电气工程设计二次降压变电所设计

1、江淮二次降压变电所设计 摘 要本次毕业设计是60kv二次降压变电所电气工程（部分）初步设计。 本次设计除了摘要、毕业设计书之外，还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。 根据毕业设计任务书的要求，设计过程中完成了主变选择、电气主接线的拟定、短路计算、电气设备选择、配电装置的规划、继电保护和防雷保护的规划等主要工作。变压器的选择包括：主变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定；电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、基本要求、各种接线形式以及主接线的比较选择，并制定了适合本所要求的主接线。短路电流计算是最重要的环节，因为它是变电所许多重要电气设备选择校验的重要依据。本论文介绍了短

2、路电流计算的目的、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识。高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍 。在被此设计中，我们对10kv线路进行了继电保护设计。根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求和60kv的配电装置，决定此次设计对本厂采用普通中型布置。变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。关键词 变电所，短路计算，设备选择，继电保护abstactthis graduate design is a substation two times electrical enginee

3、ring (part) design. whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose with principle according to. the choice of the transformer includes: main transformer use the main technique in number, capacity, mod

4、el number etc. designing in the process completing lord changing choice, electricity lord connecting linear draw- up, short circuit computing, electricity equipments choosing, going together with electricity equipping, after give or get an electric shock the protection with the programming of the au

5、tomatic device with defend protective programming in thunder etc. for this year, electric power is in international community energy with economy develop of the function increases increasingly, it have become modern the society is practical the most widely and need the quickest energy.change the rea

6、sonable design that give or get an electric shock are a with developments very constituting the part importantly.inset data of the transformer to really settle; the electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance, design according to, th

7、e basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping with my plant the request connects the line; the factory connects with the electricity the line includes: the factory connect

8、 the linear total request and factory to connect the line design with the mother line with the electricity. the short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in short-circuit electric current, assumption term, general provision, the

9、 calculation, network transformation of a parameter detailed, and each calculation etc. knowledge that short circuit order; the choice of the high pressure electricity equipments includes the mother line, high pressure breaks the road machine and insulate the switch, electric current to feels with e

10、ach other the machine, electric voltage feels with each other the choice principle of the machine, high pressure switch cabinet with request, and proceed to these equipments the school check with the related introduction in product. but go together with the design principle of the electricity device

11、, request to go together with the electricity device with 60 kv according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the usually medium-sized arranging to the my plant. power plant with change to give or get an electric shock a design for defending thun

12、der protecting then primarily aiming at lightning rod with lightning arrester. key words substation，short circuit calculation ,the choice of the equipment，relay protectioni目 录摘 要iabstactii第一篇 说明书11 变电所设计原则12 10kv线路导线的选择32.1按经济电流密度选择导线经济截面积32.2导线截面积选择的步骤33 主变压器容量、台数和型式的选择63.1变压器选择的规定63.2主变压器容量和台数的选择6

13、3.3变压器型式的选择74 补偿电容器的选择84.1 无功补偿装置84.2 电容器型号选择84.3 补偿前平均功率因数计算公式94.4变压器的功率损耗94.5补偿容量的计算94.6确定电容器台数94.7补偿后总平均功率因数计算公式105 电气主接线方案设计115.1 主接线设计原则115.2 主接线设计的基本要求115.3 电气主接线的选择126 短路电流的计算146.1短路的定义及发生短路的原因146.2计算短路电流的目的146.3短路电流的计算过程147 电气设备的选择177.1断路器的选择177.2隔离开关的选择197.3互感器的选择217.4避雷器的选择257.5高压开关柜的选择267

14、.6母线的选择278 继电保护308.1电力系统继电保护的作用308.2线路保护309 防雷保护329.1避雷针的装设原则及接地装置的要求329.2避雷针高度的计算32第二篇计算书341 选择10kv输电线路导线341.1选择高压设备厂出线架空线型号341.2选择陶瓷厂出线架空线型号351.3 选择玩具厂出线架空线型号361.4选择炼油厂出线架空线型号371.5 选择首饰加工厂出线架空线型号381. 6选择针织厂出线架空线型号391.7选择区小学出线架空线型号401.8选择海飞学院出线架空线型号412 选择主变压器的台数、容量、型号432.1计算输电线路的功率损耗432.2选择变压器型号453

