某企业35kv变电所电气设计方案(一次部分)-方案本科毕业论文.doc

南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文
某企业35kV变电所电气设计(一次部分)
摘 要
本篇毕业设计的课题是“某企业35kV变电所电气设计”，主要是关于强电部分的设计。本设计分别从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几个方面对变电站进行了阐述，并绘制出电气主接线图、电气总平面布置图、防雷与接地图等相关图纸。
由于存在两条独立电源进线，本次设计采用两台主变压器，并根据给定的计算负荷，选定额定容量为8000kVA变压器SZ11-8000/35。通过比较各种主接线方案的优缺点，最终确定35kV电压等级侧采用线变组接线方式；6kV电压等级侧采用单母分段式接线方式。在绘制出电气主接线简图的基础上，分别选择主变压器高低侧短路时作为短路点，计算出短路电流，从而作为选择及校验主要电气设备的依据。主要电气设备包括断路器、隔离开关、熔断器、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器。按正常工作条件下选择设备的额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验设备的热稳定、动稳定以及开关的开断能力。在主要电气设备都选定的基础上，可以绘制出最终的电气主接线图、平面布置图、防雷与接地图。

关键词：
主变压器，主接线方式，短路电流，电气设备
Abstract
This graduation thesis is about “Electric design for an enterprise”. It is mainly about the design of heavy current system. This design separately from the main connection, short-circuit current calculation, the main electrical equipment selection and so on several aspects of substation were introduced, and map out the main electrical wiring, electrical general layout, lightning protection and pick up the map and related drawings.
Because there are two separate power lines, the design uses two main transformers, and according to the given load, rated capacity of up to 8000kVA transformers SZ11-8000/35 is selected. By comparing the various advantages and disadvantages of main wiring scheme, finalize 35kV voltage line transformer connection 6kV voltage single-segment connection. Draw on the basis of main electrical wiring diagram, as a short circuit when you choose high and low-side short circuit of main transformer, calculation of short circuit current, so as the basis for selection and check the main electrical equipment. Main electrical equipment including circuit breakers, disconnections, fuse, current transformers, voltage transformers, bus, lightning arrester. Under normal operating conditions the rated current, rated voltage and model of the device, by short circuit case calibration device of thermal stability, stability and the breaking capacity of the switch. Major electrical equipment were selected on the basis of, you can draw out the final electrical wiring diagram, floor plan, lightning protection and grounding.
Key Words:
The Main Transformer, the Electricity Lord Connects the Line, the Short-circuit Current, the Electrical Equipment

II

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 本课题的研究意义及目的 1
1.2 本课题的国内外研究现状 1
1.3 本课题主要资料 2
1.4 本文所做的工作与论文结构 2
第2章 电力负荷的分级和计算 3
2.1 负荷分级与供电要求 3
2.1.1 负荷的定义 3
2.1.2 负荷分级 3
2.2 电力负荷的计算 3
2.2.1 负荷计算的目的 3
2.2.2 负荷计算方法 4
第3章 电气主接线和变压器的选择 6
3.1 电气主接线的选择 6
3.1.1 电气主接线的基本要求 6
3.1.2 电气主接线的形式 6
3.1.3 主接线方案的选择 8
3.2 变压器的选择 9
3.2.1 变压器类型的选择 9
3.2.2 变压器台数的选择 9
3.2.3 变压器容量的选择 9
第4章 短路电流计算 11
4.1 短路电流计算的目的和意义 11
4.2 短路点的确定和短路电流计算方法 11
4.3 最大运行方式下短路电流 12
4.4 最小运行方式下短路电流 14
第5章 电气设备的选择 17
5.1 高压断路器的选择 19
5.1.1 35kV进线断路器 19
5.1.2 6kV进线断路器 20
5.1.3 6kV出线断路器 20
5.2 电流互感器的选择 20
5.2.1 35kV进线电流互感器 21
5.2.2 6kV进线电流互感器 21
5.2.3 6kV出线电流互感器 22
5.3 电压互感器的选择 22
5.3.1 35kV线路侧电压互感器 23
5.3.2 6kV线路侧电压互感器 23
5.4 高压熔断器的选择 23
5.5 接地开关的选择 24
5.5.1 35kV侧接地开关 24
5.5.2 6kV侧接地开关 24
5.6 避雷器的选择 25
5.6.1 35kV侧避雷器 25
5.6.2 6kV侧避雷器 26
5.7 母线的选择 26
5.7.1 主变35kV母线 27
5.7.2 主变6kV母线 28
5.8 电源进线和出线电缆的选择 29
5.8.1 35kV电源进线 29
5.8.2 6kV出线电缆 30
5.9 开关柜的选择 31
5.9.1 35kV高压开关柜 31
5.9.2 6kV高压开关柜 32
第6章 防雷与接地 33
6.1 防雷及过电压保护 33
6.1.1 雷击的危害 33
6.1.2 本变电所的防雷保护 33
6.2 接地 36
6.1.1 接地的基本概念 36
6.1.2 接地的分类 36
6.1.3 本变电所接地装置布置 37
结束语 39
谢 辞 40
参考文献 41
附 录 42

