四老溝35KV變電站畢業(yè)設(shè)計 (函授本科)

1、昆明理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書昆明理工大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文）姓 名： 秦 春 林 好 學(xué) 號： 1341530010320 好專 業(yè)： 電 氣 工 程 及 其 自 動 化 好 年 級： 2013級電氣工程及其自動化2班 好 學(xué)習形式：函 授 夜 大 脫 產(chǎn)學(xué)習層次：高起本 專升本 高起專函 授 站： 昆明理工大學(xué)新迎校區(qū) 好 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題 目: 35KV變 電 所 電 氣 設(shè) 計 專業(yè)及班級: 2013級電氣工程及其自動化2班姓 名: 秦 春 林指 導(dǎo) 教 師: 候 明 日 期: 2015.11.08 緒言隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)代化、自動化發(fā)展日趨突出，而電能

2、在社會工業(yè)及各行各業(yè)中越來越顯示其作用的巨大，而作為接受和分配電能的變電站所更是在工業(yè)、企業(yè)中占據(jù)十分重要的位置，因此，設(shè)計、分析和發(fā)展變電所是一項很重要而艱巨的任務(wù)。大型電力用戶的供電系統(tǒng)，采用電源電壓等級為35KV，經(jīng)主變電所和車間變電所兩級變壓。主變電所將35KV電壓變?yōu)?KV電壓，然后經(jīng)配電線路引至各個車間變電所，車間變電所再將6KV電壓變?yōu)?80V/220V的低電壓供用電設(shè)備使用。四老溝變電站環(huán)境和設(shè)備條件許可的大型電力用戶也采用所謂“高壓深入負荷中心”的供電方式，即35KV的進線電壓直接一次降為380V/220V的低壓配電電壓。國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展對電力能源的需求也不斷增大，致使變電

3、所數(shù)量增加，電壓等級提高，供電范圍擴大及輸配電容量增大，采用傳統(tǒng)的變電站一次及二次設(shè)備已經(jīng)越來越難以滿足變電站安全及經(jīng)濟運行，少人值班或者無人值班的要求。隨著變電所綜合自動化技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實現(xiàn)“無人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢。目錄 1概述42負荷計算62.1負荷分級62.2礦井負荷計算62.3功率補償93 主變器的選擇 113.1變壓器臺數(shù)的選擇113.2 變壓器選擇計算114 電氣主接線的設(shè)計134.1 電氣主接線的設(shè)計原則和要求134.1.1電氣主接線的設(shè)計原則134.1.2電氣主接線設(shè)計的基本要求144.2

4、變電所的主結(jié)線方式144.3本所主接線方案164.3.1電氣主接線方案比較：165 短路電流計算185.1 短路電流計算的一般概述185.2 短路回路參數(shù)的計算195.2.1標么值195.2.2短路回路中各元件阻抗的計算205.3短路電流的計算過程226 電氣設(shè)備的選擇和校驗266.1高壓電器選擇的一般原則266.2母線的選擇276.2.1 35KV母線的選擇276.2.2 6KV母線的選擇286.3電氣設(shè)備的選擇286.3.1斷路器的選擇286.3.2高壓隔離開關(guān)的選擇306.3.3電流互感器的選擇316.3.4電壓互感器的選擇336.2.5高壓熔斷器的選擇336.2.6開關(guān)柜的選擇347

5、變電所的平面布置367.1變電所位置確定原則367.2 配電室建筑要求367.3 控制室布置378 變電所的防雷保護及接地裝置388.1直擊雷過電壓保護388.2 本設(shè)計中避雷針的選擇398.3雷電侵入波的過電壓保護398.4防雷接地409 繼電保護419.1 概述419.1.1 變壓器的瓦斯保護429.1.2變壓器的過電流保護429.1.3變壓器的差動保護42結(jié)束語43致 謝44參考資料451概述 選題的目的、意義: 選題的目的：本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容為35KV降壓變電站的電氣設(shè)計。對于各科知識的綜合運用能力、分析問題的能力和解決實際問題的能力，最終掌握工程設(shè)計的基本技能；檢測大學(xué)四年來

