红星花园小区电气设计.doc

. . 山东农业大学毕 业 设 计红星花园小区电气设计 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化班 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 年月日装装 订 线线. . . 目 录摘要：IAbstractII1 绪论11.1 毕业设计的性质和任务11.2 设计概况11.2.1 小区概况11.2.2 设计依据11.2.3 设计要求21.3 本次小区供配电设计的主要内容22 住宅小区的负荷计算22.1 负荷的分类及供电要求22.1.1 电力负荷的含义22.1.2 按对供电可靠性要求的负荷分类32.1.3 本小区的负荷33 变电所位置和形式的选择43.1概述43.2 小区变配电所的布置及结构方案43.2.1 配电室的结构53.3 变电所位置的确定64 主变压器台数和容量的确定74.1 变压器主变台数的选择74.2 变电所主变压器容量的选择75 变电所主接线方案的选择85.1 变电所主接线方案的评价85.2 变电所主接线方案的确定86. 短路电流计算96.1 短路计算的目的及步骤96.1.1 短路电流的原因与危害96.1.2 短路电流计算的目的106.1.3 短路电流计算的一般规定116.2 短路电流计算116.2.1 短路计算主接线图116.2.2 短路计算等效阻抗图126.2.3 电抗标幺值计算126.2.4 高低压短路电流计算书157 电气设备的选择247.1 电气设备选择的一般条件247.1.1 按正常工作条件选择247.1.2 按短路情况校验257.1.3 短路电流计算表267.1.4 短路热效应277.2 各电气设备选择的原则277.2.1 断路器的选择原则277.2.2 电流互感器的选择287.2.3 电压互感器的选择307.3 其它辅助设备选型317.3.1 熔断器的选择317.3.2 隔离开关的选择317.3.3 电容补偿装置的选择328 变电所继电保护设计338.1 概述338.1.1 电力变压器瓦斯保护338.1.2 电力变压器过电流保护338.1.3 电力变压器电流速断保护348.2 变电所10KV母线保护349 高低压侧线路的选择349.1主线路线型选择349.1.1导体材料的选择3410 防雷与接地3710.1防雷电过电压的保护3710.2 避雷器的选择3710.2.1避雷器的分类及配置原则3710.2.2 避雷器的要求3810.2.3避雷器的选择3810.3接地装置3910.3.1接地开关的选择39参考文献40致谢41Contents AbstractIAbstractII1 Introduction11.1 Small zone general situation11.2 Design overview11.2.1 The design gist11.2.2 Design basis11.2.3 Design requirements21.3 Quarters distribution design of the main content22 Load calculation residential area22.1 Classification and load power requirements22.1.1 Power load meaning22.1.2 Classification according to the load on the power supply reliability requirements32.1.3 Residential area load33 Substation location and form of choice43.1 Outline43.2 Variable layout and structure of cell distribution by program43.2.1 Structure and distribution chamber53.3 Determine the location of the substation64 Main transformer station to determine the number and capacity74.1 Select the number of transformer main transformer station74.2 Capacity of transformer substation75 Select the substation main wiring scheme85.1 Evaluation of Substation main line scheme85.2 OK substation main wiring scheme86 Short circuit calculation96.1 The purpose and procedures of short circuit calculation96.1.1 Causes and negative short-circuit current96.1.2 The purpose of the short-circuit current calculation106.1.3 General provisions short-circuit current calculation116.2 Short circuit calculation116.2.1 Short circuit calculation