第1章 绪论
1.1 本课题的研究意义及目的
进入21世纪后，我国电力仍将以较高的速度和更大的规模发展，电源和电网建设的任务仍很重。作为发电厂和用户的中间环节，变换和分配电能的重要组成部分，将面临电力体制改革和技术创新能力的双重挑战，如何合理的设计一个变电所，使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需要，促使电网互联范围的不断扩大，是这次设计的主要目的。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用。随着高新技术的发展和应用，对电能质量和供电可靠提出了新的要求，高压、超高压变电站的设计和运行系统必须适应这种新形势，因此，改善电网结构，提高供电能力与可靠性以及综合自动化程度，以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目标。变电所研究对工业生产及国民经济具有重要的促进作用。
通过本课题的设计和研究，进一步深化理论技术方面，培养自身实践动手能力、分析研究及科技创新能力。通过对本课题的研究，可以进一步了解相关技术发展状况，紧跟时代脉搏，锻炼自身科学分析问题、解决问题和独立研究等方面的能力。
1.2 本课题的国内外研究现状
国内：现阶段我国主要进行的变电站典型设计，是通过对现有变电站样本进行评估、类比、组合，形成典型化设计方案，并以新技术为依托，不断优化，形成一系列定制化产品，满足城市、农村电网建设需求。通过变电站典型设计，归并工程流程,统一技术标准，提高工作效率，降低项目实施不确定性，加快工程建设进度，降低将来运行成本。变电站典型设计是将技术与管理相结合，通过典型化、标准化，提高工程整体效益。现在国家正在重点发展电网，形成全国统一的联合电网。
国际（国外）：目前一些发达国家的电能极度紧缺，电力资源紧缺是制约他们发展的一个重要因数。为了满足需求这些国家通过各种方式来降低电能的损耗，比如说增高电压就是一种比较方便、实用的方法，这些国家已经形成了比较完善的变电设计理论。比较完善的变电站设计理论是真正做到了节约、集约、高效等特点。总之，发达国家通过改善变电站结构，降低变电站功率损耗，尽可能地提高变电所的灵活性，最终达到提高经济性的目的。
1.3 本课题主要资料
1.本变电所西南8km处有一区域变电所，新建总降压变电所电源由区域变电所两路35kV架空线供电，区域变电所35kV母线上的短路容量为980MVA，680MVA。系统要求新建变电所继电保护时间不大于2秒，功率因数。
2.负荷资料
表1-1 高压电动机
型号
额定电压(kV)
额定容量(每台kW)
效率%
功率
因数
起动
倍数
台数
线路长度(M)
异步电动机
YR5001-4
6
630
0.9
0.85
4.5
4
415
异步电动机
Y4501-4
6
250
0.9
0.84
4.2
4
220
同步电动机
T630M-4
6
1000
0.9
-0.9
5.3
2
130

