阜新市某某小的区供电设计毕业论文.doc

0 前言阜新市新邱长营小区，地处辽宁省阜新市东北部，项目占地面积约16.67万平方米，总建筑面积约27万平方米，容积率1.62，是一个集居住、消费、休闲、文化、娱乐为一体的大型复合态生活之城。新邱长营整个社区均为6层板楼适合居住，小区融入了生活所需的大部分设施，具有现代简约的建筑风格，精致人性的细节设计，起伏变化的建筑组曲，勾勒完美华丽的城市天际线，矗立城市风尚新地标。开发周期：项目共分两期开发，项目一期为建筑楼体，共有30栋住宅，合约1777户，并融入49户网点，适于消费。地理位置：新邱长营紧临的人民大街，东风路，是沟通市内与市外的重要交通干道，也是带动人流、物流的重要交通枢纽。空气新鲜，远离工厂，煤矿等地，无噪声，粉尘等污染，此为真正的养生之所。建筑与景观：新邱长营小区楼体设计呈现简约、大气、时尚、现代的建筑风格，虚实交幻，简单沉稳的外立面颜色，线条硬朗的立面转折，突出了明亮别致的生活质感。新邱长营小区绿化率高达50%，并利用一条人工水系增加小区色彩，使得小区越发灵动，同时项目整体景观设计借鉴了阜新市小区的特点，以一条集山、水、人文文化于一体的综合性景观中心轴，配合建筑组团的合理分布，共同串起了整个社区，达到举目观景，低头赏园，异步景异的景观效果。配套设施：新邱长营小区其配套设施齐全完备，超大会所、幼儿园、停车场、商业街等配套，不仅强化了社区自身功能，同时，匹配业主尊贵优雅的身份。 项目周边有辽宁工程技术大学，阜新市第一中学，阜新市高级中学，海州高中等名校，可见文化氛围浓厚，方便入学求教。时至今日，新邱长营小区楼体结构大致竣工，本次设计是针对此小区供电工程进行设计，让入住人们用电方便，安全。1 绪论1.1 供电系统 环网供电能使配电网线路简化，管理方便，能方便地为重要负荷提供两个电源。并且，出现故障时易于查找，对于实现电网自动化管理具有重要的意义。同辐射形供电相比，投资省。因此。在国内外获得愈来愈广泛的应用。新邱长营小区利用两个环网柜对该小区进行供电，一条来自北六线，称北六线环网柜，一条来自中工线01号，称中工线01号环网柜，两环网柜互联对1777户和49户网点供电，并利用箱变S11-630KVA，箱变S11-500KVA进行变电。 采用环形供电，南北两区成两环互联。环网单元采用箱式变电站，一进五出。为了限制短路容量，简化继电保护，小区两个环形供电系统采用开环运行方式。环网柜为单电源单母线，供电环网起止于母线上。 环网在运行中，通常在某点用负荷开关断开网络形成两个独立的链状树干式供电系统，此断开点称开环点。开环点分为正常开环点和故障开环点。开环点的设置能保证单电源网络两端断路器不会同时断开（提高供电的可靠性）。双电源网络，因两路电源电压的数值和相位不可能完全一致，闭环运行将引起环流，增加供电线路能耗，故环网供电系统一般都是开环运行。选择开环点应使断口两端电压的数值和相位相差最小。具体实现此原则最通常的方法是：首先假设环网为闭环运行，通过计算找出由两端电源供电的变电所，求出功率分界点的位置，此功率分界点即为环网的正常开环点。如果出现有功功率与无功功率分界点不一致时，多因在高压线路中的电压损耗主要是由无功功率所引起，故此时应选择无功功率分界点作为正常开环点。1.2 供配电技术的发展随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电变压器降压低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守的方向发展，箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。其次随着社会发展和城市化进程的加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，城市配电网逐步由架空向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是供电的可靠性要求越来越高，而采用高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站(简称智能箱变)环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电。1.3 箱式变电站的类型、结构与技术特点 1.3.1 箱式变电站的类型箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站。美式预装式变电站在我国叫做“预装式变电站”或“美式箱变 ”，一区别欧式预装式变电站。它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称为“组合式变电站”，它是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置布置在三个不同的隔室内，通过电缆或母线来实现电气连接。