本科毕业设计--110kv变电站电气一次部分初步设计.doc

河南理工大学毕业设计（论文）说明书
110kV变电站电气一次部分初步设计
摘 要
随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。
根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。首先，进行了电气主接线的选择，把电气主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级，经过各个方案的优缺点比较，确定了各个电压等级分别采用单母线分段带旁母接线、单母线分段带旁母接线和单母线分段接线。其次，根据要求进行了主变压器的选择、短路电流计算、主要电气设备选择及校验，包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等。最后，对防雷保护和接地方案的设计进行了选择。
关键词：变电站； 设计； 防雷保护
ABSTRACT
Along with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in colour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power.
From the guide of engineering design assignment, we have to design primary power-system of 110kV substation and draw main electrical one-line diagram and others. First, the main electrical connection can be divided into three voltage grades: 110kV, 35kV with 10kV.It deposits sectionalized single bus bar scheme, sectionalized single and sectionalized single bus bar scheme per grade. Second, there is a design for main electrical connection in this engineering, the calculation for short-circuit electric current, the selection of electrical device and calibration including circuit breaker, isolator, current，transformer, potential transformer ,bus bar etc. At last, the design for distribution installation per voltage grade and lightning protection is also included.
Key Words：substation; design; lightning protection

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目 录
摘 要 i
1引言 1
1.1设计的目的与意义 1
1.2负荷情况及分析 1
1.3设计的任务书 2
2电气主接线及设计 3
2.1 电气主接线设计的基本要求 3
2.2 主接线接线方式概述 4
2.2.1 110kV电气主接线 6
2.2.2 35kV电气主接线 8
2.2.3 10kV电气主接线 10
3主变压器的选择 12
3.1 主变压器台数的确定 12
3.2主变压器容量的选择 12
3.3 绕组数量和连接形式的选择 13
3.4 主变型式的选择 13
3.5 冷却方式的选择 14
3.6选型号 14
4短路电流的计算 16
4.1计算短路电流的目的 16
4.2短路电流的计算步骤 17
5设备的选择与校验 23
5.1 电气设备选择的一般条件 23
5.2 断路器的选择 25
5.2.1断路器种类选择 25
5.2.2断路器型号的选择和校验 26
5.3隔离开关的选择 28
5.4电流互感器的选择 31
5.5 电压互感器的选择 34
5.6母线的选择 35
6防雷与接地方案的设计 38
6.1 防雷设计 38
6.1.1防雷设计原则 38
6.1.2 避雷器的选择 38
6.1.3 避雷针的配置 41
6.2 接地设计 42
6.2.1 接地设计的原则 42
6.2.2 接地网型式选择及优劣分析 43
7结论与展望 44
致 谢 45
参考文献 46
附录 47

