第二章
第一节
电气主接线设计及短路电流计算
电气主接线设计及主变压器容量选择
一、 电气主接线方案初选
根据GB50059-92《35—110KV变电站设计规范》，设计任务书中站给资料中要求，变电站的主接线，应根据变电站在电力网中的地位，出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建，同时应满足以下条件：
1．当能满足运行要求时，变电站高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。 2．35—110KV线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。 3．当变电站装有两台主变时，6—10KV侧宜采用分段单母线。线路12回及以下时，变电站10KV可用双母线；当不许停电检修断路器时，可装设旁路设施。
4．接在母线上的：避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关，对接在变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。
根据以上要求初步选择主接线如下： （一） 方案一（接线图见：附录A）
1．110KV侧、35KV侧和10KV侧均采用单母分段的接线方式。 2．主变容量及台数的选择：2台主变容量相同。 （二） 方案二（接线图见：附录A）
1．110KV侧采用桥形接线，35KV侧和10KV侧采用单母分段的接线。 2．主变容量及台数的选择：2台主变容量同方案一。
二、 主接线方案比较
综上所述，由于方案二采用桥形接线，使用的断路器比方案一少。主变台数、型号、参数均相同，同时又不降低用电和供电可靠性，又符合现场实际和设计规程的要求，从经济角度考虑选择方案二比较合适，达到了工程造价较低，同时考虑了变电站随着负荷的增加，进行扩建和增容的可能性，因为桥式接线在负荷增加时，可很方便的改造为单母线分段，以适应负荷增加和供电可靠性的要求。
同时，从技术角度，方案一中断路器3、断路器4之间及母线发生短路，则断路器3、断路器4、断路器5分别跳闸，即所有负荷由1号主变承担；方案二中当断路器3至变压器绕组内及断路器2右侧发生短路，则断路器2、断路器3及变压器中、低侧分别跳闸，即所有负荷由1号主变承担。再如，方案一如母线发生短路，断路器4、断路器5、断路器3分别跳闸，2号主变停止向负荷供电；方案二中内桥断路器2侧母线发生短路，断路器2、断路器3、2号主变中、低压侧分别跳闸，停止向负荷
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供电。
由以上分析，方案一和方案二在技术上是相当的，而从经济上讲，方案一比方案二多用了两组断路.两组隔离开关和母线，所以，最终确定方案二为本设计的主接线。
三、 主变压器的选择
1. 运行主变压器的容量应根据电力系统10—20年的发展规划进行选择。由于任务书给定的是一个三个电压等级的变电站，而且每个电压等级的负荷均较大，故采用三绕组变压器2台，运行主变压器的容量应根据电力系统10—20年的发展规划进行选择。并应考虑变压器正常运行和事故过负荷能力，以变压器正常的过负荷能力来承担变压器遭受的短时高峰负荷，过负荷值以不缩短变压器的寿命为限。通常每台变压器容量应当在当一台变压器停用时，另一台容量至少保证对60%负荷的供电，并考虑事故过负荷能力选择变压器容量，亦即短路时可承担100%的负荷。
2. 主变容量选择Sn＝0.6Sm。(Sm为变电站最大负荷)
3. 两台主变可方便于运行维护和设备的检修同时能满足站用负荷的供电要 两台求。
4.主变压器形式的选择： ①．相数的确定
为了提高电压质量最好选择有载调压变压器。 ②．绕组的确定
本站具有三种电压等级，且通过主变各侧绕组功率均达到该变压器容量的15%以上，故选三绕组变压器。
③．绕组的连接方式
考虑系统的并列同期要求以及三次谐波的影响，本站主变压器绕组连接方式选用Y0/Y/△－11。
采用“△”接线的目的就是为三次谐波电流提供通路，保证主磁通和相电势接近正弦波，附加损耗和局过热的情况大为改善，同时限制谐波向高压侧转移。
5.主变容量的确定：
考虑变压器有1.3倍事故过负荷能力，则0.6*1.3=78%，即退出一台时，可 以满足78%的最大负荷。本站主要负荷占60%，在短路时（2小时）带全部主要负荷和一半左右Ⅰ类负荷。在两小时内进行调度，使主要负荷减至正常水平。
Sn=0.6Pmax/cos? （2-1）
=0.6×(22+16)/0.92
=24.783MVA=24783KVA
选SSPSL-25000型，选择结果如表2-1：
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表2-1主变压器参数表
型号及容量(KVA) 额定电压 高/中/低(KV) 连接组 损耗(KW) 阻抗电压(%) 空载运输空载 短路 148 高中 高低 中电流重量备注 低 (%) (t) SSPSL-25000 110/38.5/11 Y0/Y/△-12-11 38.2 10.5 17-18 6 1.0 55.1 四、 站用变压器的选择
