35kv箱式变电站设计_毕业论文

摘要箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，并得到了迅速发展。本课题的主要内容包括箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计极其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。35KV箱式变电站的设计高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为10KV，主变压器容量为3150KVA。主接线采用单母线分段接线。关键词箱式变电站；结构；一次系统；二次系统DESIGNOF35KVBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONABSTRACTBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONCALLSAGAINOUTDOORATRANSFORMERSUBSTATION,ALSOCALLTODOTHESECTIONALTRANSFORMERSUBSTATIONITISADEVELOPMENTTOWAITTO70SEUROPEANDAMERICAWESTERNPROSPERINTHE60SOF20CENTURIESTHENATIONRELEASEAKINDOFOUTDOORTHESETCHANGESTOGIVEORGETANELECTRICSHOCKOFNEWCHANGETOGIVEORGETANELECTRICSHOCKTHEEQUIPMENTS,BECAUSEITHAVETHECOMBINATIONVIVID,EASYTOCONVEYANCE,MOVE,INSTALLCONVENIENCE,STARTCONSTRUCTIONCONSTRUCTIONTHEPERIODISSHORTANDCIRCULATETHEEXPENSESLOW,FREEFROMPOLLUTION,DONOTNEEDMAINTENANCEETCADVANTAGE,SUFFERTHEINTERNATIONALCOMMUNITYELECTRICPOWERTHEWORKERVALUESENTERTHEMIDDLEOF90SOF20CENTURIESTHEDOMESTICSTARTSAPPEARINGTHESIMPLEBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATION,ANDGOTTHEQUICKDEVELOPMENTTHEARTICLEREGARDBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONASADEVELOPMENTFORRELATINGBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONAPPLIED,THECONSTRUCTIONOFBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONDIVIDESINTOSESECTION,EMPHASIZINGTHETREATISEBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONATHEVERYEQUIPMENTSINDESIGNINSUBSYSTEMCHOOSESTHETYPE,TWOSUBSYSTEMSDESIGN,ANDTHEINTELLIGENCEOFBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONSUPERVISESANDCONTROLTHESYSTEMTHEDESIGNHIGHPRESSURESIDESUMOFBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATIONSETTLESELECTRICVOLTAGEAS35KVA,THELOWPRESSURESIDESUMSETTLESELECTRICVOLTAGEAS10KV,MAINTRANSFORMERCAPACITYIS3150KVATHELORDCONNECTSTHESINGLEMOTHERINADOPTIONINLINELINECENTSEGMENTCONNECTSTHELINEKEYWORDSBOXTYPETRANSFORMERSUBSTATION；CONSTRUCTION；FIRSTSYSTEM；SECONDSYSTEM目录1绪论611供配电技术的发展612箱式变电站的类型、结构与技术特点6121箱式变电站的类型6122箱式变电站的结构7123箱式变电站的技术特点7124箱式变电站与常规变电站的对比分析9235KV箱式变电站的总体结构设计1021电气主接线的确定10211箱式变电站对主接线的基本要求10212主接线的比较与选择11213箱体结构的确定及合理配置1223变压器13231主变压器的选择及台数的确定13232变压器的散热处理1424箱式变电站总体布置1531概述16311短路的原因及后果16312短路计算的目的1732各系统短路电流的计算1732135KV短路电流的计算17435KV箱式变电站一次系统设计与设备选型224135KV箱式变电站一次系统设计22411概述22412一次系统设计原则22413一次系统设计2242电气设备的选择与校验23421选择电气一次设备的一般条件23422按正常工作条件选择23423按短路条件进行校验2643电气设备的选择与校验27431断路器及隔离开关的选择方法2743235KV电压等级的断路器及隔离开关的选择2843310KV电压等级的断路器及隔离开关的选择30434电流互感器的选择3343535KV侧电流互感器的选择34436电压互感器的选择3543735KV母线电压互感器的选择3643810KV母线电压互感器的选择37439开关柜的选型3844母线的选择39441导体选择的一般要求39442母线选择的方法39（1）选择母线的材料、截面形状3944335KV母线选择4044410KV母线选择42445母线选择结果4445变电站防雷保护的设计44451雷电过电压的形成与危害44452发电厂和变电所的防雷保护44453避雷针的配置原则及位置的确定45454避雷器的选择和配置4545535KV侧避雷器的选择和校验4745610KV侧避雷器的选择和校验48457避雷器选择结果485变压器的继电保护5051概述50511电力系统继电保护的基本任务50512电力变压器的继电保护5052变压器继电保护的整定计算51521瓦斯保护的整定51522纵联差动保护的整定计算51523过电流保护的整定计算55524变压器的过负荷保护整定计算56525无功补偿容量的计算576基于组态王监控软件的监控设计5861监控系统介绍5863系统结构6064系统功能6165综合自动化系统的模块组成6266组态王软件的硬件环境6367监控界面63总结67致谢68参考文献69附录701绪论11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。