大學畢業(yè)論文-一座110kv降壓變電站初步設計

摘要I摘要變電站是電力系統(tǒng)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。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置等，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。本次設計建設一座110KV降壓變電站，首先，根據(jù)主接線的經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式，在技術方面和經(jīng)濟方面進行比較，選取靈活的最優(yōu)接線方式。其次進行短路電流計算，根據(jù)各短路點計算出各點短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流。然后，根據(jù)各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設備選擇，然后進行校驗。最后作出平面布置圖和防雷保護設計。關鍵詞：變電站主接線短路計算電氣設備選擇ABSTRACTElectricitysubstationisanimportantcomponentofthesystem,itdirectlyaffectthepowersystemsecurityandeconomicoperationofpowerplantsarelinkedandusersofintermediatelinks,transformationanddistributionofpowerplaysarole.Themasterdocumentofsubstationisthemainlinkinthemainelectricalwiring,whichdirectlyrelatedtothedevelopmentofthewholeplant(subtations)thechoiceofelectricalequipment,powerdistributiondevicesandsoon,suchasthearrangementispartoftheinvestmentthesizeoftheelectricalsubstationdecisivefactor.Thedesignoftheconstructionofa110KVstep-downsubstation.Firstofall,accordingtothemainterminaloftheeconomicandreliableoperationofallflexibilitytochoosetheconnectionmodevoltage,inthetechnicalaspectsandeconomicaspectsofcomparison,theflexibilitytoselecttheoptimumconnectionmode.Second,Ihavetocarryoutshort-circuitcurrentcalculation,accordingtopointouttheshort-circuitshort-circuitalltheshort-circuitcurrentandtheimpactofsteady-statecurrent.Then,accordingtothevoltagelevelofratedvoltageandmaximumcontinuousoperatingcurrentequipmentchoice,andthenproceedtocheck.Tomakeafinalfloorplananddesignoflightningprotection.Keyword：subtationmasterdocumentcalculationofshortcircuitelectricequipmentselection目錄目錄引言 11電力系統(tǒng)分析及變電站總體分析 21.1電力系統(tǒng)分析 21.2變電站總體分析 31.2.1建站規(guī)模 31.2.2變電所概況 32負荷分析和主變壓器的選擇 52.1負荷分析 52.1.1負荷分類和定義 52.1.2本設計中的負荷分析 52.2負荷計算 72.2.1負荷計算的意義 72.2.2負荷計算 72.3主變壓器的選擇 82.3.1主變壓器的選擇原則 82.3.2主變壓器臺數(shù)的確定 82.3.3變壓器相數(shù)的確定 92.3.4變壓器繞組數(shù)的確定 102.3.5變壓器聯(lián)結組別的確定 102.3.6變壓器容量型號的確定 102.3.7主變阻抗的選擇 112.3.8調(diào)壓方式的選擇 122.3.9變壓器冷卻方式的選擇 123電氣主接線的設計 133.1電氣主接線的概況 133.2電氣主接線的基本要求 143.2.1安全性 143.2.2可靠性 143.2.3靈活性 143.2.4經(jīng)濟性 153.3電氣主接線時的設計依據(jù) 153.4電氣主接線的主要形式 163.4.1單母線接線 163.4.2單母線分段接線 173.4.3雙母線接線 183.4.4單母線帶旁路母線接線 183.4.5橋形接線 193.5主接線方案及論證 204短路電流計算 234.1短路的原因及其后果 234.2短路的種類 244.3短路電流計算的意義 244.4短路電流計算的一般規(guī)定 254.5短路電流的標幺值計算法 254.6短路電流計算 274.6.1電力系統(tǒng)接線簡圖 274.6.2各元件阻抗標么值計算 284.6.3110kv側短路分析 294.6.43KV側短路分析 324.6.5短路電流計算結果 345電氣設備選擇 355.1電氣設備選擇的一般要求 355.2電氣設備選擇的一般原則 355.2.1按正常工作條件選擇 355.2.2按短路情況進行校驗 365.2.3按環(huán)境條件校驗 375.3高壓斷路器的選擇 375.3.1選擇原則 375.3.2110KV側高壓斷路器的選擇 385.3.36.3KV側高壓斷路器的選擇 395.4高壓隔離開關的選擇 405.4.1110KV高壓隔離開關的選擇 405.4.26.3KV高壓隔離開關的選擇 415.5導線的選擇 415.5.1選擇原則 425.5.2110KV母線的選擇與校驗 435.5.36.3KV母線的選擇與校驗 445.6電流互感器的選擇 455.6.1選擇原則 455.6.2110KV側電流互感器選擇與校驗 475.6.36.3KV側電流互感器選擇與校驗 485.7電壓互感器的選擇 495.7.1選擇原則 495.7.2電壓互感器的選擇 505.8避雷器的選擇 505.8.1選擇要求 505.8.2避雷器的選擇 516配電裝置及電氣總平面圖設計 526.1配電裝置設計原則 526.2配電裝置的分類 536.3各種配電裝置的特點 546.4配電裝置設計的基本步驟 546.5各電壓級配電裝置的確定 546.5.1110KV側 546.5.26.3KV側 556.6總平面設計 556.6.1滿足安全運行前提下，盡量簡化 556.6.2主控制室布置 566.6.3端子箱、配電箱電纜溝的位置 566.6.4屋外配電裝置要考慮道路的設置 566.6.5所區(qū)大門的設置 567防雷保護設計 587.1防雷保護的特點 587.2防雷設計的原則 587.3避雷針 597.3.1避雷針設置原則 597.3.2避雷針裝設應注意的問題 597.3.3避雷針的保護范圍 607.4避雷器的設置 627.5變電所的防雷保護 637.5.1直擊雷保護的防護措施 637.5.2侵入波保護的防護措施 647.6變電所防雷設計 657.6.1直擊雷防護 657.6.2雷電波侵入保護 66結論 67參考文獻 68致謝 69引言引言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的一項基礎工業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經(jīng)濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求?！