15、 选择补偿电容器的容量、台数、型号463.1 .归算变压器高压侧功率463.2 计算无功补偿前系统的功率因数463.3.计算需要补偿的无功容量463.4.选择电容器464 电气主接线方案设计475 短路电流的计算485.1 画等值阻抗图485.2 求各元件等值电抗485.3 各点发生短路时的短路电流496 电气设备的选择506.1高压断路器的选择506.2隔离开关的选择516.3 电压互感器的选择526.4 电流互感器的选择536.5 避雷器的选择546.6 高压开关柜的选择556.7 母线的选择577 继电保护597.1 瞬时电流速断保护597.2 定时限过电流保护598 避雷针的选择608

16、.1 保护半径计算608.2 保护范围最小宽度和最小高度的计算：60结 论62致 谢63参考文献64附 录65电气设备清单65江淮二次变电所设计第一篇 说明书1 变电所设计原则（1）待设计的变电所应根据变电所设计技术规程中有关条例来进行设计，以保证待设计变电所可以安全供电。（2）变电所的设计必须贯彻执行党的有关方针、政策。设计中不断总结实践经验，在保证安全运行、经济合理的条件下，力求接线简化、布置紧凑和逐步提高自动化水平，并积极慎重地采用新技术。（3）本规程使用于电压为35330千伏，每台变压器容量为5000千伏安及以上新建变电所的设计，扩建工程的设计可参照执行。电压为35千伏，每台变压器容量

17、为16004000千伏安新建变电所的设计，可参照本规程的有关规定，但应予以适当简化。（4）变电所应根据510年电力系统发展规划进行设计。枢纽变电所连接的电源数和回路数，还应根据电力系统运行的安全和经济等条件确定。（5）变电所的所址应符合下列要求：1）接近负荷中心；2）不占或少占农田；3）便于各级电压线路的引入和引出。架空线路走廊应与所址同时确定；4）交通运输方便；5）具有适宜的地质条件（例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带等）；如所址是有矿藏的地区，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）尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污措施或设在污源的上逢侧；7）110330千伏变电所的

18、所址标高宜在百年一遇的高水位之上，35kv变电所的所址标高宜在50年一遇的高水位之上，否则应有防护措施；8）所址不应为积水淹沁，山区变电所的防洪措施应满足泄洪要求；9）具有生产和生活用水的可靠水源；10）适当考虑职工生活上的方便；11）确定所址时，应考虑对邻近设施的影响。（6）所区内建筑物、构筑物的布置应紧凑合理，充分利用地形，并应考虑便于扩建。为了减少所区内占地面积或当所区面积受限制时，配电装置中应尽量采用减少占地的电器，或在布置上采用高型或半高型方式等。（7）所区的竖向布置，应符合下列要求：1) 尽量利用原有自然地形，减少土石方量，且不致减少扩建时填、挖土石的困难；2)建筑物的标高，基础埋

19、深、路基和管线埋深，应互相配合建筑物的屋内地面一般高出屋外地面150300毫米，并根据地质条件考虑沉降量；3)所区应有排水措施，各地段的设计坡度不应小于0.5%；4)所区地面坡度不应超过8%；如土质易受冲刷，不宜超过5%，必要时可采用其他措施，如阶梯形布置等，但应便于所内运输。( 8 ) 在装有同步调相机的变电所中，冷却塔或喷水池与主变压器、屋外配电装置 和建筑物间的距离不应小于规定的数值。冷却塔或喷水池应尽量布置在主变压器、屋外配电装置和建筑物的冬季主导风的下风侧。( 9 ) 地下管线一般与道路平行布置。如地下管线和道路交叉，其交叉长度应为最短。(10) 各种底下管线之间和地下管线与建筑物、

