(完整)35kV总降压变电所及高压配电系统初步设计

目录
1 前言 (1)
1.1毕业设计背景 (1)
1.2毕业设计意义 (1)
1.3设计要求 (1)
2 35kV变电所一次系统负荷计算 (2)
2.1变电所电力负荷分组与计算 (2)
2.2 需要系数法的计算 (2)
2.2.1设备负荷计算举例 (3)
2.2.2总配电所和车间变电所数量的确定 (4)
2.2.3各车间变电所负荷计算及无功功率补偿 (5)
2.3 低压变压器的选择与损耗计算 (8)
2.3.1低压变压器的选择 (8)
2.3.2 各低压变压器的损耗计算 (9)
2.4 主变压器的选择 (11)
2.4.2主变压器损耗计算 (12)
3 系统主接线设计 (13)
3.1主接线设计的基本要求 (13)
3.1.1供电电源的确定 (13)
3.2电气主接线方案的确定 (13)
3.2.1 确定35kV、10kV电气主接线 (13)
3.2.2供电系统简图 (14)
4 短路电流的计算 (15)
4.1 短路电流 (15)
4.1.1短路的原因 (15)
4.1.2 短路的危害 (15)
4.1.3 短路电流计算的目的 (15)
4.1.4 短路电流计算的标幺值法 (15)
4.2 计算各元件的电抗标幺值 (16)
4.2.1选取基准值 (16)
4.2.2供配电系统中各主要元件电抗标么值 (16)
4.2.3短路电流具体计算短路电路中各主要元件的电抗标么值.. 17
4.2.4 在最大运行方式下 (18)
4.2.5在最小运行方式下 (19)
5 变电所高压电气设备的选择与校验 (21)
5.1. 35KV高压开关柜的选择 (21)
5.1.1短路校验的原则 (21)
5.2高压设备选择及校验 (21)
5.2.1 35KV断路器的选择 (22)
5.2.2 35KV隔离开关的选择 (23)
5.2.3 35KV电流互感器的选择 (23)
5.2.4 35KV电压互感器的选择 (24)
5.2.5 35KV熔断器的选择 (24)
5.2.6 35KV避雷器的选择 (24)
5.3 10KV电气设备的选择 (24)
5.3.1 10KV开关柜的选择 (24)
5.3.2 10KV断路器的选择 (24)
5.3.3 隔离开关的选择 (25)
5.3.4电流互感器的选择 (26)
5.3.5电压互感器的选择 (26)
6 高压配电线路的设计 (26)
6.1高压配电线路接线方式的选择 (26)
6.2高压配电线路截面的选择与校验 (27)
6.2.1 35KV高压进线的选择 (27)
6.2.2 截面积的校验 (27)
6.2.3 10KV高压出线线路的选择与校验 (28)
7 防雷与接地设计 (29)
7.1防雷保护 (29)
7.1.1 电力线路的防雷措施 (29)
7.1.2 变配电所的防雷措施 (30)
7.1.3雷电侵入波的防护 (30)
7.2接地设计 (30)
8 继电保护的整定计算 (31)
8.1继电保护的基本任务及要求 (31)
8.1.1继电保护的基本任务 (31)
8.1.2 继电保护的基本要求 (31)
8.2 变压器的继电保护设置 (32)
8.3变电所主变压器继电保护的计算 (32)
8.3.1装设瓦斯保护 (32)
8.3.2装设定时限过电流保护 (32)
8.3.3 装设电流速断保护 (33)
8.3.4 装设过负荷保护 (34)
8.3.5 10kV母线断路器的保护 (34)
8.3.6 10kV出线各支路的保护 (35)
结论 (35)
致谢 (36)
参考文献 (37)
摘要
本设计是为某矿山起重机有限公司设计一座35kV变电所及其配电系统。

其内容包括有：
1、总降压变电所一次部分的初步设计
①变电所主接线方案的确定；②负荷计算及无功补偿容量和补偿方案的确定；③主变压器的选择计算；④短路电流计算；⑤总降压变电所各种高压电气设备的选择；
⑥防雷接地的设计。