峨娏ο到y(tǒng)設計技術規(guī)程》[1]第1.0.2條規(guī)定系統(tǒng)設計應在國家計劃經(jīng)濟指導下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進一步研究并提出系統(tǒng)的具體發(fā)展方案；應合理利用能源，節(jié)約能源；合理布局電源網(wǎng)絡，使發(fā)、輸、變電及無功建設配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)繼電保護設計、系統(tǒng)安全自動裝置設計及下一級電壓的系統(tǒng)設計等創(chuàng)造條件；設計方案應技術先進、過度方便、運行靈活、切實可行，以經(jīng)濟、可靠、質(zhì)量合格和充足的電能滿足國民經(jīng)濟各部門于人民生活不斷增長的需要。變電站是聯(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。在進行變電所設計時，須遵照變電所設計規(guī)范所規(guī)定的原則，根據(jù)《35~10kV變電所設計規(guī)范》[2]的要求：第一、變電所的設計應根據(jù)工程的5~10年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠近結合、以近為主，正確處理近期建設與遠景發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能性。第二、變電所的設計必須從全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結合國情合理地確定設計方案。第三、變電所的設計，必須節(jié)約用地的原則。變電站設計的內(nèi)容力求概念清楚，層次分明，結合自己設計的原始資料，參考變電站電氣設計工程規(guī)范，經(jīng)過大量翻閱工作，了解設計基本過程，從而進一步指導設計內(nèi)容的開展?，F(xiàn)將自己查閱文獻的工作歸述為：通過查閱館藏書籍，課本和網(wǎng)絡資源，了解電力工業(yè)的有關政策，技術規(guī)程等方面知識，理清自己的設計思路，查詢有關電氣設備等最新動態(tài)價格及參數(shù)，從而為自己的設計提供有力的依據(jù)。通過查閱文獻，提出我的設計思路和具體設計內(nèi)容，以便于為設計工作提供有理可據(jù)的參考價值。通過查閱變電站設計規(guī)程，了解發(fā)變電站設計的一般過程及相關的設計規(guī)程，明白了要設計一個變電站的設計內(nèi)容，清楚設計任務。電氣主接線設計，短路計算，設備的選擇，配電裝置，防雷保護設計等。1電力系統(tǒng)分析及變電站總體分析1電力系統(tǒng)分析及變電站總體分析1.1電力系統(tǒng)分析為滿足焦作鐵礦生產(chǎn)生活的供電要求，決定新建一個110KV降壓變電所。變電所的站址選擇靠近公路，位于某山區(qū)一個南北狹長山谷中，地形平緩，土質(zhì)貧瘠有良好的交通運輸條件，同時也為變電站職工的生活提供了方便。由電力系統(tǒng)S向鐵礦變、鋼廠變、化肥變、區(qū)域變供電，構成環(huán)網(wǎng)。S的容量為2360MVA，焦作礦區(qū)變電站的變電壓等級為110/6.3KV?！峨娏ο到y(tǒng)設計技術規(guī)程》[1]中規(guī)定系統(tǒng)設計應在國家計劃經(jīng)濟指導下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進一步研究并提出系統(tǒng)的具體發(fā)展方案；應合理利用能源，節(jié)約能源；合理布局電源網(wǎng)絡，使發(fā)、輸、變電及無功建設配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)繼電保護設計、系統(tǒng)安全自動裝置設計及下一級電壓的系統(tǒng)設計等創(chuàng)造條件；設計方案應技術先進、過度方便、運行靈活、切實可行，以經(jīng)濟、可靠、質(zhì)量合格和充足的電能滿足國民經(jīng)濟各部門于人民生活不斷增長的需要。圖1-1電力系統(tǒng)接線簡圖附注：1、圖中系統(tǒng)容量，系統(tǒng)阻抗均相當于最大運行方式。2、最小運行方式時：S=2000MVA.Xs=1.10;3、系統(tǒng)可保證本站110KV母線電壓波動在±5%以內(nèi)。1.2變電站總體分析1.2.1建站規(guī)模電壓等級：110/6.3KV線路回數(shù)：110KV：2回，備用1回；6.3KV：13回，備用2回；1.2.2變電所概況圖1-2地理位置示意圖地理條件：所址位于某山區(qū)一個南北狹長山谷中，地形平緩，土質(zhì)貧瘠，平均海拔400米，鄰近負荷中心，水源充足，交通便利。土質(zhì)為含砂黏土，土壤熱阻系數(shù)度ρT=120℃?CM/W，土溫20℃，地震烈度8度，有利于變電站的經(jīng)濟運行，另外，也降低對防雷保護裝置的要求。氣象條件：年最高氣溫+40℃，所最低氣溫-22℃，最熱月平均最高溫度+32℃。風速32m/s，主導風向西北，覆冰厚度15mm。微風風速3.5m/s,屬于我國Ⅷ類標準氣象區(qū)。站址條件：依據(jù)《35—110kV變電站設計規(guī)范》[2]第2.0.1條，變電站所址的選擇，根據(jù)下列要求綜合考慮確定：第一、靠近負荷中心。第二、節(jié)約用地，不占或少占耕地及經(jīng)濟效益高的土地。第三、與鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空線和電纜線路的引入和引出。第四、交通運輸方便。第五、具有適應地形，地貌，地址條件。變電所選址還考慮了變電站與附近設施的影響。因此，若變電站選址不當，必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線方式，電網(wǎng)的損失及投資的大小，還可能引起電力倒流，甚至產(chǎn)生更嚴重的后果。2負荷分析和主變壓器的選擇2負荷分析和主變壓器的選擇2.1負荷分析2.1.1負荷分類和定義根據(jù)負荷允許停電程度的不同，可以將負荷分為三個等級，即一級負荷、二級負荷、三級負荷。等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電，一級負荷將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境嚴重污染對工廠將造成經(jīng)濟上的巨大損失，如重要的大型的設備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴重的政治影響。