35kV变电所电气部分设计毕业设计

1、35kv变电所电气部分设计学生姓名： 学生学号： 院 （系）： 电气信息工程学院 年级专业：2010级电气工程与自动化指导教师： 二一四年五月攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要摘 要随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。一个典型的变电所要求设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。为此，本次对35kv变电所的电气部分进行了设计。此变电所有两个电压等级，一次侧为35kv，二次侧为10kv。在整个设计过程中，包括负荷计算、变压器选择、主接线设计、短路电流计算、设备选择以及变电所的保

2、护等。此次尽可能的按照行业标准以及规程规范进行设计，做到运行安全可靠，操作简单方便，经济合理，具有扩建的可能性和灵活的改变运行方式。使其成为满足供电负荷需求、满足行业标准要求的配电变电所。关键词 负荷计算，变压器选择，主接线设计，设备选择攀枝花学院本科毕业设计（论文） abstractabstractwith the continuous development of the electric power industry, people are more and more high to the requirement of electric power supply. especially

3、 the stability, reliability and persistence. however, the stability, reliability and persistence of the electrified wire netting often depends on  the reasonable design and configuration of the substation. a typical substation require equipment that reliable operation, flexible operation, reaso

4、nable economic and convenient expansion. for this purpose, its design is that the electrical part of 35kv substation. this substation has two voltage grades. the primary side is 35kv and the secondary side is 10kv. throughout the design process,including the calculation of the load, the selection of

5、 the transformer, the design of the main wiring, the calculation of short-circuit current, the selection of the equipment and the protection of the substation, and so on.this design accords to industry standards and regulations standard as much as possible. trying my best to let it has safe and reli

6、able operation, simple and convenient operation, reasonable economic, possibility of expansion and flexible change the mode of operation. let it be a distributing substation that satisfy the demand of power supply load and the industry standard.key words calculation of the load, the selection o

7、f the transformer, the design of the main wiring, the selection of the equipmenti攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录目 录摘 要iabstractii1 绪论11.1课题背景11.2主要研究内容12 设计原始资料22.1某35kv变电所主要供电用户基础资料22.2水文资料22.3电气工程技术指标及各材料供应情况22.4工厂与供电部门达成的“供电协议”内容23 负荷计算及功率补偿43.1负荷分析计算43.1.1概述43.1.2负荷计算43.2无功补偿63.2.1无功补偿分析63.2.2无功功率补偿容量计算74 变压

8、器的选择94.1变压器台数的选择94.2变压器容量的选择94.3变压器相数的确定94.4变压器绕组数的选择94.5变压器绕组接线组别的确定104.6变压器冷却方式的选择104.7变压器调压方式的选择104.8总结105 电气主接线设计115.1电气主接线的概述115.2电气主接线方案选择115.2.1 35kv侧主接线拟定方案115.2.2 10kv侧主接线拟定方案136 短路电流计算166.1短路的概念166.2短路的危害166.3短路电流计算的目的176.4计算短路电流176.4.1最小运行方式176.4.2最大运行方式196.4.3短路电流计算情况207 电气设备与导体的选择217.1电

9、气设备选择的条件217.2 35kv侧电气设备与导体的选择及校验217.2.1最大负荷电流的计算217.2.2断路器的选择227.2.3隔离开关的选择227.2.4电流互感器的选择237.2.5电压互感器的选择247.2.6母线的选择247.3 10kv侧电气设备与导体的选择及校验257.3.1断路器的选择257.3.2隔离开关的选择257.3.3电流互感器的选择267.3.4电压互感器的选择267.3.5母线的选择267.4 10kv侧母线到车间导线的选择277.4.1导线选择的一般条件277.4.2各车间导线的选择288 变电所保护338.1电力变压器的继电保护338.1.1概述338.1

10、.2变压器的过电流保护338.1.3变压器的电流速断保护338.1.4变压器的过负荷保护348.1.5变压器的瓦斯保护358.2母线保护348.3变电所的防雷保护358.3.1防雷概述358.3.2 避雷针的选择358.3.3避雷器的选择36结论38参考文献39附录：电气主接线图40致谢41ii攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论1.1课题背景电能是当今世界使用最广泛、地位最重要的能源。而变电站更是电力系统中不可缺少的重要组成部分，它担负着电能转换和分配的任务，对电网的安全和经济运行起着非常重要的作用，是联系发电厂和用户的枢纽，在生活和生产中占有重要的地位。近年来，随着中小城市、乡

