35kV地方电网设计-哈尔滨理工大学学士学位论文

哈尔滨理工大学学士学位论文35kV地方电网设计摘要 电力系统是整个国民经济或能源系统的一个非常重要的子系统。电力系统规划在电力工业的建设中具有极其重要的地位，电力系统规划主要由电力负荷预测、电源规划和电网规划构成。电网规划又以负荷预测和电源规划为基础，在保证输电能力，满足各项技术指标的前提下使输电系统的费用最小。 本文根据地方电力网设计的要求，在对原始资料系统负荷、电量平衡分析的基础上，运用传统的规划方法，并结合优化规划的思想，从拟定的六种可行方案中，通过技术和经济的比较，选择出两个较优的方案作进一步的深入分析：从最大电压损耗、网络电能损耗、线路和变电站的一次投资及电力网的年运行费用等角度，详细的分析两个较优方案，以此确定最优规划设计。同时，基于最优设计方案，给出了潮流分布、运行特性、调压措施的选择及物资的统计。 关键词：35kV电网设计；潮流计算；调压；短路计算 High Voltage Power Distribution Network Design of 35 kV RegionalAbstract The power system is a very important subsystem of the whole national economy . The power system plan has very important positions in the construction of power industry ,which is formed mainly by power load prediction , power plan and electric wire netting plan . The electric wire netting planning to be planned for the foundation with load predicting and power Meet every prerequisite of technical indicator is it transmit electricity the systematic expenses are minimum to make in transmitting capacity of guaranteeing . This text is according to the request of planning of local power network , On the basis of analysing systematic load of the firsthand information and electric consumption balance , Use the traditional planning method , and combine the thought of optimizing planning , from six kinds of feasible schemes that are drafted, compared with the economic one through technology , choose to do further in-depth analysis in two more excellent schemes: From large voltage loss most, network electric energy loss, circuit and one investment and power network of transformer substation run expenses ,etc. angle every year, two more excellent schemes of detailed analysis, confirm optimum planning and design with this. Meanwhile , because of the optimum plan of design , provide trend distributing , operation characteristic , choice adjusting measure of pressing and statistics of the goods and materials. Keywords35kV high voltage； distribution network； power flow regulating voltage.不要删除行尾的分节符，此行不会被打印3目录摘要IAbstractII第1章 绪 论61.1 课题背景61.2 设计目的61.3 国内外发展情况71.4 本设计的主要任务8第2章 电网接线方式和电气设备的确定92.1 主变电所位置及个数的确定92.2 电力系统网络电压等级的确定92.3 电网接线方式的确定102.3.1 接线方案的选择102.3.2 方案的经济性比较122.4 输电线型号的确定132.4.1 导线截面积的选择及校验132.4.2 按经济电流密度选择导线截面积132.4.3 校验142.5 主变电器的确定152.5.1 变电器台数的确定152.5.2 主变电所变电器容量的确定152.6 主变电所电气主接线形式的确定162.6.1 电气主接线设计的原则162.6.2 电气主接线设计的基本要求162.6.3 主接线的基本形式和特点172.6.4 电气主接线形式的确定18第3章 