表2-2 车间变电所
变电所
变压器型号
额定容量（kVA）
额定电压（kV）
台数
计算容量(每台T)
供电线路长度（M）
高压
低压
P(kW)
Q(kvar)
1号
S11
1000
6
0.4
2
700
455
400
2号
S11
1250
6
0.4
2
820
540
200
3号
S11
800
6
0.4
2
580
430
400
4号
S11
1000
6
0.4
2
720
380
100
3.气象、土壤资料按南京地区考虑；操作电源：直流220V；电能计量：采用高供高计，两路35kV进线各设置计量专用的电流、电压互感器及计量屏；设计两台所用变。
1.4 本文所做的工作与论文结构
本文以某企业35kV变电所设计为研究课题，着重介绍了35kV变电所电气主接线、电气平面布置、设备选型、防雷接地等方面的设计。主要结合理论知识，分析原始材料，首先进行负荷计算，根据功率因数要求进行无功补偿。并进行变压器的选择，确定总降压变电所主接线形式。通过短路电流计算，选择各种电气设备，包括变压器、断路器、隔离开关、互感器和母线等，并对它们进行校验。最后设计防雷和接地保护装置。

第2章 电力负荷的分级和计算
2.1 负荷分级与供电要求
2.1.1 负荷的定义
负荷指发电机或变电所供给用户的电力。其衡量标准为电气设备（发电机、变压器和线路中通过的功率或电流，而不是它们的阻抗。
2.1.2 负荷分级
按照用电设备对供电可靠性要求的不同，以及中断供电在政治上、经济上所造成的影响和损失的大小，把电力负荷分为三级。
1．一级负荷：属下列情况之一均为一级负荷：
①中断供电将造成人身伤亡者；
②中断供电将造成重大政治影响者；
③中断供电将造成重大经济损失者；
④中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。
一级负荷对供电电源的要求：两个独立电源供电，特殊重要的由两个独立的电源点供电，增设应急电源。
2．二级负荷：属下列情况之一均为二级负荷：
①中断供电将造成较大政治影响者；
②中断供电将造成较大经济损失者；
③中断供电将造成设备局部损坏、大量减产等。
二级负荷对供电电源的要求：两回路供电，当负荷较小或者两回线有困难时，允许采用6kV及以上一回专用线路供电。
3．三级负荷：不属于一级、二级的负荷为三级负荷。
三级负荷对供电电源的要求：无特殊要求，可由一回线供电。
2.2 电力负荷的计算
2.2.1 负荷计算的目的
负荷计算主要是确定计算负荷。计算负荷是进行供电系统设计，选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。在做供配电设计时，首先要知道用电量有多少，这就需要进行负荷计算。准确的负荷计算，使设计工作建立在可靠的基础上，做出来的设计方案比较经济合理。若负荷计算过大，将造成投资和设备器材的浪费；负荷计算过小，则因设备承受不了实际的负荷电流而发热，加速绝缘老化，直至损坏设备，影响安全供电。所以，电力负荷的计算是做供配电设计时首先要解决的问题，应想办法把实际使用的负荷尽量正确地计算出来。
2.2.2 负荷计算方法
工厂负荷计算的方法主要有需要系数法、二项式法、利用系数法和单位产品耗电法。接自配电线路上用电设备组的多台设备不可能同时运转，即使都运行的设备又不可能都是满负荷，因此对工业用电设备组的负荷计算，均采用需要系数法和二项式法计算。需要系数法计算比较简单，适用于方案估算并且接近实际负荷，故本厂的负荷计算一律用需要系数法。
需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用这种方法计算时，可由负荷到电源逐级计算，即首先按需要系数法求得车间低压侧有功及无功计算负荷加上本车间变电所变压器的有功及无功损耗，即得本车间变电所高压侧负荷；其次将全厂各车间变电所高压侧负荷相加，同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数（有功及无功均取0.9），便得工厂降压变电站低压侧计算负荷，然后再考虑无功影响及降压变电站主变的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。
计算公式
用电设备组的计算负荷
kW （2-1）
（2-2）
kvar （2-3）
kVA （2-4）
A （2-5）
负荷计算如下表2-1所示。

