1、毕 业 设 计 论 文 题 目： 某宾馆综合大楼变电所设计 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2014 年 5 月 23 日 河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要I摘要变电所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，起着变换和分配电能的作用。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。同样的，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。这次设计以 10kV 降压变电所为主要设计
2、对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备及进行了选择和校验。同时完成、防雷保护方案的设计。关键词: 负荷计算，变压器，短路电流计算，变压器整定，防雷保护河南城建学院本科毕业设计（论文） AbstractIIAbstractSubstation is an important part of the power system, which directly affect the safety and economic operation of the entire power system, power pla
3、nts and the user is linked intermediate links, transformation and distribution of electric energy plays a role. With high technology power technology, the rapid development of complex power system in all areas from power generation to power by using new technologies are constantly changing. Similarl
4、y, the substation as a power system is also a key aspect in the field of new technologies has been fully developed.The buck 10kV substation is designed to target the main design, raw data analysis to determine the main terminal substation substation; calculation to determine the number of main trans
5、former capacity and models through load. According to the results of short-circuit calculation of substation equipment and time were selected and verified. Simultaneously, the design of lightning protection scheme.Keywords: Load calculation, transformer, short-circuit current calculation, transforme
6、r setting, lightning protection河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录III目录摘要 .IAbstract II1 绪论 11.1 变电站发展的历史与现状 11.1.1 概况 .11.1.2 设计主体 11.1.3 设计内容 .12 电气主接线设计 22.1 电气主接线综述 .22.1 主接线接线方式 22.1.1 单母线接线 .22.1.2 单母线分段接线 .32.1.3 单母分段带旁路母线 42.1.4 桥型接线 42.1.5 双母线接线 42.1.6 双母线分段接线 .52.2 变电所主接线方案的选择 .53 主变压器的选择与无功功率补偿 63.1 负荷计算
7、 63.1.1 采用的方法 63.1.2 10kV 侧负荷计算 63.2 无功补偿的目的和方案 .83.2.1 无功补偿综述 .83.2.2 无功补偿计算原则 93.2.3 无功补偿方式的确定 93.2.4 无功功率补偿容量的确定 103.3 变电所变压器台数和容量的选择 .103.3.1 变压器的选择原则 103.3.2 变压器类型的选择 113.3.3 变压器联结组的选择 113.3.4 变压器容量的选择 .124 短路电流计算 134.1 短路概述 134.2 短路计算的目的与方法 .134.2.1 短路电流的目的 134.2.2 短路计算方法 134.3 三相短路计算 .144.3.1
8、 短路点的确定 14河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录IV4.3.2 高压电网三相短路计算： 145 高压侧设备的选择与校验 185.1 最大工作电流计算 185.1.1 变压器的功率损耗计算 185.1.2 高压侧最大工作电流 185.2 成套配电装置 .195.3 电缆进线的选择与校验： 195.4 母线的选择与校验 195.4.1 裸导体选择的具体技术条件 195.4.2 高压侧母线的选择与校验 215.5 断路器的选择与校验 .225.5.1 断路器的选择 225.5.2 动热稳定校验 225.6 隔离开关的选择与校验 235.6.1 隔离开关选择 235.6.2 动热稳定校验校验
9、： 235.7 电流互感器的选择与校验 .245.7.1 电流互感器的选择 245.7.2 动热稳定校验： 245.8 电压互感器的选择与校验， .255.8.1 电压互感器的选择 255.9 高压熔断器的选择与校验 .265.9.1 高压熔断器的选择 265.9.2 动热稳定校验 275.10 带电显示器选择 285.11 开关柜的选择与校验 .286 低压侧设备的选择 296.1 低压侧母线的动热稳定校验 296.2 低压断路器的校验 .306.2.1 低压断路器选择方式 306.2.2 校验的内容 .307 变压器整定计算 327.1 两相短路电流计算 327.2 变压器的二次部分整定计
