典型车间变电所及低压配电系统设计—.docx

摘 要

变电所是电力系统的重要组成部分，它担负着从电力系统中受电、经过变压，然后分配电能的任务,因此变电所的设计工作是整个电网设计和运行的重要部分。
本次设计对10kV车间配电所及低压配电系统进行了详细设计，根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，本着安全、可靠、优质、经济，结合实际情况，解决对各个部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。
设计时，首先进行各个车间负荷计算及确定无功补偿方案，提出2个可行的主变压器配置方案，然后通过对技术经济指标，确定主变压器的选择，进而确定主接线方案。接着进行短路电流计算，并根据短路电流计算结果选择变电所所需的一次设备、确定二次回路和继电保护整定以及车间照明设计，最后进行防雷接地设计。
关键字： 车间变电所 主变选择 一次设备 继电保护

ABSTRACT

Substation is an important part of power system, it assumes by electricity from the power system, through the transformer, and then assigned the task of power, so the designof substation design and operation of the entire power grid an important part.
The design of the 10kV distribution plant clinics and low voltage distribution system designed in detail，according to the various workshops the number and nature of the load, the production process on the load requirements as well as load distribution, in a safe, reliable, high-quality, economy, combined with the actual situation to address the various departments of the safe, reliable, economic and technological problem of the distribution of power.
First of all, for each plant load calculation and determine the reactive power compensation scheme, proposed two possible configuration of the main transformer, and then on the technical and economic indicators to determine the choice of the main transformer, and then determine the main connection of the program.Followed by short-circuit current calculation and choice according to short-circuit current calculations in a substation equipment needed to determine the secondary circuit and relay setting and lighting design workshop, the final design for lightning protection and grounding.
Keywords: workshopsubstation；Select the main transformer；Primary Equipment；relay protection

目 录
1.1 供配电的现状 1
1.2 本设计的目的及意义 1
1.3 本设计的主要工作 2
1.4 车间原始资料 2
2.2 负荷计算 5
2.3 无功功率补偿 10
3.1 变压器的台数和容量选择 13
3.2主接线设计方案 14
4.1 短路电流计算条件 19
4.2 高压电网短路电流计算 19
4.3 低压电网短路电流计算 21
5.1 一次设备选择与校验的条件与项目 27
5.2 高压电器的选择与校验 29
5.3 低压电器的选择与校验 32
5.4 高低压母线选择 35
5.6 变电所进出线及与临近单位联络线的选择 36
7.1 二次回路设计 48
7.2 继电保护整定 48
9.1 变电所的防雷保护 53
9.2.变电所公共接地装置的设计 53

1 绪论

1.1 工厂供配电的现状
改革开放十几年来,国民经济飞速发展,人民的物质文化水平日益提高。但从全局来看,发展水平不尽相同,在国内各地区,变电所自动化水平也参差不齐。总的看来,沿海经济开放地区发展速度较快。以能代表自动化发展水平的无人二次变为例,深圳地区已有相当部分达到无人值守,在自动化方面,具备了遥信、遥测、遥控、遥调功能,并具有微机保护设备。遥控的实现,可避免运行人员的误操作,计算机根据当前的运行状态,做出正确的判断,供运行人员参考,避免系统事故的发生,减少人身伤亡及财产损失,提高经济效益。此外,山东、河北、江苏等地也投产了一部分无人值守二次变,而且根据发展情况,他们制定了一条原则,就是新投产的二次变一定达到无人值守程度,旧的变电所通过改造也要逐步实现无人值守。他们所采用的设备大部分为国外进口,但自动化设备也不乏国内产品,如南京自动化设备厂的微机保护及RTU 等均有应用。内陆地区虽比不上沿海经济区的发展速度,但在自动化方面也取得了很大进展,在东北的多数城市如哈尔滨、大庆等电业部门已投入了多套微机保护系统,而在微机远动、绝缘在线监测方面也取得了一定的成绩。为了进一步提高电力自动化水平,各省局目前也在逐步扩大无人值守二次变和220kV 变电所综合自动化试点范围,这些都将推动各省变电所自动化的迅猛发展。
从有关变电所自动化产品方面看,国内目前已有众多厂家能生产微机远动、微机保护等设备,绝缘在线监测及微机故障处理设备也不断涌现,大部分都已达到能投入实际运行的水平,有些产品如微机保护已跻身国际先进行列。
综上所述,目前国内变电所自动化工作正处于飞速发展、蒸蒸日上的阶段。

