某冶金机械制造厂总降压变电所及配电系统设计.doc

目 录

摘要 I
Abstract…………………………………………………………………………………………....1
第一章 绪论 1
1.1 工厂供电意义和规定 1
1.2 工厂供电设计一般原则 1
第二章 设计任务及原始资料 4
2.1 设计任务 4
2.2 原始资料 4
第三章 负荷计算及无功功率赔偿 6
3．1负荷计算 6
3.1.1 负荷计算意义 6
3.1.2 按需要系数法确定计算负荷 6
3.2 无功功率赔偿 8
第四章 主变压器选择与主接线方案设计 11
4.1 主变压器选择 11
4.1.1 35kV/6kV变压器选择 11
4.1.2 6kV/380V变压器选择 11
4.2 工厂主接线方案比较 11
4.2.1 工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较 11
4.2.2 工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较 12
4.3 总降压变电所电气主接线设计 12
4.4 高下压配电柜选择 13
第五章 短路电流计算 14
5.1 三相短路电流计算目 14
5.2 短路电流计算 14
第六章 电气设备选型及校验 16
6.1 电气设备选择与校验条件与项目 16
6.2 设备选择 16
6.2.1 断路器选择 16
6.2.2 隔离开关选择 17
6.2.3 高压熔断器选择 19
6.2.4 电压互感器选择 20
6.2.5 电流互感器选择 20
6.3 母线与各电压等级出线选择 22
6.3.1 6kV母线选择 22
6.3.2 选择35kV线路导线 23
6.3.3 6kV出线选择 24
第七章 继电保护选择 30
7.1 35kV侧电压互感器二次回路方案与继电保护整定 30
7.1.1 35kV主变压器保护 30
7.1.2 6kV变压器保护 31
7.1.3 6kV母线保护 31
7.1.4 6kV出线保护 31
第八章 防雷保护和接地装置设计 32
8.1防雷保护 32
8.1.1架空线路防雷措施 32
8.1.2 变配电所防雷措施 32
8.2接地装置 32
8.2.1确定此配电所公共接地装置 32
结 论 33
参照文献（References） 34
道谢 35
附录A 36
附录B 46
附录C 49

某冶金机械制造厂总降压变电所及配电系统设计
专业：电气工程及其自动化 学号：44 姓名：祁成龙 指导老师：许仙明

摘要:厂总降压变电所是工厂供配电重要构成部分，它直接影响整个工厂供电可靠运行，同步它又是联络发电厂和顾客中间环节，起着变换、接受和分派电能作用。电气主接线是总降压变电所重要环节，电气主接线确定直接关系着全厂电气设备选择、配电装置布置、继电保护和自动装置确实定，是决定变电所电气部分技术经济性能关键原因。
本设计是35/6kV降压变电所及高压配电系统设计。首先，进行车间负荷记录和无功功率赔偿，确定主变压器及各车间变压器；从技术和经济等方面，通过了两种方案比较，选择经济、可靠、运行灵活主接线一次方案。另一方面，进行短路计算和设备选择、校验；然后，确定工厂电源进线、母线和高压配电线路。最终，进行二次回路方案、整定继电保护、防雷保护和接地装置设计。
设计成果可以满足精益冶金机械修造厂供电可靠性，并保证各车间电气设备稳定运行。
关键词：负荷计算；变电所主接线；继电保护

