毕业设计（论文）-小型变电所的设计.doc

毕 业 设 计 （说 明 书） 题 目：小型变电所的设计 姓 名： 杨梦雯 学 号： 20112004512 平顶山工业职业技术学院 2014 年 5 月 8 日 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 任 务 书 姓名 杨梦雯 专业班级 小型变电所的设计 任 务 下 达 日 期 2014 年 2 月 18 日 设计（论文）开始日期 2014 年 2 月 25 日 设计（论文）完成日期 2014 年 4 月 30 日 设计（论文）题目： 小型变电所的设计 指 导 教 师 曹翾 院（部） 主 任 郭 宗 跃 2014 年 5 月 8 日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计答辩委员会记录 电力工程 学院 机电一体化（对外） 专业，学生 杨梦雯于 2014 年 6 月 10 日进行了毕业设计（论文）答辩。 设计题目： 小型变电所的设计 专题（论文）题目： 小型变电所的设计 指导老师： 曹翾 答辩委员会根据学生提交的毕业设计材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会 讨论评定，给予学生 杨梦雯 毕业设计成绩为 。 答辩委员会 人，出席 人 答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， , 。 平顶山工业职业技术学院 毕业设计评语 第 页 共 页 学生姓名： 杨梦雯 专业班级 机电一体化（对外）4 班 年级 2011 毕业设计题目：小型变电所的设计 评 阅 人： 指导教师： 曹翾 （签字） 2014 年 6 月 12 日 成 绩： 系 主 任： 郭宗跃 （签字） 2014 年 6 月 12 日 毕业设计及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 I 页 摘 要 本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。 从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来 考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110KV，35KV，10KV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变 压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持 续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙 套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了本次设计。 关键词关键词：变压器选择 接线方式 设备选择 短路电流 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 II 页 目 录 摘摘 要要 .I I 第一章第一章 绪论绪论 .1 1 1.1 待设计变电所地位及作用 .1 1.2 变电所负荷情况及所址概况 .1 第二章第二章 电气主接线设计电气主接线设计 .2 2 2.1 主接线的设计原则和要求 .2 2.2 主接线方案的选择 .3 2.3 主接线方案的最后确定.7 第三章第三章 负荷计算及变压器选择负荷计算及变压器选择 .1010 3.1 负荷计算.10 3.2 变压器的选择 .12 3.3 所用变台数、容量和型式的确定 .13 第四章短路电流的计算第四章短路电流的计算 .1515 4.1 产生短路电流的原因及危害 .15 4.2 短路电流计算的目的和方法 .16 4.3 短路电流计算 .16 第五章第五章 主要电气设备选择主要电气设备选择 .2020 5.1 高压断路器的选择 .21 5.2 隔离开关的选择 .22 5.3 各级电压母线的选择 .23 5.4 电流互感器的选择 .24 5.5 电压互感器的选择 .25 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 III 页 第六章第六章 变压器的保护变压器的保护 .2727 6.1 继电保护 .27 6.2 过流保护 .28 第七章第七章 防雷与接地方案的设计防雷与接地方案的设计 .3131 7.1 接地装置的设计 .31 7.2 防雷保护 .31 总总 结结 .3535 致致 谢谢 .3636 参参 考考 文文 献献 .3737 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 1 页 第一章 绪论 1.1 待设计变电所地位及作用 按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建 1 中型 110KV 变电所。该 变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高 供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。 1.2 变电所负荷情况及所址概况 本变电所的电压等级为 110/35/10。变电所由两个系统供电，系统 S1 为 600MVA，容抗为 0.38, 系统 S2 为 800MVA，容抗为 0.45。线路 1 为 30KM, 线路 2 为 20KM, 线路 3 为 25KM。该地区自然条件：年最高气温 40 摄氏度，年最底气温- 5 摄氏度，年平均气温 18 摄氏度。出线方向 110KV 向北，35KV 向西，10KV 向东。 所址概括，中部平原地区，面积为 9080 平方米左右，自然条件较好，雨水与 风力影响不大，土壤电阻率为 7000.cm 左右。 本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短 路计算，对变电所进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电所一次部分设计。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 2 页 第二章 电气主接线设计 2.1 主接线的设计原则和要求 现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电 力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电所和电 力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电所主接 线必须满足以下基本要求。 1 运行的可靠 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时 间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 2 具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的， 而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范 围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复 杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于 简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停 电。 4 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小， 占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 5 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考 虑到具有扩建的可能性。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 3 页 2.2 主接线方案的选择 6220KV 高压配电装置的接线分为： 有汇流母线的接线、单母线、单母分段、双母线、双母分段、增设旁路母线或旁 路隔离开关等。无汇流母线的接线，变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 6220KV 高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级 的高低和回路数的多少，有一个大致的适合范围： 1、单母线接线 图 2-1 单母线接线方式图 （1）优点 接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不 担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。 （2）缺点 不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用 隔离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的 母线分开后才能恢复到非故障段的供电。 （3）适用范围 一般只适用于一台变压器的以下三种情况： 6220KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回； 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 4 页 3563KV 配电装置的出线回路不超过 3 回； 110220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。 2、单母线分段接线 (1) 优点： 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源 供电； 当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间 断供电和不致使重要用户停电。 (2)缺点： 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内 停电； 当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越； 扩建时需向两个方向均衡扩建。 (3) 适用范围： 610KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时； 3563KV 配电装置出线回路数为 48 回时； 110220KV 配电装置出线回路数为 34 回时。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 5 页 图 2-2 单母线分段接线图 3、双母线接线 T Q F W 1234 图 2-3 双母线接线图 双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联络路断路器 并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，按一般回 路母线连接的方式运行。 注意：在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先 通后断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器 TQF 两侧的隔离开关， 再合上 TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通 备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联 断路器 TQF 及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 1优点 (1)供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一 组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。 (2) 调度灵活 各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运 行方式调度和潮流变化的需要。 (3) 扩建方便 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 6 页 向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配， 不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母 线段时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 (4) 便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一母线上。 2缺点 (1)增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。 (2)当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了避免隔离开 关误操作,需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 3适用范围 当出线母线数或母线电源较多,输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供 电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下： (1)6220KV 配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时； (2)3563KV 配电装置,当出线回路数超过 8 回路或连接的电源较多负荷较大时； (3)110220KV 配电装置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110220KV 配电装 置，在 系统中居重要地位出线回路在 4 回路及以上时。 4、双母线分段接线 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 7 页 图 2-4 双母线分段接线图 220KV 进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是： 1、当进线回路数为 1014 时,在一组母线上用断路器分段； 2、当进线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用断路器分段； 3、在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器； 4、为了限制 220KV 母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段。 2.3 主接线方案的最后确定 2.3.1 110KV 电气主接线 由于此变电所是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为 地区性负荷。变电站 110KV 侧和 10KV 侧，均为单母线分段接线。110KV220KV 出 线数目为 5 回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为 4 回及以上的配电装置。 在采用单母线、分段单母线或双母线的 35KV110KV 系统中，当不允许停电检修断 路器时，可设置旁路母线。 根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，方案单母线分段带旁母接 线和方案双母线带旁路母线接线。如图 2-5 及图 2-6 所示 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 8 页 图 2-5 单母线分段带旁母接线图 图 2-6 双母线带旁路母线接线图 对图 2-5 及图 2-6 所示方案、综合比较，在技术上（可靠性、灵活性）第种 方案明显合理，在经济上则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠 性和灵活性。 经过综合分析定选第种方案为设计的最终方案。 110K V 35KV S1S2 10KV 站用 变 主变 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 9 页 图 2-7 主接线图 2.3.2 35KV 电气主接线 电压等级为 35KV60KV，出线为 48 回，可采用单母线分段接线，也可采用双 母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接 线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35KV60KV 出线多为双 回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为 23 天。 ）所以，35KV60KV 采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。 据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。方案单母线分段带旁母接线和方案 双母线接线，如图 2-5 和 2-3 所示。 经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案 ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。 2.3.3 10KV 电气主接线 610KV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时，可采用单母线分段接线。而双 母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较 高的场合。故两种方案：方案单母线分段接线，方案双母线接线。如图 2.2 和图 2.3。 经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。 所以选用方案。 2.3.4 站用电接线 一般所用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种 方案。比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案。第三章 负荷计算 及变压器选择 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 10 页 第三章 负荷计算及变压器选择 3.1 负荷计算 工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量，但是这 种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷称为计算负荷，从而根据计算负荷 按照允许发热条件选择供电系统的导线截面，确定变压器容量，制订提高功率因数的 措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等，是一件较为复杂的事。 3-1 负荷统计表 序 号 负荷类别 户数、 台数 用电指标 (kW) 设计负荷 (kW) 1 住宅用电 68642744 2 商铺用电 1043312 3 物管用电 420.040 4 幼儿园用电 250.040 5 电梯用电 150.030 6 同期系数 7 建筑部分用电 共计 要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。 首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷） 、10KV 负荷、 35KV 负荷和 110KV 侧负荷。