35kV变电所的设计.doc

山东科技大学学士学位论文 摘要
摘要
电力是现代煤炭工业的主要动力，在煤炭生产中占有十分重要的地位。在煤炭企业中，矿山的电气化是煤炭生产自动化及最新科学技术成就在煤矿推广应用的技术基础。企业变电站对设计的要求在不断地提高，使电网和电力系统安全、经济、稳定的运行，才能保证工业生产和人身的安全。本设计是35kV变电所的设计，属于中压变电站，因此，它的设计应根据具体用户用电情况即负荷种类和性质来具体分析设计。通过分析设计原始资料，统计全厂负荷，利用无功补偿改善功率因数，选择合适的电缆，计算相应的损耗，确定主变压器的台数和容量，从而确定出具体的电气主接线，再对其进行短路电流计算，然后参考电气设计手册进行高压设备、线路的选型与校验，最后做出符合要求的变电所防雷保护。

关键词：企业变电站；无功补偿；主变压器；选型与校验；防雷保护

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ABSTRACT
Electricity is the main driving force of modern coal industry, in coal production occupies a very important position. In the coal companies, Coal production automation and the latest achievements of science and technology popularization and application of technology in coal mines based coal electrification. coal mine automation and electrification of the latest achievements of science and technology popularization and application of technology in the coal base. Enterprise transformer substation design is constantly improving, so that power and power system security, economic and stable operation, to ensure the safety of industrial production and personal. This design is the design of 35kV transformer substation, medium voltage transformer substation is, and therefore, its design should be based on the specific type of user load and electricity consumption that is the nature of the specific analysis and design. By analyzing the design of the original data, statistics, the plant load, the use of reactive power compensation to improve the power factor, select the appropriate cable, calculating the corresponding loss of the main transformer station to determine the number and capacity, to determine a specific main electrical connection, then its short-circuit current calculation, and then refer to the Design Manual for High Voltage electrical equipment, line selection and validations, and finally made to meet the requirements of the substation lightning protection.
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Key words: Enterprise transformer substation, Reactive power compensation, Main transformer, Selection and validation, Lightning Protection
山东科技大学学士学位论文 目录
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1 绪论 1
1.1 变电站概述 1
1.2 变电站的发展趋势 2
1.3 变电站设计的主要任务 3
1.4 变电站设计原则 4
1.5 论文总体结构概述 4
2 矿山供电系统 6
2.1矿山供电系统 6
2.2 矿山变电站的类型 7
2.3 变电站设计的原始资料 8
2.4 矿山供电的要求 8
3 负荷计算与主变压器的选择 10
3.1 负荷计算 10
3.2 主变压器的选择 10
3.3 功率因数的改善 11
4 电气主接线 14
4.1 电气主接线类型 14
4.2 电气主接线的设计原则 19
4.3 电气主接线方案比较 21
5 短路电流计算 24
5.1电力系统短路概述 24
5.2 短路电流的计算 26
6 电气设备 28
6.1 电气设备简介 28
6.2 变电站选择电气设备的原则 30
7变电站防雷保护 32
7.1 概述 32
7.2 避雷针 32
计算部分 34
1变电站负荷计算 34
1.1 全矿总负荷计算 34
1.2 线路功率损失 35
1.3 全矿总负荷 37
1.4 留有10%裕度后的容量 38
1.5 主变的选择 38
1.6 功率因数的改善 40
2 短路电流计算 41
2.1 绘制短路计算电路图 41
2.2 绘制短路等值电路图 41
2.3 基准值的选取 42
2.4 计算各元件相对基准电抗 42
2.5 短路参数的计算 43
3 电气设备的选择 46
3.1 断路器的选择 46
3.2 隔离开关的选择 50
3.3 电流互感器的选择 53
3.4 电流互感器的选择 56
3.5 母线的选择 56
3.6 电缆校验 59
4防雷保护 61
4.1 35kV进线的避雷线保护 61
4.2 避雷器的选择 62
4.2 避雷针的选择 63
致谢 64
参考文献 65
附录一 负荷统计表 66
附录二 英文文献与翻译 67

