山东轻工业学院2011届本科生毕业设计（论文）
根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路、电压等级、短路容量以及母线结构等不同的考虑，可以拟定出若干个主接线方式，依据对主接线的基本要求，从技术和资金上论证并淘汰一些明显不合理的方案。
10kV主接线设计：主要考虑为变电站周围地区供电。
图3-1 主接线的方案图
方案I：单母线分段接线的优缺点 优点：
（1）用断路器把母线分段后，对重要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大面积停电。
缺点：
（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，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，常使架空线路出现交叉跨越； （3）扩建时需向两个方向均衡扩建。 方案II：双母线接线的伏缺点 优点：
（1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条回路和与此隔离开关相连的该组母线，其它回路均可通过另外一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。例如：欲检修工作母线，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。其步骤是：先合上母联断路器两例的隔离开关，再合母联断路器QF，向备用母线充电，这时，两组母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即
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先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成转换后，再断开母联QF及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。
（2）调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。通过倒闸操作可以组成各种运行方式。例如：当母联断路器闭合，进出线分别接在两组母线上，即相当于单母线分段运行；当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用．全部进出线均接在运行母线上，即相当于单母线运行，两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。这也是目前生产中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。
根据系统调度的需要，双母线还可以完成一些特殊功能。例如：用母联与系统进行同期或解列操作；当个别回路需要单独进行试验时(如线路检修后需要试验)，可将该回路单独接到备用母线上运行；当线路利用短路方式熔冰时，亦可用一组备用母线作为熔冰母线，不致影响其它回路工作。
（3）扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。
（4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开。 缺点：
（1）增加了电气设备的投资。
（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。
（3）当馈出线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。 根据本站实际情况，在10KV负荷中，镇矾土矿、华涛重钙及其市区一、二类负荷比较大。若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，对市区医院则造成不良社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，必须保证其供电可靠性。且此电压等级出线回数多，需经常倒换。因此选择方案Ⅱ双母接线。
第四章 短路电流的计算
4.1短路的概念及短路电流的种类
电力系统不可避免会发生短路事故。短路事故威胁着电网的正常运行中，并有可能损坏电气设备。因此，在电力系统的设计和运行中，都要对供电网络
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进行短路电流计算，以便正确地选用和调整继电保护装置，正确地选择电气设备，确保电力系统的安全、可靠运行。
短路的种类有以下几种： （1）三相短路。 （2）两相短路。 （3）两相短路接地。 （4）单相短路（接地）。
三相短路是对称短路，此时三相电流和三相电压仍然是对称的，只是三相电流特大。除三相短路外的其他短路都是不对称性短路，每相电流和电压数值不相等，相角也不同。
4.2短路电流的暂态过程和短路电流种类
1．短路电流的暂态过程
当电力系统发生三相短路时，由于短路回路存在着电感，电流不能突变，因此有一个暂态过程。短路电流随时间变化，最后达到稳定值。
短路全电流id由对称的周期分量iz和不对成的非周期分量if两部分合成，即id?iz?if。周期分量iz先开始衰减，然后逐渐增加到稳态值i?。非周期分量按指数规律衰减，其衰减时间常数为0.05-0.2。
2．计算各短路电流的目的
（1）短路冲击电流ich：用来校验电气设备和母线的动稳定。
（2）短路全电流最大有效值Ich（第一周期短路全电流有效值）：用来校验电气设备和母线的动稳定。
（3）超瞬变短路电流有效值I：用来作继电保护的整定计算和校验断路器的短流量。
（4）稳态短路电流有效值I?：用来校验电气设备和载流部分的热稳定。
4.3本设计短路电流的计算
为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响，做出一下规定：
（1） 所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。
（2） 认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的变化而变化。
（3） 输电线路的分布电容略去不计。
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（4） 每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多。
（5） 计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗，因为这些元件X/3>R时，可以略去电阻的影响。
（6） 短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。
（7） 在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并,两个容量相差很大的电源不能够合并。
（8） 以供电电源为基准的电抗标幺值>3.5,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。
4.3.1短路电流的标幺值计算法
短路电流计算,根据电力系统的实际情况,可以采用标幺值或有名值计算,那种方法方便就采用那种方法.在高压系统中通常采用标幺值计算.
所谓标幺值,是实际值与基准值之比。标幺值没有单位.设所选定的基准值电压,基准电流,基准容量及基准电抗分别为Uj,Ij,Sj,Xj,则这一元件的各已知量的标幺值分别为
U?j?3UjIUS?I,S?J?,I?J? IJSjUjSjX?j3IjX3IjXSjX????X2 XjUj/3IjUjUj式中：
S、U、I、X------以有名单位表示的容量(MVA)、电压(KV)、电流(KA) 、
电抗???；
Sj、电压(KV)、电流(KA)、Uj、Ij、Xj-----以基准量表示的容量(KVA)、电抗???。
工程计算上通常先选定基准容量Sj和基准电压Uj，与其相应的基准电流Ij和基准电抗Xj,均可由这两个基准值导出。为了计算一致，通常采用Sj=100MVA为基准容量；基准电压一般采用短路点所在级的网路平均额定电压，即Uj=Up。
表4-1电力系统各元件阻抗值的计算公式
序号 元件名称 给定参数 计算公式 山东轻工业学院2011届本科生毕业设计（论文）
通用式 额定容量Se 1 发电机（或电动机） 超瞬变电抗百分Sj=100MVA ??d?X???% 数Xd额定容量Up 2 变压器 阻抗电压百分比??%SjXd? 100Se??d?Xd??%X*1 SeUd% 平均电压Up 3 10（6）KV电缆 每千米电抗X0 线路长度L 平均电压Up 4 10（6）KV 架空线路 每千米电抗X0 线路长度L 平均电压Up 5 35KV 架空线路 每千米电抗X0 线路长度L 额定电压Ue 6 电抗器 额定电流Ie 电抗百分数X0% Ud%Sj X?b?X100SeX*b?Ud%1 SeX??X0LSj2Up X*?8L 2UpX??X0LSj2Up X??40L 2UpX??X0LSj2Up X??42.5L 2UpX?k?X%UeIj ??100IeUp 4.3.2短路电流的有名值计算法
在有名值计算法中，每个电气元件的单位是有名的，而不是相对值。在比较简单的网路低电压电网，常采用有名值计算法计算短路电流。采用此方法计算，须将各电压等级的电气元件参数都归算到同一电压等级上来。凡涉及发电机、变压器、电动机、电抗器等元件的百分数电抗值（铭牌上一般有标出）均应换算成有名值来计算。
电力系统各元件阻抗有名值的计算公式如下： （1）发电机（电动机）