变电所的类型所址选择论文41672

变电所的类型所址选择1 变电所的类型、所址选择1.1变电站分类 （1）按电压等级可分为超高压、高压、中压变电站和低压变电站。 电压在1kV以下的称为低压；电压为110kV的称为中压；电压高于10kV低于330kV的称为高压；电压在330kV以上的称为超高压。 （2）按供电对象的差异可分为城镇变电站、工业变电站和农业变电站。 （3）根据其在电力系统中的低位和作用，可以分为枢纽变电站、中间变电站、区域（地方）变电站、企业变电站和末端（用户）变电站。 枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV及以上，联系多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电，或系统瓦解，枢纽变电站对电力系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。 中间变电站：中间变电站位于系统主干环行线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般为330220kV，汇集23个电源和若干线路。全站停电后，将引起区域电网的解列。 地区变电站：地区变电站是一个地区和一个中、小城市的主要变电站，电压等级一般为220kV，全站停电后将造成该地区或城市供电的紊乱。 企业变电站：企业变电站是大、中型企业的专用变电站，电压等级35220kV，12回进线。 （4）按其容量和馈线的多少可分为大、中、小型变电站。 （5）按是否有人正常运行值班可分为有人值班变电站和无人值班变电站。 目前，我国变电站按电压等级分为3.5万伏变电站、11万伏变电站、22万伏变电站和50万伏变电站。 还有根据变电站围护结构分为土建变电站和箱式变电站。本设计为天桥区110KV变电所的设计，因此按电压等级110kv应属于高压变电站；按供电对象此变电站供应对象为大连造船厂所有的一二级负荷和三级负荷因此应属于工业变电站；按其在电力系统中的地位和作用应属于企业变电站；按其容量和馈线的多少来考虑由于按负荷计算得出的全部计算负荷容量大,因此应属于大型变电站；按是否有人值班应属于有人值班变电站。然而大连造船厂电站不适合用箱式变电站，因为负荷相对比较固定，且船厂负荷容量较大，而箱式变电站适合于在一般负荷密集的工矿企业、港口和居民住宅小区等场所，可以使高电压供电延伸到负荷中心，减少低压供电半径，降低损耗。低压供电线路也较少，一般为46路。箱变出线间隔的扩展裕度小，如想增加出线间隔是很困难的，必须再增加箱体间隔；由于箱变结构紧凑，而且看不到明显的断开点，维护检修也不便；因此它适用于额定电压10/0.4KV三相交流系统中，作为线路和分配电能之用。本设计应采用土建变电站。1.2 变电所所址选择的基本要求靠近电源，接近负荷中心，有利于提高供电电压质量，减少输电线路投资以减少投资和电能损耗，提高供电质量。(1)尽量少占农田及果园等经济价值高的地区。我国土地资源紧张，农村电网覆盖面大，土地占用量也大，所以农村变电所应节约每一寸土地。(2)便于各级电压线路的出入，架空线路走廊应与所址同时选定，尽量避免交叉。(3)交通运输方便。便于变电所管理和主要设备的运输，但应注意噪声和灰尘污染，更要注意安全。(4)变电所不能被洪水淹没，以保证正常运行。所区内不得积水，故地面应考虑一定的排水坡度。(5)具有适宜的地质条件(如避开断层、滑坡、塌陷、溶洞等地段)，如所址选在有矿藏地区，应征得有关部门的同意，避开有危岩和易发生滚石的场所。(6)尽量避开空气污秽地区，否则应采取防污措施。设备被污染后会降低绝缘，威胁安全运行。据调查，在一些污染严重的地区，户外变电所发生过闪络事故。优化变电所运行环境，无法避开污秽时，应对户外运行设备及构架采取防污秽的技术措施，以保证变电所安全运行，延长设备及建筑构架的使用寿命。(7)所址的标高宜在百年一遇的高水位之上，否则应有防护设施，满足防洪要求。(8)具有生产和生活用水的可靠水源。考虑职工生活上的方便。由于农村变电所远离城镇，职工生活不便，所址选择时应考虑水源条件，以照顾职工生活。(9)所址对邻近设施有无影响。尽量减少由于变电所的电位升高、电磁感应、无线电干扰、噪声等对周围邻近设施，如：无线电收发台、飞机场、通信设施的影响。(10)为变电所的远景规划和扩建创造条件。考虑农村电网的发展和农村用电负荷的增加，以及变电所能方便地从初期形式过渡到最终阶段，使变电所在一次、二次设备装置方面所需的改动最小。(11)所站合一的形式便于发展成无人值班所。(12)参照国家标准35500kV变电所设计规范执行。2 变电所电气主接线的设计2.1 电气主接线的概述变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径，是变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。它由各种电力设备(变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、补偿电容器等)及其连接线组成。主接线是否合理,关系到变电所运行的灵活、安全、可靠与经济。在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出电气主接线的设计原则和要求。