main wiring diagram116.2.2 Calculate the equivalent short-circuit impedance126.2.3 Reactance per unit calculation126.2.4 High and low short-circuit current calculations157 Choose electrical equipment247.1 General Conditions of electrical equipment selection247.1.1 Select normal operating conditions247.1.2 Check by a short circuit257.1.3 Short-circuit current calculation table267.1.4 Short circuit thermal effects277.2 Electrical equipment selection principle277.2.1 Select principle breaker277.2.2 Current transformer selection287.2.3 Voltage transformer selection307.3 Auxiliary Equipment Selection317.3.1 Fuse Selection317.3.2 Disconnector selection317.3.3 Select Capacitor Compensator328 Design of substation protection338.1 Outline338.1.1 Power Transformer Gas protection338.1.2 Power transformer overcurrent protection338.1.3 Power transformer current protection348.2 10KV substation busbar protection349 High and low voltage side of the line of choice349.1 Main route type selection349.1.1 Select conductive material3410 Lightning protection and grounding3710.1 Lightning overvoltage protection3710.2 Arrester selection3710.2.1 Classification and configuration guidelines arrester3710.2.2 Arrester requirements3810.2.3 Arrester selection3810.3 Grounding3910.3.1 Selection of Grounding Switch39References40Acknowledgements4142红星花园小区电气设计（山东农业大学，机械与电子工程学院）摘要：本次设计是红星花园小区供配电设计，设计内容包括：室内照明设计；室内插座设计；室内弱电布置；强弱电系统图、干线配线图以及小区10kv变电站的设计。在本次设计中的重点是小区变电站的设计。在本次设计中，本着“安全性、可靠性、经济性以及易维护性”的原则，以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，再根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出最为合适的方案。这次设计的主要内容包括小区负荷的计算，短路电流计算，主要电气设备型号和参数的确定，无功补偿设计，防雷保护装置的设计。供电系统采用的是户内变电站，具有10kv和380v两个电压等级，10kv一侧为双电源进线，引自周边的两条10kv高压线，380v主要用于小区用户及小区公共场所的用电，小区低压配电采用的是TN-C-S。关键词：小区配电；配电室；短路计算；无功补偿；备用电源投入Red Garden District Electric DesignMing Liu (Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)Abstract This design is the Shandong Agricultural University South Campus Staff quarters distribution design, the design includes: interior lighting design; interior socket design; interior layout weak; the strength of electrical system diagram, mains wiring diagram and a cell 10kv substation design. Key in this design is the design of the cell substationIn this design, the spirit of safety, reliability, economy and ease of maintenance principle, with the current regulations of the