42

表2-1 负荷计算
用电设备组
额定容量Pe
（每台）kW/kva
台数
功率
因数
cosα
tan α
需要
系数
Kd
有功计算
负荷
Pca（kW）
无功计算负荷
Qca（kvar）
视在计算负荷
Sca（kVA）
计算电流（A）
车间变压器
有功损耗
△PT(kW)
车间变压器
无功损耗
△QT（kvar）
异步电动机
YR5001-4
630
4
0.85
0.62
0.8
2016
1249.92
2372.04
54.3

异步电动机
Y4501-5
250
4
0.84
0.646
0.8
800
516.80
952.41
26.0

同步电动机
T630M-4
1000
2
-0.9
-0.484
0.8
1600
-774.40
1777.55
81.5

车间变压器1号S11
1000
2

1400
910.00
1669.76
76.5
25.05
100.19
车间变压器2号S11
1250
2

1640
1080.00
1963.67
90.0
29.46
117.82
车间变压器3号S11
800
2

1160
860.00
1444.02
66.2
21.66
86.64
车间变压器4号S11
1000
2

1440
760.00
1628.25
74.6
24.42
97.70
车间

10156.59
5004.66

同时系数

0.9
0.9

主变低压侧

9140.93
4504.20
10190.40

主变损耗

305.71
1222.85

总计算负荷

9446.64
5727.04
11047.08

总功率因数

0.86

第3章 电气主接线和变压器的选择
3.1 电气主接线的选择
3.1.1 电气主接线的基本要求
对电气主接线的基本要求，概括地说应包括安全性、可靠性、灵活性和经济性。
1．安全性。必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。
2. 可靠性。能满足各级用电负荷供电可靠性要求。对三级负荷采用单电源供电即可；对于一级和二级负荷占大多数的用户，应由两个独立电源供电；对特殊重要的一级负荷，应由两个独立电源点供电。
同时具备下列两个条件的发电厂、变电所的不同母线就属于独立电源：
（1）每段母线的电源来自不同的发电机；
（2）每段母线之间无联系，或虽有联系但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。
独立电源点是指独立电源来自不同地点，当其中任一独立电源点因故障停电时，并不影响其他电源继续供电。
3．灵活性。主接线应在安全、可靠的前提下，力求接线简单运行灵活，应能适应各种可能的运行方式的要求。
4．经济性。在满足以上要求的条件下，力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用。
5．可扩展性。电气主接线在设计时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时要兼顾到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地在保证供电的情况下完成过渡方案的实施。
3.1.2 电气主接线的形式
变电所的主接线可以分为有汇流母线的主接线和无汇流母线的主接线两大类。有汇流母线的主接线又可分为单母线接线和双母线接线；无汇流母线的主接线又可分为单元接线、桥式接线和多角接线。
35~110kV变电所的主接线形式有多种，其中常见的有：
1．线路-变压器组接线
适用于只有一回进线和一回出线，变电所装设单台变压器的场合。见图3-1。

图3-1 线-变组接线
2．单母线接线
所有电源和引出线回路都连接于同一汇流母线上。见图3-2。
3．单母线分段接线
母线分段后，对于重要的用户可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电。在正常情况下，一般采用分列运行方式，即正常时分段断路器QF3是断开的，在QF3上装有备用电源自动投入装置，当任一电源失电后，QF3自动接通，保证全部线路继续供电。见图3-3。

图3-2 单母线接线 图3-3 单母分段接线
4．桥式接线
当只有两台变压器和两条线路时，可采用桥式接线。广泛使用于及以下的变电所中，具有两路电源的工厂企业变电所也普遍采用，还可以作为建设初期的过度接线。按桥断路器的位置可分为：
（1）内桥式接线。桥断路器在进线断路器的内侧（即变压器侧）。适用于进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需经常投切的场合。见图3-4。
（2）外桥式接线。桥断路器在进线断路器的外侧（即进线侧）。适用于进线线路较短，负荷变化较大，变压器需要经常切换或电网有穿越功率经过的的场合。见图3-5。

