本科毕业论文---阜宁新区中学双回路10kv变配电所设计.doc

扬州大学本科毕业设计(论文）

本科生毕业论文

毕业论文题目 阜宁新区中学双回路10KV变配电所设计
学 生 姓 名
所 在 学 院
专业及班级
指 导 教 师
完 成 日 期 2014年 6 月

摘 要
本设计针对阜宁新区中学10千伏变电所的有电负荷的现状、经济、综合技术等方面因素确定该地区的供电工程设计和技术应用为主线，论述了计算负荷，确定负荷数据，并进行无功功率补偿设计；供配电系统一次接线设计，选择变电所变压器台数、容量及型号变电所所址和型式的选择；计算短路电流选择各电线电缆导体截面及电线电缆的敷设；电器、电线电缆及其选择，变电所电气部分的设计以及供电系统的继电保护。设备的安装必须按照供配电系统设计规范GB50052－95、10kV及以下变电所设计规范GB50053－94、低压配电设计规范GB50054－95、民用建筑电气设计规范JGJ/T16－92等国家标准和范围规定，正确选择电器设备及正常情况下的监视系统和正常情况下的保护系统，考虑到各种人身安全的技术措施,接线应满足不同负荷的不中短供电要求。还要对变配电所电气装置布置及照明按照照明规范进行设计，在满足以上的情况满足的条件下，保障设计投资少。本论文的设计符合《10kV及以下变电所设计规范》以及《工业与民用配电设计手册》等相关规范，特别注重实用性、先进性、经济性，充分体现了我国供配电技术发展。
关键词：变电所，短路电流，负荷计算，系统主接线

I

Abstract
This design for 10 kv substation funing district middle school with the current situation of the electric load, economic and comprehensive technical factors determine the region's power engineering design and technology application as the main line, discusses the calculation of load, load data is determined, and reactive power compensation design; A power supply and distribution system wiring design, select the substation transformer sets, capacity and the selection of substation site and type; Calculation of short-circuit current choose the cable conductor cross section and the laying of wire and cable; Electrical appliances, wire and cable and selection, the design of the electrical substation and power system relay protection. Equipment installation must be in accordance with the power supply and distribution system design specifications GB50052-95, 10 kv and below GB50053-94 substation design standard, low voltage power distribution design specification GB50054-95, the civil construction electrical design specification (JGJ/T16-92）standard and scope of state regulations, such as the correct selection of electrical equipment and under normal circumstances the surveillance system and protection system under normal circumstances, considering all kinds of safety technical measures, should satisfy the requirement of the different load is not short of power supply wiring. Also to distribution electrical equipment arrangement and the design, the lighting shall be carried out in accordance with the lighting specification under the condition of meet the above conditions meet, security design and less investment. In this paper the design of conform to the specifications for design of substation 10 kv and below, and industrial and civil power distribution design manuals and other relevant specifications, with a special focus on practical, advanced, economical, fully embodies the power supply technology development in our country.
Key Words: Substation, short-circuit current, the system master wiring