由公式 %1 cos 1 n i tc p KS （3-1） 式中 sC某电压等级的计算负荷 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 11 页 kt同时系数（35KV 取 0.9、10KV 取 0.85、35KV 各负荷与 10KV 各负荷之间 取 0.9、站用负荷取 0.85） %该电压等级电网的线损率，一般取 5% P、cos各用户的负荷和功率因数 1、站用负荷计算 由公式 3-1 得： S 站=0.85(91.5/0.85)(1+5%) =96.075KVA 0.096MVA 2、10KV 负荷计算 由公式 3-1 得： S10KV=0.85(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)0.85+3/94 (1+5%) =38.675WVA 3、35KV 负荷计算 由公式 3-1 得： S35KV=0.9(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85(1+5%) =27.448MVA 4、110KV 负荷计算 由公式 3-1 得： S110KV=0.9(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) (1+5%)+ S 站 =68.398+0.096 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 12 页 3-2 负荷计算结果表 序号负荷类别安装容量（Kw)需要系数 功率因 数 无功因 数 1 住宅照明 63240.260.880.54 2 电梯 3780.30.551.52 3 公共照明 553.40.650.880.54 4 商业照明 2140.70.880.54 5 幼儿园 1210.70.880.54 6 会所 2170.70.880.54 7 水泵 22.50.70.80.75 8 合计 7829.9 9 有功同时 0.85 10 无功同时 0.9 11 补偿 400kVAR0.920.43 12 变压器容量 2x1600KVA 1*1250+1*1600kVA0.82 3.2 变压器的选择 主变台数确定的要求： 1.对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设 两台主变压器为宜。 2.对地区性孤立的一次变电所或大型专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压 器的可能性。 考虑到该变电所为一重要中间变电所，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考 虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 13 页 主变压器容量确定的要求： 1.主变压器容量一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年的负荷发展。 2.根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷 的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的 允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电所停运时，其余变压器容 量就能保证全部负荷的 6070%。S 总=68.494MVA 由于上述条件所限制。所以，两台 主变压器应各自承担 34.247MVA。当一台停运时，另一台则承担 70%为 47.946MVA。 故选两台 50MVA 的主变压器就可满足负荷需求。 变电所主变压器型式的选择： 具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器 容量的 15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变压器 采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且 规程上规定对电力系统一般要求 10KV 及以下变电所采用一级有载调压变压器。故本 所主变压器选用有载三圈变压器。我国 110KV 及以上电压变压器绕组都采用 Y 连接； 35KV 采用 Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35KV 以下电压变压器绕组都采用 连接。 故主变参数如下： 表 3-3 变压器参数表 电压组合及分接范围 阻抗电压 空载 电流 连接组 型号 高压中压低压 高-中高-低中-低 SFSZ9- 50000/110 11081. 25% 38.55%10.5-1110.517.56.5 1.3 YN,yn0, d11 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 14 页 3.3 所用变台数、容量和型式的确定 所用变台数的确定： 对大中型变电所，通常装设两台所用变压器。因所用负荷较重要，考虑到该变电 所具有两台主变压器和两段 10KV 母线，为提高所用电的可靠性和灵活性，所以装设 两台所用变压器，并采用暗备用的方式。 所用变容量的确定： 所用变压器容量选择的要求：所用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有 10%左 右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台所用变压器为采用暗备用方式，正常 情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器 因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。 S 站=96.075/(1-10%) =106KVA 所用变压器型式的选择： 考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的 目标，可选用干式变压器。 故站用变参数如下： 表 3-4 所用变压器参数表 电压组合 型号 高压 高压分 接范围 低压 连接组 标号 空载损 耗 负载损 耗 空载电 流 阻抗电 压 S9- 200/1 0 10;6.3;65%0.4Y,yn00.482.61.34 因本所有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的 电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。 根据设计规范第 3.7.1 条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 15 页 偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性 点不接地的星型接线。 电力工程电力设计手册规定：对于 35-110KV 变电所，可按主变压器额定容量 的 10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电 所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功 缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 16 页 第四章 短路电流的计算 4.1 产生短路电流的原因及危害 1.短路的原因 工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正 常进行。然而由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统 中最常见的故障就是短路。短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的 低阻性短接。造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能 是由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身质量低劣、绝缘强度不够而被正 常电压击穿，或设备质量合格、绝缘合乎要求而备过电压（包括雷电过电压）击穿， 或者是设备绝缘受到外力而造成短路。工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作， 或者误将低电压设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路。鸟兽包括（蛇、鼠等） 跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘， 也是导致短路一个原因。 2.短路的危害 短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路 电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害： （1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的 其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。 （2）短路时电路的电压骤降，严重影响电力设备的正常运行。 （3）短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠 近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。 （4）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去 同步，造成系统解列。 （5）不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交 变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 17 页 至使之发生误动作。 4.2 短路电流计算的目的和方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的 整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计 算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算 点。