第四章 主变压器的选择与主接线方案的设计
4.1 主变压器的选择
一般正常环境的变电所，可以选用油浸式变压器，且应优先选用S9、S11等系列变压器。在多尘或由腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用S9-M、S11-M。R等系列全密封式变压器。
多层或高层建筑内的变电所，宜选用SC9等系列环氧树脂注干式变压器或SF6充气型变压器。 根据本论文给出的条件我们可以选用油浸式变压器。 4.1.1 35kV/6kV变压器的选择
主变压器台数应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台以上主变压器。
? 有大量一级或二级负荷
? 季节性符合变化较大，适于采用经济运行方式。 ? 集中符合较大，例如大于1250kVA时
本冶金厂最大视在功率达到5325.2kVA，且属于2级负荷，应装设2台变压器。
由于本厂有2回35kV进线，即有两个进线电源，根据前面所选择的主结线方案，如果采用2台变压器，则能满足供电可靠性、灵活性的要求。如果装设1台变压器，投资会节省一些，但一旦出现1台主变故障，将会造成全厂失压从而造成巨大的损失。为避免前述情况的出现，充分利用双电源的作用，所以选择安装2台主变。
对于380kV的系统中，我们可以从资料的图中得出车间1里面有2个配电所，其他4个车间都只有1个配电所，因此我们可以根据每个车间的符合来选择变压器来进行降压 。 考虑到经济运行、将来扩建、可靠性等因素，所以本方案选择安装2台型号为S9-6300/35的主变压器，即使其中一台变压器检修另外一台主变也可供全厂负荷。 4.1.2 6kV/380V变压器的选择
通过上面负荷计算，我们可以得到380V那5个车间的最大视在功率：
S30NO。1=1208.2kVA，可以选择2个S9-630/10(6)变压器，分别装进车间1的2个配电房；S30NO。
2
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[2]
=628.8kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间2的配电房；S30NO。3=739.9kVA，可
以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间3的配电房；S30NO。4=670.9kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间4的配电房；S30NO。5=322.8kVA，可以选择1个S9-400/10(6)变压器装进车间5的配电房。 4.2 工厂主接线方案的比较
4.2.1 工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较
从原始资料可知工厂的高压侧仅有2回35kV进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有8km。因此将可供选择的方案有如下三种：
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1、单母线分段。该接线方式的特点是结线简单清晰、运行操作方便、便于日后扩建、可靠性相对较高，但配电装置占地面积大，断路器增多投资增大。根据本厂的实际情况进线仅有2回，其中一回为工作，另一回备用，扩建可能性不大。故此没有必要选择单母线分段这种投资相对较大的接线方式；
2、内桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于输电线路较长，故障机率较高，而变压器又不需经常切换时采用。根据本厂特点输电线路仅8km，出现故障的机率相对较低，因此该接线方式不太合适。 3、外桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于较短的输电线路，故障机率相对较低，而变压器又需经常切换，或系统有穿越功率流经就较为适宜。而输送本厂电能的输电线路长度仅8km，出现故障的机会较少，因此，该接线方式比较合适。
通过上述接线方式比较，选择外桥的接线方式。 4.2.2 工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较
考虑到本厂低压侧的负荷较大和出线较多，以及便于日后馈线的增扩，决定选择有汇流母线的接线方式，具体方案论证如下：
A、单母线。具有接线简单清晰、设备少、投资相对小、运行操作方便，易于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差，故不采用；
B、单母线隔离开关分段。具有单母线的所有优点，且可靠性和灵活性相对有所提高，用隔离开关分段虽然节约投资，但隔离开关不能带负荷拉闸，对日后的运行操作等带来相当多的不便，所以不采用；
C、单母线用断路器分段。具有单母线隔离开关分段接线的所有优点，而且可带负荷切合开关，便于日后的运行操作，可靠性和灵活性较高。
经综合比较，选择方案3作为工厂总降压变电所低压侧主接线方式。 4.2.3 工厂总降压变电所供配电电压的选择
目前，此类降压变电所的低压侧常用电压等级一般为：10kV和6kV两个，但考虑到本厂低压侧有6kV的负荷，如采用10kV的电压等级，还需进行二次降压，这样会增加一套降压设备，投资增大，不符合经济原则。所以，在本设计中选择只用6kV的电压等级，将35kV的电压降为6kV等级的电压使用即可。选择这种变压的供配电方式既可以节省投资，又能够降低损耗。
而对于380V的5个车间，分别根据容量来选择6kV的电压降为380kV的变压器。 4.3 总降压变电所电气主接线设计
总降压变电所35kV侧（高压侧）采用外桥接线方式，2台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行）；6kV侧（低压侧）由运行的主变供电，采用单母（开关）分段的接线方式，经开关供9路出线负荷，其中6路通过变压器将6kV降到380V。
[4]
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根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论；变压器的选择，确定了总降压变电所的主接线图见附录C。 4.4 高低压配电柜选择
本次设计的高低压配电柜分别选择为： 35kV线路上的电压互感器可选择JYN-35,112。 35kV线路上的电流互感器可选择JYN-35,43。
35kV主变压器低压侧的6kV出线端电流互感器可选择JYN2-10。 6kV变压器低压侧的380V出线端电流互感器可选择PGL2-05。 6kV母线上的电压互感器可选择GG1A(F)-54。
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第五章 短路电流计算
5.1 三相短路电流计算的目的
短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。
短路计算的目的主要有以下几点： 1．用于变压器继电保护装置的整定。 2．选择电气设备和载流导体。 3．选择限制短路电流的方法。 4．确定主接线方案和主要运行方式。 5.2 短路电流计算
表5-1 电力系统各元件电抗标幺值计算公式
设备 无穷大电源 变压器 输电线 计算电抗公式 X?SD/Sd XT??(Uk%/100)(Sd/ST(N)) 2XL??XL(Sd/Uav) 注：Sd为系统无限大电源处不同运行方式时的短路容量 短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：
? ? ? ? ?
正常工作时，三相系统对称运行。 所有电源的电动势相位角相同。 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 不考录短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。
元件的计算数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。
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输电线路的电容略去不计 绘制计算电路 如图5.1所示：
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图5.1 系统等值电路
根据原始资料，我们应该分别计算系统最大运行方式即SkMAX?200MVA和最小运行方式
Skmin?175MVA时的短路电流。而对于短路点d-3，由于系统中的变压器不相同，而变压
器的阻抗分别为4.5和5，所以下面的计算中6kV变压器短路点会分两种情况d-3和d-3’。 所有短路点的计算过程在附录A的设计计算书中。而我们可得得到的短路电流归纳在下面2个表中。
表5-2 200MVA短路计算表
三相短路电流/kA 短路计算点 d—1 d—2 d—3 d—3’ Ik 2.1 6.94 10.44 12.74 (3)I” 2.1 6.94 10.44 12.74 (3)I∞(3) Ish 3.78 12.49 18.8 22.9 (3)2.1 6.94 10.44 12.74 表5-3 175MVA 短路计算表
三相短路电流/kA 短路计算点 d—1 d—2 d—3 d—3’ Ik 1.92 6.58 10.38 11.4 (3)I” 1.92 6.58 10.38 11.4 (3)I∞(3) Ish 3.46 11.84 18.7 20 (3)1.92 6.58 10.38 11.4 15