第一章 绪论
1.1 工厂供电意义和规定
工厂供电，就是指工厂所需电能供应和分派，亦称工厂配电。
众所周知，电能是现代工业生产重要能源和动力。电能既易于由其他形式能量转换而来，又易于转换为其他形式能量以供应用；电能输送分派既简朴经济，又便于控制、调整和测量，有助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重要能源和动力，不过它在产品成本中所占比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占比重多少，而在于工业生产实现电气化后来可以大大增长产量，提高产品质量，提高劳动生产率，减少生产成本，减轻工人劳动强度，改善工人劳动条件，有助于实现生产过程自动化。从另首先来说，假如工厂电能供应忽然中断，则对工业生产也许导致严重后果。
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，具有十分重要意义。由于能源节省是工厂供电工作一种重要方面，而能源节省对于国家经济建设具有十分重要战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节省能源、支援国家经济建设，也具有重大作用。
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需要，并做好节能工作，就必须到达如下基本规定：
（1） 安全 在电能供应、分派和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
（2） 可靠 应满足电能顾客对供电可靠性规定。
（3） 优质 应满足电能顾客对电压和频率等质量规定
（4） 经济 供电系统投资要少，运行费用要低，并尽量地节省电能和减少有色金属消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、目前和长远等关系，既要照顾局部目前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
1.2 工厂供电设计一般原则
按照国标GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及如下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等规定，进行工厂供电设计必须遵照如下原则：
（1） 遵守规程、执行政策；
必须遵守国家有关规定及原则，执行国家有关方针政策，包括节省能源，节省有色金属等技术经济政策。
（2） 安全可靠、先进合理；
应做到保障人身和设备安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进电气产品。
（3） 近期为主、考虑发展；
应根据工作特点、规模和发展规划，对处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合，合适考虑扩建也许性。
（4） 全局出发、统筹兼顾。
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中重要构成部分。工厂供电设计质量直接影响到工厂生产及发展。作为从事工厂供电工作人员，有必要理解和掌握工厂供电设计有关知识，以便适应设计工作需要。
1.3 设计内容及环节
全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间负荷数量和性质，生产工艺对负荷规定，以及负荷布局，结合国家供电状况。处理对各部门安全可靠，经济分派电能问题。其基本内容有如下几方面：
1、负荷计算
全厂总降压变电所负荷计算，是在车间负荷计算基础上进行。考虑车间变电所变压器功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、体现计算成果。
2、工厂总降压变电所位置和主变压器台数及容量选择
参照电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所有关原因，结合全厂计算负荷以及扩建和备用需要，确定变压器台数和容量。
3、工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数，负荷规定可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它基本规定，即要安全可靠有要灵活经济，安装轻易维修以便。4、厂区高压配电系统设计
根据厂内负荷状况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参照负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不一样放案可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路构造与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设规定和架空线路杆位明细表以及工程预算书体现设计成果。
5、工厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电，一般为国家电网末端负荷，其容量运行不不小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不一样运行方式下短 路参数，求出不一样运行方式下各点三相及两相短路电流。
6、改善功率因数装置设计
按负荷计算求出总降压变电所功率因数，通过查表或计算求出到达供电部门规定数值所需赔偿无功率。由手册或厂品样本选用所需 移相 电容器规格和数量，并选用合适电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。
7、变电所高、低压侧设备选择
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检查。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算体现设计成果。
8、继电保护及二次结线设计
为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置对应控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检查其敏捷系数。
设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆构成变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料体现设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路保护屏和控制屏屏面布置图。
9、变电所防雷装置设计
参照当地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击避雷针保护范围计算，防止产生反击现象空间距离计算，按避雷器基本参数选择防雷电冲击波避雷器规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大容许安装距离检查以及冲击接地 电阻计算。
10、 专题设计
11、总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算成果，参照国家有关规程规定，进行内外变、配电装置总体布置和施工设计。

第二章 设计任务及原始资料
2.1 设计任务
完毕某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计
2.2 原始资料
1. 生产任务及车间构成
本厂重要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备配件生产，即以生产铸造、铸造、铆焊、毛坯件为主体，生产规模为：铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨、铆焊件2千5百吨。
本厂车间构成：
(1) 铸钢车间；（2）铸铁车间；（3）铸造车间；（4）铆焊车间；（5）木型间
木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场；（9）空压站；（10）锅炉房；（11）综合楼；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提高站等
2. 供用电协议
（1）工厂电源从电业部门某220/35千伏变压所，用35千伏双回架空线引入本厂，其中一种做为工作电源，一种做为备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8公里。
（2）供电系统短路技术数据
区域变电所35KV母线短路数据表
系 统 运 行 方 式
短 路 容 量
说 明
最大运行方式
兆伏安
35KV
最小运行方式
兆伏安
35KV
（3）电业部门对本厂提出技术规定
① 区域变电所35千伏配出线路定期限过流保护装置整定期间为2秒，工厂“总降不应不小于1.5秒”
② 在总降变电所35千伏侧进行计量；
③ 本厂功率因数值应在0.9以上。