1.2 本设计的目的及意义
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[1]。
因此，做好工厂供电工作对于工业生产，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。

1.3 本设计的主要工作
①选用需用系数法确定计算负荷，将车间内多台设备按其工作特点分组，把负荷曲线大致相近的分为一组，即用电设备组，然后一组为单位进行负荷计算。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，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；
②按设计要求来选择选择一台S9低损耗配电变压器，联结组别采用Yyn0；
③根据主变压器的选择以及负荷对供电可靠性的要求初步确定2个比较合理的主接线方案，并根据技术经济指标选择合适的；
④按照正常运行条件（即电气设备正常运行的工作电压及工作电流）选择电气设备，按短路电流所产生的电动力效应及热效应进行校验，并考虑设备装设地点的环境条件对设备的影响；
⑤通过比较经济指标和技术技术指标确定主接线方案；
⑥在高压侧装设专用计量柜、三项有功电度表、无功电度表和电压互感器-避雷器柜等。在低压侧的动力出线上装设有功电度表和无功电度表，照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上安装无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表。在主变压器上装设瓦斯保护、过电流保护和过负荷保护等继电保护装置并对继电保护装置进行整定，检验其是否符合要求。
⑦根据相关技术要求进行车间电气照明设计，使得生产车间拥有足够的照度。
⑧进行接地与防雷设计。
1.4 车间原始资料
本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为4000小时，属三级负荷。
①电源从35/10KV工厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长为400m，已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km；如下图所示：

10KV

架空线路

400m 0.4Ω/km
10KV 车间变电所(待设计)
工厂总降压变电所
图1.1 引入车间变电所的线路图
②工厂总降压变电所10KV母线上的短路容量为250MVA。
③工厂总降压变电所10KV配电出线路定时限过流保护装置的整定时间为2S；
④要求车间变电所最大负荷时功率因数在0.9以上；
⑤在车间变电所10KV侧进行计量。
机加工一车间用电设备及其他车间用电情况
表1.1机加工一车间设备明细表
设备代号
设备名称，型号
台数
单台容量（KW）
1
马鞍车床C630M
1
10.125
2
工具磨床M5M
1
2.075
3
卧式车床C620-1
1
8.65
4
卧式车床C620-1
1
8.65
5
卧式车床C620-1
1
8.65
6
卧式车床C620-3
1
5.625
7
卧式车床C620
1
4.625
8
卧式车床C620
1
4.625
9
卧式车床C620
1
4.625
10
卧式车床C620
1
4.625
11
卧式车床C618
1
4.625
12
卧式车床C616
1
4.625
13
螺旋套燃机S-8139
1
4.125
14
卧式车床C630
1
10.125
15
管螺纹车床Q119
1
7.625
16
摇臂钻床Z35
1
8.5
17
圆柱式立式钻床Z50
1
3.125
18
圆柱式立式钻床Z50
1
3.125
19
5T单梁吊车
1
10.2（εe=25%）
20
立式砂轮S38L350
1
1.75
21
牛头刨床B665
1
3
22
牛头刨床B665
1
3
23
升降台铣床X63-WT
1
13
24
升降台铣床Y-36
1
9.125
25
滚齿机X-52K
1
5.1
26
插床B5032
1
4
27
弓齿机G72
1
1.7
28
立式钻床Z512
1
0.6
29
电极式盐洛电阻炉
1
20
30
井式回火电阻炉
1
24
31
箱式加热电阻炉
1
45
32
卧式车床CW6-1
1
31.9
33
单柱立式车床C512-1
1
35.7
34
卧式镗床J68
1
10
35
单臂刨床B1010
1
70

表1.2其它车间负荷计算表
序号
序号
供电回路
容量（KW）
P30（KW）
Q30 （KVar）
S30(KVA)
I30(A)

