30=（1019.41189.3）KVA 375 KVA又考虑到本校的气象资料（年平均气温为22），同时又考虑到未来510年的负荷发展，我们这里初步取=1250KVA 。根据电力工程电气设计手册，“供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷式电力变压器。”考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S13-M-RL系列三相卷铁心全密封油浸式电力变压器，台数为两台。型号：S13-1250/10 ，其主要技术指标如下表所示： 表3-1 变压器技术指标表变压器型号额定容量/额定电压/kV联 结 组型 号损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载S13-1000/10100010.50.4Dyn110.98120.124.5该变压器符合国际标准是指国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)所制定的标准，以及ISO确认并公布的其他国际组织制定的标准。10kv S13/S11型级超低损耗三角形卷铁心无励磁调压油浸式配电变压器继承了卷铁芯电力变压器的所有优点：1、铁芯均在生产线上进行卷制，不需要横剪设备，消除了由人工叠片、叠装、拆装铁轭造成的质量波动。2、三角形立体卷铁芯经退火处理后，能彻底消除内应力，磁路各处均无高磁阻存在。故空载损耗与励磁电流可大幅度下降，试验表明空载损耗比传统变压器下降40-50%；空载电流下降90%以上。3、由于三角形立体卷铁芯是用不间断连续硅钢带绕制而成，只有几个接缝不会产生叠片式铁芯那样因磁路不连贯而发出的噪声，噪声一般可降低10-15db，达到静音状态。三角形立体卷铁芯电力变压器与传统插片式电力变压器相比，具有以下一系列突出优点：1、节电节能：空载损耗减小40-50%，负载损耗减小7-10%；2、降低线损：空载电流减小90%以上；3、超静音：噪声降低10-15分贝；4、无干扰：漏磁减小50%以上；5、节约原材料：铜铁成本减小20-30%；6、经济效益显著：十年变电成本比新S9下降17.2%，比非晶态变压器下降12.5。3.3变压器的故障类型与特征变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类，油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障十分危险，由于油箱内充满了变压器油，故障后强大的短路电流使变压器油急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性瓦斯气体，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。电力变压器不正常的运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。3.4变压器保护配置的基本原则 1、瓦斯保护:800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于发出信号。2、纵差保护或电流速断保护:6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用或工业企业中自用6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。其他电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5S。对于2000KVA以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号。3、相间短路的后备保护:相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器，并发相应信号。一般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等。4、接地短路的零序保护:对于中性点直接接地系统中的变压器，应装设零序保护，零序保护用于反应变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件的接地短路。 5、过负荷保护:对于400KVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，其动作时限较长，延时动作于发信号。 6、其他保护:高压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装置。4.电气主接线的选择4.1 选择原则电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，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、实用、经济、美观的原则。4.1.1主接线设计的基本要求及原则对所选用的主结线，必须满足下列要求：（1）可靠性，要尽量减少计划外停电时间，尽量缩小事故后的影响范围。（2）灵活性，主接线应力求简单，满足在调度，检修及扩建市的灵活性。（3）安全性，保证在一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。（4）经济性，应使主接线的初投资和年运行费用达到经济合理。 选择原则：1、当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2、当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。3、当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组、接线。4、为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。5、接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6、610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。