1.3.2 箱式变电站的结构 美式预装式变电站的结构型式大致有三种：（1）变压器和负荷开关、熔断器共用一个油箱；（2）变压器和负荷开关、熔断器分别装在上下两个不同的油箱内；（3）变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。其中（1）型为美式箱变的原结构，它的特点是结构紧缩、简洁、体积小、重量轻。（2）型和（3）型为（1）的变形。这种变型的理论根据是：开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。由于采用普通油和难燃油作为绝燃介质，使之既可用于户外，又可用于户内，适用于住宅小区、共矿企业及各种公共场所，如机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁等。欧式预装式变电站的总体结构包括三个主要部分：高压开关柜、变压器及低压配套装置，其总体结构主要有两种形式：一种为组合式；另一种为一体式。组合式布置是高压开关设备、变压器和低压配电装置三部分个为一室，即由高压室、变压器室和低压室三个隔室组成，可按“目字型”或“品字型”布置，如图1-1所示。“目字型”布置与“品字型”布置相比，“目字型”接线较为方便，故大多采用“目字型”布置。但“品字型”布置结构较为紧凑，特别是当变压器室排布多台变压器时，“品字型”布置较为有利。TMHVTM HVTMLV LV HV LVHV TMHVLVHVTMZL LV TM LVLV (a)目字型布置 (b)品字型布置图1-1 欧式预装式变电站的整体布置形式Fig.1-1 continental prefabricated substation overall layout of the formHV高压室；LV低压室；TM变压器室；ZL操作走廊HV- hyperbaric chamber;LV- low-pressure chamber;TM- transformer room;ZL- corridor operation ;1.3.3 箱式变电站的技术特点箱式变电站的高压室一般是由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成的，可以进行停送电操作并且有过负荷和短路保护。低压室由低压空气开关、电流互感器、电流表、电压表等组成的。变压器一般采用 S9 或干式的等。箱式变中的电器设备元件，均选用定型产品，元器件的技术性能均满足相应的标准要求。为了可靠实现五防要求，各电器元件之间采用了机械联锁，各电器元件都安装在有足够强度和刚度的结构上，以便于导线的连接。操作采用电动方式，不需另配电源，由 TV 引出即可。另外箱式变还都具有电能检测、显示、计量的功能，并能实现相应的保护功能，还设有专用的接地导件，并有明显的接地标志。此外为适应户外工作环境，箱式变电站的壳顶一般都采用隔层结构，内装有隔热材料，箱体底部和各室之间都有冷却进出风口，采用自然风冷和自动控制的强迫风冷等多种形式，以保证电气设备的正常散热，具有防雨、防尘、防止小动物进入等措施。目前，国内生产的箱式变的电压等级：高压侧为 3 35kV、低压侧为 0.4 10kV 。变压器的容量：当额定电压比为35/10 、6 、0.4 kV 时可从几百kVA上万kVA、当额定电压比为 10、6/0.4 kV 时可从几十kVA几千kVA。箱式变电站有如下特点：（1）技术先进安全可靠箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在4040的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器(弹簧操作机构)等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。（2）自动化程度高全站智能化设计，保护系统采用变电所微机综合自动化装置，分散安装，可实现四遥，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制，满足无人值班的要求。（3）工厂预制化设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电所建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需58天的时间，大大缩短了建设工期。（4）组合方式灵活箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱体均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变，我们可以全部采用箱式，即35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电所；也可以采用35kV设备室外安装，10kV设备及控保系统箱内安装，这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧所改造，即原有35kV设备不动，仅安装一个10kV开关箱即可达到无人值守的要求。