由主变压器容量为25000KVA，站用电率为0.5%，可选用变压器容量。 Sn=25000×0.5%=125KVA
选SJL1—160型，选择结果如表2-2：
表2-2 站用变压器参数表
损耗型号及容量(KVA) SJL1—160 低压侧额定电压(KV) 0.4 (KW) 阻抗电空载电流连接组 空短压(%) (%) 载 路 Y/Y0-12 0.5 2.9 4 3 0.81 总重备(t) 注 第二节
短路电流计算
在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面：
在选择电气主接线时，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。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。
在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。
在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路的短路电流为依据。接地装置的设计，也需要短路电流。
一、 短路电流的计算目的
1．电气主设备的选择和比较 2．电气设备和载流导体的选择和校验 3．继电保护整定计算
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二、 短路电流计算点的确定
1．确定原则：计算短路电流时，短路点的选择，应使站选择的电气设备和载流导体通过可能最大的短路电流。
2．短路点的确定，根据以上原则，选择了4个短路点。 3．基准值的选取：Sb＝100MVA
Ub取各侧平均额定电压
三、 计算步骤
1．选择计算短路点
2．画等值网络（次暂态网络）图
首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd”
3．选取基准容量Sb和基准电压Ub（一般取后级的平均电压） 4．将各元件电抗换算为同一基准值的标么值 5．给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号
6．化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗
Xnd。
7．求计算电抗Xjs。
8．由运算曲线查出（各电源供给的短路电流周期分量标么值运算曲线只作到。 Xjs=3.5）
9．计算无限大容量（或Xjs=3）的电源供给的短路电流周期分量。 10．计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 11．计算短路电流冲击值。
12．计算异步电动机攻击的短路电流。 13．绘制短路电流计算结果表。
四、 变压器、线路及电抗器的参数计算
（一） 变压器参数的计算
XB*.1—高压绕组电抗 XB*.2—中压绕组电抗 XB*.3—低压绕组电抗
Ud(1-2)%—高压与中压绕组短路电压百分值 Ud(1-3)%—高压与低压绕组短路电压百分值 Ud(2-3)%—中压与低压绕组短路电压百分值
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1．主变压器参数计算
由表2-1查明，选SSPSL—25000型号参数： Ud(1-2)%=10.5 Ud(1-3)%=18 Ud(2-3)%=6.5 Ud1%= 1/2(Ud(1-2)%+ Ud(1-3)%- Ud(2-3)%)
=1/2(10.5+18-6.5) =11
Ud2%= 1/2(Ud(1-2)%+ Ud(2-3)%- Ud(1-3)%)
=1/2(10.5+6.5-18) =-0.5
Ud3%= 1/2(Ud(2-3)%+ Ud(1-3)%- Ud(1-2)%)
=1/2(6.5+18-10.5) =7 XU%SB*.1=
d1b11100100?S??=0.44 n10025XUB*.2=d2%Sb?0.5100100?S??=-0.02 n10025XUB*.3=
d3%Sb7100100?S??=-0.28 n100253．站用变压器参数计算
由表2-2查明：选SJLI—160型号参数： Ud%=4 XUB*.4=d%Sb4100100?S?100?0.16=8 n
（二） 线路参数计算
110kV线路：XSL*1 =XOL1?bU2=168?0.2?1001152=0.222 b35kV线路：XSL*2 =XOL2?bU2=78?0.4?100=0.236 b115210kV线路：XSL*3 =XOL3?bU2=26?0.4?1002=0.078 b115
（三） 电抗器的参数计算
1．出线电抗器电抗标幺值参数计算： IUn= X*N
N,max3003U?N3?100=173.210 A 7
(2-1) (2-2) (2-3) (2-4) (2-5) (2-6) (2-7) (2-8)