6、的學(xué)習成果。 1、掌握變電站的設(shè)計方法。 2、完成變電站的電氣設(shè)計，達到經(jīng)濟合理，安全可靠的設(shè)計要求。 3、掌握變電站電力系統(tǒng)繼電保護整定計算、負荷計算、短路計算等的方法。 4、運用常規(guī)電力系統(tǒng)繼電保護對本次設(shè)計變電站系統(tǒng)進行保護。選題的意義：電力是當今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源。變電所是電力系統(tǒng)在實際運用中的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電站是供電系統(tǒng)的樞紐，在生產(chǎn)和生活中占有特殊重要的地位。電力系統(tǒng)的運行要求安全可靠、電能質(zhì)量高、經(jīng)濟性好，便于擴建。但是電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運行情況復(fù)

7、雜，覆蓋地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)。故障中最常見、危害最大的是各種形式的短路。為此，需要安裝各種形式的保護裝置，用分層控制方式實施安全監(jiān)控系統(tǒng)，對包括正常運行在內(nèi)的各種運行狀態(tài)實施監(jiān)控，以確保電力系統(tǒng)安全正常且更好的運行。 這次設(shè)計以35KV降壓變電所為主要設(shè)計對象，通過負荷計算確定主變壓器的臺數(shù)、容量及型號，根據(jù)短路計算的結(jié)果，最后進行有效的系統(tǒng)保護。本論文設(shè)計了一個35kV降壓變電站電氣部分設(shè)計,此變電站有兩個電壓等級，一個是35kV，一個是6kV。力求做到系統(tǒng)運行可靠，操作簡單、方便，經(jīng)濟合理，具有擴建的可能性和改變運行方

8、式時的靈活性，使其更加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。電力系統(tǒng)在運行中,各種電氣設(shè)備可能出現(xiàn)故障和不正常運行狀態(tài)。不正常運行狀態(tài)主要有:過負荷,過電壓,頻率降低,系統(tǒng)振蕩等。故障主要包括各種類型的短路和斷線,如:三相短路,兩相短路,兩相接地短路,單相接地短路,單相斷線和兩相斷線等。本次畢業(yè)設(shè)計的主要完成對電氣系統(tǒng)的設(shè)計、變壓器繼電保護，對輸電線路繼電保護等。主要設(shè)計部分有：第一部分：負荷計算。第二部分：主變壓器的選擇。第三部分：電氣主接線設(shè)計。第四部分：短路電流計算。第五部分：電氣設(shè)備的選擇和校驗。第六部分：變電所平面布置。第七部分：變電所的防雷保護及接地裝置。第八部分：繼電保護。1原始資料1、系統(tǒng)情

9、況本變電站系統(tǒng)由兩條35kv進線供電。兩條進線分別到室外了九個35/6kv主變壓器，平常只用一臺主變，另外一臺備用。 兩回35kV架空電源線路長度：=1.9km；=2.0km；電源容量無限大，該電源在系統(tǒng)最小運行方式下的短路電抗標值為: (=100MVA)；本變電站35KV電源母線最大運行方式下的短路電抗標值:(=100MVA)；本站6KV母線上要求變電站負荷功率因數(shù)不低于要求值：=0.92。2、氣象資料 變電站所在地區(qū)年最高溫度為38，年平均氣溫為18，年最低氣溫為零下12，年最熱月平均最高溫度為29.6，年最熱月平均溫度為26，年最熱月地下0.8m處平均溫度19.6，當?shù)刂鲗?dǎo)風向為西北風，

10、年雷暴日數(shù)為28.3日/年。3、地址水文資料 地區(qū)平均海拔1200m，底層以砂質(zhì)黃土為主，土壤允許承載能力為20噸/米2，中等含水量時，實得土壤電阻率為。4、電費制度每月基本電費按變壓器容量計為35月/kVA，動力電費為0.55元/kWh，照明電費為0.6元/kWh，要求變電所負荷功率因數(shù)不低于0.92。2負荷計算2.1負荷分級根據(jù)用電設(shè)備在工藝生產(chǎn)中的作用，以及供電中斷對人身和設(shè)備安全的影響，電力負荷通?？煞譃槿齻€等級：一級負荷：為中斷供電將造成人身傷亡，或重大設(shè)備損壞難以修復(fù)帶來極大的政治經(jīng)濟損失者。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。本礦屬于央企國有能源部門，其中斷供電將有可能造成人員傷亡及

