一次侧电气部分设计 毕业设计论文.doc

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1、#一次侧电气部分设计目 录摘 要IABSTRACTII1 概述11.1 变电站建设的必要性11.2 变电站的规模11.3 负荷情况11.4 系统计算资料21.5 所址情况22 电气主接线选择32.1 概述32.2 主接线的接线方式分析42.2.1 单母分段接线42.2.2 双母线接线42.2.3 双母线分段接线52.2.4 变压器-线路单元接线52.2.5 桥形接线62.2.6 一台半断路器双母线接线72.3 主接线方案比较选择73 变压器的选择和负荷计算93.1 主变压器台数、容量及型式的选择93.1.1 主变压器台数的选择93.1.2 主变压器容量的选择93.1.3 主变压器型式的选择93

2、.2 负荷计算及主变压器型号的选择113.3 站用变压器的选择123.3.1 站用变压器接线方式的选择123.3.2 站用变压器台数、容量和型式的确定124 无功补偿装置的选择134.1常用补偿装置的比较及选择134.2补偿装置容量的确定135 短路电流计算145.1 概述145.2 短路电流计算目的及条件145.2.1 短路电流计算目的145.2.2 短路电流计算的一般规定145.2.3 短路计算基本假设155.2.4 基准值的选择155.2.5 短路电流计算的步骤155.3 短路电流计算书165.3.1 d1点短路电流的计算165.3.2 d2点短路电流的计算185.3.3 d3点短路电流

3、的计算195.4 短路电流的计算结果206 高压电气设备的选择216.1 概述216.1.1 电气设备的选择的一般原则216.1.2 按长期工作条件校验216.1.3 按短路情况校验226.2 断路器的选择236.2.1 220kV侧断路器的选择236.2.2 110kV侧断路器的选择246.2.3 35kV侧断路器的选择256.3 隔离开关的选择276.3.1 概述276.3.1 220kV隔离开关的选择286.3.2 110kV隔离开关的选择296.4互感器的选择306.4.1 概述306.4.2 电流互感器的选择316.4.3电压互感器的选择376.5防雷电波侵入和避雷器选择387 总结

4、40致 谢41参考文献42附录43II#一次侧电气部分设计 摘 要变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。本项目主要是完成220kV变电站一次电气部分的设计。本文首先介绍了变电站一次电气主接线方案的选择。通过对原始数据的分析，以及查阅相关设计手册和规范，确定220kV采用双母线接线；110kV不设母线，采用变压器-线路单元接线；35kV采用单母线分段接线的方案。其次，依据短路电流的计算值，以及设备的额定电压、电流值，并综合考虑经济性，进行一次设备型号的选择。然后通过短路热稳定校验、电动力稳定校验来确定所选一次设备的合理性。此次设计将可靠性、灵活性和经济性的要求贯穿于整个设

5、计，通过合理的设计和配置，实现变电站和现代电力系统、现代工业生产和社会生活的发展相适应。关键字 变电站，主接线，短路电流，设备选择Preliminary design of electrical part of 220kV substationABSTRACTSubstation is intermediate links connecting in power plant and the user, playing the role of transformation and distribution of electric energy. This project is the compl

6、etion of an electrical part of the 220kV substation design. This paper introduces the substation a choice of main electric connection schemes. Through analysis of original data, as well as access to relevant design manuals and specifications to determine the 220kV double bus wiring; 110kV using the

7、transformer - line unit wiring without bus; 35kV using the single bus section wiring schemes. Secondly, based on the calculation of short circuit current value, as well as equipment rated voltage and current values, and considering the economy, make a choice of equipment type. Then through short-cir

8、cuit thermal stability test, dynamic stability test to determine the reasonableness of the selected equipment.The design of reliability, flexibility and economy of the requirements throughout the design, through the rational design and configuration, Substation can adapt to the development of modern

9、 power systems, modern industrial production and social life.Keywords substation, the main connection, short circuit current, equipment selectiII1 概述#为终端变电站，分两期完成建设。本次进行的是第一期的设计任务，其高压侧（220kV）共三回进线。一回进线与距离14km的百花变电站联接，两回进线与距离7km的#联接。中压侧（110kV）两回出线，向#专用变电站供电，低压侧（35kV）带有矿热炉、动力线、制氧、站用变、无功补偿装置、SVC等负荷。1.1

