35kv地方降压变电所的一次系统设计.doc

（2011届）本科毕业设计（论文）摘 要变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。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。本设计根据某地方的电力负荷资料，作出了该区地面35kV变电站的一次初步设计。设计说明书内容包括负荷计算、主变压器选择与主接线的设计、高压电器的选择、无功补偿、变电站的防雷、继电保护等。本设计以实际负荷为依据，以变电站的最佳运行为基础，按照有关规定和规范，完成了满足该区供电要求的35kV变电站一次初步设计。设计中先对负荷进行了统计，选出了所需的主变型号，然后根据负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设计，考虑到短路对系统的严重影响，设计中进行了短路电流计算，在设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计，提高了整个变电站的安全。关键词：35kv，负荷，变电站，设计ABSTRACTPower system substation as an important part of the entire power system directly affects the safety and economic operation. Is the contact between power plants and the user's part, play a role in transformation and distribution of electric energy. The design load of a place based on the information the district has made a preliminary ground-35kV substation design. Design specifications include load calculation, the main transformer selection and design of the main terminal, the choice of high-voltage electrical appliances, reactive power compensation, the substation lightning protection, protection and so on. The design is based on the actual load to the substation based on the best run in accordance with relevant regulations and norms, and completed to meet the power requirements of the 35kV substation area a preliminary design. Design load of the first on the statistics, select the required transformer model, and then load the nature and reliability requirements of the development of the main power supply wiring design, taking into account the serious impact on the system short-circuit, the design for a short-circuit current Calculated also in the design were the main high-voltage electrical equipment selection and calculation, such as circuit breakers, isolating switches, voltage transformers, current transformers and so on. In addition to the lightning protection design, to improve the security of the entire substation.Keywords:35kv，load，transformer substation，design目 录第一章 绪论11.1 原始资料分析11.1.1 变电站的建设规模11.1.2 电力系统与本站的连接情况11.1.3 电力负荷水平11.1.4 环境条件11.2 设计原则和基本要求11.3 设计内容2第二章 主变压器的选择32.1 负荷计算32.2 主变台数的确定32.3 主变容量的确定42.3.1 主变压器绕组数的确定52.3.2 主变压器相数的确定52.3.3 主变压器绕组连接组别的确定52.3.4 主变压器冷却方式的选择52.4 本变电站站用变压器的选择62.4.1 站用变台数的确定62.4.2 站用变容量的确定62.5 补偿装置7第三章 电气主接线的选择83.1 主接线的基本概述83.1.1 主接线的定义83.1.2 主接线的基本要求83.1.3 主接线的基本形式和特点103.2 变电站的各侧主接线方案的拟定103.2.1 35KV侧主接线方案103.2.2 10KV侧主接线方案12第四章 短路电流计算134.1 概述134.2 短路电流的计算条件134.2.1 短路电流计算的目的134.2.2 短路电流计算的基本假定134.2.3 短路电流计算的一般规定144.3 三相短路电流计算方法144.3.1 三相短路的有关物理量144.3.2 无穷大容量电源系统三相短路电流计算154.4 短路电流计算及计算结果15第五章 导体和电气设备的选择185.1 电气设备选择的一般原则185.1.1 按正常工作条件选择设备185.1.2 按短路情况进行校验185.2 断路器和隔离开关的选择195.2.1 主变一次侧的断路器选择参数195.2.2 主变一次侧隔离开关选择参数205.2.3 10侧断路器选择215.2.4 