10、算 327.2.1 速断保护的整定计算 327.2.2 限时电流速断整定计算： 337.2.3 定时限过电流保护： 348 变电所防雷保护 368.1 雷电的防护 368.1.1 雷电的危害 36河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录V8.1.2 防雷设计的基本经验 368.2 变配电所的防雷保护 .368.2.1 避雷针保护范围的确定 378.3 防雷设备的选择 .388.3.1 宾馆顶楼及进线段的防护 38总结 39参考文献 40致谢 41附录 42附录 A .42附录 B .43附录 C .44河南城建学院本科毕业设计（论文） 绪论11 绪论1.1 变电站发展的历史与现状1.1.1 概况
11、变电站是电力系统中不可缺少的重要环节， 对电网的安全和经济运行起着举 足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满 足现代电力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也 是一种资源浪费。而且社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应，建 国以来，我国电力事业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一步提高， 电网自动化就显得极为 重要； 近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调 度与管理自动化已具备了条件
12、。变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电 能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电站自动化既是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供用 电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更是电力系统自动化的基础。1.1.2 设计主体该快捷宾馆地下一层，主要是设备房，地上十七层，为营业厅及客房，十六层设有电梯机房，建筑总高度 63.2m。总建筑面积 14352.6m2,结构形式为框架剪力墙结构，现浇混凝土楼板。该变电所主结线采用单母线分段结线。两段分别来自不同的变压器，两母线间设断路器作为母联。不重要的负荷（如普通照明、空调）为单回路供电，重要负荷（消
13、防水泵、控制，电梯，应急照明）都为双回路供电，双电源供电。电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。1.1.3 设计内容主要有下列五项，分别是：1、变电所主结线；2、负荷计算；3、短路电流计算 4、电气设备选择，其中包括高压侧和部分低压侧设备的选择；5、变压器保护整定计算。6、防雷保护。河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线设计22 电气主接线设计2.1 电气主接线综述电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据
14、变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。主接线的基本要求主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。（1）安全性安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。（2）可靠性不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理
15、的自动化程度因素有关。（3）灵活性用最少的切换来适应各种不同的运行方式，适应负荷发展。（4）经济性在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。总之，变电所通过合理的接线、紧凑的布置、简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。2.1 主接线接线方式主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。2.1.1 单母线接线 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点
16、：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线设计3图 2.1 单母线主接线适用范围：6-10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回；35-63KV 配电装置出线回路数不超过 3 回；110-220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。2.1.2 单母线分段接线优点：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，分段断路器自动将故障切除，保证
17、正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当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。当出线为双回路时，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。图 2.2 单母线分段主接线河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线设计4适用范围：6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时；35KV 配电装置出线回路数为 4-8 回时；110-220KV 配电装置出线回路数为 3-4 回时。2.1.3 单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，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。2.1.4 桥型接
18、线1、内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。2.1.5 双母线接线优点：1.
19、供电可靠：可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电：检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2.调度灵活：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度和潮流变化的需要。3.扩建方便：向双母线的左右任何的一个方向扩建，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。4.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：河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线设计51 增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。2 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了