20、构筑物道路之间的最小净距，应根据敷设和检修的要求、建筑物基础的构造，管线的埋设深度、检修井的位置及当地其他条件确定。(11) 地下管线一般采用直埋敷设。110330千伏变电所一般设在给、排水管；所区内建有水井的35千伏变电所，一般不设给水管道，但变电所附近已有公用给水管道者除外。(12) 变电所应有道路与外部公路连接，其路面宽度一般不小于3.5米。变电所内应设置环行道路或回车道，环行道路面宽度一般为3 米。由变电所大门至主变压器的道路可适当加宽。所区内、外道路一般采用中级路面或次高级路面。(13) 变电所没应设巡视小道，并可利用电缆、沟盖板作为部分巡视道。2 10kv线路导线的选择导线是架空线

21、路的主要元件之一，在架空线路建设投资中占很大比重。铜导线虽然导电性能好，机械强度高，具有良好的抗氧化、抗腐蚀能力。但价格较为昂贵，经济性较差，所以不宜采用铜导线。铝导线虽具有很好的导电性，价格低廉，但由于机械强度较差，大约为铜的一半，此外铝易氧化，抗腐蚀性差，因此也不宜采用。架空线路要求有较高的机械性能，耐腐蚀和耐震性能，同时要考虑经济性，符合国家电线产品的标准。因此本变电所的架空线路采用钢芯铝绞线，符号：lgj*，其中*为导线的标称截面（mm2）。导线截面选择过大，会增加线路的投资，导线截面过小，会增加导线运行中电压和电能损耗，使电能传输质量和运行的经济性变差，所以要选择合适的导线截面。除配

22、电装置的汇流母线及较短导体（20m以下）按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济密度选择。本变电所采用经济密度选择12回出线架空线的方法。2.1按经济电流密度选择导线经济截面积使年综合费用最小所对应的母线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。按经济电流密度选择导线截面，可使用全年综合费用（包括年电能损耗费、导体投资和折旧费、利息等）最低。对于电压较高、线路较长、最大负荷利用小时数较多的线路首选此方法。此外，从经济性的角度，可使网络处于最经济运行状态，故本次设计按经济电流密度选择导线。其计算公式如下。 （2-1）式中 s导线经济截面（mm2）； 线路正常运行时的最大负荷电流（

23、a）；j经济电流密度（a/mm2），可根据经济电流密度曲线查取。2.2导线截面积选择的步骤 选择导线截面积的一般方法：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后作热稳定、电压损失、机械强度、电晕电压等技术条件的校验，最后确定导线的截面积及型号。2.2.1 计算10kv线路导线经济截面积（1）计算线路的最大长期工作电流： （2-2）式中 线路额定电压（kv）；功率因数；p远期最大负荷（kw），对于双回路p=50%；对于单回路p=。（2）根据电力工程电气设计手册377页，图8-30软导线经济电流密度查找不同负荷的最大负荷小时数时的经济电流密度按下式计算。2.2.2 按载流量校验导线截面积允许载流量是

24、根据热平衡条件确定的导线长期允许通过的电流。因此所有线路都必须根据可能出现的长期运行情况作载流量的校验。线路的最大长期工作电流应不大于导体长期发热的允许电流，即：。式中 -导线允许温度和标准环境条件下导体长期允许电流；-温度修正系数；-线路可能通过的最大电流（a）。2.2.3 按电压损失校验导线截面按电压损失校验导线截面，并不是单纯地为了增大其截面积。对于线路来说，采用增大导线截面积的方法可降低电压损失，虽然增加了投资和金属的消耗量，但这要比提高功率因数、采用有载调压变压器以及改变电网规划方案来满足电压损失来讲，其经济性要好得多。本次设计任务中已明确要求电压损失不超过8%。其中由供用电工程附录

