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35KV降压站设计毕业论文第一章电力负荷的计算、无功补偿及主变压器的选择1.1各变电站负荷计算由设计任务原始资料可知，供电示意图如下：1.1.1负荷计算的目的和依据确定供电系统的最大负荷（也称计算负荷）。它是按发热条件选择供电变压器和导线及开关等电器设备的依据。1.1.2负荷计算1计算方法工厂负荷计算的方法主要有需要系数法、二项式法、利用系数法和单位产品耗电法。接自配电线路上用电设备组的多台设备不可能同时运转，即使都运行的设备又不可能都是满负荷，因此对工业用电设备组的负荷计算，均采用需要系数法和二项式法计算。需要系数法计算比较简单，适用于方案估算并且接近实际负荷，故本厂的负荷计算一律用需要系数法。需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用这种方法计算时，可由负荷到电源逐级计算，即首先按需要系数法求得车间低压侧有功及无功计算负荷加上本车间变电所变压器的有功及无功损耗，即得本车间变电所高压侧负荷；其次将全厂各车间变电所高压侧负荷相加，同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数（有功及无功均取0.9），便得工厂降压变电站低压侧计算负荷，然后再考虑无功影响及降压变电站主变的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。2计算公式（1）用电设备组的计算负荷 kW Kvar KVA A需要系数查原始资料表一有功计算负荷KW用电设备组的设备功率KW。与设备铭牌功率不完全相同无功计算负荷Kvar视在计算负荷KVA负荷功率因素 查原始资料表得用电设备功率因素角的正切值 查原始资料表得用电设备额定电压（线电压）V（2）车间变电所的计算负荷 kW Kvar KVA A功率因素：有功功率同时系数，取0.90.95无功功率同时系数，取0.920.983各车间负荷计算流程 根据原始资料表一及需要系数法的计算公式计算如下：原始资料表一序号用电或车间单位名称设备容量（千瓦）(一) No1变电所1织造车间5250.80.80.750.950.972染整车间4900.80.80.753浴室、理发室4.880.814食堂20.630.750.80.755独身宿舍200.81（二）No2变电所6制条车间3400.80.80.750.950.977纺纱车间3400.80.80.75（三）No3变电所8软水站86.10.650.80.750.950.979锻工车间86.90.30.651.1710机修车间296.20.30.51.7311托儿所、幼儿园12.80.60.61.3312仓库37.060.30.651.17（三）No4变电所13锅炉房2400.750.80.750.950.9714水泵房2000.750.80.7615化验室1000.750.80.7516卸油泵房600.750.80.75各车间的计算负荷： 一变电所负荷计算1、织造车间 2、染整车间 3、浴室、理发室 4、食堂 5、独身宿舍 二变电所负荷计算6、织条车间7、纺纱车间 三变电所负荷计算8、软水站 （Kvar）(KVA) 9、锻工车间 （Kvar）(KVA)10、机修车间 （Kvar）(KVA) 11、托儿所、幼儿园 （Kvar）(KVA(A)12、仓库 （Kvar）(KVA 四变电所负荷计算13、锅炉房 14、水泵房15、化验室 16、卸油泵房 计算各个车间变电所的负荷，即各车间变电所变压器低压侧和高压侧的负荷变压器低压侧和高压侧的负荷计算，同时系数取。一变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 在负荷计算中，SL7、S7、S9等型低损耗电力变压器可按下列简化公式近似计算，即 高压侧： 二变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 高压侧： 三变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 高压侧： 四变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 高压侧： 各车间高、低压侧的计算负荷和车间变压器损耗列表名称低压侧变压器损耗高压侧（KW）(Kvar)（KVA）（A）（KW）车(Kvar)（KW）(Kvar)（KVA）（A）NO1变电所601.98601.981005.191527.6415.0860.31820.08662.291054.160.86NO2变电所516.8395.76650.93989.269.7639.06526.56434.82682.8939.43NO3变电所180.47242.26302.09459.14.5318.13185260.39319.4218.44NO4变电所427.5328.83539.34819.678.0932.36435.59361.19565.8632.671.1.3各车间变压器的选择变压器的选择应在变压器的容量基础上进行选择。