110kV变电站电气一次部分初步设计

邵阳学院毕业设计（论文） I 内容提要 深入分析研究目前在接地工程中主要采用的降阻措施以及它们的作用，适用场所 和应该注意的问题，如外延接地，深井接地，接地降阻剂，水下地网和自然接地体的 利用。采用技术经济的分析方法，具体工程，具体对待，在保证设备和人身安全的前 提下，结合地质，地势情况，土壤电阻率分布以及具体的工程要求，确定合理的措施 和方法达到接地网降阻的目的。 关键词：降阻剂；短路电流；接地电阻；接地网 邵阳学院毕业设计（论文） II Summary In-depth analysis in engineering research is currently in the mainly adopts the grounding resistance reduction measures and their function, application places and should pay attention to the problems, such as grounding, deep well grounding, extensional grounding resistance reduction agent, underwater earth network and the use of natural grounding body. Using technology and economic analysis method, the concrete engineering, specific treat, ensure equipment and personal safety, combining with the premise, geology, the topography soil resistivity distribution and specific engineering requirements, the determination of reasonable measures and methods to achieve the purpose of ground net.through introducing dray reduction. Keywords: drop photoresist; Short-circuit current; Grounding resistance; Ground net.through introducing 邵阳学院毕业设计（论文） 目 录 内容提要. Summary. 第一部分 设计说明书 1 原始资料.1 2 变压器选择.3 2.1 主变压器选择.3 2.2 站用变压器选择.6 3 电气主接线设计.7 3.1 主接线设计的原则和要求.7 3.2 主接线基本接线方式.8 3.3 主接线设计步骤.9 3.4 本站主接线设计方案.12 4 路电流计算短.13 4.1 短路电流计算概述.13 4.2 常见短路电流计算.15 4.3 短路电流计算结果.17 5 高压电器设备选择.18 5.1 电气设别选择一般条件.18 5.2 高压断路器的选择.19 5.3 隔离开关的选择.20 5.4 互感器的选择.21 5.5 绝缘子的选择.21 5.6 母线的选择.23 6 配电装置设计.24 7 防雷保护设计.25 第二部分 设计计算书 8 负荷计算.26 邵阳学院毕业设计（论文） 8.1 主变压器负荷计算.26 8.2 站用变压器负荷计算.27 9 短路电流计算.28 9.1 短路电流标幺值的计算.28 9.2 短路电流有名值的计算.35 10 电气设备选择及校验计算.38 10.1 高压断路器选择及校验计算.40 10.2 隔离开关选择及校验计算.41 10.3 互感器选择及校验计算.42 10.4 支持绝缘子选择及校验计算.43 10.5 母线选择及校验计算.46 11 防雷保护计算.47 结论.48 参考文献.49 附录.50 致谢.51 邵阳学院毕业设计（论文） 1 第一部分 设计说明书 1 原始资料 （1）建站的必要性：为适应某县区经济发展的需要，满足电力用户需求，优化 电网结构，拟建一座110kV变电站。 （2）本站电压等级：110/35/10kV （3）系统接入方案及电源情况： 110kV 火电厂 系统变110kV 35kV系统变 待建110kV站 10.18km8.19km 6.16km 图1.1 系统接入方案电路图 与本所连接的系统电源共有3个，其中110kV两个，35kV一个，如下所示： 110kV系统变电所： 该所电源容量为200MVA，在该所110kV侧母线上的短路容量为 634MVA，该所与本站的距离为8.19km，以一回线路与本所连接。 升压到母线电压110kV侧火电厂： 该厂距离本所10.2km，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接, 该厂装机容量和主变参数如表1.1所示。 表 1.1 火电厂装机容量和主变参数 35kV系统变电所： 该所电源容量视为无限大，在该所35kV侧母线上的短路容量为250MVA， 该所与本站的距离为6.16km，以一回线路与本站连接。 装机容量参数主变压器参数 325MW cos=0.8 260MVA 121/38.5/10.5kV 14 . 0 * d XkV e 5 . 10U 17 %21 d U6 %32 d U5 .10 %13 d U 邵阳学院毕业设计（论文） 2 （4）本站相关负荷资料: 本站3个电源,在正常运行时,主要是由两个110kV级电源供电给本站。 35kV变电所与本站相连的线路传输功率较小，为联络用。当3个电源中的某一电 源出现故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本上能满足本站重要 负荷的用电。110kV侧出线共4回，其中备用2回。35kV侧出线共6回，其中 备用2回,4回出线回路及传输容量如表1.2所示。 表 1.2 35kV 侧出线回路及传输容量 10kV侧出线共8回，其中备用2回,6回出线回路及传输容量如表1.3所示。 表 1.3 10kV 侧出线回路及传输容量 （5）变电站站址选择: 当地最高气温40，最低气温-5，最高月平均气温34，年平均温度25， 站址海拔高度700m，占地9275m，地势平坦宽阔，附近无高山，交通运输方便， 站址排水系统良好，具有较强的防洪、抗震能力。 （6）其它参数: 本变电站自用负荷约为60kVA，负荷功率因数均取cos=0.85，负荷同期率 回路名称 容量（MW） 距离（km ） 备注 本变化肥厂 3.5 15 类负荷 本变养殖厂 4.3 13 类负荷 本变制药厂 1.8 5 类负荷 本变郭村变 7 4 类负荷 回路名称 容量（MW） 距离（km ） 备注 本变纺织厂 1.15 2.5 类负荷 本变电子厂 0.6 1.9 类负荷 本变木料厂 0.4 1.86 类负荷 本变食品厂 0.8 1.56 类负荷 本变饮料厂 1.05 1.67 类负荷 本变面粉变 0.3 2.6 类负荷 邵阳学院毕业设计（论文） 3 ，计算过程中一律取网损率为5%，计算基本任务为系统当前水平年，阻抗9 . 0Kt 标幺值按基准值为=100MVA，来进行计算。 j S avj UU 2 变压器的选择 在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任 着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系 统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则， 将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量选的过大，台数过多，不仅增加投 资，扩大占地面积，而且增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥 效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命 和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器容量是变电站可靠供电和网络经济 运行的保证。 2.1 主变压器的选择 2.1.1 变压器容量及台数的选择 主变容量一般按变电站建成近期负荷510年规划选择，并适当考虑远期 1015年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，从 长远利益考虑，本站应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷 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 台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和 二级负荷。所以每台变压器的额定容量按（为变电所最大负荷，见计 mn PS7 . 0 m P 算说明书第8章）选择，即=0.724460.7=17.12kVA这样当一台变压器停用 n S 时，也保证70%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此 采用式来计算主变容量对变电所保证重要负荷来说是可行的。通过计算 mn PS7 . 0 本变电站可选择额定容量为20M的主变压器。为了保证供电可靠性，避免一台主 变压器故障或检修时影响供电，电站中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台 以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时也 增加了配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作的复杂化。考虑到 两台主变同时发生故障机率较小，且适用远期负荷的增长以及扩建，故本变电站选 邵阳学院毕业设计（论文） 4 择两台主变压器完全满足要求。 2.1.2 主变压器相数的选择 容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下的电力系统 中，一般都选择三相变压器。但是在选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及 设计变电所的实际情况来选择。本次设计的变电所，站址海拔高度700m，占地 9275m，地势平坦宽阔，附近无高山，交通运输方便，站址地势较高，排水系统 良好，具有较强的防洪抗震能力。故本次设计的变电站选用三相变压器。 2.1.3 主变压器绕组与结构的选择 在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器的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，但在变电站内需装设无功补偿设备， 主变宜采用三绕组变压器。而本变电站具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作 的工作量及占地面积等因素，该站选择普通三绕组变压器。 生产制造中的三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器几种类 型。 （1）自耦变压器：短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰 继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具 有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联 绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它 同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。自耦变压器，高中压侧的零序电流保 护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所 所需装设两台变压器并列运行，电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其 两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保 护的可靠性，由原始资料可知不宜选择自耦变压器。 （2）分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%。分裂变压器中 对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗 也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。 