II

目录
摘 要 I
1.负荷等级确定及供电电源 1
1.1 工程概况与设计参考资料 1
1.1.1工程概况 1
1.1.2设计参考项目 2
1.2 负荷等级确定 2
1.2.1 电力负荷的分级原则规定 2
1.2.2 供电电源的确定 3
2.负荷计算与无功补偿 4
2.1 负荷数据 4
2.2 用电设备的负荷计算 4
2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算 4
2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算 5
2.2.3 变电所负荷计算 6
3.供配电系统一次接线设计 7
3. 1 电压选择与电能质量 7
3.2 电力变压器的选择 7
3.2.1变压器型式选择 7
3.2.2变压器台数和容量选择 8
3.3 变电所电气主接线设计 12
3.3.1变电所电气主接线设计遵循的步骤及基本原则 12
3.3.2变电所电气主接线高压侧接线设计 13
3.3.3变电所电气主接线低压侧接线设计 14
4.短路电流计算与高低压电器选择 15
4.1 变电所高压侧短路电流计算 15
4.2 变电所低压侧短路电流计算 19
4.3 高压电器的选择 25
4.3.1 高压电器选择的一般要求 25
4.3.2 高压断路器的选择 25
4.3.3 高压熔断器的选择 27
4.3.4 电流互感器的选择 28
4.3.5 电压互感器的选择 30
4.4 低压电气设备选择校验 31
4.4.1低压选择校验项目 31
4.4.2低压空气断路器选择 31
4.4.3电流互感器选择校验 33
5.进出线电缆选择校验 34
5.1 高低压母线类型选择及敷设 34
5.1.1高压电源进线电缆选择及敷设 34
5.1.2高压电源出线电缆选择 35
5.2 变电所硬母线选择 35
5.2.1高压开关柜母线选择 35
5.2.2低压开关柜主母线选择 36
5.3 低压配电干线电缆选择 37
5.4 高压进出线电缆选择校验 39
5.5 低压出线电缆选择校验 41
6.变配电所的二次接线 43
6.1 二次接线 43
6.1.1概念 43
6.1.2操作电源回路 43
6.1.3电气测量回路 43
6.1.4高压断路器的控制和信号回路 43
6.1.5继电保护回路 44
6.2 继电保护设计 45
6.2.1保护配置 45
6.2.2整定计算 45
6.3 二次接线设计 45
6.3.1电气测量与电能计量回路设计 45
6.3.2高压断路器控制与信号回路设计 45
6.3.3中央信号装置设计 46
7.配变电所电气装置布置及照明设计 46
7.1 变电所的所址与结构形式 47
7.1.1变电所的所址选择 47
7.1.2变电所的结构形式 47
7.2 变电所的总体布置设计 47
7.3 变配电所的具体布置与结构设计 48
7.3.1高压配电装置布 48
7.3.2变压器布置 49
7.3.3 低压配电装置布置 49
7.4 变配电所电气照明设计 49
8.变电所接地装置布置 50
8.1 接地类型及要求 50
8.2 接地装置设计 50
8.2.1自然接地体和人工接地体 50
8.2.2接地装置计算 51
8.3 接地布置及等电位联结 51
8.4 防雷设计 52
致谢 53
参考文献 54
附 录 55

1.负荷等级确定及供电电源
1.1 工程概况与设计参考资料
1.1.1工程概况
教学照明电价负荷：
①     行政办公楼照明负荷容量120kW。Kd=0.8，cos=0.85。
②     教学楼照明负荷容量七幢每幢120kW。Kd=0.8，cos=0.85。
③     图书馆照明负荷容量150kW。Kd=0.8，cos=0.85。
④     实验楼照明负荷容量85 kW Kd=0.7，cos=0.85
⑤     食堂照明负荷容量每处100kW。Kd=0.85，cos=0.8。
⑥     超市及服务设施照明负荷容量80kW。Kd=0.9，cos=0.8。
⑦     锅炉房照明负荷10kW。Kd=0.8，cos=0.85。
生活照明电价负荷：学生宿舍公寓楼三幢每幢150kW。Kd=0.8，cos=0.8。
电力电价负荷：
①     食堂动力容量120kW。Kd=0.8，cos=0.8。
②     锅炉房动力容量80kW。Kd=0.8，cos=0.8。
③     行政楼电梯容量50kW。Kd=0.7，cos=0.8。
注：考虑变电所用电15kW，cos=0.85。各用电设备的负荷等级及其配电要求根据规范确定。
供电条件：
（1）供电部门提供双回路10kV电源，一用一备。
（2）电源进线处三相短路容量160MVA。
（3）采用高供高计，要求月平均功率因数不小于0.9。不同电价负荷，计量分开。
（4）考虑负荷发展，留有一路10kV电源出线备用，负荷容量630kVA。
（5）变配电所设于校区中心，为独立式，有人值班。低压最大供电距离350m。
其他资料
当地年最高气温为38℃，年平均气温为25℃，年最低气温－6℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为27℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。当地年雷暴日数为25天。当地地质平坦，海拔高度为100m，土壤为普通粘土。

