《变电所设计》doc版.doc

物理与电子工程学院课程设计报告课 程 工厂供电 题 目 35KV总降变电所电气一次部分设计 专 业 电气工程及其自动化 学 号 1209040406 姓 名 王琴 指 导 教 师 李丽 学 期 2014-2015学年度第二学期 工厂供电课程设计任务书指导教师：赵 欣一、课程设计的目的本次课程设计是对工厂总降变电所而言。通过课程设计的教学实践活动达到：1）巩固“总降变电所电气部分”课程的理论知识；2）掌握变电所电气部分的设计基本方法；3）培养学生独立分析和解决问题的能力，增强实际工程设计技能。二、原始资料1、负荷资料车间项目车间变电所1234生活区负荷（KW）45038032035095功率因素（cosj）0.760.660.870.751负荷类别二三二一三二次侧电压（V）38038010000380380最大负荷利用小时数350055003500450018002、各车间和生活变电所的地理位置图比例：1公分（1格）=200米35241图例：车间变电所生活变电所高压电机总降变电所3、电源资料总降变电所从4.5KM处的区域变电所和17KM的火电厂分别引出35KV的线路。4、气象资料该厂位于海拔1000M处，最热月的平均温度为28，最执月的最高温度为35，最热温度为39，最低温度为-3，最热月地下0.8M处平均温度25，雷瀑日数52.2（日/度）。5、水文地质资料当地为多石土壤，3M以下为砂岩，地下水走2M以下，土壤没有腐蚀性。三、课程设计内容课程设计内容只要求工厂总降变电所设计电气一次部分初步设计的内容。在内容上具体做到以下几点：1对原始资料的分析1）负荷情况：负荷的性质及总降所处的地理位置、电压等级、进出线等；2）环境条件：当地的气温、湿度、海拔高度、雷电、污染、地质水文资料；3）设备的工作性质，各种电器的性能工作情况。2确定总降电气主接线方案1）根据要求，分析原始资料，拟定出若干可行方案进行全面的技术、经济比较，确定最优接线方案；2）短路电流的计算：确定主接线的运行方式，绘制等值网络图，计算各短路计算点的三相短路电流；3）选择主要电器设备，包括主变压器、厂用变压器、断路器、补偿电容器、各种开关电器及导线、电缆。4）绘制电气主接线图及平面布置图；5）编写设计说明书，包括基本资料和原始数据、方案选择论证、主要计算方法及结果。四、课程设计的要求课程设计应根据设计任务书，遵循国家标准，执行国家的技术经济政策，做到安全可靠供电，近期为主，考虑发展，统筹兼顾，厉行节约。说明书、设计图：要求文字说明简明扼要，有分析论证、提出问题、解决问题，设计图纸做到内容完整，清晰整齐。五、设计成果1说明书一份2主接线图一张（0号图纸）*3总降平面布置图一张（1号图纸）六、参考资料1国家标准GB4728-84 、85 电气图用图符号国家标准出版社。2工厂配电线路及变电所设计计算 段建元编。3工厂配电设计手册北京 水利电力出版社 1983。4工厂常用电气设备手册北京水利电力出版社上册1984。5教材。二零一五年五月八35KV总降变电所电气一次部分设计学 生：刘明月指导老师：赵 欣摘 要：工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所,低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：负荷的计算，交配电所所址和型式的选择，变压器的数量、容量、型号选择，短路电流计算，电气设备的选择和校验等。关键词：负荷计算；短路电流计算；主变保护；电气设备选择 The 35 KV always declines substation electricity a part a designUndergraduate: Liu MingyueSupervisor:ZhaoxinAbstract: The factory power supply system is to decline the electric power of electric power system to press to assign electric power again to go to in each factory premises or the car, it is decline by the factory to press a substation, the high pressure goes together with electric wire road, car substation, the low pressure goes together with electric wire road and uses electricity equipment to constitute.The factory always declines to press a substation and goes together with an electricity system design, is the request which produces a craft to the burden according to burden amount and property of each car, and burden layout, combine a national power supply circumstance.Resolve the safe credibility to each section, the distribution of the economic and technical problems of electric power .It the basic contents have several aspects as follows:the calculation of the load,the choice of the site and type of the distribution,the number and capacity,model of transformers selection,short circuit current calculation,the choice of electrical equipment and inspection,ect.Keywords: Load calculation,short circuit current calculation,main transformer protection,the choice of electrical equipment.