由于本次所设计的变电所，受功端的负荷大小不等，故不选择分裂变压器。 邵阳学院毕业设计（论文） 5 （3）三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器之间，安装以及调试灵 活，供电可靠性高，满足各种继电保护的需求，又能满足调度的灵活性。 2.1.4 主变压器接线组别及调压方式的选择 通过计算可选择型号为SFSL720000/110型的变压器，选择容量比为 100/100/50。（计算过程见8.1节主变容量选择） 。变压器三相绕组的连接方式必 须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，所以选择接线组别为： YN，yn0，d11。调压方式分为无激磁调压和有载调压两种类型：不带电切换称为 无激磁调压，调整范围通常在5%以内；带负荷切换称为有载调压，调整范围可达 30%。其结构较复杂，价格昂贵。对于有特殊要求的场合，如要求变压器二次侧电 压维持在一定水平时，或要求母线电压恒定时才使用。由于本变电站所带负荷等级 较低，电压波动较小，故本变电站选择普通三绕组无激磁调压变压器即可满足要求。 2.1.5 主变压器冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循 环水冷却。 （1）自然风冷却：依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风 扇散发热量的自然风冷却及强迫风冷却，适用于中、小型变压器。 （2）强迫油循环水冷却：虽然有散热效率高、 、减少变压器本体尺寸等优点。 但它须有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。 （3）强迫油循环风冷却：实用于大型变压器高效率的冷却方式。 本设计主变为中型变压器，发热量不大，况且本变电站地势平坦，通风条件好， 为充分利用现有资源可选用自然风冷却方式。 综上所述，本变电站选择三绕组无激磁调压自然风冷却方式型号为SFSL7 20000/110型的变压器2台，容量比选择为100/100/50，具体参数如表2.1所 示。 表 2.1 主变压器技术参数 邵阳学院毕业设计（论文） 6 型号 SFSL720000/110 联接组标号YN，yn0，d11 额定容量(kVA) 20000 空载电流(%) 4.1 空载损耗（kW） 50.2 高中 高低 中低短路损耗（kW） 150.7 13194.5 高压 中压低压额定电压(kV) %25 . 1 8110 %5 . 22 5 . 38 10.5 高中 高低 中低阻抗电压(%) 10.5 17.56.5 2.2 站用变压器选择 变电站的站用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电 站的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设 备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。查电气工程低压电器设备手册 得变电站的站用负荷参数如表2.2所示1。 表2.2 站用变常用负荷参数 这些负荷容量都不太大，因此变电站的站用电压只需0.4kV一级 用动力与照明混合供电方式。380V站用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关） 或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。通过计算变电站的站用负荷容量为 85.14kVA（见设计计算书第8.2节），故选用两台型号为S9100/10的变压器即 可满足要求。站用变压器参数如表2.3 所示。 表2.3 站用变压器技术参数 型号S9-100/10 联接组标号 Y，yn0 序号名称台数 运行容量（kVA） 1 充电机 1 44.8 2 室内通风机 1 7.5 3通讯 4 3.6 4远动装置 2.2 5 照明、采暖 34.22 邵阳学院毕业设计（论文） 7 额定容量(kVA) 100 空载电流(%) 2 空载损耗（kW）0.29 短路损耗（kW）1.5 阻抗电压(%)4 高压 低压额定电压(kV) 10 0.4 3 电气主接线设计 变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。为满足 生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。电气 主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为 传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统2。用规定的设备文 字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成 和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。 3.1 主接线设计的原则及要求 主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是 变 电站电气设计的首要部分。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置 的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济 运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电在同一时刻完成，所以主接 线设计的好坏，直接影响到工农业生产和人们的日常生活。为此，主接线的设计必 须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析相 关因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠3。 电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、 技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电安全可靠、运行灵活、经 济美观等基本要求下，兼顾运行、维护方便。 