11、重大經(jīng)濟損失，屬于一級負荷。 二級負荷：為中斷供電將造成設(shè)備局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂且需較長時間才能恢復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)造成較大經(jīng)濟損失者。二級負荷應(yīng)由兩回線路供電，但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)）允許由一回架空線路供電。 三級負荷：不屬于一級和二級負荷的一般電力負荷，三級負荷對供電無特殊要求，允許長時間停電，可用單回線路供電。本變電站所帶負荷屬于比較重要的工業(yè)部門，其供配電采用兩條進線，下設(shè)兩個35kv的電力變壓器。2.2負荷計算 目前，負荷計算常用需用系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項式法。本設(shè)計采用需用系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：需用系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需用系數(shù)和同時系數(shù)，直接

12、求出計算負荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負荷計算。(1)用電設(shè)備分組，并確定各組用電設(shè)備的總額定容量。(2)用電設(shè)備組計算負荷的確定。用電設(shè)備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成的一組用電設(shè)備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電設(shè)備分為若干組，在分別計算各用電設(shè)備組的計算負荷。其計算公式為: （2-1） （2-2） （2-3） （2-4）、該用電設(shè)備組的有功、無功、視在功率計算負荷；該用電設(shè)備組的設(shè)備總額定容量；功率因數(shù)角的正切值；額定電壓；該用電設(shè)備組的計算負荷電流；需要系數(shù)，根據(jù)資料查得。(3)多組用電設(shè)備組的計算負荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有

13、多個用電設(shè)備組同時工作，但是各個用電設(shè)備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應(yīng)再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下： i1、2、3，m （2-5） （2-6） （2-7） （2-8）式中P、Q、S為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷；同時系數(shù)；該干線變電站低壓母線上的計算負荷電流;該干線或低壓母線上的額定電壓;m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設(shè)備組總數(shù)；用電設(shè)備組的需要系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、總設(shè)備容量；(4)負荷計算過程采用需用系數(shù)法確定計算負荷，方法簡便，使用廣泛，為目前確定變電所負荷的主要方法。需用系數(shù)法負荷計算的步驟從負荷開始逐

14、級上推，到電源進線為止。表2-1變電所用電負荷表序號負荷名稱額定容量（kw）功率因數(shù)負荷性質(zhì)額定電壓（kv）1塔井一盤區(qū)48800.8一級負荷62二盤區(qū)采區(qū)變64200.85一級負荷 63制氮車間24300.84一級負荷64中央變電所33000.9一級負荷65工業(yè)廣場箱變2400.85二級負荷66中央變電所16800.79一級負荷67二盤區(qū)采區(qū)變41000.88一級負荷68主扇24000.89一級負荷69本站鍋爐420.87二級負荷610二盤區(qū)皮帶機頭變電所24500.85一級負荷611七山峰煤礦48900.78一級負荷612二盤區(qū)風井16000.84一級負荷634432.00從表2-1中知本

15、變電所的最大連續(xù)負荷為10379KW，無功負荷為6422KVar. 計算有功負荷時的值相應(yīng)取0.85，計算無功負荷時的值相應(yīng)取0.95。即=10379×0.85=8822.15KW， =6422×0.95=6100.9KVar根據(jù)變壓器損耗公式：P=0.02 Q=0.1則有:P=176.44(KW) Q=610.09(KVar)考慮變壓器損耗后全變電所計算負荷，即35KV母線處計算負荷：=8822.15+176.44=8998.59(KW)=6100.9+610.09=6710.99(Kva)=11225.5(Kva)則自然功率因數(shù)：COS=8998.59/11225.5=

16、0.82.3功率補償 在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中，由于絕大多數(shù)用電設(shè)備均屬于感性負荷，這些用電設(shè)備在運行時除了從供電系統(tǒng)取用有功功率P外，還取用相當數(shù)量的無功功率Q。有些生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中還經(jīng)常出現(xiàn)無功沖擊負荷，這種沖擊負荷比正常取用的無功功率可能增大56倍。若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設(shè)備的有功功率不便的前提下，電流將增大。這樣電能損耗和導(dǎo)線截面增加，提高了電網(wǎng)初期投資的運行費用。電流增大同樣會引起電壓損失的增大。為了減少電能轉(zhuǎn)化的損耗，降低投資，一般采用電力電容器進行補償。優(yōu)點是操作方便、可靠、運行經(jīng)濟，投資少以及有功損耗少。(1)功率補償因數(shù)計算根據(jù)本礦變電所負荷統(tǒng)計的結(jié)果可知：35KV側(cè)的

