35KV变电站电气初步设计分析

35KV变电站电气初步设计分析摘要电力系统由许多部分组成，变电站就是其中一部分，扮演着十分紧要的角色，事关着整个电力体系的安危，通过变电站对电压进行升降并且分散电能到各个用户，相当于发电厂和各个用户的中心，连接着两端。本文通过对原始资料数据进行分析做出关于35KV变电站设计的初步构想，然后进行负荷计算，根据资料信息来进行对主变压器选择的计算，在主接线的选择方面考虑了变电站实际的建设要求。响应当今社会节约资源的号召，根据选择好的主接线进行重要的短路计算，为后面各种电气设备的选择打下基础。然后应用AutoCAD软件完成一次主接线图、高低压系统图等设计。并将35KV变电站设计在软件中设计出来，对选择了每个设备详细的参数，通过对设计出的变电站线路图中的各个元器件投切操作，比如投切线路开关控制供电方式，能较为简单检测和控制变电站线路和各个元器件是否可以正常工作或者是否能到达预期效果。关键词：35KV变电站，电气设计，短路计算，设备选择目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 绪论1.1变电站重要意义变电站自动化技术经过十年的发展已经达到一定水平,在一定程度上提高了电网建设的现代化水平,提高电力传输和分配的可靠性和电网调度。但是比较偏传统风格的变电站的自动化系统之中却仍旧存在着下面几个问题：(1)互操作性问题由于不同制造商的变电站自动化系统采用不同的通信技术和协议,由于缺乏产品之间的互操作性,导致集成和维护成本,并降低系统的可靠性。(2)电磁变压器的问题传统变压器铁芯饱和,瞬态特性差异和大缺点,很难满足现代自动化技术的需要。(3)定期设备问题目前大多数变电站监控设备未安装状态,由于缺乏设备状态监测信息,通常只使用维护计划,不能实现状态检修。与此同时，智能型的短路器设备不能够完成开关角的波形控制以及在线监测的功能。与此同时，智能化的断路器设备现在还不能够做到开关角的波形控制以及实时的在线监测。(4)电缆投资,运行维护成本较高智能变电站成功地解决了传统的变电站,问题是电力系统发展的必然趋势,是通信技术、信息技术发展的必然结果和计算机技术。标准IEC61850变电站综合和智能技术的应用,将是解决这些问题的关键。当前,国际电工委员会TC57工作组开发了一系列的“变电站通信网络和系统标准IEC61850变电站自动化系统和提供了一个统一的平台。的框架电流、电压互感器、设备运行在线状态检测、变电站操作训练仿真技术越来越成熟,在实时系统和高速计算机网络的发展和应用,将深刻地影响到现有变电站自动化技术,智能变电站自动化系统是广泛使用的。通过智能变电站技术的研究和实现,提高变电站自动化系统水平和电网安全稳定运行的技术和水平。国家电网公司高度重视技术进步和自主创新,作为一个公司和电网发展战略,自主知识产权的关键技术和核心技术,努力电力的世界科学技术的发展方面,积极重要的作用,能源技术革新和领导能力,为建设创新型国家服务。和智能变电站各技术进步和自主创新方面提出了要求。首次看重拥有的技术,其技术和通信技术近年来,智能变电站的技术和经济的发展,智能电器、智能一旦,特别是电子式互感器的出现和其他智能机电工程设备、智能变电站的发展的另一个新阶段,进入了第二个发展水平,研究测试项目,推进智能变电站等,几乎所有的外国企业,特别是ECT/EPT和国内变电站自动化工作落后,所谓的外国企业,智能变电站的需求是电网的创新也国际电力行业是我们赶上发达国家的机会。1.2变电站国内外发展趋势在我国的变电所中还存在许多比较过时的设备，然而我们正在不断更新设备，并且实现做到在值班室中是没有人在值班，把交流传输转变成直流输出的形式，然而国外电流输出却我国的传输方式恰恰相反。目前，智能变电站的综合利用先进的智能设备，安全和环境保护，使用所有的数字信息站的通信网络的基本要求，标准的信息交流平台，主要功能自动收集信息，评估，监测，评估和测试的时间，保护和自动控制、智能调节。主要包括智能变电站高压设备和信息共享平台。从发电电压上升、高电压应力附近的用户，这个动作电压变了。头脑损失在教育水平上的匹配都链接，越来越智能型电所建设的智能信息主要是智能装置智能装置智能装置，智能装置，一般的智能装置的监视装置2个成分：保护，智能终端监控设备的设备。另外等设备情报箱等柜。聪明的模块，可以帮助“管家”的设备、电气设备的运输和分配的能源管理和测量、保护、测量等。第2的特征是先进技术应用的智力的变电所。智能电变的许多的全景数据分析信息。数据传输信息管理系统的综合平台。但是，应用程序模块的先进自动化系统一次数据挖掘分析，控制，智能的警备，事故状态综合分析等的功能。随着科学技术的发展，智能的变电所。