供电工程课程设计-某住宅小区变电所电气部分设计

供电工程课程设计任务书（10）一、设计题目某住宅小区变电所电气部分设计二、设计目的及要求通过本课程设计：熟悉供配电系统初步设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范等，锻炼工程设计、技术经济分析比较、工程计算、工具书使用等能力，并了解供电配电系统前沿技术及先进设备。要求根据用户所能取得的电源及负荷的实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，并考虑负荷增长，选择变电所主接线方案、配电线路接线方式、高压设备和进出线。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据1、供电电源情况可由附近35/10kV地区变电站取得工作电源，距住宅区约为4km。10kV母线短路数据：SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。要求住宅区变配电所带时限过电流保护整定的动作时间不大于1.0s。2、负荷情况该住宅区按二级负荷设计。该住宅区有8栋楼房（其中4栋商住楼、4栋住宅楼），负荷统计资料如下表所示。楼号负荷说明电梯配置1﹟商住楼三单元，两单元11层，一单元9层，其中一、二层为商店，三层以上为住户，11层单元每单元每层2住户，9层单元每单元每层3住户。商店单层面积约700㎡每单元配置一部电梯；每栋商住楼商店配置一部电梯2﹟商住楼9层二单元，其中一、二层为商店，三层以上为住户，并每单元每层3住户。商店单层面积约500㎡3﹟商住楼9层一单元，其中一、二层为商店，三层以上为住户，并每单元每层3住户。商店单层面积约360㎡4﹟6﹟商住楼11层三单元，其中一、二层为商店，三层以上为住户，并每单元每层2住户。商店单层面积约800㎡5﹟、6﹟住宅楼11层一单元，每层2住户7﹟、8﹟住宅楼9层两单元，每层3住户负荷估算平均每住户9kW；商店80W/㎡电梯每部10kW3、自然条件该地区海拨22.2m，地层以砂质粘土为主。年最高气温39℃，年平均气温23℃，年最低气温-5℃,年最热月平均最高气温33℃，年最热月平均气温26四、设计任务1、商住楼、住宅楼负荷计算2、选择变电所主接线方案、配电线路接线方式3、计算短路电流。4、选择并校验电气设备。5、选择进出线。6、作电气平面总布置图。7、继电保护设计*。8、防雷保护规划设计*。摘要本文通过对供电工程的学习，主要是针对10kv开闭所进行初步设计。根据所提供的负荷及对供配电系统的要求，对主要设备进行选型校验，对主变压器、线路进行保护整定计算，对主、变线路进行防雷保护等。在这次设计中，根据计算的结果，可以选择供电系统中的导线截面、变压器的型号、电压和电流互感器等主要电气设备的型号。变压器在供配电系统中是重要的设备，掌握了对他的保护和整定计算方法。继电保护装置应用于主要电气设备和二次接线回路中；并掌握了变电所内主要电气设备和二次回路的工作原理。通过本次课程设计，旨在熟悉变电所中供电系统的负荷计算，掌握变电所中二次回路的基本原理，在次基础上对供电系统中的变电所二次接线进行了设计和保护，最后根据具体环境条件对电气设备进行校验，使本次设计的内容更加完善。关键词：电力系统、变压器、变电所、二次接线、继电保护装置ABSTRACTAccordingtothelearningofPowerSupplyProjet,theprimarydesignisaboutthe10kvswitch-substation.Accordingtotheloadanddemandofthesupplyelectricsystemoffactory,thedesignofthegatherreductionvoltagesubstationanddistributionsystem,andthecheckingofthemainelectricapparatus,theprotectionandadjustingandtheligtningprotectionofthemainvoltagechangerandline.Inthisdesign,accordingtotheresultofthecalculation,canchoosethesectionofline,themodelofthevoltagechanger,therelainyofvoltageandcurrentangsoon.Thevoltagechangerisalsoveryimportantinthesupplyelectricsystem,masteredtheprotetionandcalculation.Madethevoltagechangerandoutfeeder’sprotectionsettingcalculation,masteredprinciplesofthemainapparatusandsecondarycircuit.Accordingtothisdesign,knowtheload’scalculationofthesupplyelectricsystemwell,masterthebasicprinciplesofsecondarycircuit.Inthebasic,designandprotectthesecondarycircuitofthesubstation,finally,accordingtotheparticularsurroundingscheckingthemainelectricapparatus,thenimprovethecontentofthisgraduationthesis.KEYWORDS:electricsystem,voltagechanger,substation,secondarycircuit,relayingdevice目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要1前言 