为了使车间变压器能经济地运行，车间变压器容量应比车间计算负荷高15%，即车间计算负荷的1.15倍，取负荷率为85%。车间变压器容量如下：NO1：NO2：NO3：NO4：1. 变压器容量的选择变压器容量应根据计算负荷选择。对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般取85%左右，对昼夜或季节性波动较大的负荷供电的变压器，其容量与台数应考虑运行合理，并可在高峰时适当过载运行，对短时负荷供电的变压器要充分利用其过载能力。选择变压器容量应考虑低压电器的短路工作条件。车间变电所变压器的单台容量，一般不大于1000KVA。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制；另一方面也是考虑到可以使变压器更接近车间负荷中心，以减少配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗。2. 变压器台数的选择变压器台数主要根据负荷大小、对供电可靠性和电能质量的要求来决定并兼顾节约电能、降低造价、运行方便。负荷等级选用原则带有一、二级负荷的变电所1、 一、二级负荷较多时，应选用两台或两台以上变压器；2、 只有少量一、二级负荷，并能从邻近变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器。带有三级负荷的变电所1、 负荷较小时采用一台变压器；2、 负荷较大，一台变压器不能满足要求时，采用两台及两台以上变压器；3、 昼夜负荷或季节性负荷变化较大，选用一台变压器在技术上不合理，宜两台变压器。从设计任务书知道，本厂有四个生产车间，均为级负荷，中断供电会造成严重经济损失，要求供电系统无论是正常还是发生事故时，都应保证其连续供电。因此，对一级供电负荷，应由两个独立的电源供电。其他辅助车间为级负荷。根据以上计算数据和资料，查建筑电气设备手册选择各车间变压器型号及台数如下：NO1： SG1000/10 3台NO2： SG800/10 2台NO3： SG500/10 1台NO4： SG500/10 1台各车间搞低压侧的计算负荷和车间变压器损耗及车间变压器容量、变压器选择情况名称低压侧变压器损耗高压侧车间变压器容量（KW）(Kvar)（KVA）（A）（KW）(Kvar)（KW）(Kvar)（KVA）（A）（KVA）NO1601.98601.981005.191527.6415.0860.31820.08662.291054.160.861212.24变压器型号：SG1000/10 台数：3NO2516.8395.76650.93989.269.7639.06526.56434.82682.8939.43785.32变压器型号：SG800/10 台数：2 NO3180.47242.26302.09459.14.5318.13185260.39319.4218.44367.33变压器型号：SG500/10 台数：1NO4427.5328.83539.34819.678.0932.36435.59361.19565.8632.67650.74变压器型号：SG500/10 台数：1附表1 SG型10KV三项铜线干式电力变压器技术参数表型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组初级次级空载短路SG-1000/101000105%0.42.911.323101.44Y/Y0-12重量（T）绝缘外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC3.123.405H级绝缘2110114022603型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组初级次级空载短路SG-800/10800105%0.42.3959.4781.64Y/Y0-12重量（T）绝缘外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC2.753.026H级绝缘198098021602型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组初级次级空载短路SG-500/10500105%0.41.8736.745.51.96Y/Y0-12重量（T）绝缘外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC1.842.058H级绝缘1690860195021.2降压变电站的计算负荷及无功补偿和主变压器的选择1.2.1计算降压变电站的计算负荷由于降压变电站变压器低压侧至各车间变压器线路较短，故不再计算线路损耗。