11、镇、个体企业的迅速发展，用电负荷不断增加，完善供电网络，建设供电半径小、投资少的小型化变电站已经势在必行。这种类型的用电存在着负荷发展迅速，负荷分散，负荷变化大的特点。因而变电站应加快建设步伐，缩短建设周期，多布点，小型化。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠，操作简单，经济合理，扩建方便，能灵活改变运行方式。所以35kv电压等级在我国目前电力系统中是一个重要的电压等级，35/10kv变电站在我国的县级电力系统中将长期使用。所以对35kv变电所电气部分的研究与设计有着非常重要的作用和意义。1.2主要研究内容变电站在现实生活生产中有着很重要的意义，是保证生活生产用电所必须的，但在变电站的运用中必

12、定会存在一些问题，因此对其研究及设计也有着重要的意义。本设计是变电站电气部分的设计。在变电站建成运行中，这是很重要的一个环节，是保证变电站能够正常运用的必要条件。设计内容重点在于对原始资料的分析，电气主接线设计，按供电要求并遵守规程确定各级电压进出线支路的实施方案。主变压器台数、容量和型号的选择；论证选定主接线方案的合理性以及运行方式的安排；对初步方案进行经济比较，选出最佳方案。短路电流计算 ，选出需要计算的短路点，计算三相短路电流值和所需要的值。再根据短路电流计算所得的值进行对各种设备的选择与校验。最后还要对变电站保护进行设计，它是变电站电气部分设计的重要组成部分。45攀枝花学院本科毕业设计

13、（论文） 2 设计原始资料 2 设计原始资料2.1某35kv变电所主要供电用户基础资料 工厂情况及扩建计划工厂三班工作制。由于工厂受环境限制，有增加30% 负荷扩建可能。 工厂负荷性质工厂电力负荷情况分析：铸铁车间为一级负荷、化工厂（转供）为二级负荷，锅炉房、铸铁车间、空压机站、热处理车间为二级负荷，其余车间为三级负荷；住宅区为3级负荷。工厂昼夜负荷变化较大。2.2水文资料 厂区砂质粘土，土壤允许承载能力为20吨/米2。中等含水量时，实得土壤电阻率为0.8×104/cm。 地下水位3.55m。 最热月平均温度为23，极端温度为38，极最低温度为-26.5。 本地区年雷暴日数为36.5

14、天。 最热日地下0.8m处，土壤平均温度为19.5，冬季冷却冻结深度为1.2m。 本地区夏季主导风向为西南风，最大风速为15m/s。2.3电气工程技术指标及各材料供应情况由于本地区的电力供应的特定条件，供电部门要求本厂从东北方向45km的地区变电所用35kv的两回线路向本厂供电。该电源短路电抗电源出口过电流保护时间最大为2.0s。2.4工厂与供电部门达成的“供电协议”内容 在本厂总变电所高压侧计量。 功率因数>0.92。 对本厂（按大型工业用电企业基本电费）按最大需要量收取为25.00元/kw.月,表计电价（或电度电价）为0.525元/kw.h。大工业电价适用范围：凡以电为原动力，或以电

15、冶炼、烘熔、熔焊、电解、电化的一切工业生产，受电变压器容量在315kva及以上者，均执行大工业电价。大工业电价均实行二部制电价，即按电表抄见电度计算的电度电费和按变变压器容量（或最大需量）计算的基本电费。表2.1 参考负荷表类别数据车间设备容量pe（kw）需用系数（kd）功率因数（cos）照明容量（kw）总降到车间长度（m）铸钢车间9400.40.657600下料车间4000.300.653800铸铁车间6000.40.761000铸铁车间9000.350.751500工具车间3500.30.656800锻压车间13000.30.661200锅炉房3000.750.83600空压机站3000.