（5）投资省、见效快箱式变电站(35kV设备户外布置，10kV设备箱内安装)较同规模综自变电站(35kV设备户外布置，10kV设备布置于户内高压开关室及中控室)减少投资4050。1.3.4 箱式变电站与常规变电站的对比分析箱式变电站（在IEC及欧洲称为高压/低压预装式变电站）是一种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展中设备与常规变电站相比，占地为1/20，工期为1/7，投资为1/2。在国外应用极度为广泛，在西欧占变电站总数的70%以上，美国为90%。在我国应用为10%，是一种方兴未艾的装备。三种类型的箱式变电站的特点如下:（1）中国式：从欧洲式派生而来，结合中国用户需要改进而成，但是符合中国电力部门各种法规标准要求，可铅封电能计量箱，无功补偿，一应俱全；（2）美国式：特点是变压器保持户外设备本质，散热好，结构紧凑，但是在我国10kV电网系中性不接地系统，因此一相熔丝熔断时不能跳开三相负荷开关，造成非全相运行，危及变压器及用电设备，并且不易实现配电自动化；（3）欧洲式：特点是防护性好，多了一个外壳，变压器散热不易，要降低容量运行。预装式变电站是输变电设备发展方向，由前所述，我国应用仅10%左右，而国外已达到的70-90%，所以预装式变电站其社会效益显著，市场前景广阔。2 箱式变电站箱体的确定2.1 箱体结构的确定箱式变电站按结构主要有美式箱变和欧式箱变。欧式箱变造价低而美式箱变体积小，约为同容量欧式箱变的1/31/5。常规土建变电站占地面积最大，欧式箱变次之，美式箱变常规土建变电站建造周期最长，欧式箱变次之。综合考虑一般35kV箱式变电站的箱体选择欧式箱变。2.2 合理配置根据实际情况可以采用不同的箱变配置方案，一般将主变压器和电容器等充油设备，放置在箱体外，设置两个箱体，一个35kV箱体，一个10kV箱体，其中一个箱体预留保护装置的位置。考虑节省资金，也可以将35kV断路器等设备放于户外，只设置10kV箱体。箱体的底座和骨架一般采用槽钢和角钢焊接而成，顶盖和四壁采用金属板内衬阻燃材料压制而成，能起到隔热的作用。根据当地实际情况，可在订货时对主体结构提出相应的要求。我县地处盐碱地带，对设备的抗腐蚀性能要求较高，因此除主体框架采取了防腐工艺加工外，箱体的整体外层衬板采用了0.5mm厚的不锈钢板。维护走廊是箱变正常运行和检修中的重要环节，箱变的一个缺陷就是空间狭小，厂家从成本和设备紧凑性考虑，维护走廊一般都尽量压缩。在选型时应该将维护走廊作为一项指标来考虑，不然会给将来的运行和维护，造成很大麻烦。箱体的密封和防尘是一个重要方面，特别是保护装置对防尘等指标要求较高，应引起重视。箱体的底板下面，一般作为电缆室，在考虑箱体基础的设计时，应顾及到电缆的安装和维护方便，应考虑人员出入、通风以及照明等方面的要求。3 负荷统计与计算3.1 基本概念负荷指的是导线、电缆和电气设备(变压器，断路器等)中通过的功率和电流。该负荷不是恒定值，是随时间而变化的变动值。因为用电设备并不同时运行，即使同时运行，也并不是都能同时达到额定容量。另外，各用电设备的工作制也各有不同，有长期、短时、重复短时之分。在设计时，如果简单地把各用电设备的容量加起来作为选择导线、电缆截面和电气设备容量的依据，结果并不科学。要么过大，使设备欠载，不经济；要么过小，出现过载运行，导致过热绝缘损坏、线损增加，影响导线、电缆或电气设备的安全运行，严重时，会造成火灾事故。为避免这种情况的发生，设计时采用一个假定负荷即计算负荷来表征系统的总负荷应。用计算负荷来选择导线、电缆截面和电气设备比较接近实际，因为计算负荷的热效应与变动负荷的热效应是相等的。计算负荷也称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工导体的依据。求得计算负荷的手段称为负荷计算。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算，二项式法适用于机加工车间，有较大容量设备影响的干线和分支干线的负荷计算。但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。在施工图设计时需要进行较详细的负荷计算，主要包括设备容量(安装容量)的计算(即统计与累加)；计算容量(将设备容量乘需要系数)和计算电流的计算。对于最末一级配电箱，可只标注设备容量，并将其作为计算容量(即需要系数为1)。对于干线和整个工程，除需要标注设备容量外，还要标注计算容量和计算电流，以便根据计算容量选择变压器，根据计算电流选择开关和导线等电气设备。 在民用建筑中有大量的单相负荷，三相负荷不平衡的问题比较突出。据调查，在目前运行的工程中，多数工程都比较严重的存在着三相不平衡的问题。有的是设计问题，有的是施工问题，有的是使用的随意性。