11.1研究背景及意义 12负荷计算 22.1概述及计算负荷的方法 22.2计算负荷的计算与确定 33无功功率补偿 63.1无功功率补偿的计算 63.2无功功率补偿前后的经济性分析 84变压器的选择 94.1变压器台数和容量的选择原则 94.2选择变压器的台数、容量及类型 95供电系统主接线方案的选择 115.1电气主接线的意义及重要性 115.2供电系统主接线方案的设计 116短路电流的计算 136.1短路电流计算的目的及方法 137电气设备的选择与校验 177.1高压电气设备的选择与校验 177.2导线和电缆的选择与校验 207.3低压电气设备的选择与校验 218小结 23参考文献 24附录1 25附录2 26黄石理工学院课程设计报告PAGE281前言1.1研究背景及意义工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。2负荷计算2.1概述及计算负荷的方法通过对已知用电设备容量进行统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的最大负荷值，称为计算负荷。目前，电力负荷计算主要采用以下三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。（一）一组用电设备的计算负荷主要计算公式有：有功计算负荷：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0(2-1)无功计算负荷：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0(2-2)视在计算负荷：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0(2-3)计算电流：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0(2-4)式中SKIPIF1<0—需要系数;SKIPIF1<0—最大负荷工作班每组用电设备的设备容量;SKIPIF1<0—功率因数;SKIPIF1<0—用电设备所在电网的额定电压（kV）。（二）多组用电设备的计算负荷对于干线，可取SKIPIF1<0=0.85SKIPIF1<00.95,SKIPIF1<0=0.90SKIPIF1<00.97。对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取SKIPIF1<0=0.8SKIPIF1<00.9,SKIPIF1<0=0.85SKIPIF1<00.95。由干线负荷直接相加来计算时，可取SKIPIF1<0=0.9SKIPIF1<00.95,K=0.93SKIPIF1<00.97。主要计算公式：总的有功计算负荷：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0总的无功计算负荷：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0总的视在计算负荷：SKIPIF1<0式中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0称为同时系数（又称参差系数或综合系数）。2.2计算负荷的计算与确定该住宅区按二级负荷设计，有8栋楼房（其中4栋商住楼、4栋住宅楼）负荷分布情况如下：表2-1负荷分布情况统计表1#2#3#4#5#6#7#8#总计用户电梯(部)3213112215商店电梯(部)111100004住户数(户)5742215422225454326商店面积(㎡)14001000720160000004720计算负荷如下：（1）各楼栋住户电梯和商店电梯查附录表知需要系数SKIPIF1<0=0.2,功率因数SKIPIF1<0＝0.7,SKIPIF1<0=1.02，因此SKIPIF1<0=0.2×（15+4）×10＝38kWSKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0=38×1.02=38.76kvarSKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=38/0.7=54.29kV·ASKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=54.29/(SKIPIF1<0×0.38)=82.49A(2)各楼栋商店照明等用电查附录表知需要系数SKIPIF1<0=0.7,功率因数SKIPIF1<0＝0.7,SKIPIF1<0=1.02，因此SKIPIF1<0=0.7×4720×80/1000＝264.32kWSKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0=264.32×1.02=269.61kvarSKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=264.32/0.7=377.60kV·ASKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=377.6/(SKIPIF1<0×0.38)=573.72A（3）各楼栋住户用电以1#商住楼为例计算其负荷查附录表知需要系数SKIPIF1<0=0.5,功率因数SKIPIF1<0＝0.7,SKIPIF1<0=1.02，因此SKIPIF1<0=0.5×57×9＝256.5kWSKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0=256.5×1.02=261.63kvarSKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=256.5/0.7=366.43kV·ASKIPIF1<0=SKIPIF1<0/SKIPIF1<0SKIPIF1<0=556.75A其它各楼栋住户用电负荷均按此方法计算，所得结果统计如下表：序号用电类型计量设备容量SKIPIF1<0/kWSKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0计算负荷SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<01电梯19部19023838.7654.2982.492住户1#57户52256.5261.63366.43556.7542#42户372189192.78270410.2353#21户18294.596.39135205.1264#54户482243247.86347.14527.4475#22户19299100.98141.43214.8986#22户19299100.98141.43214.8997#54户482243247.86347.14527.44108#54户482243247.86347.14527.4411商店4720㎡31.02264.32269.61377.6573.72表2-2住宅小区负荷情况统计表由上述负荷情况统计表可初选一个有两台变压器T1，T2运行的变电所ST。变压器T1，T2各设三路线，分别取其计算点为D1,D2,D3和D4,D5,D6，如表2-3：表2-3住宅小区供电示意图变电所ST变压器T1变压器T2计算点D11#商住楼、5#住宅楼住户计算点D4各楼栋住户电梯和商店电梯D22#商住楼、6#住宅楼住户D53#商住楼、7#住宅楼住户D3各楼栋商店D64#商住楼、8#住宅楼住户根据上述供电示意图，可对各级负荷进行计算。下面计算D1~D3,D4~D6各点的计算负荷：表2-4计算D1~D3的负荷计算点用电类型设备容量SKIPIF1<0/kWSKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0计算负荷SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0D11#,5#72355.5362.61507.86771.64D22#,6#572288293.76411.43625.12D3商店31.02264.32269.61377.6573.72总计取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0907.82925.98————0.69—862.43898.201245.211891.96表2-5计算D4~D6的负荷计算点用电类型设备容量SKIPIF1<0/kWSKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0计算负荷SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0D4电梯19023838.7654.2982.49D53#,7#672337.5344.25539.29819.39D64#,8#972486495.72694.291054.90总计取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0861.5878.73——0.69818.43852.371181.681795.433无功功率补偿3.1无功功率补偿的计算根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿，低压成组补偿和低压补偿三种方式。由上面的计算可知T1,T2低压侧的功率因数均为SKIPIF1<0＝0.69<0.92，而本设计要求最大负荷时的功率因数不得低于0.92,故需要进行无功补偿。本设计在低压母线上设置无功自动补偿装置，补偿后的目标功率一般取0.92，以使变压器高压侧的功率因数达到0.9。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。下面以变压器T1低压侧C1点为例，计算无功功率补偿SKIPIF1<0=862.43×[tan(arccos0.69)-tan(arccos0.92)]=534.71kvar查附录表10,初选BCMJ0.4-30-3型自愈式并联电容器,每组容量SKIPIF1<0。