16、850.81900机修车间2500.250.655600化工厂24000.830.91365000攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 负荷计算及功率补偿 3 负荷计算及功率补偿3.1负荷分析计算3.1.1概述 负荷计算是为选择变压器容量、导线截面、电气设备、和仪表量程的前提，还是配置变电所保护的重要数据。负荷计算的最终结果正确与否，对电器和导线的选择是不是够经济合理有重大的影响。所以，将变电所的负荷计算正确不仅是变电所设计的前提条件，而且是保证送电系统的安全和实现经济运行的重要手段。工厂的电力负荷，按gb 50052-1995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及停止供电造成的损失

17、或影响的程度分为三级： 一级负荷 一级负荷为停电后将在政治和经济上造成重大损失者或者停电将造成人身伤亡者。 二级负荷 二级负荷为停电将在政治和经济上造成比较大损失者。 三级负荷 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。用电负荷的分类，其主要目的是确定供电工程设计和建设的标准，保证建成投入运行工程供电的可靠性，能满足生产或社会安定的需要。对于一级负荷的用电设备，应有两个及以上的独立电源供电。二级负荷应由两回线供电，只有负荷较小或者当地供电条件困难时，允许有一回专用架空线路供电。三级负荷对供电无特殊要求，可用单回线路供电。这次设计有一、二级负荷，所以必须用两回线路供电。3

18、.1.2负荷计算负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功计算负荷：p=k×p                 无功计算负荷：q=p×tan 视在计算负荷：s=p/ 计算电流： i=s/u  铸钢车间:tan1.17有功计算负荷：p=0.4×9407383kw无功计算负荷：q=376×1.17439.92kvar视在计算负荷：s=376/0.65+

19、7=585.46kv·a计算电流： i=585.46/10=33.80a 下料车间：tan1.17有功计算负荷：p=0.3×4003123kw无功计算负荷：q=120×1.17140.4kvar视在计算负荷：s=120/0.65+3187.62kv·a计算电流： i=187.62/10=10.83a 铸铁车间：tan1.02有功计算负荷：p =0.4×6006246kw无功计算负荷：q=240×1.02244.8kvar视在计算负荷：s=240/0.76348.86kv·a计算电流： i=348.86/1020.13a 铸铁

20、车间：tan1.02有功计算负荷：p=900×0.355320kw无功计算负荷：q=315×1.02321.3kvar视在计算负荷：s=315/0.75455kv·a计算电流： i=455/1026.27 工具车间：tan1.17有功计算负荷：p=350×0.36111kw无功计算负荷：q=105×1.17122.85kvar视在计算负荷：s=105/0.656167.54kv·a计算电流： i=167.54/109.67a 锻压车间：tan1.33有功计算负荷：p=1300×0.36396kw无功计算负荷：q=390

21、15;1.33518.7kvar视在计算负荷：s=390/0.66656kv·a计算电流： i=656/1037.87a 锅炉房：tan0.75有功计算负荷：p=300×0.753228kw无功计算负荷：q=225×0.75168.75kvar视在计算负荷：s=225/0.83284.25kv·a计算电流： i=284.25/1016.41a 空压机站：tan0.75有功计算负荷：p=300×0.851256kw无功计算负荷：q=255×0.75191.25kvar视在计算负荷：s=255/0.81319.75kv·a计算电

22、流： i=319.75/1018.46a 机修车间：tan1.17有功计算负荷：p=250×0.25567.5kw无功计算负荷：q=62.5×1.1773.125kvar视在计算负荷：s=62.5/0.655101.15kv·a计算电流： i=101.15/105.84a 化工厂：tan0.46有功计算负荷：p=2400×0.83362028kw无功计算负荷：q=1992×0.46916.32kvar视在计算负荷：s=1992/0.91362225.01kv·a计算电流： i=2225.01/10128.46a所有计算总结如表3.1所

23、示。表3.1 变电所负荷统计表序 号车间或用电单位名称设备容量kw需用系数kcos计算负荷iapkwqkvarskv·a1铸钢车间9400.40.65383439.92585.4633.802下料车间4000.30.65123140.4187.6210.833 铸铁车间6000.40.7246244.8348.8620.134 铸铁车间9000.350.7 320321.345526.275工具车间3500.30.65111122.85167.549.676锻压车间13000.30.6396518.765637.877锅炉房3000.750.8228168.75284.2516.41

24、8空压机站3000.850.8256191.25319.7518.469机修车间2500.250.6567.5125101.155.8410化工厂24000.830.912028916.322225.01128.4611小计77404158.53189.295330.64307.743.2无功补偿3.2.1无功补偿分析工厂中由于有大量的异步电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需要考虑增设无功功率补偿装置。无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补