考虑同时系数取0.90.95，0.98。在本设计中同时系数取。1、厂总降压站低压侧（10KV）的负荷计算=0.95（820.08+526.56+185.00+435.59）=0.951967.23=1868.87KW=0.97（662.29+434.82+260.39+361.19）=0.971718.69=1667.13Kvar2、变压器损耗近似计算在负荷计算中，SL7、S7、S9等型低损耗电力变压器可按下列简化公式近似计算，即 3、厂总降压站高压侧（35KV）的负荷计算 1.2.2无功功率的补偿一般工业电气设备，由于采用大量感应电机及变压器，电源除供给有功功率外尚需供给大量无功功率。由于无功电流通过线路系统，导致配电设备能力未能得到充分利用，并引起下列损害:.功率因素愈低则电力损耗也愈大；.电压降亦愈大；.增加了设备容量和电力损耗；.影响电费收费率。供电部门一般要求企业的功率因素达到0.9以上。从计算的结果知道该工厂的功率因素目前只有0.72，因此，需进行无功功率补偿。提高功率因素的方法分为改善自然功率因素和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单，见效又快。对于感性负荷与电源之间的补偿变为感性负荷的两端并联电容器的方法，使其原为感性负荷与电源之间的补偿变为感性负荷语容性负载之间的补偿，这样就减轻了电源的负担，提高了电源的利益率，减小了输电线路上的电能损耗。这里采用在主变压器低压侧装设电力电容器的方法来提高功率因素。由原始资料知本厂的功率因素cos，因此在低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9，cos。补偿电容器的容量计算公式：有功负荷系数，一般按负荷情况选取，由工作班次决定。由原始资料知：=0.650.85 故取=0.85。tg补偿前计算负荷功率因素角的正切值tg补偿后功率因素角的正切值cos=0.7541.41 cos=0.9223.07=0.851868.87（tg41.41- tg23.07）=0.851868.87(0.88-0.43)=714.84 Kvar据上计算,查工厂常用电气设备手册选择并联电容器的型号规格：选BWF10.5-120-1W确定并联电容器的数量： 单个电容器额定容量只考虑三相均衡分配，因此决定装设6只，每一相2只。这时并联电容器的实际容量为：补偿并联电容器：BWF10.5-120-1W 6只附表2 BWF10.5-120-1WX型电容器技术参数表型号额定电压（KV）标称容量（Kvar）标称电容(F)频率(Hz)相数外形尺寸（mm）重量(Kg)LBHhBWF10.5-120-1W10.51203.47501620130740340351.2.3主变压器的选择1、补偿后主变压器高压侧的视在计算负荷：2、无功补偿后工厂的功率因素： 这一功率因素满足规定要求3、确定变压器的额定容量： 主定变压器容量，因此确定主定变压器容量为2500KVA查工厂常用电气设备手册确定主定变压器的型号为：SL7-2500/35三相油浸自冷式铝线电力变压器。4、确定变压器台数的选择工厂总降压变电所主变压器的容量与台数的选择在很大程度上取决于负荷的大小及其对供电可靠性的要求，同时应考虑工厂发展规划等因素并与电气接线简单，运行方便，供电可靠，节约电能与减少投资。变压器台数多则供电可靠性高，但设备投资也大，运行费用也要增加。因此，在能满足可靠性要求时，变压器台数越少越好，对能取得备用电源的一级负荷供电时，选用一台主变压器。从原始资料知该工厂引了一路10KV架空线作为该工厂的备用电源。工作电压正常时，备用电源进线开关处于断开状态。所以该总降压变电所采用一台主变压器。附表3 SL72500/35三相油浸自冷式铝线电力变压器技术参数表型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组高压低压空载短路SL72500/3525003510.54.023.06.51.1Y/-11重量（T）外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC3.056.6852490202028401第二章 35KV变电站主接线设计降压变电站是工厂接受和分配电能的中枢。