17、計算負荷=8998.59+6710.99j，其自然功率因數(shù)為0.85，現(xiàn)利用電容器補償，假設(shè)補償后的功率因數(shù)為0.9，根據(jù)礦井安裝電容器容量公式：礦井計算負荷；自然功率因數(shù)的正切值；補償后的正切值。因此補償?shù)臒o功功率為：=8998.59×(tanarccos0.85tanarccos0.9=1214.8(KVar)則全所總無功計算負荷為：=6710.991214.8=5496.19（KVar）(2)選擇電容器選擇電容器及個數(shù)選擇GR-1C-08型電容柜，容量為270千法。需用電容柜的數(shù)量：N=1214.8÷270=4.5 取5個柜。表2-2 GR-1C-08型電容柜參數(shù)型號

18、額定電壓（KV）標稱容量（KVar）額定頻率（HZ）GR-1C-086.327050實際補償補償后的功率因數(shù)：=0.903滿足要求。3 主變器的選擇3.1變壓器臺數(shù)的選擇(1)對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。(2)對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。(3)對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。(4)四老溝變電站用兩臺主變，平時只用一臺，一臺備用。3.2 變壓器選擇計算裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量應(yīng)同時

19、滿足以下兩個條件：(1)任一臺單獨運行時,應(yīng)能滿足不小于總計算負荷60%的需要。(2)任一臺單獨運行時，應(yīng)能滿足全部一、二級負荷的需要。由于=11225.5(KVA)所以按條件選變壓器。=11225.5(KVA)因此每臺主變壓器的容量應(yīng)選12500 KVA 。故經(jīng)過以上的驗證，選用兩臺35/6.3kv，額定容量為12500KVA的SPSZL1-31500變壓器。 (3)該35kV變電站接入的110kV變電站目前共安裝兩臺110kV三相三繞組變壓器，主變壓器型號為：SPSZL1-31500，其額定參數(shù)如下：型號額定容量（KVA）額定電流損耗短路空載高中低高中低SFSZL1-31500/11031

20、500/31500/31500/110±3×2.5%38.5±5%11211237.5174.137短路電壓(%)空載電流(%)連接組別高中高低中低10.517.56.50.9YN,yn0,d1系統(tǒng)歸算到的該變電站110kV母線的容量為1918MVA。4 電氣主接線的設(shè)計4.1 電氣主接線的設(shè)計原則和要求4.1.1電氣主接線的設(shè)計原則(1)考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性

21、的要求也不同。(2)考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)根據(jù)負荷的大小及分布負荷增長速度和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。(3)考慮用電負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級用電負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級用電負荷不間斷供電；對二級用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級用電負荷供電，三級用電負荷一般只需一個電源供電。(4)考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將會產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所

22、，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性的要求低。(5)考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。4.1.2電氣主接線設(shè)計的基本要求變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接總數(shù)、設(shè)備特點等

23、條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求?？梢院唵胃爬橐韵挛妩c：(1)可靠實用；(2)運行靈活；(3)簡單經(jīng)濟；(4)操作方便；(5)便于發(fā)展。4.2變電所的主結(jié)線方式變電所的主接線是由各種電氣設(shè)備及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)、容量等因素有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的配置及運行的可靠性等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計的重要任務(wù)之一。（1）線路-變壓器組接線發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機變壓器組，

24、稱為單元接線。它具有接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡便，以及因不設(shè)發(fā)電機電壓級母線，使得在發(fā)電機和變壓器低壓側(cè)短路時，短路電流相對而言于具有母線時，有所減小等特點；這種單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時，受到制造條件或價格甚高等原因造成的困難。（2）橋式接線為了保證對一、二級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用有兩回路電源受電和裝設(shè)兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為內(nèi)橋、外橋和全橋三種，其接線如圖4-1所示： 圖4-1橋式接線圖中WL1和WL2為兩回電源線路，經(jīng)過斷路器QF1和QF2分別接至變壓器T1和T2的高壓側(cè)，向變電所送電。斷路器QF3猶如橋一樣將兩回線路