二級負荷會造成較大的經(jīng)濟損失，如生產(chǎn)的主要設備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)；還可能引起社會秩序混亂或較嚴重的政治影響。三級負荷造成的損失不大或不會造成直接經(jīng)濟損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟的發(fā)展，負荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負荷，必須有二個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。對特別重要的一級負荷應該由二個獨立電源點供電。對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷供電。對于三級負荷，一般只需一個電源供電[3]。2.1.2本設計中的負荷分析變電所兩側屬于一、二級負荷，左側主要為水源地、火藥庫、農(nóng)業(yè)用電，下方為生活區(qū)職工用電，右側主要是露天礦、礦井、選礦廠工業(yè)用電。露天礦一、二：出產(chǎn)鐵礦，其中：Ⅰ類負荷約占10%，Ⅱ類負荷約占60%，其余為Ⅲ類負荷。礦井甲、乙：出產(chǎn)鐵礦，其中：Ⅰ類負荷約占40%，Ⅱ類負荷約占40%，其余為Ⅲ類負荷。選礦廠一、二:篩選出產(chǎn)礦，其中：Ⅰ類負荷約占30%，Ⅱ類負荷約占40%，其余為Ⅲ類負荷。水源地：Ⅰ類負荷約占20%，Ⅱ類負荷約占60%，其余為Ⅲ類負荷?；鹚帍S：火藥儲存，屬于Ⅲ類負荷，約占50%，Ⅰ類負荷約占20%，Ⅱ類負荷約占30%，生活區(qū)：職工生活用電，Ⅰ類負荷約占10%；Ⅱ類負荷約占50%；其余為類負荷。農(nóng)業(yè)用電：Ⅱ類負荷約占50%；Ⅲ類負荷約占50%；備用：Ⅰ類負荷約占10%；Ⅱ類負荷，約占40%；其余為Ⅲ類負荷。表2-1ZS礦區(qū)110KV降壓變電所負荷資料電壓等級負荷名稱最大穿越功率（MW）最大負荷（MW）負荷組成（%）cosΦTmax(h)線長(km)同時率線損近期遠景近期遠景一級二級三級110kV鐵鋼線12鐵區(qū)線12備用106.3kV露天礦一121060300.7255001.585%5%露天礦二121060300.7255001.5礦井甲一1.534040200.7855001.5礦井甲二1.534040200.7855001.5礦井乙一1.534040200.7855002.5礦井乙二選礦廠一243040300.7555001選礦廠二水源地一122060200.7255002水源地二火藥庫0.10.152030500.7545001.8生活區(qū)11.51050400.845001農(nóng)業(yè)用電1250500.7840001.5備用一11040500.78備用二11040500.78為滿足電力系統(tǒng)對無功的需要，需要在用戶側裝設電容器，進行無功補償，使用戶的功率因數(shù)提高，10kV線路用戶功率因數(shù)應不低于0.9。2.2負荷計算2.2.1負荷計算的意義在進行工業(yè)企業(yè)供配電設計時，基本的原始資料是工藝部門提供的各種用電設備的安裝容量，這是設計的依據(jù)。因此，供電設計首先遇到的是全廠要用多少電，即負荷計算問題。由于工廠里各種用電設備在運行時其電力負荷總是不斷變化，但一般不回超過其額定容量，而且各臺用電設備的最大負荷一般又不會在同一時間出現(xiàn)，所以全廠的最大負荷總是比全廠各種用電設備額定容量的總和要小。若根據(jù)設備容量綜合來選擇導線和供電設備必將造成浪費；反之，若負荷計算過小，造成導線或用電設備選擇得過小，在運行中必將使上述元件過熱，倒是絕緣過快老化甚至損壞。因此，為了確定供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷大小，合理地選擇供電系統(tǒng)中的元件，有必要對電力負荷進行統(tǒng)計計算[4]。2.2.2負荷計算近期負荷：遠期負荷：綜合最大計算負荷計算公式：(2.1)(：同時系數(shù)，取85%；%：線損率,取5%)視在功率：2.3主變壓器的選擇在各電壓等級的變電所中，變壓器是主要電氣設備之一，其擔負著變換網(wǎng)絡電壓進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?。其容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，如選用適當不僅可減少投資，減少占地面積，同時也可減少運行電能損耗，提高運行效率和可靠性，改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。特別是我國當前的能源政策是開發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經(jīng)濟容量，提高網(wǎng)絡的的經(jīng)濟運行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟意義。2.3.1主變壓器的選擇原則主變壓器的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。在選擇主變壓器容量時對重要變電所，應考慮當一臺主變器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內(nèi)，應滿足Ⅰ類及Ⅱ類負荷的供電；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的60%~70%。2.3.2主變壓器臺數(shù)的確定變電站主變壓器臺數(shù)的選擇應根據(jù)負荷大小、負荷對供電可靠性的要求、經(jīng)濟性及用電發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮確定。變電器臺數(shù)越多，供電可靠性越高，但設備投資大，運行費用高。因此，在滿足供電可靠性要求的前提下，變電器臺數(shù)越少越好。在確定變電器臺數(shù)時，還應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定余地。由《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知變電站主變壓器臺數(shù)的選擇應遵循以下原則：對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的1~2級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器容量。表2-2單臺變壓器和兩臺變壓器的比較：比較單臺變壓器兩臺變壓器技術指標供電安全比滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量電壓損耗略大電壓損耗略小靈活方便性靈活性差靈活性好擴建適用性稍差好由以上可知、正常運行時，變電所負荷由110kV系統(tǒng)供電，擁有大量的一、二級負荷，應滿足電力負荷對供電可靠性的要求，應采用兩臺變壓器并聯(lián)使用。