1引言
1.1设计的目的与意义
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益。
1.2负荷情况及分析
⑴原始资料分析
此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的，其负荷为地区性负荷。按规划要求，待建变电站有110kV、35kV和10kV三个电压等级：110kV出线2回，35kV出线8回，10kV出线6回。变电站总负荷考虑五年发展规划，无功补偿装置采用电力电容两组，容量为2×3000kvar。 35kV和10kV本期用户负荷统计资料见表1-1和表1-2。
表1-1 35kV用户负荷统计资料
用户名称
容量（kVA）
功率因数
药厂
食品厂
商场
糖厂
水泥厂
矿厂
纸厂
冶炼厂
8135
3150
5000
4500
2000
2500
8000
5000
0.85
表1-2 10kV用户负荷统计资料
用户名称
最大负荷（kW）
功率因数
马村
石子厂
食品厂
石灰厂
水泥厂
矿厂
1800
900
21001
2400
2000
2000
0.85
⑵负荷分析
①35kV侧：
设35kV功率因数为0.85
＝（8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000）*0.85＝32542.25kW
=(8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000) *0.53=20291.05kvar
＝8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000＝38285kVA
②10kV侧：
＝1800+900+2100+2400+2000+2000＝11200kW
=(1800+900+2100+2400+2000+2000) *0.53/0.85=6983.53kvar
＝（112002+6983.532）1/2＝13198.85kVA
所以：＝+=32542.25+11200=43742.2 kW
＝+=38285+13198.85＝51483.85kVA
1.3设计的任务书
（1学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法
（2）熟悉各种电气主接线方式，掌握各种方式的倒闸操作顺序
（3）熟悉所选用电气设备的工作原理和性能以及运行使用中的注意事项
（4）培养独立分析和解决问题的能力及实际工程设计的基本技能
2电气主接线及设计
电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相图。主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终确定最佳方案。
2.1 电气主接线设计的基本要求
电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性、经济性三方面。
⑴可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面。
①断路器检修时，不宜影响对系统供电。
②线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部I类及全部或大部分II类用户的供电。
③尽量避免变电站全部停电的可能性。
④大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。
⑵ 灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的。灵活性包括以下几个方面。
①操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基本条件下，接线简单。 操作方便，尽可能的使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。
②调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式。并且在发生故障时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。
③扩建的方便性。对于将来要扩建的变电站，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时，不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑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，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。
⑶ 经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。
①投资省。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。
②占地面积小。主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。
③电能损失少。在变电站中，电能损耗主要来自于变压器，应经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。
2.2 主接线接线方式概述
主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电站。
有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。
⑴单母线接线
单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。
单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：(1)可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。(2)调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。
单母接线适用于：110～220kV配电装置的出线回路数不超过两回，35～63kV配电装置的出线回路数不超过3回，6～10kV配电装置的出线回路数不超过5回。故220kV可采用单母接线。
⑵单母分段接线
单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时须向两个方向均衡扩建。
单母分段适用于：110～220kV配电装置的出线回路数为3～4回，35～63kV配电装置的出线回路数为4～8回，6～10kV配电装置的出线为6回及以上。故110kV和10kV可采用单母分段接线。
⑶ 单母线分段带旁路母线的接线
单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。
适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。故110kV可采用单母线分段带旁路接线，因出线为2回，可采用旁路断路器兼做分段断路器的接线。
⑷双母线接线
双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。
由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的6～10kV 配电装置；35～60kV 出线数超过8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110～220kV 出线数为5 回及以上时。故10kV出线带电抗器可采用双母线接线,110kV、220kV也可以采用双母线接线。
⑸双母线分段接线
为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。
双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220～550kV 大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。
⑹双母线带旁路母线的接线
双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。
⑺桥型接线
当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥行接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。
内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。
外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。当线路故障时需停相应的变压器。
所以，桥式接线虽然有使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是可靠性较差。故220kV的系统可以采用外桥接线，因一般都有穿越功率。
⑻角形接线
多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用3～5角形为宜。优点是：投资省，占地面积少，接线成闭合环形，可靠性灵活性较高。缺点是：任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性，不易于扩建等。
适用于：回路数较少且能一次建成、不需要再扩建的110kV及以上的配电装置中。故110kV和220kV可采用角形接线。
⑼单元接线
变压器—线路单元接线最简单、设备最少，不需高压配电装置，但线路故障或检修时，变压器停运，变压器故障或检修时，线路停运。
适用于只有一台变压器和一回线路时，故不采用。
2.2.1 110kV电气主接线
由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。110kV～220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV～110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。
根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图2.1及图2.2所示。

图2.1单母线分段带旁母接线

图2.2 双母线带旁母接线
对图2.1及图2.2所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表2-1。

表2-1 主接线方案比较表
项目
方案 方案Ⅰ单母带旁母接线
方案Ⅱ双母带旁母接线
技术
①简单清晰、操作方便、易于发展
②可靠性、灵活性差
③旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电
①运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建
② 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作
③ 倒闸操作复杂，容易误操作
经济
①设备少、投资小
②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资
①占地大、设备多、投资大
②母联断路器兼作旁路断路器节省投资
在技术上（可靠性、灵活性）第Ⅱ种方案明显合理，在经济上则方案Ⅰ占优势。经综合分析，决定选第种方案Ⅰ为设计的最终方案。
2.2.2 35kV电气主接线
电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。所以，35kV～60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。
根据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图2.3及图2.4所示。

图2.3单母线分段带旁母接线

图2.4双母线接线

对图1.3及图1.4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。见表2-2
表2-2 主接线方案比较
项目 方案
方案Ⅰ单
方案Ⅱ双
技术

经济
①简单清晰、操作方便、易于发展
②可靠性、灵活性差
③旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电
①设备少、投资小
②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资
①供电可靠
②调度灵活
③扩建方便
④便于试验
⑤易误操作

①设备多、配电装置复杂
②投资和占地面大
经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。
2.2.3 10kV电气主接线
6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。
述两种方案如图2.5及图2.6所示。

图2.5单母线分段接线

图2.6双母线接线
对图2.5及图2.6所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表2-3

表2-3 主接线方案比较
项目 方案
方案Ⅰ单分
方案Ⅱ双
技术

经济
①不会造成全所停电
②调度灵活
③保证对重要用户的供电
④任一断路器检修，该回路必须停止工作
①占地少
②设备少
①供电可靠
②调度灵活
③扩建方便
④便于试验
易误操作
①设备多、配电装置复杂
②投资和占地面大
经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案Ⅰ。
3主变压器的选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。
3.1 主变压器台数的确定
①、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。
②、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
③、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。
此设计中的变电所符合①情况，故主变设计为两台。
3.2主变压器容量的选择
容量选择的要求：站用变电站的容量应满足正常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。
主变压器容量的确定
主变压器的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5~10年规划发展，并适当考虑到远期10~20年的负荷发展。
同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化,标准化.