山东科技大学学士学位论文 绪论
1 绪论
1.1 变电站概述
众所周知，电能是现代工农业生产和国民经济生活的重要能源和动力。由于电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。因此必须有可靠的、稳定的、高质量的输配电系统来保证电能的高效传输和利用。发电厂是所有电能的来源，而变电站又是输配电系统中一个非常重要的环节，所以变电站供电的质量好坏直接影响到工农业生产和国民经济生活的顺利进行。
电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站设计的内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级、不同类型、不同性质负荷的变电所设计时所侧重的方面是大相径庭的。因此在设计中要针对负荷大小和负荷等级，做到具体问题具体分析。变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压的综合设施，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站在电力系统中起着变换电压、接受和分配电能、控制电能的流向和调整电压的功能。我国电力工业技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电站的设计提出了更高的要求，输变电系统的设计也越来越全面、越来越系统。居民与工业用电量迅速增长，对电能的质量、供电的可靠性的要求日益提高，因此对变电站的设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性与经济性方面，它和企业的经济效益、设备人身安全是密切相关的。
结合我国电力现状和大型企业工厂的电力需要，给各行各业提供充足、可靠、优质、廉价的电能，优化设计变电站，提高供电电能质量，并根据企业规模和未来的发展，结合当地的地理环境，使设计出来的35kV变电站应充分体现出供电的可靠性、安全性、经济性。
1.2 变电站的发展趋势
我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。
1.变电站接线方案趋于简单
随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。为了提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。简化接线方案集中在这些方面：我国500kV、330kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器-母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。近期国内新建的许多变电站220kV及110kV电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。
2.大量采用新型电气一次设备
近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。
3.变电站占地及建筑面积减少
变电站接线方案的简化，组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。
配合我国经济建设的迅速发展，搞好电网建设尤为重要。其中，变电站设计是电网建设的一个重要环节。研究和分析国内外变电站技术的发展，把握其趋势，对变电站设计是很有必要的。
1.3 变电站设计的主要任务
本次设计是以工程实际为设计对象，要完成变电所主接线方案确定，主变压器型号选择、容量及台数选择，短路电流计算，高、低压电气设备选择，变电站防雷保护等工作。由于是真正的实际工程，因此要求设计时要严肃认真，用一丝不苟的态度对待这次设计。通过这个环节的学习，提高我们在变电所工程设计、计算机绘图等方面的能力，提高分析问题、解决问题的实际工作能力。
本次变电站设计的主要任务是：
1.根据对原始资料对变电站进行总体分析，进行负荷统计。
2.根据负荷统计的相关情况和有关规程合理选择主变压器的台数、容量、型号。
3.选择2个不同的电气主接线方案，进行技术、经济方面的比较，选择最佳方案完成变电站电气主接线的设计。
4.根据电气设备选择、校验和继电保护的需要，确定主接线上的短路计算点，分别按系统最大运行方式和最小运行方式，计算各短路点短路电流值。要求：有完整的计算电路图；有详细的计算过程；有完整的计算结果汇总表。
5.根据各设备的工作环境、正常运行时的工作电压及负荷大小，选择有关设备的型号及额定参数。并应根据故障时的短路电流及其作用时间，校验各设备的动、热稳定性。这些设备主要包括：断路器、隔离开关、电压和电流互感器、电缆、母线、等电气设备的选择与校验。
6.对变电站进行防雷保护，根据实际情况确定变电站的大小并计算出所用避雷针的根数和选用的型号。
1.4 变电站设计原则
变电站设计一般应遵循以下原则：
1.遵守规程、执行政策：必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
2.安全可靠、先进合理：应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质最合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
3.近期为土，考虑发展：应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。
4.全局出发，统筹兼顾：按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。变电站供电设计是整个矿山设计中的重要组成部分。变电站设计的质量直接影响到煤矿的生产及发展。
1.5 论文总体结构概述
本文研究的内容是大型企业变电站的设计，包括对变电站的负荷进行统计计算、主变压器选型、损耗计算、短路电流计算、电气设备选型与校验、防雷保护等内容。由于将理论部分与计算部分分离开来有助于行文，而且这样写使论文结构清晰、条例清晰，故本论文包括理论论述与工程计算两大部分。
理论论述部分包括如下章节：
第一章主要介绍了变电站的相关知识及其发展趋势、变电站的设计任务与设计原则等内容；
第二章主要介绍了矿山供电系统的基本知识及其供电要求，同时将本次变电站设计的原始资料进行了论述；
第三章主要介绍了如何进行负荷计算与如何进行主变的选择，最后介绍了如何改善电网的功率因数；
第四章主要介绍了电气主接线的类型与其设计原则，最后进行电气主接线方案的优缺点比较并确定本次设计的最终方案；
第五章主要介绍了短路电流的起因及危害，然后介绍了短路电流常用的计算方法；
第六章主要介绍了电气设备的相关知识与在变电站设计中选择电气设备的一般性原则；
第七章主要介绍了变电站的防雷保护与避雷针的基本知识。
工程计算部分包括如下章节：第一章为变电站的负荷计算，第二章为短路电流的计算，第三章为电气设备的选型与校验，第四章为变电站的防雷保护计算。