2.2 电气主接线的设计原则（1）电气主接线的设计原则 考虑变电所在电力系统的作用和地位这是决定主接线的主要因素。不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的作用和地位不尽相同，对主接线的要求也不尽相同。 考虑用户电力系统近期和远期的发展规模变电所主接线设计应按照五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布负荷增长速度以及潮流分布，并分析各种可能的运行方式，最终确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。 考虑用电单位负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电；三级用电负荷一般只需一个电源供电。 考虑主变压器对主接线的影响主变的容量和台数，对主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，因其传输容量大，供电可靠性要求高，所以，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。反之，容量小的变电所，对主接线的要求低一些。 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。主接线的设计要根据备用容量的不同而不同。2.3 电气主接线设计的基本要求对变电所的主接线方案有下列基本要求：（1）安全性 应符合国家标准和有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。例如在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的负荷侧，必须装设隔离开关；对低压断路器也是一样的，在其电源侧及可能反馈电能的负荷侧，也必须装设隔离开关。(2) 可靠性 应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求，也就是变电所的主接线方案，应与其电路负荷的级别相适应。例如对一二级重要负荷，其主接线方案应考虑两台主变压器，且一般应为双电源供电；对特别重要的一级负荷，尚应考虑增设应急电源。（3）灵活性 应能适应供电系统所需的各种运行方式，便于操作维护，并能适合负荷的发展，有扩充改建的可能性。（4）经济性 在满足上述要求的前提下，应尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量，应尽可能选用技术先进又经济适用的节能产品。2.4 接线方案的比较和选择变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。本次设计的济南市天桥区35KV总降压变电所，地位较为重要，应尽量保证供电的可靠性，又由于是总降变电所，从经济性来考虑主接线不宜复杂。其接线方案有以下几种：(1) 只装有一台主变压器的总降变电所主接线通常采用一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线。一次侧采用断路器为主开关。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适用于三级负荷。(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷。这种内桥式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。(3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接线这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所。(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的情况。(5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大提高，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在企业中少用，主要用于电力系统中。由于船厂含有很多重要的一级和二级负荷，对供电的可靠性有相当高的要求，因此根据对上面的接线方案的分析可知，本设计110KV主接线的一二次侧均选用单母线分段。主接线图在附录中3 电力负荷和负荷计算3.1 电力负荷概念 电力负荷是指发电厂或电力系统中，在某一时刻所承担的各类用电设备消费电功率的总和，叫电力负荷。单位：“KW”。虽然电力负荷的标准单位为“ KW”，但在实际运行工作中我们经用电流来表征负荷。3.2 电力负荷的分级（1）类负荷(级负荷)：它关系到国民经济的命脉及人民生命财产的安全，由于停电或突然停电造成的损失太大，故而这类用户是必须保证高度供电的可靠性。 （2）类负荷(级负荷)：它在国民经济中的地位相比之下，不如一类用户重要，计划停电或事故停电虽然会造成较大的损失，但是这种损失是可以挽回的，一般情况下，电力系统至少要对这类用户提供中等程度的供电可靠性。 （3）类负荷(级负荷)：这类负荷在国民经济中地位很低，与人民的生命财产安全并无关系，中断这类负荷的供电，带来的损失最小，因此，这类用户的供电可靠性是最低的。