25、聯(lián)在一起，由于斷路器QF3可能位于線路斷路器QF1、QF2的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，故又分為內(nèi)橋和外橋接線。（3）單母線分段式結(jié)線有穿越負荷的兩回電源進線的中間變電所，其受、配電母線以及橋式接線變電所主變二交側(cè)的配電母線，多采用單母分段，多用于具有一二級負荷，且進出線較多的變電所，不足之處是當其中任一段母線需要檢修或發(fā)生故障時，接于該母線的全部進出線均應(yīng)停止運行。（4）雙母線接線這種接線方式有兩組母線，兩組母線之間用斷路器QF聯(lián)絡(luò)，每一回線路都通過一臺斷路器和兩臺隔離開關(guān)分別接到兩組母線上。因此，不論哪一回線路電源與哪一組母線同時發(fā)生故障，都不影響對用戶的供電，故可靠性高、運行靈活。雙母線接線的缺點是設(shè)備

26、投資多、接線復(fù)雜、操作安全性較差。這種接線主要用于負荷容量大，可靠性要求高，進、出線回路多的重要變電所。4.3本所主接線方案4.3.1電氣主接線方案比較：方案一單母線不分段接線如圖4-2所示。圖4-2 電氣主接線方案一方案二單母線分段接線如圖4-3所示。圖4-3電氣主接線方案二 方案一種采用單母線不分段接線，雖然簡單，但其可靠性不高。當母線需要檢修或者發(fā)生故障時，會導(dǎo)致所有用電設(shè)備停電。且變電所的負荷大部分均為類、類負荷，因此方案一中的單母線不分段接線不能滿足類、類負荷供電可靠性的要求。方案二中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個獨立的電源，提高了供電的可靠性。可以保證當任一母線發(fā)生故障或

27、檢修時，都不會中斷對類負荷的供電。綜合比較本礦的35kv側(cè)采取全橋形式的主接線，全橋型接線靈活可靠。6千伏側(cè)則選用單母線分段接線。5 短路電流計算5.1 短路電流計算的一般概述電氣設(shè)備或?qū)w發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實際運行經(jīng)驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中一相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾

28、千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。（1）短路的原因主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣所致。其他如操作人員帶負荷拉閘或者檢修后未拆除地線就送電等誤操作；鳥獸在裸露的載流部分上跨越以及風雪等現(xiàn)象也能引起短路。（2）短路的種類三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電機還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。根據(jù)運行經(jīng)驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的60%，兩相短路約占15%，兩相接地短路約占20%，三相短路約占5%。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利

29、的影響。單相短路雖然機會多短路電流也大，但可以人為的減小單相短路電流數(shù)值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設(shè)備可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇，況且三相短路又是不對稱短路的計算基礎(chǔ)，尤其是工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中大接地電流系統(tǒng)又很少，因此應(yīng)該掌握交流三相短路電流的計算。（3）短路的危害發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因此短路電流可能達到很大的數(shù)值。強大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到破壞；短路點的電弧可能燒壞電氣設(shè)備；短路點的電壓顯著降低，使供電受到嚴重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運行破裂，引起嚴重后果。不對稱短

30、路所造成的零序電流，會在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，干擾通訊，亦可能危及人身和設(shè)備安全。（4）短路電流計算的目的在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算。在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。在設(shè)計戶外高壓配電裝置時，需按短路條件效驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。接地裝置需根據(jù)短路電流進行設(shè)計。5.2 短路回路參數(shù)的計算在進行短路電流計算時，首先需要計算回路中各元

31、件的阻抗。各元件阻抗的計算通常采用有名值和標么值兩種計算方法。前一種計算方法主要適用于1KV以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一種計算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。對較復(fù)雜的高壓供電系統(tǒng)，計算短路電流時采用標么制進行計算比較簡便。標么制屬于相對電位制的一種，在用標么制計算時，各電氣元件的參數(shù)都用標么值表示。5.2.1標么值標么值一般又稱為相對值，是一個無單位的值，通常采用帶有*號的下標以示區(qū)別，標么值乘以100，即可得到用同一基準值表示的百分值。在標么值計算中。首先要選定基準值。雖然基準值可以任意選取，但實際計算中往往要考慮計算的方便和所得到的標么值清晰可見，如選取基值功率為100MVA