10侧隔离开关215.2.5 选择校验结果列表225.3 互感器的选择与配置235.3.1 电流互感器的选择235.3.2 电压互感器的选择245.3.3 互感器的配置245.3.4 通常的配置要求245.4 进线与出线的选择与校验265.4.1 母线及电缆的选择原则265.4.2 母线及电缆的选型265.4.3 母线及电缆截面的选择275.5 高压熔断器的选择及校验285.5.1 参数的选择285.5.2 熔体的选择285.5.3 高压熔断器选择结果295.5.4 高压熔断器的校验及结果表29第六章 变电站防雷的设计316.1 防雷保护的必要316.2 变电站中可能出现大气过电压的种类和防雷接线的基本方式316.2.1 直击雷产生的过电压316.2.2 雷电感应产生的过电压316.2.3 变电所防雷接线的基本方式316.3 变电站的直击雷保护326.3.1 避雷针装设的基本原则326.4 变电站入侵波的保护326.4.1 对避雷器的基本要求326.4.2 为了使避雷器可靠地保护设备必须满足的条件336.4.3 各种避雷器的主要应用场合336.4.4 变电站的进线段保护33第七章 继电保护的配置347.1 概述347.1.1 设计依据347.1.2 设计规模347.1.3 设计原始资料347.2 变电所继电保护和自动装置规划357.2.1 系统分析及继电保护要求357.2.2 本系统故障分析357.2.3 继电保护357.2.4 备用电源的自动投入装置36结 论38参考文献39致 谢40附 录41第一章 绪论1.1 原始资料分析1.1.1 变电站的建设规模（1）类型：35KV地方降压变电所。（2）最终容量：根据电力系统的规划需要安装两台容量为6300kVA，电压为35kV/10kV的主变压器.1.1.2 电力系统与本站的连接情况（1）待设计的变电站是一座降压变电站，由于某县市集城镇地方工业、民营企业、农业及村民用电负荷到4500kW以上，为提高电能质量，满足该镇地方经济发展用电的需要而建.（2）本变电站有10kV出线本期6回,35kV采用屋外配电装置,10kV采用屋内配电装置。1.1.3 电力负荷水平35kV母线短路容量为。LGJ120线路的电抗为0.379/km计算负荷S=4500kW1.1.4 环境条件年最高温度：C，年最低温度：-C，海拔高度：200m，雷暴日数：31日/年，土质：粘土、土壤电阻率<250欧姆·米要。1.2 设计原则和基本要求设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建的方便性。要求如下：（1)选择主变压器台数、容量和型式；（2)设计变电所电气主接线；（3)短路电流计算；（4)主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定。1.3 设计内容本次设计的是一个降压变电站，有二个电压等级35kV10kV，35kV和10kV主接线均采用单母线分段接线方式。主变压器容量为26300kVA。该变电所35kV电源线路长度为15km。10kV出线本期6回。35kV采用屋外配电装置。10kV采用屋内配电装置。第二章 主变压器的选择2.1 负荷计算目前，负荷计算的常用方法有需要系数法、二项式系数法和利用系数法。根据已给出的系统负荷资料，现已知待建变电站各个线路侧的最大负荷功率因数以及不同负荷之间的同时系数，因此，待建变电所的计算负荷应当采用需要系数法：即将各母线用电负荷的最大负荷相加后，乘以最大负荷同时系数，得变电站各个母线上的计算负荷，其计算公式如下：总有功计算负荷为 （2.1）总视在计算负荷为 （2.2）、变电所各个母线上的有功、视在计算负荷；各个用电负荷的有功最大负荷综合；最大负荷同时系数；功率因数。本变电站已告知有功负荷为4500kW =P/S=4500/6300=0.714无功负荷为Q=P*=4500*0.98=4412.683KVAR2.2 主变台数的确定主变压器台数的确定要依据以下原则：（1）为满足负荷对供电可靠性的要求，根据负荷等级确定变压器的台数，对具有大量一、二级负荷或只有大量二级负荷，宜采用两台及以上变压器，当一台故障或检修时，另一台仍能正常工作。（2）负荷容量大而集中时，虽然负荷只为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。（3）对于季节负荷或昼夜负荷变化比较大时，从供电的经济性角度考虑；为了方便、灵活地投切变压器，也可以选择两台变压器。同时，电力工程电气设计手册（一次部分）所述：（1）对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。待设计变电站由15km处的系统变电所用35kV采用屋外配电装置。10kV采用屋内配电装置。由选择原则的第2点结合待设计变电站的实际情况，为提高对用户的供电可靠性，且考虑今后10-20年的发展需要，确定该变电站选用两台相同容量的主电压器。因现在此市的负荷为4300KW，所以暂时只用到一台变压器，主变压器两台互为备用。在算短路电流时，因此市现在的有功负荷只有4500kw，而一台变压器的额定功率为6300kw，因此暂时只用到一台变压器，只计算一台变压器时的短路电流，等负荷变大的时候才会用上两台主变压器。2.3 主变容量的确定变压器的选择要考虑到符合将来可能增加和改造的可能性，必要时最好留有一定的富余。在负荷系数较低的场合，实际应用中一般都允许变压器超过额定负荷，并以此为峰值提供电力，而不必为短时的峰值负荷让变压器选择特别大的容量。主变容量的确定，最主要考虑以下方面：（1）主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所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站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。对于待建35kV变电所，由于本期工程一起上两台主变。本变电站的用电负荷为4500KW，两台主变互为备用，所以主变应该满足负荷100%的要求，根据相关规定查电力工程电气设备手册选择变压器的型号为:S676300/35表2-1 变压器技术数据型 号额定容量（kVA）额定电压（kV）损 耗（kW）空载电流（%）连接组别阻抗电压（%）高压低压 空载短路S67-6300/35630038.557400350001Ynd117.52.3.1 主变压器绕组数的确定国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等变压器，待设计变电所有35KV、10KV两个电压等级且是一座降压变电所，宜选用双绕组普通式变压器。