图3-4 内桥式接线 图3-5 外桥式接线
3.1.3 主接线方案的选择
1．方案比较
以上介绍的常见的几种主接线形式其技术比较见表3-1。
表3-1 主接线方案比较
方案
优点
缺点
线-变组接线
接线简单清晰；所使用的设备少，节约投资。
主接线中任一设备（包括线路）故障或检修时，全部负荷都将停电，可靠性差。
单母接线
接线简单清晰；便于进出线；操作方便。
母线或连接于母线上的任隔离开关故障或检修时都将响全部负荷的用电，可靠性和灵活性差。
单母分段接线
接线简单清晰；操作方便；便于扩建；可靠性和灵活性高。
增加了断路器的数量，投资较大。
内桥接线
接线简单清晰；四条回路使用三台断路器，线路投切比较方便。
变压器的投切比较复杂。
外桥接线
装置简单清晰；工作可靠灵活变压器切换比较方便。
不适用于线路需要经常切换的情况。
2．方案确定
从表中各种主接线形式的优缺点比较及其适用场合来分析，经济性最好的是线-变组接线，一台主变只用一个断路器，且由于是双线-变组接线，满足N-1供电可靠性要求，在一台主变停运后均能向用户正常供电，所以35kV侧采用线-变组接线。6kV侧单母分段接线，用户可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电，当任一祖母线故障或检修时，用户仍可通过正常母线继续供电；而两段母线同时故障检修的概率很小，大大提高了对重要用户的供电可靠性。
3.2 变压器的选择
3.2.1 变压器类型的选择
一般正常环境的变电站，可选用油浸式变压器，且优先选用SL11等系列低损耗电力变压器。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应所用防尘型或者防腐蚀型变压器，例如：SL15等系列全密封式变压器，其具有防震、防尘、防腐蚀的性能，并能与爆炸性气体相隔绝。多层或高层主体建筑内变电所，宜选用干式变压器，例如环氧树脂浇注干式变压器。
本变电站属于化工企业，选用油浸式低损耗系列变压器。
3.2.2 变压器台数的选择
变压器台数的选择要依据以下原则：
1．为满足负荷对供电可靠性的要求，根据负荷等级确定变压器的台数，对具有大量一、二级负荷或只有大量二级负荷，宜采用两台及以上变压器，当一台故障或检修时，另一台仍能正常工作。
2．负荷容量大而集中时，虽然负荷只为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。
3．对于季节负荷或昼夜负荷变化较大时，从供电的经济角度考虑；为了方便、灵活地投切变压器，也可选择两台变压器。
由于本变电站是两路电源进线，负荷多为一、二级负荷，因此需要两台变压器。
3.2.3 变压器容量的选择
变压器的选择要考虑到负荷将来可能增加和改造的可能性，必要时最好留有一定的富余。在负荷系数较低的场合，实际应用中一般都允许变压器超过额定负荷为峰值提供电力，而不必为短时的峰值负荷让变压器选择特别大的容量。实际应用变压器的选择还要考虑到开关电器的电流容量和分断容量以及导体的载流量。
本站装有两台主变压器，且两台变压器互为暗备用。每台主变压器的容量应不小于总的计算负荷的60%，一般选取为70%，即

同时每台主变压器的容量应不小于全部一、二级负荷之和。因此每台主变压器的容量可选为8000kVA。
综上，可以选择系列低损耗、低噪声三相双绕组有载调压电力变压器,其技术数据如表3-2所示。
由于变压器出线为短线路，仅需补偿一、二次绕组5%电压损失，所以变压器低压侧额定电压为6.3kV。

表3-2 变压器SZ11-8000/35的技术数据
型号
额定
容量
(kV·A)
额定电压
(kV)
空载
电流
(%)
空载
损耗
(kW)
负载
损耗
(kW)
阻抗电压
(%)
连结组 标号
高
压
低
压
SZ11-8000/35
8000
353×2.5%
6.3
0.66
9.8
42.6
7.5
Yd11