电网潮流计算与调压193.1 潮流计算193.1.1 最大负荷运行方式下的潮流计算193.1.2 最小负荷运行方式下的潮流计算233.2 电压调整24第4章 短路计算和其余一次设备选定264.1 短路计算264.1.1 短路计算的目的264.1.2 短路计算的方法264.1.3 电网的短路计算：274.2 一次设备选定334.2.1 隔离开关的选定344.2.2 高压断路器的选定344.2.3 电压互感器的确定354.2.4 电流互感器的选定364.2.5 避雷器的选定36结论38致谢39参考文献40附录 141附录 248千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行5- -第1章 绪 论1.1 课题背景电网规划是所在供电区域国民经济和社会发展的重要组成部分，同时也是电力企业自身长远发展规划的重要基础之一。电网规划的目标就是能够使电网发展，能适应，满足并适度超前于供电区域内的经济发展要求，并能发挥其对于电网建设，运行和供电保障的先导和决定做用。电网规划是电网发展和改造的总体计划。其任务是研究负荷增长的规律，改造和加强现有电网结构，逐步解决薄弱环节，扩大供电能力，实现设施标准化，提高供电质量和安全可靠性，建立技术经济合理的电网。电网是电源和用户之间的纽带，其主要功能就是把电能安全、优质、经济地送到用户。电力工业发展是实践表明，要实现这一目标，大电网具有不可取代的优越性，而要充分发挥这种优越性，就必须建设一个现代化的电网。随着电网的发展和超高压大容量电网的形成，电力给国民经济和社会发展带来了巨大的动力和效益，并成为当今社会发展和人民日常生活不可缺少的能源之一。但随着经济时代的到来，电网的运行和管理已发生了深刻的变化，国内外经验表明，如果对供电电网设计不善，一旦发生自然和认为故障，轻者造成部分用户停电，重者则使电网的安全运行受到威胁，造成电网运行失去稳定，严重时甚至会使电网瓦解，酿成大面积停电，给国民经济带来灾难性的后果。因此对电网的合理设计已经成为了电力系统运行维护的主要部分。电力系统是由生产、输送、分配和消费电能的发电机、变压器、电力线路和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般成为二次系统），以及通过电或机械的方式联入电力系统中的设备。1.2 设计目的我国是世界能源消费大国，煤炭消费总量居世界第一位，电力消费总量居世界第二位，所有加强电网建设尤为重要。在电网规划中要处理好电网近期发展与长远目标网架，供电网络的关系，又要特别重视相对于无限增长需求与有限城市资源的关系。电网结构是规划设计的主体，应根据城市的社会经济发展水平和建设规模、负荷增长速度、规划负荷密度、环境保护等要求，以及各地的实际情况，合理选择和具体确定电压等级序列、供电可靠性、容载比、城网接线、中性点运行方式、无功补偿和电压调整、短路水平、电压损失及其分配、节能环保、通信干扰等技术原则。电网的科学设计与规划，能够保证国民经济的可靠持续健发展，市建设社会主义现代化的必要基础。因此在电网规划设计过程中保持谨慎科学的工作态度，完成电网规划。1.3 国内外发展情况国际上对于变电站综合自动化的研究,已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。早在七十年代末,日本就研制出了世界上第一套综合数字式保护和控制系统SDCS-。此后,美国、英国、法国、德国等一些发达国家也相继在此领域内取得不同程度的进展。在八十年代初,美国一家电力公司研制了IMPac模块化保护和控制系统。美国西屋公司和EPRI联合研制出了SPCS变电站保护和控制综合自动化系统。到1984年,瑞士的BBC公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统。1985年,德国的西门子公司又推出了他们研制的第一套变电站综合自动化系统LSA678。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。国内是从六十年代开始研制变电站自动化技术。到七十年代初,便先后研制出了电气集中控制装置和集保护、控制及信号为一体的四合一装置。在八十年代中期,由清华大学研制的35KV变电站微机保护、监测自动化系统在威海望岛变电站投入运行。与此同时,南京自动化研究院也开发出了220kV梅河口变电站综合自动化系统。此外,国内许多高等院校及科研单位也在这方面做了大量的工作推出一些不同类型、功能各异的自动化系统。为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。纵观我国七、八十年代的变电站自动化发展状况,可以看到,初期的变电站自动化,只是在常规二次设备配置的基础上增加了计算机管理功能。如CRT屏幕监视、数值计算、自动巡检打印及自动报表等。所增加的这些计算机功能并不能取代常规的操作监视设备,因而这种自动化方式只能称作计算机辅助管理。八十年代以后,由于微机技术的发展,使变电站自动化技术得到了进一步的提高,但是此时的自动化管理仍未涉及到继电保护、故障录波等功能。只是在原有PTV的基础上增加了以微机为控制中心的就地功能。这种初期的自动化管理方式,各专业在技术上相互独立,资源不能共享,设备设置重复,功能交叉覆盖,无论在技术上或是经济上都不尽合理。由此可见,我国在变电站综合自动化技术方面,发展和应用前景是非常可观的。1.4 本设计的主要任务本设计的主要工作是，通过查阅相关资料和根据各已知变电所的地理位置，来确定主变电所的个数和位置。从而确定各变电所变压器的主变容量与台数。