山东科技大学学士学位论文 矿山供电系统
2 矿山供电系统

2.1矿山供电系统
矿山供电电压为6～110kV，视矿山井型及所在地区的电力系统的电压而定，一般为变电站受电电压为35~110kV，变电站为双电源供电。经总降压站降压后电压为3~10kV，经架空线或电缆向车间、井下变电所及高压用电设备等配电，组成煤矿的高压供电系统。经车间和井下变电所再次降压为380、660、1140V或更高电压后，向低压用电设备配电，又组成了矿山低压供电系统。
矿山供电系统的接线应保证供电可靠，接线力求简单，操作方便，运行安全灵活，经济合理。
1.供电可靠性
供电可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。应根据负荷等级来保证其不同的可靠性，不可片面强调供电可靠性而造成不应有的浪费。在设计时，不考虑双重事故。
2.操作方便，运行安全灵活
供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和检修，以及运行维护安全可靠。为此，应简化接线，减少供电层次和操作程序。
3.经济合理
接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单，以减少设备投资和运行费用，以及提高供电安全性。提高经济性的有效措施之一就是高压线路尽量深入负荷中心。
4.具有发展的可能性
接线方式应保证便于将来发展，同时能满足分期建设的需要。
2.2 矿山变电站的类型
煤矿企业中有以下几种不同类型的变电站（所）。
1.地面降压变电站
地面降压变电所是矿山供电的枢纽，它担负着接受电能、向井上、井下分配电能的任务。本次设计要求的就是设计地面降压变电站，它是整个矿山供电系统的核心。
2.井下中央变电所
井下中央变电所是全矿井下供电中心，接受从地面变电站送来的高压电能后，分别向采区变电所及主排水泵等高压设备转供电能，并通过变电所内的矿用变压器降压后，再向井底车场附近的低压动力和照明供电。
3.采区变电所
采区变电所是采区供电中心，其任务是将中央变电所送来的高压电能变为低压电能，并将电能配送到采掘工作面配电点或用电设备。采区变电所的电器主接线应根据电源进线回路数、负荷大小、变压器台数等因素确定。
4.移动变电站
对于机械化程度较高的采区，特别是，它单机容量和设备的总容量都很大，采区范围广、回采速度快，若仍采用固定变电所既不经济，又不易保证供电质量，因此必须采用移动变电站。以缩短低压供电距离，使高压深入负荷中心，以利于保证供电的经济性和供电质量。
2.3 变电站设计的原始资料
本矿山变电站采用两回独立的线路供电，一回路是直接从上级线路引入，长度为10km；另一回路是经中间变电所引入的，上级线路到中间变电所的距离为8.5km，中间变电所到本变电所的距离为3.5km，上级的35kV母线的最大及最小短路容量分别为1200MV•A和800MV•A，线路选的型号为LGJ-95型。35kV系统为无限大系统，该地区海拔<1000m，地震级<5级，最低温度-20℃，最高温度40℃，雷电日<30天/年，年降水量<1000mm/年。负荷及其参数见附录，矿山变电站大部分是重要负荷，设计时应着重考虑供电的可靠性和经济性。
2.4 矿山供电的要求
对矿山企业进行可靠、安全、经济、合理地供电，对提高经济效益及保证安全生产等方面都有十分重要的意义。
1.供电可靠
供电可靠就是要求不间断的供电。供电中断不仅会影响企业生产，而且可能损坏设备，甚至发生人身事故，严重时会造成矿井的破坏。矿井井下含有瓦斯等有害气体，并有水不断涌出，一旦中断供电，可能使工作人员窒息死亡和引起瓦斯爆炸，矿井也有被水淹没的危险。因此，对工矿企业中的这类负荷，供电应绝对可靠。为了保证对矿山供电的可靠性，供电电源应采用两回独立电源线路，也可以来自不同的变电站（或发电厂）或同一变电站的不同母线。因此，本设计的变电站采用了两回独立的电源线路，且电源线路上没有分接任何负荷，这样在任何一回路电源发生故障的情况下，仍能保证对生产用户的供电。
2.供电安全
供电安全就是在电能的分配，供应和使用过程中，不应发生人身触电和设备损坏事故，也不致引起火灾和爆炸事故。尤其是煤矿井下，生产环境复杂，自然条件恶劣，供电设备易受损坏，特别容易发生上述事故。因此供电系统的布置和操作必须严格按照《煤矿安全规程》的有关规定执行，确保供电安全。
3.供电质量
所有的用电设备都是按照一定的电压和频率设计制造的，用电设备在额定值下运行性能最好。因此要求供电质量方面有稳定的频率和电压，电压和频率是衡量电能质量的重要指标。
保证频率和电压符合要求是发电部门的工作任务和职责。交流电的频率对交流电动机的性能有着直接影响，频率的变动直接影响交流电动机的转速。对于额定频率为50Hz的工业用交流电，其偏差在0.2～0.5Hz的上下波动。对于供电电压，送到用电设备的端电压与额定值总有一些偏差，此偏差值称为电压偏移，它是衡量供电质量的重要指标。各种用电设备都能够适应一定范围内的电压偏移，但是如果电压偏移超过允许的范围，电气设备的运行情况将显著恶化，甚至损坏电气设备。
4.供电经济
矿山供电的经济性要从下述三个方面着手：尽量降低企业变电所与电网的基本建设投资；尽可能降低设备，材料及有色金属的消耗量；注意降低供电系统的电能损耗及维护费用。