供电系统

3. 本厂负荷性质
本厂为三班工作制，最大有功负荷年运用小时数为6000小时，属于二级负荷。
4. 厂自然条件
(1) 气象条件
① 最热月平均最高温度为30℃；
② 土壤中0.7~1米深处一年中最热月平均温度为20℃；
③ 年雷暴日为31天；
④ 土壤冻结深度为1.10米；
⑤ 夏季主导风向为南风。
(2) 地质及水文条件
根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，底层以砂质粘土为主，地质条件很好，地下水位为2.8~5.3米。地耐压力为20吨/平方米。

第三章 负荷计算及无功功率赔偿
3．1负荷计算
3.1.1 负荷计算意义
计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件负荷值。由于载流导体一般通电半小时后即可到达稳定温升值，因此一般取“半小时最大负荷”作为发热条件选择电器元件计算负荷。有功负荷表达为P30，无功计算负荷表达为Q30，计算电流表达为I30。
用电设备组计算负荷确实定，在工程中常用有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各个普遍应用确实定计算负荷基本措施，而二项式法应用局限性较大，重要应用于机械加工企业。有关以概率论为理论基础而提出用以取代二项式发达运用系数法，由于其计算比较繁复而未能得到普遍应用，因此只简介需要系数法与二项式法。
当用电设备台数多、各台设备容量相差不甚悬殊时，宜采用需要系数法来计算。
当用电设备台数少而容量又相差悬殊时，则宜采用二项式法计算。
根据原始资料，用电设备台数较多且各台容量相差不远，因此选择需要系数法来进行负荷计算[1]。
3.1.2 按需要系数法确定计算负荷
根据原始资料分析，本论文负荷是多组用电设备计算，因此，要根据多组用电设备计算负荷计算公式来计算。
有功计算负荷计算公式[9]：
(3.1)
式中—所有设备组有功计算负荷P30之和；
—有功符协议步系数，本文资料有提供为0.9
无功计算符合（单位为kVar）计算公式：
(3.2)
式中—对应于用电设备组功率因数正切值，本设计资料有提供。
视在计算负荷（单位为kVA）计算公式：
(3.3)
计算电流（单位为A）计算公式：
(3.4)
由以上公式可得6KV计算负荷及各车间380V计算负荷如表3.1及表3.2所示 所示计算过程见附录A
表3.1各车间380伏计算负荷
序

号
车间或电

单位名称
设备
容量
(千瓦)

计 算 负 荷
变压器台

数及容量
备注

P30
(千瓦)
Q30
(千乏)
S30
(千伏安)
(1)
No1变电所

2X1250

1
铸钢车间

0.4
0.65
1.17
800
936
1231.3

0.9
(2)
No2变电所

2X500

1
铸铁车间
1000
0.4
0.7
1.02
400
408
571.4

2
砂库
110
0.7
0.6
1.33
77
102.4
128.1

3
小计

477
510.4
699.5

0.9
(3)
No3变电所

2X800

1
铆焊车间
1200
0.3
0.45
1.98
360
712.8
798.6

2
1水泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.75
26.25

3
小计

381
728.55
739.9

0.9
(4)
No4变电所

1X1000

1
空压站
390
0.85
0.75
0.88
331.5
291.7
442

2
机修车间
150
0.25
0.65
1.17
37.5
43.9
57.7

3
铸造车间
220
0.3
0.55
1.52
66
100.3
120

4
术型车间
185.85
0.35
0.6
1.33
65.03
86.5
108.2

5
制材场
20
0.28
0.6
1.33
5.6
7.45
9.33

6
综合楼
20
0.9
1
0
18
0
25.5

7
小计

523.65
529.85
762.73

0.9
(5)
No5变电所

1X400

1
锅炉房
300
0.75
0.8
0.75
225
168.75
281.25

2
2水泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.75
26.25

3
仓库(1，2)
88.12
0.3
0.65
1.17
26.4
30.88
40.6

4
污水提高站
14
0.65
0.8
0.75
9.1
6.825
11.375

5
小计

281.536
222.255
358.692

0.9
阐明：No1,No2,No3车间变电所设置两台变压器外，其他设置一台变压器。

表3.2 各车间6KV高压负荷
序

号
车间或电

单位名称
设备
容量
(千瓦)

