《35kV变电所毕业设计》(完整版)资料.doc

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1、35kV变电所毕业设计（完整版）资料(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）目录第1章引言1.课题研究的目的和意义2.研究现状和发展趋势3.整体方案4.主要内容和研究方法第2章负荷计算和无功补偿（电气系统设计一次部分）1.计算负荷2.无功补偿第3章主变的选择与主接线的设计1.主变压器的选择2.主接线的的设计第4章电器设备的选择1.短路电流的计算2.电器设备的选择与校验3.电气部分工程预算第五章继电保护（电气系统设计二次部分）1.主变保护2.出线保护3.接地系统保护4.防雷系统参考文献、附录、感谢词目录第1章 引言1.课题研究的目的和意义2.研究现状和发展趋势3.整体方案4.主要内容和研究

2、方法第2章 电气系统设计一次部分2.1负荷计算和无功补偿2.1.计算负荷2.2无功补偿3.1主变的选择与主接线的设计3.1.主变压器的选择3.2主接线的的设计4.1电器设备的选择4.1短路电流的计算4.2电器设备的选择与校验4.3电气部分工程预算第3章 电气系统设计二次部分3.1继电保护3.1主变保护3.2出线保护3.3接地系统保护3.4防雷系统参考文献、附录、感谢词第1章 引言一、课题研究的目的和意义 我国农村变电所的建设是随着农村生产的抗旱、排涝需要用电诞生的，由于当时的电力应用周期短、效率低，农村电网建设没有得到各级部门的充分重视。对供电的可靠性考虑较小，投入的资金不多，一批城网淘汰下来

3、的高压电气设备，重新投入到农村变电所使用，使原来农网设备落后的矛盾更为突出。常规变电所主变侧断路器采用多油断路器，10kV采用成套开关柜，是照搬城网变电所的一种模式。虽然设备的成套性好，技术性能及供电可靠性油了很大的提高，但由于设备技术参数偏高，检修维护工作量大，易渗漏油，给安全文明生产带来一定的困难。采用户内式布置，导致工程造价高、占地面积大、建设周期长.，与农村经济尚不发达和国家土地资源紧张产生了矛盾，脱离了我国的农村实情，加重了农民的负担，直接影响了农网的发展和地方经济的发展1。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换

4、和分配电能的作用。建国以来，我国的城乡供电事业得到了迅速发展，同时也经历了一个不断认识、提高、完善的过程。为了了解我国农网的建设模式，更好的改变农网传统的设计方案和电网落后的面貌。电力行业“十二五”规划纲要提出，以电力结构调整为主线，加强对资源、环境因素的统筹、协调平衡供应侧和需求侧关系，电力结构优化和节能减排将成为两大重心。电力的需求已经导致已经成为“十二五”规划中的重中之重2。为了完善国家电网的输送、分配、我国城乡的变电所更是需要更新换代，才能跟上国家的规划纲要。所以要坚持统筹城乡经济社会发展的基本方略，扎实稳步推进社会主义新农村建设。作为基础产业的电力工业，为了更好、更快地推进新农村建设

5、步伐，国家电网公司初步制定了服务新农村、新城镇建设的战略规划。我国电力工业正从大机组、超高压、西电东送、全国联网的发展阶段，向绿色发电、特高压、智能电网的发展新阶段转变。农村变电所的设备的落后已经严重的影响和制约了农村经济的发展，本课题是根据农村城乡电网的实际发展情况和该城区的特点、使用习惯及经济基础的投入，以及城区提供的原始电力负荷资料进行了系统分析后而提出的适合该区的地面35kV变电所的初步设计3。二、课题的现状和发展趋势 农业供电始于19世纪末，最初是用小型发电站或发电机组供电。随着农业电气化和大电网的发展，逐渐出现了大型农村发电厂和由大电网供电的农村电力网。至第二次世界大战后，大电网供

6、电迅速发展，在农业供电中的比重不断增长。到70年代，日本、苏联、美国、法国、联邦德国等国的农业用电已主要或几乎全部由大电网供给。适合农村特点的电源电网结构、专用电气设备、自动控制装置和运行技术不断发展，微型电子计算机在农村供电系统的控制、运行和管理方面也逐步得到应用。如今农村变电所多以35kV电压等级供电，从1998年农村电网第一批建设与改造工程开始，至今已经历经十二年，根据35kV变电所“户外式，小型化，造价低，安全可靠，技术先进”的建设原则，期间各种设计形式层出不穷，百花争艳4。早期35kV变电所以及一些经济欠发达地区的农村变电所，35kV侧仍然采用老旧的熔断器或者多油断路器作保护，10k

