cos?2?0.9，tan?2?0.484
所以：Qc??P30(tan?1?tan?2)?0.75?9446.4?(0.802?0.484)?2252.966kvar 因此选补偿电容器的型号为：BWF6.3-80-1W Qc1?Qc1N( UNUcN)?80?(266.3)?72.56kvar
2 n?2252.96672.56?31.04
所以电容器的个数选33只。
第4章 电气主接线的设计 第4.1节 电气主接线的概述
变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。通常用单线图表示。
主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系.它是供电设计中的重要环节. 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。
第4.2节 电气主接线的设计原则和要求 4.2.1 电气主接线的设计原则
(1) 考虑变电所在电力系统的地位和作用
变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
(2) 考虑近期和远期的发展规模
变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。 (3) 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响
对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。
(4)考虑主变台数对主接线的影响
变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。 (5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 4.2.2 电气主接线设计的基本要求
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变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。 (1)可靠实用
所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。 (2)运行灵活
主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。 (3)简单经济
在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。 (4) 操作方便
主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。 (5)
便于发展
设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经3~5年后，需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。 第4.3节 电气主接线方案的比较
变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。本次设计的*****新北区市希望化工厂35KV总降变电所，地位较为重要，应尽量保证供电的可靠性，又由于是总降变电所，从经济性来考虑主接线不宜复杂。 (1)只装有一台主变压器的总降变电所主接线
通常采用一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线。一次侧采用断路器为主开关。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适用于三级负荷。
(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线
这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷。这种内桥式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。 (3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接线
这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所。
(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线
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，但所用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的情况。 (5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线
采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大提高，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在企业中少用，主要用于电力系统中。
综合上述的主接线方案的比较,一次侧选用线路—变压器组接线方式,即采用两台变压器分列运行,二次侧采用单母分段接线方式。 第5章 短路电流计算
第5.1节 短路电流计算的一般概述
电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常
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工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。5.1.1短路的原因
发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高
3倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂
或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。 5.1.2短路的危害
短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统。
5.1.3短路的类型
三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。 5.1.4
短路回路参数的计算
在进行短路电流计算时，首先需要计算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的计算通常采用有名值和标么值两种计算方法。前一种计算方法主要适用于1KV以下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电力系统中。 (1)标么值
标么值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有*号的下标以示区别，标么值乘以100，即可得到用同一基准值表示的百分值。在标么值计算中。首先要选定基准值。虽然基准值可以任意选取，但实际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标么值清晰可见，如选取基值功率为100MVA和短路点所在网路的平均额定电压为基准电压。尚须指出，在电路的计算中，各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式，也就是说在三相电路中，电流、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关系： Sd=
3UdId Ud=3IdZd （5-1）
式中Sd、Ud、Id、Zd——功率、电压、电流、阻抗的基准值（datum Value）。 (2)短路回路中各元件阻抗的计算
计算短路电流时，必须知道系统中各元件的电阻抗，一般只考虑同步电机、变压器、电抗器、架空线和电缆线的电抗。
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在实际计算中，架空线路和电缆线路每公里的电抗值，通常采用表5-1所示的平均值。 表5-1 电抗标么值、有名值和短路功率变换公式
序元件名号 称 标幺值 有名值（Ω） 短路功率（MVA） 备注 发电机1 （或电动机） X*dg=X//*dgSdSNG X//G?U2NGSNG SK?//100SNTXG%// Sd－基准功率，通常可设 Sd=1000MAV SNG、X*G－发电机的//XdT?UKUNR额定容量，MAV及其 次暂态电抗 SNT、UK%－变压器的额100SNT2NR2 变压器 X*dT?UK%SdSNT100 RT=?PUSNR2 S//K?100SNTUK%定容量MAV及其短路 电压的 百分值 UNR、INR、XR%－电抗器的额定电压、额定电流及电抗百分值 UaV－电抗器或线所XT=UK%U2NR100SNR? 3 电抗器 X*R? XR%U100NRIavUavINRX XR%U100NRR3INRS //K?1003INRUNR在网路的平均额定电avXR%U压 ?P－变压器短路损耗KW 4 线路 (1)X*dL?XOL?SdU2av S//K?UavXOL2 第5.2节 短路电流的计算
进行短路电流计算时，首先应收集相关的资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术参数等。然后绘制计算电路图。然后再根据对短路点做出等值电路图，利用网络变化规则，将其逐步简化，求出短路回路总电抗。最后根据总电抗即可求出短路电流值。以下分别讨论计算电路图、等值电路图和短路回路总电抗的确定。 计算电路图，是一种简化了的电气单线图，如图
K1 K2 K3
l1?3km T1 l2?0.08km
Smax(3)?800MVA UK?8.0% 0.08?/Km
Smin(3)?600MVA
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图5-1计算电路图
短路电流的计算
选取基准容量Sj=100MVA
取Uj1?35KV 则
Ij1?Sj3U?100j13?37?1.56KA
取USjj2=6.3KV 则Ij2? 3U?100j23?6.3?9.16KA 取U=0.4KV 则ISj?100j3j3?3Uj33?0.4?144.34KA
（2）计算系统各元件阻抗的标么值，绘制等效电路图。 最大运行方式和最小运行方式下系统的阻抗X**1M和X1m
X*1M?SjS\?100KMAX800?0.125
X*Sj1m?S\?100?0.167
Kmin600线路阻抗一
X*Sj2?x1l1?U2?0.4?3?100av372?0.088
变压器阻抗
X*k%?Sj?3??U100?S?8?100?0.64 ??N?T?10012.5线路阻抗二
X*Sj4?x2l2U2?0.4?0.08?100av6.32?0.081
等效电路图如下所示：
10.125
10.088
10.64
10.08
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