relevant specifications and other technical criteria, and then provide the raw data according to the mission statement, referring to the relevant information and books, and obtain the most appropriate solution for a variety of programs for comparison. The main contents of this design include the design calculations to determine the cell load, short circuit current calculation, main electrical device model and parameters, reactive power compensation design, lightning protection devices.Power supply system is indoor substation with two voltage levels 10kv and 380v, 10kv power line on one side of the double, cited two neighboring 10kv high voltage, 380v electricity is mainly used for residential users and community public places cell uses a low-voltage distribution TN-CS.Keywords: Community Distribution; Distribution room; Short circuit calculation; Reactive power compensation; Backup Power Input.1 绪论1.1 毕业设计的性质和任务毕业设计是电气工程及自动化专业学生完成专业培养目标所必须的实践性教学环节，是学生毕业前最后学习和综合训练的重要一环，是知识深化、拓宽教学内容的重要过程，是学生学习、研究和实践的全面总结，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面检验，是实现工科本科培养目标无可替代的重要阶段。通过毕业设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力、组织管理和社交能力，培养学生独立工作的能力以及严谨、扎实的工作作风和事业心、责任感。为学生将来走上工作岗位，顺利完成所承担的建设任务奠定基础。毕业设计的任务是，通过进一步的学习和设计训练，使学生熟悉电气工程设计的基本原理和方法，具备一般电气（电力）工程及工业控制工程设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择实施方案；能熟练地进行有关电气工程诸方面的计算，并设计出符合国家相关设计规范和施工要求的电气工程施工图纸。1.2 设计概况1.2.1 小区概况世纪花园小区包括单体建筑21栋，建筑类型为住宅楼，住户共576户。小区年最大负荷利用小时为2500h,日最大负荷持续时间为8h, 本小区均属于三级负荷。低压动力设备均为三相供电，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。1.2.2 设计依据供电电源：按照甲方与当地供电部门签订的供用电协议规定，本小区可由附近一条10KV的公用电源线引来。该干线是电力电缆线，为通用的YJV电力电缆，其截面为95平方毫米；电力系统馈电变电站距本小区6km，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定动作时间为1.5s。气象资料：年最高气温为35，年平均气温为20，年最低气温为-18.5，最热月平均最高气温31.5，年最热月地下0.81米处平均温度20，土壤冻结深度为0.75米。夏季主导风向为南风，年雷暴日31天。地质水文资料：所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.85.3m，抵制压力为20吨/平方米。电费制度：小区与当地供电部门达成协议，在变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。一部分为基本电费，按所装用的主变压器容量来计费。另一部分为电度电费，按每月实际耗用的电能计费。小区最大负荷时的高压侧功率因数不低于0.9。1.2.3 设计要求根据小区所取得的电源及小区用电负荷情况，并考虑小区以后的发展，应采用安全可靠，技术先进，经济合理的原则，统计负荷计算、功率因数计算及无功功率因数补偿；确定变配电所的位置和型式选择,确定变电所主变压器的台数与容量；计算短路电流；选择变电所主接线方案,选择并校验高低压侧一次回路设备,选择各单体楼线路及设备,选择整定继电保护装置；确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。1.3 本次小区供配电设计的主要内容本次住宅小区供配电系统的设计是根据红星花园小区的规划而设计的。本小区总共有21栋楼。 该小区住宅设计共计4种户型，分为A、B、C、D类，其中A类户型设定为10kw，B类户型设定为8kw，C&D户型设定为6kw。