10、 变电站建设的必要性#是两家具有炼钢、制氧、轧钢等品种多样化的合资型钢铁关联企业，两家公司生产基地“背靠背”坐落于#区内。两项目近期总负荷为250MW(其中#负荷约为80MW、#负荷约为170MW)，项目同期建成余热机组5MW。根据福建电力有限公司#，为满足镍业、特钢负荷的供电需要及可靠性要求，规划建设220kV#专用变，负责#、#负荷的供电。其中，特钢专用变通过2回110kV线路供电。1.2 变电站的规模 本期设主变为2180MVA，终期4180MVA。电压比为220/115/37kV，容量比为100/100/100。220kV出线本期3回，终期3回；110kV出线本期2回，终期2回；35k

11、V出线本期14回，终期28回；1.3 负荷情况220kV负荷近期为250MW功率因数为0.95，最大负荷利用小时数为5300小时，同时率为0.9。110kV负荷近期为170MW，最大负荷为128MW，荷功率因数为0.95，大负荷利用小时数为5300小时，时率为0.9。35kV负荷近期为80MW，最大负荷为40MW，功率因数为0.95，最大负荷利用小时数为5300小时，同时率为0.9。站用变负荷近期为330kW，功率因数为0.83，最大负荷利用小时数为5300小时。1.4 系统计算资料系统阻抗，当取基准容量SB=100MVA，基准电压VB=Vav，为各级电压平均值（230，115，37，10.5

12、kV），两级系统的阻抗标值如下图所示。图1-1 系统阻抗值1.5 所址情况变电站所在地为沿海地区，附近无农田，土壤电阻率为0.8104.cm，年雷暴日为45天。气温：一月平均气温10.1-，七月平均气温28.3，最高气温34.7，最低气温-1.3。降水量：十一月份平均降水量36.6毫米，六月份平均降水量227.7毫米。基本风压（n=50）：0.7kN/该地区100年一遇洪水高度：海拔5.85m2 电气主接线选择2.1 概述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重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本身运行的可靠性，灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选

13、择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过比较，合理地确定主接线方案。根据电力工程电气设计手册（一次部分）中相关规定，主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。（1）可靠性供电可靠性事电力生产和分配的首要的要求，主接线首先应满足这个要求。主接线可靠性的具体要求：1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。3）尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性。4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。（2）灵活

14、性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1）调度时，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。2）检修时，可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。3）扩建时，可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。（3）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，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次

15、设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电站推广采用质量可靠的简单电器；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：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。2.2 主接线的接线方式分析2.2.1 单母分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段母联断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。具体接线见图2-1

16、图2-1单母线接线接线缺点：当一段母线或母线隔离开关故障时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；当出线为双回线时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。 适用范围：610kV配电装置出线回路数为6回及以上时；3563kV配电装置出线回路数为48回时；110220kV配电装置出线回路数为34回时。2.2.2 双母线接线 双母线的两组母线同时工作，并且通过联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于继电保护的要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接方式运行。具体接线见图2-2。 优点：供电可靠，倒闸操作时，两组母线的隔离开关轮流关合，可以轮流检修一组母线而不致

17、使供电中断；一组母线故障后，还能迅速恢复供电；调度灵活，调度时各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调图2-2双母线接线接线度和潮流变化的需要；扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电；便于试验，当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：增加一组母线和每一回路就需要增加一组母线隔离开关；当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器容易误操作。为了避免事故，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：610kV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时；356

18、3kV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110220kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。2.2.3 双母线分段接线 优点：可以分段运行，两个元件可完全分别接到不同的母线上，有较高的可靠性和灵活性；较容易实现分阶段的扩建。缺点：投资增加，经济性较差；适用范围：一般当连接的进出线回路数在10回以上时，采用双母线分段。2.2.4 变压器-线路单元接线 优点：接线最简单、设备最少，不需要高压配电装置。具体接线见图2-3。缺点：线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修，线路停运。适用范围：只

19、有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能接至系统变电站时。图2-3 变压器-线路单元接线2.2.5 桥形接线两回变压器-线路单元相连，接成桥形接线。它可分为内桥和外桥接线。具体接线见图2-4（a）、（b）。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时，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。为检修断路器，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修时使用。当线路故障时需停相应的变压器。缺点：桥式接线，可靠性较差。虽然它有使用断路器少、布置简单、造