3.3 各级电力负荷对供电电源的要求各级电力负荷对供电电源的要求 ：（1）一级负荷对供电电源的要求；要求应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。 对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。 常用的应急电源有：独产于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。 （2）二级负荷对供电电源的要求； 要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台。 （3）三级负荷对供电电源的要求 对供电电源无特殊要求 因为大连造船厂有很多重要的一级负荷和二级负荷，因此在选择电气主接线方案的确定时需要予以考虑，对其可靠性安全性加以重视，初步选定两台主变压器，一台主变压器用于供电，另一台用作备用，下面变压器章节会进一步加以详解3.4 三相用电设备组计算负荷的确定3.4.1计算负荷概念计算负荷，是指通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。按照计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷持续运行，其发热温度不致超过允许值，因而不会影响其使用寿命。所谓负荷计算，是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。负荷计算与计算负荷，是两个不同的概念，不可混淆。在现行的设计规范中，负荷计算的内容不仅包括确定计算负荷，还包括确定尖峰电流和确定一极、二级负荷的容量已及季节性负荷的容量。3.4.2计算负荷的目的计算负荷是供配电设计计算的基本依据，它也是用户供电系统结构设计、供电线路截面选择、变电器数量和容量选择、电气设备额定数据选择的依据，因此，我们应合理地确定用户供电系统的计算负荷，这一点很重要。负荷计算的目的是为了充分掌握用电情况，合理选择配电系统的元件、线路和设备。计算负荷确定的是否合理正确，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定过大，将使设备和导线电缆的选择偏大，造成投资和有色金属的浪费；反之，又将使设备和导线电缆偏小，造成它们运行时过热，增加电能损耗，甚至烧毁，酿成事故。因此，正确确定计算负荷具有重要的意义。但是也要指出，由于负荷的情况复杂，影响负荷计算的因素有很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但准确确定计算负荷却十分困难。实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织以及能源供应状况等诸多因素有关，因此，计算负荷也只能力求实际。3.4.3计算负荷的方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照下表给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。当用电设备台数较多，各种设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要系数法。需要系数是一个综合性系数，它是指用电设备组投入运行很难准确确定，只能靠测量确定时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组的设备功率之比。需要系数与用电设备组的运行规律、负荷率、运行效率、线路的供电效率等因数有关，工程上一般工业与民用建筑中的用电负荷主要有单位负荷（如照明负荷）以及三相负荷（如动力负荷），其供电系统一般分为照明支路及动力支路进行供电。用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷，用电设备组的容量，是指用电设备组所有设备（不包括备用设备）的额定容量之和。用电设备的额定功率Pe是指这个设备的输出容量，它与输入容量之间有一个效率n1；用电设备不一定满载工作，存在一个负荷系数Ks；用电设备组的全部设备并不同时运行，存在同时运行系数Kt；向用电设备供电的线路有损耗，存在线路效率n2。所以用电设备的有功功率需要量为=Pe*Ks*Kt/(n1*n2)我们令需要系数KxKs*Kt/(n1*n2)需要系数的值总小于1，它不仅与设备的负荷率、效率、台数、工作情况及线路损耗有关，而且与维护管理水平等因素也有关系。3.5 需要系数法的基本计算方法（1）用电设备组的计算负荷根据用电设备组的设备容量，即可算得设备的计算负荷：有功计算负荷 (3.1)无功计算负荷 (3.2)视在计算负荷 (3.3)计算电流 (3.4)式中-设备组的需要系数； -设备组设备容量（KW）； -用电设备功率因数角； -线电压（V）； -计算电流（A）。上述公式适用计算三相用电设备组的计算负荷，计算电流的确定尤为重要，因为计算电流是选择导线截面积和开关容量的重要依据。（2）配电干线或变电所的计算负荷 确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备上的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个综合系数（又称同时系数或参差系数）和：对车间干线可取=0.850.95，=0.900.97对低压母线，由用电设备组计算负荷直接相加来计算时可取=0.800.90，=0.850.95.