目录绪论11负荷计算21.1负荷计算的意义21.2负荷计算方法21.3负荷计算数据21.3.1车间一的计算负荷21.3.2车间二的计算负荷31.3.3车间四计算负荷41.3.4生活区的计算负荷41.3.5车间三（高压电机）计算52交配电所所址和型式的选择52.1交配电所所址选择的一般原则52.2负荷中心的确定53变压器的选择73.1车间变电所变压器的确定及补偿电容器的选择73.2主变压器的确定73.2.1主变压器台数的确定83.2.2所选变压器型号及参数84变配电所主接线方案设计94.1设计原则和要求94.2主接线方案确定105短路电流计算115.1短路电流的概述115.2短路回路参数的计算115.2.1标么值法115.2.2短路计算过程136一次设备的选择和校验166.1一次设备选择和校验的条件和项目166.1.1按正常工作条件选择166.1.2按短路条件校验177防雷接地227.1防雷保护装置227.2防雷接地设计237.3过电压接地保护23总结25参考文献26致 谢27绪论 工厂供电，即指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电. 电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。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。在企业工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要 的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2)可靠：应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。（4）经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部 的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了保证工厂供电的正 常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采用自动装置，将计算 机应用到工厂配电控制系统中去。 工厂供电设计的一般原则： 按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv及以下设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原 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，电能质量合格，技术先进和经合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、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。 本次设计的是对35Kv的总降变电所而言，通过对车间变电所得车间负荷计算，容量补偿，短路计算，从而选择变压器的容量和类型，电线的类型及开关柜的类型4。利用负荷功率距法确定负荷中心，结合条件环境，并经技术、经济比较后合理选择负荷中心。1负荷计算1.1负荷计算的意义计算负荷是根据已知的工厂车间的额定功率来确定的，预期不变的最大假想负荷。它是设计是作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电源及互感器等额定参数的重要依据。负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热危险,轻者使 线路和配电设备寿命降低,重者影响供电系统的安全运行.负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。1.2负荷计算方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等。常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷。1.3负荷计算数据按照设计任务书上的资料，负荷数据如下： 一年按365天计算: = 1.3.1车间一的计算负荷有功计算负荷：=0.95450=270.2 kw无功计算负荷= tan=270.2=231kvar视在计算负荷：KVA计算电流： =540 A按照规定，变电所高压侧的0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗QT远大于其有功功率损耗，一半=(45) ，因此在变压器的低压侧进行无功补偿时，低压侧的功率因数应略高于0.90，这里取=0.92。要使低压侧功率因数由0.76提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为:=270.2(tanarccos0.76tanarccos0.92)115.96kvar取 =120kvar补偿后的变压器容量和功率因数： = =292 KVA查工厂供电附录表5得：因此变压器的容量可以从选315KVA。型号：S9-315/10 变压器的损耗：=0.01=0.01292=2.92 kw =0.05=0.05292=14.6kvar高压侧的计算负荷： = +=270.2+2.92=273.12KW = -+=231-120+14.6=125.6kvar = 补偿后的功率因数：=0.9090.9 这一功率因数满足要求。1.3.2车间二的计算负荷 根据车间一的步骤，计算车间二的数据如下：有功计算负荷：=0.95380=286 kw无功计算负荷：= tan=286=325.5kvar视在计算负荷：KVA计算电流： =658.4 A =286(tanarccos0.66tanarccos0.92)203.7kvar先取QC=205kvar，经过计算后，功率因数达不到0.9。说明了补偿不够，要加大补偿容量。取 =205kvar时， = =310KVA因此变压器的容量可以选315 KVA。