20、价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位。a）内桥形接线 b）外桥形接线图2-4 桥形接线2.2.6 一台半断路器双母线接线优点：这种接线具有环形接线和双母线接线的优点，供电可靠性高，运行灵活，操作、检修方便，当一组母线停电检修时，不需要切换回路，任意一台断路器检修时，各回路仍按原接线方式进行，也不需要切换；隔离开关不做操作电器使用，只在检修电气设备时作为隔离电源用。缺点：所配用的断路器数目较单断路器双母线要多，维修工作量增大，设备投资及变电站的占地面积相应增大。其次。这种接线继电保护也较其他接线复杂，且接线本身的特点要求电源数和出线数最好相等。当出线数目较多时，不可避免会出现引出线

21、路方向不同，将造成设备布置上的困难。2.3 主接线方案比较选择 根据2.2节所述，考虑德胜镍业有限公司实际情况现提出两种接线方案供比较选择：方案一：（1）220kV出线3回，采用单母线分段接线。根据电力工程电气设计手册（一次部分）可知：110220kV出现回路数为34回时，可使用单母线分段接线。可以使重要负荷的供电从不同的母线分段取得，可靠性较高。（2）110kV出线2回，接110kV 德胜特钢专用变电站（镍业一期）。110kV可采用外桥接线，具有使用断路器少、布置简单、造价低等特点。（3）35kV出线14回，可采用单母分段接线。方案一接线特点：（1）220kV采用单母线分段接线，可靠性较高；

22、使用断路器和隔离开关少，经济性较好；接线较简单，继电保护设计较简单。（2）110kV桥形接线，经济性较好，可靠性较差。（3）35kV单母线分段接线，操作灵活，可靠性较高。方案二：（1）220kV采用双母线接线，母线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不致中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，可靠性高。（2）110kV可不设母线，采用变压器-线路单元接线。接线最简单，设备最少，不需高压配电装置。（3）35kV出线14回，可采用单母分段接线。 方案二接线特点：（1）220kV双母线接线，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一母线或母线上的设备检修，均不需停线路。（2

23、）110kV变压器-线路单元接线，接线简单，经济性好，但可靠性差。（3）35kV单母线分段接线，操作灵活，可靠性较高。方案一和方案二比较：方案二220kV侧的可靠性高于方案一；方案二220kV侧的灵活性高于方案一；方案二220kV侧需要更多的断路器和隔离刀闸，经济性低于方案一；根据实际情况110kV德胜特钢专用变电站的110kV母线采用的是单母线分段接线，所以220kV变电站110kV侧可以不设母线，采用变压器-线路单元接线，可节约投资，也可满足可靠性要求，而且经济性高于方案一。综上所述：通过以上两种接线方案的比较，从可靠性、灵活性和经济性三方面综合比较可知：方案二可靠性高于方案一，灵活性高于

24、方案一，经济性略低于方案一，所以我们选择方案二，具体接线见附图。3 变压器的选择和负荷计算变压器是发电厂和变电站的主要设备之一。变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。3.1 主变压器台数、容量及型式的选择 3.1.1 主变压器台数的选择 对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。对地区孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。当装设三台及三台以上时，变电站的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，增加了配电设备用电保护

25、的复杂性，以及维护和倒闸操作等也更加复杂。考虑到两台主变同时发生故障的机率较小，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电站的正常供电，也可满足将来负荷的增长以及扩建的要求，故本设计选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。3.1.2 主变压器容量的选择主变容量一般按变电站建成的近期负荷以及510年规划负荷进行选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展。对于城郊变电站主变压器容量应当与城市规划相结合。该所近期负荷已知，所以可按近期总负荷来选择主变的容量，同时还应考虑变电站带负荷的性质和电网结构。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过

26、负荷能力后允许的时间内保证一级和二级负荷的用户；对一般性能的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电站是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器的总装容量为：S总= 2（0.7SM） = 1.4 SM （3-1）3.1.3 主变压器型式的选择（1）主变压器相数的选择由电力工程电气设计手册（一次部分）中有规定：当不受运输条件限制时，在330KV以下的变电站，均应选择三相变压器。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及继电保护和二次接线的较复杂，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电站，位于县城工业区，有高速公路通至县城

27、，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电站选用三相变压器。（2）绕组数的选择在具有三种电压等级的变电站，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，本次所设计的变电站具有三种电压等级，35kV需装设无功补偿设备，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。1）自耦变压器的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，会干扰继电保护和通讯。自耦变压

