大学城东单元规划小学1#变配电所工程(二)

4 增设旁路母线的接线适用范围 当110kV出线回路数为7回及以上，220kV出线为5回及以上时[5]。

供配电主接线方式常见的有单母线接线、双母线接线、内桥和外桥接法。其中单母线接线又有单母线分段、单母线不分段、单母线带旁路母线接线、单母线分段带旁路母线接线等方式；而双母线接线又有双母线不分段和双母线带旁路母线分段接线两种。

在变电站电气主接线的选择过程中，出于经济可行性因素考虑，高压侧应尽量减少断路器的使用，尽量不用，或者少用[2]。根据实际运行情况，可以采用线路分支接线，只要可以满足继电保护要求[6]。

跟据用电方案答复单要求，可行的电气主接线方案只有一种， 

单母线不分段接线

单母线不分段接线方式一般有1路-2路电源进线，同时有多路出线，接线图如图3-1所示。其中靠近线路的隔离开关称为线路隔离开关，靠近母线的隔离开关称为母线隔离开关。

图3-1 单母线不分段接线方式

此种接法的优点：这种单母线不分段接线方式比较简单，设备少，操作方便，一旦某一路出线发生故障或需要维修，只要断开该路出线对应的线路隔离开关（QSL）即可，如图1-2中2路出线回路发生短路之后，这时QF3自动跳闸把故障线路断开，而不影响到其他出线回路和电源进线回路的作用；如果需要检修QF3，则在QF3分了闸之后，断开QF3两侧的3QSL和3QSB之后再进行检修。

此种接法的缺点：一旦母线发生故障或需要检修时，整个系统的供电必须停止，全部用户供电中断。所以说运行可靠性和灵活性较差，通常来说对于单电源进线的35kV及以下系统出线不多于5回，110kV及以上系统出线不多于2回；对于多电源进线只适用于有备用电源的二级负荷或小容量且出线回路较少的三级负荷。

本设计10kV侧选择单母线接线方式，同时为保证一二级负荷的供电可靠性，采取双电源供电，根据以选择的变压器台数以及负荷性质，0.4kV侧采用单母分段，一二级负荷采用双电源供电，即每段母线上各有一回供电线路。

2.2 变压器的选择

变压器容量、接线组别的确定

变压器为降压变压器，一般将10KV降至380V/220V变压器容量一般为160～1 600KVA，最常用的容量为315～630KVA。其器身为三相三柱或三相五柱结构、Dyn11或Yyn0联结，熔断器连接在“△”外部。三相五柱式Dyn11变压器的优点是带三相不对称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证，这种变压器具有很好的耐雷特性。对于Dyn11联结变压器来说，其3n次（n为整数）谐波励磁电流在其三角形结构的一次绕组内形成环流，不注入公共的高压电网中去，这较之一次绕组接成星型接线的Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流；Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除；当接用单相不平负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线电流不超过二次绕组额定电流的25%，因而严重影响了接用单相负荷的容量，影响设备能力的发挥。因此国家规定在TT和TN系统中，推广Dyn11联结变压器。但是Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘要求稍低于Dyn11，从而制造成本稍低于Dyn11联结的变压器。变压器联结方式如图5。

图5  变压器的Yyn0联结和Dyn11联结

综合考虑10kV变电站变压器的容量确定为400kVA，因为三相五拄Dyn11连接变压器带三相不对称负载能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证；此外，这种变压器还具有很好的耐雷特性。因此变压器的连接组别为三相五柱Dyn11，阻抗电压为 =6.0%，采用干式变压器。由于三相五拄Dyn11联结，如果熔断器一相熔断后，会造成低压侧两相电压不正常，为额定电压的1/2，会使负载欠压运行。因此将熔断器连接在“△”内部。因为这样如果熔断器一相熔断后不会造成低压侧两相电压不正常，熔断器所对应的低压侧相电压几乎为零，其它两相电压正常。而站用变压器容量确定为50kVA，连接组别采用Dyn11，接在10kV母线上将10kV电压降低为0.2kV供箱式变电站本身使用。

变压器的散热处理

变压器设置有二种方式：一种将变压器外露，另一种将就压器安装在封闭隔室内。10kV箱式变电站变压器采用第一种接线方式，装有自动强迫排气通风装置(轴流风机或幅面风机)。装置的开启和停止，由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的80%～90%设定；室内正常温度下，靠自然通风来散热。有为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处加上绝缘防护罩。室内温度不正常的情况下采用机械强迫通风，以变压器油温不超过95℃作为动作整定值。