使用的随意性很难解决。工程设计者的责任是在施工图设计时尽量考虑周全些，尽量做到三相负荷分配平衡。减少运行时的特别严重的不平衡现象。当工程设计过程中，某些末端设备无法使三相分配平衡时，则应在干线或每台变压器低压侧尽量调整到三相平衡。 末端配电箱的三相不平衡负荷的计算，建议采用如下方法：A.当最大相与最小相负荷之差小于三相总负荷的10时，当作三相平衡负荷计算；B当最大相与最小相负荷之差等于或大于三相总负荷的10时，取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷计算。 求得计算负荷的手段称为负荷计算。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算，二项式法适用于机加工车间，有较大容量设备影响的干线和分支干线的负荷计算。但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。表3-1来自建筑电气手册，供参考表3-1 建筑用电指标Tab.3-1 Indicators of the construction of electricity建筑类别 装置指标VA/m2住宅3040公寓5070旅馆 60100办公80120商业一般（60120）大中型（100200)体育60100剧场80120医疗60100教学大学（4060）中小学（2030）展览100120演播600800W/m2停车库10W/m23.2 新邱长营小区一期工程总体负荷统计与计算新邱长营小区的具体负荷统计参看表3-2:负荷计算：表3-2 新邱长营小区负荷统计Tab.3-2 xinqiu international statistical area load负荷类型用户数负荷/kw需要系数功率因数tanA1照明负荷481920.50.800.75A2照明负荷481920.50.800.75A3照明负荷481920.50.800.75A4照明负荷481920.50.800.75A5照明负荷481920.50.800.75A6照明负荷481920.50.800.75A7照明负荷381440.40.800.75A8照明负荷722880.60.800.75A9照明负荷381440.40.800.75A10照明负荷602400.550.800.75A11照明负荷481920.50.800.75A12照明负荷602400.550.800.75A13照明负荷602400.550.800.75A14照明负荷602400.550.800.75A15照明负荷481920.50.800.75A16照明负荷602400.550.800.75A17照明负荷381440.40.800.75A19照明负荷722880.60.800.75A20照明负荷722880.60.800.75A21照明负荷24960.40.800.75A22照明负荷282880.60.800.75A23照明负荷602400.550.800.75A24照明负荷722880.60.800.75A25照明负荷602400.550.800.75A26照明负荷481920.50.800.75A27照明负荷602400.550.800.75A28照明负荷602400.550.800.75A30照明负荷722880.60.800.75网点照明负荷482880.60.800.75 4 无功功率补偿的计算所谓无功功率通俗地讲就是不消耗电能的用电设备所消耗的功率。比如把一只电容器接入交流电路中，电路就会对电容器进行充放电，这样就引成电流，充电时电容器畜存电能，放电时电容器把电能又还给电源，这样电容器这个用电设备本身并不消耗电能，然而它却有功率（功率等于电压乘以电流强度），这就是无功功率，电容器虽然不消耗电能，但是因为有电流，所以电力线路上会消耗电能（电线都有电阻），对供电的电源变压器来说更是一种负担，因为变压器的容量（它能提供的功率）是有限的，无功功率会占用变压器的容量，使正常供电受到限止。同样，把一只电感器接入交流电路，也会产生无功功率。不过电容器使电流相位超前，而电感器使电流相位滞后，它们的作用正好相反，可以相互抵消。一般的用电设备都是电感性的，如工厂里的电动机，它会产生感性无功功率，不但使电力线白白消耗电能，增加电力线路的负担，更是白白占用电源变压器的容量，是非常有害的。这时在电动机上并联电容器，使感性负载与容性负载的作用相互抵消，这对电力线路和变压器来说就没有无功功率的影响了。无功补偿装置说白了就是配套的电容器（由许多只电容器并联而成），它由自动控制设备自动接入电路，既不会补偿不足，也不会补偿过头。 考虑同期系数计算有功功率时取：最大负荷时的同时利用系数则 （4-1）计算无功功率时取 （4-2）所以总视在功率负荷 （4-3） （4-4）所以，需要进行补偿功率因素。取，我根据民用建筑设计手册选择年平均有功负荷系数为0.75。