1.1.2设计参考项目
1）毕业设计任务书
2）国家现行电气设计规范：
a）供配电系统设计规范 GB50052—95
b) 10kV及以下变电所设计规范 GB50053—94
c) 低压配电系统设计规范 GB50054—95
d）民用建筑电气设计规范 JGJ/T 16—92
e)建筑物防雷设计规范 GB50057-94
f)工业企业照明设计标准 GB50034-92
g)民用建筑电气设计规范 JGJ16-2008
h)电气工程电缆设计规范 GB50217-2007
i)低压电器施工及验收规范 GB50254-96
j)电力交流设备施工及验收规范 GB50255-96
k)电气照明装置施工及验收规范 GB50259-96
l)电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB50168-92
3)相关专业提供的条件
4) 当地供电部门有关管理规定
5）业主有关要求

1.2 负荷等级确定
1.2.1 电力负荷的分级原则规定
根据GB 50052—2009《供配电系统设计规范》的规定，用电负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人生安全、经济损失上所造成的影响程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷，并应符合表1-1的规定。

表1-1 负荷分级的原则
负荷分级
原则定义

一级负荷
1）中断供电将造成人身伤亡
2）中断供电将在政治、经济上造成重大损失
3）中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作
4）在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷
二级负荷
1）中断供电在政治、经济上造成较大损失
2）中断将影响重要单位的正常工作
三级负荷
不属于一级、二级负荷者

1.2.2 供电电源的确定
二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。两回线路与双重电源略有不同，两者都要求线路有两个独立部分，而后者还强调电源的相对独立。
在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路供电。当线路自配电所引出采用电缆线路时，应采用两回线路。这是考虑电缆发生故障后，有时检查故障点和修复需时较长，而一般架空线路修复方便。
三级负荷对供电方式无特殊要求，但在不增加投资或经济允许的情况下，也应尽量提高供电可靠性。
2.负荷计算与无功补偿
2.1 负荷数据
阜宁新区中学由两路10KV电源进线引自10KV配电所。设置10/0.4KV变电所一座，变电所内设置10KV配电柜、变压器2台和若干低压配电柜。两路10KV电源同时工作，互为备用，当一路电源故障时，另一路承担全部一二级负荷和部分三级负荷。变电所低压侧设无功补偿，补偿后功率因数不低于0.92。见表2-1。
表2-1 负荷数据

2.2 用电设备的负荷计算
2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算
照明负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算，详见表2-2.
(1)一组用电设备组计算负荷的确定
有功计算负荷：
无功计算负荷：Qc = Pc tanφ
视在计算负荷：
计算电流：
(2)多组用电设备组计算负荷的确定（K∑p 、K∑q为有功同时系数和无功同时系数）
总的有功计算负荷：Pc =K∑p · ∑Pc
总的无功计算负荷：Qc =K∑q · ∑Qc
总的视在负荷：
总的计算电流：
(3)无功补偿容量的确定 ：
补偿后的计算负荷为：

表2-2照明负荷低压配电干线负荷

2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算
电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算采用需要系数法计算，见下表
表2-3电力负荷低压配电干线负荷

2.2.3 变电所负荷计算
变电所负荷低压配电干线负荷计算采用需要系数法计算，见表2-4
表2-4变电所负荷低压配电干线负荷

3.供配电系统一次接线设计
3.1 电压选择与电能质量
本工程的总有功负荷1395.4KW，采用10KV供电。本工程为低层建筑，用电设备额定电压为220/380V,低压配电距离最长不大于200m。所以本工程只设置一座10/0.4KV变电所，对所有用电设备均采用低压220/380KV三相四线制TN-S系统配电。
本工程将采取下列措施以使电能质量满足规范要求：
（1） 变电所低压侧采用无功补偿，补偿后高压侧功率因数不低于0.92。
（2） 采用铜芯电缆，选择合适的导体截面，将电压损失限制在5%以内。
（3） 将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中。
(4) 照明与电力配电回路分开。对于较大容量的电力设备采用专线供电。