邵阳学院毕业设计（论文） 8 3.2 主接线的基本接线方式 主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线 为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输 的功率也不一样，为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简 单清晰、运行方便，有利于安装和扩建，下面介绍几种常用的主接线方式。 （1）单母线接线： 单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电 装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件故障或检修时，均需使整个配电装置停 电，一般只适用于一台主变压器。 （2）单母分段： 用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电 源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间 断供电。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，而出线为双回时，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）单母分段带旁路母线: 这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110kV 的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 （4）一个半断路器（3/2）接线: 两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供 电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多， 占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大，一般 在超高压电网中使用。 （5）双母接线: 双目接线有两组母线，并且可以相互备用。每一电源和出线的回路，都装有一 台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线相连。它具有供电可靠、调度 灵活、扩建方便等优点，而且检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。但在检 修某线路的断路器时，如果不装设“跨条” ，则该回路在检修期需要停电。 邵阳学院毕业设计（论文） 9 （6）桥形接线： 当只有两台变压器和两条输电线路时，宜采用桥形接线，所用断路器数目最少， 它可分为内桥和外桥接线。 内桥接线：在线路故障或切除、投入时，不影响其他回路工作，且操作简单； 而变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电，且操作复杂。适合于输电 线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除的情况4。 外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统 有穿越功率，较为适宜。 3.3 主接线的设计步骤 电气主接线的具体设计步骤如下： （1）分析原始资料，对变电站主变容量、电力系统情况、负荷情况 、环境条 件 、设备选择等情况进行分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。 （2）拟定主接线方案，在分析原始资料的基础上，可拟定若干个主接线方案， 因为对出线回路数、电压等级、主变容量、容量以及母线结构等考虑不同，会出现 多种接线方案。 （3）短路电流计算，对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流 计算。 （4）主要高压电器设备选择 （5）绘制电气主接线图，将最终确定的主接线图，按工程要求绘制。 3.4 本变电站电气主接线设计 3.4.1 110kV压侧接线 由原始资料可知，在正常运行时，本变电站110kV侧主要是由110kV系统变和 110kV火电厂两个电源来供电，35kV变电所与本站相连的线路传输功率较小，为 联络用,所以必须考虑其可靠性。 35110kV变电所设计规范规定，35110kV线路为两回及以下时，宜 采用桥形、线路变压器组或单母接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、双母线或单 母分段的接线。在采用单母线、单母线分段或双母线的35110kV主接线中，当不 邵阳学院毕业设计（论文） 10 允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站110kV侧线路共有4回，其中 出线2会，备用2回，可选择双母线接线或单母线分段接线两种方案，如图3.1 所示。 110kV 110kV 方案一 方案二 图3.1 110kV电压侧接线方案 方案一供电可靠、运行方式灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积 大，设备多，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小， 占地面积小，但是运行可靠性和灵活性比方案一稍差。本变电站为地区性变电站， 火电厂和系统变可以满足地区负荷的需要，基本不需要外系统支援，采用方案二能 够满足本变电站110kV侧对供电可靠性的要求，故选用投资小、节省占地面积的方 案二。设置旁路设施的目的是为了减少在断路器检修时对用户供电的影响。装设 SF6断路器时，因断路器检修周期可长达510年甚至20年，可以不设旁路设施。 本变电站110kV侧采用SF6断路器，不设旁路母线。所以110kV侧采用方案二单母 线分段接线。 3.4.2 35kV电压侧接线 本变电站35kV侧线路有6回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线 两种方案，如图3.2所示。方案一供电可靠、调度灵活，但是倒闸操作复杂，容易 误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。