——某电压等级的计算负荷
——同时系数 ，取0.9
а%——该电压等级电网的线损率，一般取5%
、cos——各用户的负荷和功率因数
因为此变电站主变选择是两台变压器,单台变压器容量式中
Se按一台主变压器停运时,其余变压器容量不应小于60-80%的全部负荷或全部重要负荷，并保证I类、Ⅱ类负荷的可靠性供电考虑:
≧×70﹪=48631.09×0.7=34041.76kVA
所以单台主变变压器的容量为50000kVA
变压器额定电压规定：变压器一次绕组的额定电压等于用电设备的额定电压。但是，当变压器的一次绕组直接与发电机的出线端相连时，其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即U1=Ue。变压器的二次绕组的额定电压比同级电力网的额定电压高10﹪，即U2=1.1Ue.但是10KV及以下电压等级的变压器的阻抗压降在7.5﹪以下。若线路短，线路上压降小，其二次绕组额定电压可取1.05Ue。
因此，高压侧额定电压：110（kV）
中压侧额定电压：35×1.05=36.75（kV）
低压侧额定电压：10×1.05=10.05（kV）
3.3 绕组数量和连接形式的选择
具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只要有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110kV 及以上电压，变压器三相绕组多采用YN连接,即三相星形接线，中性点直接接地；35kV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压，变压器三相绕组多采用△连接即三角形接法。由于35kV 采用丫连接方式，与220、110 系统的线电压相位角为0，这样当变压变比为220/110/35kV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35kV 系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40～50 台
3.4 主变型式的选择
10 kV降压变一般可采用油浸式和干式两种
油浸式和干式相比较，油浸式过载能力强，维修简便，屋内外均可布置，价格便宜。干式变压防火性能好，布置简单，屋内置，在电压开关柜附近，缩 短了电缆长度并提高供电靠性，干净，但过载能力低，绝缘余度小，价格贵。
根据各自特点，结合本站容量大，过载能力要强，且属于一般变电所，所以主变适合用油浸式，站用变适用干式。
3.5 冷却方式的选择
主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫风冷却、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。随着变压器容量的增大，从左到右冷却能力越来越强，造价也越高。而冷却系统故障时，变压器允许的过负荷时间，直接影响冷却系统的供电可靠性。
根据要求及维护工作量，根据本所主变压器的容量推荐选用自然风冷的冷却方式。
根据电气工程电气设计手册，冷却系统故障时，变压器允许过负荷，采用油浸风冷变压器，当冷却系统发生故障切除全部风扇时，允许带额定负荷运行的时间不超过下表规定值。
表3-1 不同温度下负荷运行时间对比表
环境温度（℃）
-15
-10
0
+10
额定负荷下允许的最长时间（h）
60
40
16
10
3.6选型号
型号如表3-2所示

表3-2变压器型号参数对比表
型号
SZ10-50000/110
SSZ10-50000/110
额定容量 （kVA）
额定电压(kV) 高
中
低
损耗(kW) 负载
空载
空载电流%
电压阻抗% 高中
高低
中低

50000
1218×2.5%
38.52×2.5%
10.5\6.3
184
37
0.4
10.5
17.5
6.5

50000
1218×2.5%
38.52×2.5%
10.5\6.3
213
44.1
0.4
10.5
17.5
6.5

终上所述，选择SSZ10-50000/110±2×2.5%铜绕组有载调压变压器。之所以选择它是因为铜的电阻率比铝的小，机械强度比铝好，热稳定和动稳定比铝的好。在两种用途，结构及外形均相似的情况下，选择SSZ10-50000/110±2×2.5%更好。
该型号变压器为铜绕组有载调压变压器，在电网电压波动时，它能在负荷运行条件下自动或手动调压，保持输出电压的稳定，从而提高供电质量，且该变压器属节能型产品。

4短路电流的计算
4.1计算短路电流的目的
短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。
短路电流计算具体目的是；
⑴选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。
⑵继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。
⑶电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。
①通信干扰。在设计110kV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。
②确定分裂导线间隔棒的间距。在500kV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。
③短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。
4.2短路电流的计算步骤
系统等效图如下：