则需要安装的电容组数为n=SKIPIF1<0=534.71/30=17.82取n=18可安装的电容器组数为18组，总容量为18×30kvar＝540kvar,实际最大负荷时的补偿容量为18×30kvar=540kvar，无功补偿后的低压侧C1的视在计算负荷及功率因数为视在计算负荷SKIPIF1<0功率因数SKIPIF1<0根据C1点的视在计算负荷SKIPIF1<0,选择变压器S9-1000/10型变压器，变压器额定容量SKIPIF1<0变压器的有功功率损耗为：SKIPIF1<0变压器的无功功率损耗为：SKIPIF1<0此处计算采用简化公式：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0即SKIPIF1<0＝9.34kW,SKIPIF1<0=46.69kW变电所高压侧计算负荷为：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+ΔSKIPIF1<0=862.43+9.34=871.77kWSKIPIF1<0=SKIPIF1<0-SKIPIF1<0+ΔSKIPIF1<0=SKIPIF1<0+46.69=404.89kvarSKIPIF1<0=SKIPIF1<0=961.21SKIPIF1<0SKIPIF1<0=961.21/SKIPIF1<0=55.50A补偿后的功率因素SKIPIF1<0871.77/961.21=0.91同理可求出变压器T2低压侧C2点的补偿结果，统计列表如下：表3-1功率补偿结果计算（低压侧）计算点有功计算负荷SKIPIF1<0／kW无功计算负荷SKIPIF1<0／kvar视在计算负荷SKIPIF1<0／kV·A计算电流SKIPIF1<0／A功率因数SKIPIF1<0补偿前补偿前C1点计算负荷862.43898.201245.211891.960.69补偿前C2点计算负荷818.43852.371181.681795.430.69补偿后补偿后C1点计算负荷862.43358.20933.861418.900.92补偿后C2点计算负荷818.43342.37887.161347.940.92表3-2功率补偿结果计算（高压侧）计算点变压器的功率损耗有功计算负荷SKIPIF1<0／kW无功计算负荷SKIPIF1<0／kvar视在计算负荷SKIPIF1<0／kV·A高压侧计算电流SKIPIF1<0／A功率因数SKIPIF1<0SKIPIF1<0/kWSKIPIF1<0/kWSKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0/kWSKIPIF1<0/kvarB59.3446.69871.77404.89961.2155.500.91B58.8744.36827.30386.73913.2352.730.91由表和计算可知折算到高压侧的功率因数均大于0.9,即功率补偿的电容选择合理,两台变压器容量均选择1000SKIPIF1<0的，符合本设计的要求。3.2无功功率补偿前后的经济性分析由表3-1和3-2可知，补偿前初选变压器T1、T2容量分别为1245.21kVA、1181.68kVA,而补偿后，T1、T2容量分别为933.86kVA、887.16kVA，按两部电价制交纳电费。基本电价20元/千伏·安/月，电度电价0.5元/度。对于住宅小区而言，补偿后可每年节约电费十几万元，另外，由于补偿后，高低压线路上的电流均有所下降，减小了各处的损耗，因此，在选择设备时，可选较小容量的其他设备，可节约一定的投资成本。对于国家而言，节约了有色金属，并使资源分配更合理，提高能源利用率；对于用户而言，节约了电费。由此可见，无功功率补偿是利国利民的节能措施。4变压器的选择4.1变压器台数和容量的选择原则（1）变电所主变压器台数的选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。选择主变压器台数时应考虑下列原则：应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数的经济运行方式的变电所。在确定变电所主变压器台数时，应当考虑负荷的发展，留有一定的余量。（2）变电所主变压器容量的选择变压器的容量SKIPIF1<0首先应保证在计算负荷SKIPIF1<0下变压器能长期可靠运行。对于仅有一台变压器运行的变电所，变压器容量应满足下列条件：SKIPIF1<0考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取70%～85%。对于有两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台变压器应同时满足以下两个条件：满足总计算负荷70%的需要，即SKIPIF1<0；满足全部一、二级负荷SKIPIF1<0的需要，即SKIPIF1<0条件1是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%，负载约为0.7,此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件2是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。4.2选择变压器的台数、容量及类型根据以上变压器台数和容量的选择原则，再结合表3-1可选择变压器的台数和容量。由于该小区的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能继续供电。故选一个有两台变压器运行的变电所。由于变压器T1,T2的总计算负荷分别为：SKIPIF1<0=933.86kV·A，SKIPIF1<0=887.16kV·A因此可选S9-1000/10型的变压器二台。选定变压器的容量及型号如下表：表4-1住宅小区变电所变压器的台数、容量及型号计算点负荷分布SKIPIF1<0SKIPIF1<0变压器容量、型号及联结变压器变电所代号D11#商住楼、5#住宅楼住户933.8610/0.4KvS9系列DYn11联结T1STD22#商住楼、6#住宅楼住户D3各楼栋商店D4各楼栋住户电梯和商店电梯887.1610/0.4KvS9系列DYn11联结T2D53#商住楼、7#住宅楼住户D64#商住楼、8#住宅楼住户5供电系统主接线方案的选择5.1电气主接线的意义及重要性电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。