方案二简单清晰，操作方 便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出线断路器， 进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特别是类负荷不停电。且方案二具有 良好的经济性，供电可靠性也能满足要求。 邵阳学院毕业设计（论文） 11 35kV35kV 方案一 方案二 图3.2 35kV电压侧接线方案 方案二为单母线分段带旁路母线接线，当检修出线断路器时可不停电，因其进 行了分段且是断路器分段，所以当一段母线发生故障时，可以保证正常段母线不间 断供电，因为设置旁路母线，可以保证、类用户用电要求，同时它结构简单清 晰，运行也相对简单，便于扩建和发展。它投资小，费用低，运行可靠性和灵活性 比方案一好，可以满足35kV侧用户的要求。故35kV 侧接线采用方案二。 3.4.3 10kV电压侧接线 35110kV变电所设计规范规定，当变电所装有两台主变压器时， 610kV侧宜采用单母线分段，线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许 停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站10kV侧线路为8回，可采用双母线 接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案，如图3.3 所示。方案一一般用 于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多， 投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二简单清晰，调度灵活，不会 造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地少。手车式断路器 的出现和运行成功，断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决，而用备用的手 车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。 10kV 10kV 邵阳学院毕业设计（论文） 12 方案一 方案二 图3.3 10kV电压侧接线方案 通过以上的分析可知所选方案具备以下优点： 110kV侧采用单母线分段接线简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少， 投资小，占地面积小，况且本变电站基本不需要外系统支援，本变电站110kV侧 采用SF6 断路器，不设旁路母线。单母线分段接线能够满足本变电站110kV侧对 供电可靠性、安全性的要求。 35kV侧采用单母线分段带旁母接线，简单清晰，操作方便，不易误操作，设 备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出线断路器，进行不停电检修出 线断路器，保证重要回路特别是类负荷不停电。且有良好的经济性，供电可靠性 也能满足要求。 10kV侧采用单母线分段接线，在这种接线方式下，当一段母线发生故障时， 不致造成另一段母线也同时停电，缩小了停电范围。而本站10kV侧出线多，很适合 采用单母线分段接线，这样就能保证本级类负荷的要求。 综上所述,本变电站主接线如图3.4所示。 110kV 10kV #1主变#2主变 #1站用变 #2站用变 35kV 图3.4 电气主接线简图 总而言之，从图3.4可以得知：110kV侧采用单母线分段接线简单清晰，操 邵阳学院毕业设计（论文） 13 作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，为以后的发展和扩建奠定了 基础。35kV侧采用单母线分段带旁路接线，当检修出线断路器时可不停电，因为 进行分段且是断路器分段，所以当一段母线发生故障时，可以保证正常段母线不间 断供电，因为设置旁路母线，可以保证、类用户用电要求，同时它结构简单清 晰，运行也相对简单，便于扩建和发展。10kV侧采用单母线分段接线，当一段母 线发生故障时，不致造成另一段母线也同时停电，缩小了停电范围。 所以说本变电站的电气主接线设计是在立足于眼前，兼顾远期发展的基础上完 成的，完全可以满足用户供电要求和以后的扩建发展。 4 短路电流计算 电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种 运行状态剧变到另一种运行状态，并伴随产生复杂的暂态现象。短路是电力系统的 严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系 统）发生通路的情况6。 在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单 相短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态， 其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中， 单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路情况最严重， 破坏最大，应给以足够的重视。因此，我采用三相短路来计算，以此为依据选择和 检验电气设备，以保证其安全可靠。 4.1 短路电流计算 邵阳学院毕业设计（论文） 14 4.1.1 短路电流计算目的 （1）在选择电气设备时，选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，为了 保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金， 这就需要进行全面的短路电流计算，以此为依据。 （2）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采 取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算7。 （3）为了合理配置各种继电保护方式和进行整定计算、接地装置的设计等，必 须对电力系统网络中发生的各种短路进行计算和分析。 （4）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的 安全距离。 