32、和短路點所在網(wǎng)路的平均額定電壓為基準電壓。尚須指出，在電路的計算中，各量基準值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個物理量的基準值之間應(yīng)滿足下列關(guān)系： = = （5-1）式中、功率、電壓、電流、阻抗的基準值。5.2.2短路回路中各元件阻抗的計算表5-1電氣設(shè)備阻抗計算公式序號元件名稱標幺值有名值（）短路功率（MVA）1發(fā)電機（或電動機）=2變壓器RT=XT=3電抗器4線路(1)S= X*sX*L 35kV0.117 k1 X*T16kV 0.75 k12 X*3 X*4 X*5 X*6 X*7 X*8 X*9 X*10 X*11 k2(等于

33、k12) K3k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 k11 電 容 器 組 塔 二 制 中 工 中 二 主 本 井 盤 氮 央 業(yè) 央 盤 扇 站 一 區(qū) 車 變 廣 變 區(qū) 鍋 盤 采 間 電 場 電 采 爐 區(qū) 區(qū) 所 箱 所 區(qū) 變 變 變 圖5-1等效短路電流計算選取選基準容量取 Sd=100MVA計算點，=37kV 則kA計算點及其其它短路點時，選取=6.3kV則kA主變壓器電抗= =0.075×100/10 =0.75地面低壓變壓器電抗=0.04×100/0.5=8 35KV架空線路電抗=4×0.4×100/372=0.117塔井一盤區(qū)

34、饋電線路電抗=2.8×0.4×100/6.32=2.8×1.0078=2.822二盤區(qū)采區(qū)變饋電線路電抗=0.4× 0.08×100/6.32=0.4×0.20156=0.08制氮車間饋電線路電抗=0.3×0.08×100/6.32=0.3×0.20156=0.06井下低壓電纜線路電抗=0.6×0.08×100/6.32=0.6x0.20156=0.12中央變電所饋電線路電抗=1.2×0.4×100/6.32 =1.2×1.0078=1.21工業(yè)廣場箱變饋

35、電線路電抗=0.8×0.4×100/6.32 =0.8×1.0078=0.806地面低壓饋電線路電抗=0.7×0.8×100/6.32=0.7×0.20156=0.14主扇饋電線路電抗=0.2×0.4×100/6.32=0.2×1.0078=0.2本站鍋爐饋電線路電抗=0.6×0.8×100/6.32 =0.6×0.20156=0.12 5.3短路電流的計算過程一般選取各線路始、末端為短路計算點，線路時段的最大三相短路電流常用來校驗電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性，并作為上一級繼電保護

36、的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗相關(guān)繼電保護的靈敏度。在接下來的計算中可選35KV母線、6KV母線和各6KV母線末端為短路計算點。(1) K1短路電流的計算 最大運行方式下的三相短路電流=+ =0.23+0.117=0.347=1/=1/0.347=2.882 =×=2.882x1.56=4.5 (kA)=2.55×=2.55×4.5=11.46 (kA)=1.52×=1.52×4.5=6.84 (kA)=×=2.882×100=288.2 (MVA) 最小運行方式的兩相短路電流=+=0.31+0.117

37、=0.427=1/=1/0.427=2.34=×=2.34×1.5605 =3.65 (kA)=0.866×=0.866×3.65=3.16 (kA)(2) K12點短路電流計算最大運行方式下的三相短路電流 0.347+0.75=1.097 =1/= 1/1.097=0.9116 =×=0.9116×9.1646=8.35 (kA) =2.55×=2.55×8.35=21.30 (kA) =1.52×=1.52×8.35=12.69 (kA) =×=0.9116×100=91

38、.16 (MVA) 最小運行方式下的短路電流 =+=0.427+0.75=1.177 =1/=1/1.177=0.85 =×=0.85×9.1646=7.79 (kA) =0.866×=0.866×7.79=6.75 (kA)其余各點的計算結(jié)果見下表 表5-2各短路點計算結(jié)果短路點最大運行方式下短路參數(shù)最小運行方式下短路參數(shù)KAkAkAMVAkAkAK14.506.8411.46288.203.653.16K28.3512.6921.3091.167.796.75K32.343.565.9725.522.291.98K47.7811.8319.8484.