20、避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：6-10KV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV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；110-220KV 配电装置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110-220KV 配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为 4 回及以上时。2.1.6 双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶
21、段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。2.2 变电所主接线方案的选择方案 1：高低压侧均采用单母线分段。优点：单母分断接线能提高供电的可靠性。当任意段母线或莫一台母线隔离开关故障及检修时，自动或动手跳开分段断路器，仅有一半线路停电，另一半母线上的各回路仍可正常工作运行。重要负荷分别从两段母线各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性。 缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出现须停电。方案 2：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，可以不停电地检修任一台出线断路器。缺点：旁路母
22、线系统增加了许多设备，造价昂贵，运行复杂，只有在出线断路器不允许停电的情况下，才设置旁路母线。以上两种方案的比较：方案一，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案兼顾了可靠性、灵活性、经济型的要求。方案二，在现在的 6-10kV 屋内配电装置在一般情况下不装设旁路母线。因为其容量不大，供电距离短，易于从其他电源点获得备用电源。只有架空线路出线很多，且用户不允许停电检修断路器时，才考虑采用单母分断加旁路母线的接线。所以对于本设计来说，采用方案1，高低压侧均采用单母分断接线。示意图见附录 A。河南城建学院本科毕业设计（论文）
23、 主变的选择与无功功率补偿63 主变压器的选择与无功功率补偿变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。3.1 负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷。 3.1.1 采用的方法由公式 （3.1）=(1+%)式中 某电压等级的计算负荷同时系数（ 35kV 取 0.9，10kV 取 0.9，35kV 各负荷与 10kV 各负荷之间K取 0.9，站用负荷
24、取 0.9）。该电压等级电网的线损率，一般取 5%。%P、 各用户的负荷和功率因数。3.1.2 10kV 侧负荷计算按需要系数法计算各组负荷，可知：有功功率 =无功功率 30=30视在功率 30=230+230上述三个公式中： 每组设备容量之和，单位为 kW； ：需要系数；cos : 用电设备组的平均功率因数； tan ：对应于用电设备组 cos 的正切值。1#号变 压器负荷计算如表 3-1：河南城建学院本科毕业设计（论文） 主变的选择与无功功率补偿7表 3-1 1#变压器负荷计算序号设备名称设备容量Pn/Kw需要系数Kdcos tan 有功功率Kw无功功率Kvar视在功率kvA计算电流（A）
25、备注1 正压风 机 30 1 0.8 0.75 30 22.5 37.5 56.792 消防电 梯 15 1 0.8 0.75 15 11.25 18.75 28.483 地下排 烟机 16 1 0.8 0.75 16 12 18.75 28.484 生活泵 12.3 0.9 0.8 0.75 9.84 7.38 12.3 18.695 消防中 心 10 0.9 0.7 1.02 9 9.18 12.86 19.5465-11 层应急照明21 0.95 0.8 0.75 19.95 14.96 24.94 37.97 1-4 层照明 100 0.95 0.7 1.02 95 96.9 135.
26、7 206.28 5-10 层照明 150 095 0.7 1.02 142.5 145.35 203.55 309.39 1-4 层空调 46.7 0.6 0.7 1.02 28.02 28.58 40.02 70.910 空调机 1#组 138 0.75 0.8 0.75 103.5 105.57 147.84 224.611 空调机房水泵 60.5 0.75 0.8 0.75 45.38 34.04 56.7 86.512 总计 514.19 487.71 708.91注：（1）1、2、3、5、6 为一、二级负荷；其余为三级负荷；（2）需要系数 Kd 取最大。2#号变压器负荷计算如表 3
27、-2：河南城建学院本科毕业设计（论文） 主变的选择与无功功率补偿8表 3-2 2#变压器负荷计算序号 设备名称设备容量Pn/Kw需要系数Kdcos tan 有功功率Kw无功功率Kvar视在功率KVA计算电流（A ）备注1 消防泵喷 淋泵 119 1 0.8 0.75 119 89.25 148.75 2261-4 层应急照明12-16 层应急照明2地下室应急照明38 0.95 0.7 1.02 36.1 36.82 51.56 78.33 5-15 层应急照明 11 0.7 0.7 1.02 7.7 7.85 11 16.74 11-16 层照明 141 0.95 0.7 1.02 133.9
28、5 136.63 191.34 290.75 空调机房 水泵 59 0.7 0.8 0.75 41.3 30.98 51.61 78.46 空调机 2#机组 138 0.7 0.8 0.75 96.6 72.45 120.75 183.57 动力机组 4.4 1 0.8 0.75 4.4 3.3 5.5 8.48 层面广告 照明箱 50 0.8 0.7 1.02 40 40.8 57.14 86.89 稳压机 1.5 1 0.8 0.75 1.5 1.13 1.88 2.8610 客梯 40 1 0.5 1.73 40 69.2 79.93 121.4总计 520.55 488.41 719.