2.3.3變壓器相數(shù)的確定主變壓器采用三相或是單項，主要考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運輸條件等因素。特別是大型變壓器，尤其需要考察其運輸可能性，保證運輸是村不超過隧洞、橋東的準許通過限制，運輸重量不超過橋梁、車輛、船舶等運輸工具承載能力。由《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知：第一、當不受運輸條件限制時，330KV以下的發(fā)電廠和變電所，均應選用三相變壓器。第二、當發(fā)電廠與系統(tǒng)諒解的電壓為500KV時，宜經(jīng)技術經(jīng)濟比較厚，確定選用三項變壓器、兩臺半容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW，并直接生涯到500KV的宜選用三相變壓器。本變電站為110/6.3KV，位于某山區(qū)一個南北狹長山谷中，地形平緩，土質(zhì)貧瘠，平均海拔400米，鄰近負荷中心，水源充足，交通便利。而且現(xiàn)在社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上可知，此變電站的主變器應采用三相變壓器。2.3.4變壓器繞組數(shù)的確定由《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知：對深入引進至負荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。本變電所為110KV/6.3KV降壓變電所，處在負荷密集需求區(qū)，故采用雙繞組變壓器。2.3.5變壓器聯(lián)結組別的確定由《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知雙繞組變壓器采用以下三種連接組別：YNd11接線用于高壓側為110KV及以上的大電流接地系統(tǒng)中的變壓器Yd11接線用于高壓側為35~60KV，低壓側為6~10KV的輸配電系統(tǒng)。其低壓側采用三角形接法可以改善電網(wǎng)的電壓波形，從而是三次諧波電流只能在三角形繞組內(nèi)形成環(huán)流，不致于傳輸?shù)接脩艉凸╇娋€路中去。Yyn0接線用于高壓側為6~10KV，低壓側為380/220KV的配電變壓器，其低壓側引出中性線，構成三相四線制供電。該變電站電壓等級為110/6.3KV，所以應采用YNd11接線。2.3.6變壓器容量型號的確定2.3.6.1變壓器容量選擇的原則主變壓器容量一般按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10~20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的70%~80%[4]。同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化。2.3.6.2變壓器容量的選擇按遠期期負荷只裝一臺主變校驗：(2.2)(n為變電站設計中變壓器的臺數(shù)，在這次設計中，n=2)按近期負荷只裝一臺主變校驗：(2.3)為保證功率輸送，選標準容量20MVA，確定該站主壓器采用2臺20MVA的變壓器。我國110KV以下供配電系統(tǒng)中廣泛采用的是SL7系列油浸式三相雙繞組降壓變壓器，屬于我國第一代低損耗節(jié)能變壓器，但是目前趨向選擇更節(jié)能的S9系列變壓器。因此根據(jù)上述式子及負荷分析可以選擇兩臺型號為SF9-20000/110的雙繞組調(diào)壓變壓器。變壓器的技術參數(shù)如表一所示：表2-3SF9-20000/110的雙繞組調(diào)壓變壓器技術參數(shù)型號額定電壓(KV)聯(lián)接組接號損耗(KV)空載電流(%)短路電壓(%)高壓低壓空載·短路SF9-20000/110110±2*2.5%6.3YNd1122.093.60.6510.52.3.7主變阻抗的選擇根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知：變壓器的阻抗實質(zhì)就是繞組間的漏抗，阻抗的大小主要取決于變壓器的結構和采用的材料。從系統(tǒng)穩(wěn)定和供電電壓質(zhì)量考慮，希望主變壓器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系統(tǒng)短路電流增加，高、低壓電器設備選擇遇到困難；另外阻抗的大小要考慮變壓器并聯(lián)運行的要求。主變阻抗選擇原則：各側阻抗值的選擇須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流計算、無功分配、繼電保護、短路電流、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并聯(lián)運行等方面進行綜合考慮；對普通三繞組變，目前有“升壓型”和“降壓型”兩種，“升壓型”繞組排列順序為自鐵芯向外為中、低、高。所以高、中側阻抗最大；“降壓型”依次為低、中、高，所以高、低壓側阻抗最大。綜上，選擇“降壓型”結構的變壓器，繞組的排列順序為自鐵芯向外依次為低，高；高，低壓側的阻抗最大。2.3.8調(diào)壓方式的選擇由《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知：調(diào)壓方式變壓器的電壓調(diào)整是用分解開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5％以內(nèi)，另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可以達到+30％。無載調(diào)壓變壓器只能在停電時改變分接頭位置，影響供電可靠性，輸出電能質(zhì)量較差。有載調(diào)壓變壓器能在調(diào)壓額定容量范圍內(nèi)帶負荷調(diào)整電壓，范圍較大，一般在15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器可以減小和避免電壓大幅度波動，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時，有載調(diào)壓可解決。而且對于110KV及以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓器一般都采用有載調(diào)壓。由以上分析知，此變電站的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。2.3.9變壓器冷卻方式的選擇由《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知：主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻方式?？紤]到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護工作量，首選強迫油循環(huán)風冷卻方式。3電氣主接線的設計3電氣主接線的設計3.1電氣主接線的概況發(fā)電廠和變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。