12箱式变电站的类型、结构与技术特点121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。122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。123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335KV、低压侧为0410KV。变压器的容量当额定电压比为35/10、6、04KV时可从几百KVA上万KVA、当额定电压比为10、6/04KV时可从几十KVA几千KVA。箱式变电站有如下特点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。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。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。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。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。占地面积小。124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）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；（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）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。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7090，所以预装式变电站其社会效益显著，市场前景广阔。235KV箱式变电站的总体结构设计21电气主接线的确定主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括为有母线的接线形式和无母线的接线形式两大类。（1）具有母线的电气主接线单母线接线单母线接线是一种最原、最简单的接线方式。单母线分段接线双母线及双母线分段接线旁路母线接线方式（2）无母线的电气主接线桥形接线当具有两台变压器和两条线路时，在变压器线路接线的基础上，在其中间架一连接桥，则称为桥形接线单元接线发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机211箱式变电站对主接线的基本要求概况地说，对主接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济四个方面,安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。可靠就是主接线应满足对不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常运行时不误动、发生事故时不拒动，能尽可能的缩下停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。电器是电力系统中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免发生事故。灵活是用最少的切换，能适应不同的运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围最小。因此，电气主接线必须满足调度灵活、操作方便的基本要求经济是指在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线灵活、可靠，必须要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资声、占地面积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。212主接线的比较与选择单母线接线是一种原始、最简单的接线，所有电源及出线均接在同一母线上，其优点是简单明显，采用设备少，操作简便，便于扩建，造价低。缺点是供电可靠性低。母线及母线隔离开关等任一元件发生故障或检修时，均需使整个配电装置停电。因此，单母线接线方式一般只在发电厂或变电所建设初期无重要用户或出线回路数不多的单电源小容量的厂中采用。在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电源以保证其他设备和线路的安全检修。例如，固定式开关柜中的断路器工作一段时间需要检修时，在断路器断开电路的情况下，拉开隔离开关；恢复供电时，应先合隔离开关，然后和断路器。这就是隔离开关与断路器配合操作的原则。由于隔离开关无灭弧装置，断流能力差，所以不能带负荷操作。单母线分段接线是采用断路器（或隔离开关）将母线分段，通常是分成两段。母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。两段母线自动同时故障的机遇很小，可以不予考虑。在供电可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线发生故障时，将造成两断母线同时停电，在判断故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。单母线分段接线既具有单母线接线简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。但它的缺点是当一段母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上的所有回路到要长时间停电。单母线分段接线连接的回路数一般可比单母线增加一倍。双母线分段接线有如下优点可轮换检修母线或母线隔离开关而不致供电中断；检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路；母线发生故障后，能迅速恢复供电；各电源和回路的负荷可任意分配到某一组母线上，可灵活调度以适应系统各种运行方式和潮流变化；便于向母线左右任意一个方向顺延扩建。