39、967.296.31K57.9212.0320.2086.437.416.41K67.5311.4419.2082.167.066.12K73.976.0410.1243.353.843.32K84.817.3212.2752.554.624.00K90.991.512.5310.830.890.77K107.0610.7318.0077.106.655.76K117.5311.4419.2082.177.356.36K128.3512.6921.3091.167.796.756 電氣設(shè)備的選擇和校驗6.1高壓電器選擇的一般原則高壓電器選擇的主要任務(wù)是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)

40、下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟的運行條件。要使企業(yè)供電系統(tǒng)的安全可靠，必須正確合理的選擇各種電氣設(shè)備，選擇企業(yè)供電系統(tǒng)中高壓電氣設(shè)備的一般原則，除按正常運行下的額定電壓、額定電流等條件外，還應(yīng)按短路情況下進行校驗，但各種電氣設(shè)備的選擇與校驗項目也不盡一樣，正確地選擇設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并且注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 變電所用的高壓設(shè)備一般有斷路器、隔離開關(guān)、高壓熔斷器、電流互感器等，它們各有特點，根據(jù)安裝地點的環(huán)境不同，電器分屋內(nèi)與屋外兩種。在

41、選擇電氣設(shè)備時，應(yīng)注意安全、可靠和留有適當發(fā)展裕度。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對他們的基本要求卻是相同，即選擇電氣設(shè)備應(yīng)遵守以下幾項共同原則：（1） 按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流電氣設(shè)備的額定電壓應(yīng)符合電器裝設(shè)點的電網(wǎng)額定電壓，并且大于或等于正常時最大工作電壓，即：電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)大于或等于正常時最大的工作電流，即：我國目前生產(chǎn)的 ，設(shè)計時取周圍空氣溫度40作為計算值，若裝置地點的最高氣溫高于40，但不超過+60，則因散熱條件較差，最大連續(xù)工作電流應(yīng)適當降低，即設(shè)備的額定電流應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)： = (6-1)式中設(shè)備容許最高工作

42、溫度，；實際環(huán)境溫度，取最熱月平均最高氣溫，,額定環(huán)境空氣溫度，電氣設(shè)備為40環(huán)境溫度修正系數(shù)(2)按短路情況來校正電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定：動穩(wěn)定應(yīng)滿足下式：，式中，制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備額定動穩(wěn)定電流的峰值和有效值（KA），按三相短路計算所得的短路沖擊電流峰值及其有效值（KA）熱穩(wěn)定性應(yīng)滿足下式：I2t，式中制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備在時間t秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流；t短路穩(wěn)態(tài)電流假相時間(3)按裝置地點的三相短路容量來校驗開關(guān)電器的斷流能力，即：，式中：，制造廠提供的在額定電壓下允許的開斷電流，允許的斷流容量。(4)按裝置地點，工作環(huán)境，使用要求及供貨條件來選擇電氣設(shè)備的適當形式。6.2母線的選擇6.2

43、.1 35KV母線的選擇35kV母線，在室外一般選用鋼芯鋁絞線，母線截面按經(jīng)濟電流密度選，按常時負荷電流校驗。此設(shè)計的供電系統(tǒng)是采用的分列運行，當一臺變壓器故障時候另一臺變壓器應(yīng)承擔全部負荷。本變電站的總負荷電流為：=1.05/=1.05×10000/×35=173A。查表得知經(jīng)濟電流密度J=1.15因此截面 S=/J=151(mm2) 所以選取LGJ-185型鋼芯鋁絞線，載流量515A，40°C時候的載流量是446A>173A校驗合格。6.2.2 6KV母線的選擇已知6KV側(cè)最大長時負荷電流(k為分配系數(shù)取0.8)=1.05/=10000/×6=