它由变压器、配电装置、保护和控制设备、测量仪表以及其它附属设备（试验、维修、油处理设备等）及有关建筑物构成。变电站的电气主接线是变电工程的关键部分。它与电力系统、电气设备的选择与布置，以及供电系统运行的可靠性和经济性等方面均有关系，因此设计变电所的电气主接线时必须全面分析一些有关的因素，正确处理它们之间的关系。2.1供、配电系统电压的选择工厂供配电电压主要取决于地区电网供电电源电压、工厂计算负荷的大小及高压用电设备的容量。2.1.1供电电压的确定工厂供电电源电压主要根据工厂负荷的大小，供电距离及地区电网可能供电的电源电压，与电力部门协商确定。一般大型工厂可选用110KV或220KV，中小型工厂可选用35KV或10KV电压，作为工厂供电的电源电压。一般工厂可选用一种或两种供电电压。选用较高的供电电压可减少电能损耗，提高电能质量，节约有色金属，但要增加设备投资费用。如果有两种电压都可满足供电要求可供选择时，则应技术经济比较并结合工厂发展规划，择优确定。2.1.2高压供电系统设计1、供电电压的选择、方案的拟定根据系统电源的实际情况及本厂电气设备、负荷类型，经过分析研究，对供电电压的确定初步提出两个可行方案：方案一：工作电源由架空线从地区变电所引35KV电源，备用电源由附近联合企业中心的变电站引出10KV架空线。方案二：工作电源和备用电源均为35KV，工作电源由地区变电所引出35KV架空线，备用电源由附近联合企业中心的变电站引出35KV架空线。、方案分析及比较、方案一分析 优点：正常运行时，电压损失不大。此方案只需一台主变压器，经济投资及占地面积不大。缺点：当35KV线路故障时，10KV备用电源投入运行时，电压降很大。、方案二分析优点：供电电压高，线路功率损耗少，电压损失小，调压问题容易解决，要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资，供电的安全可靠性较高。缺点：工厂内要设总降压变电所，占用的土地面积多，总降压变电所要装设两台主变压器，投资及运行维护费用高。、方案比较方案一的的投资比方案二的投资少，虽然备用电源投入运行时，电压降较大，但在实际运行中，备用电源投入的几率较小，对线路的电压损失，可通过适当提高10KV主线路导线截面来降低；另外，10KV主线路较短，故电压损失不会太大。经分析比较，确定方案一为本最佳设计方案。2、厂区高压配电电压选择一般工厂采用的高压配电电压为610KV，从经济技术指标来看，最好采用10KV，如果选用6KV，又需增加一个变压器，这就增加了设备投资费用，不经济。2.2主接线的选择电气主接线是变电所的主要电路，它表明了变电所电能接受与分配的主要关系，是变电所允许操作的主要依据。在设计中，主接线的拟定对电气设备选择，配电装置布置，维护和控制、测量的设计，投资建议及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性有密切的关系，所以主接线的选择是供电系统设计中一项综合性的重要环节。2.2.1对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性。1. 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些变电所来说是可靠的，而对另一些变电所来说则不一定满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑变电所在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几方面：、 操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。、调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。、扩建的方便性。对将来要扩建的变电所，其主接线必须具有扩建的方便性。在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑：、节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量。、占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能占地面积少。、电能损耗少。电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.2.2工厂降压变电站电气主接线的选择1、工厂降压变电站的特点、供电、配电的电压为35110KV/610KV；、电源进线为12回；、主变压器为2台。