如果由车间干线计算负荷直接相加来计算时可取=0.900.95，=0.930.97.总的有功计算负荷为： (3.5)总的无功计算负荷为： (3.6) 以上两公式中和，分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。总的视在计算负荷为： (3.7)总的计算电流为: (3.8)(3)需要系数的选取需要系数是在一定的条件下，根据统计方法得出的，它与用电设备的工作性质、设备效率、设备数量、线路效率以及生产组织和工艺设计等诸多因素有关。将这些因素综合为一个用于计算的系数，即需要系数，有时也称为需用系数。显然，在不同地区、不同类型的建筑物内，对于不同的用电设备组，用电负荷的需要系数也不相同。在实际工程中应根据具体情况从表中选取一个恰当的值进行负荷计算。一般而言，当用电设备组内的设备数量较多时，需要系数应取较小值；反之，则应取较大值。设备使用率较高时，需要系数应取较大值；反之，则应取较小。 3.6负荷计算 3.6.1大连造船厂负荷情况的统计统计数据如下表3.2表3.6.1 负荷统计Table 3.6.1 Load statistics负荷名称额定容量（KW）额定电压（KV）负荷特性供电线路长度（m）1#车间1500100.683002#车间1220100.692003#车间1000100.751604#车间900100.686005#车间800100.65500办公楼400100.72300生活区700100.85400锅炉房1000100.785203.6.2各条线路计算负荷过程 本设计计算负荷采用需要系数法，可以根据(3.1)，(3.2)，(3.3)，(3.4)的相应公式进行求取，在计算过程中统一取=0.91# 车间计算负荷：2# 车间计算负荷：3# 车间计算负荷：，4# 车间计算负荷：5# 车间计算负荷： 办公室计算负荷： 生活区计算负荷：锅炉房计算负荷：3.6.3总负荷的计算由上面3.5节的分析对多组用电设备负荷的确定可知，根据公式(3.5),(3.6),(3.7),(3.8)可进行总负荷的计算，在本设计中综合系数取=0.9，=0.95，表3.6.3 负荷统计表负荷名称额 定容 量（kW）额 定电 压（kV）负 荷特 性costan供电线路长度(m)P30(kW)Q30(kvar)1# 车间1500100.681.078300135014552# 车间1220100.691.049200109811523# 车间1000100.750.881609007924# 车间900100.681.0786008108735# 车间800100.651.169500720842办公室400100.720.964300360347生活区700100.850.62400630390锅炉房1000100.780.8520900720Table 3.6.3 load tables考虑5年的发展，年增长率按2%计算，全厂计算负荷 4 变压器的选择4.1变电所变压器台数的确定4.1.1 选取变压器的原则 选择变压器所需要遵循的原则为：（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行的变电所，也可以考虑采用两台变压器。(3) 除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器，但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或两台以上变压器。4.1.2 变压器选择的比较变电所选择一台或两台变压器各有其优点和缺点：(1) 选用两台变压器的变电所，当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。当负荷大时候，两台变压器又可以配合运用。但是两台变压器的投资比较大，一般小的变电所甚至承担不起这样的消耗,运行损耗也比较大，它工作时候两个铁心同时运行,这样势必增大了运行成本。(2) 选用一台变压器的变电所，当变压器发生故障或检修时，那么将会出现全厂停电的严重情况，如果一级负荷遇到了停电情况,那么损失将会是无法估算的，因此一台变压器的供殿可靠性比较差，但是一台变压器的投资小、运行损耗小，因为太工作时只要一个铁心在工作，这样势必减少了运行成本。鉴于本设计为大连造船厂110KV变电所的设计，有相当多的一级和二级负荷,因此，用两台变压器供电，这样就很难造成一些不必要的损失了。4.2主变压器容量的确定4.2.1 变压器容量选择时应遵循的原则对于装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应满足以下几个条件：（1)任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷的需要，即 （3-3-1）（2)任一台变压器单独运行时，应满足不小于总计算负荷的的需要，即 （3-3-2）（3)对于两台并列运行的变压器，应满足 （3-3-3）式中,分别为并列运行的两台变压器容量；,分别为总计算负荷中一级和二级负荷的容量。此外，变压器容量的选择除必须满足上述基本要求外，还应考虑：为适应工厂发展和调整的需要，变压器容量应留有15%20%的裕量；满足经济运行条件。