將電路中的各種電氣設備按行業(yè)標準規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制而成的電氣接線圖，稱為電氣主接線簡圖。主接線圖按其表現(xiàn)的形式可分為單線圖和三線圖，由于單線圖簡單清楚，繪制和閱讀都很方便，所以主接線圖一般都采用單線圖[5]。電氣主接線的主要電氣設備的文字與圖形符號如表3-1所示表3-1電氣主接線的主要電氣設備的文字與圖形符號電氣設備名稱文字符號圖形符號電氣設備名稱文字符號圖形符號斷路器QF低壓斷路器FD隔離開關QS刀開關QK負荷開關QL避雷針FA熔斷器FU電壓互感器TV電力變壓器T母線及引出線WB3.2電氣主接線的基本要求3.2.1安全性高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關；低壓斷路器（自動開關）的電源側及可能反饋電能的另一側，必須設低壓刀開關；裝設高壓熔斷器—負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關；變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設避雷器。裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關，線路上避雷器前不必裝隔離開關。3.2.2可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務,保證供電的可靠性是電氣主接線的最基本要求，對于本設計，年最大使用時間在5000小時以上，且主要是對1，2類負荷供電，必須采用供電可靠的主接線形式，且保證有兩路電源供電，電氣主接線由電氣設備組成,電氣設備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性，綜合考慮，應從以下的幾個方面考慮：因事故被迫中斷供電的機會越少，影響范圍越小，停電時間越短，主接線的可靠性程度越高；供電可靠性準則：連續(xù)性供電，同時保證電壓頻率在規(guī)定范圍內(nèi)；通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾個方面考慮：第一、斷路器檢修時，能否不影響供電；第二、線路斷路器或母線故障時，以及母線或母線隔離開關檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對Ⅰ、Ⅱ類用戶的供電；第三、發(fā)電廠或變電所全部停電的可能性；第四、大型機組突然停運時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果等因素。3.2.3靈活性變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線；兩路電源進線，裝有兩臺主變壓器的變電所，當兩路電源同時供電時，兩臺主變壓器一般分列運行；當只一路電源供電，另一路電源備用時，則兩臺主變壓器并列運行；帶負荷切換主變壓器的變電所，高壓側應裝設高壓斷路器或高壓負荷開關；主接線方案應與主變壓器經(jīng)濟運行的要求相適應。3.2.4經(jīng)濟性主接線方案應力求簡單，采用的一次設備特別是高壓斷路器少，而且應選用技術先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品；由于工廠變配電所一般都選用安全可靠且經(jīng)濟美觀的成套配電裝置，因此變配電所主接線方案應與所選成套配電裝置的主接線方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供電可靠性要求較高時，才采用手車式或抽屜式；中小型工廠變電所一般才用高壓少油斷路器，在需頻繁操作的場合，則應采用真空斷路器或SF6斷路器。斷路器一般采用就地控制，操作多用手力操作機構，但這只適用于三相短路電流不超過6KA（10KV的SK3≤100MVA）的電路中。如短路電流較大或有遠控、自控要求時，則應采用電磁操作機構或彈簧操作機構；工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜，其互感器只供計費的電度表用，應考慮無功功率的人工補償，使最大負荷時功率因素達到規(guī)定的要求；優(yōu)化接線及布置，減少變電所占地面積總之，變電站通過合理的接線、設備無油化、布置的緊湊以及綜合自動化技術，并將通信設施并入主控室，簡化所內(nèi)附屬設備，從而達到減少變電站所占地面積，優(yōu)化變電所設計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運行，避免不必要的定期檢修，達到降低投資的目的[3]。3.3電氣主接線時的設計依據(jù)電氣主接線時主要設計依據(jù)是：第一、發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。第二、發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設規(guī)模。第三、負荷大小和重要性。第四、系統(tǒng)備用容量大小。第五、系統(tǒng)對電氣主接線提供的具體資料。3.4電氣主接線的主要形式3.4.1單母線接線圖3-1單母線接線圖優(yōu)點：母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。對雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶的供電。而且單母線接線接線簡單、使用設備少、操作方便、投資少、便于擴建。缺點：當母線及母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開全部，造成整個配電裝置停電；當檢修某一回路的斷路器時，該回路要停電。因此，單母線接線供電可靠性和靈活性均較差，不能滿足重要用戶的供電要求，一般只適用于容量小和用戶對供電可靠性要求不高的場所。適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的以下三種情況：6—110KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過6回；35—63KV配電裝置的回線數(shù)不超過3回；110—220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回[3]。3.4.2單母線分段接線圖3-2單母線分段接線圖優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路自動將故障段切斷，保障正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。單母線分段接線既保留了單母線接線簡單、經(jīng)濟、方便等優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電的可靠性，因此這種接線得到廣泛應用，特別是在中小型發(fā)電廠和出線不多的35~220KV變電所中尤為適用。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均等擴建。適用范圍：6—10KV配電裝置出線回路數(shù)為6及以上時；35—63KV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回時；110—220KV配電裝置出線回路數(shù)為3—4回時[3]。