1
机加工二车间
NO1供电回路
150
50
55

NO2供电回路
140
40
45

NO3车间照明
10
8
0

2

铸造车间

NO1供电回路
170
70
65

NO2供电回路
150
65
60

NO3供电回路
170
80
75

NO4车间照明
8
6.4
0

3
铆焊车间
NO1供电回路
170
50
90

NO2供电回路
180
51
101

NO3车间照明
7
5.6
0

4
电修车间
NO1供电回路
150
45
78

NO2供电回路
135
44
65

NO3车间照明
10
8
0

2 负荷计算和无功功率补偿

2.2 负荷计算
2.2.1 单组用电设备计算负荷的计算公式
①有功计算负荷（单位为KW）：,为系数
②无功计算负荷（单位为kvar）:
③视在计算负荷（单位为kva）:
④计算电流（单位为A）：，式中为用电设备额定电压（单位为KV）
2.2.2 多组用电设备计算负荷的计算公式
①有功计算负荷（单位为KW）：
式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95。
②无功计算负荷（单位为kvar）:
式中是所有设备无功之和， 是无功同时系数，可取0.9~0.97。
③视在计算负荷（单位为kva）:
④计算电流（单位为A）：
2.2.3 机加工一车间电力负荷计算
依照车间平面图中设备配置情况，将车间配电线路分为三条回路。回路一包含设备代号为： 1到13，32到35;回路二包含设备代号为：14到31；回路三为照明回路。
① 回路一计算负荷：
查表知，=0.2，=0.5，=1.73
（10.5+2.075+8.65×3+5.625+4.625×7+31.9+35.7+10+70)=224.125
=0.2×224.125= 44.825
=44.825×1.73=77.547

② 回路二计算负荷：
电热设备组，查表知，=0.7，=1，=0，89
=0.7× (20+24+45)=62.3
=62.3×0=0
金属切削机床组，查表知，=0.2，=0.5，=1.73，83.975
=83.975×0.2=16.795
=16.795×1.73=29.055
回路二计算负荷总计：
89+83.975=172.975
=+=79.095
=+=29.055

③ 回路三负荷计算：
通常车间电灯高度为4.25，平均照度为30，查表知，
由工厂平面图知受照房间平面面积为1188，总的安装功率为：

查表知，=0.8，=1，=0，7.128
==

机加工一车间的计算负荷总计为：
224.125+172.975+7.128=404.228
++=44.825+79.095+5.702=129.622
=+=77.547+29.055+0=106.602

(1.73×0.38)=255.289
2.2.4 其余车间计算负荷
①机加工二车间计算负荷：
由表2-2知，（150+140+10）=300，（50+40+8）=98，
=（55+45+0）=100。

、
回路一负荷计算：

回路二负荷计算：

回路三负荷计算：

②铸造车间计算负荷：
（170+150+170+8）=498
（70+65+80+6.4）=221.4
=（65+60+75）=200

回路一负荷计算：

回路二负荷计算：

回路三负荷计算：

回路四负荷计算：

③铆焊车间计算负荷：
（170+180+7）=257
（50+51+5.6）=106.6
=（90+101+0）=191

回路一负荷计算：

回路二负荷计算：

回路三负荷计算：

④电修车间计算负荷：
（150+135+10）=295
（45+44+8）=97
=（78+65+0）=133

回路一负荷计算：

回路二负荷计算：

回路三负荷计算：

2.2.5 380V侧计算负荷
由上两节计算可知，380V侧设备总容量为各车间之和为1754.228，
各车间有功计算负荷合计为652.622，各车间无功计算负荷合计730.602，取=0.8，=0.85。
总的计算负荷为
=0.8×652.622=522.098
=0.85×*730.602=621.012

最大负荷时功率因素为
=522.098/811.321=0.64
表2.1 工厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量 Pe (KW)

cosφ
tanφ
计 算 负 荷
P30(KW)
Q30(KVAR)
S30(KVA)
I30(A)
1
机加工一车间
回路1
224.125
0.2
0.5
1.73
44.8
77.5
　89.65
　136.209
回路2
172.975

79.095
29.055
84.263　
128.024　
回路3
7.128
0.8
1
0　
5.702
0　
5.702　
8.663　
小计
404.228