2、降压变电站高压侧、低压侧的接线形式变电所的主接线形式有多种，常见的有如下几种：、线路变压器组接线当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器接线，高压侧可装设隔离开关、高压跌落式熔断器、高压断路器受电，装设设备视具体情况而定。优点：接线简单，使用设备少，基建投资省。缺点：供电可靠性低，当主接线中任何设备（包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。这种接线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所，如大型企业的车间变电所和小型用电单位的10KV变电所等。、桥式接线为了重要负荷得到可靠供电，大型企业变电所通常有两回电源进线，并且装设两台主变压器，在这种情况下，变电所高压侧多采用桥式接线。优点：采用设备少，接线清晰简单。缺点：可靠性不高，且隔离开关为操作电源。桥式接线分为全桥、内桥和外桥三种方式。内桥和外桥接线方式如下图：、内桥接线的特点：内桥接线一次侧可设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资及占地面积均较全桥少。缺点是操作变压器和扩建成全桥或单母线不如外桥方便。因此，内桥接线适用于进线距离长，变压器切换少的中端变电所。、外桥接线的特点：外桥接线对变电所的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过度到全桥或单母线分段的接线，且投资少，占地面积小。缺点是倒换线路时操作不方便，一次侧无线路保。因此，外桥接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所，或变压器采用经济运行需要经常切换的终端变电所及可能发展为有穿越负荷的变电所。、桥式接线运行方式：根据桥连断路器QDF及低压母线分段开关FDL的不同状态，桥式接线在正常情况下有多种运行方式：、高压断路器QDF闭合，低压母线分段开关FDL也闭合，这时两回电源进线和两台变压器均作为并联运行，可靠性高，但短路电流大，继电保护装置复杂。、 高压断路器QDF断开，低压分段开关FDL闭合，这种运行方式可限制短路电流。适用于来自同一电源的双回进线。、 高压断路器QDF断开，低压母线分段开关FDL也断开，这种运行方式适用于两个未经同期的独立电源，它的运行性能相当于两个互为备用的线路变压器组。、 高压断路器QDF闭合，低压母线分段开关FDL断开，这种运行方式适用于高压两回电源进线来自不同的地区变电所，其中有一电源进线是正常工作电源，而另一电源进线在正常情况下则是备用电源，这种情况下低压母线分段开关是为了减少短路电流。所以桥形接线只适用于小容量发电厂和变电所，及作为最终发展为单母线。、单母线分段式接线有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所，其受、配点母线及桥式接线变电所主变压器二次侧的配电母线，多采用单母线分段的接线方式。优点：当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络，保证继续对两端母线上的重要负荷供电，多用于具有一、二级负荷，且进、出线较多的变电所。母线采用断路器分段比用隔离开关操作方便，运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。单母线分段比双母线所用设备少，系统简单、经济、操作安全。缺点：当其中一段母线需要检修或发生故障时，接于改母线的全部进、出线均停止运行。因此，一、二级负荷必须由接在两段母线上的环形系统或双回路供电，以便互为备用。结合原始资料分析比较，由于本厂设计中有两回电源进线，而初选方案为方案一，因此，高压侧只需采用一台主变压器，不采用桥式接线。而变压器低压侧采用单母线分段接线方式，一般分为两段，分段开关可采用断路器或隔离开关。本设计中采用短路器分段，所有负荷均接于两段上，这有利提高供电的可靠性和灵活性。确定降压变电站主接线图为下图的供电示意图：该接线主要特点：、总降压变电所设1台2500KVA，35/10KV的降压变压器，变压器与35KV线路接成线路变压器组。在变压器高压侧装设真空断路器，这便于变电所的控制运行和维护。、降压变电所的10KV侧采用单母线分段接线，用10KV真空断路器将母线分成两段。、主变压器低压侧经真空断路器接在10KV母线的一个分段上，而备用10KV线路也真空断路器接在另一个分段上。、各车间的一级负荷由两段母线供电，以保证供电可靠性。、根据规定，备用电源只有在主电源停止运行或主变压器故障（检修）时才投入，因此，正常时备用电源进线开关是断开的。