7、V出线侧采用柱上油断路器作保护。这些设备结构简单，开断容量小，操作维护不便，运行中误动、拒动、越级跳闸、扩大停电范围的现象时有发生。常用的DW系列多油断路器不仅体积较大、检修不方便、事故多，而且短路开断容量小，合闸操作功大，对直流操作电源要求高等缺陷5。用户分散，输电距离远，用电负荷密度小，且受季节和气候的影响大，电压质量较难达到标准；单机或单户用电量小，送、变电设备单位容量的送电量低，因此发电和输电成本均高于城市。农业供电部门的任务是研究并采用先进的技术、设备和科学管理方法，制订合理的供电规划，保证供电的质量和可靠性，降低电能及输电的成本，扩大供电的范围，以促进农村经济的发展和提高村镇居民的

8、生活水平。随着近几年技术的进步，设备不断地更新换代，开关设备的无油化已成为电力行业的一个目标。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所。,智能化电气设备的发展,特别是智能开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现,变电所自动化技术即将进入数字化新阶段6。科学技术的发展是没有止境的,随着智能开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电所运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电所自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电所自动化系统在不远的将来将成为现实。总体

9、来说我国变电所正在经历这由老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。经过这次的转型未来的农村变电所将会使农村供电布局逐步得到完善，安全供电水平和可靠性不断地提高，供电部门的经济效益和社会效益逐步上升。由于农村终端变电所投资少，建设周期短，还可加快其发展速度7。上述农村变电所建设方案的实施及今后的发展与采用先进的技术和设备分不开，所以应加速我国各种电气设备的研制、引进和开发工作。生产推广国产的质量高、成本低的电气设备，满足农村变电所的改造和发展的需要。三、整体方案 本课题的整体设计方案完全按照原始资料进行设计，35kV单回路进线

10、，通过35kV开关和隔离开关经联锁后送至相应变电站的变压器上，变压器采用有载调压方式输出6条10kV电源，并通过10kV侧压变柜二次电压取样后送至控制室主变调压器进行输出电压调整9。首先，根据城区提供的资料来看，本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主。从功率需求，可靠性，线路要求等方面选择适当的供电方案。通过对供电负荷进行计算，在保证供电可靠性，小型化户外，低投入，技术先进的前提下，选择初步的主接线形式和主变压器型号及容量。 其次，考虑到短路对系统的严重影响及对所选设备进行动稳态和热稳态的校验，拟定降压变电所相关节点并进行短路计算。再次，设计中还要考虑变电所主要元件保护装置的选择:35kV进

11、出线保护；主变压器保护，主变压器保护设计中可采用速断电流保护、过电流保护、过负荷保护；10kV母线保护；10kV侧保护。此外还进行防雷保护的设计和计算，提高整个变电所的安全。最后，确定最终的电气主接线方案，结合主接线方案确定变电所的总设计方案。四、主要内容和研究方法本课题的研究重点内容是根据原始资料来进行负荷计算、无功补偿，再根据计算出来的负荷表进行电力变压器的选择和电气主接线设计，在针对电气设备进行短路电流计算、继电保护设计与计算整定以及选型和校验，最后依据变电所电气系统的安全性、可靠性、灵活性以及运行维护性等原则，结合工程实际需要拟定电气设计方案。 35kV属于小型变电所，也就是适用于最终

12、端的变电，相对于中大型变电所，再风险的可控上，比较能得到分散的效果，且对于相对较松散的用电户，变电运行周而复始每天都是重复同一工作，它的主要工作任务是时刻监视全站的设备运行状态，处理好突发设备故障和事故，并定期进行设备的维护。本课题预期可以达到根据原始资料来设计出符合这一地区的35kV变电所8。本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主，有一处二类负荷、其余均为三类负荷。35kV单回路进线，10kV侧采用单母线分段接线6回出线。初步计划采用需要系数法；对各台区及全台区总的负荷进行了具体计算，变电所的位置和主变压器的台数及容量选择，参考电源进线方向，综合考虑设置变电所的有关因素，结合全区的计算负荷