2.3.2 主变压器相数的确定在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行规模也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，待设计变电所谓35KV降压变电所，在满足供电可靠性的前提下，为减少投资，故选用三相变压器。2.3.3 主变压器绕组连接组别的确定变压器的连接组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形两种，因此对于三相双绕组变压器的高压侧，110KV及以上电压等级，三相绕组都采用“YN”连接，35KV及以下采用“Y”连接；对于三相双绕组变压器的低压侧，三相绕组采用“d”连接，若低电压侧电压等级为380/220V，则三相绕组采用“yn”连接，在变电所中，为了限制三次谐波，我们选用“Ynd11”常规连接的变压器连接组别。2.3.4 主变压器冷却方式的选择电力变压器的冷却方式，随其型号和容量不同而异，一般有以下几种类型：(1)自然风冷却：一般适用于7500KVR一下小容量变压器，为使热量散发到空气中，装有片状或管型辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。(2)强迫油循环水冷却：对于大容量变压器，单方面加强表面冷却还打不到预期的冷却效果。故采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行冷却，把变压器中热量带走。在水源充足的条件下，采用这种冷却方式极为有利散热效率高、节省材料、减少变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有关附件且对冷却器的密封性能要求较高。即使只有极微量的水渗入油中，也会严重地影响油的绝缘性能。故油压应高于水压0.10.15Mpa，以免水渗入油中。（3）油浸自冷式冷却:随着低损耗技术的发展，采用油浸自冷式冷却的容量上限制在增加，40000KVA及以下额定容量的变压器可选用油浸自冷式冷却方式。优点是不要辅助借风扇用的电源，没有风扇所产生的噪声，散热器可直接接在变压器油箱上，也可集中装在变压器附近，油浸自冷式变压器的维护简单，始终可在额定容量下运行。(4)强迫空气冷却:又简称风冷式。容量大于等于8000KVA的变压器，在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器的散热装置仍达不到要求时，常采用人工风冷。在辐射器管间加装数台电动风扇，用风吹冷却器，使油迅速冷却，加速热量散出，风扇的启停可以自动控制，亦可人工操作。(5)强迫油循环导向风冷却:近年来大型变压器都采用这种冷却方式。它是利用潜油泵将冷油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油管中，使铁芯和绕组中的热量直接由具有一定流速的油带走，二变压器上层热油用潜油泵抽出，经过水冷却器冷却后，再由潜油泵注入变压器油箱底部，构成变压器的油循环。(6)强迫油循环风冷却:其原理与强迫油循环水冷相同。(7)水内冷变压器:变压器绕组用空心导体制成，在运行中将纯水注入空心绕组中，借助水的不断循环将变压器中热量带走，但水系统比较复杂且变压器价格比较高。待设计变电所主变的容量为6300KVA,为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，有简单、经济，我们选用油浸自冷式冷却。2.4 本变电站站用变压器的选择2.4.1 站用变台数的确定对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。2.4.2 站用变容量的确定站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。S站=4500/(1-10%)=5000KVA=P/S=4500/6300=0.714无功功率为Q=P*=4500*0.98=4412.683KVAR本站有许多无功负荷，离发电厂近，为了防止无功倒送也为了保证用户电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行的无功补偿。根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。2.5 补偿装置电力工程电气设计手册规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。按照供电营业规则100KVA及以上高压供电用户功率因数为0.9以上，在本设计我们假设在补偿后功率因数为0.95。并联电容器容量的计算:考虑在10kV母线上利用并联电容器改善功率因数式中负荷所需补偿的最大容性无功量，kvar母线上的最大有功负荷，kW补偿前的最大功率因数角补偿后的最小功率因数角由补偿到时，每千瓦有功负荷所需补偿的容性无功值，kvar/kW经计算得并联电容器的最小容量为2539.872kvar查电力工程电气设备手册可选择TBB10.5-3000/25,参数为额定电压：10.5KV总标称容量：3000KVAR第三章 电气主接线的选择3.1 主接线的基本概述3.1.1 主接线的定义变电站的电气主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接收和分配电能的电路。主接线可分为有汇流母线的主接线和无汇流母线的主接线两大类。有汇流母线的主接线又可分为单母线接线和双母线接线；无汇流母线的主接线又可分为单元接线、桥式接线和多角接线。主接线图通常用单线表示三相，使图示简单明了。图中各电气元件应采用国家标准统一规定的图形符号和文字符号表示。3.1.2 主接线的基本要求主接线应满足安全性、可靠性、灵活性、经济性和可扩展性五项基本要求。（1）安全性：必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备安全（2）可靠性：能满足各级用电负荷供电可靠性要求。