根据已有的知识与经验设想出几种备选的方案，通过技术经济比较，主要从以下几个方面：（1）按经济截面选择导线，按机械强度、是否发生电晕、载流量等情况校验导线，确定各段的导线型号。（2）对各种备选方案进行正常和故障情况下的电压和电能损耗的计算，得出各种正常及故障时的电压损耗情况，评定各种接线方案。（3）从各种方案线路耗，线路投资等方面进行经济比较。综合以上三个方面确定最佳的方案，即为本设计的选定方案。然后根据潮流计算结果对确定的方案评定调压要求，选定调压方案。最后进行短路计算并由此确定其余一次设备。本设计给出主变电所电气主接线图。第2章 电网接线方式和电气设备的确定2.1 主变电所位置及个数的确定由于该地区用电负荷较大，为保证35kV电力网络的供电安全可靠，同时减小主变电所的承受负荷，所以选择一个主变电所。从经济性角度看，为了节约成本，应使主变电所到相邻的五个变电所距离之和为最小，由此确定主变电所A的具体位置。如图2-1所示。图2-1 主变电所位置图2.2 电力系统网络电压等级的确定 电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。根据国家电压标准，结合电力系统的输电电压以及所在供电地区的负荷分布密度，地区生产和建设的发展等条件，选定各级配电网的电压。配电网电压等级的确定，关系到在安全经济运行的条件下为各级用户提供充足，合格，不间断的电力。还决定了供电设备所需的绝缘水平、建设投资、运行费用等。电压等级的选择要根据技术经济和建设发展综合论证选择确定，以达到满足供电需要、技术先进可行，运行灵活可靠，投资经济合理。本设计中要求电压等级为35kV。2.3 电网接线方式的确定在变电所和电源布局确定的基础上，电网接线方案选择就显得尤为重要，对于电网的投资、建设、运行和发展也都有很重要意义。电网接线方案的选择条件通常有：供电的可靠性、电能的质量、运行及维护的方便灵活；继电保护及自动化操作的复杂程度以及发展的可靠性等。需要考虑的经济因素有：电能损耗、主要原材料的消耗量、工程总投资等。接线方案选择的原则和方法是：首先选出若干个技术合理又满足供电要求的方案，进行调查研究，分析比较，最后选出技术上先进又比较经济的方案。2.3.1 接线方案的选择电网接线方案如下： 方案一图2-2 方案一方案二图2-3 方案二 方案三图2-4 方案三方案四图2-5 方案四2.3.2 方案的经济性比较采用粗略经济性比较的方式，方法是按象征变电所投资的断路器数和象征线路投资的线路长度进行比较，同类型的留1-2个相对比较经济的方案。具体比较见表表2-1 方案经济性比较表 比较项目方案号线路长度（km）一381二367三374四390 综合比较时，考虑到该地区负荷较大，重要负荷也较多，简单环网的可靠性不如方案二中的双回路高，且二者经济性相差不多，故选择方案二作为电网的接线方式。2.4 输电线型号的确定2.4.1 导线截面积的选择及校验选择导线必须满足以下条件：（1）送电线路的导线截面积，一般根据经济电流密度选择。对于大跨越导线的截面积，一般按长期允许载流量选择。（2）导线截面必须满足电压损耗的要求，保证有较好的供电电压质量要求。（3）导线截面必须满足机械强度的要求，保证运行有一定的安全性。（4）送电线路所采用的导线和避雷线，应符合国家颁布的产品规格，铝绞线、钢芯铝绞线和扩径导线的规格及其长期允许载流量。（5）导线截面积选择的一般做法：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后作电压损失、机械强度、电晕、发热等技术条件的校验，有必要时尚须作技术经济比较，确定导线截面积及相应的导线型号。2.4.2 按经济电流密度选择导线截面积将使导体的总投资费用最小的导体截面称为对应负荷条件下的经济截面。当负荷电流通过导线时，在导线上将产生电能损耗，这种电能与负荷电流大小和导线截面有关，在相同的负荷电流下，导线截面积越大，其电能损耗越小，但相应的导线投资与维修的费用也增大。在选择截面积之前,应根据负荷预测和电力网规划进行潮流计算.找出该线路在正常运行方式下的最大持续输送功率,其导线的经济截面积可按下式计算: (2-1) 式中， 为正常运行方式下线路最大持续视在功率,kVA。为线路额定电压,单位 kV。J 为经济电流密度, 单位 。=5000h，=1.11A/ 选择导线截面积的实用方法：35kV及以上电压等级的送电线路。这类线路首先应按经济电流密度选择导线截面积，再按电晕条件，允许载流量和机械强度条件等校验。具体计算如下。环网A13A MV MV MVar MVar 线路A1、A3选取导线 LGJ-400。 线路13选取导线LGJ-185。双回路A5MVMVar线路A5选用导线LGJ-150。环网A24A MV MV MVar MVar 线路A2、A4选取导线LGJ-300。线路24选取导线LGJ-185。2.4.3 校验 校验分以下几种情况进行：（1）按机械强度校验导线截面积。为保证架空线路具有必要的机械强度，相关规程规定，35kV及以上电压等级的截面积不得小于35。因此，所选的全部导线均满足机械强度的要求。（2）按电晕校验导线截面积。对于35kV等级，导线截面积在50以上的可不比校验。所以，所选的全部导线均满足电晕的要求。 （3）按允许载流量校验导线截面积。允许载流量是根据平衡条件确定的导线长期允许通过电流。因此，所有线路都必须根据可能出现的长期运行情况作允许载流量校验。经过计算，所选导线均满足要求。