10KV母线断路器是闭合的。、在10KV母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投切装置（BZT），当工作电源因故障断开时，备用电源会立即投入供电。当主电源发生故障时，变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。第三章 短路电流计算3.1 概述短路的后果非常严重，因此必须尽力消除可能引起短路的一切因素；同时进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使电气设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。3.2 短路电流计算3.2.1短路电流计算程序在进行短路电流计算前，应根据计算目的搜集有关资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术数据等，然后按下述步骤进行计算：1、 确定计算电路；2、 作等值电路图；3、 求电路各元件电抗；4、 网络化简，求短路回路总电抗；5、 计算短路电流。3.2.2短路电流计算的方法对于工厂供电系统，短路电流的计算一般采用近似的方法，计算中假定：1、供电的电源是无限大功率系统；2、认为短路回路的元件的电抗为常数；3、元件的电阻一般略去不计，只有在短路电路中总电阻大于总电抗的三分之一时考虑电阻，否则认为=。当电源系统运行方式改变时，短路电流也要变化，选择电气设备时，确定电气设备容量或额定参数时，需要知道通过该设备最大可能的三相短路电流，因此要按系统最大运行方式计算短路电流。当校验继电保护装置的灵敏度是否合格及选择熔断器、整定继电保护装置和校验电动机启动的依据，需要计算出系统最小运行方式下的最小短路电流值。在选择和校验电气设备，载流导体及进行继电保护整定计算中，一般需要计算以下短路电流值：三相短路电流周期分量有效值（KA）次暂态短路电流（三相短路电流周期分量第一周期的有效值（KA）短路后0.2秒的短路电流周期分量有效值（KA）三相短路电流稳态有效值（KA）短路冲击电流（KA）短路全电流最大有效值（KA）0秒短路容量（MVA）高压短路电流一般采用标幺值计算，使运算步骤简单，数值简明便于分析。所谓标幺值就是对各个物理量选一个固定的数值作基准值，取实际值与基准值之比称为该物理量的标幺值。即：标幺值（相对值）=有名值/基准值计算中用到的元件的四个电气量的标幺值为：容量标幺值 电压标幺值电流标幺值 电抗 标幺值式中：S、U、I、X容量、电压、电流、电抗的有效值Sj、Uj、Ij、Xj容量、电压、电流、电抗的有效值为计算方便，通常取基准容量Sj=100MVA基准电压Uj用各级的平均额定电压，即Uj=Up=1.05UeKV，其中Ue为额定电压KV。当基准容量Sj和基准电压Uj确定后，基准电流Ij和基准电抗Xj便可确定，即：Ij= Xj= 由此可求出三相电力系统中，有名值电抗为X的电路元件的电抗标幺值为：3.2.3高压系统短路电流计算1、原始资料分析针对本设计，短路时可能出现的电网情况：35KV 三相三线制，其中中性点一般采用消弧线圈接地或不接地。10/6KV 三相四线制，中性点不接地，当系统的单项接地故障电流超过30A时，采用消弧线圈接地。本设计中的最大运行方式为：地区变电所两台变压器并列运行。最小运行方式为：地区变电所两台变压器分列运行。2、短路点的选择短路计算点选择的原则：凡是在供电系统中连接电气设备的高压、低压母线及用电设备的连接设备的接线端钮处均应选作短路计算点，故选计算点为下图d1、d2、d3、d4点。由于d2和d3点间的导线非常短，认为d2和d3点的短路电流相等。在本设计后车间以下的设备不再考虑设计，故d4短路点不再考虑。3、短路电流计算、计算各元件电流的标幺值、设基准容量Sj=100MVA，基准电压Uj1=37V、Uj2=10.5V，基准电流Ij=、查已知资料，系统的短路容量Sxt=1900MVASB1N= SB2N=31500KVA=31.5MVASB31N= 2500KVA=2.5MVAUB1d%=10.5 UB3d%=6.5、计算各元件电抗的标幺值、系统电抗的标幺值：、变电所变压器的标幺值：、35KV的标幺值： (X0单位长度电抗)、厂总降压站主变压器的标幺值：、等值电路图、各短路点电流计算、d1点短路点电流计算根据原始资料确定最大运行方式和最小运行方式下的短路电流：、最大运行方式：为两台变压器并列运行，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333/0.333+0.294=0.514基准电流：短路电流：标幺值有效值因为供电电源的容量是无限大容量系统。