山东科技大学学士学位论文 负荷计算和主变压器的选择
3 负荷计算与主变压器的选择

3.1 负荷计算
为了确定供电系统中各用户电力负荷的大小，以便为正确地选择主变压器的容量和台数、选择电气设备和导线截面积、确定测量仪表的量程、选择继电保护装置等提供重要的计算依据。由于各用电设备在运行中的负荷是随时间变化的且不应超过其额定容量，又由于用电设备一般不同时出现，所以各用电设备的实际负荷之和，总比它们铭牌值直接相加的数值低。所以负荷计算准确与否直接影响着供电设计的质量。但是，由于影响负荷变化的因素很多，很难准确地计算负荷的大小，因此负荷计算只能力求符合实际。
目前我国设计部门在进行工矿企业供电设计时，常用需用系数法和二项式系数法。其中需用系数法计算简便，适用于任何性质的工矿企业，其计算结果能满足工程上的要求，所以应用最为广泛。
在本设计中我们采用的是需用系数法。
3.2 主变压器的选择
工矿企业变电所的主变压器向整个企业的所有用电设备供电，正确选择主变压器的台数和容量对供电的可靠性和经济性都有着重要的意义。主变压器根据负荷的类别、总计算负荷选择其台数和容量，并应考虑留有一定的发展余地。
1. 主变压器台数的确定
（1）具有一类负荷的变电所
具有一类负荷的变电所，应满足用电负荷对供电可靠性的要求。根据《煤炭工业设计规范》，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停止运行时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿计算负荷的80％；《工业企业设计规范》规定，对具有大量一、二类负荷的变电所，一般选用两台变压器，当其中一台出现故障或检修时，另一台能对全部的一、二类负荷继续供电，并不得小于全部负荷的70％。
（2）只有二、三类负荷的变电所
对只有二、三类负荷的变电所，可只选一台变压器，但应敷设与其它变电所相联的联络线作为备用电源。对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的及宜于采用经济运行方式的变电所，也可以采用两台变压器。
所以，本着可靠性、安全性的供电要求，本设计的变电站选用了两台主变压器，一台工作，一台备用。
2. 变电所主变压器容量的确定
当两台变压器采用一台工作，一台备用运行方式时，则变压器的容量应大于全矿的计算负荷，也就是要满足全矿负荷的需要（一般应考虑10％～25％的富裕容量）。主变压器型号的选择应尽量采用低损耗，高效率的变压器。目前广泛使用的低损耗电力变压器有SFL7、SL7、S7、S9等型号。本设计的变电站采用的是两台SFL7—20000/35的变压器。
3.3 功率因数的改善
功率因数是交流电路的有功功率和视在功率之比，当有功功率为定值时，减少无功功率就能提高功率因数。提高功率因数的实质，就是减少用电设备的无功功率需求量。