25、偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。 同期调相机同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。 静止补偿器静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据电压需要，向电网提供快速无级连续调节的容性和感性的无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小

26、，能做到分相补偿，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。但设备造价太高，本设计中不宜采用。 电力电容器电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置，并且采用集中补偿的方式。3.2.2无功功率补偿容量计算 由前面计算可知，补偿前总的计算负荷为（取=0.95，=0.97）p=0.95×（38312324632011139622825667.52028）=3950.575kwq=0.97×（439.92140.4244

27、.8321.3122.85518.7168.75191.2573.125916.32）=3043.293kvars=4986.850kv·ai=4986.850/10=287.916acos=p/s=3950.575/4986.850=0.79 根据工厂与供电部门达成的“供电协议”内容：在主变压器高压侧计量的功率因数>0.92。由于变压器自身的有功功率损耗远小于本身的无功功率损耗,一般=（45），所以在10kv侧进行无功补偿时，低压侧补偿过后的功率因数应该略大于0.92，这里取=0.94。为了使10kv侧功率因数由计算得到的0.79提高到0.94，10kv母线侧需装设的并联电容

28、器容量为=3950.575×（tan 0.79- 0.94)kvar=1631.587kvar选取型号为bam10.5-400-3w的电力电容器四台，即补偿容量为1600kvar。补偿后的变电所10kv侧的视在计算负荷为=4205.964kv·a变压器的功率损耗为0.01=0.01×4205.964kv·a42.06kv·a0.050.05×4205.964kv·a210.298kv·a变电所高压侧计算负荷为=3950.575+42.06=3992.635kw=(3043.293-1600)+210.298=165

29、3.591kvar=4321.575kv·a补偿后高压侧功率因数为cos=/=3992.635/4321.575=0.924>0.92所以这一功率因数满足要求。 由此可以看出，对无功功率补偿后，低压侧总的视在计算负荷减小，则变电所主变压器容量可以选得小一些，这不仅可以使变电所的初期投资减少，而且可以降低工厂的电费支出，由此可见，提高功率因数不仅对整个电力系统大有好处而且对工厂本身也是有一定经济实惠的。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 变压器的选择 4 变压器的选择4.1变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑下列原则： 满足供电的可靠性要求。向有很多一、二级负荷供电的变电所，

30、应该采用两台变压器。对于变电所里只有二级负荷的，采用一台变压器也可以，但必须有备用电源。 对于昼夜负荷变化较大的变电所要采用两台变压器。 变电所的主变压器台数在确定时，应充分考虑负荷的扩建和发展，留有一定的余地。综上所述：由于该变电所供有大量一、二级负荷，而且负荷昼夜变化较大，所以采用两台变压器。4.2变压器容量的选择当变电所装有两台主变压器时，每台变压器的容量应同时满足以下两个条件： 任一台变压器单独运行时，宜满足补偿后总计算负荷的大约60%70%的需要，再加上考虑到以后有增加30%的负荷扩建可能，即=（0.60.7）*（1+30%）=（0.60.7）×4205.964kv

31、3;a×1.33280.652kv·a3827.427kv·a 任一台变压器单独运行时，应该满足全部一、二级负荷的需要，即=348.86+455+284.25+319.75+2225.01=3632.87kv·a因此确定每台主变压器容量为4000kv·a。总容量为2×40008000kv·a。4.3变压器相数的确定在330kv及以下的发电厂和变电所中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。4.4变压器绕组数的选择当只有一种升高电压向用户供电或

32、与系统连接的发电厂，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器。4.5变压器绕组接线组别的确定35kv作为高、中压侧时都可能采用“y”，其中性点不接地或经消弧线圈接地；35kv一下电压侧一般为“d”。所以连接组别为y,d11。4.6变压器冷却方式的选择冷却方式一般有自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环风冷却、水内冷等。而额定容量在7500kva及以下的变压器选择自然冷却方式。4.7变压器调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。无励磁调压变压器的分接头较少，调压范围只有10%（±2×2.5),且分接头必须在停电的情况下才能调节