2、高压配电线路的设计
①高压配电线路接线方式的确定；②高压配电线路的类型和结构的确定；③导线或电缆截面的选择。

关键字：负荷计算；电气主接线；短路计算；电气设备选择；继电保护
ABSTRACT
This design for a certain mine crane co., LTD. Is a 35 kv substation and power distribution system design.Its contents include:
1, the general voltage substation for preliminary design of a part
The determine of substation main wiring scheme;(2) the load calculation and the scheme of reactive power compensation capacity and compensation;(3) the choice of main transformer calculation;(4) short circuit current calculation;(5) general voltage substation high-voltage electrical equipment choice;6. The design of lightning protection grounding.
2, the design of high pressure distribution line
(1) the determination of high pressure distribution line connection mode;(2) the type of high pressure distribution line and the determination of structure;(3) the choice of wire or cable.
Key words: load calculation;The main electrical wiring;Short circuit calculation.Electrical equipment choice;Relay protection
1 前言
1.1毕业设计背景
供电工程，就是指工厂所电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力电能是现代工业生产的主要能源和动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；而电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因而，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中必不可少。

1.2毕业设计意义
通过此次对变电所的设计，不仅使我加深了对专业的理解和应用，还培养了我树立工程的观点。

初步地掌握生产工厂、变电站电气主系统的设计方法，且在分析、计算和解决实际工程能力等方便得到训练，熟悉了CAD制图软件的应用，为我今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作打下了必要基础。

1.3设计要求
供电工程要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好的供应工作，就必须达到以下基本要求：
1、安全性：在供应、分配和使用电能中，不应发生人身事故和设备事故。

2、可靠性：应满足电能用户对供电可靠性的要求。

3、优质性：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

4、经济性：必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

2 35kV 变电所一次系统负荷计算
2.1变电所电力负荷分组与计算
我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。

需要系数法简单方便，计算结果基本符合实际，用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线、配变电所的负荷计算。

下面介绍需要系数法的计算。

2.2 需要系数法的计算
（1）用电设备组计算负荷的确定
用电设备组是由工艺性质相同、需用系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。

在一个车间中，可以根据具体情况将用电设备分为若干组，再分别计算各用电设备组的计算负荷。

其计算公式为：
有功计算负荷（kW ） e d c
P K P = （2-12）
无功计算负荷（kvar ） ϕtan c c P Q = （2-13） 视在计算负荷（kV.A ） ϕ
cos 22c
c c c P Q P S =
+= （2-14） 计算电流（A ） n
c c U S I 3=
（2-15）
式中c P 、c Q 、c S ——该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；
e P ——该用电设备组的设备总额定容量，kW n
U ——额定电压，V
ϕtan ——功率因数角的正切值
ca I ——该用电设备组的计算负荷电流，A
d K ——需用系数
（2）多个用电设备组的计算负荷
在配电干线上或矿山变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或矿山变电所低的计算符
合时，应再计入一个同时系数si K 。

具体计算公式如下：
∑=∑=m
i i n di si ca P K K P 1
)( i=1，2，3…….m （2-16） ∑=∑=m i i i n di si ca P K K Q 1
)tan (φ （2-17）
22ca ca
ca Q P S += （2-18）
式中ca P 、ca Q
、ca S ——为配电干线或变电站低压母线有功、无功、视在功率计
算负荷；
si
K ——同时系数
m ——为配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数; n
U ——该干线或低压母线上的额定电压，V ca
I ——该干线变电站低压母线上的计算负荷电流，A d
K ——需用系数 d K 、i φtan 、i
n P ∑——分别对应于某一用电设备组的需用系数、功率因数角的正切值、总设备容量。