3.4.3雙母線接線圖3-3雙母線接線圖優(yōu)點：雙母線接線供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復供電，檢修任一組的母線隔離開關時只停該回路。擴建方便，可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平均分配，不會引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會如單母線分段那樣導致交叉跨越。便于試驗，當個別回路需要時單獨進行試驗時可將該架路分開，單獨接至一組母線上。缺點：當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器容易誤操作，為了避免隔離開關誤操作需在隔離開關和斷路之間裝設連鎖裝置。所以雙母線所用于電源和引出線較多的大中型發(fā)電廠和電壓為220KV及以上的區(qū)域變電所[3]。3.4.4單母線帶旁路母線接線單母線分段帶旁路接線是在單母線分段基礎上增加旁路母線和旁路閘刀。其主要作用是減少母線故障或斷路器檢修時停電范圍，提高系統(tǒng)供電可靠性。在正常運行方式下，旁路母線不帶電，類似于單母線分段運行方式。當需要檢修斷路器時，可合上旁路斷路器和相應的旁路閘刀，然后斷開需要檢修的斷路器和二側閘刀。其操作方式簡單，也不影響相應電氣設備正常運行。圖3-4單母線帶旁路母線接線這種接線的缺點是需要增加一組母線、專用的旁路斷路器和旁路隔離開關等設備，使配電裝置復雜，投資增大，且隔離開關要用來操作，增加了誤操作的可能性。一般在110KV及以上的高壓配電裝置中才設置旁路母線[3]。設置旁路母線的原則：1、110kV優(yōu)先采用簡易旁母（分段斷路器兼旁路斷路器）,當它出線大于6回時，可設專用旁路斷路器。2、35kV一般不用旁路母線3、6～10kV當不允許停電檢修D(zhuǎn)L時可設旁路母線，而且一般用專用旁路斷路器，它一般不設旁路母線。4、6～35kV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。3.4.5橋形接線110kV側以雙回路與系統(tǒng)相連，而變電站最常操作的是切換變壓器，而與系統(tǒng)聯(lián)接的線路不易發(fā)生故障或頻繁切換，因此可采用內(nèi)橋式線，這也有利于以后變電站的擴建。橋形接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線。內(nèi)橋接線：跨接橋靠近變壓器側，橋斷路器在線路斷路器之內(nèi)，變壓器回路僅裝隔離開關，不裝斷路器。內(nèi)橋接線對電源進線的操作非常方便，但對變壓器回路的操作不便。因此，內(nèi)橋接線適用于電源進線線路較長而變壓器又不需要經(jīng)常切換的場所。圖3-5橋形接線外橋接線：跨接橋靠近線路側，橋斷路器在線路斷路器之外，線路回路僅裝隔離開關，不裝斷路器。外橋接線對變壓器回路的操作非常方便，但對電源進線回路的操作不便。因此，外橋接線適用于電源進線線路較短而變壓器需要經(jīng)常切換的場所。橋型接線中四個回路只有三個斷路器，投資少，接線簡單，宮殿的可靠性和靈活性較高，適用于向一、二類負荷供電。優(yōu)點：高壓電器少，布置簡單，造價低，經(jīng)適當布置可較容易地過渡成單母線分段或雙母線分接線。缺點：可靠性不是太高，切換操作比較麻煩[3]。3.5主接線方案及論證110KV側初期設計回路數(shù)為3，110KV側配電裝置宜采用單母線分段的接線方式。10KV側出線回路數(shù)為15回。由《電力工程電氣設計手冊》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當6—10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母分段接線、單母線帶旁路母線接線。所以制定出兩種方案：方案Ⅰ：110KV單母線分段接線，6.3KV單母線分段接線。方案Ⅱ：110KV單母線分段接線，6.3KV單母線帶旁路母線接線表3-2主接線設計方案對比方案方案Ⅰ方案Ⅱ110kV接線名稱單母線分段接線單母線分段接線可靠性簡單清晰，設備少，設備本身故障小。線路斷路器檢修故障時，該線路停電；任意母線母隔檢修時，僅停檢修段；任一段母線故障，僅停故障段。當母線斷路器檢修，可能造成兩段母線分列運行。簡單清晰，設備少，設備本身故障小。線路斷路器檢修故障時，該線路停電；任意母線母隔檢修時，僅停檢修段；任一段母線故障，僅停故障段。當母線斷路器檢修，可能造成兩段母線分列運行。靈活性可以提高供電的靈活性,對重要用戶可以從不同的段引出饋線線路,有兩個電源供電.可以提高供電的靈活性,對重要用戶可以從不同的段引出饋線線路,有兩個電源供電.經(jīng)濟性投資少，年費用小，占地面積小。投資少，年費用小，占地面積小。可擴性便于擴建和發(fā)展。便于擴建和發(fā)展。6.3kV接線名稱單母線分段單母線帶旁路母線接線?？煽啃钥煽啃韵鄬^差。母線檢修設備檢修故障，該線路停電；母線斷路器檢修可能造成兩段母線分列運行。減少母線故障或斷路器檢修時停電范圍，提高系統(tǒng)供電可靠性。在正常運行方式下，旁路母線不帶電，類似于單母線分段運行方式。檢修斷路器時，合上旁路斷路器和相應的旁路閘刀，然后斷開需要檢修的斷路器和二側閘刀。靈活性手車開關柜靈活，簡單，操作方便。操作方式簡單，也不影響相應電氣設備正常運行。經(jīng)濟性投資少，年費用小，占地面積小。投資高，年費用大，占地面積大?？蓴U性便于擴建和發(fā)展便于擴建和發(fā)展由表3-2對比看出方案Ⅰ可靠性、靈活性、經(jīng)濟性、可擴性都是最優(yōu)的，所以確定ZS礦區(qū)變電站電氣主接線選擇方案Ⅰ，110KV單母線分段接線，6.3KV單母線分段接線。所以ZS礦區(qū)變電站主接線圖簡圖見圖3-6。圖3-6ZS礦區(qū)變電站主接線圖簡圖4短路電流計算4短路電流計算4.1短路的原因及其后果短路是電力系統(tǒng)中最常見和最嚴重的一種故障。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生的通路的情況。引起短路的主要原因是電氣設備載流部分絕緣損壞。引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過電壓（如遭到累積）、絕緣材料的自然老化、遭受機械損傷以及設備運行維護不良等。此外，運行人員由于未遵守安全操作規(guī)程而帶來的誤操作（如帶帶負荷拉刀快管、線路或設備檢修后未拆除地線而送電等）、鳥獸跨接在裸露的載流部分以及風、雨、雪、雹等自然現(xiàn)象均會引起短路故障。電力系統(tǒng)大聲短路時，由于系統(tǒng)的總阻抗大為減小，因此伴隨短路所產(chǎn)生的基本現(xiàn)象是：電流急劇增加，短路電流為正常工作電流的幾十倍甚至幾百倍，在大容量電力系統(tǒng)鐘發(fā)生短路時，短路電流可高達幾萬安甚至幾十萬安。在電流急劇增加的同時，系統(tǒng)中的電壓將大幅度下降，計入繁盛三相短路時，短路點的電壓將降到零。由于短路時有上述現(xiàn)象發(fā)生，因此短路引起的后果是破壞的，具體表現(xiàn)[4]在：第一、短路電流的熱效應：短路電流通過設備將會使發(fā)熱急劇增加，短路持續(xù)時間較長時，可是設備因過熱而損壞甚至燒毀。