企业总降压站主系统设计

引言
社会的发展离不开对能源的需求，就目前而言，电能是现今社会上最重要的能源之一。

企业是主要的电能消费用户，对企业的供电情况直接影响着该企业的生产状况，同时也间接的影响社会的经济发展情况。

因此，对某一用户设计一个合理的供电方式是十分必要的。

本文是电气工程及其自动化专业的毕业论文。

作者根据所学的专业知识、以及对学科构架的了解情况和社会背景下选择这一题目——某企业降压站主系统设计。

现今，变电站的自动化以及智能化程度已经非常之高，主要的技术已经很成熟，对变电站的设计已经有一个完善的技术指导和工程要求，本文主要是针对工程应用即工程实践而作的。

工厂总降一般为用户终端变电所，只受电，不承担功率转换任务。

考虑到在降压过程中要减少电能损耗、负荷区采用高压供电方式，采用分级降压，先把上级电源电压降为相对低的电压（一般为10kv），再对负荷区供电，实现功率转换。

主接线一般采用线路——变压器组的简单结线方式，负荷区发生事故时跳开工厂变压器高压侧断路器，把故障限制在工厂范围内，采用这种结线方式，其控制、保护方式相对简单。

一般较大的工厂都会通过总降压站受电，然后再通过一次降压供给最终的用电设备。

上级电源一般为110kv或35kv，而一般的工业用电设备的额定电压为380V，如果直接由110kv或35kv直接降到380kv，从经济性、合理性以及可行性上都不实用。

在变电过程中，一次与二次的电压差越大，电能损耗也就越多；在降压时，如果相对于一次侧电压，二次侧电压过小，也会使得二次电压不够稳定，造成不利后果。

因此，大的企业都会通过一个总降压站受电，已达到经济性和供电稳定性的要求。

随着技术的发展，尤其是自动化程度的提高，变电站正朝着自动化与智能化的方向发展，35kv及其以上电压等级的无人看守变电所相继出现，大企业的总降压站也会朝着这一方向发展，减少人力的投入，降低变电站的运行成本，是社会进步的体现。

1主接线的选择
1.1 电气主接线
变电站的电气主接线是由高压电器设备通过连接线组成的汇集、分配和输送电能的电路，也称为一次接线或电气主接线。

将电路中各种电气设配用规范的文字符号和图形符号绘制的单线接线图，称为电气主接线图。

1.2电气主接线的基本要求
主接线代表了降压站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。

它对电气设备选择、配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有重大的影响，因此，电气主接线应满足以下基本要求。

（1）根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。

因事故被迫停电的机会越少，事故后影响的范围越小，主接线的可靠性就越高。

（2）应具有一定的灵活性，以适应各种运行状态。

主接线的灵活性表现在：能满足调度灵活，操作方便的基本要求，可以方便地投入和切除某些机组、变压器或线路，还能满足系统在事故检修及特殊运行方式下的调度要求，不致影响对用户是供电和破坏系统的稳定运行。

（3）接线尽经可能简单明了，以便减少倒闸操作且维护检修方便。

（4）满足以上要求后，应有经济性的方案。

（5）留有一定的发展余地。

1.3主接线选择的主要原则
（1）降压站主接线要与企业在系统中的地位、作用相适应。

根据降压站在系统中的地
求。

（2）降压站主接线的选择应考虑企业安全稳定运行的要求，还应满足企业用电出现故障时应及时处理的要求。

（3）各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的降压站中的性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。

（4）近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。

（5）在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。

综上所述电气主接线的基本要求要满足可靠性、灵活性和经济性。

1.3.1 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）断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间。

（3）尽量避免所有用电用户全部停运的可能性。

1.3.2 主接线灵活性的具体要求
（1）调度灵活，操作方便，应能灵活的投入和切除变压器或线路，灵活地调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。

（2）检修安全。

应能方便的停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。

需要注意的是过于简单的接线，可能满足不了运行方式的要求，给运行带来不便，甚至增加不必要的停电次数和时间；而过于复杂的接线，则不仅增加了投资，而且会增加操作步骤，给操作带来不便，并增加误操作的机率。