小区共计576户；其中A类户型7个单元84户；B类户型36单元432户；C类户型4.5单元54户；D类户型0.5单元6户。小区用电分为住宅用电、公共用电和消防用电。本次设计的主要内容是结合相关的设计手册，辅助资料和国家有关的规程，主要完成由10KV供电线路至住宅小区各用电种类的供配这一部分的设计,采用10KV/0.4KV进线形式，接地形式采用TN-C-S系统（干线部分的前一部分保护零线是与工作零线共用的）进户处设重复接地，采用综合接地方式，接地利用建筑物基础作接地极，接地电阻不大于10。2 住宅小区的负荷计算2.1 负荷的分类及供电要求2.1.1电力负荷的含义电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，比如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷。另一中是只用电设备或用户耗用的功率或电流大小，比如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。电力负荷是随机变化的。用电设备的启动和停止、负荷随工作的变化也是完全随机的，但却显示出某种程度的规律性。例如在本设计中商用的一二层负荷便是随季节、昼夜变化的。比如说在夏季会打开空调负荷便会增高，办公写字楼白天上班负荷增加，其变化的规律性可用负荷曲线来描述。负荷曲线就是指在某一段时间内用电设备有功、无功负荷随时间变化的图形，分别构成有功负荷曲线（P）和无功负荷曲线（Q）。常用的是有功负荷曲线。每类负荷曲线按时间坐标长短的不同，可分为日负荷曲线、年负荷曲线等，按描述的负荷范围不同又可分为用户（变电所）负荷曲线、地区负荷曲线和电力系统、发电厂负荷曲线等等。用户有各种用电设备，它们的工作特征和重要性各有不同，对供电的可靠性和供电的质量要求也不同。因此，应对用电设备或负荷分类，以满足对供电可靠性的要求，保证供电质量，降低供电成本。2.1.2 按对供电可靠性要求的负荷分类电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度进行分级，并应负荷下列规定：符合下列情况之一时，应为一级负荷：(1) 中断供电将造成人身伤亡(2) 中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。(3) 中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。符合下列情况之一时，应为二级负荷：（1）中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。不属于一级和二级负荷则应为三级负荷。三级负荷对供电电源没有特殊的要求，一般由单回电力线路供电。本小区用电负荷为三级负2.1.3 本小区的负荷本小区的住宅楼负荷为三级负荷，消防负荷为二级负荷，由于在本设计中不涉及消防负荷。因此，本小区的负荷为三级负荷，负荷计算表见下页。红星花园小区用电负荷计算表2-1：红星花园小区用电负荷计算用电设备组名称总功率需要系数功率因数额定电压设备相序视在功率有功功率无功功率计算电流2#住宅楼2420.700.80380三相211.75169.40127.05321.723#住宅楼2430.600.80380三相182.25145.80109.35276.905#住宅楼2910.600.80380三相218.25174.60130.95331.606#住宅楼1940.700.80380三相169.75135.80101.85257.917#住宅楼2670.600.80380三相200.25160.20120.15304.2510#住宅楼2420.700.80380三相211.75169.40127.05321.7211#住宅楼2910.600.80380三相218.25174.60130.95331.6012#住宅楼2910.600.80380三相218.25174.60130.95331.6013#住宅楼1940.700.80380三相169.75135.80101.85257.9114#住宅楼2910.600.80380三相218.25174.60130.95331.6015#住宅楼2910.600.80380三相218.25174.60130.95331.6016#住宅楼1940.700.80380三相169.75135.80101.85257.9117#住宅楼2430.600.80380三相182.25145.80109.35276.9018#住宅楼2430.600.80380三相182.25145.80109.35276.9019#住宅楼2430.600.80380三相182.25145.80109.35276.9020#住宅楼1210.950.80380三相143.69114.9586.21218.3121#住宅楼1210.950.80380三相143.69114.9586.21218.3122#住宅楼1210.950.80380三相143.69114.9586.21218.3123#住宅楼1940.700.80380三相169.75135.80101.85257.9124#住宅楼1940.700.80380三相169.75135.80101.85257.9125#住宅楼1940.700.80380三相169.75135.80101.85257.91消防用电1000.500.80380三相62.5050.0037.5094.96公共用电1000.500.80380三相62.5050.0037.5094.963 变电所位置和形式的选择3.1概述变电所担负着从电力系统受电，经过变压，再分配电能的任务。