13、以及扩建和设备的需要，确定变压器的台数和容量10。通过对原始资料的分析，首先对城镇中工业生产负荷和周围商业区及居民生活用电负荷进行计算和无功补偿整定。在保证供电的可靠性，安全性，结合全台区的计算负荷以及扩建和备用的需要，选择不同的主接线形式和变压器的型号及容量，确定变压器的台数和容量。对变电所的电气设备各相关节点进行短路计算，根据计算结果进行电气设备的选择和校验11。在变电所主要元件保护装置设计方面，主要设计主变压器保护和线路保护方案设置。在配电系统设计过程中，为了使用电的可靠性提高，根据城镇用电负荷分布情况，完成变电所的二次系统设计继电保护和防雷与接地系统设计。最后将各部分组合，完成整体设计

14、。第2章 负荷计算和无功补偿2.1负荷计算1.变电所原始负荷资料本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主，有一处二类负荷，其余均为三类负荷，35kV单回路进线、10kV侧采用单母线分段接线、6条10kV出线。负荷统计如下表所示。表2.1 负荷统计表回路序号回路名称用户类型设备容量（kW）需用系数变压器台数线长（km）供电回路负荷级别1第一区生活用电7000.7201513商业用电8000.5农产品加工4000.72第二区生活用电7000.75152013工业用电7000.6灌溉用电6000.853第三区医院用电2000.8213224第四区生活用电8000.8121313商业用电9000.65

15、第五区生活用电6000.75101213灌溉用电7000.86第六区生活用电6000.8101613灌溉用电5000.852.负荷计算方法我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需要系数法和二项系数法。需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，适用于计算变配电负荷，最为简便。二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷。因此，本设计选用需要系数法来计算负荷。主要的公式有：有功计算负荷 2.1 无功计算负荷 2.2视在计算负荷 2.3计算电流 2.4式中，为用电设备组上的需要系数。 为用电设备组上的总容量之和。 为用电设备组的平均功率因数。 为对应用

16、电设备组的正切值。 为用电设备组的额定电压。3.负荷计算过程3.1第一区负荷计算生活用电 商业用电 农产品加工 第一区合计 因此总的计算负荷为（有功同时系数与无功同时系数，） 74.48A其他区负荷计算与一区类似，省略。全区总负荷计算 各区总设备容量 各区总有功功率 各区总无功功率 各区总视在功率 总计算电流 总平均功率因数 表2.2 全区用电负荷计算回路名称用电设备名称设备容量需用系数功率因数计算负荷有功功率无功功率视在功率计算电流第一区生活用电设备7000.70.92/0.43490210.7商业用电设备8000.50.81/0.72400288农场品加工设备4000.70.7/1.022

17、80285.6合计19001170784.30.82/0.71053745.1129074.5第二区生活用电设备7000.750.92/0.43525225.8工业用电设备7000.60.6/1.33420558.6灌溉用电设备6000.850.82/0.7510367.2合计200014551151.60.77/0.821309.510941706.498.5第三区医院用电设备2000.80.83/0.68160108.8合计200160108.80.81/0.72144103.4177.310.2第四区生活用电设备8000.80.92/0.43640275.2商业用电设备9000.60.8

18、1/0.72540388.8合计170011806640.86/0.61062630.81235.271.3第五区生活用电设备6000.750.92/0.43450193.2灌溉用电设备7000.80.82/0.7540378合计1300990571.50.85/0.628915431043.458.2numother=numother+1第六区生活用电设备6000.80.92/0.4348029. 在Visual FoxPro中进行参照完整性设置时，要想设置成：当更改父表中的主关键字段或候选关键字段时，自动更改所有相关子表记录中的对应值。应选择_。206.4D、数据格式变换、数据加密与解密、

19、数据压缩与恢复灌溉用电设备51. 插入一条记录到“选课”表中，学号、课程号和成绩分别是“02080111”、“103”和80，正确的SQL语句是_。500t=a0.85*方法20.82/0.734、简述IPv4到IPv6的过渡技术（6分）425297.5C. USE D. USE DATABASE private j,k合计1100905503.90.86/0.6814.5478.7944.754.5总区合计82000.83/0.67527435956383367.22.2无功补偿按规定变电所的高压侧的功率因数，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应该略高于0.90，这里取