第二、短路電流的力效應短路電流將在電氣設備中產(chǎn)生很大的電動力，可引起設備機械變形、扭曲甚至損壞。第三、影響電氣設備的正常運行短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，可使系統(tǒng)中的主要負荷異步電動機因電磁轉(zhuǎn)矩顯著降低而降速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢設置設備損壞。第四、破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性短路將引起系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導致并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。這是短路故障最嚴重的后果。第五、造成電磁干擾不對稱接地短路所產(chǎn)生的不平衡電流，將產(chǎn)生零序不平衡磁通，會對鄰近的平衡線路（通信線路、鐵道信號系統(tǒng)等）產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。4.2短路的種類在三相系統(tǒng)中，可能的短路[4]有：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路，分別用k(3)、k(2)、k(1)和k(1.1)表示。三相短路時對稱性短路，其它類型的短路都是不對稱性短路。圖4-1短路的類型（虛線表示短路電流的路徑）a)三相短路b)兩相短路c)單相短路接地d)兩相接地短路運行經(jīng)驗表明，在電力系統(tǒng)各種短路故障中，單相接地短路占大多數(shù)（大約占65%），而三相短路的機會最少（只占5%），但三相短路的短路電流最大，故障產(chǎn)生的后果也最為嚴重，必須給與足夠的重視。此外、三相短路計算又是一切不對稱短路計算的基礎。事實上，從以后的分析計算中可以看出，一切不對稱大段路的就算，都是應用對稱分量法將其轉(zhuǎn)化為對稱短路來計算的。因此，對三相短路的研究具有重要的意義。4.3短路電流計算的意義在變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中一個重要環(huán)節(jié)，其計算目的有以下幾個方面：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采取限制短路電流措施等均需進行必要的短路電流計算；在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況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；在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地距離；接地裝置的設計也需用短路電流。4.4短路電流計算的一般規(guī)定為了所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性并在一定的時期內(nèi)滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，應對不同點的短路電流進行校驗。短路電流計算應包括以下規(guī)定：第一、驗算導體的穩(wěn)定性和電器的動穩(wěn)定熱穩(wěn)定以及電器開斷電流的能力，應按本設計的設計規(guī)劃容量來計算，并考慮到電力系統(tǒng)的5~10發(fā)展規(guī)劃（一般應按本工程的建成之后的5~10年）。在確定短路電流時應按可能發(fā)生的短路電流的正常接線方式，而不應按照僅在切換時過程中的可能的并列運行方式的接線方式。第二、選擇導體和電器時所用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。第三、選擇導體和電器時，對不帶電抗的回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流最大的地點，對帶電抗器6~10kV出線與廠用分支回路，除其母線與隔離開關之間隔板前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器之前外，其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。第四、導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機的出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算[8]。4.5短路電流的標幺值計算法短路電流計算中,各電氣量如電流、電壓、阻抗、功率（或容量）等的數(shù)值，可以用有名值表示，也可以用標幺值表示。為了計算方便，通常在1KV以下的低壓系統(tǒng)中宜采用有名值，而高壓系統(tǒng)中由于由多個電壓等級，存在電抗換算問題，所以宜采用標么值。在高壓電網(wǎng)短路電流的計算中，通?？傋杩惯h大于總電阻，所以一般可以只計個主要元件的電抗而忽略其電阻，只有當短路回路的電阻R>X/3時才需記及電阻所謂標幺值,是實際值與基準值之比。標幺值沒有單位.在短路計算中經(jīng)常用到的四個物理量是容量S、電壓U、電流I、電抗X。通常設基準值基準容量Sd、電壓Ud、基準電流Id基準電抗Xd分別為,則這一元件的各已知量的標幺值分別為：(4.1)(4.2)(4.3)(4.4)為了計算方便，常取基準容量采用=100MVA，基準電壓用各級線路的平均額定電壓，即，一般取線路平均額定電壓為其額定電壓的1.05倍，如表4-1所示。表4-1線路的額定電壓與平均額定電壓額定電壓0.220.3836103560110220330平均額定電壓0.230.43.156.310.53763115230345在產(chǎn)品樣本中，電力系統(tǒng)中各電氣設備如發(fā)電機、變壓器、電抗器等所給出的標幺值，都是以其本身額定值（額定容量、額定電壓）為基準的標幺值或百分值，即額定標幺值。由于各電氣設備的額定值往往不盡相同，基準值不同的標幺值是不能直接進行運算的，因此，必須把不同基準值的標幺值換算成統(tǒng)一基準值的標幺值。發(fā)電機：發(fā)電機通常給出、和額定電抗標幺值(4.5)變壓器：變壓器通常給出、和短路電壓百分數(shù)(4.6)電抗器：電抗器通常是用來限制短路電流的電感線圈，通常給出的是額定電壓、額定電流和電抗百分數(shù)。(4.7)輸電線路：通常給出線路長度L和每公里電抗值，可按下式求出其電抗標幺值(4.8)在實際的電力系統(tǒng)中，往往有多個不同等級的線路，他們之間通過變壓器相連。在進行短路電流計算時，必須把不同電壓等級中各個元件的電抗都歸算到同一個電壓等級，即全部歸算到所謂基本電壓級。將各元件的電抗標么值求出后，就可以畫出由電源到短路點的等效電路圖，并對網(wǎng)絡進行化簡，最后求出短路回路總電抗標么值。求電源到短路點的總阻抗時，必須是電源與短路點直接相連的電抗，中間不經(jīng)過公共電抗。當網(wǎng)絡比較復雜時，需要對網(wǎng)絡進行化簡，求出電源至短路點直接相連的電抗（即轉(zhuǎn)移電抗）。