25、a查得+200c时的直流电阻，修正到其实际工作温度时的电阻值，按下式进行修正： （2-3）式中 -电阻的温度系数。对于铜=0.00382；对于铝=0.0036；-导线+200c时的电阻（/km）；-导线的实际工作温度。式中-导体周围介质温度-正常允许最好温度 -允许的最大长期工作电流其电压损失校验可用下式来校验，即： （2-4）式中 p-有功负荷（kw），对于双回路p=75%；对于单回路p=；un-线路额定电压（kv）；r-线路最高温度（+350c）时的电阻；x-线路电抗（）。当时满足电压损失校。当时，应选下一等级截面的导线，再进行电压损失校验，直到为止，此时的导线即被选择。按照上述方法选择架

26、空线型号见下表表2-1 10kv架空线型号表序号负荷名称导线型号导线阻抗(a)(%)r(/km)x(/km)1高压设备厂lgj95/150.30580.33495.063650.912陶瓷厂lgj95/150.30580.33480.713650.243玩具厂lgj95/150.30580.334106.923650.264灯饰厂lgj95/150.30580.334112.663650.55首饰加工厂lgj50/300.56920.35374.722570.916针织厂lgj50/300.56920.35375.472570.5977区小学lgj95/150.30580.334114.053

27、650.378海飞学院lgj50/300.56920.35383.922571.64 3 主变压器容量、台数和型式的选择在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。3.1变压器选择的规定为了保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变。根据电力系统设计技术规程skj16185有关规定：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。根据供配电设计手册p50页规定，选择主变压器台数时

28、应考虑下列原则：（1）应满足供电的可靠性要求。对供有在量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。（2）对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可采用两台变压器。（3）对于集中负荷较大的情况，虽为三级负荷，也应采用两台及以上的变压器。（4）在确定变电所主变压器参数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。综上所述，本变电所设计的主变压器台数应装设两台。3.2主变压器容量和台数的选择首先应确定变电所的总装设容量。变电所总装设容量的确定根据电力工程电气设计手册p214页规定：一般按变电所建成后510年的远期规划负荷选择。其容量

29、的大小应为低压侧所母线总计算负荷，可按下式确定： （3-1）式中 p-系统总的有功功率； q-系统总的无功功率。其中，在总负荷的计算中要先计算每条线路上的功率损耗，再加上出线负荷，然后乘以同时系数，得出总负荷。线路上的功率损耗可根据供用电工程p41页，公式2-41及式2-42求出，其计算公式如下： （3-2） （3-3）式中 p线路有功功率损耗（kw）；q线路无功功率损耗(kvar)；p-负荷有功功率（kw）；q-负荷无功功率(kvar)；u-线路额定电压（kv）；rx-线路电阻、电抗（）。根据上述公式计算出、。 （3-4） （3-5）式中 -最大负荷时有功负荷的同时系数；-最大负荷时无功负荷

30、的同时系数。每台变压器的容量s的确定：根据电力系统设计技术规程sdj161-85有关规定： 。3.3变压器型式的选择（1）根据电力工程电气设计手册p216页规定：当不受运输条件限制时，在330kv有以下的发电厂和变电所均采用三相变压器。由于本次设计中电压等级为60kv/10kv，且变电所处于交通方便之地，故选用三相变压器。根据电力工程电气设计手册p217页规定35kv以上的绕组采用y接线。35kv以下的变压器绕组采用接线，所以本次设计采用的变压器联结组别为ynd11型。选择两台sf912500/60型有载调压变压器。主变压器主要参数见下表：表3-1 sf912500/60型有载调压变压器参数型

31、号额定容量(kva)电压组合联接组别空载损耗（w）负载损耗（w）空载电流(%)阻抗电压(%)尺寸(mm)轨距(mm)高压(kv)分接范围低(kv)长宽高sf9-12500/601250060+81.25%10yn，d1116800598501.095400373047201475（2）sf912500/60其型号含义说明如下：s-三相电力变压器；f-冷却方式风冷式；9-设计序号；60-高压绕组电压等级（kv）； 12500-额定容量（kv a）。 4 补偿电容器的选择系统无功平衡是一个重要的问题,为维持电压水平就必须在负荷点提供一定的无功功率,但如果负荷侧的功率因数过低,会造成诸多不利影响:1