计 算 负 荷
说 明
P
(千瓦)
Q
(千乏)
S
(千伏安)
1
电弧炉
2X 1250
0.9
0.87
0.57
2025
1282.5
2586.2

2
工频炉
2 X 300
0.8
0.9
0.48
480
230.4
533.33

3
变压机
2 X 250
0.85
0.85
0.62
425
263.5
500

4
小计

3155
1776.4
3620.7

3.2 无功功率赔偿
工厂中由于有大量电动机、电焊机及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数减少。如在充足发挥设备潜力、改善设备运行性能、提供其自然功率因数状况下，尚达不到规定工厂功率因数规定期，则需考虑人工赔偿．规定工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，我们取cosφ’=0.92
赔偿前功率因数：
(3.5)

赔偿后功率因数：
根据系统规定，变压器高压侧功率因数应不小于0.9。因此变电所低压侧赔偿后功率因数可取：cos=0.92 则有=0.314
故赔偿容量：
= 2633.04kvar (3.6)
取原则值=2700kvar

根据上面计算可以初步选出主变压器：
可选变压器S9-6300/35

赔偿后总降压变电所低压侧计算负荷：
有功功率赔偿前后不变：
无功功率变化为：
视在功率变化为：
其中Qc为无功赔偿。

损耗计算：
变压器是一种能量转换装置，在转换能量过程中必然同步产生损耗。变压器损耗可以分为铁损耗和铜损耗。变压器基本铁损耗就是主磁通在铁心中引起磁滞损耗和涡流损耗。变压器基本铜损耗是指电流流过时所产生直流电阻损耗。我们可以同过查询变压器得到空载损耗和短路损耗，也就是铁损耗和铜损耗。
通过查阅文献[3，40—43]，可得功率损耗公式：
(3.7)
—铁损耗 —铜损耗
—有功功率损耗 β—负载系数
负载系数可以通过系统最大工作电流与变压器最大工作电流比计算得出，通过查阅变压器数值可以得出：

无功功率计算：
一台变压器空载无功功率损耗计算公式为：
(3.8)
—变压器空载电流。
(3.9)
--变压器阻抗电压。
根据上面2个公式相加便得出无功功率损耗如下：
(3.10)