常用的網(wǎng)絡化簡方法有串、并聯(lián)，星形-三角形變化以及利用電路的對稱性來化簡網(wǎng)絡等[9]。4.6短路電流計算4.6.1電力系統(tǒng)接線簡圖圖4-1系統(tǒng)接線簡圖注：LGJ1850.410Ω/kmLGJ1200.421Ω/km4.6.2各元件阻抗標么值計算選擇基準容量=100MA，基準電壓為各級電壓的平均額定電壓，所以=115KV、=6.615KV。圖4-2等效電路圖各元件阻抗標么值計算如下：系統(tǒng)電抗標么值：線路電抗標么值：變壓器T1、T2電抗標么值：4.6.3110kv側短路分析系統(tǒng)最大運行方式下，本變電站兩臺主變壓器（簡稱主變）并列運行，110KV側短路線路化簡網(wǎng)絡圖如圖4-3。、和、分別串聯(lián)，合并為、：圖4-3110KV側短路線路化簡網(wǎng)絡圖、和、分別并聯(lián)，合并為、：、、串聯(lián)，合并為：為S到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，則系統(tǒng)S的計算電抗為：根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）[5]知：當供電電源為無限大或計算電抗（供電電源為基準的電抗）標幺值>3時,可以認為電源容量為無限大容量的系統(tǒng)。在此計算中<3，故該系統(tǒng)被視為有限容量系統(tǒng)。查S汽輪發(fā)現(xiàn)及計算曲線數(shù)字表得，系統(tǒng)S在0s、0.2s、∞時刻向短路點提供的短路電流周期分量有效值的標么值分別為當時，，，當時，，，因此，當時，、、時的短路電流周期分量標幺值分別為：沖擊電流：110KV側短路點的基準電流：因此，、、時的短路電流周期分量有名值分別為：沖擊電流有名值為：系統(tǒng)最小運行方式下，變電站一臺主變壓器投入運行。最小運行方式時，S=2000MVA，Xs=1.10。、、串聯(lián)，合并為：為S到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，則系統(tǒng)S的計算電抗為：查S汽輪發(fā)現(xiàn)及計算曲線數(shù)字表得，系統(tǒng)S在0s、0.2s、∞時刻向短路點提供的短路電流周期分量有效值的標么值分別為：當時，，，當時，，，因此，當時，、、時的短路電流周期分量標幺值分別為：沖擊電流：110KV側短路點的基準電流：因此，、、時的短路電流周期分量有名值分別為：沖擊電流有名值為：4.6.43KV側短路分析系統(tǒng)最大運行方式下，本變電站兩臺主變壓器（簡稱主變）并列運行，110KV側短路線路化簡網(wǎng)絡圖如圖4-4。圖4-46.3KV側短路線路化簡圖由110KV側計算得：、、、串聯(lián)，合并為：為S到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，則系統(tǒng)S的計算電抗為：短路電流的標么值：短路電流的有名值：三相短路穩(wěn)態(tài)電流：三相短路沖擊電流有效值：(高壓電網(wǎng)中，取1.8)即則流入6.3KV側總的短路電流。系統(tǒng)最大運行方式下，變電站僅臺一臺主變壓器投入運行。、、、串聯(lián)，合并為：為S到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，則系統(tǒng)S的計算電抗為：短路電流的標么值：短路電流的有名值：三相短路穩(wěn)態(tài)電流：三相短路沖擊電流有效值：(高壓電網(wǎng)中=1.8)即則流入6.3KV側總的短路電流。4.6.5短路電流計算結果通過上述計算，現(xiàn)將短路計算結果總結如表4-2所示：表4-2短路電流計算結果表短路點位置運行方式0s短路電流（）0.2s短路電流（）穩(wěn)態(tài)短路電流沖擊電流（）110KV側最大運行方式5.4265.1545.46213.815最小運行方式4.7604.5284.82012.1196.3KV側最大運行方式27.37927.37927.37941.342最小運行方式13.78813.78813.78820.8205電氣設備選擇5電氣設備選擇電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電氣設備選擇時必須符合國家有關經(jīng)濟技術政策。技術要先進，經(jīng)濟要合理，安全要可靠，運行要靈活，而且要符合現(xiàn)場的自然條件要求。所選設備正常時應能可靠工作，短路時應能承受多種短路效應[3]。5.1電氣設備選擇的一般要求第一、應滿足各種運行、檢修、短路和過電壓情況的運行要求，并考慮遠景發(fā)展。第二、應按當?shù)丨h(huán)境條件（如海拔、大氣污染程度和環(huán)境溫度等）校核。第三、應力求技術現(xiàn)金和經(jīng)濟合理。第四、與整個工程的建設標準應協(xié)調(diào)一致。第五、同類設備應盡量減少品種，以減少備品備件、方便運行管理。第六、選用的新產(chǎn)品均應有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)上級批準。5.2電氣設備選擇的一般原則在變電所中，電氣設備的種類很多，它們的工作條件和運行要求各不相同，但選擇這些電氣設備的基本要求卻是一致的。選擇電氣設備的一般條件時保證電氣設備在正常工作條件下能可靠工作，而在短路情況下不被損壞。即按長期正常工作條件進行選擇，按短路情況進行校驗[10]。5.2.1按正常工作條件選擇電氣設備按正常工作條件選擇，主要包括以下幾個方面：1、使用環(huán)境條件主要包括設備的安裝地點（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔、相對濕度等，還應考慮防塵、防腐、防爆、防火等要求。即安裝地點的環(huán)境不同，可分為戶內(nèi)型和戶外型兩種。2、額定電壓電氣設備的額定電壓應不小于設備安裝地點電網(wǎng)的最高工作電壓，即(5.1)3、額定電流電氣設備的額定電流應不小于設備安裝地點電網(wǎng)的最高工作電壓，即(5.2)目前，我國生產(chǎn)的電氣設備是按環(huán)境溫度設計的，如果安裝地點的實際環(huán)境溫度，則額定電流應乘以溫度校正系數(shù)，即(5.3)式中，為電氣設備長期工作時的最高允許溫度；為設備安裝地點的實際環(huán)境溫度。電氣設備的醉倒長期工作電流，取線路的計算電流或變壓器的額定電流[5]。5.2.2按短路情況進行校驗1、動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定是指電氣設備承受短路電流力效應的能力，滿足動穩(wěn)定的條件是或(5.4)式中，、分別為電氣設備允許通過的最大電流峰值和有效值，可查相關手側或產(chǎn)品樣本；、分別為設備安裝地點短路沖擊電流發(fā)熱的峰值和有效值。2、熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定是指電氣設備承受短路電流熱效應的能力，滿足熱穩(wěn)定的條件是(5.5)式中，為電氣設備在秒時間內(nèi)的熱穩(wěn)定電流(KA)；為三相短路穩(wěn)態(tài)電流(KA)；為廠家給出的熱穩(wěn)定實驗時間()；為假象時間()。和可查相關手冊或產(chǎn)品樣本。5.2.3按環(huán)境條件校驗