32、.引起线路电流增大，使线路中功率、电压、电能损失增加。2.由于电流增大，从而使系统中设备的容量增大，这样会增加总投资。为此，当系统功率因数过低的时候，应增设无功补偿设备来提高功率因数，根据全国供电规则规定“对于新建及扩建的电力用户其功率因数一律不应低于0.9,这与本次设计任务要求相一致，即变电所的功率因数在0.9以上。4.1 无功补偿装置在电力系统中除了发电机能发出无功功率外，还有同步调相机、静电电容器和静止补偿器三种无功补偿装置。其中调相机、静止补偿器主要用于枢纽变电所中。而静电电容器由于其质量轻、安装方便、投资少、故障少、损耗少、易维护等诸多优点，主要将其安装在中、小型变电所。所以本次设计

33、采用静电电容器作为无功补偿装置。4.2 电容器型号选择并联电容器使系统总电流相量i与电压相量u的角度减小，因为容性电流与感性电流分量恰好相反，从而抵消一部分感性电流。串联电容器的容抗可以补偿一部分系统电抗，从串联电容补偿的电压损耗计算公式来看，只有负荷数较低，导线较粗的架空线，采用串联补偿才合适。因此本次设计采用并联方式。并联电容器装置向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电网电压，在本次变电所中可直接连接在低压侧的母线上。根据并联电容器装置设计技术规定第15页第2.2.1条规定“设计安装的10kv电容器应采用星形接线为宜。”三角形接线的主要问题是电容器发

34、生故障时故障电流大，较星形接线发生相间短路的可能性较大。所以本次设计采用星形接线方式，被选择电容器的额定电压应为10kv。综合上述分析，选用bwf电容器。表4-1 bwf电容器参数型号规格额定电压（kv）标称容量（kvar）标称电容f相数外形尺寸长*宽*高（mm）重量kgbwf11/2001w11/20015.791700*180*933122bwf电容器型号含义：b-并联电容器；wf-烷基苯浸复合介质；-额定电压（kv）；200-额定电容（kvar）；1-单相；w-户外式电容器。4.3 补偿前平均功率因数计算公式 （4-1）4.4变压器的功率损耗对于n台容量及参数均相同的变压器并列运行，其总

35、有功功率损耗和总无功功率损耗可根据下式计算： （4-2） （4-3）式中 -总有功功率损耗(kw)；-总无功功率损耗（kvar ）；n-并列运行变压器的台数；-空载损耗(kw)；-短路损耗(kw)；s-变压器负荷的视在功率（kv a）；-变压器的额定容量（kv a）-变压器的空载电流百分数；-变压器的短路电压百分数。将变压器二次侧总功率与变压器的功率损耗相加即得高压侧的总功率。4.5补偿容量的计算 电力电容器补偿容量可按下式确定： （4-4）式中 -有功负荷率；-补偿前、补偿后功率因数的正功值；p系统有功负荷(kw)。4.6确定电容器台数 （4-5）式中 -计算补偿容量（kvar）；- 每台电

36、容器的标称容量（kvar）。由于无功补偿要做到三相对称补偿，所以所选台数应为3的整数倍。考虑到有可能将电容器分成容量相等的两组，所以所选电容器台数应为6的整数倍，故选择电容器为24台。4.7补偿后总平均功率因数计算公式 （4-6）经过计算，补偿达到要求。5 电气主接线方案设计电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。5.1 主接线设计原则5.1.1 考虑变电所在电力系统中

37、的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所分为枢纽变电所、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地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。5.1.2 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回路数。5.1.3 考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求

38、高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。5.2 主接线设计的基本要求5.2.1 可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。评价主接线可靠性的标准是：（1） 断路器检修时是否影响供电；（2） 线路、断路器或母线故障和检修时，停运线路的回路数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（3） 变电所全部停运的可能性。（4） 有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上。5.2.2 灵活性主接线的灵活性有以下几方面要求：（1） 调度

