110KV变电站负荷及短路电流计算及电气设备的选择及校验

第一章短路电流计算1、短路计算的目的、规定与步骤1.1短路电流计算的目的在发电厂和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。

其计算的目的主要有以下几方面：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，均需进行必要的短路电流计算。

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。

例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。

在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。

1.2短路计算的一般规定(1)计算的基本情况1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行。

2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。

3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。

4）所有电源的电动势相位角相等。

5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。

对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。

(2)接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

1.3 计算步骤 (1)画等值网络图。

1）首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。

2）选取基准容量d S 和基准电压c U （一般取各级电压的1.05倍）。

3）将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。

4）绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

(2)选择计算短路点。

(3)化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的总电抗的标幺值*X ∑。

(4)求计算无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值(3)*k I 。

(5)计算三相短路电流周期分量有效值(3)k I 和三相短路容量(3)k S 。

2、参数计算及短路点的确定 基准值的选取：100dS MVA =2.1变压器参数的计算 (1)主变压器参数计算由表查明可知：12%U =10.5 13%U =18 23%U =6.5 MVA S N 75=1121323%0.5(%%%)U U U U =+-=0.5*（18+10.5-6.5）=11 2122313%0.5(%%%)U U U U =+-=0.5*（10.5+6.5-18）=-0.53132312%0.5(%%%)U U U U =+-=0.5*（18+6.5-10.5）=7电抗标幺值为：1467.07510010011100%1*1=⨯=⨯=N D S S U X -0.0067751001000.5-100%2*2=⨯=⨯=N D S S U X 0.0933751001007100%3*3=⨯=⨯=N D S S U X (2)站用变压器参数计算 由表查明：%4k U = 5000.5NS KVA MVA ==*4%4100**81001000.5k d N U S X S === (3)系统等值电抗 架空线：120.4018*7228.9296L L XX===Ω所以：2211000.50.528.92960.1094115d LL CS X X U==⨯⨯=2.2、.短路点的确定此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110KV 进线处短路 与变压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。

依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：图3 系统等值网络图2.3、各短路点短路电流计算(1)短路点d-1的短路计算(110KV母线)网络简化如图所示：图4 d-1点短路等值图**0.1094LX X∑==(3)**119.1410.1094kIX∑===0.50233*115ddcI KAU===(3)(3)*9.1410.502 4.5888k k dI I I=⨯=⨯=(3)*100914.080.1094d k S S MVA X ∑===(3)2.55 2.55 4.588811.70144sh k i I KA ==⨯=(3)1.51 1.51 4.5888 6.9291sh k I I KA ==⨯=(2)短路点d-2的短路电流计算(35KV 母线)图5 d-2点短路等值图KAI I I d k k 8.69785604.15.5741)*3()3(=⨯=⨯=KA U S I c d d5604.13731003=⨯=⨯= 5.57419417.011*)*3(==∑=X I K MVAX S S d 557.419417.0100*)3(k ==∑=0.1794)0.0067-1467.0//()0.0067-1467.0(1094.0)//()(*2*1*2*1**=+=+++=∑X X X X X X L KAI i sh 22.17968.697855.255.2)3(k =⨯==KAI I sh 13.13388.697851.151.1)3(k =⨯==(3)短路点d-3的短路电流计算(10KV 母线) 网络简化如图所示：图6 d-3点短路等值图0.2294)0.09331467.0//()0.09331467.0(1094.0)//()(*3*1*3*1**=+++=+++=∑X X X X X X L 4.35920.229411*)*3(==∑=X I K MVA X S S d 435.91982294.0100*)3(k ==∑=KAU S I c d d 4985.55.1031003=⨯=⨯=KAI I I d k k 23.96914985.54.3592)*3()3(=⨯=⨯=KAI i sh 61.121123.969155.255.2)3(k =⨯==(4)短路点d-4的短路电流计算(380V母线)网络简化如图所示：KA IIsh36.19336343.3051.151.1)3(k=⨯==图7 d-4点短路等值图计算结果如表显示8.22940.2294*4*=+=∑X X 0.12158.229411*)*3(==∑=X IKKA U S I c d d 3375.1444.031003=⨯=⨯=MVA X S S d 1515.122294.8100*)3(k ==∑=KAI IId kk5392.173375.1441512.0)*3()3(=⨯=⨯=KAI i sh 7251.445392.1755.255.2)3(k =⨯==KAI I sh 4843.265932.1751.151.1)3(k =⨯==第二章 设备选择或校验计算1、断路器的选择和校验1.1、断路1、110KV 母线侧断路器的选择及校验110KV 母线侧断路器中包括110KV 主变侧断路器，110KV 母联断路器和110KV 双母分段断路器。

1)电压：110g U KV =，110NU KV =，所以g N U U =。

2)电流：查表26可得知110KV 母线侧回路持续工作电流.max220.4g I A =，.max 220.41250g N I A I A =<=，因此选择型号为6110/125015.8SW --的断路器，参数见表。

校验：3)开断电流：(3) 4.588815.8dt k kd I I KA I KA ==<=，符合。

4)动稳定：max 11.7014441sh i KA i KA =<=，符合。

5)热稳定：综上校验，所选型号为6110/125015.8SW --的断路器符合要求。

1.2、110KV 进线侧断路器的选择及校验110KV 进线侧断路器是指本变到系统两回路的断路器。

1)电压：110g U KV =，110NU KV =，所以g N U U =。

2)电流：查表可知110KV 进线侧回路持续工作电流.max370.5g I A =，.max 370.51250g N I A I A =<=，因此选择型号为6110/125015.8SW --的断路器，参数见表。

校验：此断路器型号与110KV 母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。

1.3、110KV 出线侧断路器的选择及校验/2''222222222(10)/124192.049715.84998.56k k kk t t sh t t k tQ t I I I I t KA S Q I t KA S Q Q =++≈ =6.9291⨯=⋅==⨯=⋅∴<110KV 出线侧断路器是指本变到清溪、玉塘、滩岩出线回路的断路器。

1)电压：110g U KV =，110NU KV =，所以g N U U =。

2)电流：查表可知110KV 出线侧回路持续工作电流.max185.25g I A =，.max 185.251250g N I A I A =<=，因此选择型号为6110/125015.8SW --的断路器，参数见表。

校验：此断路器型号与110KV 母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。

1.4、35KV 母线侧断路器的选择及校验35KV 母线侧断路器包括35KV 主变侧断路器和35KV 单母分段断路器。

1)电压：35g U KV =，35NU KV =，所以g N U U =。

2)电流：查表可知35KV 母线侧回路持续工作电流.max693g I A =，.max 6931000g N I A I A =<=，因此选择型号为235/100024.8SW --的断路器，参数见表。

校验：3)开断电流：KA I KA I I kdt 8.248.6978k d )3(=<==，符合。

4)动稳定：KA i KA 4.6322.1794i m ax sh =<=，符合。

5)热稳定： S KA t I I I I t Q sh tk tk k •=⨯=≈++=222222/2"k 689.9763413.133712/)10(''222222222(10)/124382.8824.842460.16kk k k t t sh t t k tQ t I I I I t KA S Q I t KA SQ Q =++≈ =9.7837⨯=⋅==⨯=⋅∴<综上校验，所选型号为235/100024.8SW --的断路器符合要求。