所以短路电流周期分量在整个短路过程中保持不变，即短路电流不衰减。即冲击电流全电流最大有效值：短路电容：有效值、最小运行方式：为地区变压器单台运行等电路，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333+0.294=0.680基准电流：短路电流：标幺值有效值冲击电流：全电流最大有效值：短路电容：有效值d1点短路点电流计算表项目（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）计算公式=2.55=1.52最大运行方式3.0363.0367.7424.615194.553最小运行方式2.2962.2965.8553.490147.059、d2点短路点电流计算根据原始资料确定最大运行方式和最小运行方式下的短路电流：、最大运行方式：为两台变压器并列运行，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333/0.333+0.294+3.25=3.764基准电流：Ij2=KA短路电流：标幺值有效值KA冲击电流（KA）全电流最大有效值：（KA）短路电容：有效值、最小运行方式：为地区变压器单台运行等电路，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333+0.294+3.25=3.930基准电流：Ij1=KA短路电流：标幺值有效值冲击电流：全电流最大有效值：短路电容：有效值d2点短路点电流计算表项目（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）计算公式=2.55=1.52最大运行方式1.4631.4633.7312.22426.582最小运行方式1.3971.3973.5622.12325.445第四章 主要一次设备的选择电气设备选择是电气设计的主要内容之一，正确选择电气设备是保证电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极稳妥采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。4.1电气设备选择的基本原则工厂35KV降压变电站的各种高压电气设备，主要指610KV以上的断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、互感器、电抗器、母线、电缆、支持绝缘子及穿墙套管等。这些电器各自的功能和特点不同，要求运行条件和装设环境也各不相同，但也具有共同遵守的原则。4.1.1一般原则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、应按当地使用环境条件校验； 3、应力求技术选进和经济合理；4、与整个工程的建设标准应协调一致；5、同类设备应尽量减少品种；6、选择的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并且按短路情况进行稳定校验。4.1.2按正常工作条件选择电器正常工作条件是指： 1、电器的额定电压不应小于所在回路的工作电压，即：2、电器的额定电流不应小于该回路的最大长期工作电流，即：我国目前生产的电器，设计时取周围介质温度为40，如果电器的工作环境最高气温达于或小于40，由于冷却条件不同，其允许电流应加以校正。、当电器的工作环境高于+40时，环境温度每升高1，额定电流应减少1.8%。、当电器的工作环境低于+40时，环境温度每降低1，额定电流可增加0.5，但增加的总数不得超过20%I。3、选择电器时应考虑设备的装设地点，即工作环境，运行条件和要求，选择设备的型号规格，如屋内或屋外设备，防爆型或普通型设备，如工作环境污染严重，应选用加强绝缘的电器，电路操作频繁时应选用胜任频繁操作的真空断路器而不应选用不适宜频繁操作的少油式断路器等。4.1.3按短路情况校验电器的稳定性1、短路热稳定校验短路热稳定校验就是要求所选的电器，当短路电流通过它时，其最高温度不应超过制造厂规定的短路时发热最高允许稳定。