型号：S9-315/10 变压器的损耗：=0.01=0.01310=3.10kw =0.05 =0.05310=15.5kvar高压侧的计算负荷：= + =286+3.10=289.10KW = -+=325.5-205+15.5=136kvar = 补偿后的功率因数：=0.9040.9 这一功率因数满足要求。1.3.3车间四计算负荷有功计算负荷：=0.95350=238.3 kw无功计算负荷：= =238.3=210.2kvar视在计算负荷：KVA计算电流: =482.7 A=238.3(tanarccos0.75tanarccos0.92)108.6kvar取=110kvar 时， = =300.5KVA因此变压器的容量可以从选315 KVA。型号：S9-315/10变压器的损耗：=0.01=0.01300.5=3.005 kw =0.05 =0.05300.5=15.025kvar高压侧的计算负荷：= + =238.3+3.005=241.305 KW = -+=210.2-110+15.025=115.225kvar=267.4KVA补偿后的功率因数：=这一功率因数满足要求。1.3.4生活区的计算负荷有功计算负荷：=0.9595=40.9 kw无功计算负荷：= =40.9=0kvar视在计算负荷：KVA计算电流： =62.14A由于生活区的功率因数已经为1了，所以不需要再在变压器的低压侧安装电容补偿。1.3.5车间三（高压电机）计算有功计算负荷：=0.95320=192.2 kw无功计算负荷：= =192.2=79.65kvar视在计算负荷：KVA计算电流： =12.75A由于此车间的电压是10KV，所以算补偿时应与下一级的负荷之和一起来计算补偿容量。2交配电所所址和型式的选择2.1交配电所所址选择的一般原则选择工厂变、配电所的所址，应根据下列要求并且经技术、经济比较后择优确定。接近负荷中心；进出线方便；接近电源侧；设备吊装和运输方便；不应设在有剧烈振动和高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源的下风侧；不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；不应设在有爆炸危险环境、有火灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB 50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范；不应设在地势低洼和可能积水的场所；高压配电所尽量与邻近车间变电所或有大量高压设备的厂房合建在一起。2.2负荷中心的确定利用负荷功率距法确定负荷中心：在工厂平面图的下方和左侧，分别作为一直角坐标的X轴和Y轴，然后测出个车间（建筑）和生活区负荷点的坐标位置，例如, ， 。而工厂的负荷中心假设为,其中；仿照力学中计算重心力矩方程，可得负荷中心的坐标。这里必须指出：负荷中心虽然是选择变电所位置的重要因素，但是不是唯一因素。因此负荷中心的计算不必要求十分精确。变配电所的所址，必须全面分析比较后择优选择。各车间和生活变电所的地理位置图，比列：1公分（格）=200米。以此图建立x, y轴坐标：以左下表格边间为坐标原点，可以得出各点坐标大概数字如下：（1000，380）（2200，1600）（150，1950）1000，1200）（3100，1850）=270.2； =286； =192.2；=238.3；=40.9； =1027.6所以负荷中心的坐标为：P(，)代入数据得： P(1259，1262)换算知：P在表中占得格子数为：X=6.30格,Y=6.31格。由计算可知工厂的负荷中心，根据交配电所所址选择原则，高压配电所尽量与邻近车间变电所或有大量高压设备的长发合建在一起。可以择优选择一个坐标作为负荷中心。选择坐标（1200,1700）为负荷中心。 35KV电源进线 35241图例：车间变电所生活变电所高压电机总降变电所3变压器的选择为保证供电的可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器。对于大型超高压枢纽变电所，装设两台大型变压器，当一台发生故障时，要切断大量负荷是很困难的，因此，对大型枢纽变电所，根具工程具体情况，应安装24台主变压器。这种装设方法可以提高变电所的供电可靠性，变压器的单台容量以及安装的总容量皆可有所节约，且可根据负荷的实际增长的进程，分别逐台装设变压器，而不致积压资金。当变电所装设两台以及以上的主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余变压器容量至少能保证所供的一级负荷或为变电所全部负荷的60%75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。 本次设计的是线变阻，选择按备用要求，每台按变压器的最大负荷选择。正常情况下两台变压器都参加工作，这时，每台变压器均承受50%最大负荷，这种备用及能满足正常工作时经济运行的要求，又能在故障情况下承担全部负荷，是比较合理的备用方式。3.1车间变电所变压器的确定及补偿电容器的选择 变电所对功率因数有这样高的要求，仅仅依靠提高自然功率因数的办法，一般不能满足要求。因此，变电所需装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。按照我国原电力工业部1996年颁布实施的供电营业规则规定：用户应在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到以下规定：100KVA及以上高压供电的用户，功率因数为0.9以上。其他电力用户和大，中型电力排灌站，功率因数为0.85以上。在本课程设计中，采用并联电容的方法进行无功功率的补偿。各车间变压器及主变压器的容量及型号根据计算负荷数据，选择变压器时应注意有10%的余量，以保证变压器稳定、安全的运行。3.2主变压器的确定装有两台主变压器的变电所每台主变压器的容量SNT不应小于总负荷的60%70%，SNT(0.60.7) S30 ，同时每台主变压器的容量SNT不应小于全部一、二级负荷之和本次设计计算数据可由1.3负荷计算数据得到S30。