主要优点是，智能型电所的几个主要地区。第一，先进技术的智能控制厂的效率，正确的数据传输的电源的信赖性、安全、稳定的运行、电力控制系统。智能型变压器的连接的智能设备通信纤维，捕捉国参数变压器和操作的数据。如果提供变更数据调整装置电压、电气等设备。这个问题是警告设备及状态，在一定程度上的成本管理和安全性的降低成本的高压电源信赖性提高。装备高性能智能交换装置，它是电子。设备，传感器，功能检查。有着高压电力电子变压器传统的电子变压器等的困难克服，动态，再铺设电缆等的设备容易生产，强大的磁性共振危机，个人和安全装置。最近几年来，由于智能化技术运用到了智能的变电站、信息收集、模块化以及传输处理技术方面标准化有作用支撑控制点以及经营的统合。根据视频的链接，再加上增和分析，以此来确保这些方法是准确无误的。另外，设置和修正等的保护设置基础。我国的气体的产业资本支出的高峰，2014年到2020年，长期效率、环境问题、十年后煤层工业的急速发展，产业，慢慢成长。日本21世纪变电所的开发设想。从当今世界的发展展望21世纪这个时代的发展，各个国家对电力的需求感会更加大，意味着电力设备的数量在未来会更加迅速的增加。所以一定要不断提高运行和维修的效率，那么就必须开发出一种维修简单快捷，并且迅速解决故障停电的变电所。1.3设计背景随着城市的快速发展，用电量激增，电力供需形势严峻，国民经济增长，电力需求提前。通过对发电厂和变电站的建设和投资，缓解了供需矛盾。本设计是一个局部变电所降压35kV的设计，主要设计内容包括主变压器的选择、主接线形式的选择、电压互感器和电流互感器的选择、短路电流的计算。如采用单母线连接形式，组成两个电压等级的35kV和10KV。1.4原始资料1.4.1变电站的建设规模（1）种类：35/10KV地方一次降压变电站。（2）该设计是降压变电站，包括城市的地方产业，民营企业的用户端，农业和农民的总耗电量，超过7000kw，为保障各个用户的用电质量，并且满足这个地方的经济发展用电程度的要求而修建。（3）本次设计的变电站在10kV侧将有6个回线，在35kV端装设室外配电设备，在10kV侧装设室内配电设备。1.4.2电力负荷水平35kV母线短路容量为350MVA长距离输电线路LGJ—120的电抗为0.379Ω/km计算负荷S=5000kW1.4.3环境条件一年之中最高的温度达到40℃，而每年的最低温度低到-5℃，这个地区的海拔高度为200m,一年中出现的雷暴天气时间大约31天，该地区的土壤属于粘土质，并且它的电阻率小于250欧姆•米。此次将要设计的是一个有两个电压等级35/10kV的一次降压的地方变电站，这个变电所在35kV侧的电源线路长度是15km。此次设计之中在10kV侧设计的是6回出线方式，在35kV端装设户外配电设备，在10kV端装设屋内配电设备。1.5主要研究工作内容此次设计是关于35kV一次降压的地方变电站，其设计的关键内容含有：（1）对原始资料分析，对资料进行分类，便于计算和设计；（2）进行变电站负荷，电容补偿分析；（3）对电路进行短路电流计算，挑选出合适的母线，通过计算来决定电气设备的型号；（4）应用AutoCAD软件完成一次主接线图、高低压系统图等设计；

2负荷分析及变压器选择2.1负荷计算2.1.1计算负荷的概念由于实际负荷是变动的，而负荷计算的目的又是为了确定系统中各设备和线路的额定容量，以便设备和线路能长期承受负荷电流的发热效应，因此引入了以热效应为依据的等效负荷的概念，即负荷计算。计算负荷在实际中是不存在的，人们为了计算而假想出来的一个值，根据它而产生的热效应是与同样时间之内实际不停变化的负荷所能够增加热效应的值大小是相等的。荷载不是人们假定的实际值，它的热效应等于实际的变化。2.2负荷计算的方法想要从一个还没有建立完成的供配电系统的负荷曲线是我们还不知道的，那么也无法那么清楚地得到计算负荷的值，而是要通过分析现已有的相同类型用电客户的使用电能的情况来进行大概地预测。如果是在不超过某一个供电范围之内的所有电气设备所有的容量的加总，尽管所有的设备都处在一个可以正常工作的状态，由于出现很多原因，电气设备所具备的总容量大多数情况下都会比在这个供电范围之内负荷曲线上显示的计算负荷要大一些，即式中K——小于1的数。需要系数法、二项式再加上利用系数法都可以用来进行K的确定。这些方法都要大量使用到经验数据。如果说在想要获得某一种使用功能场所应该有的计算负荷，却还不知道这种电气设备会有多少以及它的容量是多大的情况之下，也就是说在这个过程中会需要用到很多种用电指标来进行负荷计算，其中包含的方法就有负荷密度法以及单位指标法，还有一个住宅用电量指标法。