（4-5）取:=322.33，则补偿后变电所高压侧压侧的视在计算负荷为： （4-6）变压器的功率损耗为： （4-7） （4-8）变电所高压侧的计算负荷为： （4-9） （4-10） （4-11）补偿后的功率因数为：满足（大于0.90）的要求。5 变压器容量、接线组别的确定5.1 变压器的选择箱变用变压器为降压变压器，一般将10KV降至380V/220V变压器容量一般为1601 600KVA，最常用的容量为315630KVA。其器身为三相三柱或三相五柱结构、Dyn11或Yyn0联结，熔断器连接在“”外部。三相五柱式Dyn11变压器的优点是带三相不对称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证，这种变压器具有很好的耐雷特性。对于Dyn11联结变压器来说，其3n次（n为整数）谐波励磁电流在其三角形结构的一次绕组内形成环流，不注入公共的高压电网中去，这较之一次绕组接成星型接线的Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流；Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除；当接用单相不平负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线电流不超过二次绕组额定电流的25%，因而严重影响了接用单相负荷的容量，影响设备能力的发挥。因此国家规定在TT和TN系统中，推广Dyn11联结变压器。但是Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘要求稍低于Dyn11，从而制造成本稍低于Dyn11联结的变压器。变压器联结方式如图5-1。图5-1 变压器的Yyn0联结和Dyn11联结Fig.5-1 Yyn0 transformer connection and link Dyn11综合考虑我选择4台型号为S11-630KVA的箱变,1台型号为S11-500KVA的箱变，因为三相五拄Dyn11连接变压器带三相不对称负载能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证；此外，这种变压器还具有很好的耐雷特性。因此变压器的连接组别为三相五柱Dyn11，阻抗电压为 =7.0%，采用油浸式变压器。由于三相五拄Dyn11联结，如果熔断器一相熔断后，会造成低压侧两相电压不正常，为额定电压的1/2，会使负载欠压运行。因此将熔断器连接在“”内部。因为这样如果熔断器一相熔断后不会造成低压侧两相电压不正常，熔断器所对应的低压侧相电压几乎为零，其它两相电压正常。下面5个图形分别明示了5个箱式变电站所的供电范围如图5-2 各变电箱供电范围1号箱变供应楼群2号箱变供应楼群3号箱变供应楼群中工2号箱变供应楼群5.2 箱式变电站总体布置10kV箱式变电站高压室额定电压10kV ，低压室额定电压0.4kV。主变压器额定容量为1000kVA，接在10kV母线上。采用电缆或架空进、出线。在结构设计上具有防压、防雨和防小动物等措施及占地面积小、操作方便，安全可靠、可以移动等特点。箱式变电站主要包括4部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室。（1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成，外部用新材料色彩钢板制作。（2）高压室：装备真空断路器。包括三工位负荷开关、熔断器、互感器、避雷器等。（3）低压室：装备全国统一设计的GGD型固定式低压配电屏、包括主开关柜、计量柜、多路出线柜、耦合电容器。（4）变压器室：配备1000kVA油浸式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。6 短路计算6.1 短路电流的定义电力系统在运行中 ，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流 ，并取决于短 路点距电源的电气距离。 例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的1015倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。 三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在 中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需35秒。在这一暂态过程 中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会 产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设 计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件.6.2 短路电流的计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多. 