20、。假设功率因数由提高到，这时有功功率P30不变的条件下，无功功率由提高到,视在功率将由减小到。相应的负荷电流也减为。要使低压侧的功率因数由0.83提高到0.93，则低压侧需增设并联电容器 。补偿电容器容量计算如下：补偿前的变压器容量和功率因数为 主变电器容量选择条件为，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为 。这时变电所低压侧的功率因数为要使低压侧功率 补偿后的全区负荷如下：低压侧有功负荷为 低压侧无功负荷为 低压侧视在负荷为 计算电流为 主变压器功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为 补偿后全区的功率因数为 这一功率因数满足规定要求。注：LGJ-120导线在平均功率因数时三相架空线路功率损耗

21、可以忽略不记。本章小结 第3章 主变压器设计与主接线选择3.1主变压器的设计概念主变压器容量、台数的选择原则主变压器容量、台数直接影响主接线的的形式和配电装置的结构。它的确定应综合各种因素进行分析，做出合理的选择。1主变压器台数的确定（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供电有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有自备电源。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可以

22、考虑采用两台变压器。（3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。（5）对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。（6）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可考虑装设3台主变压器。（7）对不重要的较低电压等级的变电所，可以只装设一台主变压器。2主变压器容量的确定变压器容量和它所在电网功能相适应，一般情况下单位容量（MVA）费用、系统短路容量、运输条件等都是影响选择变压器容量时的因素。具

23、体选择时，可遵循以下原则。（1）只装一台主变压器的变电所主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即 （2）装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下几个条件：任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷的大约60%70%的需要，即 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 适当考虑今后5-10年电力负荷的增长，留有一定的余地。干式变压器的过负荷能力较小，更宜留有较大的裕量。电力变压器额定容量是在一定温度条件下（例如户外安装，年平均气温为20）的持续最大输出容量（出力）。如果安装地点的年平均气温时，则年平均气温每升高1，变压器容量相应地减少1%。因此户外电力变压器的实际

24、容量（出力）为： 因此户内电力变压器的实际容量（出力）为： 二、变压器型式的选择原则1. 相数的确定电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类，三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗减少1215。因此，在330kV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。2. 绕组数的确定变压器按其绕组数可分为双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式。当发电厂只升高一级电压时或35kV及以下电压的变电所，可选用双绕组普通式变压器。当发电厂有两级升高电压时，常使用三绕组变压器作为联络变压器，其主要作用是实现高、中压的联络。其低压绕组接成三角形抵消三次谐波分量。

25、110kV及以上电压等级的变电所中，也经常使用三绕组变压器作联络变压器。当中压为中性点不直接接地电网时，只能选用普通三绕组变压器。3. 调压方式的确定为了保证供电质量可通过切换变压器的分接头开关，改变变压器高压绕组的匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电压切换，称为无激磁调压，调整范围通常在22.5以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30，其结构复杂，价格较贵。变电所在以下情况时，宜选用有载调压变压器：（1）地方变电所、工厂、企业的自用变电所经常出现日负荷变化幅度很大的情况时，又要求满足电能质量往往需要装设有载调压变压器；（2）330kV及以上变电站，

26、为了维持中、低压电压水平需要装设有载调压变压器；（3）110kV及以下的无人值班变电站，为了满足遥调的需要应装设有载调压变压器。4. 绕组接线组别的确定我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”联接。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。近年来，也有采用全星形接线组别的变压器，即变压器高、中、低三侧均接成星形。这种接线零序组抗大，有利于限制短路电流，也便于在中性点处连接消弧线圈。缺点是正弦波电压波形发生畸变，并

27、对通信设备产生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。5. 冷却方式的选择变压器的冷却方式主要有自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷变压器、SF6充气式变压器等。三、主变压器的确定和所用变压器的确定（1）根据对原始资料的分析，变电所主要以生活用电和农业灌溉等三类负荷为主，有一处二类负荷，考虑到负荷对供电可靠性的要求、供电质量的要求以及城乡已构成环网的条件下，最后决定采用两台主变压器。（2）根据计算负荷表中的容量和变压器形式选择原则分析，最终决定选用二台SZ9-6300/35型有载双绕组自冷式变压器。此变压器铁芯片的叠积方式呈阶梯状，