2.2.1需要系数法需要系数的确定计算负荷和电气设备总共的容量有如下关系式：认为造成和之间差异的因素有：①全部的用电设备不一定会在供电范围内都在同一个时间内使用。以同时系数表示。②一般来说系统中的所有电器设备不一定会随时都是在满载的情况下运行。以负荷系数表示。③在实际运行情况的额定运行状态下的输入功率相比电气设备出厂时规定的额定功率不一定会都相等。以电气设备的平均效率表示。④由电网提供的功率由于用电设备在配电线路上会产生功率损耗会变得比设备本身的输入功率要大。以线路的平均功率表示。综合上面从实际出发考虑的因素而得到的系数被我们称为需要系数。那么得到的需要系数表达式可列为：上式中，均为小于1的系数。负荷计算的需要系数法如果需要计算某个供电范围之内的计算负荷，那第一步需要根据负荷的类别进行分组，接着就要按照以下步骤开始计算。<1>设备功率若是电气设备在每一个组里就只有一套或者是一台的情况之下，一般情况下都会把计算负荷与设备在实际情况下所产生的电功率等同起来，设备功率就是这一台设备所具有的的计算负荷，并且还用来表示。对于：①连续工作制负荷在这个式子中的是设备的额定输入功率，其单位为kW。②为了方便运算，一般会把如果是非持续运行工作制类型的电动机的负荷的额定功率转变为负荷持续率达到25％的等同效果的功率。即在这个式子中的是设备的额定输入功率，其单位为kW。是额定负荷持续率。③为了方便运算，一般会把如果是非连续运行工作制类型的电焊机类型的负荷额定功率转变为负荷继续率达到100％的等同效果的功率。即④成套的用电设备的设备功率就是排除备用以外的全部独立的用电设备所具有的额定的输入功率的总值。⑤考虑辅助照明设备能够正常工作的镇流器等一些元件所产生的功率损耗，是在计算照明设备的设备功率时所必需的。白炽灯光源的照明设备：荧光灯光源的照明设备：(考虑电感型镇流器)(2.8)通过高强气体进行放电的灯光源的照明设备：（在考虑到电感型镇流器的情况下）(2.9)<2>单组设备计算负荷在分配好组别后同一组里的设备台数量n大于3台的时候，计算负荷需要考虑到它的需要系数，即：式中——总设备功率，单位为kW；——需要系数；——计算有功功率，单位为kW；——计算无功功率，单位为kvar；——计算视在功率，单位为kVA；——配电设备的功率因数的正切值；——电气设备额定电压，单位为kV；——计算电流，单位为A。如果分好的每一组里电气设备的台数或者套数小于等于3台或者3套的时候，结合实际发现他们同时使用的几率相当高，剩下的计算都与前面所列出的公式一样，那么就应该把需要系数的值取为1，剩余的计算和之前列出的公式相同。<3>多组设备的计算负荷如果在供电范围内存在m个性质不相同的电气设备组的时候，需要把每一组都按照之前列出的步骤进行计算，由于想到每个设备组的计算负荷、在它们自己的负荷曲线上面不可能会同时出现，通过一个同时系数来表示这种不相同的时率，所以它的计算负荷为在上式（2.14）中的是电路中有功功率具有的同时系数，一般情况下如果知道是配电干线再来计算负荷，值的大小一般会取在0.8～0.9，但是需要考虑到变电站在总计算负荷的方面，值的大小一般都会取在0.85～1；在上式（2.15）中的是电路中无功功率具有的同时系数，一般情况下如果知道是配电干线再来计算负荷，值的大小一般会取在0.93～0.97，但是需要考虑到变电站在总计算负荷的方面，值的大小一般都会取在0.95～1。2.2.2二项式法二项式系数站在二项式法的基础上计算负荷被分为两个部分，第一个部分是全部设备在运行的过程中自动生成的平均负荷,，第二个部分是少数的一些大型设备（x台）参加到生产中产生的负荷。在其间，b、c被称作二项系数。许多数据都是靠统计得到，其中就包括二项系数。（2）负荷计算的二项式法通过使用需要系数法来计算出负荷的时候经过的步骤也可以在二项式法上来使用，两者都一样的，二项式的系数在不同情况下就会有所不同，那么它的计算公式为：①当单组需要的用电设备组之中设备的台数n值大于等于3台的时候，那么此时的计算负荷为②如果用电设备组的数量较多的话，那么此时的计算负荷为2.2.3利用系数法利用系数利用系数定义为通常情况下，若是用电设备组在确定的时候，它的最大日负荷曲线那么也会确定下来，因此要得到利用系数也比较容易。附加系数附加系数定义为表示同一类型,与用电设备组的容量负荷曲线计算负荷和平均负荷的范围不同,也就是负荷系数的倒数的值。为了方便比较，可以从发热的角度出发，不相同的用电设备需要归算成相同容量的用电设备，那么就可以得到它的等效台数为式中——用电设备组中每台用电设备的设备功率。负荷计算的利用系数通过使用需要系数法来计算负荷的步骤和利用系数法需要的步骤是一样的，那么对于利用系数所会用到的计算公式为：①当单组需要的用电设备组之中设备的台数n值大于等于3台的时候，那么此时的计算负荷为首先需要通过利用系数来求得平均系数式中——利用系数再有附加系数求计算负荷。