3.2电力变压器的选择
为了保证变配电所中电气装置的安全运行，根据GB50053-1994《10kV及以下变电所设计规范》的规定，变压器应符合容量、结构、使用场合等。电力变压器是供配电系统中的重要的不可或缺的设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中的一个主要问题。

3.2.1变压器型式选择
变压器类型选择见表3-1。
表3-1 变压器型式选择
序号
类 型
选择结果
依 据
1
变压器相数
3
根据用户需要和技术要求
2
变比及调压方式
10kV/0.4kV无载调压
10kV配电变压器一般采用无载调压方式
3
绕组型式
双绕组变压器
用户供电系统大多采用双绕组变压器
4
绝缘及冷却方式
干式风冷
用于室内，提高过载能力，防火
5
外壳防护等级
IP20
变压器和配电柜在附房内，防尘不防水
6
联结组
Dyn11
Dyn11联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，有利于故障切除等优点
7
型号
SC(B)10
此型号变压器损耗小，而且容量符合要求，防护等级较高，安全性高

3.2.2变压器台数和容量选择
（一）在工程设计中，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。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：
A、 有大量一级或二级负荷；
B、 季节性负荷变化较大，有利于变压器经济运行；
C、集中负荷容量较大的三级负荷。
当备用电源容量受限制时，将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供电，可以方便备用电源的切换。结合本学校的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。
由于本校区有二级重要负荷，考虑到供电可靠性，采用两路进线，一路经10kV公共市电架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻厂高压联络线。
变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053－1994的规定，结合本校区的实际情况，这里变电所采用独立式结构，有人值班，最大供电距离350m。
（二）变压器容量应根据负荷特点和经济运行进行选择。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，并且每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：
A、 满足总计算负荷的60%~70%，即
B、满足全部一、二级负荷的需求，即
表3-2变压器容量选择
序号
项目
计算负荷
选择两台变压器容量/kVA
1
视在计算负荷Sc/kVA
1358.7
2000
2
0.7Sc/kVA
951.1
4
变压器负荷率
T1
69%
1000

T2
66%
1000
综上所述，为了变压器的独立性和安全性，采用低损耗的SCB10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无励磁调压方式，分接头为±5%，联接组别为Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制。
其主要技术指标如下表所示：
表3-3 SCB10/0.4kV型变压器规格
变压器型号
额定
容量
kV·A
额定电压
kV
联结 组型 号
损耗
kW
空载
电流
%
短路
阻抗

高压
低压
空载
负载
SCB10/0.4kV
1000
10.5
0.4
Dyn11
2.03
11.0
0.9
6.0
附：参考尺寸（单位：mm）1260×1270×1700 质量（单位：kg）3060

（三）变压器负荷分配计算及补偿装置选择
变压器负荷分配计算及补偿装置选择见下表。
本工程取，，故
变压器T1无功补偿前的低压母线计算负荷为：

变压器T1无功自动补偿并联电容器装置的容量计算如下：
（1）补偿前的视在计算负荷及功率因数

（2）确定无功补偿容量
（3）选择电容器组数及每组容量
考虑到无功自动补偿控制器电容器投切的回路数为4、6、8、10、12等。故选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组数为12组，则需要安装的电容器单组容量为：

查询《治愈式低压并联电力电容器的主要技术数据》知，选择BSMJ0.4-15-3型治愈式并联电容器，每组容量，则总容量为12×15=180 kvar。实际最大负荷时的补偿容量为12×15=180 kvar。补偿后视在计算负荷以及功率因数为：
视在计算负荷：