28、器高压侧与中压侧有电的联系，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害。本次所设计的变电站需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性，故不选择自耦变压器。2）分裂变压器限制短路电流显著，当分裂绕组一个支路短路时，由电网供给的短路电流经过分裂变压器的半穿越阻抗比穿越阻抗大，故产生的短路电流要比用双绕组变压器小。虽然分裂变压器的短路阻抗较大，但是当两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供

29、电系统。由于本次所设计的变电站，受功率端的负荷大小不等，电压波动范围大，而且一般分裂变压器的价格约为同容量的普通变压器的13倍。故不选择分裂变压器。3） 普通三绕组变压器安装调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性。普通三绕组变压器还分为无激磁调压和有载调压两种，这样就能满足各个系统中的电压波动，供电可靠性也高。价格在自耦变压器和分裂变压器之间。通过上述比较，本次设计的变电站选用普通三绕组变压器。（3）主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220kV及以上网络电压应符合以下标准：1）枢纽变电站二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电站的位置及电网电压降而定，可

30、为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。2）电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电站一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种：不带电切换，称为无激励磁调压，调整范围通常在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%。由于该变电站的电压波动较大，故选择有载调压方式才能满足要求。（4）容量比的选择由原始资料可知，110kV中压侧为主要受功率绕组，35kV侧带有矿热炉、无功补偿装置和站用变，所以容量比选择为：100/100

31、/100。（5）主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环水冷却，强迫油循环风冷却。自然风冷却一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然具有散热效率高，节约材料少，变压器本体尺寸小等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大，水冷却铜管会发生渗漏造成绝缘损坏，并且不易被发现，从而造成安全事故。故不选择强迫油循环水冷却。强迫油循环风冷却，安全性能好，冷却效果好，运行费用低，维护简单。所以，选择强迫油循环风冷却。3.2 负荷计算及主变压器型号的选择由原始资料可知：110kV侧近期负荷为170MW，功率因数为0.95，同时率

32、为0.9。35kV侧近期负荷为80MW，功率因数为0.95，同时率为0.9。其中一台事故停用后，其余主变的容量应能保证该所全部负荷的70以上，根据式（3-1）可知每台主变的容量为 （3-2）根据以上条件，确定采用2台型号为SFSZ10-180000/220的220kV三绕组有载调压电力变压器，具体参数如表3-1所示。表3-1 SFSZ10-180000/220变压器参数型号SFSZ10-180000/220联接组标号YN，yn0，d11空载电流%0.15容量比100/100/100额定电压(kV)高压中压低压22081.25%11537阻抗电压%高中高低中低12-14%22-24%7-8%3.

33、3 站用变压器的选择3.3.1 站用变压器接线方式的选择站用变压器采用三相四线制接线，两台站用变电源分别接于35kV的、段母线上，采用单母线分段接线，本站重要站用负荷分布在站用变低压侧2段母线上，每台站用变压器各带一段母线，同时带电分列运行，两段母线设置自动切换，以保证供电的可靠性。3.3.2 站用变压器台数、容量和型式的确定 站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经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。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器

34、承担。根据统计本变电站站用电负荷为400kVA，则S站=400/(1-10%)=444.44kVA，按照远景规模配置，选用2台500kVA的站用变压器。综上所述，经查电力工程电气设备手册，本站装设2台型号为SC9-500/35的35kV干式变压器作为本站的站用变，具体参数见表3-2。表3-2 SC9-500/35变压器参数型号额定容量电压比联结组别空载损耗负载损耗空载电流短路阻抗SC9-500/35500kVA35/0.4kVD，yn111.8kW6.09kW2.0%6%4 无功补偿装置的选择4.1常用补偿装置的比较及选择（1）同步调相机：同步调相机在额定电压5%的范围内，可发额定容量，在过励

35、磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用能提高系统电压。在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。（2）并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。（3）静电补偿器补偿装置：它由静电电

36、容器与电抗器并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率。静止补偿器与同步调机相相比较，运行维护简单，功率和损耗小，但相对并联电容补偿装置，其造价高，一般适用以较高的电压等级变电站中。由于本次设计的变电站为220kV降压变电站。以补偿的角度来选择，以上三种均能满足要求，但是从可靠性、经济性和检修等方面来考虑，首先选择并联电容器和静电补偿器补偿装置。由原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗，但主变容量较大，所以选择并联补偿装置和静电补偿器补偿装置共同结合的补偿方式。4.2补偿装置容量的确定补偿

