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摘要：本设计的主要内容包括：变电所主变压器选择;变电所电气主接线设计;短路电流分析;电气设备选择等。根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求;分析短路电流的原因和危害;电气设备的选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法。
关键词：发电厂;电网;电气;设计
主变压器的选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。
变压器的容量选择
变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量若选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。变压器的最佳负载率在40%-70%之间，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据，按照5-10年的发展规划来确定。
变电所主接线
电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。
主接线的基本要求
（1）可靠性
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，对变电所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性不仅要考虑—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。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。
（2）灵活性
主接线的灵活性有以下几方面要求;
1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。
2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。
3）扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改建量最小。
（3）经济性
经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。
主接线的原则
1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。
2、考虑近期和远期的发展规划
3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响
4、考虑主变台数对主接线的影响
5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
主接线设计程序
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、方法和步骤相同。
一、对原始资料进行分析，具体内容如下：
（1）本工程情况。主要包括：变电所类型;设计规划容量;变压器容量及台数;運行方式。
（2）电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划;变电所在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用;本期工程和远景规划与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。
（3）负荷情况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。 （4）环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。
（5）设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。
二、拟定主接线方案。根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。应依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得技术合理、经济可行的主接线方案。
三、主接线经济比较。
四、短路电流计算。
五、电器设备的选择。
六、绘制电气主接线图及其他必要的图纸。
七、工程概算。
主接线的设计
主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种形式，分为两大类：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。
变电所电气主接线的基本环节是电源、母线和出线。各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不同。在进出线较多时，为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少、不再扩的变电所。
有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。
单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上，供电电源是变压器或高压进线回路。母线既可以保证电源并列工作，又能使任一条出线回路都可以从电源l或2获得电能。每条引出线回路中部装有断路器和隔离开关，由于断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用作接通或切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置，只用于设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。所以，同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。 短路电流
所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。
短路原因
电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿;设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。
短路危害
短路电流通过导体时，使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。
短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。短路引起系统网络电压降低，特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80%左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电;当电压下降到30%-40%，并持续达1s以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身伤亡事故，直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。
为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，应设法消除可能引起短路的一切因素，并且进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。
电气设备选择与校验
电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。在供配电系统中尽管各种电器设备的作用不一样，但选择的条件有诸多是相同的。
高压断路器的选择
高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路;其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。
断路器工作性能好坏直接关系到供配电系统的安全运行，为此要求断路器具有相当完善的灭弧装置和足够强的灭弧能力。
隔离开关的选择
隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，用于隔离电源，以保证对其它电器设备和线路运行的安全检修。隔离开关的类型较多，按装接地点不同分为屋内式和屋外式;按绝缘支柱数目分为单柱式、双柱式和三柱式;此外还有V型隔离开关。隔离开关选型时应根据实际情况选择。
结论
在设计中，电气主接线根据原始资料及实际工程应用，在本变电所的设计中还对变压器选择、短路电流及设备选择进行了设计。在主变压器选择中首先确定了变压器的容量、台数、型号，而后根据变电所所带负荷情况同时结合相关的功率因数计算出变压器的容量。
参考文献
[1]《变压器设计原理》，中国电力出版社，尹克宁主编。
[2]《变电所电氣部分》，中国水利电力出版社，张连斌主编。
[3]《实用供配电技术手册》，中国水利电力出版社，陈化钢主编。
[4]《电力系统分析》，华中理科技学出版社，何仰赞主编。
关键词：发电厂;电网;电气;设计
主变压器的选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。
变压器的容量选择
变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量若选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。变压器的最佳负载率在40%-70%之间，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据，按照5-10年的发展规划来确定。
变电所主接线
电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。
主接线的基本要求
（1）可靠性
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，对变电所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性不仅要考虑—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。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。
（2）灵活性
主接线的灵活性有以下几方面要求;
1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。
2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。
3）扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改建量最小。
（3）经济性
经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。
主接线的原则
1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。
2、考虑近期和远期的发展规划
3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响
4、考虑主变台数对主接线的影响
5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
主接线设计程序
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、方法和步骤相同。
一、对原始资料进行分析，具体内容如下：
（1）本工程情况。主要包括：变电所类型;设计规划容量;变压器容量及台数;運行方式。
（2）电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划;变电所在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用;本期工程和远景规划与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。
（3）负荷情况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。 （4）环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。
（5）设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。
二、拟定主接线方案。根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。应依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得技术合理、经济可行的主接线方案。
三、主接线经济比较。
四、短路电流计算。
五、电器设备的选择。
六、绘制电气主接线图及其他必要的图纸。
七、工程概算。
主接线的设计
主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种形式，分为两大类：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。
变电所电气主接线的基本环节是电源、母线和出线。各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不同。在进出线较多时，为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少、不再扩的变电所。
有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。
单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上，供电电源是变压器或高压进线回路。母线既可以保证电源并列工作，又能使任一条出线回路都可以从电源l或2获得电能。每条引出线回路中部装有断路器和隔离开关，由于断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用作接通或切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置，只用于设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。所以，同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。 短路电流
所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。
短路原因
电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿;设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。
短路危害
短路电流通过导体时，使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。
短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。短路引起系统网络电压降低，特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80%左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电;当电压下降到30%-40%，并持续达1s以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身伤亡事故，直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。
为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，应设法消除可能引起短路的一切因素，并且进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。
电气设备选择与校验
电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。在供配电系统中尽管各种电器设备的作用不一样，但选择的条件有诸多是相同的。
高压断路器的选择
高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路;其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。
断路器工作性能好坏直接关系到供配电系统的安全运行，为此要求断路器具有相当完善的灭弧装置和足够强的灭弧能力。
隔离开关的选择
隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，用于隔离电源，以保证对其它电器设备和线路运行的安全检修。隔离开关的类型较多，按装接地点不同分为屋内式和屋外式;按绝缘支柱数目分为单柱式、双柱式和三柱式;此外还有V型隔离开关。隔离开关选型时应根据实际情况选择。
结论
在设计中，电气主接线根据原始资料及实际工程应用，在本变电所的设计中还对变压器选择、短路电流及设备选择进行了设计。在主变压器选择中首先确定了变压器的容量、台数、型号，而后根据变电所所带负荷情况同时结合相关的功率因数计算出变压器的容量。
参考文献
[1]《变压器设计原理》，中国电力出版社，尹克宁主编。
[2]《变电所电氣部分》，中国水利电力出版社，张连斌主编。
[3]《实用供配电技术手册》，中国水利电力出版社，陈化钢主编。
[4]《电力系统分析》，华中理科技学出版社，何仰赞主编。