另外，主变压器的容量一般按变电所建成后年的规划负荷选择，并适当考虑远期年的负荷发展。4.2.2 主变压器台数及容量选择（1）主变压器的选择因为考虑5年的发展，年增长率按2%计算，所以去全厂计算负荷为5年后的计算负荷 （4.1） （4.2） （4.3） （4.4）所以要进行变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。取所以无功补偿容量为变电所低压侧的视在计算负荷为因此无功补偿后主变压器容量为7014kVA，经考察大连造船厂的所有负荷中一二级负荷约占全部符合的60%，因此在本设计采用两台主变压器，选择的变压器还要满足以下要求：根据以上要求查找相关数据表知：在设计中选用主变压器型号为: ;数量为两台。 变压器型号: 型号:SFZ9-6300/110 空载损耗(KW):11.5 负载损耗(KW):41 空载电流(%):0.95 阻抗电压(%) :10.5 总重(t) :20.84 运输总重(t):18.37 总油重(t):6.6 上节吊重(t):1.9 外形尺寸(mm)：长-:4695mm；宽-3190mm；高-4200mm计算每台变压器的功率损耗可用简化经验公式：所以变压器高侧的计算负荷为：无功补偿后工厂的功率因数为：这一功率因数满足要求（2）补偿电容器的选择并联电容器是专门用来进行无功补偿的电力电容器，具有安装和运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器最为方便。所以，我们在总降压变电所低压侧采用BWF10.5-100-1，这种补偿电容器采用比较普遍，性价比较高，可以满足总变电所无功补偿的要求。选择补偿电容器型号为：BWF10.51001，用来补偿部分无功负荷由前面运算过程我们得知：因此选补偿电容器的型号为：BWF10.5-100-1W所以电容器的个数选54只。5 短路电流计算5.1 短路和短路电流计算的一般概述供电系统要求要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证生产和生活的正常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路是指不同导电部分之间的低阻性短接。5.1.1 短路的原因短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘破坏。这种损失可能是由于设备长期运行绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或是设备绝缘正常而被过电压（包括雷击过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而早成短路。5.1.2 短路的危害电路短路后，其阻抗值比正常负荷时小得多，因此短路电流比正常负荷电流大许多倍。在大容量电力系统中，短路电流可高达几万安培或几十万安培。如此大的短路电流对电力系统可产生极大的危害：（1）短路电流将产生很大的电动力和很高的温度，可能造成电力线路、设备和元件等的损坏，甚至引发火灾事故。（2）短路将造成系统电压骤降，越靠近短路点电压越低，这将严重影响电气设备的正常运行。（3短路时，电力系统的保护装置动作，或开关跳闸，或熔断器熔断，从而造成停电事故。越靠近电源回路，引起的停电范围越大，从而给国民经济造成的损失也越大。（4）严重的短路可使并列运行的发电机组失去同步，造成电力系统解裂，破坏电力系统的稳定运行。（5）单相接地短路电流，可对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生电磁干扰，使之无法正常运行。由此可见短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确的选择电气设备，使其具有足够的动稳定性和热稳定性，保证在发生短路时不致损坏。5.1.3 短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。三相短路，用文字符号表示，如图5.1所示。两相短路，用文字符号表示，如图5.2所示。单相短路用文字符号表示，如图5.3、5.4所示。两相接地短路，是指中性点不接地系统中两不同相均发生单相接地而形成的两相，如图5.5所示；也只两相短路后又接地的情况，如图5.6所示，都用表示，虚线为电流方向。图5.1三相短路Figure 5.1 Three-phase short circuit图5.2两相短路Figure 5.2 Two-phase short circuit图5.3单相短路Figure 5.3 Single-phase short circuit图5.4单相短路Figure 5.4 Single-phase short circuit图5.5两相接地短路Figure 5.5 two-phase ground short circuit图5.6两相接地短路Figure 5.6 two-phase ground short circuit电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路电流最大，造成的损坏也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择检验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。