短路计算点要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。 接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。 在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明 其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当 作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方 法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法）和标幺制法（又称 相对单位制法） 。本设计采用标幺制法进行短路计算。 4.3 短路电流计算 4.3.1 最小运行方式下系统 （1）确定基础值 取 Sd = 100MVA,UC1 = 60KV,UC2 = 10.5KV 而 Id1 = Sd /3UC1 = 100MVA/(360KV) = 0.96KA Id2 = Sd /3UC2 = 100MVA/(310.5KV) = 505KA （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1电力系统（SOC = 310MVA） X1* = 100KVA/310= 0.32 2. 架空线路（XO = 0.4/km） X2* = 0.44100/ 10.52= 1.52 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 18 页 3. 电力变压器（UK% = 7.5） X3* = UK%Sd/100SN = 7.5100103/(1005700) = 1.32 绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 0.4KV 35KV K2 10KV K2 K3 110KV K1 图 4-1 等效电路图 求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*(K-1)= X1*X2*= 0.32+1.52= 1.84 三相短路电流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/X*(K-1)= 0.96/1.84 =0.52 其他三相短路电流 I(3) = I(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 19 页 ish(3) = 2.550.52KA = 1.33KA Ish(3) = 1.510.52 KA= 0.79KA 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/1.84=54.3 求 k-2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*(K-2) = X1*X2*X3*/ X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5 三相短路电流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) = 505KA/2.5 = 202KA 其他三相短路电流 I(3) = I(3) = Ik-23) = 202KA ish(3) = 1.84202KA =372KA Ish(3) =1.09202KA = 220KA 三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/2.5 = 40MVA 4.3.2 最大运行方式下系统短路电流计算 确定基准值 取 Sd = 1000MVA,UC1 =60KV,UC2 = 10.5KV 而 Id1 = Sd /3UC1 = 1000MVA/(360KV) =9.6 Id2 = Sd /3UC2 = 1000MVA/(310.5KV) = 55KA 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统（SOC = 1338MVA） X1*= 1000/1338= 0.75 架空线路（XO = 0.4/km） 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 20 页 X2* = 0.441000/602 =0.45 电力变压器（UK% = 4.5） X3* = X4* = UK%Sd/100SN = 7.51000103/(1005700) = 13.2 绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*(K-1) = X1*X2* = 0.75+0.45= 1.2 三相短路电流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)= 9.6KA/1.2 = 8KA 其他三相短路电流 I(3) = I(3) = Ik-1(3) = 8KA ish(3) = 2.558KA = 20.4KA Ish(3) = 1.51X*(K-1)8KA = 12.1KA 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1)= 1000/1.2 = 833MVA 求 k-2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*(K-2) = X1*X2*X3*X4* = 0.750.4513.2/2 = 7.8 三相短路电流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) = 55KA/7.8 = 7.05KA 其他三相短路电流 I(3) = I(3) = Ik-2（3） = 7.05KA ish(3) = 2.557.05KA =17.98KA 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 21 页 Ish(3) = 1.517.05KA = 10.65KA 三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) = 1000/7.05= 141.8MVA 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 22 页 第五章 电气设备选择 由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法 也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作， 为此，它们的选择都有一个共同的原则。 1、电气设备选择的一般原则为： (1).应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。 (2).应满足安装地点和当地环境条件校核。 (3).应力求技术先进和经济合理。 (4).同类设备应尽量减少品种。 (5).与整个工程的建设标准协调一致。 (6).选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未 经正式鉴定的新产品应经上级批准。 2、技术条件： 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正 常运行。 (1).电压 选用的电器允许最高工作电压 Umax 不得低于该回路的最高运行电压 Ug,即 UmaxUg。 (2).电流 选用的电器额定电流 Ie 不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流 Ig，即 IeIg。 校验的一般原则： 1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流 一般取最严重情况的短路电流。 2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3.短路的热稳定条件 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 23 页 Qd Irt 2 (5-1 公式) Qdt在计算时间 ts 内，短路电流的热效应（KA2S） Itt 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S） T设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间 Ts 按下式计算 t=td+tkd 式中 td 继电保护装置动作时间内（S） tkd断路的全分闸时间（s） 4.动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定 的条件是： ii dwch IIdwch （5-1） 上式中 ichIch 短路冲击电流幅值及其有效值 idwIdw 允许通过动稳定电流的幅值和有效值 5.绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应 按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。 由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计 算工作电流应根据实际需要确定。 高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式 下回路持续工作电流的要求。 5.1 高压断路器的选择 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设 备。 本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便 tdtd td QQd III 222 2/10 12 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 24 页 减少