赔偿后功率原因：
总降压变电所高压母线计算负荷

高压侧平均功率因数为：

满足规定。
一般此类系统采用并联电容器进行赔偿。即在6kV母线上每相设计3个型号为BWF6.3-100-1(额定容量为100kVar)并联电容赔偿器。
第四章 主变压器选择与主接线方案设计
4.1 主变压器选择
一般正常环境变电所，可以选用油浸式变压器，且应优先选用S9、S11等系列变压器。在多尘或由腐蚀性气体严重影响变压器安全运行场所，应选用S9-M、S11-M。R等系列全密封式变压器。
多层或高层建筑内变电所，宜选用SC9等系列环氧树脂注干式变压器或SF6充气型变压器。
根据本论文给出条件我们可以选用油浸式变压器[2]。
4.1.1 35kV/6kV变压器选择
主变压器台数应根据负荷特点和经济运行规定进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台以上主变压器。
l 有大量一级或二级负荷
l 季节性符合变化较大，适于采用经济运行方式。
l 集中符合较大，例如不小于1250kVA时
本冶金厂最大视在功率到达5325.2kVA，且属于2级负荷，应装设2台变压器。
由于本厂有2回35kV进线，即有两个进线电源，根据前面所选择主结线方案，假如采用2台变压器，则能满足供电可靠性、灵活性规定。假如装设1台变压器，投资会节省某些，但一旦出现1台主变故障，将会导致全厂失压从而导致巨大损失。为防止前述状况出现，充足运用双电源作用，因此选择安装2台主变。
对于380kV系统中，我们可以从资料图中得出车间1里面有2个配电所，其他4个车间都只有1个配电所，因此我们可以根据每个车间符合来选择变压器来进行降压 [4]。
考虑到经济运行、未来扩建、可靠性等原因，因此本方案选择安装2台型号为S9-6300/35主变压器，虽然其中一台变压器检修此外一台主变也可供全厂负荷。
4.1.2 6kV/380V变压器选择
通过上面负荷计算，我们可以得到380V那5个车间最大视在功率：
S30NO。1=1208.2kVA，可以选择2个S9-630/10(6)变压器，分别装进车间12个配电房；S30NO。2=628.8kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间2配电房；S30NO。3=739.9kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间3配电房；S30NO。4=670.9kVA，可以选择1个S9-800/10(6)变压器装进车间4配电房；S30NO。5=322.8kVA，可以选择1个S9-400/10(6)变压器装进车间5配电房。
4.2 工厂主接线方案比较
4.2.1 工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较
从原始资料可知工厂高压侧仅有2回35kV进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有8km。因此将可供选择方案有如下三种：
1、单母线分段。该接线方式特点是结线简朴清晰、运行操作以便、便于后来扩建、可靠性相对较高，但配电装置占地面积大，断路器增多投资增大。根据本厂实际状况进线仅有2回，其中一回为工作，另一回备用，扩建也许性不大。故此没有必要选择单母线分段这种投资相对较大接线方式；
2、内桥。该接线方式特点是需用断路器和其他设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；合用于输电线路较长，故障机率较高，而变压器又不需常常切换时采用。根据本厂特点输电线路仅8km，出现故障机率相对较低，因此该接线方式不太合适。
3、外桥。该接线方式特点是需用断路器和其他设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；合用于较短输电线路，故障机率相对较低，而变压器又需常常切换，或系统有穿越功率流经就较为合适。而输送本厂电能输电线路长度仅8km，出现故障机会较少，因此，该接线方式比较合适。
通过上述接线方式比较，选择外桥接线方式[4]。
4.2.2 工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较
考虑到本厂低压侧负荷较大和出线较多，以及便于后来馈线增扩，决定选择有汇流母线接线方式，详细方案论证如下：
A、单母线。具有接线简朴清晰、设备少、投资相对小、运行操作以便，易于扩建等长处，但可靠性和灵活性较差，故不采用；
B、单母线隔离开关分段。具有单母线所有长处，且可靠性和灵活性相对有所提高，用隔离开关分段虽然节省投资，但隔离开关不能带负荷拉闸，对后来运行操作等带来相称多不便，因此不采用；
C、单母线用断路器分段。具有单母线隔离开关分段接线所有长处，并且可带负荷切合开关，便于后来运行操作，可靠性和灵活性较高。
经综合比较，选择方案3作为工厂总降压变电所低压侧主接线方式[4]。
4.2.3 工厂总降压变电所供配电电压选择
目前，此类降压变电所低压侧常用电压等级一般为：10kV和6kV两个，但考虑到本厂低压侧有6kV负荷，如采用10kV电压等级，还需进行二次降压，这样会增长一套降压设备，投资增大，不符合经济原则。因此，在本设计中选择只用6kV电压等级，将35kV电压降为6kV等级电压使用即可。选择这种变压供配电方式既可以节省投资，又可以减少损耗。
而对于380V5个车间，分别根据容量来选择6kV电压降为380kV变压器。
4.3 总降压变电所电气主接线设计
总降压变电所35kV侧（高压侧）采用外桥接线方式，2台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行）；6kV侧（低压侧）由运行主变供电，采用单母（开关）分段接线方式，经开关供9路出线负荷，其中6路通过变压器将6kV降到380V。
根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式比较讨论；变压器选择，确定了总降压变电所主接线图见附录C。
4.4 高下压配电柜选择
本次设计高下压配电柜分别选择为：
35kV线路上电压互感器可选择JYN-35,112。
35kV线路上电流互感器可选择JYN-35,43。
35kV主变压器低压侧6kV出线端电流互感器可选择JYN2-10。
6kV变压器低压侧380V出线端电流互感器可选择PGL2-05。
6kV母线上电压互感器可选择GG1A(F)-54。
第五章 短路电流计算
5.1 三相短路电流计算目
短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件自身，也也许烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大短路电流通过导体时，首先会使导体大量发热，导致导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另首先巨大短路电流还将产生很大电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同步引起系统电压大幅度减少，尤其是靠近短路点处电压减少得更多，从而也许导致部分顾客或所有顾客供电遭到破坏。网络电压减少，使供电设备正常工作受到损坏，也也许导致工厂产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。
短路计算目重要有如下几点：
1．用于变压器继电保护装置整定。
2．选择电气设备和载流导体。
3．选择限制短路电流措施。
4．确定主接线方案和重要运行方式。
5.2 短路电流计算
表5-1 电力系统各元件电抗标幺值计算公式
设备
计算电抗公式
无穷大电源