129.622
106.602
167.827
255.289
2
机加工二车间
回路1
150

50.0
55.0
74.33　
112.933　
回路2
140

40.0
45.0
60.208　
　91.477
回路3
10
0.8
1
0　
8.0
0
　8
　12.155
小计
300

98.0
100.0
140.014
212.982
3
铸造车间
回路1
170

70.0
65.0
　95.525
145.135　
回路2
150

65.0
60.0
88.459　
134.4　
回路3
170

80.0
75.0
　109.659
166.609　
回路4
8
0.8
1
　0
6.4
0　
　6.4
9.724　
小计
490

221.4
200.0
298.359
453.847
4
铆焊车间
回路1
170

50.0
90.0
　102.956
156.426　
回路2
180

51.0
101.0
　113.146
171.907　
回路3
7
0.8
1
0　
5.6
0　
5.6　
　8.508
小计
257

106.6
191.0
218.734
332.726
5
电修车间
回路1
150

45.0
78.0
90.05　
136.817　
回路2
135

44.0
65.0
　78.492
119.256　
回路3
10
0.8
1
0　
8.0
0　
8　
12.155　
小计
295

97.0
133.0
164.615
250.403
总计（380V侧）

1754.228

0.64

522.098
621.012
811.321
1234.136

2.3 无功功率补偿
无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器等两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、运行方便等特点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。
由表2-3可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有0.64。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因素不低于0.9。考虑到主变电压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因素应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

②补偿后的变压器容量和功率因素
补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为

变压器的功率损耗为

变电所高压侧的计算负荷为

变电所低压侧计算负荷为

补偿后工厂的功率因素为

这一功率因素满足（0.9）要求，使得工厂能取得可观的经济效果。
表2.2 无功补偿后工厂计算负荷
项目
cosφ
计算负荷
P30(KW)
Q30(KVAR)
S30(KVA)
I30(A)
380V侧补偿前负荷
0.64
522.098　
621.012　
811.321　
1234.136　
380V无功补偿容量

-420　

380V侧补偿后负荷
0.933　
522.098　
201.012　
559.457　
850.007　
变压器功率损耗

8.39　
33.567　

10KV侧负荷总计
0.915　
530.488　
234.579　
580.04　
33.49

3 电气主接线设计

3.1 变压器的台数和容量选择
3.1.1 变电所主变压器台数和型式的选择
主变压器台属应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当负荷下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：
① 有大量一级或二级负荷
② 季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式
③ 集中负荷较大，如大于1250时
在本设计中的变电所属于负荷容量较小的三级负荷变电所，且季节性负荷基本无变化，可以选用一台主变压器。
3.1.2 变压所主变压器容量的选择
根据工厂的负荷性质和电源情况，车间变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案。
①对于装有一台主变压器的变电所，主变压器的容量应不小于总的计算负荷，即，由于装设了低压侧无功补偿装置，因此主变压器的容量 满足不小于补偿后的视在计算负荷 ，并出于考虑到今后负荷发展需要，变压器负荷率取80%，即
0.7
/0.8
564.638/0.8
705.798
因此主变压器容量选择800就足够了。
②装设两台主变压器时，每台主变压器的容量应不小于总的计算负荷的60%到70%，由于装设了低压侧无功补偿装置，因此主变压器的容量 满足不小于补偿后的视在计算负荷 的60%到70%，并出于考虑到今后负荷发展需要，变压器负荷率取80%，即即0.60.80.7，
0.6*564.6380.80.7*564.638
338.7830.8395.2466
423.479494.058
因此每台主变压器应选择500就足够了。
3.1.3 变压所主变压器型式和联结组别的选择
①变压器主变型式的选择
车间变电所处于一般正常的环境时，可选用油浸式变压器，用电负荷对电压水平要求不高，则可选用无载调压变压器。在本设计中车间变电所无环境要求和电压水平要求，因此装设一台主变压器时可选用油浸式变压器S9-800/10，调压方式选择无载调压，调压范围为±5%；装设两台主变压器时可选油浸式变压器S9-500/10，调压方式选择无载调压，调压范围为±5%。
②变压器主编联结组别的选择
电压器的联结组别常见的有Yyn0和Dyn11两种，其中Dyn11较Yyn0联结而言，更利于抑制高次谐波和低压单相接地短路故障的保护和切除，而且其承受单相不平衡负荷的能力远比Yyn0联结变压器大，但同时相对而言Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比Dyn11联结变压器稍低，从而制造成本稍低于Dyn11联结变压器。在本设计中三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不超过其低压绕组额定电流的25％、且供电系统谐波干扰并不严重，因此三相配电变压器的联结组选用Yyn0。
表3.1 S9-800-10型变压器技术数据