33、；有载调压变压器的分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可在带负荷的情况下调节，但其结构复杂、价格贵。综合各方面因素，选择无励磁调压变压器更适合。4.8总结综上所述：结合技术分析对比及经济可靠性分析对比，选择型号为s9-4000/35的主变压器两台，技术数据如表4.1所示。表4.1 变压器技术数据型号s9-4000/35额定容量(kva)4000额定电压(kv)高压35低压10.5损耗(kw)空载5.4短路27阻抗电压7空载电流0.8绕组连接组别y,d11攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 电气主接线设计 5 电气主接线设计5.1电气主接线的概述变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电

34、路，称为电气主接线。电气主接线的设计是变电所的重要步骤，它反映在整个系统中各设备之间的相互联系和各设备的在整个系统中的作用。所以，与电气设备的选择、变电所的保护以及配电装置的布置等有着重要的关系，对整个系统的安全、稳定、灵活和经济运行起着重要的作用。对电气主接线的设计主要针对可靠性、灵活性和经济性来进行阐述和选择。5.2电气主接线方案选择5.2.1 35kv侧主接线拟定方案 方案一：采用单母线接线，如图5.1所示。 图5.1 单母线接线可靠性：母线或任一母线隔离开关检修，全部停电。当母线故障时，也会导致全部停电。所以可靠性差。 灵活性：采取这种接线方式时，电源只能并列运行，不能经过相关到闸操作

35、使其分裂运行，如此，母线侧发生短路情况时，产生的短路电流将会非常大；而且调度也不方便。所以灵活性也较差。 经济性：简单清晰，设备少，运行操作方便，需要的断路器台数为4台，隔离开关为6台。所以投资少，经济性比较好。 方案二：内桥式接线，如图5.2所示。 图5.2 内桥式接线可靠性：其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响。所以供电可靠性较高，适用一、二级负荷的工厂。 灵活性：可能出现的运行方式比较多，可以通过相应的道闸操作进行运行方式的改变，所以比较灵活。 经济性：这种接线所需要的断路器为3台，隔离开关数为8台。设备投资上比单母线接线节省一台断路器，但多了两台隔离开关，所以经济性一般。 方案三

36、：单母线分段接线，如图5.3所示。图5.3 单母线分段接线可靠性：重要用户可以用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。且任一段母线或隔离开关检修，只停该段，其他段可继续供电，减小了停电范围。所以供电可靠性高。 灵活性：可能出现的运行方式比较多，可以通过相应的道闸操作进行运行方式的改变，两母线段可并列运行（分断断路器接通），也可分裂运行（分断断路器断开）。所以灵活性较好。 经济性：单母线分段接线所需要的断路器台数为5台，隔离开关数为8台，设备上投资比单母线接线要多一台断路器和两台隔离开关，比内桥式接线多两台断路器，所以经济性较差。综上分析，考虑到该变电所的供电用户对供电可靠性有很高的要求，断电会

37、造成非常严重的后果，所以选择单母线分段方案为35kv侧的主接线方案。5.2.2 10kv侧主接线拟定方案 方案一：单母线分段接线，如图5.3所示。 可靠性：重要用户可以用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。且任一段母线或隔离开关检修，只停该段，其他段可继续供电，减小了停电范围。所以供电可靠性高。 灵活性：可能出现的运行方式比较多，可以通过相应的道闸操作进行运行方式的改变，两母线段可并列运行（分断断路器接通），也可分裂运行（分断断路器断开）。所以灵活性较好。 经济性：单母线分段接线所需要的断路器台数为5台，隔离开关数为8台，所以经济性较差。 方案二：双母线接线，如图5.4所示。图5.4 双母线

38、接线 可靠性：检修任一母线时，可以利用母联把该母线上的全部回路倒换到另一组母线上，不会中断供电。检修任一回路的母线隔离开关时，只需停该回路及与该隔离开关相连的母线。所以供电可靠性高。 灵活性：有多种运行方式，即可两组母线并列运行也可以分裂运行，还可以一组母线工作，另一组母线备用。所以灵活性较高。 经济性：这种接线所用设备很多，特别需要大量的隔离开关，配电装置也较复杂，所以经济性差。总结：方案一和方案二在供电可靠性和灵活性方面都差不多，而在经济性方面，方案二远远不如方案一，所以综合三个方面分析，选择单母线分段更好。综上所述：35kv与10kv侧均选用单母线分段方案，变电所主接线图如图5.5所示。