2.2.1设备负荷计算举例 计算举例：
（1）机械加工车间1
已知：e P =1150kw ，Kx =0.25，COS φ=0.65 则tan φ=tan(art COS φ)=1.17
1P = Kx ·e P =0.25×1150=287.5kW
1Q =1P ·tan φ=287.5×1.17=336.4kvar
1S =1P ／COS φ=2121Q P += 287.5/0.65=442.3kV ·A
1I =1S /3N U =442.3/0.38×3=672A （2）机械加工车间2
已知：e P =850kw ，Kx =0.25，COS φ=0.65 则tan φ=tan(art COS φ)=1.17
2P = Kx ·Pe=0.25×850=212.5kW 2Q =2P ·tan φ=212.5×1.17=248.6kvar
2S =2P ／COS φ=2121Q P + =212.5/0.65=326.9kV ·A
2I =2S /3N U =326.9/0.38×3=496.7A （3）金属结构车间
已知：e P =1345kw ，Kx =0.40，COS φ=0.65 则tan φ=tan(art COS φ)=1.17
1P = Kx ·e P =0.40×1345=538kW 1Q =1P ·tan φ=538×1.17=629.5kvar
1S =1P ／COS φ=2121Q P =538/0.65=827.7kV ·A
1I =1S /3N U =827.7/0.38×3=1257.6A
其它车间负荷计算过程不再一一列举同理可得，计算结果列表如下
表2-1 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表
2.2.2总配电所和车间变电所数量的确定
（一）高压配电所的确定
该厂属于大中型用户，设一个高压配电所。

（二）车间变电所的确定
一般情况每个车间均单独设立变电所，根据负荷容量大小分六个车间变电所。

表2-2 车间变电所分配
2.2.3各车间变电所负荷计算及无功功率补偿
以第一车间变电所来计算求解，确定D1、D2点的计算负荷，见表2-3.
表2-3 计算点D1、D2的负荷
（1）确定C1点的计算负荷
由于本设计中要求功率因数应不低于0.90，所以先需要求各车间变电所自然功率因数：ϕcos ，如果90.0cos <ϕ就需要进行无功补偿。

本设计中取95.0'cos =ϕ，在低压母线上设置无功自动补偿装置进行补偿。

取90.0=∑k P ，取95.0=∑k q 。

①补偿前计算负荷
kW 5005.2125.287=+=∑c P kvar 5856.2484.336=+=∑c Q kW 45050090.0Σ=⨯==∑ c.i
p
c P
K P
kvar 75.55558595.0=⨯=∑=∑c q c Q K Q
A kV 1.71522⋅=+=c c c Q P S
A 5.1086)38.03/(1.715)3/(=⨯==N c c U S I 63.01.715/450/cos ===c c S P ϕ<0.95 ②补偿容量计算：
()405kvar
33.023.1450)(=-⨯=-⨯=⋅'c C N tan tan P Q ϕϕ
因此选用方案号为RC450F 的大容量无功补偿柜进行补偿，其补偿容量为
kvar 450。

③补偿后计算负荷：A kV 3.462'⋅=+=⋅2C N c 2
c c )-Q (Q P S 95.097.0'cos c >==c /S P ϕ，满足要求。

同理可以算出其余车变计算负荷
表2-4 计算点C1-C6的负荷
表2-5 各车间变电所无功补偿柜选择情况
2.3 低压变压器的选择与损耗计算
2.3.1低压变压器的选择 车间变电所①变压器的选择
根据附录表可知其计算容量为462.3kVA ，工作电压为380V ，故选择S11-M-630/10
型的变压器，变压器额定容量A
kV 630S N.T ⋅=，查表得5
.4%U 9.0%I kW 2.6kW,81.0k 0===∆=∆ k 0P P 。

车间变电所②变压器的选择
根据附录表可知其计算容量为434.9kVA ，工作电压为380V ，故选择S11-M-630/10
型的变压器，变压器额定容量A kV S T N .630.
=，查表得5
.4%U 9.0%I kW 2.6kW,81.0k 0===∆=∆ k 0P P 。

车间变电所③的选择
根据附录表可知其计算容量为567.2kVA ，工作电压为380V ，故选择S11-M-800/10型的变压器，变压器额定容量A kV 800S N.T ⋅=，查表得
5.4%U 7.0%I kW 5.7kW,98.0k 0===∆=∆ k 0P P 。