对一个电厂而言,电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等,从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面,经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。

电气主接线应满足以下几点要求：

1）运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电。

2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。

3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下,做到经济合理,尽量减少占地面积,节省投资。5.2供电系统主接线方案的设计变配电所的电气主接线是以电源进线和引出线为基本环节，以母线为中间环节的电能输配电路。1、主接线方式基本形式按有母线接线和无母线接线。母线又称汇流排，起着汇集电能的作用。在拥护的变配电所中，有母线的主接线按母线的设置不同，又有单母线接线，单母线分段接线，双母线接线。2、主接线方案的选择由于本设计工作电源由附近两所10kV地区变电站取得，该小区又属于二级负荷，故需有两路电源进线，一个有两台变压器运行的变电所。综合考虑，本设计一次侧选择双电源单母线分段接线，若任一电源（如电源1）出现故障，电源进线断路器（QF1）自动断开，分段断路器QF3可自动投入，保证给全部出线或重要负荷继续供电；二次侧也采用单母线分段接线，正常工作时，低压母联断路器断开，当有一台变压器故障或因负荷较轻而退出运行时，断开其两侧的断路器，将低压母联断路器接通，此时，由另一台变压器供电给大部分负荷。供电系统主接线方案如图5-1所示：图5-1供电系统主接线方案对应主接线方案，可确定本住宅小区供电示意图如下：表5-1住宅小区供电示意图变电所ST变压器T1变压器T2计算点D11#商住楼、5#住宅楼住户计算点D4各楼栋住户电梯和商店电梯D22#商住楼、6#住宅楼住户D53#商住楼、7#住宅楼住户D3各楼栋商店D64#商住楼、8#住宅楼住户6短路电流的计算6.1短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。对于小区供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。图4-1供电系统短路计算电路图两路电源进线所计算的数据相同，则以其中一条线路为例。已知SKIPIF1<0,SKIPIF1<0（1）确定基准值取SKIPIF1<0＝100MV·A,SKIPIF1<0=10.5kV,SKIPIF1<0=0.4kV而SKIPIF1<0=100MV·A(SKIPIF1<0)=5.50kASKIPIF1<0=100MV·A(SKIPIF1<0)=144.34kA(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值①电力系统最大运行方式SKIPIF1<0=100MV·A/200MV·A=0.5最小运行方式SKIPIF1<0=100MV·A/110MV·A=0.91②架空线路SKIPIF1<0＝0.35SKIPIF1<0×4km×SKIPIF1<0=1.27③电力变压器（由附表12查得S9-1000/10变压器Dyn11联结SKIPIF1<0＝5）SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=5绘短路等效电路图如图4-2所示，图上标出了各元件的电抗标幺值，并标出了短路计算点。图4-2短路等效电路图在最大运行方式下：（3）求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量①总电抗标幺值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0+SKIPIF1<0＝0.50＋1.27＝1.77②三相短路电流周期分量有效值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=5.50kA/1.77=3.11kA③其他三相短路电流SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝3.11kASKIPIF1<0＝2.55×3.11kA＝7.93kASKIPIF1<0＝1.51×3.11kA＝4.70kA④三相短路容量SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0／SKIPIF1<0＝100MV·A/1.77=56.50MV·A(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量两台变压器是分列运行，则计算如下：①总电抗标幺值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0＝0.5+1.27+5＝6.77②三相短路电流周期分量有效值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0/SKIPIF1<0＝144.34kA／6.77＝21.32kA③其它三相短路电流在10／0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