但双母线也有如下的缺点造价高；当母线发生故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误动作。但可加装断路器的连锁装置或防误操作装置加以克服。当进线回路数或母线上电源较多时，输送和穿越功率较大，母线发生事故后要求尽快恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用双母线接线。综上可知，单母线接线造价低而供电稳定性低，双母线供电稳定性高但其造价高且接线线路复杂，而单母线分段接线一方面线路简单，造价低，另一方面其供电稳定性也能在一定程度上能够得以保证。所以35KV母线选用单母线接线方式，10KV采用单母线分段接线。213箱体结构的确定及合理配置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。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05MM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。23变压器231主变压器的选择及台数的确定1主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ16185有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70，在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。若变电所所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。2与电力系统连接的220330KV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。3根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。4在220330KV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。5主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ161的有关规定。为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装24台主变。本次设计的变电所没有一级负荷，所以采用一台主变。主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220KV的变电所中，可采用单相变压器组。当今社会科技日新月异，制造运输以不成问题，因此采用三相变压器。在关于绕组上，只有220330KV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。此次设计的变电所只有35KV和10KV两个电压等级，所以采用双绕组变压器。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用连接。因此35KV侧采用Y连接，10KV侧采用接线。根据上述的讨论选用35KV铝线双绕组电力变压器，该变压器的型号为S113150/35具体技术数据如下表表21变压器技术参数型号S11315000/35额定容量KVA3150高压35额定电压KV低压105空载96损耗KW短路57短路电压75空载电流09232变压器的散热处理变压器设置有二种方式一种将变压器外露，另一种将就压器安装在封闭隔室内。35KV箱式变电站变压器采用第二种接线方式，将变压器安装在封闭的变压器隔室内。为防日照辐射使室温升高，采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫排气通风装置轴流风机或幅面风机。装置的开启和停止，由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的8090设定；室内正常温度下，靠自然通风来散热。为了通风，变压器室的箱体上设置百叶窗。百叶窗结构，使气流能进去，而灰尘被分离。有为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处加上绝缘防护罩。室内温度不正常的情况下采用机械强迫通风，以变压器油温不超过95作为动作整定值。机械强迫通风用幅面风机，而不用轴流风机。因轴流风机对变压器散热片内外侧散热不均，往往外侧散热好，内侧散热差些；而幅面风机的排风口均匀吹拂内外侧，通风散热效果较好。24箱式变电站总体布置35KV箱式变电站高压室额定电压35KV，低压室额定电压10KV。主变压器额定容量为3150KVA，站用变压器额定容量为50KVA，接在35KV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，外股、门和顶盖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3150KVA油浸式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。3短路电流计算31概述电力系统运行有三种状态正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危害最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。因此，短路电流计算是电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、节点计算以及继电保护选择和整定的基础。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。如电力系统中，相与相之间的中性点直接节地系统中的相与地之间的短接都是短路。为了保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，一定要考虑系统等不正常工作状态。311短路的原因及后果1短路原因（1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起的绝缘损坏。（2）架空线路因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等都可能导致短路。（3）电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发的短路。