44、1010.36A=k×=0.8×1010.36=808.29A查得鋁母線LMY100×8平放在40，其最大允許載流量為1210A, >所選型號滿足要求。熱穩(wěn)定校驗A /c已知 =2.6s =8.35KA 查得C=95 =141.73mm<800 mm滿足要求。6.3電氣設(shè)備的選擇6.3.1斷路器的選擇35KV側(cè)： 初步擬定選用斷路器的型號為戶外式真空斷路器，型號為ZW7-40.5型，額定電壓為35KV，額定電流為1250KA。表6-1斷路器ZW7-40.5技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流額定關(guān)合電流4S熱穩(wěn)定電流ZW7-40.535K

45、V1250A25KA63KA63KA25KA校驗:(1) ZW7-40.5斷路器額定電壓為35kV,符合條件。(2) ZW7-40.5斷路器額定電流為1250A,35KV側(cè)變壓器回路中最大長時負荷電流為=1.05/=1.05×10000/×35=173A即>，因此符合技術(shù)條件。（3）斷路器開斷電流25kA，4.50kA， 符合技術(shù)條件。（4）63kA，11.46kA 滿足動穩(wěn)定校驗。（5）由于變壓器容量為12500KVA，變壓器設(shè)有差動保護，在差動保護范圍內(nèi)短路，其為瞬時動作，繼電器保護動作時限為0，短路持續(xù)時間小于1s，需要考慮非周期分量的假想時間。此時假想時間由斷

46、路器的全開斷時間0.1s和非周期分量假想時間0.05s構(gòu)成，當斷路發(fā)生在6KV母線上時，差動保護不動作，此時過電流保護動作時限為2s，短路持續(xù)時間大于1s，此時假想時間由繼電保護時間和斷路器全開斷時間構(gòu)成，即 =2.1s。熱穩(wěn)定電流It=4.50×=0.87(KA)<25(KA)滿足熱穩(wěn)定校驗。6KV側(cè)：初步擬定選用斷路器的型號為ZN63A-6/1250。表6-2斷路器ZN63A-6/1250技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流額定關(guān)合電流4S熱穩(wěn)定電流ZN63A-6/12506KV1250A20KA50KA50KA20KA(1) ZN63A-6/1250斷路器額

47、定電壓為6kV,符合條件。(2) ZN63A-6/1250斷路器額定電流為1250A,6KV側(cè)變壓器回路中最大長時負荷電流為=1.05/=10000/×6=1010.36A即>Imax2，因此符合技術(shù)條件。（3）斷路器開斷電流20kA，8.35kA，符合技術(shù)條件。（4）63kA，21.30kA 滿足動穩(wěn)定校驗。(5) 熱穩(wěn)定電流=8.35×=1.6(KA)<25(KA)滿足熱穩(wěn)定校驗。6.3.2高壓隔離開關(guān)的選擇（1）高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的

48、設(shè)備。（2）形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機構(gòu)等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構(gòu)，單相或三相操動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+250C時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于

49、85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃氣體、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，用于級污穢區(qū)，防污型用于級（中污型）、級（重污型）污穢區(qū)。最大長時負荷電流= /=11225.5/(×35)=185A根據(jù)設(shè)計條件，選擇戶外式隔離開關(guān)，GW5-35G/600型隔離開關(guān)。表6-3GW5-35G/600型隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)型號額定電壓（KA）額定電流（KA）動穩(wěn)定電流（KA）5s熱穩(wěn)定電流（KA）GW5-35G/600356005014動穩(wěn)定校驗：按K1點的最大短路電流校驗，即 =50KA>=11.46KA符

50、合要求。熱穩(wěn)定校驗：短路發(fā)生后，事故切除靠上一級的變電所的過流保護，繼電器的動作時限比35KV進線的繼電保護動作時限2.5s大一個時限級差，故=2.5+0.5=3s =+=0.1+3=3.1s相當于5s的熱穩(wěn)定電流為=4.50×=3.54KA<14KA符合要求。6KV側(cè)選用GN6-6T/600型隔離開關(guān)其技術(shù)參數(shù)如下表6-4GN6-6T/600型隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定電流極限通過電流峰值5s熱穩(wěn)定電流GN6-6T/6006KV600A50A20KA經(jīng)過動熱穩(wěn)定校驗符合要求。6.3.3電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)特點是：一次繞組匝數(shù)少（有的只有一匝，利用一次導(dǎo)體穿過其鐵心），導(dǎo)體相當粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個閉合回路，由于二次儀表、繼電器等