对三级负荷采用单电源供电即可；对于一级和二级负荷占大多数的用户，应用两个独立电源供电；对特殊重要的一级负荷，应由两个独立电源点供电。（3）灵活性：主接线应在安全、可靠的前提下，力求接线简单运行灵活，应能适应各种可能的运行方式的要求。（4）经济性：在满足以上要求的条件下，力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用。（5）可扩展性：电气主接线在设计时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地在保证供电的情况下完成过渡方案的实施。主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷全部或大部分二级负荷的供电。（3）尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性。（4）大机组超高压主接线应满足可靠性的特殊要求。主接线灵活性的具体要求：（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。（2）检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作最少。主接线经济性的具体要求：（1）主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关和电压互感器、避雷器等一次设备。（2）要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（3）要能限制短路电流，以便于选用价廉的电气设备或轻型电器。（4）主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。（5）经济合理的选择变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。变电站主接线设计原则：（1）变电站的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。（2）在6-10kV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。（3）在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为48回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。（4）在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为34回时，采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，或当“0220KV配电装置在系统中居重要地位；出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。（5）当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。3.1.3 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。3.2 变电站的各侧主接线方案的拟定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。供电可靠性是变电站的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电站能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电站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，能否满足重要的一、二级负荷对供电的要求；（3）变电站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。3.2.1 35KV侧主接线方案A方案：单母线接线图3-1单母线接线B方案:单母线分段接线图3-2单母线分段接线分析：A方案的主要优缺点：（1）接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差;（2）当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；（3）出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点：（1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电;（3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。综上所述:B方案一般速用于35KV出线为4-8回的装置中。综合比较A、B两方案,选择B方案单母线分段接线为35KV侧主接线方案。 3.2.2 10KV侧主接线方案A方案：单母线接线(见图3-1)B方案：单母线分段接线(见图3-2)分析：A方案的主要优缺点：（1）接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差;（2）当母线或母线隔离开关发生故障或检修时；各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；（3）出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电（3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。综上所述：B方案一般适用于10KV出线为6回及以上的装置中。综合比较A、B两方案,并考虑本变电站10KV出线为6回，所以选择B方案单母线分段.第四章 短路电流计算4.1 概述所谓短路，是指电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之发生通路的情况。