（4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等都会造成短路。根据国外资料显示，每个人都有违反规程操作的潜意识。（5）其他原因。如输电线断线、倒杆、碰线、或人为盗窃、破坏等原因都可能导致短路。2短路后果短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减小，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有以下几方面（1）强大的短路电流通过电气设备是发热急剧增加，短路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁；（2）巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏；（3）短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏；（4）短路将引起系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重后果；（5）巨大的短路电流将在周围空气产生很强大电磁厂，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。312短路计算的目的因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。这一切都离不开对短路电流故障的分析和短路电流的计算。概括起来，计算短路的主要目的在于1）为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；（2）为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据；（3）为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。32各系统短路电流的计算32135KV短路电流的计算1根据电气主接线画出系统的等值网络图图312计算各元件的电抗标幺值参考公式变压器阻抗标幺值计算TBKTSUX10线路阻抗标幺值计算20AVBLUSLX580371240201AVBUSLX52TBK81510422043AVBUSLX522065AVBL810422087AVBSLX3短路点的选取35KV侧（）10KV母线（）负荷点（10KV出线）1D2D3D4各个短路点的短路电流的计算点的短路电流计算1D根据图31画出系统的简化等值电路图325801XD短路电流标幺值725801DDI有名值KAUSAVB6331冲击值IKIDSHSH82121有效值I07465短路容量MVAISDAVD513311（1）点短路电流的计算2D根据图31画出系统的简化等值电路图3396238502192XXD点短路电流的标幺值24019ID有名值KAUSAVB8715332冲击值IKIDSHSH64812有效值IS2751短路容量MVAIUSDAVD30322点短路电流的计算3D根据图31画出系统的简化等值电路340861/861/7654310XX图34310962/340/910X882点短路电流的标幺值3D47123ID有名值KAUSAVB582103冲击值IKIDSHSH6823有效值IS9515短路容量MVAIUSDAVD24033绘制短路电流计算结果表短路点KVAVAIDIKISHISHSDI1D37268683407171752D105187476284343D1052586263924692表35435KV箱式变电站一次系统设计与设备选型4135KV箱式变电站一次系统设计411概述电气主接线是由各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关电器、互感器、电抗器及连接线路等设备），按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。由于交流供电系统通常三相是对称的，故在主接线图中，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备不对称或需要进一步说明的地方，部分地用三条线表示，这样就将三相电路图绘成了单线图。主接线代表了发电厂和变电站电气部分主结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。412一次系统设计原则（1）变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响,一次系统接线方式及供电方案仍按有关要求与规定进行设计。（2）变配电站采用计算机监测与控制后,应发挥计算机的图形显示功能,模拟盘可以简化或取消。（3）变配电站采用计算机监测与控制后,可以实现元人或少人值班,值班室面积可以减小,分散值班可以集中于一处值班。413一次系统设计35KV母线采用单母线接线，10KV侧母线采用单母线分段接线。箱体采用了双层密封，双层铁板间充入高强度聚胺脂，具有隔温、防潮等特点。外层采用不锈钢体，底盘钢架采用金属喷锌技术,有良好的防腐性能。内层采用铝合金扣板箱体内安装空调及除湿装置，从而是设备运行不受自然环境及外界污染的影响。可保证设备在4040之间运行。内部一次系统采用单元真空开关柜结构。开关柜内设有上下隔离刀闸，ZN2335型真空断路器，选用干式高精度的电流互感器和电压互感器，电容器采用高质量并联电容器，并装有放电PT，站变选用SC9型干式站变，站内装有多组氧化锌避雷器。一次系统连接采用封闭母线结构，在每个单元柜装有“五防锁“，保证了人身与设备的安全。42电气设备的选择与校验421选择电气一次设备的一般条件电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、经济合理的运行。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选择的方法也不同，但对他们的基本要求都是相同的。电气设备的选择的一般要求是（1）满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。（2）适应环境条件。阴干当地的环境条件进行校验。（3）先进合理。应力求技术先进和经济合理。（4）整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。（5）适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。电气设备能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，斌干短路条件来校验其动稳定和热稳定。