车间变电所④变压器的选择
根据附录表可知其计算容量为666.1kVA ，工作电压为380V ，故选择S11-M-800/10型的变压器，变压器额定容量A kV 800S N.T ⋅=，查表得
5.4%U 7.0%I kW 5.7kW,98.0k 0===∆=∆ k 0P P 。

车间变电所⑤变压器的选择
根据表附录可知其计算容量为979.9kVA ，工作电压为380V ，故选择S11-M-1250/10型的变压器，变压器额定容量A kV 1250S N.T ⋅=，查表得
5.4%U 5.0%I kW 12kW,3
6.1k 0===∆=∆ k 0P P 。

车间变电所⑥变压器的选择
根据附录表2可知其计算容量为132.5kVA ，工作电压为380V ，故选择S11-M-200/10型的变压器，变压器额定容量A kV 200S N.T ⋅=，查表得
0.4%U 3.1%I kW 6.2kW,34.0k 0===∆=∆ k 0P P 。

表2-6各车间变压器选择情况如下
2.3.2 各低压变压器的损耗计算
①变压器的损耗可按以下公式进行计算： 空载无功损耗：N o o S I Q 100
%
=
∆ 额定短路无功损耗：N k kN S U Q 100
%
=
∆ 变压器负荷率：N ca S S =
β（两台同时运行时 N
ca S S
⋅=21β） 变压器的有功功率损耗：k o T P P P ∆+∆=∆2β
变压器的无功功率损耗：kN o T Q Q Q ∆+∆=∆2β ②计算举例（车间变电所1） 1变压器功率损耗：
kW
15.4630/3.4622.681.0)/(P 22.0=⨯+=∆+∆≈∆ T N c k T S S P P
var 9.2026.1567.52k Q Q Q k T ≈+≈∆+∆=∆βο
2 B1点的负荷计算：
kW
15.45415.445011.=+=∆+=T C c c.B1P P P
26.65kvar
120.905.75111.=+=∆+=T C c c.B1Q Q Q
A
kV 5.4712
1.2
1.⋅=+=B c B c c.B1Q P S
96
.0/cos 1.1.==B c B c S P ϕ
同理可计算出其它车间变电所负荷则
表3-7 计算点B1-B6的负荷
2.4 主变压器的选择
1．变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则： （1）一般情况下应首先考虑选择一台变压器。

（2）下列情况可考虑选择两台或两台以上变压器： ①供有大量一、二级负荷的变电所。

②季节性负荷变化较大。

③集中负荷容量较大 虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够，也应装设两台及以上变压器。

2．变电所主变压器容量的选择
（1）只装设一台主变的变电所。

变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即
30.S S T N ≥
（2）装设两台主变压器的变电所。

每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：
①任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S 30的60％～70％的需要，即 ()30.7.0~6.0S S T N =
②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 ≥T N S .S 30（Ⅰ+Ⅱ）
（3）车间变电所主变压器的单台容量一般不宜大于1000kVA （或1250 kVA ）。

如车间负荷容量较大、负荷集中且运行合理时，也可以选用单台容量为1250～2000kVA 的配电变压器。

必须指出，变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主接线方案的选择，通过对几个较合理的方案进行技术经济比较后择优确定。

工厂总负荷计算 kW
3.280505.311790.0B Σ=⨯==∑.i p c P K P
kvar
4.106971.11259
5.0=⨯=∑=∑ B.i q c Q K Q
A
kV 2.300222⋅=+=c c c Q P S
A 3.173)3/(==N c c U S I 93
.0/cos ==c c S P ϕ
则
93
.0cos =c ϕ>0.90满足要求。

考虑到矿区的发展情况，负荷可能增加，变压器容量可选为4000 kV ·A. 根据主变压器的选择条件，主变压器应选用一主一备，在一台主变压器故障或者检修时，另一台变压器必须保证矿山起重机公司的安全生产用电,两台变压器并联运行。

由以上计算，再考虑到以后的发展，故35/10kV 选择两台SZ9-4000/35/10 35kV ±3×2.5%/10kV 型三相油浸式有载调压铜线电力变压器，其技术参数如下表。