其中附加系数的值根据设备等效台数以及利用系数的值得到式中——附加系数。②如果用电设备组的数量较多，那么此时的计算负荷。若不同性质的用电设备组包含在一个确定的供电范围，那么全部设备的台数就会和具有相同效果的设备的台数一样，是在一个设备组中的加权系数，利用系数就是靠它进行替换。若是在供电范围之内存在多个性质不相同的用电设备组的时候，那么设备相同效果的台数就成为了全部设备的相同效果的设备台数；那么利用系数通过一个设备组的加权系数，即进行替换。所以在计算有功功率可以用下面的公式：加权利用系数为2.3主变压器的选择2.3.1确定主变压器台数的原则（1）在供电方面的安全可靠是用来确定主变压器的重要原则。当以下几种情况出现时，边站就需要装设更多的变压器，至少两台或者更多。

①如果存在许多一级负荷或者尽管是二级负荷但是考虑到安全保护需要的设置时。

②季节性负荷变化较大时。

③集中负荷较大时。

在考虑好实际工程情况下如果是要建设的是比较大型的枢纽变电站，可以把变压器的台数考虑到2～4。

为了比较灵活地投切已经配对好的变压器组，所以装设较多变压器时，就需要按照负荷的变化情况以及特点来进行。分列的方式会是变压器的工作方式。敷设的要求是必须要满足的，分别是在变压器的中性点接地线以及低压出线端口的中性线。在变压器的附近另外装设一个能够拆卸的并且可以连接到两端的连接装置，是以便于以后的测试环节。

(2)如果只是一般的三级负荷或者是容量不是太大的动力和照明应该总和负荷然后只需要用一台变压器。

(3)如果遇到如下几个情况时，可以专门装设变压器

①如果照明负荷相当大或者动力以及照明使用共用变压器而严重影响了照明质量和灯泡的寿命长短时，那么就可以给照明专门装设一个变压器。

②存在一台单项的负荷相当大的时候，应该装设一个单相的变压器。

③如果电能质量被较大的冲击性负荷影响了，那么就应该装设冲击负荷的专用的一个变压器。

④如果工程中存在季节性负荷所占的比例到达工程总的用电负荷的1/3或者更多时，就应该装设专属的变压器。2.3.2主变压器的选择通过分析任务书中提到的反馈负荷表，那么就可以得到各个馈线的负荷值P有功功率总：7500Q无功功率总：3800取同时系数：有功负荷;无功负荷则：视在功率：根据下列来计算变压器在正常状态下工作的时候所产生的有功损耗以及无功损耗：变电所35kv侧功率：根据设计任务，可以看出供电部门的功率因数是则：则系统供给的无功功率为;需要补偿的无功功率为：所以主变压器容量为：本设计中的负载属于Ⅰ类负载，为了保证可靠的供电，本设计采用两个变压器。在实际运行的过程中，如果某一台变压器出现故障，那么另外一台就必须承担起整个电路电荷的。Sr80%=5797.312（2.40）表2-1主变器选择结果型号额定容量(KVA)额定电压（kV）损耗（kw)连接组别空载电流（%）阻抗电压（%）高压低压空载短路63003510.56.5636Yd110.77.5

3变电站主接线设计3.1主接线的定义主接线就是指通过一些开关电源，几台变压器，一段或者几段母线，长距离的电缆也可以是导线，再加上移相电容器以及非常关键的避雷针等各种电气设备根据前面已经设计完成顺序依次串接起来的接收或者是可以把电能进行分配的电路。依照像这种电路画出的电路图就被我们称作为主接线图。主接线只是表达之前所述的各种电气设备之间连接关系，跟实际的安装地方没有任何关系，主接线运用于变电站或配电站等场所。主接线有两大类别，其中一个是有母线结线，另一个就是无母线结线。主接线的两个大类也还被分更细致，其中有母线的结线由双母线接线以及单母线结线组合而成。无母线被分为三个部分，第一个是单元式结线，第二个是桥式结线，第三个是多角形结线。3.2主接线的基本要求（1）不管在什么样的运行方式或者任何检修的状况下都必须保证工作人员和设备的安全。（2）根据用电负荷的变化情况可以确切的了解到主接线方案的可靠性是否达标。由于事故或维护，导致停电少，停电范围越小，停电时间越短，停电后恢复供电的速度越快，供电可靠性越高。（3）若主接线能在任何条件下正常地运行就说明主接线的灵活性比较强。（4）还有一个中方面就是主接线还必须有经济性，当然必须在满足负荷所有必须的可靠性之下，用最少的投资来修建使供电总的经济效益达到最高，以最小支出获得最大的回报。3.3变电站主接线设计原则(1)在变电站的高压线路,应该尽量少使用的断路器或不使用断路器连接模式,我们可以满足继电保护的要求,也可以在该地区的分支电路布线方式,但不得用于系统的主干分支连接。