39、要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。（2） 检修要求。可以方便地停运断路器、母线及继电保护设备进行安全检修，且不致影响对用户的供电。（3） 扩建的要求。可以容易的从补期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。5.2.3 经济性经济性主要是指投资省，占地面积小和能量损失小。5.3 电气主接线的选择5.3.1主接线方案根据系统和负荷性质的要求，主接线方案初步给出以下两种：第一方案：高压侧采用内桥接线，低压侧单母线分段的主接线，如图5-1所示。第二方案：高压侧采用单母线分段，低压侧单母线分段的

40、主接线，如图5-2所示。图5-1高压侧采用内桥接线，低压侧采用单母线分段的主接线图5-2 高压侧采用单母线分段，低压侧采用单母线分段的主接线5.3.2方案的比较与确定以上两个方案中，主接线二次侧方案相同，只比较一次侧方案。第一种方案的特点如下：变压器随负荷变化投切方便；线路的投入和切除比较方便。当线路发生故障时，仅线路断路器断开，不影响其他回路运行。但当变压器发生故障时，与该台变压器相连的两台断路器都断开，从而影响了一回未发生故障线路运行。由于变压器是少故障元件，一般不经常切换。桥形接线节省占地面积，不易在一次侧增加进线或出线回路。第二种方案的特点如下：变压器投切方便；在一次侧容易增设进出线数

41、目，相对桥形占地面积大；使用设备多；综合造价高。从经济性来看，由于两种方案变压器型号和容量的选择均相同，所以只是比较综合造价。由于第二种方案比第一种方案所占的面积大、设备多、故不以济。从改变运行方式灵活性来看，第二方案比第一方案投切变压器时，倒闸操作简便。通过以上分析比较，可以发现第一方案以占地面积小、投资少，供电可靠性高为主要优点。第二方案以改变运行方式灵活为主要优点。考虑综合因素选第一方案为本变电所的主接线方案。5.3.3主接线二次方案的说明 主接线二次侧采用单母分段的目的是：对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电，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

42、间断供电和不致使重要负荷停电，可减小停电范围。但当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线回路都在检修期内停电。单母分段接线简单、经济、方便，而且供电可靠性和灵活性相对较高。6 短路电流的计算6.1短路的定义及发生短路的原因所谓“短路”即指载流导体相与相之间发生非正常接通的情况；在中性点直接接地的系统中，还有相与地之间的短路。发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。其次还有气候条件恶化，例如雷击过电压造成的闪络放电，由于风灾引起架空线路断线或导线覆冰引起电杆倒塌等。再其次是人员过失，例如运行人员带负荷拉刀闸，检修线路或设备之后未拆除接地线就合闸供电等。最后是其他原因，例如挖沟损伤电

43、缆、鸟兽或风筝跨接在载流裸导体上等。绝缘损坏的原因多因设备地电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成事故。6.2计算短路电流的目的短路电流的计算主要是为了解决以下几方面的问题：（1）作为选择电气设备（断路器、隔离开关、母线、互感器等）的依据。电力系统中的电气设备在短路电流的电动力效应和热效应作用下，必须不受损坏，以免扩大事故范围造成更大的损失。为此在设计时必须校验所选择的电气设备的电动力稳定度和热稳定度，因此就需要计算发生短路时流过电气设备的短路电流。（2）继电保护的设计和整定（3）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等。

44、在短路电流计算中用到短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值。此外在短路电流的计算中，为了能够在工程要求的准确度范围内方便和迅速地计算短路电流，做出下列假设：（1）认为在短路过程中，所有发电机转速和电势相位相同；（2）在考虑磁路饱和，变压器励磁电流可略去不计；（3）一般不计元件的电阻和电容，仅在rx/3时计入电阻，在超高压远距离输电时计入电容。6.3短路电流的计算过程6.3.1根据系统连接图画出等阻抗图图6-1 系统等值阻抗图6.3.2 确定高压侧最大运行方式下短路点 点发生短路时 （6-1） 点发生短路时 （6-2） 点发生短路时 （6-3） 由上述式子可知 点为高压侧最大运行方式下短路点6.