7、采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8、由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。9、变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。10、当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。4.1.2主接线的基本形式和特点单母线接线及单母线分段接线1、单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流3。综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。2、单母分段接线单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站610KV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用。3、单母线分段带旁路母线的接线单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。双母线接线及分段接线1、双母线接线双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的610KV配电装置；3560KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110220KV出线数为5回及以上时。2、双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220550KV大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。3、双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。4.2变电站主接线方案的拟定4.2.1确定变电站主接线方案变压器一次侧采用单母线接线，二次侧采用单母线分段接线根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附录2 10kV系统一次结线图，附录3开关房高压电气一次结线图，附录4 10KV降压变电站电气一次主接线（高压部分）。4.2.2变电站主接线方案的优缺点变压器高压侧采用单母线接线。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。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电。变压器低压侧采用单母线分段接线。优点：1用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。2当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1.当一段母线或母线隔离开关故障时或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越。3扩建时需向两个方向均衡扩建。5. 短路电流计算5.1短路电流计算的目的及假设电力系统发生短路后将造成停电事故，严重的短路会影响电力系统的稳定性，使系统中个电厂之间的功率平衡受到破坏。但是，短路有时是不可避免的，因此除积极设法防范可能发生短路的一切因素外，还要进行短路计算，以便正确的选择电气设备，进行继电保护装置的整定计算，使其有足够的动热稳定性即使在发生最大的短路电流时也不至于损坏。本校的供电系统简图如图4-1所示。采用一路电源供线，取自3公里外的龚家湾变电站的10kV架空线路进线供电。下面计算本校变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。k-1S13-1250/10QF 架空线路L=3KMk-2GS13-1250/10图5-1供电系统简图5.2短路电流计算及计算结果下面采用标么制法进行短路电流计算。确定基准值：取，所以： 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1) 电力系统的电抗标么值： 2) 电缆线路的电抗标么值：查手册得，因此：=0.99 3） 电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此：4） =*=3.6可绘得短路等效电路图如图5-2所示。3/3.62/0.991/0.2k-1k-24/3.6图5-2计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量:1) 总电抗标么值:=+=1.192) 三相短路电流周期分量有效值：=4.62kA3) 其他三相短路电流：II= I=4.62kA I=2.554.62kA = 11.78kA I=1.554.62kA =6.98kA 4) 三相短路容量：S=84.03MV.A计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标么值：=+/=2.992) 三相短路电流周期分量有效值：I=48.16kA3) 其他三相短路电流：II=48.16kA I=1.8448.16kA = 88.61kA I=1.0948.16kA=52.49kA4) 三相短路容量：S =33.44MV.A列出短路计算表短路计算点三相短路电流/kAK-1点4.624.624.6211.786.98K-2点48.1648.1648.1688.6152.496.电气设备和导体的选择6.1电气设备的选择原则电器设备选择的一般条件如下：（1）按正常条件选择电器设备按正常条件选择，就要考虑电器装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电器装置所处的位置特征；电器要求是指电器装置对设备的电压、电流、频率（一般为50HZ）等方面的要求；对一些断路电器如开关、熔断器等，还应考虑起断流能力。