它是供电系统的枢纽，在供电系统中占有特殊重要的地位。本工程设计结合供电技术的最新发展，从合理规划，考虑发展角度出发，对该小区设置一座降压变电所，采用独立式结构。3.2 小区变配电所的布置及结构方案本小区的变配电所总体的布置方案采用独立式，变压器在室内。应因地制宜，合理设计，布置方案示例见图纸。设计变压器室的结构布置时，应根据GB50053199410 kV及以下变电所设计规范和全国通用建筑标准设计电气装置标准图集中的88D264电力变压器室布置（610 KV，2001600 kV）进行布置。3.2.1 配电室的结构高压配电室表3-1：高压配电室内各种通道的最小宽度开关柜布置方式柜后维护通道/柜前操作通道/固定式柜手车式单列布置8001500单车长度+1200双列面对面布置8002000双车长度+900双列背对背布置10001500单车长度+1200按GB50053-1994规定，高压配电室的开关柜成列布置时，其屏前后的通道的最小宽度如上表所示。参考表中数据，本高压配电室的开关柜采用单列布置。（1）高压开关柜为距墙布置时，柜后与墙净距大于800，侧面与墙净距应大于200。（2）通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可以减少200。（3）当电源从柜后正背后墙上另设隔离开关及其手动操作机构时，柜后通道净宽不小于1.5米；当柜背面防护等级为IP2X时，可减为1.3米。（4）高压配电室的防火等级不应低于二级。低压配电室 表3-2：低压配电室内屏前后通道最小宽度配电屏形式配电屏的形式屏前通道/mm屏后通道/mm抽屉式单列布置18001000双列面对面布置25001000双列背对背布置18001000低压配电室内成列布置的低压配电屏，其屏前后的通道的最小宽度，按GB50053-1994规定，如上表。本低压配电室的配电柜采用双列面对面布置，参考表中数据。（1）低压配电室与抬高地坪的变压器室相邻时，配电室高度不应小于4m；与不抬高地坪的变压器室相邻时，配电室高度不应小于3.5m。（2）低压配电室的防火等级不应低于三级。（3）电源从柜后正背后墙上另设隔离开关及其手动操作机构时，柜后通道净宽不应小于1.5米；当柜背面防护等级为IP2X时，可减为1.3米。3.3 变电所位置的确定根据变配电所位置选择一般原则：（1）尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属损耗。（2）进出线方便，特别是要便于架空进出线。（3）靠近电源侧。（4）设备运输方便，特别考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。（5）应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时，应有防振和隔热的措施。（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。（7）不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。（8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。（9）不应设在地势较洼和可能积水的场所。负荷功率矩法确定负荷中心:小区的负荷中心是变电所所址选择的首要考虑因素，本工程设计采用负荷功率矩法确定负荷中心，根据负荷指示图按负荷功率矩法确定小区的负荷中心：（可取小区的外围图框的左下角点为坐标原点，外围框的左边框为坐标X轴正方向，下边框为坐标的Y轴正方向，采用的距离参考数据为图纸距离）。由以上计算可知负荷中心在小区负荷指示图上的坐标，考虑到小区的实际内部结构，在小区16号楼和17号楼之间的位置，为了降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量，同时参考GB50053-199410kV级以下变电所设计规范有关所址选择的规定，综合其他诸多因素，本变电所选在小区16号楼和17号楼之间的位置。变电所型式方案选择：变配电所的布置方案，应因地制宜，合理设计。本工程设计装设的变电所为10/0.4kV的独立变电所，其设备布置特点：（1）独立式变配电所的变压器采用干式变压器。（2）高压配电，高压柜下设双电缆沟，便于高压开关柜双面维护，前面设操作通道，后设置维护通道。（3）低压配电柜与变压器毗邻，便于低压母线连接。低压配电柜双面维护，前面设操作通道，后设置维护通道，柜下设电缆沟。（4）低压配电、高压配电及变压器在同一间配电室。高低压配电之间可以设墙。在低压配电的末端设有值班室和休息室。（5）变压器室为一级防火建筑，设钢门，向外开。高低压配电室设钢门外开，电缆沟作防水处理。4 主变压器台数和容量的确定电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力系统中的电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和利用。本工程设计变电所装设SCB9型干式普通降压变压器，相数为三相，调压方式为无载调压，绕组形式为双绕组,联结组别为Dyn11方式。4.1 变压器主变台数的选择选择变压器时应考虑以下几条原则：（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所应装设两台变压器。