变压器

输电线

注：为系统无限大电源处不一样运行方式时短路容量
短路电流实用计算中，采用如下假设条件和原则[5]：
l 正常工作时，三相系统对称运行。
l 所有电源电动势相位角相似。
l 短路发生在短路电流为最大值瞬间。
l 不考录短路点电弧阻抗和变压器励磁电流。
l 元件计算数均取其额定值，不考虑参数误差和调整范围。
输电线路电容略去不计
绘制计算电路 如图5.1所示：

图5.1 系统等值电路
根据原始资料，我们应当分别计算系统最大运行方式即和最小运行方式时短路电流。而对于短路点d-3，由于系统中变压器不相似，而变压器阻抗分别为4.5和5，所如下面计算中6kV变压器短路点会分两种状况d-3和d-3’。
所有短路点计算过程在附录A设计计算书中。而我们可得得到短路电流归纳在下面2个表中。
表5-2 200MVA短路计算表
短路计算点
三相短路电流/kA
Ik(3)
I”(3)
I∞(3)
Ish(3)
d—1
2.1
2.1
2.1
3.78
d—2
6.94
6.94
6.94
12.49
d—3
10.44
10.44
10.44
18.8
d—3’
12.74
12.74
12.74
22.9
表5-3 175MVA 短路计算表
短路计算点
三相短路电流/kA
Ik(3)
I”(3)
I∞(3)
Ish(3)
d—1
1.92
1.92
1.92
3.46
d—2
6.58
6.58
6.58
11.84
d—3
10.38
10.38
10.38
18.7
d—3’
11.4
11.4
11.4
20

电气设备选型及校验
6.1 电气设备选择与校验条件与项目
为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验[2]：
1)按正常工作条件包括电压、电流、频率及开断电流等选择。
2)按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验。
3)考虑电气设备运行环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等规定。
4)按各类设备不一样特点和规定如短路器操作性能、互感器二次负荷和精确度级等进行选择。
6.2 设备选择
6.2.1 断路器选择
断路器形式选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据目前我国生产制造状况，电压6～200kV电网一般选用少油断路器；电压110～330kV电网，当少油短路器技术条件不能满足规定期，可选用六氟化硫或空气断路器；大容量机组采用封闭母线时，假如需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器[6]。
断路器选择详细技术规定如下：
（1）电压： (6.1)
（2）电流： (6.2)
（3）开断电流： (6.3)
—断路器实际开断时间t秒短路电流周期分量。
—断路器t秒开断容量。
—断路器额定开断电流。
—断路器额定开断容量。
（4）动稳定： (6.4)
—断路器极限通过电流峰值。
—三相短路电流冲击值。
（5）热稳定： (6.5)
—稳态三相短路电流。
—短路电流发热等值时间。
—断路器t秒而稳定电流。
各电压等级断路器选择：
35kV等级变压器高压侧选择少油断路器SW3-35[6]。
电压：
电流：
断流能力：
动稳定度：
热稳定度：