图4-1 系统等效图
(1)作电力系统结构简图的等值电路图
基准容量：100MVA
基准电压：各级平均电压
设计条件：假设电源S1、S2为无线大系统，假设110kV线路L2为10km，110kV线路L3为7km。
①选择基准容量、基准电压：=100MVA 、=115kV 、=37kV、=10.5kV
则基准电流

基准电抗 X d1 =
X d2=

②计算各条线路的阻抗值
参考《电力工程电气设计手册》，架空线路的单位电抗统一选0.4Ω/km，10kV电缆线的单位电抗统一选0.08Ω/km
XL2=L2×x1=10×0.4=4
XL3= L3×x1=7×0.4=2.8
它们相对应的标幺值为：
X*L2=XL2×=4×=0.0302
X*L3=XL3×=2.8×=0.0212
归算至本变电站110kV母线的系统阻抗为0.0125
（2）计算短路点d1的短路电流参数
110KV侧短路电流计算：
则图4-1可以转化为：

图4-2 110KV系统等效转化图
将图5-2网络中的三角形接线转化为星形接线：
X1*=
X2*= =0.052
=0.008
电源相对于d1的转移电抗：
XM*=

星形接线转化为三角形接线

分别求Ⅰ、Ⅱ两条支路的计算电抗：

按上述计算结果查汽轮机的计算表可知：
当s时
1.1 0.37
短路电流周期分量标幺值为：
kA
当=4s时：
=1.2 =0.41
kA
当Tk/2=2s时
3.42KA
因t=∞时和t=4s时，随着计算电抗的减小，它们所对应的曲线逐渐重合，所以
3.77kA
kA
(表示短路冲击电流为周期分量幅值的倍数，其大小取决于，取值范围为，在高电压电路中一般取1.8)
（3）计算短路点d2的短路电流参数
35KV侧短路电流计算：
系统等效图可转换为

图4-3 35KV系统等效转化图

星形接线转化为三角形接线

分别求Ⅰ、Ⅱ两条支路的计算电抗

因两个计算电抗有一个大于3，所以，，，时相等

（4）短路点d3的短路电流参数
10KV侧短路电流计算：
系统等效图可转换为
系统等效图可转换为

图4-4 10KV系统等效转化图

星形接线转化为三角形接线

分别求Ⅰ、Ⅱ两条支路的计算电抗

因两个计算电抗有一个大于3，所以得：

（5） 短路电流计算结果：
表4-1 短路电流计算结果
短路点
(kA)
(kA)
(kA)
(kA)
110KV母线
3.42
3.42
3.77
8.7
35KV母线
4.83
4.83
4.83
12.3
10KV母线
12.96
12.96
12.96
33

5设备的选择与校验
5.1 电气设备选择的一般条件
正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。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，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。
尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是相同的。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。
⑴按正常工作条件选择：导体和电器的正常工作条件是指额定电压、额定电流和自然环境条件三个方面。
①额定电压选择：
在选择设备时一般按照导体和电器的额定电压UN不低于安装地点电网额定电压UNS的条件选择，即：
（5-1）
②额定电流选择：
在规定的周围介质极限温度下，导体和电器的额定电流IN应不小于流过设备的最大持续电流 ，即：
（5-2）
由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时出力保持不变，故其相应回路的最大持续工作电流 =1.05(为电机的额定电流)；母联断路器和母线分段断路器回路的最大持续工作电流，一般取该母线上最大一台发电机或一组变压器的；母线分断断路器回路的最大持续工作电流，按母线上事故切除最大一台发电机时，这台发电机额定电流的50%-80%计算；馈电线回路的最大持续工作电流，除考虑线路正常负荷电流外，还应包括线路损耗和事故转移过来的负荷。
③按当地环境条件校核
在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当温度、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等条件超过一般电器使用条件时，应向制造部门提出要求或采取相应的措施。例如，当地海拔高度超过制造部门规定之值时，由于大气压当最高工作电压不能力、空气密度和湿度相应减小，是空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在1000~3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高100m，则最大工作电压要下降1%。满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kV以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。
当周围环境温度和导体（或电器）额定环境温度不等时，其长期允许电流可按下式修正：
(5-3)
式中——修正系数；
——导体或电气设备正常发热允许最高温度，当导体用螺栓连接时，=70℃。
我国目前生产的电气设备的额定环境温度=40℃。如周围环境高于40℃（但不大于60℃）时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8%进行修正；当环境温度低于40℃时，环境温度每降低1℃，