表3-8 SZ9－4000/35型电力变压器技术数据
容量kVA 高压额 定值kV 低压额 定值kV 阻抗电压％ 空载电流％ 空载损耗kW 负载损耗kW
4000
35
10.5
7.0
1.2
4.8
30.0
2.4.2主变压器损耗计算 变压器负荷率： 38.04000
2
.30022121=⨯==
N C S S β 变压器有功功率损耗：()kW P P P k o T 26.183038.08.42)(222=⨯+⨯=∆+∆=∆β 变压器无功功率损耗：()kW Q Q Q kN o T 9.176280382.0482)(22=⨯+⨯=∆+∆=∆β 全厂总负荷
P = c P +ΔPT =2805.3+18.26=2823.56kW
Q =c Q +ΔQT =1069.4+176.9=1246.3kvar
A kV Q
P S ⋅=+=+=38.30863.124656.2823222
2
3 系统主接线设计
3.1主接线设计的基本要求
（1）安全性
为保障设备安全及人身安全，主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
主接线应符合电力负荷特别是一、二级负荷对供电可靠性的要求。

一级负荷要求由两个电源供电，二级负荷，要求由两回路供电或一回路6kV及以上的专用架空线路或电缆供电。

（3）灵活性
主接线应能适应供配电系统各种不同的运行方式（如变压器经济运行方式、电源线路备用方式等），倒闸切换操作简便；检修操作，也应保证供电可靠性的条件。

①变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线。

②35kV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形接线或双线路变压器组接线。

③需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。

④主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。

⑤主接线方案应考虑到今后可能的扩展。

（4）经济性
结线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下，应力求简单，以减少设备投资和运行费用，一次接线应尽量做到投资省、占地少、电损小。

3.1.1供电电源的确定
由设计原始资料可知，工厂电源拟从电业部门某200/35千伏变压所，用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个作为工作电源，一台作为备用电源,该变电站距厂8公里。

3.2电气主接线方案的确定
3.2.1 确定35kV、10kV电气主接线
内桥接线方式可提高供电可靠性，适于电源线路较长、变压器不需经常切换操作
的情况。

外桥接线方式电源线路投入和切除时操作较复杂，变压器故障时操作简便，适用于电源线路较短、变压器需经常切换操作的情况。

随着对供电可靠性、运行灵活性要求的提高，现代工厂35kV侧多采用内桥，所以35kV侧采用内桥接线。

两路电源进线，单母线分段可提高供电可靠性和灵活性，所以10kV主接线确定为单母线分段（分两段）接线。

3.2.2供电系统简图
根据以上分析，可绘制出变电所供电系统简图，如图所示。

4 短路电流的计算
4.1 短路电流
4.1.1短路的原因
短路是指两个或多个导电部分之间形成的导电通路，此通路迫使导电部分之间的电位差等于或接近于零。

引起短路发生的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽的危害等。

电气设备载流部分的绝缘损坏可能是有雨设备长期运行绝缘自然老化或设备本身绝缘缺陷而被工频电压击穿，或设备绝缘正常呗过电压击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。

4.1.2 短路的危害
（1）短路电流通过电气设备时，温度急剧上升，会使绝缘老化或损坏；同时产生很大的电动力，会使设备载流部分发生机械变形甚至损坏。

（2）短路会使系统电压骤降，影响系统其它设备的正常运行。

（3）短路可造成停电事故，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。

（4）严重的短路会影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成电力系统解列。

（5）电力系统发生不对称短路时，其电流会产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰。

4.1.3 短路电流计算的目的
（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，均需要进行必要的短路电流计算。

（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。

4.1.4 短路电流计算的标幺值法
对较复杂的高压供电系统，计算短路电流时采用标么制进行计算比较简便。

标么
制属于相对电位制的一种，在用标么制计算时，各电气元件的参数都用标么值表示。

在短路计算中所遇到的电气量有功率、电压、电流和电抗等四个量。

某一电气量的标么值就是它的实际值（有名值）与一个预先选定的同单位的基准值的比值。

以下就是用标么值法进行短路电流的计算。

4.2 计算各元件的电抗标幺值
4.2.1选取基准值
由设计对象中已知，本变电所主要有35kV 、10kV 两种电压等级的线路段,主变压器连接了35kV 、10kV 电压等级的线路段，为简化分析，采用近似计算法计算标幺值，在近似计算中不管变压器电压比如何，选择各级的基准功率是统一的，通常选择各级网络的平均额定电压为基准电压，即Ud =1.05UN 。