型号

额定容量（kV·A）
额定电压（kV）
损耗
（kW）

阻抗电压（%）

空载电流（%）

联结组别

高

低

空载

负载
S9-800/10
800
10
0.4
1.4
7.5
4.5
0.8
Yyn0

表3.2 S9-500-10型变压器技术数据

型号

额定容量（kV·A）
额定电压（kV）
损耗
（kW）

阻抗电压（%）

空载电流（%）

联结组别

高

低

空载

负载
S9-500/10
500
10
0.4
0.96
5.1
4
1.0
Yyn0

3.2主接线设计方案
3.2.1 主接线设计要求
设计变配电所主接线，应按所选变压器的台数和容量以及负荷对供电可靠性的要求，初步确定2～3个比较合理的主接线方案来进行经济技术比较，择其优者作为选定的变配电所主接线方案。
对于变配电所主接线有以下基本要求：
① 安全 主接线的设计应符合国家标准有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全；
② 可靠 应满足用电单位对供电可靠性的要求；
③ 灵活 能适应各种不同的运行方式，操作检修方便；
④ 经济 在满足以上要求的前提下，主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低。
3.2.2 主接线可选方案
图3.1 装设一台主变的方案
①10kV单电源进线，仅装有一台主变压器时
由于采用的油浸式变压器S9-800－10容量大于630kVA，因此采用高供高计、变压器一次侧采用断路器接线的主接线设计。
②10kV单电源进线、装有两台变压器时
由于两台油浸式变压器单台容量不大于630kVA，采用高供高计、电源进线开关采用断路器、变压器一次侧采用负合开关－熔断器组合电器接线的主接线设计。

图3.2 装设两台主变的方案
3.2.3 两种主接线方案比较
①技术指标比较
表3.1 技术指标比较
比较项目
装设一台主变的方案
装设两台主变的方案
技术指标
供电安全性
满足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
满足要求
供电质量
由于一台主变电压损耗较大
由于两台主变并列，电压损耗略小
灵活方便性
只一台主变，灵活性稍差
由于有两台主变，灵活性较好
扩建适应性
稍差一些
更好一些
②经济指标比较
主接线方案的经济指标主要由线路和设备的综合投资额、变配电系统的年运行费用、线路有色金属消耗量构成(供电贴费现已取消)，由于两种方案的输电线路长度差异不明显，所以在这里，只对变压器的综合投资额、变电设备的年运行费进行比较。
方案一（一台主变压器的方案）：
由图4.1可知，方案一高压设备由一台800kV变压器与三个高压开关柜，一个高压计量柜组成，查询资料知，一台800kV变压器出厂价约为7万，GG-1A高压开关柜与高压计量柜出厂价约为4万，变压器综合投资额约为变压器价格的两倍，高压开关柜与计量柜综合投资额约为其出厂价格的1.5倍，主变压器的设备折旧费占变压器综合投资的5%，配电设备折旧费占设备综合投资的6%，变电设备的维修管理费占综合投资的6%。
①设备综合投资额：
电力变压器的综合投资额＝7万×2＝14万
高压开关柜（含计量柜）综合投资额＝4万×4×1.5＝24万
②电力变压器和高压开关柜（含计量柜）的年运行费：
电力变压器的设备折旧费＝14万×5％＝0.7万
开关柜（含计量柜）的设备折旧费＝24万×6％＝1.44万
变配电设备维修管理费＝（14万＋24万）×6％＝2.28万
总的年运行费＝0.7万＋1.44万＋2.28万＝4.42万
方案二（两台主变压器的方案）：
由图4.2知方案二高压设备由两台500kV变压器与六个高压开关柜（含计量柜）组成，查询资料知，一台500kV变压器出厂价约为6万，GG-1A高压开关柜与高压计量柜出厂价约为4万，变压器综合投资额约为变压器价格的两倍，高压开关柜与计量柜综合投资额约为其出厂价格的1.5倍，主变压器的设备折旧费占变压器综合投资的5%，配电设备折旧费占设备综合投资的6%，变电设备的维修管理费占综合投资的6%。
①设备综合投资额：
电力变压器的综合投资额＝6万×2×2＝24万
高压开关柜（含计量柜）综合投资额＝4万×6×1.5＝36万
②电力变压器和高压开关柜（含计量柜）的年运行费：
电力变压器的设备折旧费＝24万×5％＝1.2万
开关柜（含计量柜）的设备折旧费＝36万×6％＝2.16万
变配电设备维修管理费＝（24万＋36万）×6％＝3万
总的年运行费＝1.2万＋2.16万＋3万＝6.36万
表3.2经济指标比较
比较项目
方案一
方案二
经济指标
电力变压器的综合投资额
14万
24万
高压开关柜的综合投资额
24万
36万
高压设备的年运行费
4.42万
6.36万
总计
42.42万
56.36万
从表4.1和4.2可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案方略优于装设一台主变的方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。（说明，若工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案）。