5.2 短路回路参数的计算在进行短路电流计算时，需要计算回路中各电力系统、设备、导线的阻抗。短路电流的计算通常采用欧姆法、标幺值法、MVA法等三种计算方法。欧姆法主要适用于1KV以下低压供电系统的网路中，标幺值法多用在企业高压供电系统以及电力系统中，MVA法因导纳计算较麻烦不经常使用。我们采用标幺值法。短路回路中各元件阻抗的计算任一物理量的标幺值，为该物理量的实际值A与所选定的基准值的比值，即计算短路电流时，必须知道系统中各元件的电阻抗，一般考虑电力系统、电力变压器、电力线路的电抗。下面分别讲述供电系统中各主要元件的电抗标幺值的计算：取，； 电力系统的电抗标幺值 （5.1） 电力变压器的电抗标幺值 （5.2） 电力线路的电抗标幺值 （5.3） 短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可利用其等效图进行电路化简，计算器总电抗标幺值。由于各元件电抗均采用相对值，于短路计算点的电压无关，因此无需进行电压换算，这也是标幺值法较之欧姆法的优越之处。无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标幺值按下式计算： （5.4）由此求得三相短路电流周期分量有效值 (5.5) 求的后，即可利用前面的公式求出三相短路容量为 (5.6)5.3短路电流计算进行短路电流计算时，首先应收集相关的资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术参数等。然后绘制计算电路图。然后再根据对短路点做出等值电路图，利用网络变化规则，将其逐步简化，求出短路回路总电抗。最后根据总电抗即可求出短路电流值。以下分别讨论计算电路图、等值电路图和短路回路总电抗的确定。计算电路图，如图5.3.1 G=600MVAMVA架空线电缆线图5.3.1 计算电路图Figure 5.3 .1 Calculation of circuit短路电流的计算过程：（1）选取基准容量=100MVA取 则取=10.5kV 则（2）计算系统各元件阻抗的标么值，绘制等效电路图。最大运行方式和最小运行方式下系统的阻抗和：线路阻抗一：变压器阻抗：线路阻抗二：在最大运行方式下等效电路图5.3.2所示：图5.3.2 等效电路Figure 5.3.2 Equivalent circuit分别计算、短路点在最大运行方式下的短路电流K1 短路时： K2 短路时：K3 短路时：在最小运行方式等效电路图5.3.3所示：图5.3.3 等效电路Figure 5.3.2 Equivalent circuit分别计算、短路点在最小运行方式下的短路电流点短路时：K2点短路时： K3点短路时： 短路电流计算结果如表5.3所示表5.3 短路电流计算Table 5.3 Short Circuit Current Calculation短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVA短路电流有效值短路次暂态电流短路稳态电流有效值短路冲击电流短路冲击电流有效值最大模式最小模式最大模式最小模式最大模式最小模式最大模式最小模式最大模式最小模式最大模式最小模式K10.2630.2510.2630.2510.2630.2510.6710.640.3970.37952.450K221.9421.9421.945.14.953.022.9336.535.3K31.91.841.91.841.91.844.854.692.872.7834.633.66 电气设备选择和校验6.1 高压电器选择的一般原则高低压电器的选择，必须满足其在一次电路正常条件下和短路故障情况下工作的要求。高低压电器按正常条件下工作要求选择，就是要考虑电器的环境条件和电气要求。环境条件是指电器的使用场所（户内户外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防火、防爆等要求。电气要求是指电器在电压、电流、频率等方面的要求；对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和复合开关等，还有断流能力的要求。 高低压电器按短路故障条件下工作要求选择，就是要校验其短路时能否满足动稳定度和热稳定度的要求。表6.1选择设备Table 6.1 Select Device电气设备名称电压/KV电流/A断流能力/KA短路电流校验动稳定度热稳定度电流互感器+-+电压互感器+-高压电容器+-高压断路器+高压熔断器+高压隔离开关+-+高压负荷开关+母线-+-+电缆+-+支柱绝缘子+-+-套管绝缘子+-+选择校验条件额定电压和线路电压相符额定电流大于工作电流断流容量大于短路容量按三相冲击电流校验按三相稳态短路电流校验表中“+”表示必须校验，“-”表示不要校验选择变电所高压侧的设备和导体时，其计量电流应取主变压器高压侧额定电流对高压负荷开关，其最大开段电流应不小于它可能开段的最大负荷电流；对高压断路器，其最大开段电流应不小于实际开段时间（继电保护实际动作时间加上断路器固有分闸时间）的短路电流周期分量；对熔断器断流能力的校验条件与熔断器的类型有关。6.2 电器设备的选择、校验6.2.1 高压断路器高压断路器功能是，不仅能通段正常的负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。