（2）在6-10kv配电装置,出口电路数量不得超过5,正常情况下会采用单母线结线，但是出线口的数量超过6回，那就采用单母线分段结线，如果回路中功率比较大并且短路电流也较大，就会需要采用双母线接线。(3)在35-66千伏配电装置,当线回来,因为不超过3,一般采用单母线连接,但是当出线口数目在4～8之间就需要采用单母线结线，另外如果满足功率负荷更大的要求就可以采用双母线结线。(4)在110～220kV的配电装置，如果出现回路数量不超过2条，就采用单母线结线，当回路数量是3或者4的时候就采用单母线分段结线的方式，另外当回路超过5条的时候，一般回采用双母线结线。(5)当使用SF6气体等性能可靠,维护周期断路器,和快速周转手车式断路器,设施不会被忽略。总之,根据原材料和设计要求,设计相关技术规程的基础上。根据具体工作的特点,准确的数据的基础上,综合分析,先进的技术,经济和实用。3.4主接线的方案如果设计方案中仅仅有两台变压器，并且只有两条线路的时候，就应该采用侨兴结线的方式，这样用到的断路器就最少。内桥：在变压器侧的位置设置桥连断路器外桥：在线路侧的位置设置桥连断路器图3.1内外桥式结线图两个方案的特点：表3-1内外桥式结线特点特点外桥式内桥式1供电方面比较可靠供电方面比较可靠2如果进线的地方的供电线路不太长并且这个地方不会经常发生故障就比较适用如果进线的地方的供电线路很长并且这里总是会产生各种故障就会比较适用3当负荷的变化差比较大的时候，而且还需要经常对变压器做投切操作的地方就会比较适合当负荷的变化差较小的时候，对变电站进行投切操作的平率不高就比较合适4允许变电站有较稳定的穿越功率，可作为中间变电站，易于构成环网要求变电站无穿越功率，适合作为终端变电站特点1是因为桥式结线具有单母线分段结线中电源回路可备用的特点。特点2是由于外部桥线进入断路器的一侧，当变压器的出口侧，便于拆卸变压器时，由于线路供电线路短，容易出现故障的场合；而内桥结线则不然。特点3是因为外部桥接线侧断路器，当变压器的出口侧，变压器很容易被切断，所以需要频繁的开关操作的变压器；而内桥结线则不然。特点4是因为中间型变电站因为有功率流进流出，为保证下游负荷的供电，桥断路器必须闭合运行；而终端型变电站则只有功率流入。因为外桥结线中变电站内部变压器的投切不会影响电源向下一变电站供电，因此可作为中间型变电站；电源的可靠性会受到如果桥连接变压器，变压器此时是否中断供电的影响。终上所述，本设计采用外桥式结线。4短路电流计算4.1短路发生的主要原因雷击或高电位侵入电气设备的绝缘是一定的绝缘强度,即高电压值,超过规定的绝缘介电强度将会崩溃。被闪电击中或高潜在入侵系统过电压的常见形式,一旦过电压超过电气设备绝缘耐压值,绝缘击穿,造成短路。绝缘老化或外界机械损伤绝大多数的绝缘材料都是由高分子材料组成,这种材料的老化是不可避免的一种现象。老龄化将导致绝缘性能低、绝缘性能降低到一定程度后,在正常工作电压或允许过电压,绝缘的作用下也会崩溃。还有一种途径会损害到材料，那就是机械损伤，它也是绝缘破坏，比如像掘沟的时候损伤到电缆等。对于这种关于绝缘破坏，应该同时采用技术措施加上管理措施的办法，才能够有机会避免。误操作负载拉隔离开关以及开放维修地线是在短路之中最容易出现的，频率很高。动、植物造成的短路如果动物躯体或者是植物把相导体之间或者是相导体与地之间连接起来，还有藻类植物的生长会使相导体之间的绝缘净距逐渐变小等会造成绝缘性能有所下降，都有可能会引发短路造成事故。4.2短路的危害(1)短路电流的热效应。由于导线和电气设备之间的载流部分产生了大量的热量，破坏掉了绝缘部分，进而烧毁掉设备，更严重的话可能会造成火灾。(2)电流短路是产生的电动力效应。造成导线同电气设备的载流部分变得不规则，扭曲变形，更严重变得崩裂破坏。(3)电路发生短路产生弧光时的温度会升高至几千度，严重的话电器有可能会着火或者造成人员伤亡。(4)如果短路不对称是从而产生不平衡的交变磁场很大可能会妨碍到周围的通信线路，干扰到铁路的信号闭塞系统，还有自动控制以及计算机系统的稳定运行。4.3计算短路电流的原因电力系统中最容易见到的故障之一就是短路，短路电流是系统重要的技术参数，它与多方面措施有关，归纳起来，主要有以下用途：校准系统的非故障设备是否能承受系统中最严重的短路。当故障发生时，电路会产生故障电流，通过短路计算来校验断路器的可靠性是否够高。作为设置短路保护的依据。如果要判断每个设计好的接线方案是否可靠，就需要进行短路计算，得到短路时的电流大小值，以此得到电气设备联系到什么程度的紧密。4.4短路电流计算方法4.4.1计算短路电流的标幺值法选择基准值，一般按照如下的方法选择：这个式子中，电压等级电网电压参考值，单位为千伏；——电压等级平均电压，单位为kV。绘制变压器变压器阻抗网络图。