外形尺寸为长3980mm，宽2550mm，高3500mm。

第4章 短路电流计算
4.1 短路电流计算的目的和意义
短路电流计算是供配电系统设计与运行的基础，主要用于解决以下问题：
1．选择和校验各种电气设备，如断路器、互感器、电抗器、母线等；
2．合理配置继电保护和自动装置；
3．作为选择和评价电气主接线方案的依据。
4.2 短路点的确定和短路电流计算方法
短路一般用户计算短路电流都是为了选择设备的需要，设备安装在哪里，哪里就是计算短路电流的短路点。但当一段导体的阻抗比较小，可以忽略不计时，某一范围内的短路电流值是近似相等的，如高压母线、低压母线、变压器高压侧、变压器低压侧、设备接入端等；人们也常用几个代表性的点来说明某一供电系统的整体短路水平，这几个点就是常说的计算短路电流的短路点。因此选择主变压器高低压侧作为短路点。
无穷大容量电源系统的三相短路电流采用标幺值法计算。取元件所在电压等级的平均额定电压为基准电压，并可以近似认为电气设备（除电抗器外）的额定电压与所在电压等级的平均额定电压相等。这样对于多电压级电路，各元件阻抗标幺值无需进行电压换算。
首先要根据原始数据计算短路回路中个元件的阻抗及短路回路中的总阻抗。设基准功率为SB，取元件所在电压级的平均额定电压Uav为基准电压UB。
本变电站系统图可简化如图4-1所示。

图4-1 变电站系统图
设SB=100MVA，UB=Uav，则有各元件的电抗标幺值如下：
1．系统
当系统在最大运行方式下运行时，系统电抗最小，短路电流最大。
X1=X2=X*S1max= X*S2max===0.1020
当系统在最小运行方式下运行时，系统电抗最大，短路电流最小。
X1=X2=X*S1min=X*S2min= ==0.1471
35kV架空进线：X0=0.40Ω/km，L1=8km。
X3=X4=X*L1=X*L2=0.2337
2．变压器
X5=X6=X*T ===0.9375
由以上计算可画出对应状态下的等值电路图4-2。

图4-2 等值电路图
4.3 最大运行方式下短路电流
系统最大运行方式下具有最大的短路电流，简化电路为：

图4-3 最大运行方式下等值电路图
主变高压侧短路电流计算：
从上节的计算可知，当主变的高压侧短路，即K1点发生短路时，系统至主变高压侧的总电抗为：
X*K1=X1+X3=0.1020+0.2337=0.3357
K1点的基准电流IB为：
IB===1.56(kA)
所以，K1点短路时，其短路电流的次暂态值为：
IK1′′===4.65（kA)
短路电流冲击值为：
ish=KshIK1′′=2.55×4.65=11.86(kA)
次暂态短路功率为：
S′′=Uav IK1′′=×37×4.65=298.0(MV·A)
主变低压侧短路电流计算
主变低压侧短路，即K2点发生短路。
K2点的基准电流IB为：
IB===9.16(kA)
短路回路的总阻抗为：
X*K2=X1+X3+X5=0.1020+0.2337+0.9375=1.2732
所以，短路电流的次暂态值为：
IK2′′===7.19(kA)
短路电流冲击值为：
ish=KshIK2′′=2.55×7.19=18.33(kA)
次暂态短路功率为：
S′′=Uav IK2′′=×6.3×7.19=78.5(MV·A)
综上所述短路电流计算结果如下表4-1所示

表4-1 最大运行方式下短路电流计算表
短路地点
短路点编号
短路电流次暂态值（kA）
短路电流稳态值 （kA）
短路电流冲击值 （kA）
次暂态短路功率（MV·A）
35 kV母线
K1
4.65
4.65
11.86
298.0
6 kV母线
K2
7.19
7.19
18.33
78.5

4.4 最小运行方式下短路电流
系统最小运行方式下具有最小的短路电流，简化电路为：

图4-4 最小运行方式下等值电路图
主变高压侧短路电流计算：
从上节的计算可知，当主变的高压侧短路，即K1点发生短路时，系统至主变高压侧的总电抗为：
X*K1=X1+X3=0.1471+0.2337=0.3808
K1点的基准电流IB为：
IB===1.56(kA)
所以，K1点短路时，其短路电流的次暂态值为：
IK1′′===4.10（kA)