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大宜采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台变压器。（3）负荷集中而容量相当大的变电所，即使为三级负荷，也应采用两台或多台变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。本次工程设计综合考虑以上原则，确定装设两台变压器。4.2 变电所主变压器容量的选择装设两台主变的变电所，每台主变容量同时满足以下两个条件：（1）任一台变压器单独运行时能满足总计算负荷60%70%的需要，即：。（2）任一台变压器单独运行时，宜满足全部一、二负荷的需要，本次小区设计的负荷等级为三级，故可不考虑这个因素影响。（3）变压器采用Dyn11联结，与Yyn0联结相比，有利于抑制高次谐波，便于低压单相接地短路故障的保护和切除，且承受单相不平衡负荷的能力要强的多。最后，综合考虑以上几个因素影响及本小区的负荷计算，本小区变电所采用两台SCB9系列800KVA的变压器。型号为SCB9-800/10，联结组标号Dyn11。5 变电所主接线方案的选择本工程设计根据原始资料计算结果，综合考虑各方面的因素，选择合适的主接线方案。并进行技术、经济分析论证，最后对所选择方案绘出变电所主接线装置图和系统图。小区变电所的主接线方案基本要求：（1）保证供电的可靠性，满足负荷用电的要求；（2）在保证可靠供电的前提下，主接线应简单，运行方便；（3）主接线应有一定的灵活性；（4）结合小区的发展规划，应留有扩建的余地；（5）在保证可靠运行的基础上，力求投资少，年运行费用低。5.1 变电所主接线方案的评价根据甲方的需求及工程的设计要求，选择高低压侧均为单母线分段的变电所主接线方案。对该方案的评价可从以下几方面着手：首先，从技术指标方面考虑，该方案的供电可靠性和运行灵活性都比较高，在高低压母线侧发生短路时，仅故障母线段停止工作，非故障段仍可继续运行，可缩小母线故障时停电范围，同时对重要用户可从不同母线分段引出双回路供电，供电可靠性及运行灵活性相当高。其次，从经济指标方面考虑，虽然该方案的初投资比较高，但从年运行费用包括设备折旧费，设备维护费和年电能损耗费考虑，该方案又有许多优越之处。故本工程设计变电所采主接线方案用该方案。5.2 变电所主接线方案的确定（1）电源进线：为满足小区负荷的要求，本变电所采用两路10kV电源进线，一路由小区附近的电缆线引进，此作为正常工作电源；另一路为联络线，从山东农业大学南校区的联络线取得，为本小区负荷取得备用电源。（2）母线：高低压母线采用断路器分段的单母线制，母线分段开关通常闭合，并采用备用电源自动投入装置，以提高供电的可靠性。为测量、监视、保护和控制主电路设备的需要，每段母线上接电压互感器，进出线上均串有电流互感器，为了防止雷电过电压侵入配电所时击毁其中的电气设备，每段母线上装设避雷器，与电压互感器同设在进线隔离柜中，共用一组高压隔离开关。（3）高压配电出线：该变电所有两路高压出线。这两路出线分别由两路母线经断路器配电给两台变压器。所有出线断路器的母线侧采用抽屉式开关柜，由于这里的高压配电线路是由高压母线来电。因此其出线断路器需在其母线侧装隔离开关，以保证断路器和出线的安全检修。（4）低压配电出线：该变电所的27路低压出线均装设刀开关+断路器供电给21栋楼和小区照明、消防用电及变配电室照明供电,其余出线为备用。低压配电采用TN-C-S三相五线制供电系统。并在入楼时统一接地。6 短路电流计算6.1 短路计算的目的及步骤6.1.1 短路电流的原因与危害电力系统在运行中，由于多种原因，难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。根据运行经验，破坏电力系统正常运行的故障最为常见而且危害最大的是各种短路，所谓短路是指电位不同的点在电气上被短接。在三相系统中，短路的基本类型有：三相短路、两路短路、两相接地短路、单相短路和单相接地短路等。三相短路时，三相短路回路中的阻抗相等，三相电压和电流仍然保持对称，属于对称短路。其他形式的短路，由于短路回路三相阻抗不相等，三相电压和电流均不对称，属不对称短路。表41列出了短路的基本类型及其特点。表6-1：短路的种类及特点短路种类特点三相短路三相同时在一点短接，属于对称短路两相短路两相同时在一点短接，属于不对称短接单相短路三相四线制系统中，相线与中性线在一点短接，属于不对称短接两相接地短路中性点不直接接地系统中两相与地短接，属于不对称短接单相接地短路中性点直接接地系统中，一相与地短接，属于不对称短接除了上述短路外，对变压器和电动机等电气设备还可能发生一相绕组的匝间及层间短路。根据运行经验统计，在三项系统中最为常见的单相接地短路。三相短路在短路故障中占得比例最小，但三相单路电流值最大，造成的危害最严重。因此，在选择电气设备时，常以三相短路参数作为计算依据。造成短路故障的原因很多，主要有以下几个方面：（1）绝缘损坏。电气设备年久陈旧，绝缘自然老化，绝缘瓷瓶表面污秽，使绝缘下降；绝缘受到机械性损伤；供电系统受到雷电的侵袭或者在切换电路时产生过电压，将电气装置绝缘薄弱处击穿，都会照成短路。（2）误操作。例如，带负荷拉切隔离开关，形成强大的电弧，造成弧光短路；或者低压设备误接入高压电网，造成短路。（3）鸟兽危害。鸟兽跨越不等电位的裸漏导体时，造成短路。（4）恶劣的气候。雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或者导线覆冰引起电杆倾倒等。（5）其他意外事故。挖掘沟渠损伤电缆起重机臂碰触架空导线，车辆撞击电杆等。短路时系统的阻抗大幅度减小，而电流则大幅度。通常短路电流可达正常正常工作电流的几十倍甚至几百倍，在大电力系统中短路电流可达几万甚至是几十万安培。这样大的短路电流将产生极大的危害，归纳起来其危害有以下几种：（1）损害电气设备。短路电流产生的电动力效应和热效应，会使故障设备及短路回路中的其他电气设备遭到破坏。（2）影响电气设备的正常运行。短路时电网电压骤降，使电气设备不能正常运行。（3）影响系统的稳定性。严重的短路会使并列运行的发电机组失去同步，造成电力系统解列。（4）造成停电事故。短路时，电力系统的保护装置动作，使开关跳闸，从而造成大范围停电。越靠近电源，停电范围越大，造成的经济损失也越严重。（5）产生电磁干扰。不对称短路的不平衡电流，在周围空间将产生很大的交变磁场，干扰附近的通讯线路和自动控制装置的正常工作。由此可见，短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素。此外还应正确地选择电气设备，使电气设备在短路电流的作用下不致损坏；正确选择和整定保护装置，使其能在发生短路时，迅速、准确地把故障线路和设备从电网中切除，尽量减少短路所造成的危害和损失。6.1.2 短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面：（1）选择断路器，确保最严重的短路也能可靠地被切断或重合闸（2）校验设备，确保短路电流不会烧坏或折断电气设备（3）计算继电保护整定值并校验灵敏度（4）校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定就要用到短路冲击电流、稳态短路电流、短路容量（5）接地装置的设计，也需用短路电流。6.1.3 短路电流计算的一般规定（1）计算的基本情况1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；4）所有电源的电动势相位角相同；5）应考虑对短路电流值有影响的所有的元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大安全电流有效值时才予以考虑。（2）接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）计算容量：按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建设后510年）（4）短路种类 ：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。（5）短路计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。6.2 短路电流计算6.2.1 短路计算主接线图图6-1：最大小运行方式主接线图6.2.2 短路计算等效阻抗图图6-2:最大运行方式阻抗图图6-3：最小运行方式阻抗等效图6.2.3 电抗标幺值计算已知条件进线的导线为通用电力电缆，截面为95平方毫米。电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MV.A，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5S。 基准容量： （1）电力系统电抗标幺值计算：系统C2：系统容量：；0.2；0-系统容量(MVA)；-基准容量(MVA)；X1-正序阻抗标幺值;X2-负序阻抗标幺值。（2）线路电抗标幺值计算：1）铜芯电力电缆：线路型号：通用 150；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压：0.06531X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。2）铜芯电力电缆：线路型号：通用 150；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压： ；0.06531X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。3）铜芯电力电缆：线路型号：通用 150；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压： ； 0.06531X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。4）铜芯电力电缆：线路型号：通用 120；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压： ；0.06531X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。5）铜芯电力电缆：线路型号：通用 150；单位长度电抗：0.072；线路长度：1（km）基准电压：；0.06531X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电抗值()；- 线路平均电压值(kV)；L - 线路长度(km)。6）铜芯电力电缆：线路型号：通用 95；单位长度电抗：0.076；线路长度：6（km）。基准电压：；0.37515X* - 正、负序电抗标幺值；X - 线路单位长度各序电