4.1.2 短路电流计算的一般规定 （1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按 工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成 后510年） 。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式， 而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 （2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作 用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 （3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接 线方式时短路电流为最大的地点。 （4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 4.1.3 短路电流计算的步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体计算步骤如 下 （1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下； （2）绘制等值网络，进行网络变换； （3）选择短路点； （4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量 邵阳学院毕业设计（论文） 15 的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值； （5）计算短路容量，短路电流冲击值： 短路容量： ( 4.1)IVjS 3 短路电流冲击值: (4.2)IIcj 55 . 2 （6）列出短路电流计算结果。 具体短路电流计算详见计算说明书。 4.2 短路类型及其计算方法 电力系统中可能发生的几种形式的短路类型及其计算方法是如下： （1）三相短路电流的计算： (4.3) *1 )3( * 1 X Id 其有名值为： (4.4) jdd III )3( * )3( 系统中发生三相短路时，短路点的短路电流标幺值 )3( *d I 系统中发生三相短路时，短路点的短路电流有名值 )3( d I 归算到短路点的综合正序等值电抗。 * 1 X 以下为简便起见，省略下标 * 。 （2）两相短路电流的计算： (4.5) 21 )2( 1 3 XX Id 归算到短路点的负序综合电抗 2 X 两相短路时短路点的全电流 )2( d I 其各序分量电流值为： (4.6) 21 )2()2( 1 1 XX II dd 分别为两相短路时，短路点短路电流的正负序分量 )2( 2 )2( 1 , dd II 邵阳学院毕业设计（论文） 16 （3）两相接地短路电流计算： (4.7) )1 , 1( 1 2 02 02 )1 , 1( )( 13 dd I XX XX I 两相短路接地时，短路点故障相全电流 )1 , 1( d I 两相短路接地时，短路点的正序电流分量 )1 , 1( 1d I (4.8) 011 )1 , 1( 1 / 1 XXX Id (4.9) 20 0 )1 , 1( 1 )1 , 1( 2 XX X II dd (4.10) 20 2 )1 , 1( 1 )1 , 1( 0 XX X II dd 分别为两相接地短路时的负序和零序电流分量。 )1 , 1( 0 )1 , 1( 2 , dd II （4）单相接地短路电流的计算： 短路点各序分量电流为： (4.11) 01 ) 1 ( 2 ) 1 ( 1 2 1 xx II dd 4.3 短路电流计算结果 4.3.1 本变电站各支路电抗计算 由原始资料可知，本变电所自用负荷约为60kVA，负荷功率因数均取 cos=0.85，负荷同期率，计算过程中一律取网损率为5%，计算基本任务9 . 0Kt 为系统当前水平年，阻抗标幺值按基准值为=100MVA，以及所知的 j S avj UU 参数设置短路点以及对各支路电抗进行计算。 （具体设置及计算过程见设计计算书第 9章） 4.3.2 本变电站等值网络图 利用计算出的各支路电抗等相关数据对变电站网络图进行计算化简得变电站等 值网络图如图4.1所示。 邵阳学院毕业设计（论文） 17 1 0.16 2 0.16 3 0.23 4 0.03 5 0.55 6 0.35 7 -0.03 9 0.35 11 0.16 11 0.40 10 -0.03 8 0.55 图4.1 变电站总等值网络图 由原始资料可对110kV火电厂进行等效变换得等值网络图如图4.2所示。 12 0.44 13 -0.01 14 0.18 15 0 16 0.03 13 -0.01 12 0.44 12 0.44 15 0 14 0.18 图4.2 110kV火电厂等值图 对图4.2所示等值网络图进一步化如图4.3所示。 17 0.15 18 0.09 16 0.03 邵阳学院毕业设计（论文） 18 图4.3 110kV火电厂等值化简图 由化简后的火电厂等值图4.3和变电站等值网络图4.1进一步等效变换得变电站 最简总等值网络图，并设置相应短路点如图4.4所示。 19 0.18 21 0.28 20 0.26 22 0.18 23 0.58 d1 d2 d3 图4.4 变电站总等值网络化简图 4.3.2 短路电流计算结果 本变电站短路电流有名值计算结果如下（计算过程见设计计算书第9章）： 表4.1 短路电流有名值计算结果（单位kA） 短路点时间110kV 火电厂供110kV 系统供35kV 系统供 总短路电流 0s2.112.910.495.51 0.3 s1.422.300.494.21 1 d 0.6 s1.292.150.493.93 0s1.181.692.695.56 0.3 s1.101.612.695.40 2 d 0.6 s1.151.702.695.13 0s6.198.727.2822.19 0.3 s5.598.167.2821.03 3 d 0.6 s5.738.477.2821.48 邵阳学院毕业设计（论文） 19 5 高压电器设备选择 选择正确的电器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。 在进行电器选择时，应根据工程实际情况8，在保证安全、可靠的前提下，尽量采 用新技术，并注意节省投资。电气设备要能可靠