3.3.1提高功率因数的意义
提高功率因数对矿山企业具有下列实际意义：
1.提高电力系统的供电能力。提高功率因数，能增加电力系统主要组成部分的发电变压器和网络的供电能力。在发电和输、配电设备的安装容量一定时．提高用户的功率因数，相应减少了无功功率和视在功率的需求量，在同样设备条件下，对一个设备来讲它所供应或传送的有功功率就增加了，充分发挥了设备的潜力，提高了电力系统的供电能力。
2.减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。当网络的电压和输送功率一定时，功率因数越低，通过网络的电流越大。该电流通过网络阻抗时，所产生的电压降也越大。由于用户功率因数的提高，使网络中的电流减小，因此网络中的电压损失减少，网络末端用电设备的电压质量得到提高。可见，提高用户功率因数，可使供电线路的电压损失减少，从而改善了供电系统的运行水平及用户的供电质量
3.降低供电网络中的功率损耗。当线路的额定电压和输送的有功功率保持恒定时

可见，在其他因素相同的情况下，线路的功率损耗与功率因数的平方成反比，即用户的负载的功率因数越低，供电线路的功率损耗越大，这样既浪费能源又增大电费成本，而功率因数越高，则网络中的功率损耗越少。
4.降低企业产品的成本。由于提高功率因数可减少网络和变压器中的电能损耗，使企业电费降低。
可见，提高功率因数，对充分利用现有的输电、配电及电源设备，保证供电质量，减少电能损耗，提高供电效率，降低产品成本，提高经济效益等有着十分重要的意义。
3.3.2提高功率因数的方法
1.提高用电设备的自然功率因数
凡未装设人工补偿装置设备的功率因数，称为自然功率因数。自然功率因数的高低，取决于负荷性质。对于电阻性负荷较多的用电企业，自然功率因数较高；对于电感性较多的用电企业，自然功率因数较低。
不增加专门的设备，采取合理的技术措施，改进用电设备的运行情况，提高负荷功率因数的方法称为提高负荷的自然功率因数。提高自然功率因数的方法有：正确选择与合理地使用电动机，使其经常在满载或接近满载的情况下运行；合理地调节负荷，避免变压器空载和轻载运行；使同步电动机在过励磁条件下运行；尽量选用鼠笼型电动机。
2.人工补偿无功功率
如果负荷的自然功率因数不能满足要求时，应采取人工补偿的方法提高负荷的功率因数。
并联电容器法，利用电力电容器进行无功功率的补偿。电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小的特点。
同步电动机过激法，由于同步电动机消耗的有功功率取决于电动机轴上所带机械负荷的大小，而消耗的无功功率取决于转子中的励磁电流的大小，在欠激状态时，定子绕组从电网吸取感性无功功率；在过激状态时，定子绕组向电网送出无功功率，从而提高了全矿的功率因数。
目前矿山企业广泛采用并联电容器法进行无功功率的补偿。因此，本设计同样采用并联电容器进行无功补偿。