28、改变了传统的铁心叠积老工艺，改善了铁芯内部的磁路分布。从而使空载损耗、空载电流和噪声比传统叠积方式芯心的变压器分别降低20%，负载损耗降低15%。所用变压器容量一般选择所用电负荷容量的10%，为保证变电所内部全部停电情况下，有可靠的操作和检修电源，所用变压器装于35kV进线隔离开关前面，故所用变压器选择SC9-50/35/0.4kV型干式变压器一台，作所用微机装置及二次保护电源，同时作照明及检查、试验电源。3.3 电气主接线的设计1.电气主接线的设计原则变电所电气主接线根据变电所电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系，以及本变电所与电力系统的电气连接关系，通常以单线图表示。电

29、气主接线中表示的主要电气设备有：电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及各种无功补偿装置等。主接线对变电所主要设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，所以电气主接线设计是变电所设计的重要环节电气主接线通常是根据变电所在电力系统中的地位和作用，首先满足电力系统的安全运行与经济调度的要求，然后根据规划容量、供电负荷、电力系统短路容量、线路回路数以及电气设备特点等条件确定，并具有相应的可靠性、灵活性和经济性。2.电气主接线的设计原则电气主接线的基本要求：可靠性、灵活性、经济性、扩建性。运行的可靠性断路器检修时是否影响供电；设备和线

30、路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。具有一定的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，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运

31、行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。应具有扩建的可能性电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等3.主接线的设计方案根据原始资料分析，对于以三类负荷为主，并且有一个二类负荷的主接线设计。一次侧35kV单回路进线，采用户外单母线接线方式 。二次侧采用单母线分段接线方式，10kV电容补偿2回，补偿容量为变电所总容量的10%15%。35kV 母线或进线及10kV 母线、各10kV 出线分别设一组避雷器。 主接线方式：35kV进线可不设开关，由上级供电系统提供保护

32、，35kV采用单母线方式，两台主变压器同时运行工作。接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关，接在变压器引出线上的避雷器不宜装设隔离开关。另外在10kV母线上接入并联电容器补偿装置。主变选用低损耗、免维护变压器，为适应用电负荷变化大、农村小水电多及电压变化大等特点，按有载调压设计，调压范围为3532.5%。变压器35kV侧采用户外负荷开关加熔断器保护，当采用负荷开关加熔断器保护时，负荷开关用于正常运行时操作变压器，熔断器用于变压器保护，熔断器选用K型熔丝，因它具有全范围内有效和可靠地开断最小过负荷电流至最大故障电流；10kV侧采用户外真空跌落式重合器。 10kV出线采用户外真空跌落式重

33、合器：10kV户外真空重合器是农村小型化变电所的新型产品，具有自动化程度高、技术性能好、适合农村电网的特点等优点。根据大量的运行经验和应用要求，变电所采用重合器作为保护开关时，应采用低压合闸线圈机构的分布式重合器。当采用断路器时，宜采用弹簧操作机构或小容量的直流操作机构。10kV设0.2级母线电压互感器一组，每回出线设0.2s电流互感器，以提高计量准确性，达到商业化运营的要求。 电压调整方式及电容器补偿方案：变电所的电压调整主要通过调整变压器分接头的方式实现。无功补偿应根据就地平衡的原则，采用集中补偿与分散补偿相结合的方式进行配置。所有电气一次设备均采用户外敞开式布置形式6，绘制初步电气主接线

34、如图3.1所示。3.4 本章小结 本章主要介绍了变电所的主接线方式，在确定主接线时先要对变电所所需的变压器的容量、台数及类型进行考虑。变压器台数的选择要根据供电区的负荷及负荷对供电可靠性等方面综合考虑，严格按照电气主接线原则进行主接线确定。在此设计中主接线采用的是35kV侧户外单母线接线方式，10kV侧采用单母线分段方式接线，10kV电容补偿2回，补偿容量为变电所总容量的10%15%。35kV 母线或进线及10kV母线、各10kV 出线分别设一组避雷器。4.1 短路计算 短路问题是电力技术的基本问题之一。短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十

35、万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害、短路电流的后果是十分严重的，因此必须尽力消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确地选择电气设备，使电气设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也需要短路电流的计算。 短路计算的概述 1、短路电流计算目的 在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其短路电流计算的目的7有以下几点： （1） 电气主接线的比选；（2） 选择导体和电器；（3） 确定中性点接地方式；（4） 计算软导线的短路摇摆

