国运一次降压变电所电气部分初步设计
2.4 主接线的确定
2.4.1 对原始资料的分析
根据任务书上所给的原始资料可知，本次设计的变电所的电压等级为220/60kv，为一次降压变电所的目的主要是为工业区的工厂供电（有重要负荷）。该变电所有两个电压等级，分别为220kv和60kv。220kv侧有两回进线，60kv侧有12回出线。
2.4.2 主接线方案的拟定
电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和骤相同。
根据该变电所的电压等级和进出线回数
220kv侧：可采用的主接线形式有单母分段接线和桥型接线 1.单母分段接线
出线回路数增多时，单母线供电不够可靠，而需用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。
（1）优点： 1）接线简单，经济，方便；
2）用断路器把母线分段后，可以进行分段检修，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；
3）当一段母线发生故障分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 （2）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。 （3）适用范围：110～220KV配电装置出线回路数为3～4回时，一般采用单母分段接线。
2.桥形接线
适用于两台主变的变电所。分为内桥和外桥。考虑到变电所线路中故障较多，选用内桥接线。其优缺点如下：
（1）优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。 （2）缺点：
1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回
- 5 -
沈阳工程学院毕业设计
线路的暂时停运；
2）桥连断路器检修时，两个回路须解列运行； 3）出线断路器检修时，线路须较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障 由上比较可知，虽然内桥接线所用设备少，节省投资，但是供电可靠性相对较低，且不利于扩建。本次设计为新建变电所，考虑到以后的扩建要求，本次设计一次侧选用单母分段接线。
60KV侧：可采用的主接线方式有双母线接线，双母分段接线以及双母带旁路接线。根据《变电所设计》所述，有可能停电检修断路器，并且60KV侧所有用户都为双回路供电，因此可不设旁路母线。
1.双母线 （1）优点：
1）可以轮流检修母线而不致中断供电；
2）检修任一回路隔离开关时，只停该回路，母线故障后，可迅速恢复供电； 3）调度灵活，各电源和负荷回路可以任意分配到某一组母线上； 4）有利于扩建和便于试验。
（2）缺点：使用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，投资较多；在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。 2.双母带旁路接线
这种接线方式具有很高的可靠性和灵活性，但增加了母联断路器和旁路断路器数量，配电装置投资较大。
综上所述，虽然本次设计任务书中，所有用户都有重要负荷，但都为双回路供电，双母线接线就可以满足供电可靠性与灵活性。为了减少电气设备，节省投资，不选用双母带旁路接线方式。所以二次侧接线方式确定为双母线接线方式。
2.5电气主接线图
本变电所一次侧采用单母分段接线，二次侧采用双母接线，接线图如设计图纸主接线图所示
- 6 -
国运一次降压变电所电气部分初步设计
第3章 短路计算
3.1 概述
所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。
产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路杆塔也能造成短路事故。所谓短路是指相与相之间通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。
三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路以及两相接地短路。
由电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少，但情况较严重，应给以足够的重视。从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都可归结为对称短路的计算。
在短路过程中，短路电流是变化的，其变化情况决定与系统容量的大小，短路点距电源的远近，系统内发电机是否有调压装置等因素。根据线路电流的变化情况，通常把电力系统分为无限容量系统和有限容量系统两大类。
为了校验和选择电气设备及载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用到下述短路电流值：短路电流的冲击值，最大有效值，次暂态短路电流有效值，以及短路后不同时刻的短路电流周期分量有效值，而短路时刻由网络中的条件及所要选用设备的参数确定。
3.2短路电流计算的主要目的
（1）电气主接线的比较与选择。
（2）选择断路器等电器设备，或对这些设备提出技术要求。 （3）为继电保护的设计以及调试提供依据。
（4）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。
3.3短路计算中的一般规定
（1）验算导体和电器动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规则（一般为本期工程建成后5～10年）。
（2）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。
（3）导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。
- 7 -
沈阳工程学院毕业设计
3.4电路元件参数的计算
3.4.1基准值
高压短路电流计算一般只计及各元件（即发电机、变压器、线路等）的电抗采用标准值计算。为了计算方便，通常取基准容量Sj=100MVA，或Sj=1000MVA，基准电压Uj一般用各级的平均电压，即Uj=Up=1.05Ue。
当基准容量Sj（MVA）与基准电压Uj（KV）选定后，基准电流Ij（KA）与基准电抗Xj（Ω）便已确定，如下式：
基准电流：Ij?Sj3Uj （3.1）
基准电抗：Xj?Uj3Ij?UjSj2 （3.2）
3.4.2各元件参数标么值计算
电路元件的标么值为有名值与基准值之比 ，采用标么值之后，相电压和线电压的标么值是相同的，单相功率和三相功率的标么值也是相同的，这是标么值的优点之一。某些物理量可以用标么值相等的的另一些物理量来代替，如I*=S*，这是标么值的另一个优点。
3.4.3标么值表示的等值网络
按平均额定电压之比计算：
??*发电机 XG=XdSjSN (3.3)
SjUd% 变压器 XT=× (3.4)
SN100线 路 XL=Xl?l?
SjUp2 (3.5)
3.5 三相短路电流周期分量计算
在本次设计中，所给的电源为发电机组和电力系统，均为有限电源，所以在此只说明
有限电源供给的短路电流的计算方法。
- 8 -
国运一次降压变电所电气部分初步设计
3.5.1影响短路电流变化规律的主要因素
影响短路电流变化规律的主要因素有两个：一个是发电机的特性（指类型、参数等），另一个是发电机对短路点的电气距离。在离短路点很近的情况下，发电机本身特性的不同对短路电流的变化规律起决定的作用，因此不能将不同类型的发电机合并成为一组。如果发电机到短路点之间的电气距离很大时，不同类型发电机的特性引起短路电流变化规律的差异受到极大的削弱，在这种情况下，可以将不同类型的发电机合并起来。
3.5.2应用计算曲线的具体步骤如下：
（1）绘制等值网络； （2）进行网络变换：
（3）将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗：
Xjs1= X1K×
SN?1SjSN (3.12)
Xjs2= X2K×
?2 (3.13) Sj 式中：SN∑1、 SN∑2??为等值电源1、2的额定容量。
（4）由计算电抗分别根据适当的计算曲线找出指定时刻各等值发电机提供的短路周期电流的标么值；
当Xjs＞3.45时，由它供给的三相短路电流是不衰减的，其周期分量有效值的标么值为：
I*=1/Xjs (3.14) （5）计算短路电流周期分量的有名值。
按下式计算：
I??=I1?0?IN?1+I2?0?IN?2+? (3.15)
这些曲线是我国近年来的研究成果。它是采集国内200MW及以下各种常用机组参数，分析电力系统负荷分布情况，采用概率统计的方法在计算机上得到的结果。
3.6 短路点选取
短路电流的计算，是为选择电气设备，如母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等等做准备的。
短路电流计算要选择可能出现最大短路电流的点进行计算，以确保在发生突然短路时电气设备不致损坏。并对继电保护设备进行整定计算。
- 9 -