高压断路器按其采用的灭弧介质，有油断路器，六氟化硫断路器，真空断路器以及压缩空气断路器、瓷吹式断路器等。高压断路器全型号的表示和含义如下图6.2.1图6.2.1 高压断路器的型号Fig6.2.1 the model of high voltage breaker按工作环境选型按使用地点的条件选择，如户内式、户外式，在井下及具有爆炸危险地地点要选择防爆型的设备（1）按额定电压选择断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即式中 机车厂保证的最高工作电压； 断路器的额定电压（2）按额定电流选择断路器的额定电流Ie应不小于回路的持续工作电流，即式中 断路器额定电流；回路持续工作电流（3）按构造型式选择在相同技术参数的条件下，有各种型式的断路器，如多油断路器、少油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器等。要根据配电装置的工作条件和要求，结合各断路器的特点来选用。少油断路器的特点是油量少、重量轻，不用采取特殊的防火防爆措施。且其尺寸小、占地面积小，造价低。因此，凡是在技术上能满足要求的场合应优先采用。但少油断路器由于油量少，在低温下易于凝冻，故不适宜严寒地区低温下运行。也不适于多次重合的场合。空气断路器是无油不会起火，而且其动作速度快，断路时间短，断流容量大，适用于多次重合的场合。但是，其结构复杂，附有一套压缩空气装置，价值高。因此，只在要求动作速度快，多次重合的情况下，才选用空气断路器。六氟化硫断路器的特点灭弧性能好，在密封不好的情况下，在断路器周围环境中易于沉积SF6气体，并需进行充气。在设计时，具体问题要具体分析，根据上述条件，选用技术上合理而又经济的断路器为宜。本设计中高低压断路器的选择：（4） 110KV侧断路器选择LW30-126/3150-40型高压断路器主要参数如下表所示:表 6.2.1 .1LW30-126/3150-40高压断路器的主要参数 Tabel 6.2.1.1 the paratemer of high-voltage circuit breaker额定电压额定电流额定短路开段电流额定峰值耐受电流额定短路持续时间动作时间126KV3150A40KA80KA4S0.06S线路正常运行时的计算电流继电保护动作时间，高压断路器断路时间，短路发热假想时间。由上表6.2.1可知：短路电流有效值为=0.263KA，短路冲击峰值电流为=0.671KA下面对所选设备进行校验如下：短路热稳定度校验因此满足短路热稳定度要求短路动稳定度校验因此满足短路动稳定度要求（5） 10KV侧断路器选择由浙江西电高压电器有限公司生产的型ZW6-12/630-16 参数如下：表6.2.1.2 ZW6-12/630-16高压断路器的主要参数Table 6.2.1.2 ZN510/630-16 the main parameters of high-voltage circuit breaker额定电压额定电流额定短路开段电流额定峰值耐受电流额定短路持续时间动作时间10KV630A12.50KA31.5KA2S0.3S线路正常运行时的计算电流为：继电保护动作时间，高压断路器断路时间，短路发热假象时间由上表6.2.1可知：短路电流有效值为=0.263KA，短路冲击峰值电流为=0.671KA下面对所选设备进行校验如下：短路热稳定度校验因此满足短路热稳定度要求短路动稳定度校验因此满足短路动稳定度要求6.2.2 高压隔离开关高压隔离开关的主要作用是隔离高压电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的段口。隔离开关并无灭弧装置，其通段应在断路器分段后进行，防止发生电弧损坏开关，照成系统的弧光短路，危及操作人员的安全。故运行中必须严格遵守倒闸操作规定，并应在隔离开关与断路器之间设置闭锁机构，以防止误操作的发生。隔离开关与断路器配合使用，可作为180KVA及以下容量变压器的电源开关。隔离开关有户内和户外式.高压隔离开关全型号的表示和含义如图6.2.2：图6.2.2 高压隔离开关的型号Fig6.2.2 the model of High-voltage isolation switch（1） 110KV高压隔离开关的选择根据计算数据，设计中110KV侧采用GW13-110GD/630高压隔离开关主要技术参数如表6.2.3所示表6.2.2.1GW13-110GD/630型高压隔离开关的主要技术参数Table 6.2.2.1 GW9-10/400 high-voltage isolating switch main technical parameters额定电压额定电流热稳定电流动稳定电流峰值热稳定时间t110KV630A10KA25KA3S线路正常运行电流与表6.2.2.1对比知初选满足基本条件a短路热稳定度校验因此满足短路热稳定度要求b短路动稳定度校验因此满足短路动稳定度要求（2） 10KV侧高压隔离开关选择GN6-10T/1000GN6-10T/1000型高压隔离开关的主要技术参数如表6.2.4表6.2.2.2 GN6-10T/1000型高压隔离开关的主要技术参数Table 6.2.2.2 GN6-10T/1000 high-voltage isolating switch main technical parameters额定电压额定电流热稳定电流动稳定电流峰值热稳定时间t10KV1000A75KA30KA5S线路正常运行电流 短路热稳定度校验满足短路热稳定度要求 短路动稳定度校验满足短路动稳定度要求6.2.3 电流互感器（1）电流互感器的结构和接线方案它的结构特点是：一次绕组匝数少，有的型式电流互感器还没有一次绕组，利用穿过的铁心的一次电路作为一次绕组，且一次绕组导体相当粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。