29、46注：1、2、3、7、9、10 为一、二次负荷；其余为三级负荷。3.2 无功补偿的目的和方案3.2.1 无功补偿综述河南城建学院本科毕业设计（论文） 主变的选择与无功功率补偿9我国供电营业规则规定：容量在 100kVA 及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于 0.9，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。一般情况下，由于用户的大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。这就可使供电系统的电能损耗
30、和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。3.2.2 无功补偿计算原则要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。最大负荷时的无功补偿容量应为： =3030按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备。前者主要有同步补偿机和并联电容器。动
31、态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化相应循环投切的电容器组数一般有 4、6、8、10、12 组等。用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量 来确定电容器组数： =3.2.3 无功补偿方式的确定在用户供电系统中，无功补偿方式分为方式：(1)个别补偿 个别补偿就是对单台用电设备所需的无功就近补偿的办法，把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路，用同一台开关控制，同时投运或断开。这种补偿方法的效果最好，电容器靠近用电设备，就地平衡无功电流，可避免无负荷时的过补偿，使供电质量得到保证。这种补偿方式常用于高低压电
32、动机等用电设河南城建学院本科毕业设计（论文） 主变的选择与无功功率补偿10备。但这种补偿方式在用户设备非连续运转时，电容器利用率低，不能充分发挥其补偿效益。 (2)分散补偿 分散补偿是将电容器分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上，它可根据系统负荷的变化投入或切除电容器组，补偿效果也比较好。 (3)集中补偿 集中补偿是将电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。综合上述三种方式，在 10kV 配电站中，合理选择补偿方式。第一种补偿方式主要用在电动机的补偿方式；第二种分散补偿常用于中低压配电系统中，虽然效果较好，但是安装复杂；第三种集中补偿安装简便，主要用于中低压配电系统中，赔偿效果良
33、好。对于本次的室内变电站，更为合适。因此，选用第三种补偿方式。3.2.4 无功功率补偿容量的确定取自低压母线侧的计算负荷， 提高至 0.92。30、 30、 30 对于第一组负荷：cos = =514.19/708.91=0.73； 30/30= =514.19tan(arcos 0.73)-tan(arccos0.92)=266Kvar； 30(1)对于第二组负荷：=266Kvar；则补偿前与补偿后如表 3-3 所示：表 3-3 无功功率补偿计算表第一组负荷 第二组负荷名称 补偿前 补偿后 名称 补偿前 补偿后30 514 514 30 521 52130 488 202 30 488 20
34、230 709 552 30 720 559有上述部分，初选 DJHK-270Kvar，采用 JKWDF-610 控制器快速开关+接触器组合的设计方式（许继产品：共补+共补型）。3.3 变电所变压器台数和容量的选择3.3.1 变压器的选择原则河南城建学院本科毕业设计（论文） 主变的选择与无功功率补偿11电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是对接下来主接线设计的一个主要前题。选择时必须遵照有关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优
35、先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用技术先进的产品3.3.2 变压器类型的选择类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等。（1）变压器按相数分：单相和三相两种。用户变电所一般采用三相变压器。（2）变压器按调压方式分：无载调压和有载调压两种。10kV 配电变压器一般采用无载调压方式。（3）变压器按绕组形式分：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电系统大多采用双绕组变压器。变压器按绝缘及冷却方式分：油浸式、干式和充气式（SF6）等。3.3.3 变压器联结组的选择 10kV 配电变压器有 Yyn0 和 Dyn11 两种常见联结组。由于
36、Dyn11 联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在 TN 及 TT 系统接地形式的低压电网中得到越来越广泛的应用。由上面分析得出选择变压器的类型为：油浸式、无载调压、双绕组、Dyn11联结组。变压器台数的选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。10kV 及以下变电所设计规范 GB5005394中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器： 有大量一级或二级负荷； 季节性负荷变化较大； 集中负荷容量较大。河南城建学院本科毕业设计（论文）
37、主变的选择与无功功率补偿12结合实际情况，考虑到一、二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。3.3.4 变压器容量的选择变压器的容量 首先应保证在计算负荷 S30 下变压器能长期可靠运行。对有两台变压器的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件：(1)满足总计算负荷 70%的需要，即 0.730(2)满足全部一、二级负荷 的需要，即30(1+2)30(1+2)条件(1)是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的 50%，负载率约为 0.7，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载 40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完