1）考虑所选设备的工作环境。如户内、户外、防腐、防暴、防尘、放火等要求，以及沿海或湿热地域的特点。2）所选设备的额定电压 应不低于安装地点电网电压 即 （1）一般电器设备的电压设计值满足 1.1 应而可在应1.1 下安全工作。3）电器的额定电流是指在额定周围环境温度0下，电器的长期允许电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续的工作电流 ，即 （2） 由式可以推算，当电器的环境温度高于40（但不高于60）时，环境温度每升高1，应减少允许电流1.8%；当使用环境低于 40时，每降低1，允许电流增加0.5%。 （2）按短路条件校验1）动稳定校验 动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效力的能力。满足稳定的条件 （3）或 （4）式中 、 设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值（kA） 、 设备允许通过电流的峰值及其有效值（kA）对于下列情况可不校验动稳定或热稳定。a 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验热稳定。b电压互感器及其所在回路的裸导体和电器可不校验动、热稳定，因为短路电流很小。c电缆一般均有足够的机械强度，可不校验动稳定。 2）热稳定校验短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短时发热最高允许值，即 t （5） 式中 设备安装地点稳态三相短路电流； 短路电流假想时间； t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流（kA）；t厂家给出的热稳定计算时间，一般为4s、5s、1s等。6.2 变电所高压一次设备的选择6.2.1高压开关柜的选择根据学校所在地区的外界环境，高压侧采用常熟开关有限公司生产的KYN28A-12。该开关柜的主要优点：本开关柜满足IEC298、GB3906等标准要求，具有防止带负荷推拉断路器手车，防止误分、合断路器、防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、防止误入带电隔室，防止在带电时误合接地开关的连锁功能。其内部高压一次设备根据本校需求选取，具体设备见附图四变电所电气一次主接线图（高压部分）。柜内所有设备均满足IEC和GB最新标准，初选设备如下表：6.2.2高压断路器的选择与校验初步选择CV2系列户外交流高压断路器，该系列断路器供发电厂、变电所切换额定电流、短路故障和瞬间自动重合闸用。选用CV2型断路器，校验该型断路器是否满足要求。（1）电压校验：=12KV（2）电流校验：（3）开断电流能力校验：=KA（4）动稳定校验：=11.78KA（5）热稳定校验：t为厂家直接给出设备的热稳定电流允许时间，为短路假想时间，此处取5s。查手册，该型断路器的4S热稳定电流为16.5KA t取4s。=5=106.72S，t=S因此，额定参数均大于计算参数，满足要求。6.2.3 高压电流互感器的选择初步选用LZZBJ9-10-250/5 0.2/10p型电流互感器。本型互感器采用环氧树脂全封闭浇注、支柱式结构，耐污染及潮湿，适宜于热带地区，特别适应各种10kV手车式开关柜，尤其适用于中置柜。在额定电压为10kV及以下、额定频率为50Hz的电力线路及其设备中作电流、电能的测量和继电保护使用。（1）电压校验：=10KV（2）电流校验：故选用LZZBJ-35-250/5 0.2/10p型电流互感器满足要求。6.2.4 高压电压互感器的选择电压互感器除按工作电压选择外，主要电气二次的要求选定，初步选定JDZ10-10,10/,0.1/, 0.1/ 户外单相浇注电压互感器。本型电压互感器为单相环氧树脂浇注户内双线圈电压互感器。适用于交流50HZ的电力系统中作电压、电能测量及继电保护用。6.2.5高压熔断器的选择熔断器XRNP-10: 本产品使用于户内交流50Hz，额定电压3.6-40.5KV系统作为电压电互感器的过载及短路保护之用。6.2.6高压母线的选择 初步选用LGJ-120型。按照发热条件，LGJ-120型在25的载流量为380A=380A=101.27A（2）按经济电流密度校验： S= （45）=101.27A,取5000h,由经济电流密度查表得，J=1.15A/ ， S= =101.27/1.15=88.0612088.06故选用LGJ-120型架空线路满足要求。6.2.7高压一次设备的汇总表6-1 高压一次设备表电压等级电气设备10KV高压断路器CV1电流互感器LZZBJ9-10电压互感器JDZ10-10高压熔断器XRNP1-10避雷器YH5W接地开关JN-3-10/25母线TMY-3（10010）+1（606）主变压器S13-1250/106.3变电所低压一次设备的选择与校验6.3.1低压一次设备的选择低压侧采用的也是常熟开关有限公司生产的CGHL型低压开关柜，该低压开关柜主要优点有：分断能力高、动热稳定性好、结构先进合理、电气方案灵活、系列性、通用性强、各种方案单元任意组合。一台柜体，容纳的回路数较多、节省占地面积、防护等级高、安全可靠、维修方便等。所选择的主要低压一次设备参见附图五变电所电气一次主接线图（低压部分）。柜内所有设备均满足IEC和GB最新标准。6.3.2 低压开关柜选择选择常用的CGHL-0.4型低压开关柜，该型开关柜目前较为通用，结构简单，易于操作，可靠性高。其技术参数如表41所示：6.3.3 校验CW2-4000型断路器是否满足要求（1）电压校验：=0.4KV断路器的额定电压应大于安装处电网电压的1.05-1.1倍。（2）电流校验：=2581A断路器的额定电流应大于或等于所在回路的最大长期工作电流。（3）开断电流能力校验： 断路器的额定开断电流应大于等于所在回路短路初始瞬间有效值。（4）动稳定校验：短路器允许的动稳定电流应大于等于所在回路的冲击电流峰值。（5）热稳定校验：t额定参数均大于计算参数，满足要求。6.3.4 电流互感器的选择初步选择BH-0.66KV（1）电压选择：=0.4kv。