工作室，一次绕组串接在一次电路中，而二次绕组则与仪表、继电器等的电流线圈相串联，形成一个闭合回路。由于这些电流线圈的阻抗很小，因此电流互感器工作时二次回路接近于短路。二次绕组的额定电流一般为5A.电流互感器的一次电流与二次电流的关系为：电流互感器的基本结构如图6.2.3.1所示。图6.2.3.1 电流互感器Fig6.2.3.1 Current Transformer（2）互感器的功用用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘 这既可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止仪表、继电器等二次设备的故障影响主电路，提高一二次侧电路的安全性和可靠性，并有利于人身安全。用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围例如用一只5A的电流表，通过不同变流比的电流互感器就可测量任意大的电流。同样，用一只100V的电压表，通过不同变压比的电压互感器就可测量任意高的电影。而且，由于采用互感器，可使二次侧仪表、继电器等设备的规格统一，有利于这些设备的批量生产。（3）电流互感器的类型电流互感器的型号很多。按其一次绕组的匝数分，有单匝式和多匝式。按其一次电压分，有高压和低压两大类。按其用途分，有测量用和保护用两大类。按其准确等级分，测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级，保护用电流互感器有5P、10P两级。按其绝缘盒冷却的方式，有油浸式和干式，油浸式主要用于户外装置中。现在应用最普遍的是环氧树脂浇注绝缘的干式电流器，特别是在户内装置中，油浸式电流互感器已基本上淘汰不用。（4）电流互感器的选择电流互感器应按装设地点的条件及额定电压、一次电流、二次电流、准确度等级条件进行选择，并校验其短路动稳定度和热稳定度。此外，电流互感器的准确度级与其二次负荷容量有关。互感器二次负荷不得大于其准确等级所限定的额定二次负荷根据上述条件和短路电流计算结果110kV侧选LB6100；10kV侧选LA-10 ，准确度等级为0.2级。电流互感器的主要参数如表6.2.3.2所示电流互感器的主要参数Table 6.2.3.2 the main parameters of current transformer型号额定电流比(KA)二次容量(VA)热稳定电流KA热稳定时间S动稳定电流KA110kV侧LB6100500/55045311510kV侧LA-10800/51540172L-电流互感器；A-穿墙式；6-设计序号；B-支柱式；110（10）kv-额定电压 110KV侧电流互感器校验短路动稳定度的校验所以满足动稳定度的要求短路热稳定度的校验所以满足热稳定度的要求 10KV侧电流互感器校验短路动稳定度校验所以满足短路动稳定度要求短路热稳定度校验满足短路热稳定度要求，因此10kV侧的电流互感器校验合格。6.2.4 电压互感器（1）电压互感器的结构和原理电压互感器的基本原理如图6.2.4所示。它的结构特点是：一次绕组匝数多，而二次绕组匝数很少，相当于降压变电所。工作时，一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组并联仪表、继电器的电压线圈。由于这些电压线圈阻抗很大，所以电压互感器工作时二次绕组接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为100V。 电压互感器的一次电压U1和二次电压U2的关系为： 图6.2.4.1 电压互感器Fig6.2.4 .1 Voltage Transformer（2）电压互感器的结线方案电压互感器在三相电路中有如下图6.2.4.2所示的四种接线方式：6.2.4.2电压互感器的结线方案Fig6.2.4.2 Knot line voltage transformer program（3）电压互感器的类型和型号电压互感器按相数分，有单相和三相两类。按绝缘及其冷却方式分，有干式和油浸式两类。电压互感器的全型号的表示和含义如下图6.2.4.2所示：图6.2.4.3电压互感器的型号Fig6.2.4.3 Voltage Transformer Model（4）电压互感器的选择电压互感器的额定电压应与安装地点的电网电压相同，还应选择合适的户内还是户外类型。此外，应根据电压互感器的测量精度要求来确定二次侧允许接入的负荷。即：式中的及为仪表并联线圈所消耗的功率及其功率因数。此值可查有关手册得到。由于电压互感器两侧均装有熔断器，故不需要进行短路的力稳定和热稳定校验。根据以上条件设计中110kV侧和10kV侧分别采取以下两种电压互感器电压感器的主要技术参数如下表6.2.4.1和6.2.4.2表6.2.4.1电压互感器的主要技术参数