选取基准容量：d S ＝100MVA
选取短路点所在母线的平均电压为基准电压，取1Uc =36.75kV, 2Uc =10.5kV,
d I =d S /(3
d U )
则 kA I d 57.175
.3631001=⨯=
kA ，50.55
.1031002=⨯=
d I kA,
4.2.2供配电系统中各主要元件电抗标么值
短路计算电路图
（1）电力系统的电抗标么值。

电力系统电抗S X ，可由系统的短路容量k S 求取
最大运行方式下：max .2max .2
*
min
./k d d c k c d S S S S
S U S U Z X X ==
=
最小运行方式下：min
.2min
.2
*
min ./k d d c k c d S S S S S U S U Z X X ==
=
（2）电力变压器的电抗标么值。

电力变压器的电抗值T X 可由其短路电压%k U 近似的计算，即
N
d
k d c N
c k
d T T S S U S U S U U Z X X 100%100%/22
*=
=
=式中，N S 为变压器的额定容量。

（3）电力线路的电抗标么值 2020*
3
/c d d c d U S
l x S U l x Z X X ===
4.2.3短路电流具体计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 1电力系统电抗标么值
最大运行方式 2.0500/100*min .1==MVA MVA X 最小运行方式 5.0200/100*max .1==MVA MVA X 2架空线路标么值
24.0)
75.36(1008)/(4.02
*
2=⨯
⨯Ω=kV MVA
km km X 3电力变压器（由附录表查得SZ9-4000型油浸式变压器Uk%=7.0）
75.1.104000100.1007100%100%/3-22
*3=⨯⨯⨯==
=A
MV A
MV S S U S U S U U Z X X N d k d c N
c k
d T 短路等效电路图如图所示（系统最大运行方式下）
4.2.4 在最大运行方式下
k-1点的短路电路总电抗标么值及短路电流和短路容量 ⑴总电抗标么值
44.024.02.0*
2*min .1*min .1=+=+=-∑X X X k
⑵三相对称短路电流初始值
kA kA X I I k d k 57.344.0/57.1/*min ).1(1)3(max .1===-∑- kA I I k k 09.357.3866.0866.0)3(max .1)2(max .1=⨯==--
⑶其他三相短路电流
kA I I k 57.3313==-∞ kA kA i sh 10.957.355.23=⨯= kA kA I sh 39.557.351.13=⨯=
⑷三相短路容量
MVA MVA X S S k d k 3.22744.0/100*)1()3(1===-∑-
k-2点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 ⑴总电抗标么值
315.12/75.124.02.0*
3*2*1*min .2=++=++=-∑X X X X k
⑵三相短路电流周期分量有效值
kA kA X I I k d k 18.4315.1/50.5/*
min ).2(2)3(max .2===-∑- kA I I k k 62.318.4866.0866.0)3(max .2)2(max .2=⨯==--
⑶其他三相短路电流
kA I I k 18.4313==-∞ kA kA i sh 45.918.426.23=⨯= kA kA I sh 48.518.431.13=⨯=
⑷三相短路容量
MVA MVA X S S k d k 05.76315.1/100*)2()3(2===-∑-
4.2.5在最小运行方式下
k-1点的短路电路总电抗标么值及短路电流和短路容量 ⑴总电抗标么值
74.024.05.0*2*max .1*max .1=+=+=-∑X X X k
⑵三相对称短路电流初始值
kA kA X I I k d k 12.274.0/57.1/*max ).1(1)3(min .1===-∑-
kA I I k k 84.112.2866.0866.0)
3(min .1)2(min .1=⨯==--
⑶其他三相短路电流
kA I I k 12.2313==-∞ kA kA i sh 41.512.255.23=⨯= kA kA I sh 20.312.251.13=⨯=
⑷三相短路容量
MVA MVA X S S k d k 14.13574.0/100*)1()3(1===-∑-
k-2点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 ⑴总电抗标么值
49.275.124.05.0*3*2*1*max .2=++=++=-∑X X X X k
⑵三相短路电流周期分量有效值
kA kA X I I k d k 21.249.2/50.5/*max ).2(2)3(min .2===-∑- kA I I k k 91.121.2866.0866.0)3(min .2)2(min .2=⨯==--
⑶其他三相短路电流
kA I I k 21.2313==-∞ kA kA i sh 99.421.226.23=⨯= kA kA I sh 90.221.231.13=⨯=
⑷三相短路容量
MVA MVA X S S k d k 16.4049.2/100*)2()3(2===-∑-
表4-1 短路计算结果
5 变电所高压电气设备的选择与校验
5.1. 35KV高压开关柜的选择
选用XGN-40.5 型固定式金属封闭开关柜。