（2）一次工作电流选择：=2581A。电流互感器的一次绕组的额定值应选择比一次回路最大长期工作电流略大的标准值。=2581A,故选择3000A。电流互感器的额定电流比=/5=3000/5=600。（3）热稳定校验：（4）动稳定校验：电流互感器内部动稳定能力应满足：。为电流互感器动稳定倍数。额定参数均大于计算参数，满足要求。6.3.5低压侧所有元件的汇总电压等级电气设备0.4KV高压断路器CW2-4000电流互感器BH-0.66KV另外，无功补偿柜也是选用3个GCK型柜子，采用自动补偿，满足补偿要求6.4 变电所高、低压导线的选择为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。6.4.1高压线路导线的选择从高压配电柜引出的10kV三芯电缆采用阻燃交联电力电缆，型号： YJV22-0.6/1-3*50+25+PE25，无钢铠护套，缆芯最高工作温度。1. 相线截面积的选择查相关手册知，环境温度为25时直接埋地敷设的0.6/1kV型YJV截面积为50时，=138A=101.27A满足发热条件，因此相线截面积选=50。2. N线截面积的选择按0.5，25。3. PE线截面积的选择由于35，选0.5，25。因此选择电缆为YJV22-0.6/1-3*50+25+PE256.4.2低压线路导线的选择进入各个用电户的导线接线采用TN-C-S系统；从变电所到各个教学楼及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用YJV22型电缆，根据不同的用电负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：相线截面的选择以满足发热条件即，；中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足；保护线（PE线）的截面选择时，；时，时，保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。结合计算负荷（Error! Reference source not found.所示），可得到由变电所到各个用电户的低压电缆的型号为：综合教学楼：YJV22-3150+170 =260=242.6A食堂：YJV22-3185+195，两根并联； =2922=584=510.5A实验楼：YJV22-3185+195 =2922=584=566.7A办公楼：YJV22-316+116 =76=57.7A学生公寓栋：YJV22-3120+170 =230212.7A学生公寓栋：YJV22-3240+1120 =337329.7A团学楼、车库：YJV22-316+116 =76=57.7A南校区：YJV22-3240+1120 三根并联； =3373=1011=896.4A锅炉房：YJV22-325+116 =97=91.2A商铺：YJV22-316+116 =76=56.2A另外，送至各用电户的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BV型号7.心得与总结似乎每一次的课程设计都是在不可能中完成。一周的课程设计，由于考试被压缩到了5天，然而紧接着的放假，使得时间更加的紧促。我这次的课程设计做的是某高校南校区变配电所电气一次部分设计。由于在本学期已经对我校区的电气设计图进行过详细的分析，因此我刚开始并不觉得这个课设很难。但理论和实践往往差距很大的。就拿元件选型来说，在分析的时候，我只需要简单的分析这个元件的型号，额定电压或者电流或者精度即可，但自己选型时，就要考虑到各个因素。同时，在校验时，许多参数需要查阅资料，而并不像平时做作业一样，题目会给好参数，这也增加了一定的难度。从最开始的收集材料，到拟定方案再到最后的出图。我经过了以下几步。首先对于负荷统计进行了计算，然后对计算负荷进行无功补偿。接着根据计算负荷和实际运行的情况，我对变压器进行了初步的选型。接下来便是对主接线进行设计，通过对课本的熟知，和经过一学期对各种设计图纸的认知，我选择了最佳的主接线设计方案，并开始用CAD粗略的画了接线图。接着，我对各个短路点进行了短路电流的计算。最后，我通过查找相关手册和书籍，对电气设备进行选择和校验。通过完成本次设计，将所学理论知识很好的运用到了实际的工程当中，在具体的设计过程中，真正做到了学以致用，并使自己的实际工程能力得到了很大的提高，主要体现在以下几个方面。(一) “书到用时方恨少！” 本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案，仅仅靠我一学期的学习还远远不够，因此在设计过程中，我分三次知识系统得到总结和提高设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。在设计过程中，向图书馆借了很多本相关的书籍，其中有一些是设计手册。用到最多的还是我们的教科书供配电技术，基础真的很重要。在这过程中侧重了对电力电气知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。(二) 自学能力提高本次课程设计不得不提到的一点就是，我自学了CAD这个软件，虽然之前也有接触过，但毕竟还是很浅显的。这次的课程设计，从自己安装到自学，也耗费了一些时间，但使我对CAD这个软件更加熟练的掌握，为以后工作打下了很好的基础。总之，这次课程设计使我受益匪浅，也感谢老师在这一学期的辛勤培育！8.设计参考资料1 刘燕. 供配电技术 M. 北京：机械工业出版社，2016.2 任元会. 工业与民用配电设计手册 M. 3版. 北京：中国电力出版社，2005.3 刘笙. 电气工程基础 M. 2版. 北京：科学出版社，2008.4 许继继电保护装置说明书 许继集团技术资料5 弋东方电气设计手册电气一次部分M北京：中国电力出版社，2002.6 刘宝林. 电气规程规范及标准大全 M. 北京：中国计划出版社，1991.7 余建明，同向前，苏文成. 供电技术 M. 4版. 北京：机械工业出版社，2008.8 翁双安. 供配电工程设计指导.北京：机械工业出版社，2012.9 中国机械工业联