即：短路时电流产生的热量；电器在短路时的允许发热量，制造厂家常以t秒（通常为1、4、5秒）内允许通过所产生的热量表示；短路的电流假想时间（S）秒 =秒短路延续时间（S）；主保护动作时间（短路保护装置实际最长的动作时间）（S）；断路器分闸时间（断路器的固有分闸时间与其电弧延然时间之和）（S）；对于一般高压断路器（如油断路器），可取=0.2S；对于高速断路器（如真空路器），可取=0.10.15S；如果缺乏断路器分闸时间数据，当主保护为速动时，短路延续时间可取下列数值：对于快速及中速断路器=0.15S；对于低速断路器=0.2S；此外，当1秒时，可认为=由原始资料可知：厂总降压站35KV侧 1.5S；厂总降压站10KV侧 1S；10KV馈电线路0.5S；2、电动力稳定校验电动稳定是指电器随短路电流引起机械效应的能力，在校验时，用短路电流的最大幅值与制造厂规定的最大允许电流进行比较，即：式中、短路冲击电流及其有效值；4.2 35KV设备的选择4.2.1高压断路器的选择1、高压断路器的用途高压断路器是高压供电系统中最重要的电气设备之一。它能在有负荷的情况下接通和断开电路，当系统发生短路故障时，能迅速切断短路电流。2、选择的条件、方法根据其主要技术参数来选择，即除前节所述的一般条件外，还应满足额定切断电流（或切断容量）的条件，即：或式中断路器在额定电压下的开断电流（切断容量）；断路器安装地点发生三相短路时的次暂态短路电流（或0.2秒时短路电流）；0秒短路容量（或0.2秒时短路容量）。3、设备选型按正常使用条件选择：正常使用时UN=35KV，Imax=43.45A，使用地点：屋外查工厂供电设计4-2，初选ZW7-40.5/1250真空断路器，技术数据见附表1附表1 ZW7-40.5/1250真空断路器技术数据序号名称单位数据1额定电压KV40.52绝缘水平1min工频耐压干试95潮试80雷电冲击耐压（峰值）1853额定电流A12504额定短路开断电流KA205额定操作顺序分-0.3S-合分 180S-合分6额定短路开断电流次数次127额定短路关合电流（峰值）508额定峰值耐受电流9额定短时耐受电流2010额定短路持续时间S411触头开距mm22212触头超行程4113平均分闸速度m/s1.50.214平均合闸速度0.70.215触头合闸弹跳时间ms216三相合（分）闸同期型217合闸时间15018分闸时间6019机械寿命次1000020额定操作电压及辅助回路额定电压vDC 110-22021每相回路直流电阻（不含互感器）10022重量kg8004、设备校验、额定电流 满足要求、额定切断容量 式中 查上表得=400MVA；短路容量，经前章计算出=194.553 MVA；即：=400MVA=194.553MVA 满足要求、热稳定校验查上表得Tt=6.6KA t=4s 三相短路电流有效值，经前章计算为3.036KA 或 不考虑0.05 )所以 满足要求、动稳定校验因为=17KA，=7.742KA所以 满足要求根据以上校验，ZW7-40.5/1250型高压真空断路器满足条件，故选用断路器ZW740.5/1250。35千伏断路器结论如下表:项目计算数据断路器厂家数据结论额定电流(A)39.95600厂家数据大于计算数据,因此满足要求额定电压(V)开断电流(A)热稳定(KA2.S)15.669174.24动稳定(KA)7.742174.2.2高压隔离开关的选择1、高压隔离开关的用途在检修高压电气时，将被修理的设备与其它带电的部分可靠地断开，并构成明显的断开点，以保证修理时的安全，在一定条件下，允许用隔离开关接通或隔开小功率电路，如容量不大的空载变压器或电压互感器。2、选择的条件、方法按额定电压、额定电流、装置种类和结构形式选择，按短路条件校验动稳定和热稳定。3、设备选型按正常使用条件选择：正常使用时UN=35KV，Imax=43.45A，使用地点：屋外查工厂供电设计4-6，初选GW2-35GD/600高压隔离开关，技术数据见附表2附表2 GW235GD/600高压隔离开关技术数据型号额定电压（KV）额定电流（A）极限通过电流（KA）5秒热稳定电流（KA）操动机型号峰值有效值GW235GD/600356005014CS8/2D4、设备校验、额定电流 满足要求、额定电压 满足要求、热稳定校验 或 所以满足条件、动稳定校验因为=7.742KA，KA所以 满足要求根据以上校验，GW235GD/600高压户外隔离开关满足条件，故选用隔离开关GW235GD/600。35KV隔离开关结论如下:项目计算数据隔离开关厂家数据结论额定电压额定电流热稳定动稳定4.2.3电流互感器的选择1、电流互感器的用途、用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘，这既可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又防止仪表、继电器等二次设备的故障硬线主电路，提高一、二次电路的安全性和可靠性，并有利与人身安全。、用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围，它是利用变压器变电流的原理制成。2、电流互感器的使用主要事项、二次回路接线应采用截面积不小于2.5mm2的绝缘铜线。、为减轻