37、装置的容量按主变容量的24%确定。本站近期共2台180MVA的变压器，故每台变压器可以配置分别为10和15Mvar的并联电容器补偿装置。静电补偿器补偿装置选择SVC，由厂家成套供应，每段35kV母线装设一组，近期两组，每组22.5Mvar。5 短路电流计算5.1 概述电力系统在运行中常常会发生故障，电力系统的故障通常有短路故障和断线故障。一般情况下，短路故障比断线故障发生的几率大，也比断线故障严重。短路故障是电力系统的严重故障。当发生短路时，系统将从一种运行状态剧变到另一种运行状态，并伴随产生复杂的暂态现象。电力系统简单短路故障共有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中

38、三相短路又称为对称短路，其他三种类型的短路都称为不对称短路。电力系统的运行经验表明，单相接地短路发生的几率最大，约占70%左右；两相短路比较少；三相短路发生的几率最少。三相短路发生的几率虽然最少，但后果较严重，而且，从短路计算的方法来看，一切不对称短路的计算，在采用的对称分量法后都归结为对称短路的计算，要给以足够的重视。5.2 短路电流计算目的及条件5.2.1 短路电流计算目的 短路电流计算是解决一系列电力技术问题所不可缺少的基本计算。其计算目的是：（1）电气主接线的比较。（2）选择导体和电器。（3）确定中性点接地方式。（4）在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全

39、距离。（5）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5.2.2 短路电流计算的一般规定（1）验算导体和电器热稳定、动稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。（4）

40、导体和电器的热稳定、动稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。5.2.3 短路计算基本假设（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；（4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；（6）系统短路时是金属性短路。5.2.4 基准值的选择 由于标幺值具有结果清晰，计算简便等优点，短路电流计算一般采用标幺值进行计算。为了方便计算选择下面的基准值： 基准容量：SB =100MVA 基准电压：VB=Vav 37 115 230（k

41、V）5.2.5 短路电流计算的步骤（1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下。基准值： （5-1） （5-2）（2）给系统制订等值网络图。（3）选择短路点。（4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减，求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。阻抗和电流标幺值： （5-3） （5-4）电流有名值： （5-5）（5）计算短路容量、短路冲击电流值和全电流最大有效值。（6）列出短路电流计算结果。5.3 短路电流计算书5.3.1 d1点短路电流的计算（1）在短路计算的基本假设前提下，选取SB =100MVA，VB=Vav（230,115,37k

42、V）,系统图（图5-1）如下：图5-1 系统图由所选择变压器的参数可得阻抗电压如表5-1所示。表5-1变压器阻抗电压阻抗电压高中高低中低1214222478此次选取 Vs(1-2)取14，Vs（2-3）取8，s（3-1）取22Vs1% =0.5（Vs(1-2)% + Vs(3-1)%Vs(2-3)%）= 0.5（14+228）= 14 （5-6）Vs2% = 0.5（Vs(1-2)% + Vs(2-3)%Vs(3-1)%） =0.5（14+822）=0 （5-7）Vs3% = 0.5（Vs(2-3)% + Vs(3-1)%Vs(1-2)%） = 0.5（8 + 2214）=8 （5-8）各绕组

43、等值电抗标么值为：X1= =0.078 （5-9）X2 = = =0 （5-10）X3 = = =0.044 （5-11）线路电抗：0.4/km线路1电抗标幺值： （5-12）线路2和线路3电抗标幺值： （5-13）线路总电抗标幺值： （5-14）（2）根据上述所求电抗标幺值可以制订系统网络图，如图5-2所示。图5-2系统网络图（3）根据等值网络图进行简化及计算d1点发生三相短路时，网络图可简化为图5-3的形式。图5-3 d1点三相短路系统网络图短路电流标幺值为： （5-15）短路电流有名值根据（式5-5）可得 （5-16）根据（式5-2）可得短路容量： （5-17）根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数kim=1.8,当不计周期分量衰减时，短路电流最大有效值为： （5-18）根据（式5-18）可得短路电流最大有效值为： （5-19）短路电流冲击电流： （5-20）根据（式5-20）可得短路电流冲击电流为： （5-21）5.3.2 d2点短路电流的计算d2点发生三相短路时，网络图简化为下图（图5-4）：由图5-4可知： （5-22）短路电流标幺值为：图5-4 d2点三相短路系统网络图 （5-23）短路电流有名值为： （5-24）