=0.95(273.12+289.10+241.305+40.9+192.2)=984.79KW=0.97(125.6+136+115.225+0+79.65) =442.78kvarS30=1075SNT=0.71079.8=755.86 KVA=300.6+220.9+267.4=755.86取两台主变压器的容量为并联运行时可以满足要求。3.2.1主变压器台数的确定主变压器台数的应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜安装两台以上的主变压器。(1)有大量一级负荷或二级负荷。(2)季节性负荷变化大，适于采用经济运行方式。(3)集中负荷大，列如大于1250KVA时。=100%=0.95=0.95(273.12+289.10+241.305+40.9+192.2)=984.79KW=0.97(125.6+136+115.225+0+79.65) =442.78kvar= = =1079.8 KVA=0.912因为,所以不需要补偿。3.2.2所选变压器型号及参数表3-1 变压器型号及容量数据型号额定容量KVA台数额定电压KV补偿容量QCkvar功率因数连接组标号阻抗电压%高压低压 S9-800/35800235+5%0.4不补偿0.9126.51#变压器S9-315/10315111，10.510，6.360.41200.90942#变压器S9-315/1031512050.90443#变压器S9-315/1031521100.90244#变压器S9-50/10501不补偿14说明：、是两台主变压器，1 #、2#、3#、4#变压器分别装设在车间变电所1、车间变电所2、车间变电所4和生活区。车间4为一级负荷应装设两台变压器。为补偿后工厂的功率因数。4变配电所主接线方案设计4.1设计原则和要求1.安全性(1)在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。(2)在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。 (3)在装设高压熔断器的-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。(4)交配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。2.可靠性(1)变配电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或一回6KV以上专用架空线或电缆线供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆并联供电，且每根电缆应能承受100%的二级负荷。(2)变配电所的非专用电源进线侧，应装设带保护短路的断路器或负荷开关-熔断器。(3)对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变电所采用放射式的高压配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。(4)变电所低压侧的总开关，宜采用低压熔断器。当低压侧为单母线分段，且有自动切换电源要求时，低压总开关和低压母线分段开关，均应采用低压熔断器。3.灵活性(1)变配电所的高低压母线，一般采勇单母线或单母线分段接线方式。(2)35KV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥式接线和线路-变压器。(3)变配电所的主接线方案应与主变压器的经济运行要求相适应。4.经济性(1)变配电所的主接线在满足运行要求的前提下应力求简单。(2)中小型工厂变电所，一般可采用高压少油断路器。(3)工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电能表用。 变电站主接线的设计要求，根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定。通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用短路器数目教少的接线，以节省投资，随出线数目的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线，以便于扩建。610KV馈线应选轻型断路器，如SN10型少油断路器或ZN13型真空断路器；若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使变压器低压侧分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器，一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器。故综合从以下几个方面考虑：(1) 断路器检修时，是否影响连续供电；(2)线路能否满足,类负荷对供电的要求；(3)大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。主接线方案的拟定：对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。4.2主接线方案确定变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。本次设计工厂35KV总降变电所，地位较为重要，应尽量保证供电的可靠性，又由于是总降变电所，从经济性来考虑主接线不宜复杂。(1)只装有一台主变压器的总降变电所主接线通常采用一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线。一次侧采用断路器为主开关。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适用于三级负荷。(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷。这种内桥式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。(3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接线这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所。