4 短路电流及其计算

4.1 短路电流计算条件
①一般用户的高压电源来自地区电力网，负荷容量远小于供电电源容量。短路时可认为电源母线电压维持不变，不考虑短路电流交流分量的衰减。即将该系统看做无限大容量电源供电系统或按远离发电机端短路进行计算。
②假定短路回路各元件阻抗值保持不变。由于一般高压短路回路的总电阻值远小于总电抗值的1/3，可不计高压元件有效电阻。同时，电路电容和变压器励磁电流也略去不计。
③用户高压供配电网络为单端电源，短路前三相系统时正常运行情况下的接线方式。
④具有分接线开关的变压器，其分接线开关位置视为主分接位置。
⑤在短路持续时间内，短路相数不变，如三相短路保持三相短路。
⑥不计短路电弧电阻。

4.2 高压电网短路电流计算
0.4Ω/km
k-2
k-1
S
架空线=400m
～

200MVA

10.5Kv S9-800 0.4kV
图4.1 短路计算电路
①确定短路计算基准值
设

②计算短路电路中各元件的电抗标幺值
1) 电力系统 已知，故

2) 架空线路 已知，而线路长为0.4，故

3) 电力变压器 已知S9-800的阻抗电压

因此绘短路计算等效电路图4.2

k-1

k-2

图4.2 短路计算等效电路
4) 计算可k-1点（10.5kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
总电抗标幺值

三相短路电流周期分量有效值

三相短路次暂态电流和稳态电流

三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值

三相短路容量

两相短路电流
＝0.866×8.46kA＝7.326kA
表4.1高压侧短路计算表
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA

k-1
 8.46
 8.46
 8.46
 21.57
 12.77
153.85 

4.3 低压电网短路电流计算
4.3.1 变压器低压侧短路电流计算

图4.3各用电车间位置图(比例为1:2000)
短路电流采用有名值法计算，计算公式如下表所示：
表4.2 低压短路回路各元件的阻抗值
序号 
元件名称
（正序）阻抗 计算公式
阻抗 
 电阻
 电抗
1 
 高压系统

2
配电变压器 

3 
配电母线 

4 
 配电线路

注：为配电变压器高压侧短路容量（MVA），为低压电网额定电压（380V）
为配电变压器短路损耗（kW），为配电变压器的额定容量（kVA），为母线、线路单位长度的阻抗，为母线、配电线路长度（m），高压系统阻抗与变压器阻抗均为折算到低压侧的值。
表4.3 低压三相和两相短路计算
　序号
物理量名称　
计算公式　
1　
三相对称短路电流初始值（AA）　

2　
三相对称开断电流（有效值）（kA）　
对远离发电机端短路，　
3　
三相短路电流峰值（kA）　

4　
三相稳态短路电流（有效值）（kA）　
对远离发电机端短路，　
5　
　两相稳态短路电流（有效值）（kA）
对远离发电机端短路，　
注：①为短路计算点所在电网的标称电压（380V）。
②为峰值系数，

图4.4 变电所低压侧短路电流计算电路
如图4.4所示短路点选在变压器低压绕组出口处k-2点和低压进线开关负荷侧k-3点，以及k-4可到k-8处(即低压柜处)
1) 高压系统（K-1点）短路电流计算：
已知＝153.85MVA，＝0.4kV,
＝＝1. 04
＝0.104＝1.03
＝
2) 变压器短路电流计算
已知S9-800-10型变压器，Yyn0联结，,
＝
＝
＝
3) k-2点短路电流计算

由于母线长度很短对短路电流影响可以忽略不计，在这里不做计算，同时由于忽略了母线的影响，k-3点短路电流与k-2点处相同。
4) 各车间配电线路阻抗和电抗计算
由图5-3所示，变电所到各车间配电线