45、3.3 确定低压侧最大运行方式下短路点 点发生短路时 （6-4） 点发生短路时 （6-5） 点发生短路时 （6-6）由上述式子可知 点为低压侧最大运行方式下短路点6.3.4等值电路中各元件电抗的计算、短路电流的计算根据电力工程电气设计手册p119规定“除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络（1kv以下）的短路电流外，元件的电阻都略去不计”。常用的归算公式如下：变压器： （6-7）式中 -基准容量取1000mv a；-额定容量（mv a）；-短路电压百分数（%）。线路： （6-8）式中 -基准容量取1000mv a；-线路电抗（）（注：线路单位电抗取0.4/km）；-线路所在电压等级平均标称电压

46、（kv）。由于本次设计中电力系统电源为无限大，所以系统电压标么值为1。经网络化简后求出电源到适中短路点之间的总电抗标么值，计算出短路电流标么值。即： （6-9）最后将电流标么值化为有名值，运用公式： （6-10）式中 -平均标称电压(kv)。短路计算点：该点短路时，流过电器或导体的短路电流最大，称为短路计算点。7 电气设备的选择电器设备的选择是根据配电变电所电气工程设计的主要内容之一。正确选择电气设备是保证电气主接线和配电装置的安全、经济、可靠运行的重要条件。在高压电器选择中的主要问题有下述各点：（1）高压电器应满足正常工作状态下的电压和电流的要求；（2）高压电器应满足安装地点和使用的环境条件

47、要求；（3）高压电器应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求；（4）高压电器应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质；（5）对于电流互感器的选择应计及其负载和准确度级别；（6）同类产品应尽量减少品种。7.1断路器的选择在各种电压等级变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备，它是通断故障电流和正常负荷电流的元件。在电力系统运行中，对断路器的要求是比较高的，不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力，而且要求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。目前国产高压断路器按其灭弧介质和灭弧方式，一般可分为少油断路器、多油断路器、压缩空气断路器、sf6断路器、真空断路器。高压断路器应根据断

48、路器的安装地点、环境和使用技术条件等要求选择其种类和型式，由于少油断路器制造简单、价格便宜，维护工作量小，故在3220kv电压等级中被广泛采用。7.1.1按额定电压等级选择断路器的额定电压应满足： （7-1） 式中 -断路器的额定电压；-设备所在电力网的额定电压（kv）。7.1.2按额定电流选择断路器的额定电流应满足大于系统长期最大工作电流的要求： （7-2）式中 -最大长期工作电流，其计算公式如下： （7-3）式中 -线路额定电压（kv）；s-对于10kv侧时，；即为变压器额定容量；对于60kv侧时，采用外桥接线时，；若采用内桥接线时，应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷电流。7.1.3按额

49、定开断电流选择开断电流即在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流，它应满足下式： （7-4）式中 -断路器实际开断时间的短路电流周期分量的有效值；7.1.4按关合电流选择表征断路器关合短路故障能力的参数为额定关合电流，一般取额定开断电流的1.8倍，即短路电流的最大冲击值。它满足下式： （7-5）式中 -冲击电流（ka）；根据下式计算： （7-6）7.1.5热稳定的校验 断路器及其它的电器设备通过短路电流时，各部分温度不超过允许值，即应满足热稳定要求。即： （7-7）式中 -短路电流（ka）；-短路等值时间（s）；-t秒内允许通过的短时热电流（或短时耐受电流）。7.1.6动稳定的校验动稳定即导体和电器承受短路电流机械效应的能力。应满足的动稳定条件为： （7-8）式中 -短路冲击电流幅值（ka）；-允许通过的动稳定电流幅值（ka）。表7-1 所选断路器主要参数型号un kvin a开断电流（ka）开断容量mv a动稳定电流（ka）热稳定电流（ka）4s固有分闸时间（s）合闸时间（s）sw263/1600 63160020250050200.080.5sn1010/10001610100016300401