导线参数如表所示：表2-2 导线参数表线路km)km)长度kmA10.0790.36555A20.1050.365 55A3 0.0790.36550A4 0.1050.36555 A5 0.21 0.387 26130.170.3841240.170.38592.5 主变电器的确定主变电器的确定包括主变电器台数的确定和主变电器容量的确定。2.5.1 变电器台数的确定变电站电气主接线通常采用有母线接线和桥型接线，当变电所重要负荷较多或有较大转移功率时有母线方式应采用双母线接线方式，低压侧也采用双母线接线方式。选择主变压器的台数与参数主要根据电力负荷和潮流变化以及电网中短路电流等因数。对于220kV 以下的配电变电所，每个变电站都有相当比例的重要负荷，为了避免变压器检修或故障时造成变电所全所停电，变电所通常选择2 台主变压器。因此，所有变电所均选择2 台主变压器。2.5.2 主变电所变电器容量的确定当母线上接有两台或两台以上主变压器时，应当考虑其中一台不运行时，其他主变压器在许可正常过负荷的范围内，应能输送母线剩余功率的70%，同时保证重要负荷。计算如下。MVAMVA 所以A变电所变压器容量应大于541.18MVA查阅相关资料，确定变压器型号如下： 变电所 A ：2台SLZ7-63000/110 变压器 变电所 1#：2台S9-125/35变压器 变电所 2#：2台S9-100/35变压器 变电所 3#：2台S9-160/35变压器 变电所 4#：2台S9-125/35变压器 变电所 5#：2台S9-100/35变压器各变压器具体参数列于下表：表2-3 各变压器参数表变压器额定电压（kV）空载损耗（kW）负载损耗（ kW）空载电流（%）阻抗电压（%）A110752600.910.51#353402.351.756.52#353002.031.86.53#353802.821.656.54#353402.351.756.55#353002.031.86.52.6 主变电所电气主接线形式的确定2.6.1 电气主接线设计的原则电气主接线设计的基本原则是：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的安全可靠、经济适用、符合国情的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的特点，准确掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。2.6.2 电气主接线设计的基本要求(1)可靠性:供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。 因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都 将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性 时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践经 验的总结，设计时应该予以遵循。 (2)灵活性:电气主接线不但在正常运行情况下能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，能尽快的退出设备、切除故障，使停电 时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。(3)操作应尽可能简单、方便：电气主接线应简单清晰、 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)经济性：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最 小，占地面积最少，使变电站尽快的发挥经济效益。(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，应考虑到有扩建的可能性。2.6.3 主接线的基本形式和特点主接线的基本形式可分两大类：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形 式。在电厂或变电站的进出线较多时（一般超过 4 回） ，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。缺点是 有母线后配电装置占地面积较大，使断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关 电器少，占地面积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电站。 有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分 段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；又母线又分为双母线无分段、双 母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。 无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接 线等。 在对原始资料分析的基础上，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，力争使其为技术先进、供电可 靠安全、经济合理的主接线方案。 