在三相交流系统中，短路的基本类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中三相短路也成为对称短路，发生该种故障后系统与正常运行一样仍保持三相对称。其余三种短路属于不对称短路。电力系统的运行经验表明，不对称短路发生的概率要比对称短路的概率要大得多。在各种类型的短路中，单相接地短路占大多数，三相短路的机会最少。但是由于三相短路的短路电流最大，危害最严重；并且从计算方法上看，一切不对称短路的计算，都以对称短路计算为基础。因此，一般采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。4.2 短路电流的计算条件4.2.1 短路电流计算的目的短路电流计算是供配电系统设计与运行的基础，主要用于解决以下问题；（1）选择和校验各种电气设备，如断路器、互感器、电抗器、母线等；（2）合理配置继电保护盒自动装置；（3）作为选择和评价电气主接线方案的依据；（4）接地装置的设计及确定中性点接地方式。4.2.2 短路电流计算的基本假定短路电流的实际应用计算中，采用以下假设条件和原则：（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）磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原理。（4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。（5）各元件的电阻比电抗小得多，可以忽略不计，所以各元件均可用纯电抗表示。（6）短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。4.2.3 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。4.3 三相短路电流计算方法电力系统发生三相短路后，系统就由工作状态经过一个暂态过程，然后进入短路后的稳定状态。短路电流变化的暂态过程是很复杂的，与电源系统的容量有关。一般按无穷大容量电源系统和有限容量电源系统分别来讨论。所谓无穷大容量电源系统知识一个相对概念，指电源系统的容量相对于用户容量大得多，在发生三相短路时电源系统的阻抗远远小于短路回路的总阻抗，以致无论用户负荷如何变化甚至发生短路时，系统的母线电压都能基本维持不变。而有限容量电源系统是相对于无穷大容量电源系统而言的，其短路引起的电源母线电压的变化就不能忽略。4.3.1 三相短路的有关物理量（1）短路电流次暂态值：短路电流次暂态值是指短路以后幅值最大的一个周期的短路电流周期分量的有效值。在无穷大容量电源系统中，短路电流周期分量幅值保持不变，则有 （4.1）(2)短路电流稳态值：短路电流稳态值是指短路进入稳态后短路电流的有效值。无穷大容量电源系统发生三相短路时，短路电流周期分量的幅值恒定不变，则有 (4.2）(3)短路电流冲击值：短路电流冲击值，即在发生最大短路电流的条件下，短路发生后约半个周期出线短路电流最大可能的瞬时值，得 (4.3）式中称为冲击系数，是一个大于1小于2的系数，一般在高压供电系统中通常取，故。(4)短路冲击电流有效值值：短路冲击电流有效值指的是短路后的第一个周期内短路全电流有效值。对于周期分量，无论是否为无穷大容量电源系统，在短路后第一个周期内都可以认为是幅值恒定的正弦量，所以有 （4.4）同样，在高压系统中通常取，则。(5)短路功率：短路功率又称为短路容量，它等于短路电流有效值同短路出的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积。在短路的实际计算中，常只用次暂态短路电流来计算短路功率，称为次暂态功率，即 (4.5）4.3.2 无穷大容量电源系统三相短路电流计算无穷大容量电源系统发生三相短路时，短路电流周期分量的幅值保持不变，又因为无穷大容量电源系统发生三相短路时，电源母线电压不变，则有 （4.6）计算点所在电压级的平均额定电压；归算到电压的短路回路总阻抗。采用标幺值计算时，选定基准功率及基准电压，则 (4.7）于是可得 （4.8）再将求得的短路电流次暂态值分别代入式（4.3）、式（4.4）和式（4.5），可得到相应的短路电流冲击值、短路冲击电流有效值和三相短路功率4.4 短路电流计算及计算结果电力系统架空线路变压器S=l=15KMSn=6300kw0.379/kmUk=7.5图4-1短路的计算电路图4-2短路等效电路图求各元件的电抗标么值，取=100MVA，工程上习惯性标准一般选取基准电压.断路器：Xl*=Sd/Soc=100/300=0.33线路：变压器：无限大容量电源短路电流周期分量的标么值有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量K2：有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量4-1三相对称短路电流计算结果汇总短路点短路电流周期分量有效（kA）稳态短路电流有效值（kA）短路电流冲击（kA）短路全电流最大有效值（kA）短路容量（MVA）K12.082.085.303.14133.33K22.842.845.233.1051.55第五章 导体和电气设备的选择5.1 电气设备选择的一般原则电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。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，选择合适的电气设备，尽量采用新技术，节约投资。电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不完全一样，具体选择方法也不完全相同，但其基本要求是一致的。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择设备的额定电流，额定电压及型号，按短路情况下校验设备的热稳定、动稳定以及开关的开断能力。5.1.1 按正常工作条件选择设备电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运行电压，即 （5.1）电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作电流或计算电流，即 （5.2）或 （5.3）5.1.2 按短路情况进行校验（1）短路热稳定校验：当系