该柜内配有ZN12-40.5 型真空断路器，作为40.5kV 交流系统接受和分配电能之用。

开关柜具有安全联锁装置、防误性能，运行安全可靠。

真空灭弧室免维护。

该产品满足GB3906-91《3-35kV 交流金属封闭开关设备》等标准。

5.1.1短路校验的原则
对于相应高压开关柜内的设备进行短路校验，主要有断路器的额定电压、额定电流、额定开断电流以及相应的额定动、热稳定电度校验。

5.2高压设备选择及校验
高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应该工作安全可靠、运行方便，投资经济合理。

一般要遵循以下原则：1、按正常工作条件选择额定电压和额定电流；2、按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定；3、安装地点的三相短路容量来校验高压断路器的速断容量。

5.2.1 35KV 断路器的选择 （1）额定电压选择
断路器的额定电压r U 应大于或等于所在电网的工作电压n U ,即n r U U ≥ 。

（2）额定电流选择
断路器的额定电流r I 应大于或等于它的最大长期工作电流c I ，即c r I I ≥。

（3）开断电流选择
在给定的电网电压下，断路器的开断电流b I 不应小于实际瞬间的短路电流周期分量3b I ，即3b b I I >。

（4）动稳定校验
若断路器的极限通过电流峰值m ax i ，大于三相短路时通过断路器的冲击电流sh i ，则其动稳定便满足要求，即3m ax p sh i i i =≥。

（5）热稳定校验
断路器热稳定电流Q ，即在短时允许发热量应大于短路期间短路电流所发出的热量t
Q ，则此断路器满足热稳定要求。

可表示为t Q Q ≥。

初步选用高压开关柜配有的ZN12-40.5型真空断路器
校验:① ZN12-40.5型真空断路器额定电压为40.5kV, NW U =35kV, NW N U U ≥,符合条件。

②ZN12-40.5型真空断路器额定电流为630A,最大长期工作电流为
A U
S I
N
c
9.5035
*338
.30863==
=
又因为r I =630A
即c r I I >，因此符合技术条件。

③断路器开断电流b I ＝50kA ，3b I ＝3.9kA ，b I >3b I 符合技术条件。

④m ax i ＝63kA ，sh i ＝9.77kA
则t Q Q >满足动稳定校验。

表5-1 35kV 高压断路器的校验
Qt ()94.1305.08.01.083.342
23=++⨯=⨯=b I kA 2S ﹤25 kA 2S ，满足热稳定校验。

5.2.2 35KV 隔离开关的选择
选用GN27-35/630隔离开关，其技术参数为：额定电压35kV ，额定电流630A ，极限通过电流峰值50kA ，4s 热稳定电流20kA 。

短路电流取I oo =I K3=3.57kA ，电抗器通过短路电流的持续时间为tla=
0.2+2.0=2.2s 。

故kA kA t I la 2065.24
2
.257.34<=⨯
=∞,所以热稳定度符合要求。

电抗器所在线路的短路电流冲击值sh I =1.51×3.57=5.39kA ＜50kA ，所以动稳定度符合要求。

由此可知GN27-35/630隔离开关符合要求。

5.2.3 35KV 电流互感器的选择
电流互感器是一种专门用于变换测量电流的特殊电气器，选用LCZ-35Q 电流互感器，，适用于额定频率50Hz 或60Hz 、额定电压为35kV 及以下的电力系统中，作为电能计量、电流测量和继电保护用。