功率因数：
故，满足要求。
表3-4 变压器T1的负荷计算

变压器T2无功补偿前的低压母线计算负荷：

变压器T2无功自动补偿并联电容器装置的容量计算如下：
（1） 补偿前的视在计算负荷及功率因数

（2）确定无功补偿容量

（3）选择电容器组数及每组容量
考虑到无功自动补偿控制器电容器投切的回路数为4、6、8、10、12等。故选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组数为12组，则需要安装的电容器单组容量为

查询《治愈式低压并联电力电容器的主要技术数据》知，选择BSMJ0.4-25-3型治愈式并联电容器，每组容量=20kvar，则总容量为12×20=240 kvar。实际最大负荷时的补偿容量为12×25=300 kvar。补偿后视在计算负荷以及功率因数为
视在计算负荷：

功率因数： 故满足要求。
表3-5 变压器T2的负荷计算

3.3变电所电气主接线设计
3.3.1变电所电气主接线设计遵循的步骤及基本原则
变电所电气主接线设计主接线设计遵循的步骤：
(1)根据已知条件确定供电电源电压及其进线回路数；
(2)根据负荷大小与性质选择主变压器的台数，容量及类型；
(3)拟定可能采用的主接线形式；
(4)考虑所用电与操作电源的取得；
(5)由公用电网供电还需确定电能计量方式；
(6)确定对负荷的配电方式和无功补偿方式；
(7)选择高低压开关电器；
通过各方案的技术经济比较，确定最终方案.确定相应的配电装置布置方案。
变电所电气一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济等方面。安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。
（1）可靠就是一次接线应符合电力负荷特别是一、二级负荷对供电可靠性的要求。可靠性不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度等因数有关，因此，对一次接线可能性的评价应客观、科学、全面和发展。
（2）灵活是用最少的切换来适应各种不同的运行方式，如变压器经济运行方式、电源线路备用方式等。检修时应操作简便，不致过多影响供电可靠性。另外，还应能适应负荷的发展，便于扩建。
（3）经济是一次接线在满足上述技术要求的前提下，尽量做到接线简化、投资省、占地少、运行费用低。
3.3.2变电所电气主接线高压侧接线设计
本工程由供电部门提供双回路10kV电源，一用一备，初步分析确定可能采用的主接线高压侧接线方案见图3-6。
考虑到本工程采用的是10kV双电源进线，双电源一用一备，故变压器一次侧采用单母线接线，二次侧采用分段单母线接线。
一次侧双电源供电进线一用一备单母线接线优点是简单、清晰、设备少，可以提高供电可靠性，所有电源进线和引出线都连接于同一组母线上，每一路进出线装有断路器，并配有继电保护装置，以便于线路或设备发生故障时自动跳闸。但是两路进线都必须有断路器，并且操作连锁，只有在工作电源进线断路器断开后，备用电源进线断路器才能接通，以保证两路电源不并列运行。二次侧采用分段单母线接线优点是可以提高供电的灵活性和可靠性。正常工作时，分段断路器断开运行，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电，当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
故本工程变电所电气主接线一次侧接线设计方案如图3-6。

图3-6 主接线方案
该方案确定后，本工程高压开关柜采用中置式手车柜，柜内配置真空断路器；低压配电屏采用抽出式柜，其插接头可起到隔离开关的作用，变压器采用低损耗双绕组干式变压器，联结组别为Dyn11，电压比为。在高压侧设有电能计量柜并设置在进线断路器之前，采用高供高计，不同电价负荷，计量分开，计量柜中设有计量专用的电流互感器与电压互感器。变电所所用电（指工作照明与检修用电、应急照明和操作电源用电等）电源直接由主变压器低压侧取得。该变电所负荷无功补偿除就地补偿外，还采用低压母线集中补偿方式，选用低压成套无功自动补偿装置，可与低压配电屏并排安装，无功自动补偿控制器电流采样用电流互感器安装在低压进线柜中。低压进线总开关和低压出线开关均采用低压断路器。两台变压器采用互为备用运行方式，正常运行时，低压母线分段断路器断开，当有一台变压器故障或应负荷较轻而退出运行时，断开其两侧的断路器，将低压母线分段断路器接通，此时由另一台变压器供电给重要负荷或全部轻负荷。