(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的情况。(5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大提高，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在企业中少用，主要用于电力系统中。综合上述的主接线方案的比较,一次侧选用线路变压器组接线方式,即采用两台变压器分列运行,二次侧采用单母分段接线方式。5短路电流计算5.1短路电流的概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统。5.2短路回路参数的计算在进行短路电流计算时，首先需要计算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的计算通常采用有名值和标么值两种计算方法。前一种计算方法主要适用于1KV以下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电力系统中。5.2.1标么值法标么值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有*号的下标以示区别，标么值乘以100，即可得到用同一基准值表示的百分值。在标么值计算中。首先要选定基准值。虽然基准值可以任意选取，但实际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标么值清晰可见，如选取基值功率为100MVA和短路点所在网路的平均额定电压为基准电压。尚须指出，在电路的计算中，各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式，也就是说在三相电路中，电流、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关系：表5-1标么值换算公式序号元件名称标幺值有名值（）短路功率（MVA）备注1发电机（或电动机）=SNG、发电机的额定容量，MAV及其次暂态电抗SNT、UK%变压器的额定容量MAV及其短路电压的 百分值UNR、INR、XR%电抗器的额定电压、额定电流及电抗百分值Uav电抗器或线所在网路的平均额定电压PT变压器短路损耗KW2变压器RT=XT=3电抗器4线路表5-2电力线路每相的单位长度电抗平均值线路结构线路电压35KV以上610KV220380V架空线路电缆线路0.40.120.350.080.320.0665.2.2短路计算过程 图5-1短路等效电路图1.当由区域变电所供电时，架空线路为4.5km。=36.75KV, =10.5KV,取基准值=100MVA ,=1000MVA= =1.57 KA ,=5.5 KA电力系统的电抗标么值：=0.1架空线路的电抗标么值，查表5-2得，=0.4= =0.44.5=0.133电力变压器的电抗标么值：=,=5 ,=41)当k-1点发生短路时图5-2 k-1点短路等效电路图总电抗 =0.1+0.133=0.233三相短路电流周期分量有效值 =6.738 KA其他三相短路电流= = =6.738 KA=2.55 =2.556.738=17.182 KA=1.51=10.174 KA三相短路容量=429.18 MVA2)当k-2点发生短路时 图5-3 k-2点短路等效电路图总电抗 =0.1+0.133+=2.233三相短路电流周期分量有效值 =2.463 KA 其他三相短路电流= = =2.463 KA =2.55 =2.552.463=6.281 KA =1.51=3.719 KA三相短路容量 =44.78 MVA表5-3短路电流计算表短路计算点三相短路电流/KA 三相短路容量 /MVAk-16.7836.7836.78317.18210.174 429.18k-22.4632.4632.4636.2813.719 44.782.当由火力发电产供电时，架空线路为17km。=36.75KV, =10.5KV,取基准值=100MVA =1000MVA = =1.57 KA , =5.5 KA电力系统的电抗标么值：=0.1架空线路的电抗标么值，查表的到，=0.4 = =0.417=0.5用标么值的方法按上计算方法可得k-1和k-2点的短路电流。1)当k-1点发生短路时总电抗 =0.1+0.5=0.6三相短路电流周期分量有效值 =2.617KA其他三相短路电流= = =2.617 KA =2.55 =2.552.617=6.673 KA =1.51=4.036 KA三相短路容量 =166.7 MVA2)当k-2点发生短路时总电抗 =0.1+0.5+=2.6三相短路电流周期分量有效值 =2.115 KA 其他三相短路电流= = =2.115 KA =2.55 =2.552.115=5.393 KA =1.51=3.194 KA三相短路容量 =38.46 MVA表5-4短路电流计算表短路计算点三相短路电流/KA 三相短路容量 /MVAk-12.6172.6172.6176.6734.036 166.7k-22.1152.1152.1155.3933.194 38.466一次设备的选择和校验6.1一次设备选择和校验的条件和项目为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：1）按正常工作条件包括电压，电流，频率及开断电流等选择；2）按短路条件包括动稳定度和热稳定度进行校验；3）考虑电气设备运行的环境条件如温度，湿度，海拔高度以及有无防尘，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度级等进行选择； 选择一次设备时应考虑和校验的项目如表6-1所示。 表6-1一次设备的选择和校验的项目一次设备名称额定电压/V额定电流/A开断电流/KA短路电流校验动稳定热稳定高低压熔断器 高压隔离开关 高压断路器 电流互感器 电压互感器 并联电容器 母线 电缆 注：表中“”表示为必须校验项目，“”表示为不必校验项目。6.1.1按正常工作条件选择1. 按工作电压选择 设备的额定电压一般不应小于系统的额定电压,即 必须说明：按GB/T110221999高压开关设备和控制设备标准的共同技术