供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷 的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑：（1）断路器检修时，不影响连续供电； （2）线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电 时间长短，能否满足重要的 I、II 类负荷对供电的要求；（3）变电所有无全所停电的可能性； 主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等 特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。 主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可 能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。2.6.4 电气主接线形式的确定图2-6 变电所A变压器电气主接线图 第3章 电网潮流计算与调压3.1 潮流计算 电力系统的潮流计算是按给定的电力系统接线方式、参数和运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参量的计算。（1）选定方案的潮流计算方法：（2）计算该系统在最大、最小运行方式时的运算负荷（3）利用初步功率分布公式计算大、小方式大的初步功率分布，确定功率分点。（4）令全网电压UN = 35kV ，从功率分点向两端作精确功率分布。（5）利用功率损耗计算线路阻抗上的压降，确定发电厂及各变电所的最大最小运行方式的电压。3.1.1 最大负荷运行方式下的潮流计算 最大负荷下的潮流需要将整个电力网络拆分成几个可独立计算的部分，再将它们化成等值电路以方便计算。3.1.1.1 环网A13A 将环网A13A拆成两端供电网等值电路：图3-1 环网A13A图参数计算：线路参数：变电所1#变电所3#环网潮流计算：计算1、3节点的运算负荷： MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA MVA 可见，计算误差很小，无需重算。 MVA计算电压损耗：由于线路I、II的功率均流向节点3，故节点3为功率分点，此点电压最低。MVAkVkVkV满足电压要求，无需调压。3.1.1.2 环网A13A 将环网A24A拆成两端供电网 等值电路图3-2 环网A24A图参数计算：线路参数：变压器2#变压器4#环网潮流计算：计算2、4节点的运算负荷： MVA MVA MVAMVA MVAMV MVA MVAMVAMVAMVAMVAMVA可见，计算误差很小，无需重算。MVA计算电压损耗：由于线路I、II的功率均流向节点4，故节点4为功率分点，此点电压最低。MVAkVkVkV满足电压要求，无要调压。3.1.1.3 双回路A5双回路A5等值电路图3-3 双回路A5图参数计算：线路参数：变压器5#：MVA双回路潮流计算：MVAMVAMVAMVA计算电压降落：kVkVkV350.95=33.25kV不满足电压要求，需要调压。3.1.2 最小负荷运行方式下的潮流计算最大负荷运行方式和最小负荷运行方式，负荷改变，所以变压器绕组损耗也随之改变，从而导致变电所的运算负荷发生变化，现将最小负荷运行方式下各变电所高压母线侧电压列于下。具体计算可参考最大运行方式下的情况。环网A13A 和环网A24A均满足电压要求无需调压。双回路A5不满足电压要求，需要调压。 3.2 电压调整电压是衡量电能质量的一个重要标准。质量合格的电压应该在供电电压偏移，电压波动和闪变，电网谐波和三相不对称程度这四个方面都能满足有关国家规定和标准。 电压调整措施 (1)发电机调压 (2)改变变压器变比调压 (3)利用无功补偿装置调压并联电容器和并联电抗器是电力系统中无功补偿的重要设备，应优先考虑。本设计中采用并联电容器。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。计算步骤如下。首先，根据调压要求，按最小负荷时没有补偿的情况确定变压器的分接头。令和分别为最小负荷时低压母线的归算（到高压侧的）电压和要求保持的实际电压，则，由此可算出变压器的分接头电压应该为 （3-1）选定与最接近的分接头，并由此确定变比 （3-2）其次，按最大负荷时的调压要求计算补偿容量，即 （3-3）式中，和分别为补偿前变电所低压母线的归算（到高压侧的）电压和补偿后要求保持的实际电压。由此选择设备，根据确定的变比和选定的静电电容器容量，校验实际的电压变化。对于双回路A5调压计算如下：变压器阻抗在最大负荷时变压器功率：MVA在最小负荷时变压器功率：MVA高压侧电压分别为kV kV计算最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗：kVkVkVkV取算术平均值kV选取最接近的分接头kV。按所选分接头校验低压母线实际电压。kV6kVkV6.6kV可见所选分接头满足要求。各变电所变压器抽头选取：表3-1 各变电所变压器抽头选取表变压器A1#2#3#4#5#抽头位置主抽头主抽头主抽头主抽头主抽头5%第4章 短路计算和其余一次设备选定4.1 短路计算短路计算的内容为系统在最大运行方式时各枢纽点的三相短路电流。工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法。所谓实用计算法是指在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程求解短路电流的完整表达式。