具体规定: 对于335KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗. 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻. 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.6.3 短路电流的计算6.3.1 标么制法进行短路电流计算图6-1 短路电流等效电路图Fig.6-1 equivalent circuit of short circuit current本校区变电所的供电系统采用两路电源供线，一路为距校区5km的馈电变电站经架空线（系统按电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为；一路为邻校高压联络线。下面采用标么制法进行短路电流计算。取基准容量,基准电压， 所以： （6-1） （6-2）6.3.2 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1.电力系统的电抗标么值： （6-3）2.架空线路的电抗标么值：查手册得，因此： （6-4） 3.电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此： （6-5）6.3.3 高压侧K点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1.总电抗标么值： （6-6）2.三相短路电流周期分量有效值： （6-7）3.其他三相短路电流： （6-8） （6-9） (高压系统) （6-10）4.三相短路容量： （6-11） 6.3.4 低压侧K点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1.电抗标么值： （6-12）2.三相短路电流周期分量有效值： （6-13）3.其他三相短路电流： （6-14） （6-15） (高压系统) （6-16）4.三相短路容量： （6-17） 7 设备选型7.1 电气设备选择条件电器设备选择的一般条件如下：1.按正常条件选择电器设备按正常条件选择，就要考虑电器装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电器装置所处的位置特征；电器要求是指电器装置对设备的电压、电流、频率（一般为50HZ）等方面的要求；对一些断路电器如开关、熔断器等，还应考虑起断流能力。（1）考虑所选设备的工作环境。如户内、户外、防腐、防暴、防尘、放火等要求，以及沿海或湿热地域的特点。（2）所选设备的额定电压应不低于安装地点电网电压 即 （7-1）一般电器设备的电压设计值满足 1.1 应而可在应1.1下安全工作。（3）电器的额定电流是指 在额定周围环境温度0下，电器的长期允许电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续的工作电流，即 （7-2）本设计所选择的变压器BS7-1000/10其额定电流： （7-3）由式可以推算，当电器的环境温度高于40（但不高于60）时，环境温度每升高1，应减少允许电流1.8%；当使用环境低于 40时，每降低1，允许电流增加0.5%。 2.按短路条件校验（1）动稳定校验 动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效力的能力。满足稳定的条件 （7-4）或 （7-5）式中、设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值（kA） 、-设备允许通过电流的峰值及其有效值（kA）对于下列情况可不校验动稳定或热稳定。a 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验热稳定。b电压互感器及其所在回路的裸导体和电器可不校验动、热稳定，因为短路电流很小。c电缆一般均有足够的机械强度，可不校验动稳定。 （2）热稳定校验短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短时发热最高允许值，即 （7-6） 式中 设备安装地点稳态三相短路电流；短路电流假想时间； t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流（kA）；t厂家给出的热稳定计算时间，一般为4s、5s、1s等。7.2 高低压电器设备选择的要求（1）高压一次设备的选型高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应安全可靠的运行，运行维护方便，投资经济合理。