计算各元件阻抗标幺值。通过化简电路，根据无穷大点的情况再到短路点的情况来计算电路发生短路时的总阻抗。已知电路的电源电压那么它的标幺值为然后计算短路电流的标幺值最后把短路电流的标幺值换算成有名值，4.4.2各元件电抗的计算公式架空线路：电缆线路：变压器：电抗器：4.4.3本实验的短路电流计算图4.1本设计的主接线图基准值的确定：由原始资料得：各元件的电抗标幺值电力系统：架空线：变压器：点处：点处：表4-1短路计算表短路点三相短路电流（KV）三相短路容量（MVA）点2.082.082.085.3043.744133点2.862.862.865.26242.70451.555电气设备的选择5.1电气设备选择的一般原则配电系统一次回路中电气设备种类繁多，功能各不相同，但都是要满足系统的要求，其中最根本的原则是：各电器设备在系统正常状态下能够长时间安全运行；当出现故障的时候，由于保护器作用不会造成设备损坏。选择电气设备首先得满足几个条件，必须在设备的正常工作条件下，在短路时的热、动稳定状态也必须合格。5.1.1满足正常工作条件正常工作条件的主要电参数是电压和电流。满足工作电压要求即式中——电气设备安装的最大工作电压；——电气设备安装地方的最高工作电压；——电气设备额定电压；——系统的标称电压。5.1.2满足工作电流要求不同的电气设备会存在不同的使用特点，正常情况下设备工作时的电流不能超过设备的额定电流，但是有些设备的额定电流存在不一样的要求。5.1.3考虑环境条件的影响设备类型选择方面会被环境直接影响，而且设备的一些参数也是相关的。电气设备的额定电流会受到水温度高低的影响，一般来说，如果温度很高，海拔也是比较高的，散热的条件比较差，那么设备的额定电流就会有所下降。一般说的电气设备的额定电流都是在海拔1000m以下而且周围的温度是在40℃时的。如果当时的环境温度比40℃还要高，那么每升高1℃，设备的额定载流量就会减少大约1.8％，但是若比40℃要低，那每下降1℃，设备的额定电流就会增加大约0.5％，但是几眼也在20％以内。空气稀薄而且设备冷却较慢是高海拔地区的特点，但是那里的温度也低，综合这两个关键因素，若是在海拔较低不超过4000m那就不用修改额定电流。在一些高海拔的地区，那里空气比正常地区要稀薄很多，这样也就到了空气本身的绝缘能力有所降低，在1000～4000之间，如果海拔每升高100m，电气设备外部的绝缘效果就会降低1％，但是设备内部绝缘效果并不受影响，因此对用于高海拔地区的电器，在加强过电保护的同时，应该选择增强绝缘的产品，或者是挑选普通产品。5.1.4选择与校验电气设备虽然每个电气设备在供电系统中的作用是不一样的，其选择的条件是相似的，如表5-1所示。根据下面列出的表格可以保证每个设备按照正确方式稳定的运行，每台设备都一定要根据正常工作的要求下的额定电压与额定电流的值进行挑选，另外还得满足短路时热、动稳定的条件。表5-1导体和电气设备的选择和校准设备名称选择项目校验项目额定电压（KV）额定电流（A）装置类（屋内屋外）精准度级短路电流开断能力（KA）热稳定动稳定高压断路器√√√√√√高压负荷开关√√√√√√高压隔离开关√√√√√高压熔断器√√√√电流互感器√√√√√√电压互感器√√√母线√√√√电缆√√5.2高压断路器的选择与校验5.2.1高压断路器的选择原则高压断路器在电力系统之中起到保护和控制电路的作用，同样的在电网中根据电力系统能够正常运行的条件下进行控制电路的开断，还有当故障出现之后，断路器可以自动分析出故障部分而且可以迅速进行切断，从而保证电路其它部分正常运行。所以断路器是电气系统中十分关键的设备。在电力系统之中高压断路器的一些主要用途是：如果电力系统处于正常的运行状态时断路器只需要根据要求进行投切操作，但是当电路短路时，就需要对电故障部分进行切断，以保障未故障部分正常运行。5.2.235kV侧断路器的选择与校验根据之前的短路计算得到的数据为：所选择变压器的高压侧断路器参数如下表：表5-235kV侧LW8-40.5的参数型号额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流额定短时耐受电流额定峰值耐受电流额定关合电流额定合闸时间全开断时时间LW8-40.535kV40.5kV1600kA25kA25kA（4s）63kA63kA0.1s0.06s对选择的断路器进行热稳定条件的校验：那么就合格了对断路器的动稳定进行校验因为而且所以那么就是合格的校验断路器的开断能力所以合格断路器的短路容量校验所以合格表5-3高压侧断路器校验的结果序号计算参数LW8-40.5校验的结果项目数值项目数值合格1工作电压35kV35kV合格2断流容量133.33