般SKIPIF1<0<SKIPIF1<0SKIPIF1<0,可取SKIPIF1<0＝1.6，因此SKIPIF1<0＝2.26SKIPIF1<0,SKIPIF1<0,则SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝21.32kASKIPIF1<0＝2.26×21.32kA＝48.18kASKIPIF1<0＝1.31×21.32kA＝27.93kA④三相短路容量SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0／SKIPIF1<0＝100MV·A/6.77=14.77MV·A在最小运行方式下：（3）求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量①总电抗标幺值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0+SKIPIF1<0＝0.91＋1.27＝2.18②三相短路电流周期分量有效值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0/SKIPIF1<0=5.50kA/2.18=2.52kA③其他三相短路电流SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝2.52kASKIPIF1<0＝2.55×2.52kA＝6.43kASKIPIF1<0＝1.51×2.52kA＝3.81kA④三相短路容量SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0／SKIPIF1<0＝100MV·A/2.52=39.68MV·A(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值三相短路电流的短路容量两台变压器是分列运行，则计算如下：①总电抗标幺值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0＝0.91+1.27+5＝7.18②三相短路电流周期分量有效值SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0/SKIPIF1<0＝144.34kA／7.18＝20.10kA③其它三相短路电流在10／0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般SKIPIF1<0<SKIPIF1<0SKIPIF1<0,可取SKIPIF1<0＝1.6，因此SKIPIF1<0＝2.26SKIPIF1<0,SKIPIF1<0,则SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝20.10kASKIPIF1<0＝2.26×20.10kA＝45.43kASKIPIF1<0＝1.31×20.10kA＝26.33kA④三相短路容量SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0／SKIPIF1<0＝100MV·A/7.18=13.93MV·A将以上计算结果计入表6-1：表6-1短路计算结果运行方式短路计算点总电抗标幺值三相短路电流／kA三相短路容量／MV·ASKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0最大运行k-1点1.717.934.7056.50k-2点6.7721.3221.3221.3248.1827.9314.77最小运行k-1点2.182.522.522.526.433.8139.68k-2点7.1820.1020.1020.1045.4326.3313.93由上述短路电流，可以选择和校验电气设备。7电气设备的选择与校验供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。对于高压设备器件的校验项目见表7-1：表7-1高压电器的选择校验项目和条件电气名称额定电压额定电流断流能力短路电流校验动稳定热稳定高压熔断器√√√——高压隔离开关√√—√√高压负荷开关√√√√√高压断路器√√√√√电流互感器√√—√√电压互感器√————选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断电流（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验7.1高压电气设备的选择与校验本设计在成套设备的选用时高压侧采用XGN56-12系列的高压配电柜,它适合于3.6-12kV三相交流50Hz的户内成套装置，作为接受和分配电能之用，并具有对电路进行控制、保护和监测等功能，可适用高层建筑等场所。额定电压12kV，4s热稳定电流20kV,额定动稳定电流50kV。它由高压进线、电能计量、电压测量、变压器保护及联络部分组成，它包含的电气设备有ZN98B(VK)-12断路器、GN30-12隔离开关、JDZ-12电压互感器、LZZB6-12电流互感器、RN2-12熔断器、HY5W避雷器、带电显示器。下面对这些设备分别进行校验。(1).电流互感器的选择与校验按要求初选LZZB6电流互感器，如表7-2。