山东科技大学学士学位论文 电气主接线
4 电气主接线
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。
变电站电气主接线包括一次接线、二次母线及配出线的接线。变电站电气主接线有多种形式，其方案的确定与电源进线回路数、负荷大小和级别、电源的供电距离和主变压器的台数与容量等因素有关。变电所主接线方案的确定，对电气设备的选择、变电所电气设备的布置及变电所运行的可靠性、灵活性、安全性及经济性等均有密切关系。
4.1 电气主接线类型
变电站的电气主接线包括一次接线，二次接线和配出线的接线。

4.1.1 一次接线
变电站一次接线是指供电线路与主变压器之间的接线。变电站一次接线分为线路变压器组接线，桥式接线和单母线分段式接线等几种。
1.线路变压器组接线
当变电所只有一台进线和一台变压器时，宜采用线路变压器组接线。这种接线结构简单，电气设备少，投资省，但供电可靠性差。适用于只有三类负荷的中小型企业变电所，也可对小容量的二类负荷供电。线路变压器组接线如图4.1所示。
因为本变电所是矿山供电变电所，很多负荷是一类负荷，所以不适宜用这种接线方式，而选用的是桥式接线。

图4.1 线路变压器组接线
2.桥式接线
为了保证供电的可靠性，工矿企业变电所广泛采用有两路电源进线和两台主变压器的桥型接线。根据桥的横连位置不同，桥式接线又分为全桥，内桥和外侨三种形式。
全桥接线，其特点是线路侧、变压器侧和母线桥上都装有断路器，故其具有运行灵活、适应性强的优点，不论是切换变压器还是切换线路都可方便地操作，并易发展成单母线分段接线的中间变电所。其缺点是所用设备多，投资大，占地面积大。
内桥接线，其特点是在母线与变压器之间只设隔离开关，不设断路器，因而投资与占地面积比全桥少，仍保持切换线路方便的优点。其缺点是切换变压器不方便。因此适用于电源进线长、线路故障可能性大、变压器负荷较平稳且切换次数少的变电所。
外桥接线，其特点是电源进线端不设断路器，只设隔离开关。这种接线比内桥还少两个隔离开关，因而具有投资和占地面积更少、切换变压器方便、易过渡到全桥接线的优点。其缺点是切换线路不方便。因此适用于电源线路短、故障与检修机会少、变压器负荷变化大且需经常切换的变电所。
因为矿山变电所的负荷大多数都是重要的一级负荷，虽然全桥接线的设备比较多，投资比较大，但是线路侧、变压器侧和母线桥上都装有断路器，故其具有运行灵活，适应性强的优点，不论是切换变压器还是切换线