满足规定
6kV等级变压器低压侧与出线选择少油短路器SN10—10Ⅱ[6]。
电压：
电流：
断流能力：
动稳定度：
热稳定度：

满足规定
380V等级选择低压断路器DW15—1500/3D[4]。
电压：
电流：
断流能力：
380V低压短路器不需要考虑动稳定和热稳定，因此满足。
6.2.2 隔离开关选择
负荷开关型式选择，其技术条件与断路器相似，但由于其重要是用来接通和断开正常工作电流，而不能断开短路电流，因此不校验短路开断能力。
隔离开关型式选择，应当根据配电装置布置特点和使用规定等原因，进行综合技术经济比较然后确定[6]。
（1）电压： (6.6)
（2）电流： (6.7)
（3）动稳定： (6.8)
—断路器极限通过电流峰值。
—三相短路电流冲击值。
（4）热稳定： (6.9)
—稳态三相短路电流。
—短路电流发热等值时间。
—断路器t秒而稳定电流。
各电压等级隔离开关选择：
35kV等级：变压器高压侧选择隔离开关GW4—35T[6]。
电压：
电流：
动稳定度：
热稳定度：

满足规定。
6kV等级：变压器低压侧选择隔离开关GN19—10/1000[1]。
电压：
电流：
动稳定度：
热稳定度：

满足规定。
380V等级隔离开关选择为HD13—1500/30[6]。
电压：
电流：
低压隔离开关不需要考虑动稳定和热稳定，因此满足规定。
6.2.3 高压熔断器选择
熔断器形式可根据安装地点、使用规定选用。高压熔断器熔体在满足可靠性和下一段保护选择性前提下，当在本段保护范围内发生短路时，应能在最短时间内切断故障，以防止熔断时间过长而加剧被保护电器损坏[4]。
（1）电压： (6.10)
限流式高压熔断器不适宜使用在工作低于其额定电网中，以免因过电压使电网中电器损坏，故应当。
（2）电流： (6.11)
—熔体额定电流。
—熔断器额定电流。
（3）断流容量： (6.12)
—三相短路冲击电流有效值。
—熔断器开断电流。
各电压等级高压熔断器选择：
35kV等级：变压器高压侧选择高压熔断器RW10-35/0.5[4]。
电压：
电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足规定。
断流容量：

满足规定。
6kV等级：变压器低压侧选择高压熔断器RN1—6[4]。
电压：
电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足规定。
断流容量：

满足规定。
6.2.4 电压互感器选择
（1）电压互感器选择和配置应按如下条件[6]：
l 6—20kV屋内配电装置，一般采用油浸绝缘构造，也可采用树脂浇注绝缘接共电压互感器。
l 35—110kV配电装置，一般采用油浸绝缘构造电压互感器。
l 220kV及以上配电装置，当容量和精确度等级满足规定期，一般采用容式电压互感器。
l 在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组单相电压互感器组。
（2）一次电压： (6.13)
为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是容许一次电压波动范围，即为。
（3）精确等级：电压互感器应在那一精确等级下工作，需根据接入测量仪表和继电器和自动装置等设备对精确等级规定确定。
各电压等级电压互感器选择：
35kV等级：变压器高压侧选择油浸式电压互感器JDJ2—35[2]。
根据环境规定和上述条件应选择油浸式电压互感器
电压：35kV满足规定
精确等级：精确等级为0.5级。
6kV等级：变压器低压侧选择JDZX8—6环氧树脂全封闭浇注电压互感器
根据环境规定和上述条件应选择油浸式电压互感器：
电压：6kV满足规定。
精确等级：精确等级为0.5级。
6.2.5 电流互感器选择
（1）型式：电流互感器型式应根据使用环境条件和产品状况选择。对于6—20kV屋内配电装置，可采用次绝缘技工或树脂浇注绝缘构造电流互感器。对于35kV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘接共独立式电流互感器。一般尽量采用套管式电流互感器[6]。
（2）一次回路电压： (6.14)
为电流互感器安装处一次回路工作电压，为电流互感器额定电压。
（3）一次回路电流： (6.15)
为电流互感器安装处一次回路最大工作电流，为电流互感器原边额定电流。
（4）精确等级：电流互感器精确等级确实定与电压互感器相似。
（5）动稳定：内部动稳定 (6.16)
式中电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值与一次绕组额定电流峰值之比。
（6）热稳定： (6.17)
为电流互感器1秒钟热稳定倍数。
各电压等级电流互感器选择：
35kV等级：变压器高压侧选择LZZB8—35（D）电