38、全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件(2)是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。根据无功补偿后的计算负荷： =560kVA，代入数据可得：30，同时又考虑到未来 5-10 年得负荷发展，初步取 0.7560=392=500kVA。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为 S11 系列油浸式变压器。型号：S11-500/10，其主要技术指标见表 3-4表 3-4 变压器参数型号 容量 空载损耗 负载损耗 短路阻抗/% 空载电流/%S11-500/10 500 675w 5100w 4.0 0.7河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流计算134 短路电流计算4.1 短路概
39、述在电力系统运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。4.2 短路计算的目的与方法4.2.1 短路电流的目的（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要
40、的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）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。4.2.2 短路计算方法计算方法采用标幺值法计算。进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：标 幺 值 = 实际值 （任意 单 位）标 准 值 （与 实际值 同 单 位）式中 基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单
41、位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流计算144.3 三相短路计算4.3.1 短路点的确定变电所采用的是单母线分段接线，当没有故障发生时，两台变压器互为备用两台变压器分列运行，在供电线路的高压侧，接近变压器的短路点 K1 点和低压侧短路点 K2，示意图如下：K 1K 2图 4.1注：分别为高压侧 K1 点和低压侧 K2 点短路时，计算其电流。4.3.2 高压电网三相短路计算：1.由资料知，进线取自距离宾馆 3km 和 2.5km 外的 35kV 变电站，用
42、 10kV 电缆线路向本变电所供电，出口处短路容量为 250MVA。设基准为去值为 =100MVA，Uc1=10.5kV,Uc2=0.4kV而 =5.5kA1=/(31)=100/(310.5)=144kA2=/(32)2.计算电路中各种重要的电抗标幺值（1）计算电路中短路时各个元件的电抗标幺值1=100250=0.4（2）电缆线路电抗标幺值 在近似计算中，查表的 =0.08 /km1 0 河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流计算151=021=0.08310010.5 =0.219 （3）电力变压器：=（U% / (100 )）=(410010 )/(100500)=8 3式中 U%电
43、力变压器阻抗电压，从变压器产品说明书可查到；电力变压器额定电压容量（kVA）3K1 点的短路电流总电抗标幺值及三相短路电流及短路容量：K1 点短路（1）总电抗标幺值 (K1 点短路点)11=1+2=0.419（2）三相电路电流周期分量的)3(KI(3)1=11=5.50.619=8.89（3）三相短路次暂态电流有效值 、三相短路稳态电流 、短路冲击电(3) (3)流 、短路冲击电流有效值(3) (3)1）三相短路次暂态电流有效值 ，是短路后第一个周期的短路电流周期分(3)量 的有效值。电力系统发生短路时，由于母线电压不变，所以短路电流周期分量 的幅值和有效值在短路的全过程中也维持不变。2）三相
44、短路稳态电流 。短路电流非周期分量 一般经过 0.2s 就衰减完(3) 毕。 衰减完后，短路电流达到稳定状态。这是的短路电流称为短路稳态分量。 3）短路冲击电流 ，短路后经过半个周期（0.01s）,短路电流瞬时值达到(3)最大值，这一瞬时电流称为短路冲击电流。(3)=(3)=8.89=2.55 =2.558.89=22.7 (3) (3) =1.51 =1.518.89=13.42(3) (3) (4)三相短路容量河南城建学院本科毕业设计（论文） 高压侧设备的选择与校验161= (1)=1000.619=161.554、求 K2 点的短路电路总电抗标幺值 及三相短路电流、短路容量(2）K2 点
45、短路（1）总电抗标幺值 （K2 点短路）(2)=0.4+0.29+8=8.619(2)=1+2+3（2）三相电路电流周期分量的 (3)2(3)2=22=1448.619=16.71（3）三相短路次暂态电流有效值 、三相短路稳态电流 、短路冲击电(3) (3)流 、短路冲击电流有效值 。(3) (3)(3)=(3)=(3)1=16.71(3)=2.28(3)=2.2516.71=37.7(3)=1.51(3)=1.5116.71=25.2（4）三相短路容量1= (2)=1008.619=11.6（5） 为变压器二次侧 K2 点的短路电流，折算到一次侧时，应除以变压器(3)2变比 K。(3)1(2
46、)=(3)2=16.7125=0.67三相短路电流计算如下表 4.1 所示：河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流计算17表 4-1 三相短路电流计算结果总电抗标幺值 短路电流/KA短路计算点 3 (3) )3(shI)3(shiS 三相短路容量/MVA高压侧K1 点 0.619 8.89 8.89 8.89 13.42 22.67 161.55低压侧K2 点 8.619 16.71 16.71 16.71 25.23 42.6 11.6河南城建学院本科毕业设计（论文） 高压侧设备的选择与校验185 高压侧设备的选择与校验5.1 最大工作电流计算5.1.1 变压器的功率损耗计算(1)变压器的有功功率损耗：（ =0.675KW， =5.1KW， =500KW）0+(/）2 0 又由于 30=555(2)变压器的有功功率损耗： =0.675+5.1（ 555/500） 2=6.96(3