39、图5.5 变电所主接线图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 短路电流计算 6 短路电流计算6.1短路的概念在电力系统中运行的电器设备，在其运行中都必须考虑到会发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时最危险的故障是各种形式的短路，它会破坏电力系统对用户正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统中的严重故障，所谓短路，是指一切属于不正常运行的相与相间或相与地间发生通路的情况。产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、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、线路倒杆也能造成短路事故。在35kv、10kv的电力系统中，可能发生短

40、路有三相、两相、两相接地和单相接地的故障，其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样，仍属对称状态，其他类型的短路是不对称短路。电力系统中常发生的单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路就更少了。三相短路虽然很少发生，但其后果最为严重，应引起足够的重视。因此本次采用三相短路来计算短路电流，并检测电气设备的稳定性。6.2短路的危害发生短路时，由于系统中总阻抗大大减少，因此短路电流可能达到很大的数值。在大的电力系统中，短路电流可达到几万安甚至几十万安。在电流急剧增加的同时，系统中的电压降大幅度下降。所以短路的后果往往是破坏性的，其主要危害大致有以下几个方面： 元件发热热量与电流的平方成正比，

41、所以强大的短路电流将引起电机，电器及载流导体的发热，而招致损坏。 破坏电气设备正常运行当系统中发生短路时，电路中的电压会突然降低，这就会严重影响电气设备的正常运行。 干扰通信系统接地短路对于高压输电线路平行架设的通信线路可产生严重的电磁干扰。由此可见，短路的后果是十分严重的。为保证电气设备和电网安全可靠的运行，首先应设法消除可能引起短路的一切原因，其次在发生短路后应尽快切除故障部分和快速恢复电网电压。为此，可采取快速动作的继电保护装置，以及选用限制短路电流的电气设备（如电抗器）等。6.3短路电流计算的目的短路问题是电力技术的基本问题之一。短路电流及其电动力效应和分效应，短路时的电力的降低，是电

42、气设备选择、载流导线选择、接地计算以及继电保护选择和整定等的基础。在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其短路电流计算的目的主要有以下几方面： 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流

43、为依据。6.4计算短路电流 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。 本设计采用标幺制法进行短路计算。用标幺值法来计算短路电流，常见计算公式如下：短路电流的标幺值：= 短路电流周期分量的有效值：= 冲击电流：取冲击系数=1.8，=1.8× 短路电流的最大有效值为：=1.52 短路容量：= 6.4.1最小运行方式 确定基准值1）基准容量：=100mv·a2）基准电压：35kv侧取=37kv，10kv侧取=10.5kv3）基准电流：35kv侧为=/=1.56ka,10kv侧=/=5.50ka 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值1）

44、电力系统的电抗标幺值根据原始资料可知=0.212）架空线路的电抗标幺值线路单位电抗=0.4/km，架空线路长度l=45km=l*=0.4/km×45km×100mv·a/(37kv)=1.313）电力变压器的电抗标幺值=/()=1.75绘制短路等效电路图如图6.1所示图6.1 短路等效电路图 计算k-1点的短路电路总电抗、三相短路电流和三相短路容量1）总电抗标幺值=+=0.21+1.31=1.522）三相短路电流周期分量有效值=/=1.56/1.52=1.03ka3）其他三相短路电流=1.03ka=2.55×1.03=2.63ka=1.52×1

45、.031.57ka4）三相短路容量=/=100mv·a/1.52=65.79mv·a 计算k-2点的短路电路总电抗、三相短路电流和三相短路容量1）总电抗标幺值=+=0.21+1.31+1.75=3.272）三相短路电流周期分量有效值=/=5.50/3.27=1.68ka3）其他三相短路电流=1.68ka=2.55×1.684.28ka=1.52×1.682.55ka4）三相短路容量=/=100mv·a/3.2730.58mv·a6.4.2最大运行方式绘制短路等效图如图6.2所示。图6.2 最大运行方式等效电路图 计算k-1点的短路电路