短路电流冲击值为：
ish=KshIK1′′=2.55×4.10=10.46(kA)
次暂态短路功率为：
S′′=Uav IK1′′=×37×4.10=262.8(MV·A)
主变低压侧短路电流计算
主变低压侧短路，即K2点发生短路。
K2点的基准电流IB为：
IB===9.16(kA)
短路回路的总阻抗为：
X*K2=X1+X3+X5=0.1471+0.2337+0.9375=1.3183
所以，短路电流的次暂态值为：
IK2′′===6.95(kA)
短路电流冲击值为：
ish=KshIK2′′=2.55×6.95=17.72(kA)
次暂态短路功率为：
S′′=Uav IK2′′=×6.3×6.95=75.8(MV·A)
综上所述短路电流计算结果如下表4-2所示。

表4-2 最小运行方式下短路电流计算表
短路地点
短路点编号
短路电流次暂态值（kA）
短路电流稳态值 （kA）
短路电流冲击值 （kA）
次暂态短路功率（MV·A）
35 kV母线
K1
4.10
4.10
10.46
262.8
6 kV母线
K2
6.95
6.95
17.72
75.8
最大最小运行方式下短路电流计算表4-3如下所示。

表4-3 短路电流计算表
短路地点
短路点编号
运行方式
短路电流次暂态值（kA）
短路电流稳态值 （kA）
短路电流冲击值 （kA）
次暂态短路功率（MV·A）
35 kV母线
K1
最大运行方式
4.65
4.65
11.86
298.0
最小运行方式
4.10
4.10
10.46
262.8
6 kV母线
K2
最大运行方式
7.19
7.19
18.33
78.5
最小运行方式
6.95
6.95
17.72
75.8

第5章 电气设备的选择
电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，选择合适的电气设备，尽量采用新技术，节约投资。
电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不完全一样，具体选择方法也不完全相同，但其基本要求是一致的。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择设备的额定电流，额定电压及型号，按短路情况下校验设备的热稳定、动稳定以及开关的开断能力。
1．按正常工作条件选择电器
（1）额定电压的选择
在选择电器时，一般可按照电器的额定电压不低于装置地点的电网额定电压的条件来选择，即
（5-1）
（2）额定电流的选择
电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即
（5-2）
2．按短路情况下校验电器
（1）短路热稳定性的校验
短路电流通过电器时，电器各部分温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为：
（5-3）
式中 ——短路电流的稳态值，kA；
——短路电流假想时间，一般取1.1s；
——电器允许通过的热稳定电流和时间，kA；
——设备的热稳定时间，一般厂家提供的热稳定计算时间为3s或4s。
（2）短路动稳定性的校验
电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为
（5-4）
式中 ——短路电流冲击值，kA；
——电器允许通过的动稳定电流，kA。
下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：
1）熔断器保护的电器，其热稳定由熔断器时间保证，故可不校验热稳定。
2）采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。
3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不校验动、热稳定。
（3）开关设备断流能力的校验
对要求能开断短路电流的开关设备，如：断路器、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即
（5-5）
式中 ——三相最大短路电流与最大短路容量；
——断路器的开断电流与开断容量。
供配电系统中的各种电气设备由于工作原理和特性不同，选择和校验的项目也有所不同，常用高压电气设备选择和校验项目如表5-1所示。

表5-1 高压一次设备的选择和校验项目

序号

设备名称
选择项目
校验项目

额定
电压
（kV）

额定
电流
（A）

装置类型
（户内/户外）

准确 度级

短路电流

开断
能力
（kA）

二次容量
热
稳定
动
稳定
1
高压断路器
√
√
√

√
√
√

2
电压互感器
√

√

√
3
电流互感器
√
√
√
√
√
√

√
4
高压隔离开关
√
√
√

√
√

5
高压负荷开关
√
√
√

√
√
√

6
高压熔断器
√
√
√

√

7
母线

√
√

√
√

各电压级线路的计算电流：
35kV线路计算电流为：

6kV线路计算电流为：

6kV侧出线最大计算负荷为

最大计算电流为

5.1 高压断路器的选择
断路器是变配电系统中最重要的