高压电器的选择和校验可按表7-1所列各项条件进行。现仅对选择的特殊条件或简要步骤予以介绍。（2）低压一次设备选型 低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须考虑安装地点并满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求；同时设备工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。表7-1高压电器选择与校验条件Tab.7-1 high-voltage electrical conditions with checksum项目设备 额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定高压断路器 隔离开关 高压熔断器或。低压一次设备的选择校验项目如表7-2所列。表7-2 低压一次设备的选择校验项目Tab.7-2 the choice of a low-voltage equipment validation project设备名称 电压（V）电流（A）断流能力 （kA）短流电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器低压负荷开关低压断路器7.3 断路器的选型断路器型式的选择应综合考虑安装地点环境的条件、使用的技术条件和安装调试与维护护方便等因素。先对几种内型短路器的技术性能和运行维护方面的特点简要介绍如下。少油短路器开断电流大，对35以下可采用加并联以提高额定电流；10kV以上为积木结构。该断路器全开断时间短。增加压油活塞装置加强机械油吹后，可开断空载长线。少油断路器使用较早，运行经验丰富，易于维护，噪声低，油量少；它易劣化，需要一套油处理装置。六氟化硫（SF6）断路器的额定电流和开断能力都可以作得很大；开断性能好，可适用于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，所以断开电压做得较高；断开开距小。运行噪声低，维护工作量小，检修间隔期长，运行稳定、安全可靠、寿命较长；断路器价格较高。真空断路器连续多次操作，且开断性能好，灭弧迅速、动作时间短；运行维护简单，灭弧室不需要检修；噪声低，无火灾爆炸危险；价格较昂贵。综合考虑10kV箱式变电站10kV侧选用ZN23-10型真空断路器，技术参数如表7-3所示。表7-3 ZN23-35型真空断路器的技术参数Tab.7-3 ZN23-35 vacuum circuit breakers technical data类别型号额定电压kV额定电流A断流容量kA动稳定电流峰值kV热稳定电流kA固有分闸时间合闸时间陪用操动机构开断电流kA真空ZN23-1010630 6325（4s）0.06s0.075sCT1225真空ZN28-040.42002020（4s）0.06s0.1s200.4kv低压侧我选择的是DZ20系列塑料外壳式断路器，具体型号如表7-4所示：表7-4低压侧断路器选择Tab.7-4 choice of low-pressure side of circuit breaker建筑名称额定电流/A断路器型号A1202.11DZ20-250A2202.11DZ20-250A3202.11DZ20-250A4202.11DZ20-250A5202.11DZ20-250A6202.11DZ20-250A7121.26DZ20-160A8363.72DZ20-400续上表7-4：A9121.26DZ20-160A10277.89DZ20-400A11202.11DZ20-250A12277.89DZ20-400A13277.89DZ20-400A14277.89DZ20-400A15202.11DZ20-250A16277.89DZ20-400A17121.26DZ20-160A19363.72DZ20-400A20363.72DZ20-400A2180.81DZ20-100A22363.72DZ20-400A23277.89DZ20-400A24363.72DZ20-400A25277.89DZ20-400A26202.11DZ20-250A27277.89DZ20-400A28277.89DZ20-400A30363.72DZ20-400A31363.72DZ20-4007.4 电容器的选择7.4.1 并联电容器组成提高功率因素原理把电容并联在电网中将取得超前电压90度的无功电流，来补偿用电设备中滞后于电压的感性无功电流，使电网总功率因素得到提高（1）补偿前:在U作用下， (7-7)电流比电压滞后角，很低。（2）并联电容器组后： (7-8) (7-9)比超前/2，可知与夹角，所以，即功率因数得到提高。7.4.2 电容器组接线方式的确定在工业企业采用并联电容器来提高功率因数时，电容器装设部位的补偿方式分别有单独补偿、分组补偿和集中补偿三种。为了提高功率因数，可采用并联电容器补偿供电系统中