46、总电抗、三相短路电流和三相短路容量1）总电抗标幺值=+0.5=0.21+0.5×1.31=0.872）三相短路电流周期分量有效值=/=1.56/0.87=1.79ka3）其他三相短路电流=1.79ka=2.55×1.79=4.57ka=1.52×1.792.72ka4）三相短路容量=/=100mv·a/0.87=114.94mv·a 计算k-2点的短路电路总电抗、三相短路电流和三相短路容量1）总电抗标幺值=+0.5+0.5=0.21+0.5×1.31+0.5×1.75=1.742）三相短路电流周期分量有效值=/=5.50/1

47、.74=3.16ka3）其他三相短路电流=3.16ka=2.55×3.168.06ka=1.52×3.164.81ka4) 三相短路容量=/=100mv·a/1.7457.47mv·a6.4.3短路电流计算情况 表6.1 最小运行方式短路计算点三相短路电流/ka三相短路容量/mv·ak-1点1.031.031.032.631.5765.79k-2点1.681.681.684.282.5530.58表6.2 最大运行方式短路计算点三相短路电流/ka三相短路容量/mv·ak-1点1.791.791.794.572.72114.94k-2点

48、3.163.163.168.064.8157.47攀枝花学院本科毕业设计（论文） 7 电气设备与导体的选择 7 电气设备与导体的选择7.1电气设备选择的条件 电气设备首先得满足在正常工作下的额定电压和额定电流的要求，其次是满足在短路故障条件下的工作要求，最后还必须对在最大可能的短路故障时电气设备的动稳定度和热稳定度进行校验。具体校验如表7.1所示。表7.1 高压设备的选择校验项目和条件电气设备名称电压/kv电流/ka断流能力/ka短路电流校验动稳定热稳定断路器ppppp负荷开关ppppp隔离开关pp-pp熔断器ppp-电容器p-电流互感器pp-pp电压互感器p-p-母线-p-pp 表中p为应进

49、行校验的项目7.2 35kv侧电气设备与导体的选择及校验7.2.1最大负荷电流的计算已知：变压器型号为s9-4000/35，=4000kv·a空载损耗=5.4kw,短路损耗=27kw，阻抗电压=7，空载电流=0.8。10kv侧电压母线侧补偿后的计算负荷为=(3.95+j1.44)mv·a =/1000=27kw/1000=0.027mw=*/100=7×4/100=0.28mvar=/1000=5.4kw/1000=0.0054mw=*/100=0.8×4/100=0.032mvar两台变压器损耗为=+=2(+j)+2(/2)/*+j(/2)/*=2(0

50、.0054+j0.032)+()/(4×4)*0.027+j()/(4×4)×0.28=(0.0257+j0.1547)mv·a所以总的计算负荷为=+=4.3216+0.0246=4.3542mv·a最大负荷电流=2/=2×4.3542×/35=143.65a7.2.2断路器的选择高压断路器在变电所电气主系统中是一种最复杂、最重要的电器，在规定的使用条件下，不仅能通断正常运行下的负荷电流，而且能接通和承接一定时间的电路电流，若出现短路故障，在继电保护装置的作用下，自动跳闸，切断短路故障。在高压供配电系统，切断短路电流时，要产

51、生强烈的电弧，所以高压断路器具有可靠的灭弧装置。高压断路器是一种能够实现控制与保护双重作用的电器。高压断路器选择的合适与否，不但直接影响变电所的正常工作，而且也决定了在故障条件下是否能可靠地切除故障。 高压断路器选择的合适与否，不但直接影响变电所的正常工作，而且也决定了在故障条件下是否能可靠地切除故障。高压断路器的选择，主要包括型式选择、参数和性能的选择。本次设计选择zn-35/630型真空断路器，校验如下： 电压：断路器额定电压=35kv，满足要求。 电流：断路器额定电流=630a=143.65a,满足要求。 断流能力：断路器开断电流=8ka=1.79ka，满足要求。 动稳定度：断路器动稳定电流峰值=20ka=4.57ka，满足要求。 热稳定度：根据原始资料取=2秒，则=×26.41，而断路器的=×4=256，所以，满足要求。表7.2 zn-35/630型真空断路器选择校验表序号装设地点的电气条件zn-35/630型真空断路器项目数据项目数据结论135kv35kv合格2143.65a630a合格31.79ka8ka合格44.57ka20ka合格56.41256合格7.2.3隔离开关的选择高压隔离