采用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器

负荷开关是用来开、合负载电流的开关装置，它一般具有关合短路电流能力，但是它不能开断短路电流。负荷开关可以单独使用在远离电源中心、且容量较小的终端变电站，用于投切无功补偿回路、并联电抗器及电动机等。熔断器结构简单、价格便宜、维护方便，仍然具有发展前途。熔断体是熔断器的主要元件，当熔断体通过的电流超过一定值时，熔断体本身产生的焦耳热，使本身温度升高，在达到熔断体熔点时，熔断体自行熔断切断过载电流或短路电流。限流熔断器切断短路电流的电流波形如图6所示

                                             1

                        a

                 2

                                                         时间

                 0              b

                 燃弧时间                       

                    图6  限流熔断器切断短路电流时电流波形

1—切断前电流波形 2—切断过程中电流波形

—截止电流；—动作时间

负荷开关—熔断器组合电器中使用限流型高压熔断器，这种熔断器是依靠填充在熔体周围的石英砂冷却电弧，达到有效熄灭电弧，用于在强力冷却熄弧过程中建立起高于工作电压的电弧电压，因而具有很强限流能力。由曲线可见到，短路开始后电流上升，熔体发热，温度上升，电流升到a点，熔体熔化，由于熔断器的限流作用，电流上升停止，开始沿ab线段下降，在b点电流下降到零，此时完成熄弧。这种熔断器的整个动作过程发生在密封的瓷管中，在熄灭电弧时，巨大气流不会冲出管外。

负荷开关与熔断器配合使用可替代断路器，作为变压器的保护开关设备。当变压器内部发生故障，故障切除时间必须限在20ms内。采用断路器保护的话，断路器最快全开断时间(继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间)一般需要2～3个周波(40ms～60ms)左右，而限流熔断器则可保证在10ms以内切除故障。由于同电压等级负荷开关的价格大约是断路器的价格的1/4～1/5，而负荷开关+熔断器的价格仅仅是断路器的价格的1/3，因此采用负荷开关+熔断器有较大经济性。由于断路器是用于开断短路故障电流、大负荷电流、容性电流等通用的开关设备，因此体积大、笨重，结构也复杂。相比之下负荷开关体积小，简单易开发。

2.3 变配电所总体布置

10kV变电站高压额定电压10kV ，低压额定电压0.4kV。主变压器额定容量为400kVA，接在10kV母线上。采用电缆进、出线。在结构设计上占地面积小、操作方便，安全可靠、线路清晰等特点。变电站内布置主要包括4部分，分别为框架、高压柜、低压柜、变压器。

（1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成。

（2）高压侧：包括三工位负荷开关、熔断器、互感器、避雷器等。

（3）低压侧：装备全国统一设计的GCS型低压抽出式开关柜、包括主开关柜、多路出线柜、耦合电容器。

（4）变压器：配备400kVA干式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。

第三章 短路电路的计算

3.1  计算电路       

图2-1   短路计算电路

3.2  短路计算基准值

设基准容量=100MVA，基准电压==1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则

       （2-1）

           （2-2）

3.3  短路电路中个元件的电抗标幺值

（1）电力系统

已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.2         （2-3）

（2）架空线路

查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故   （2-4）

（3）电力变压器

查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故

=4.5        （2-5）

式中，为变压器的额定容量

因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。

图2-2   短路计算等效电路

3.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算

（1）总电抗标幺值

=0.2+1.0=1.2    （2-6）

（2）三相短路电流周期分量有效值

       （2-7）

（3 ）其他短路电流

       （2-8）

    （2-9）

     （2-10）

（4） 三相短路容量

      （2-11）

3.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算

（1）总电抗标幺值

=0.2+1.0+4.5= 5.7    （2-12）

（2）三相短路电流周期分量有效值

         （2-13）

（3） 其他短路电流

           （2-14）

 （2-15）

 （2-16）

（4）三相短路容量

 （2-17）

以上短路计算结果如下表所示

短路计算结果

短路计算点 三相短路电流 三相短路容量/MVA

k-1 4.58 4.58 4.58 11.67 6.91 88.3

k-2 25.3 25.3 25.3 46.5 27.6 17.5