422按正常工作条件选择1额定电压电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压。电器可以长期在其额定电压的110115下安全运行，这一电压成为最高允许工作电压。当在220KV及以下时其NU为105，当为330500KV是，其为11。NSUNUNS另外，电气设备还有一个最高工作电压，即允许长期运行的最高电压，一般不得超过其额定电压的1015。在选择时，电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压，即NSU式中，电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV）；NU电网额定工作电压（KV）。S110KV以下电压等级的电气设备绝缘裕度较大。因此，在非高海拔地区，按所在电网的额定电压选择电气设备的额定电压即可满足要求。2额定电流满足此条件的目的在于使电气设备的储蓄温度不超过长期发热的最高允许温度值。在额定周围环境条件下，导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工作电流，即MAXNI式中，电气设备铭牌上所标示的额定电流（A）NI回路中的最大工作电流（A）MAX在决定时，应以变压器和线路的负荷作为出发点，同时考虑这些设备的长期工MAXI作状态。在确定变压器回路的最大长期工作电流时，应考虑到变压器过负荷运行的可能性；母线分段电抗器的最大长期工作电流应为保证该母线负荷所需的电流；出线回路的最大长期工作电流处考虑线路正常过负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。表41各支路最大持续电流回路名称最大长期工作电流变压器回路132倍的变压器额定电流出线回路105倍的最大负荷电流续表41母联回路母线上最大一台变压器的MAXI分段回路变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷汇流回路按实际潮流分布计算3环境条件选择电气设备时，还应考虑其安装地点的环境条件，当气温、风速、污秽、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超过一般电气的基本使用条件时，应采取相应的措施。（1）空气温度。标准的电气周围空气温度为40。若安装地点日最高温度高于40，但不超过60，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当减少，则设备的额定电流应按下式修正/ALTNALALNIKI式中，IAL电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流（A）KT温度修正系数AL电气设备的长期发热最高允许温度（）实际的周围环境温度，取所在地方最热月平均最高温度（）电气设备的额定环境温度（）N设备的额定环境温度一般取40，如周围环境温度高于40，但小于或等于60时，其允许电流一般可按每增加1，其额定电流减少18进行修正；当环境温度低于40，每降低1，额定电流可增加05，但其最大负荷不得超过其额定电流的20。裸导体的额定环境温度一般取25，如安装地点的环境温度在550范围内变化时，其允许通过的电流可按上市进行修正。（2）海拔高度。在电气设备使用条件中，制造厂规定的基准海拔高度为1000没。当海拔升高时，空气密度降低，散热条件变坏，是高压电器在运行中温升增加，但应空气温德随海拔高度升高而递减，其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响，因而高压电在高海拔地区（不超过4000米）使用时，其额定电流可以保持不变。当海拔高度超过规定值时，由于大气压力空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，显然对内绝缘影响较小，但对外绝缘影响较大。在海拔高度为10003500米的范围内，海拔高度每升高100米，电器最高工作电压要下降1，以此修正电器最高工作电压值。423按短路条件进行校验电气设备按短路故障情况进行校验，就是要按最大可能的短路故障（通常为三相短路故障）时的动、热稳定度进行校验。但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体（如电压互感器等），以及架空线路，一般不必考虑动稳定度、热稳定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的校验。在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样，但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠的运行，各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。1、热稳定校验校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求。作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即22EQTHITI式中，三相短路电流周期分量的稳定值（KA）；I等值时间（亦称假想时间S），可由图41查得；EQT制造厂规定的在TS内电器的热稳定电流（KA）；T为与ITH相对应的时THI间（S）。短路计算时间。校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间TOP和断路器全开断时间TOC之和，即KOPCTT式中，保护动作时间，主要有主保护动作时间和后备保护动作时间，当为主OPT保护动作时间时一般取005S；当为后备保护时间时一般取25S；断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间）。OCT如果缺乏断路器分闸时间数据，对快速及中速动作的断路器，取TOC0105S,对低速动作的断路器，取TOC02S。校验导体和110KV以下电缆的短路热稳定性时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加上相应地断路器的全分闸时间如主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的动作时间，并采用相应处的短路电流值。校验电器和110KV以上冲油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。2、动稳定校验当电气设备中有短路电流通过时，将产生很大的电动力，可能对电气设备产生严重的破坏作用。