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盐城工学院本科毕业设计说明书（2016）
其中一台变压器独立工作时，应满足全部一、二级负荷S30（I+Ⅱ）的需要，即
SNT?S30(Ⅰ+Ⅱ) （4-3）
c.变压器单台容量的最大值
变电所主变压器的容量一般不宜超过1250kVA。现如今我国已经有生产高质量低压开关的能力，所以，即便现在负荷较大并且负荷过于集中也可以选用1250kVA至2000kVA的大容量变压器。
d.适当考虑负荷的发展
应将建筑5～10年后的电力负荷增长考虑在内，并保留一定的电容量，同时，还应考虑变压器正常工作时的过负荷能力。
当电力变压器出现事故时，比如同时工作的两台变压器突然有一台出现损坏现象，这种情况下，不管故障前的设备工作的负荷，变压器都会短时间较大负荷运行，过负荷运行时间允许值如下表。
表4-1电力变压器事故过负荷允许值 油浸式变压器 过负荷百分数（%） 过负荷时间 干式变压器 过负荷百分数/min 过负荷时间/min 33 110 12 72 64 40 24 63 72 24 32 48 120 12 55 16 210 1.8 67 8 4.2.3 变压器的功率损耗
a.变压器的有功功率损耗
有功功率损耗指变压器铁损和铜损。ΔPFe与变压器的外施电压和频率有关，当一次绕组的外施电压和频率保持不变时，ΔPFe是固定的，不受负荷影响。 铜损正比于负荷电流的平方。铜损可由变压器短路试验测定。变压器的短路耗损ΔPK可认为是铜损。
变压器的有功功率损耗为
?S30?PT??PFe??PCu??S?N??S30????P??P0k????SN2???（4-4） ?2式子中，SN为变压器的额定容量；S30为变压器的计算负荷。 b.变压器的无功功率损耗
变压器无功耗损包括两部分，一部分用来产生主磁通，以ΔQ0表示。
?Q0?I0%SN （4-5） 100另一部分为消耗在变压器绕组电抗上的无功功率，以ΔQN表示，即
?QN?Uk%SN （4-6） 10011
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因此，变压器的无功功率损耗为
?S30?QT??Q0??QN??S?N?I0%Uk%?S30???S?N?100100???SN2???SN （4-7） ?2以上式子中的ΔP0、ΔPk、 I0%、 Uk%等参数可从供配电相关书籍附录表中查阅。
在负荷计算中，有些低损耗的电力变压器，如SL7、S7、S9等型，这些变压器的功率损耗公式可简化为以下公式：
有功损耗：?PT?0.015S30 （4-8） 无功损耗：?QT?0.06S30 （4-9） 4.2.4 变压器的选择
根据盐城工学院水上乐园所提供的工程概况，可知游泳馆总建筑面积 13343m2，层高11.5m,属于二类高层，负荷等级为二级负荷。按照 《10kV及以下变电所设计规范》应装设两台变压器。按照变压器容量选择的原则，对于装设两台主变压器的变电所，每台主变压器的容量SNT应该大于等于总的计算负荷S30的60%~70%。
由表3-3可知?S30?606.4kW，变压器台数选为2台。每台可供总负荷的
70%，即SNT1?0.7S1?（0.6~0.7）?606.4?367.84kVA~424.48kVA
查阅文献，在盐城工学院游泳馆的变配电所，可选用S9系列变压器两台，选择额定容量为400kVA。变压器设备为ΔP0=0.87kW，ΔPk=4.2kW，Uk%=3.0，I0%=4。
下面计算每台变压器的功率损耗（n=1） 有功功率损耗:
?S30?1?364.84???PT?n??P0???PK??0.4?2.2????2.40kW ??n?400??SN?22无功功率损耗:
I0%1UK%?S30?1.43?364.84???QT?n?SN??SN???400??400????15.58kvar?S?100100n100100400???N?224.3 变配电所电气主接线
4.3.1主接线设计的基本要求
a.可靠性。主接线满足可靠性要求是供配电系统安全、优质的前提条件。小
电厂主接线,可以使用单回路的薄弱环节的参与方式,10kV电压水平应采取的母线连接形式供电可靠性较高。 b.灵活性。主接线设计要因地制宜，根据当地气候变化以及地理位置做出相
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应调整，便于维护和操作。
c.经济性。应该满足的要求是最少的投资和年运行费用,使总经济效益是最好的。简化接线，减少电压层次，尽量使主接线简单、投资少、运行费用低。
d.发展性。考虑5至8年的电力负荷增长，并留有一定的余地。 4.3.2 高压电气主接线方案