（3）扩建方便。

随着企业的发展，可能要求已投入的企业降压站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建可能。

所以在设计主接线时应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。

1.3.3主接线经济的具体要求
（1）投资省。

主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制短路电流，以便选择轻型电器设备；对于110kv及以下的终端变电所，应推广采用直降式110/（6~10）kv变电所和质量可靠的简易设备（如熔断器）代替高压断路器；应使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节省二次设备和电缆的投资。

（2）年运行费最小。

年运行费包括电能损耗费、拆旧费及大修费、日常小修维护费。

其中电能损耗主要由变压器引起，要合理的选择主变压器的型式、容量、台数及避免两次变压而增加电能损耗。

（3）占地面积小。

主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。

在运输条件允许的地方都应采用三相变压器。

可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它们与经济性往往发生矛盾，应综合考虑，三方面的利害关系。

1.4主接线的选择
主接线的基本形式有汇流母线和无汇流母线两类。

有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线（馈线）。

母线是中间环节，其作用是汇集和分配电能，使接线简单清晰，运行、检修灵活方便，进出线可以是任意数目，利于安装和扩建。

因为本工厂的总负荷在20000kw以上，属于大型企业，其负荷等级主要为Ⅱ级，部分为Ⅰ，考虑到工厂运行的连续性和可靠性，本企业降压站的主接线高压侧采用单母线、低压侧采用分段的单母线接线。

为使出线回路的供电形式清晰，使每一个出线回路单独对一个用电区域供电，形成一对一的关系。

因此需要10个回路。

低压侧分段的单母线接线如下图1.1所示，即用分段断路器QFd将母线分成两段。

图1.1 分段的单母线接线图
分段的单母线接线的优点：
（1）分段的单母线接线与不分段的单母线相比，提高了可靠性和灵活性。

（2）两母线可并列运行，也可分裂运行。

（3）重要用电区域可以用双回路接于母线段，保证不断电供电。

（4）任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段可继续运行，减小停电范围。

（5）对于用分段断路器QFd分段，如果QFd正常运行时接通，当某段母线故障时，继电保护使QFd及故障段电源的断路器自动断开，只停该段：如果QFd在正常运行时断开，当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备用电源自动投入装置使QFd自动接通，可保证全部出线继续供电。

经查有关资料可知，该接线方式适用于6~10kv配电装置，出线回路数在六回以上。

由本论文的原始资料可知，本企业降压站需要有10个出线回路以上。

因此可以知道，使用分段的单母线接线是可行的。

1.5 其他接线方式
单母线带旁路：它能减少线路停运的可能性，在某种情况下检修时，可以提高供电的可靠性和灵活性。

但它明显增加了旁路设配，增加的投资和占地面积，接线较为复杂。

因此，考虑到，设计的只是一个企业的降压站，从经济性和供电可靠性上综合分析，故不选这一接线方式。

双母线接线：它可提高供电可靠性以及使线路运行方式灵活。

一般用于较为重要的枢纽变电站。

但其操作复杂，易于误操作，同时明显增加了投资。

因此，统筹经济性、供电可靠性等因素，低压侧选择单分段的母线接线方式；而110KV高压侧，忽略备用供电电源的作用，要达到供电容量要求，则选用单母线接线方式。

2 负荷计算
计算负荷的重要性主要是大致了解该降压站所面对的负荷容量，以便选择变压器的容量，以避免供电容量不足或是选择过大的容量造成浪费 2.1 各区负荷容量计算
本系统负荷容量的计算按“需要系数法计算”。