图4.2 全桥接线
路都可方便的操作。并易发展成单母线分段的中间变电所。综合考虑，为了矿山用电的安全可靠，我们仍选用全桥接线的形式。全桥接线的具体电气接线如图4.2所示。
4.1.2 二次接线
变电所的二次接线是指主变压器低压侧所连接的母线，主要有三种形式，他们是单母线接线，双母线接线，单母线分段接线。
单母线接线，其优点是接线简单，所用设备少。投资小。缺点是供电可靠性差一旦母线出现故障或电源进线开关故障检修时，用户全部停电。因此，它只适用于容量小、对供电可靠性要求不高的变电所。
双母线接线，变电所每条进出线，通过隔离开关分别接到两条母线上，两条母线之间用联络开关联接，互为备用。其优点是供电可靠、灵括。缺点是所用设备多，投资大，接线复杂，操作安全性差。这种接线多用于对供电可靠性要求高的大容量枢纽变电所。
单母线分段接线，电源进线分别接于不同的母线段上。对于变电所的重要负荷，其配出线必须分别接在两段母线上，构成平行双回路或环形供电方式，以防母线故障中断供电。对只有一回电源线路的其它负荷，分散接在两段母线上，并尽量使两段母线负荷分配均匀。这种接线的优点是能保证重要负荷的供电可靠性，与双母线相比所用设备少、经济，系统接线简单，操作安全。适用于出线回路不太多、母线故障可能性较少的变电所。
工矿企业35（63）kV变电站多采用这种单母线分段式接线方式。单母线分段接线具体接线如图4.3所示。
对于母线联络开关，当母线出线回路较多时，应采用断路器作为母线联络开关，这样操作方便，运行灵活；当母线出线回路较少时，用隔离开关作母线联络开关较为经济。

图4.3 单母线分段式接线
4.1.3 配出线的接线
配出线是指工矿企业变电所二次母线上引出的6（10）kV高压配电线路。下面仅介绍配出线上所用开关种类的确定及其配置情况。
1.配电开关的种类
对容量较小、不重要的负荷，为了节省投资，可采用负荷开关配合熔断器进行控制和保护；对容量较大或重要的负荷应采用断路器。
2.隔离开关的布置
为了保证检修线路和断路器时的人身安全，在断路器的电源侧必须装设隔离开关，如图所示。具有双电源的重要负荷在检修时为了防止发生反送电，在断路器的两侧都需装设隔离开关，如图4.4所示。

（a）母线侧装设隔离开关 （b）断路器两侧均装设隔离开关
图4.4 配出线隔离开关布置
在停、送电操作时，必须严格按照顺序操作，即断路器与隔离开关之间：送电时，先合隔离开关，后合断路器，停电时，先断开断路器，后断开隔离开关。否则，会出现弧光短路。两个隔离开关之间：送电时，先合母线侧隔离开关，后合线路侧隔离开关，停电时，先断开线路侧隔离开关，后断开母线侧隔离开关。以防止在发生隔离开关与断路器之间的误操作时，人为扩大事故范围。
4.2 电气主接线的设计原则

4.2.1 主接线的设计原则
1.考虑变电站在电力系统的地位和作用
变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
2.考虑近期和远期的发展规模
变电站主接线设计应根据5～10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。
3.考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响
对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。
4.考虑主变台数对主接线的影响
变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。
5.考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。
4.1.2 主接线设计的基本要求
根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质、线路、变压器的连接总数、设备特点等条件确定。并应充分考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。
1.可靠实用
所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是由它的组成元件（包括一次和二次部分）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。
2.运行灵活
主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变庄器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。
3.简单经济
在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电托互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少一次降压用电，达到减少电能损夫之目的。
4.操作方便
主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。
5.便于发展
设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经3～5年后，需建设第二台主变压器，变电站布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过渡到最终接线。
4.3 电气主接线方案比较
对于电源进线电压为35kV及以上的大中型工矿企业，通常是先经工厂总降压变电站降为6～10 kV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。
主接线是否合理，对变电所设备选择和布置，运行的灵活性、安全性、，可靠性和经济性，以及继电保护和控制方式都有密切关系，它是供电设计中的重要环节。在电气主接线图上所有电气设备均以国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电气设备所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。从主接线图上我们可了解变电站设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电站的规模及设备间的