正常情况下，10kV及以下变配电所，配电装置不多，母线的长度很短，出线也少。一般来说，单母线分段加手动联络方式用于变电器0.4kV的低压侧，还应该注意电气加机械联锁。平时的运行方式为分列式运行，若一路电源发生故障时，另一路电源仍然可以负责向其他负荷进行供电。通过实践证明：具有单母线分段式主接线的接线方式的变配电所，一般情况下便可满足供电要求。当整个供电系统对运行的可靠性的要求比较高时，我们一般会考虑采用单母线分段或双母线式这两种接线方式作为主接线方案。
a)单母线分段主接线，采用母线分段的方法，不仅能够提高供电的灵活性而且还能增强供电的稳定性。两路以上的电源供电一般情况下需要装设高压隔离开关和高压断路器分段的单母线制。通常在正常运行的情况下，高压侧的部分可以接通运行也可以断开运行。当我们遇到任意段的母线发生故障，比如短路，在分段断路器接通运行、继电保护装置发生动作，这两种电器元件同时动作的情况下，位于故障回路上的断路器与分段断路将会由于继电保护装置的作用而自动的断开。这时没有发生故障的母线段仍然可以继续运行，不会受到任何影响。
b)双母线式主接线，在供电连续性要求比较高或者变配电所有特殊要求的情况下，我们可以考虑用这种接线方式。双母线式的主接线方式有很多优点，当母线发生故障时，可以通过备用回路供电，能够阻止大面积范围的停电；检修母线或断路器时，可以利用备用母线联络断路器，不会发生长期断电的情况。这大大提高了供电系统的可靠性。但是，母线上安装的隔离开关太多，工作人员操作的时候很容易发生失误，而且一次侧设备数量很多、联锁机构的结构较为复杂，对继电保护的要求又很高，因此整体的投资会很高。
关于盐城工学院水上乐园（游泳馆）的供配电系统，高压侧采用的是10kV高压侧单母线分段。工程中采用的是单回路供电，为了有效的限制短路电流，在分段断路器断开运行的情况下，虽然分段断路器装设了继电保护装置，但还应该注意装设有备用电源自动投入的装置，这样就可以有备无患。关于盐城工学院水上乐园（游泳馆）的供配电系统图中的高压侧主接线图见设计图纸部分。 4.3.3低压电气主接线方案
二次侧主接线图主要表达的是关于二次侧设备之间连接关系的一种简图，是二次侧系统进行布置、安装、接线、查找、调试、维修和故障处理分析所需要的主要依据。这对供配电系统运行的稳定性、可靠性、灵活性的保证有着不可或缺的作用。
a)二次侧继电保护方式
工程准备采用微电脑式多功能继电保护器来对10kV开关柜进行继电保护。
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通常将三相过流、速断、变压器的单相接地保护及变压器超温报警等保护方式用于10kV变压器高压侧。低压配电线路的保护：变压器低压侧出线口装设自动空气开关，在其他低压配电干线或分支线上也装有自动空气开关或熔断器作过载和短路保护。
b)变电所的电能计量回路
变电所高压侧需装设带有有三相有功电能表和无功电能表的专设计量柜。我们需要根据建筑物能耗的电量分项分别对照明、空调、动力、特殊用电进行具体的计量。这样便于计量整个供配电系统消耗的有功电能和无功电能，并以此作为依据计算主建筑物每个月的功率因数。按照规定，这种专用的计量柜应该是由有关部门的加工和管理。
c)变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧需装设电压互感器-避雷器柜，主要用来保护供配电系统中的电力设备和相关的电力线路，同时防止高电压侵入室内，保证室内安全。一般情况下，主要将来电压测量和绝缘监视这两种方式用于绝缘监察回路。
低压侧的动力出线应装设有功电能表上，三相四线制的有功电能表必须装设于低压照明线路上。低压侧的母线上也需要装设电压表，同时我们也需要在低压并联电容器的组线路上装设无功电能表，且每一个回路的电流表必须要装设。上述所提的各种仪表的准确度必须要符合相关规范的要求。
关于盐城工学院水上乐园（游泳馆）的供配电系统，高压侧采用的是0.4kV分段母线接线。供配电系统图中的低压侧压侧接线图见设计图纸部分。
5 供配电系统的设备选择
5.1 短路电流的计算
5.1.1 短路计算的目的
a.校验电气设备的选择是否合适。设计过程将用到很多电气设备，如隔离开关、断路器、架空线等等。计算三相短路电流的目的是检查电气设备和热稳定性，计算三相短路容量的目的是检查断路器分断能力。
b.进行继电保护的整定计算，确定短路保护装置，用继电器来构成保护装置。 在供电系统的选择和设计，短路电流的计算宜选用多种方案比较，以确保设计的可靠性，最终根据变配电室的具体分析，选择最优方案。
5.1.2 短路电流计算基本步骤
工程中采用标幺值计算短路电流，一般先选定基准容量Sd，,基准电压Ud。 取Sd=100MV·A，Ud=UC。
选择好基准电压和基准电流后，可用下式求得基准电流：
Id?Sd （5-1） 3Ud 14