额定容量 型号 额定电压 空载损耗 负载损耗 空载电流 阻抗电压 连接组标(KW) 4.50 (%) 1.2 (%) 4 号 Y,yn0 (kVA) 一次(KV) 二次 (KV) (KW) SC9-500/10 500 10 0.4 0.90 3.2 总配变电所的主接线方案比较选择
本设计有两台变压器的小型变电所。根据本车间的情况，负荷量不大，但属于二级负荷，可靠性要求较高，有10KV高压电来进线供电；根据上面的设计原则和要求有两种方案可进行选择比较，其设计比较如下：
方案一：高压侧无母线、低压侧单母线分段的双台变压器变电所主接线方式。如图3.3所示。
图3.3 高压侧无母线、低压侧单母线分段的双台变压器变电所主接线图
方案一：供电可靠性高，当任意一台变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，该变压器通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电，如果两台主变压器低压侧主开关（采用电磁或电动机合闸操作的万能式低压断路器）都装设互为备用电源自动投入装置（APD），则任一主变压器低压主开关因电源断电（失压）而跳闸时，另一主变压器低压侧的主开关和低压母线分段开关将在APD作用下自动合闸，恢复整个变压所的正常供电。这种主接线可供一、二级负荷。
方案二：高压采用无母线、低压双母线的主接线，其接线图如图3.4所示。
图3.4 高压侧无母线单母，低压双母线接线图
优点：这种方案可靠性好、运行灵活，通过两组母线隔离开关的倒换操作可轮流检修一组母线不致使供电中断，一组母线检修时所有回路均不中断供电 ，检修任一回路的母线侧隔离开关时,只中断该回路的供电 。检修任一回路断路器时,可用母联断路器代替工作；扩建方便，这种方案广泛用于进出线回路较多，容量大的场合。
缺点：(1)运行方式改变时,需要用母线隔离开关进行倒闸操作,操作步骤较为复杂,容易出现误操作,导致人身或设备事故。
(2)任一回路断路器检修时,该回路仍需停电或短时停电。
(3)增加了大量的母线侧隔离开关及母线的长度，配电装置结构较为复杂，占地面积和投资都有所增加。
两种法案的比较
（1）从安全性看这两种主接线方式都满足国家的标准的技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全，满足供电要求。
（2）从可靠性来看，方案一的可靠性比方案二的差一些。但方案二任一回路断路器检修时,该回路仍需停电或短时停电。
（3） 从灵活性看，方案一操作比方案二更简单，方案二双母线机构复杂维修和维护程度大。
（4）从经济上看，方案二由于采用大量的断路器和母线的长度比方案一大幅度增加，所以初投资成本高，且线路维护工作量大，所以运行成本高，
根据该工厂工作环境和条件。本厂属二级负荷。因此主接线方案选择方案一，机械加工厂车间变电所及低压配电系统主接线如附录四所示。
4 短路电流的计算及一次设备的选择原则
4.1 短路计算
4.1.1 短路电流计算目的
为了正确选择和校验电气设备，准确计算继电保护装置的整定值，就需要计 算短路故障发生时通过元件的最大可能的短路电流。
由于在发电机附近短路的两相短路电流和在靠近中性点接地的变压器短路 的单相短路电流可能大于三相短路电流。因此，应根据不同的供电系统模型求出： 最大短路电流：确定电器设备容量或额定参数；
最小短路电流：作为选择熔断器、整定继电保护装置的依据。
4.1.2 采用三相短路电流计算为标准的原因
电力系统中，发生单相短路的可能性大；但三相短路的短路电流值最大，造 成的危害也最严重。作为选择校验电气设备用的短路计算中，以最严重的三相短 路电流的计算为主。
4.1.3 短路电流计算的方法步骤
（一）欧姆法（有名制法）
1、绘制计算电路图，选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入的所有电路元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号。短路计算点应选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
2、计算短路回路中各主要元件的阻抗，包括电力系统、电力线路和变压器的阻抗。
3、绘制短路回路等效电路，并计算总阻抗。等效电路图上标注的元件阻抗值必须换算到短路计算点。
4、计算短路电流。分别对各短路计算点计算其三相短路电流周期分量、短路次暂态短路电流、短路稳态电流和短路冲击电流。
（二）标幺值法（相对单位制法）
1、绘制计算电路图，选短路计算点。和前面欧姆法相同。 2、设定基准容量Sd和基准电压Ud，计算短路点基准电流Id。 3、计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值，一般只计算电抗。 4、绘制短路回路等效电路，并计算总阻抗。采用标幺值法计算时，无论有几个短路计算点，其短路等效电路都只有一个。
5、计算短路电流，和欧姆法相同。
标幺制法相对于欧姆法来说有三个主要的特点：采用标幺制易于比较电力系统各元件的特性及参数，能够简化计算公式，能在一定程度上简化计算工作。本设计采用标幺值法进行短路电流计算。
4.1.4 短路电流计算
如图4.1所示为根据变电所主接线方案绘制的短路等效电路图,图中标出各元件的电抗标幺值，并标明了短路计算点。
图4.1 短路电流计算等效电路图
按供电工程设计说明,短路计算点的短路电流如表4.2所示。详细的短路电流计算见附录二。
表4.2 短路计算表 三相短路电流（kA） 电短路计算点 运行方式 Ik(3) k-1 最大运行 k-2 最小运行 9.17 31.3 13.25 ish(3) 23.38 57.8 24.4 Ish(3) 13.84 34.1 14.45 （kV） Sk(MV·A) 10.5 0.4 0.4 166.7 21.74 11.63 压三相短路容量4.2 一次设备选择
4.2.1 概述
工厂总降压配电所的各种高压电气设备，主要指6-10KV以上的断路器，隔离开关，负荷开关，熔断器，互感器，电抗器，母线，电缆等。这些电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选取，并且按短路情况进行校验。
所谓的正常工作条件是指：
（1） 电器的额定电压Ue不应小于所在回路的工作电压。
（2） 电器的额定电流Ie不应小于该回路的最大长期工作电流Imax。 （3） 选择电器时应考虑设备的装设地点，即按工作环境，运行条件和要求， 选择设备的型号规格，如屋内或屋外设备，防爆型或普通型，如工作环境、污染程度，应加强绝缘的电器，电路操作频繁时应选取胜任频繁操作的真空断路器而不应选取不适于频繁操作的少油断路器。
4.2.2 一次设备的选择原则
为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列原则选择和校验： 1）按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。 2）按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。
3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。
4）按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确级等进行选择。
4.2.3 按短路情况校验电器的稳定性
（一） 短路热稳定校验
短路热稳定校验就是要求所选的电器，当短路电流通过它时，其最高温度不应超过制造厂规定的短路时发热允许温度，即：
22tj?It2t I?Rtj?It2Rt 或 I?2Rtj——短路电流所产生的热量； 式中 I?It2Rt——电器在短路时的允许发热量,制造厂通常以t秒（通常为1，4，5秒）
内通过的电流It所产生的热量表示；
tj——短路延续时间，秒； tj?td?0.05=tb?tfd?0.05秒