3.3.3变电所电气主接线低压侧接线设计
变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线采用单母线分段接线。
运行方式如下：正常运行时，两台变压器同时运行，母线断路器断开，两台变压器分别运行，各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联电路器，由另一台变压器承担全部二级负荷和部分三级负荷。
低压配电柜采用MNS(BWL3)-0.4型抽出式开关柜。MNS(BWL3)-0.4型抽出式开关柜抽屉层的抽出组件规格有1/2单元、1单元、2单元、4单元等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。

4. 短路电流计算与高低压电器选择
4.1 变电所高压侧短路电流计算
根据所设计的供配电系统一次接线，本工程变电所高压侧短路电流计算电路如图4.1所示。短路点k-1、k-2点选在变电所10kV母线上。
高压电网短路电流的计算公式：
三相对称短路电流初始值
三相短路容量
电力系统的电抗标幺值
电力线路的电抗标幺值
电力变压器的电抗标幺值
三相对称短路电流初始值
三相对称开断电流
三相稳态短路电流
三相短路电流峰值
三相短路冲击电流有效值
本工程配电系统如图4-1所示。电力系统变电所高压馈电线出口处在系统最大运行方式下的三相对称短路容量为，教学楼变电所在系统最大运行方式下，10kV母线上k-1点短路和两台变压器并联运行、分列运行情况下低压380V母线上k-2点三相短路时的上下功夫电流和短路容量计算如下：
根据《工业与民用配电设计手册》（第三版）知，10kV电力电缆单位长度每相阻抗值，根据GB/T 10228-2008《干式电力变压器技术参数和要求》知道，SCB10-1250/10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器，联接组别为Dyn11，。

图4-1 供配电系统高压侧的短路计算电路
1、 确定基准值
取100MV·A，10.5kV，0.4kV
而 =100MV·A/（×10. 5kV）=5.50kA
=100MV·A/（×0.4kV）=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
100MV·A/160 MV·A=0.625
（2）电力电缆
=0.10（Ω/kM）×5km×=0.45
（3）电力变压器
=4.8
绘制短路计算等效电路如图4-2所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。

图4-2 短路计算等效电路
3、 求k-1点的短路电路总阻抗标幺值以及三相短路电流和容量
（1）总阻抗标幺值
=0.625+0.45=1.075
（2）三相对称短路电流初始值
=5.50kA/1.075=5.12kA
（3）其他三相短路电流
=5.12kA
=2.55×5.12kA=13.06kA
=1.51×5.12kA=7.73kA
（4）三相短路容量
=100MV·A/1.075=93.02 MV·A
4、 求k-2点的短路电路总阻抗标幺值以及三相短路电流和短路容量
两台变压器并联运行情况下：
（1）总阻抗标幺值
∥=0.625+0.45+=3.475
（2）三相短路电流周期分量有效值41.54
=144.34kA/3.475=41.54kA
（3）其他三相短路电流
在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般，可取=1.6，因此=2.26，，则
41.54kA
=2.26=2.26×41.54kA=93.88 kA
=1.31×41.54kA=54.42 kA
（4）三相短路容量
=100MV·A/3.475=28.78 MV·A
两台变压器分列运行情况下：
（1）总阻抗标幺值
=0.625+0.45+4.8=5.875
（2）三相短路电流周期分量有效值
=144.34kA/5.875=24.57kA
（3）其他三相短路电流
24.57kA
=2.26=2.26×24.57kA=55.53 kA
=1.31×24.57kA=32.19 kA
（4）三相短路容量
=100MV·A/5.875=17.02 MV·A
故，本工程短路计算表，如下表4-3。
表4-3 高压短路计算表
4.2 变电所低压侧短路电流计算
本工程低压母线采用型号为TMY-3（125×10）+1（80×10）的铜母线，三相线路电线电缆型号为YJV-3×39+2×50，供电距离350米。求短路k-1、k-2、k-3处的三相短路电流和单相对地短路电流。本工程低压配电网络短路计算电路如图4-4。