36、；（5） 确定分裂导线间隔棒的间距；（6） 验算接地装置的接触电压和跨步电压；（7） 选择继电保护装置和进行整定计算。 2、短路计算的原则 （1）对于335kV级电网中短路电流的计算,可以认为110kV及以上的系统的容量为无限大，只要计算35kV及以下网络元件的阻抗。 （2）在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 （3）短路电流计算公式或计算图表中,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断

37、单相短路电流或二相短路电流。 （4）根据给定的电力系统，首先确定是用标幺值的方法计算短路电流，还是用实际的方法。一般在有两个及以上的电压等级用标么值的方法较为用实际值方法简便。因此本设计中采用标幺值法计算短路电流。 3、标么制法简介 （1）主要参数 SB三相容量 (MVA)基准值，Ik三相短路电流周期分量有效值(kA) ，X电抗()，Sc短路容量，其中系统短路容量Sc和计算点电抗X 是关键。 （2）标么值 某物理量的标么值是该物理量的实际值与基准值的比值 A*=A/AB，计算时选定一个基准容量(SB)和基准电压(UB)。将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),

38、 这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算 。 （3）基准基准容量 SB =100 MVA；基准电压比所在电路电压高5%， UB规定为230，115，37，10.5， 6.3，3.15 ，0.4，0.23 kV不同8个级。有了以上两项,由 IB=SB/1.73UB （4.1）各级电压的基准电流即可计算出。短路电流计算 1、原始数据 通过前面的一系列计算及对原始资料的分析，可知要建设一座35/10kV农村变电所，安装两台主变压器，型号为SZ9-6300/35型，容量为6300kVA,电压为35,阻抗电压UK%=7.5%。35kV电源进线20km，采用LGJ-120型导线。系统基准容量100

39、MVA,最大运行方式电抗标幺值Xmin=0.04,最小运行方式电抗标幺值Xmax=0.06。2、短路计算假设条件 短路从起始状态到短路稳态，其短路电流受各种因素的影响，变化过程是复杂的。短路电流实用计算方法，就是在满足工程准确等级要求的前提下，采用了一些必要的假设条件，将短路电流的数值较简单地计算出来。其假设条件7如下： （1）假设电力系统中在正常工作时，三相是对称的。 （2）在大的电力网中，对于末端负荷线路在短路电流计算中，不计负荷电流的影响；在小的电网中，如小水电、小火电的电力网中，则应计负荷的影响。在短路电流计算中，可按综合负荷考虑。 （3）假设变压器的铁芯在短路过程中均来饱和，它们的电

40、抗值与电流大小无关。 （4）输电线路的电容电路略去不计。 （5）在被计算的电力系统中，其综合电阻R若小于综合电抗X的,则R略去不计。（即RX）这样就把复杂的复数运算变成了简单的代数运算。 以上这些假设在做短路电流实用计算中是非常必须的，缺一不可。3、短路计算过程在短路发生后的第一个周期内的短路电流周期分量的有效值称之为起始次暂态短路电流。在三相短路电流计算中，是指次暂态短路电流的计算，其计算步骤如下： （1）电力系统等值网路图根据电力系统接线图，做出系统等值网路图。在高压电路的短路计算中，通常总电抗远比总阻抗大，所以一般只计电抗，不计阻抗。根据原始资料知系统基准容量为100MVA,考虑系统最大

41、运行和最小运行方式时短路电流计算，设35kV母线短路点f1,10kV母线短路点f2,10kV负荷出线端短路点分别为f3、f4、f5、f6、f7、f8，详细短路点见图4.1。图4.1 电力系统等值网路图 （2）短路电流计算 通过以上工作，把一个复杂的系统简化成只有一个等效元件的系统，元件的一端是综合电势，另一端是综合阻抗和短路点。根据计算过程先求出各元件标幺值参数。 系统电抗标幺值计算 系统最大运行方式下=；系统最小运行方式下=。 35kV进线电抗标幺值计算 查相关资料，得35kV LGJ-120型导线每千米电抗值=0.3798,则20km线路电抗标幺值为 =0.37920=0.544 电力变压器电抗标幺值计算查表4.1，得SZ9-6300/35型变压器电压百分数为 Ud%=7.5，时间常数为Tf=0.0387s，则 1.190当系统处于最小运行方式下，即一台主变单独运行时；当系统处于最大运行方式下，即两台主变并列运行时。表4.1 SZ9-6300/35型有载调压变压器技术参数额定容量/kVA额定电压/kV额定电流/A损耗/kW阻抗电压（%）时间常数/s一次二次一 次二次