MVA56000MVA合格3动稳定校验63kA合格4热稳定校验2500合格5开断的能力2.08kA额定开断的能力25kA合格5.2.310kV侧断路器的选择和校验根据要求选择的二次测的熔断器的参数如下表：表5-410kV侧ZN28-12的参数型号额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流额定短时耐受电流额定峰值耐受电流额定关合电流额定合闸时间全开断时时间ZN28-1210kV12kV630kA20kA20kA（4s）50kA50kA0.06s0.06s（1）对其热稳定进行校验：那么说明断路器合格（2）对断路器动稳定进行校验因为又因为所以那么也就是说断路器合格。（3）对断路器的开断能力进行校验那么可得所选断路器合格（4）对断路器的短路容量方面进行校验那么可得所选断路器合格表5-5在10kV侧断路器的选择和校验结果序号计算参数ZN28-12校验结果项目数值项目数值合格1工作电压10kV10kV合格2断流容量51.55MVA6300MVA合格3动稳定校验50kA合格4热稳定校验1600合格5开断的能力2.86kA额定开断的能力20kA合格5.3隔离开关的选择与校验5.3.1隔离开关原理与类型在发电厂还有变电所之中经常用到的开关电器就是隔离开关，通过它来隔离电源，以此来确保电气设备以及线路运行方面的安全检修。安装断路器时需要再装设隔离开关来成套使用，然而隔离开关却又没有灭弧的装置，所以不可以通过它来接通或者断开负荷电流或者是短路电流。隔离开关又有很多种类，根据安装的地点不相同来进行区分：户内式和户外式；根据绝缘支柱数量：单柱类型的、双柱类型的以及三柱类型的，但是V型除外的。在电力系统中对隔离开关的选择必须根据实践情况来进行选择。5.3.2隔离开关运行与维护隔离开关运行与维护的注意事项：（1）载流回路及引线端子无过热。（2）瓷裂纹、接触法兰及瓷层无松动现象。（3）传动机构外部裸露的金属没有出啊先明显的锈蚀情况。（4）触头罩无异物堵塞。（5）接地良好。（6）合闸过程中应无夹紧力，中心接触到标准，三相接触同时进行。（7）在对隔离开关进行分闸或者合闸的操作是一定不能是带负荷的状态下，进行检修时要检查它与断路器的连接情况。5.3.3隔离开关的选择方案和校验1.根据设计要求所选择的35kV隔离开关的具体参数：表5-635kV隔离开关的参数类型额定电压最高的工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流GW2-35G35kV40.5kV600kA48kA20kA（4s）（1）对隔离开关的热稳定方面的校验因为假设又因为所以那么可得隔离开关合格了（2）对隔离开关进行动稳定的校验因为又因为所以那么可得隔离开关合格了表5-7针对35kV侧的隔离开关的选择以及校验结果序号计算参数GW2-35G校验结果项目数值项目数值合格1工作电压35kV35kV合格2动稳定校验48kA合格3热稳定校验1600合格2.根据设计要求所选择的10kV隔离开关的具体参数：表5-810kV隔离开关型号额定电压最高的工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流GN-810kV11.5kV600kA52kA20kA（4s）（1）对隔离开关的热稳定校验：又因为所以那么就可得隔离开关合格了（2）对隔离开关进行动稳定方面的校验：因为又因为所以那么就可以得到隔离开关是合格的。8表5-9针对10kV侧的隔离开关的选择以及校验结果序号计算参数GN-8校验结果项目数值项目数值合格1工作电压10kV10kV合格2动稳定校验52kA合格3热稳定校验1600合格5.4互感器的选择与校验在电力系统中，互感器是作为一个对测量仪表以及继电保护等各种二次设备获取电气一次回路重要信息的重要角色。互感器的二次侧的接地要做到绝对的可靠，以防止绕组之间出现绝缘损坏而导致二次侧部分一直处于高电压状态，从而来保证工作人员在工作环节接触到设备时的人身安全。互感器由电流互感器以及电压互感器两部分组成，现在的互感器主要是电磁式的，但是电容式的电压互感器在电压比较高的电路运用比较广泛。5.4.1互感器应用互感器有如下作用：（1）安全绝缘采用变压器为中心之间的主电路和辅助电路组件,可以避免电路的高压直接引入测量仪表,继电器等等,保证工作人员的安全,防止短路时电路中各种设备受到大电流的破坏，还可以避免电路故障部分，以此来升高电路可靠性。(2)按比例减小电流和降低电压电力互感器是把大电流按比例转换成小电流的电气设备。尽管各种电流互感器之间各自的额定电流都不尽相同，但是二次测的额定电流时5A。