选用额定电流变比为200/5，准确级次0.5。

校验数据如下表5-2
5.2.4 35KV电压互感器的选择
互感器是交流供电系统中一次回路将交流电流或电压按比例降低供二次回路仪
表使用。

根据一次额定电压选择。

并按二次负荷大小及负荷准确等级校验。

可选高压开关柜配套的JDJJ2-35型电压互感器，根据资料手册选用JDJJ2-35型电压互感器。

5.2.5 35KV熔断器的选择
选择装设RN2-35型高压熔断器
分别对额定电压、额定电流、开断电流（最大分断电流的有效值）进行校验，符合要求。

5.2.6 35KV避雷器的选择
避雷器用来防止雷电冲击波沿线路侵入变配电所，对电气设备的绝缘造成损坏。

本设计中选用两组35kV 合成套无间隙氧化锌避雷器HY5WZ2-52.7/134两组分放在35kV母线上，与电压互感器共用一个间隔。

5.3 10KV电气设备的选择
5.3.1 10KV开关柜的选择
选用KYNl8A-12 型户内交流铠装移开式金属封闭开关柜，产品符合GB3906-91《3-35kV 交流金属封闭开关设备》DL404-91《户内交流开关柜订货技术条件》及IEC298《交流金属封闭开关设备和控制设备》等标准。

适用于3-10kV 单母线电力系统中作为接受和分配电能之用。

可广泛用于各类型发电厂，变电站及工矿企业中。

5.3.2 10KV断路器的选择
表5-3 ZN12-10B型真空断路器校验
5.3.3 隔离开关的选择
查阅设备资料，其所选型号有GN6-10T/200、 GN6-10T/400、GN6-10T/600 GN19—10（C）/400、GN19-10（C）/630等，选用GN19—10c/630隔离开关，其操动机构配套选用手动CS6—1T型。

表6-5 10kv隔离开关的选择
对上述数据校验符合要求，故都符合要求。

5.3.4电流互感器的选择
电流互感器选用LAJ-10型，变比为100/5、150/5、200/5、600/5等
选用额定电流变比为200/5，准确级次0.5，经过动、热稳定性校验，都大于实际值，电流互感器能满足要求。

5.3.5电压互感器的选择
电压互感器选用JDZJ系列，为单相三卷浇注绝缘户内。

供中性点不接地系统，做电流、电能测量及单相接地保护用。

用三台JDJZ型产品能在1.1倍额定电压下长期运行，并能在八小时内无损伤地承受2倍额定电压。

选择型号为JDZJ—10，可选两台双圈JDZJ—10型互感器接在10kV母线上，配用二个XRNT1-12/200A型熔断器，用作线路的器短路保护，其最额定电压原线圈6/3,副线圈0.1/3,辅助线圈0.1/3，选用0.5级额定容量为30MVA。

选择XRNT1-12/200A型熔断器
额定电压10KV<12KV,符合要求。

额定电流Ic=178.2A<200A，符合要求。

额定短路开断电流4.31KA<31.5KA,符合要求。

6 高压配电线路的设计
6.1高压配电线路接线方式的选择
电力线路的接线方式是指由电源端（变配电所）向负荷端（电能用户或用电设备）输送电能时采用的网络形式。

常用的接线方式有放射式、树干、环式三种。

（一）放射式
放射式接线的特点是每路馈线仅给一个复合垫单独供电，放射式线路故障影响范围小，易于控制盒实现自动化，供电可靠性高，适于对重要负荷的供电。

单回路放射式接线一般供二、三级负荷，供二级负荷宜用备用电源；双回路放射式接线供电可靠性较单回路放射式接线大大提高，可供二级负荷。

（二）树干式
树干式接线是有分支的辐射网络，特点是每路馈线可给同一方向的多个负荷点供电，其开关电器数量少，投资省，但可靠性不高。

（三）环形。