其中 为总功率或额定功率，
为计算有功功率， 为计算无功功率， 为负载系数， 为用电功率因数正切值。

1#负荷计算：
KW P N 27001
=
KW KW P
K
P N X
JS 162027006.01
1
=⨯=
⨯
=
（2-1）
Kvra P
tg Q JS JS 6.1425162088.01
1
=⨯Φ=
=
（2-2）
K V A
Q P
S
JS JS JS 2158)
(2
12
1
2
1
1
=
+
=
（2-3）
2#负荷计算：
KW P N 30002
=
KW KW P
K
P N X
JS 1650300055.02
2
=⨯=
⨯
= （2-4） K v r a P
tg Q JS JS 5.1273165075.02
2
=⨯Φ=
=
（2-5）
K V A Q P
S JS JS JS 3.2084)
(2
12
2
2
2
2
=
+=
（2-6）
3#负荷计算：
KW P N 25003
=
KW KW P
K
P N X
JS 1375250055.03
3
=⨯=
⨯
=
（2-7）
Kvra P
tg Q JS JS 1210137588.03
3
=⨯Φ=
=
（2-8）
KVA Q
P
S
JS JS JS 6.1831
)
(2
12
3
2
3
3
=+=
（2-9）
4#负荷计算：
KW P N 25004
=
KW KW P
K
P N X
JS 1375250055.04
4
=⨯=
⨯
=
（2-10）
K v r a
P
tg Q
JS JS 1210137588.04
4
=⨯Φ=
=
（2-11）
K V A Q P
S JS JS JS 6.1831
)
(2
12
4
2
4
4
=+=
（2-12）
Q JS
K X
Φtg P N
P JS
KW P
N 25005
=
KW KW P
K
P
N X
JS 175025007.05
5
=⨯=
⨯
=
（2-13）
Kvra P
tg Q
JS JS 1540175088.05
5
=⨯Φ=
=
（2-14）
KVA
Q
P S
JS JS JS 1.2331)
(12
5
2
5
5
=
+=
（2-15）
6#负荷计算：
KW P
N 30006
=
KW KW P
K
P
N X
JS 1650300055.06
6
=⨯=
⨯
=
（2-16）
Kvra P
tg Q
JS JS 1320165080.06
6
=⨯Φ=
=
（2-17）
KVA
Q P
S
JS JS JS 2113)
(2
12
6
2
6
6
=
+=
（2-18）
7#负荷计算：
KW P
N 21007
=
KW KW P
K
P
N X
JS 1365210065.07
7
=⨯=
⨯
=
（2-19）
Kvra P
tg Q
JS JS 2.1201136588.07
7
=⨯Φ=
=
（2-20）
KVA Q P
S
JS JS JS 3.1818
)
(2
12
7
2
7
7
=+=
（2-21）
8#负荷计算：
KW P
N 28008
=
KW KW P
K
P
N X
JS 1680280060.07
8
=⨯=
⨯
=
（2-22）
Kvra P
tg Q
JS JS 1344168080.08
8
=⨯Φ=
=
（2-23）
KVA Q P
S
JS JS JS 5.2151)
(2
12
8
2
8
8
=
+=
（2-24）
9#负荷计算：
KW P
N 29009
=
KW KW P
K
P
N X
JS 1885290065.09
9
=⨯=
⨯
= （2-25）
Kvra P
tg Q
JS JS 8.1658168088.09
9
=⨯Φ=
=
（2-26）
KVA Q P
S
JS JS JS 9.2510)
(2
12
9
2
9
9
=
+=
（2-27）
KW P
N 300010
=
KW KW P
K
P
N X
JS 1950300065.010
10
=⨯=
⨯
=
（2-28） Kvra P
tg Q
JS JS 5.1462195075.010
10
=⨯Φ=
=
（2-29） KVA
Q
P S
JS JS JS 5.2437)
(2
12
10
2
10
10
=
+=
（2-30）
整个工厂的负荷总量：
KW
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
JS JS JS JS JS JS JS JS JS JS JS
1630010
9
8
7
6
5
4
3
2
1
=+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
Kvra
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
JS JS JS JS JS JS JS JS JS JS JS
6.1364510
9
8
7
6
5
4
3
2
1
=+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
（2-31）
2.2 主变压器容量的确定
对于电压侧已确定选用分段的单母线接线方式，则应备配两台主变。

企业110KV 降压站的主变压器单台容量的选择，应满足如下条件：
任何一台变压器单独运行时，应满足计算负荷70%的要求，则有：
（2-32） 因此，对于该企业的110kv 降压站的主变压器单台容量确定为16000KVA 再由总负荷可知， 为了使在正常运行情况下保证两台变压器及对应母线上的负荷平衡，把1#、3#、7#、9#和10#（总负荷为10756.3MVA ）区接到一段母线上，把2#、4#、5#、6#和8#(总负荷为10511.5MVA)接到另一段母线上。