因此，各制造厂所生产的电器，都用最大允许的电流的幅值IMAX或最大有效值IMAX表示其电动力稳定的程度，它表明电器通过上述电流时，不至因电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为ISHIMAX或ISHIMAX式中ISH及ISH三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外，尚应根据工程的自然环境、位置（气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等）、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。43电气设备的选择与校验431断路器及隔离开关的选择方法（1）选择形式电压等级在35KV及以下的可选用户内式少油断路器、真空断路器或SF断路器6；35KV的也可选用户外式多油断路器、真空断路器或SF断路器；电压等级在6110330KV范围，可选用户外式少油断路器或SF断路器。（2）选择电压所选断路器的额定电压应大于或等于安装处电网的额定电压。（3）选择额定电流按选择断路器的额定电流。MAXNI（4）校验额定开断能力为使断路器安全可靠地切断短路电流，应满足下列条件NBRKI式中断路器的额定开端电流，KA；刚分电流，KA。NBRII（5）校验动稳定按进行校验。ESHI（6）校验热稳定按进行校验。2TKIQ隔离开关的选择与断路器选择相比，不用进行额定开断能力校验。其他与断路器均相同，且与其成为配套装置。43235KV电压等级的断路器及隔离开关的选择（1）35KV侧断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流MAX223150103923NNSIAU额定电压选择KVS额定电流的选择MAXNI开断电流选择点短路电流1268BRD1D选用ZN1235型断路器，其技术参数如下表42所示表42ZN1235型断路器的技术参数极限通过电流KA热稳定电流KA断路器型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定断流容量KA峰值4S固有分闸时间SZN1235353000405661766006热稳定效验KTQI2SKATI224176电弧持续时间取004S，热稳定时间为STK125046015因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T005S，22205397NPDTIS“2221168068025384KKTTQIKAS207384KNPKAS所以，满足热稳定效验。TI2动稳定效验1793ESSHIKAI满足动稳定效验，因此所选断路器合适。（3）35KV侧隔离开关的选择MAX223150103923NNSIAU额定电压选择KVS额定电流的选择MAX1092NIA极限通过电流选择点短路电流683ESHI1D选用型，具体参数如下表43所示53GW表43型隔离开关的技术参数5GW极限通过电流KA热稳定电流KA隔离开关型号额定电压KV额定电流A峰值4S53GW352000100315热稳定效验KTQI2222149646TKIKASKAS动稳定效验083ESSHII满足动稳定和热稳定要求，因此所选隔离开关合适。43310KV电压等级的断路器及隔离开关的选择（1）10KV出线侧断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流MAX2231503673NNSIAU额定电压选择KVS额定电流的选择MAX367NIA开断电流选择点短路电流3258NBRDIKA1D选用ZN1210型断路器，其技术参数如下表44所示表44ZN1210型断路器的技术参数极限通过电流KA热稳定电流KA断路器型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定断流容量KA峰值1S固有分闸时间SZN121010300050028971432006热稳定效验KTQI2SKATI22418643电弧持续时间取004S，热稳定时间为STK125046015因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T005S，222105803NPDQTIS222158058016KKTTIKAS20369KNPKAS所以，满足热稳定效验。KTQI2动稳定效验7165ESSHIKAI满足动稳定效验，因此所选断路器合适。（2）主变压器侧断路器的选择MAX105105319063NNSIAU额定电压选择KVS额定电流的选择MAX1906NIA开断电流选择点短路电流287BRD2D由上表可知，ZN1210同样满足主变压器侧断路器的选择。其动稳定，热稳定计算与母联相同。（3）10KV出线侧隔离开关的选择MAX2231503673NNSIAU额定电压选择KVS额定电流的选择MAX367NIA极限通过电流选择点短路电流4ESHI2D选用型，具体参数如下表45所示1024G表45型隔离开关的技术参数10G极限通过电流KA热稳定电流KA隔离开关型号额定电压KV额定电流A峰值5S1024GN105000200105热稳定效验KTQI222254156TKIKASKAS动稳定效验0476ESSHII满足动稳定和热稳定要求，因此所选隔离开关合适（4）主变压器侧隔离开关的选择MAX105105319063NNSIAU额定电压选择KVS额定电流的选择MAX1906NIA极限通过电流选择点短路电流47ESHI1D由上表可知同样满足主变压器侧隔离开关的选择。其动稳定，热稳定计24G算与母联侧相同依据上述原则，断路器选择结果如下表46所示表46断路器选择的结果安装地点型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）极限通过电流（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（S）35KV主变压器侧ZN12353530006617664S00610KV出线侧ZN1210103000289714321S006隔离开关的选择结果如下表47所示表47隔离开关的选择结果安装地点型号额定电压（KV）额定电流（A）极限通过电流（KA）热稳定电流（KA）35KV主变压器侧53GW3520001003154S10KV出线侧1024N1050002001055S434电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件型式电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压GNUU一次回路