图4-4 供配电系统低压侧的短路计算电路
1、计算有关电路元件的阻抗
（1）高压系统电抗（归算到400V侧）
每相阻抗:

相—保护导体阻抗为:

（2）变压器的阻抗
查询GB/T 10228-2008《干式电力变压器技术参数和要求》，SCB10-1250/10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器，Dyn11联接，。
每相阻抗为：

相—保护导体阻抗（Dyn11联接）为：

（3）母线和电缆的阻抗
对于母线W，查询《工业与民用配电设计手册》（第三版），得其20℃时单位长度每相阻抗r=0.019mΩ/m，相电抗x=0.105mΩ/m，相-保护导体电阻0.045 mΩ/m，=0.026 mΩ/m。
每相阻抗：

相—保护导体阻抗：

对于型号为YJV-3×39+2×50的电缆，查询《工业与民用配电设计手册》（第三版），得其20℃时单位长度每相阻抗r=0.185mΩ/m，相电抗x=0.077mΩ/m，相-保护导体电阻0.804 mΩ/m，=0.186 mΩ/m。
每相阻抗：

相—保护导体阻抗：

2、计算各短路点的短路电流
（1）求k-1点的三相，两相和单相短路电流
三相短路回路总阻抗：

三相短路电流：
21.78kA
短路电流冲击系数：
1.57
三相短路冲击电流：

单相对地短路回路的总相—保护导体阻抗为：

单相对地短路电流为：

（2）k-2点的三相，两相和单相短路电流
三相短路回路总阻抗：

三相短路电流：

短路电流冲击系数：

三相短路冲击电流：

单相对地短路回路的总相—保护导体阻抗为：

单相对地短路电流为：

（3）求k-3点的三相和单相短路电流
三相短路回路总阻抗：

三相短路电流：

短路电流冲击系数：

三相短路冲击电流：

单相对地短路回路的总相—保护导体阻抗为：

单相对地短路电流为：

采用欧姆法计算，计算结果见表4-5。
表4-5 低压短路计算表

4.3 高压电器的选择
4.3.1 高压电器选择的一般要求
高压电器的选择，必须贯彻国家的经济技术政策，达到技术先进、安全可靠、经济适用、符合国情的要求。除了应该满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求外，还应按当地使用环境条件校核。为了保证高压电器的安全可靠运行，选择高压电器的一般要求见表4-6。
表4-6 选择高压电器的一般要求
序号
选择项目
一般要求

1

正常工作条件
应满足电压、电流、频率、机械负荷等方面的要求；对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，则应该有开断电流能力的要求

2

短路条件
按最大可能的短路故障条件校验高压电器的动稳定性和热稳定性（熔断器不需要校验），对断路器还需要校验额定关合电流，对熔断器、断路器校验开断短路电流能力

3

环境条件
选用的高压电器应考虑电器的使用场合、环境温度、海拔，防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及湿热或干热地区的特点。
4
承受过电压能力及绝缘水平
应满足额定短时工频过电压及雷电冲击过电压下的绝缘配合要求

5

其他条件
按所选高电压电器的不同特点进行选择，包括开关电器的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负载及准确度等级选择

4.3.2 高压断路器的选择
根据本学校所在地区的外界环境条件，以及设备设置的后备保护动作时间为0.8s。高压断路器采用常熟开关制造有限公司生产的VD4-12-630A/20kA型户内高压真空断路器，配用弹簧操作机构，二次设备为DC110V。高压断路器的选择校验见