电压互感器是把比较高的电压按比例转换成小电压但一般来说小电压会是100V。(3)扩大二次设备的使用范围互感器还有可以把各种仪表或者设备的测量范围进行增大通过变压器。另外，互感器还可以让二次仪表以及继电器等设备在电路中的电压或者电流的范围意义相等，这样可以使这些产品变得产业化。5.4.2电流互感器原理与结构1．工作原理电流互感器与变压器之间有着较为相似的结构，如图5-2，它的一次缠绕的匝数比较少，导体的截面积比较大，串联在将要被测量的电路中，一次侧的电流大小与所接入的电路中电流值大小有直接关系，然而它的二次缠绕组的匝数比较多，并且还与低阻抗的仪表或者是继电器的电流部分的线圈连接在一起，所以二次侧阻抗的值比较小，因此就可以把它当作一个处于短路运行状况的变压器电路中一次侧比上二次侧额定电流的值就是电路中电流互感器的变比。式中、——分别是电流互感器在电路中一次侧以及二次侧绕组的匝数；、——电流互感器一、二次额定电流；、——电流互感器一、二次实际电流；从公式中可以看出，如果我们知道电流互感器的比（或对一次或两次绕组匝数）或者是两次实际的电流，就可以计算出实际电流的近似值。图5-1电流互感器的基本原理接线图1—铁芯；2—一次绕组；3—二次绕组2．结构上图5-1中所展示的就是电流互感器的基本组成部分，它的最主要的组成部分分别包括铁芯、一次绕组、二次绕组以及绝缘部分组成。通过其中一次绕组所缠绕的匝数多少，就可以把电流互感器化分为单匝或者是多匝式两个类型，在多匝式里的电流互感器又能够被分为唯有一个铁芯或者是含有两个铁芯的类别。5.4.3电流互感器选择方案与校验根据短路计算所得可知：（1）在35kV侧的电流互感器：又因为所以选择LQJ-35Q表5-10LQJ-35Q参数型号额定电流比/A次级组合准确级及额定输出VA一秒热稳定电流/kA动稳定电流kALQJ-35Q400/50.5/10P10502660校验电流互感器的动稳定方面是否合格：因为那么就可以说明电流互感器在这方面合格了。再对其进行热稳定校验：因为综上可以得到电流互感器在热稳定方面是符合标准的。（2）在10kV侧的电流互感器所以选择LQJ-10Q表5-11LQJ-10Q参数型号额定电流比/A级次组合准确级及额定输出VA一秒热稳定电流/kA动稳定电流/kALQJ-10Q100/50.5/10P1015922.5校验电流互感器热稳定方面是否和合格：因为那么就可以说明电流互感器在这方面合格了。再对其进行热稳定校验：因为综上所述可以得到电流互感器在热稳定方面是符合标准的5.4.4电压互感器原理下图就是电压互感器的原理接线示意图，它和变压器的基本结构是相同的，电压互感器的变压比是一次侧和二次侧的额定电压的比值大小，通常用来表示。图5-2电压互感器的基本原理接线图1—铁芯；2—一次绕组；3—二次绕组式中、——分别是电压互感器一、二次绕组的匝数；、——电压互感器一、二次额定电压；、——电压互感器一、二次实际电压；由上面的式子可以得到电压互感器的变压比还有二次实际的电压值，那么也就可以通过计算得到一个近似一次实际电压值的大小1．电压互感器的结构将一次绕组拆分成匝数相等大小的两部分，两部分各自缠绕在铁芯柱的上下而且让他们处于并联的状态，并在铁芯上将它们连接起来，同时还带有一个匝数相等的平衡线，分别缠绕在上铁芯和下铁芯，而且把它们串起来，其中连接点就与铁芯相连。2．电压互感器校验电压互感器要保证在下列条件的情况下才可以正常运行。其中式中为电网电压；为电压互感器一次绕组额定电压；表5-12电压互感器参数安装位置型号额定电压/V二次绕组额定容量/VA（）二次绕组极限容量/VA35kVJDJ-35一次绕组二次绕组0.51312003500010015025060010kVJDZJ-10一次线圈二次线圈辅助线圈0.513大容量/VA5.6母线选择与校验5.6.1母线的选择在这次的设计之中，为35kV侧选择的母线是电缆，又因为在室内一般会选择硬母线，再根据技术经济的相比较后最终选择的是矩形硬母线，它具有方便固定和连接还有散热的效果比较的优点，但是集肤效应的系数就变得比较大了，如果电路中的电流过大，再加上导体的样子以及它的尺寸大小这些因素会影响到集肤效应的系数，为了尽量避免集肤效应的系数超过平常值变得过大，所以应该缩小导体片或者导体条之间的距离长短，就可以相对的改变与它有关的因素。5.6.2母线校验在实际的工程应用当中35kV以及低于35kV的高压线路还有低压的动力线路，一般情况下都会先按照发热的要求来选择截面积的大小，再进行校验它的电压损耗情况和机械的强度。5.6.3母线的选择一般来说导体的截面积会根据经济电流密度的大小来进行选择，但另外有一些在配电装置方面的汇流母线以及比较短的导体就会需要依据导体在长期发热时的允许