校验条件为：①电流互感器的额定电压不低于装设地点电路的额定电压;②电流互感器的额定一次电流不小于电路的计算电流，而其额定二次电流一般为5A；③动稳定度校验：≥；④热稳定度校验：≥。表7-2LZZB6-12电流互感器的选择校验表序号安装地点的电气条件LZZB6-12电流互感器项目数据项目数据结论110kVSKIPIF1<012kV合格2SKIPIF1<055.50ASKIPIF1<0100A合格3SKIPIF1<03.11kA-合格42.55×3.11kA＝7.93kA44kA合格5SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0合格(2).高压断路器的选择与校验高压断路器的选择与校验，主要环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力，按短路条件校验动稳定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和操作电源。高压断路器是高压供配电系统中最重要的电气开关设备，其作用是正常时能接通和分断电路中的负荷电流，当电路中发生故障时，可由继电保护装置驱动高压断路器迅速切断故障电流。高压断路器的选择首先按正常使用条件初选一个型号，即：①断路器的额定电压不得小于其工作电压；②断路器的额定电流不得小于其计算电流；③断流能力校验SKIPIF1<0；④动稳定校验≥；=5\*GB3⑤热稳定校验≥SKIPIF1<0。在本设计中，根据SKIPIF1<0＝55.50A，可初选ZN98B-12/630（VK-12）型进行校验，见表7-3。表7-3高压断路器的选择与校验表序号安装地点的电气条件ZN98B-12/630（VK-12）高压断路器项目数据项目数据结论110kVSKIPIF1<012kV合格2SKIPIF1<055.50ASKIPIF1<0630A合格3SKIPIF1<03.11kASKIPIF1<020kA合格42.55×3.11kA＝7.93kA50kA合格5SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0＝1600SKIPIF1<0合格（3）RN2-12高压熔断器的选择与校验，见下表7-4：7-4RN2-12高压熔断器的选择与校验表序号安装地点的电气条件RN2-12高压熔断器项目数据项目数据结论110kV12kV合格2SKIPIF1<0-SKIPIF1<00.5合格3SKIPIF1<03.11kA31.5kA合格(4).高压隔离开关的选择与校验高压隔离开关没有灭弧机构，在电路中不能带负荷操作，只起一个可见断开点的作用,需根据额定电压、额定电流、动稳定度和热稳定度四个方面去选择并校验。表7-5GN30-12/630高压隔离开关的选择校验表序号安装地点的电气条件GN30-12/630高压隔离开关项目数据项目数据结论110kVSKIPIF1<012kV合格2SKIPIF1<055.50ASKIPIF1<0630A合格3SKIPIF1<03.11kA-合格42.55×3.11kA＝7.93kA50kA合格5SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0合格（5）电压互感器的选择与校验电压互感器是一种特殊用途的变压器,是输变电网络中不可缺少的重要电器，其主要用途是与仪表配合测量线路上的电压、电流、功率和电能,与继电器配合对线路及变配电设备进行定量保护(例如短路、过电流、过电压、欠电压等故障的保护)。电压互感器的选择应按装设地点的条件及一次电压、二次电压、准确度级等条件进行选择。本设计10kV侧采用的是JDZ-12电压互感器，电压互感器只需校验电压，JDZ-12电压互感器显然满足要求。表7-6电压互感器的选择与校验序号安装地点的电气条件JDZ-12电压互感器项目数据项目数据结论110kV12kV合格7.2导线和电缆的选择与校验（1）导线和电缆的校验方法为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:

1.发热条件

导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

2.电压损耗条件

导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。

3.经济电流密度

35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下但距离长电流大的线路，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10kV及以下线路，通常不按此原则选择。

4.机械强度

导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。（2）各段导线的选择与校验

①.10kV架空线的选择由于本次设计中，高压侧总的计算负荷为961.21kVA，架空线上电流为55.50A，不是很大，因此，架空线的选择可先按截面积选择，根据相关标准，,综合考虑当地的气候条件，初选导线截面为50SKIPIF1<0的LJ型铝绞线，在环境温度为35摄氏度时允许载流量为189A，满足发热条件，查表可知50SKIPIF1<0LJ型铝绞线单位长度电阻为SKIPIF1<0，电抗为SKIPIF1<0,导线上电压损失为：SKIPIF1<0电压损失满足要求，因此，所选架空线满足条件②.10kV硬母线的选择按发热条件来选择，即满足母线容许载流量I﹥Ic(计