4.1.1 短路计算的目的(1)选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定某接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证各种电器设备和导体在正常运行和故障情况下都能保证安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要用短路电流进行校验。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流为依据。在电力系统设计中，短路电流的计算应按照远景规划水平考虑，远景规划水平一般按建成后5-10年。4.1.2 短路计算的方法短路计算是需要在一定条件下进行的。条件如下：（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）系统中的同步和异步电机均为理想电机；（4）电力系统中各元件磁路不饱和；（5）短路发生在短路电流为最大值瞬间；（6）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（7）除计算短路电流的衰减时间常数外，元件的电阻不考虑；（8）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数误差和调整范围；（9）输电线路电容略去不计。 电源容量：按工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般取工程建成后的5-10年。运行方式：计算短路电流所用的接线方式，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，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 短路类型：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重的情况进行校验。短路电流的计算步骤： （1）短路电流计算的基准值Ub= Uav=37kV, Sb=300MVA; （2）计算各元件参数的标幺值，做出等值电路； （3）进行网络简化，求出电源点与短路点之间的输入电抗。 （4）求出短路电流标幺值，进而求出短路电流有名值; （5）计算冲击电流有效值和短路容量。各元件参数的近似计算：输电线路 （4-1）变压器 （4-2）负荷 （4-3）4.1.3 电网的短路计算：电网的短路计算需要先将整个电力网络的三相短路等效电路图画出，（如图4-1）。再将其拆分成几组可独立计算的等效电路图进行电网的三相短路计算。图4-1 电网三相短路等值电路(1) 当主变电所A低压侧发生三相短路时：图4-2 主变电所A高压侧发生三相短路时等效电路变压器T-A两台变压器并联运行时的电抗： 所以，短路点输入阻抗 短路电流标幺值 电流基准值 kA短路电流有名值 kA短路冲击电流有名值 kA短路容量 MVA (2) 当变电所5#高压侧发生三相短路时：图4-3 主变电所5# 高压侧发生三相短路时等效电路 负荷5的等值电抗 输电线的等值电抗 由负荷5提供的短路电流的标幺值 输入电抗 变压器T5提供的短路电流标幺值 短路冲击电流有名值 kA短路电流有名值 kA短路电流有效值 kA短路容量 MVA(3)当变电所1#高压侧发生三相短路时：图4-4 主变电所1# 高压侧发生三相短路时等效电路 负荷1的等值电抗 由负荷1提供的短路电流标幺值 除负荷1外短路点的输入电抗 变压器T-1提供的短路电流标幺值 短路冲击电流有名值 kA短路电流有名值 kA短路电流有效值 kA短路容量 MVA(4) 当变电所3#高压侧发生三相短路时：图4-5 主变电所3# 高压侧发生三相短路时等效电路 负荷3的等值电抗 由负荷3提供的短路电流标幺值 除负荷3外短路点的输入电抗 变压器T-3提供的短路电流标幺值 短路冲击电流有名值 kA 短路电流有名值 kA短路电流有效值 kA短路容量 MVA(5) 当变电所2#高压侧发生三相短路时：图4-6 主变电所2# 高压侧发生三相短路时等效电路 负荷2的等值电抗 由负荷2提供的短路电流标幺值 除负荷2外短路点的输入电抗 由变压器T-2提供的短路电流标幺值 短路冲击电流有名值 kA短路电流有名值 kA短路电流有效值 kA短路容量 MVA(6) 当变电所4#高压侧发生三相短路时： 图4-7 主变电所4# 高压侧发生三相短路时等效电路 负荷4的等值电抗 由负荷4提供的短路电流标幺值 除负荷4外短路点的输入电抗 由变压器T-4提供的短路电流标幺值 短路冲击电流有名值 kA短路电流有名值 kA短路电流有效值kA 短路容量 MVA4.2 一次设备选定 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。 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。4.2.1 隔离开关的选定 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。 选择隔离开关时应满足以下基本要求： (1)隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。 (2)隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。 (3)隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 (4)隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。 (5)隔离开关的结构简单，动作要可靠。 (6)带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。 根据以上原则所选隔离开关型号如下： 110kV侧选用GW4-110G型隔离开关。 35kV侧均选用GW4-35型隔离开关。4.2.2 高压断路器的选定 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。型式选择：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，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：(1)在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。(2)在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。(3)应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。(4)应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。 根据以上原则所选断路器型号如下：变电站A的110kV侧选用LW14-110型断路器，变电所1#、2#、3#、4#、5# 35kV侧选用ZN23-35型断路器。4.2.3 电压互感器的确定电压互感器（PT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 将一次回路的高电压变为二次回路的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装：使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。选择方法： （1）型式选择： 根据安装的场所和使用条件，选择电压互感器绝缘结构和安装方式，一般6-20kV户内配电装置多用油浸式或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35kV配电装置选用电磁式电压互感器；110kV及其以上的配电装置中尽可能地选用电容式电压互感器。 （2）按额定电压选择： 为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压在所安装电网额定电压的90%-110%之间。 PT二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压应选为100/1.732V。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/1.732V；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/3V。 （3）按容量和准确度级选择： PT按容量和准确度级选择与CT相似，要求互感器二次最大一相负荷S2应该不超过设计要求的准确度级的额定二次负荷SN2，而且S2应该尽量最接近SN2，因S2过小也会使误差增大，PT的二次负荷S2计算式为： S2=(P0)2+（Q0)2）1/2 (4-7) 式中P0 、Q0-同一相一表和继电器电压线圈的有功功率、无功功率。 （4）PT不校验动稳定和热稳定 （5）根据以上原则所选电压互感器的型号如下： 110kV侧选择YDR-110型电压互感器。 35kV侧选择TDJJ-35型电压互感器。4.2.4 电流互感器的选定选择方法： 一.参数选择 (1)按技术条件： 正常工作条件：一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级， 短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数 承受过电压能力绝缘水平，泄露比 (2)环境条件： 环境温度，最大风速，相对湿度。 二.型式选择： 35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。 35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在 有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。 根据以上原则所选电流互感器型号为均选用LBJ-10型电流互感器。4.2.5 避雷器的选定电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来限制，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器保护性能。 选择方法： (1)型式的选择： 型避雷器由FS和FZ两种。FS型主要用于配电系统，FZ型主要用于发电厂和变电所，金属氧化锌避雷器比普通的阀型避雷器具有无序流，流通量大，结构简单，寿命长等优点。 (2)额定电压： 避雷器的额定电压必须与安装处的电力系统等级相同。 (3)灭弧电压： 灭弧电压是保证避雷器能够在工频持续电流第一次经过零点零值时，根据灭弧条件与允许限制避雷器最高工频电压。 (4)放电电压： 在工频放电电压要规定其上下限，如果太高意味着放电电压也高，将使其保护性能变坏；太