其中10#为3台10KV 电机。

则负荷分配如图2.1所示：
图2.1 负荷分配图
KVA
KVA S S JS T
46.148808.212577.0%70=⨯==MVA S JS
8.2125716000
2=>⨯KVA
Q
P
S
JS
JS JS
8.21257)
(2
122
1
=
+=
T1、T2对应母线段的负荷：
MVA j S
T 958.6195.81
+=
；MVA
j S
T 353.6105.82
+=
负荷区域变压器的容量按计算负荷选择，经上述计算，它们的容量选择为：9#使用额定容量为3150KV A 的变压器，其余使用容量为2500KV A 的变压器。

3 变压器分接头的选择
3.1 电压调整的必要性
电压是衡量电能质量的主要指标之一，电压便偏移超过允许时值时，会给电力系统的经济和安全等方面带来不利影响。

电压偏移%U ∆的定义为：
（3-1）
式中：U 为系统母线的运行电压，kv ；U
N
为母线额定电压，kv 。

保证电压偏移在允许的范围之内，是电力系统运行的主要要求之一。

由于系统中的负荷不断地变化，要保证电压在允许值范围之内，就要对节点电压进行监控，而对于企业的降压站，就要求上级供电电源电压在允许值范围内。

3.1.1 电压偏移的影响
（1）电压偏移，效率下降，经济性变差； （2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘； （3）电压过低，电机发热； （4）系统电压崩溃。

3.1.2 一般的调压方式
（1）逆调压 在最大负荷是将电压调整到 ，在最小负荷将电压调整到 ，
这种方式适用于供电线路较长、负荷变动较大的场合。

（2）恒调压 在任何负荷的情况下都将电压保持在略高于 。

（3）顺调压 在最大负荷时电压不低于 ，在最小负荷时电压不得高于 ，
这种方式适用于用户对电压要求不高或线路较短、负荷变动不大的场合。

3.2 电压调整原理
现在对负荷点的电压进行调整，如下图所示的简单电力系统，图3.1中1k 、2k 分别
为升压变压器和降压变压器的变比， 、 为归算到高压侧的变压器和电路的总阻抗。

忽略变压器励磁支路和线路的并联支路，以及网络的功率损耗。

图3.1 简单的电力系统图
则负荷点的电压U 为：
（3-2）
由上式可见，为调整用户端电压U 有如下措施： （1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压 ； U N
075.1U N
025.1U N
U N
05.1U N
U
G
R ∑R ∑100%⨯-=∆U U U U N
N
页
（2）改变变压器的变比2k 、1k ；
（3）改变功率分布P+jQ （主要是Q ），使电压损耗△U 变化； （4）改变网络参数R+jX （主要是X ），改变电压损耗
由原始资料可知，本论文是设计企业的降压站，因此对电压的调整可以改变变比2
k 得到（1k =1）。

改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头。

普通变压器高压侧一般设置3-5个分接头，容量较大的一般设有5个，即1.05 UN 、1.025 UN 、1 UN 、0.975 UN 和0.95UN ；容量较小的一般设3个，即1.05 UN 、1 UN 、0.95 UN 。

其中UN 为主抽头，其余的为辅助抽头。

3.3 降压变压器分接头的选择原则
简单的降压变压器模型如图3.2所示。

U 1—高压侧运行电压;U
N
2 —变压器低压侧的额定电
压；U T
∆ — 归算到变压器高压侧的电压损耗；
U 2
—变压器按调压要求的实际运行电压； 图3.2 降压变压器模型图
U t
1 — 为降压变压器高压侧某分接头电压。

不考虑变压器功率损耗的情况下，则有
（3-3） （3-4） （3-5） 由于某种分接头不能满足各种运行方式的要求，因此，在实际运用中，应分别取最大负荷和最小负荷两种情况下的分接头。

（3-6） （3-7）
（3-8）
其中： 为最大负荷时高压母线电压； 为最小负荷时高压母线电压： 为最大负荷时分接头电压；min 1t U 为最小负荷时分接头电压。

max 2U ，min 2U 分别为最大、最小负荷时变压器低压侧要求的电压。

av t U ⋅1为所需分接头的平均值。

根据V1t.av 值可选择一个与它最接近的分接头。

然后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线上的实际电压是否满足要求。

3.4 主变压器类型的选择
由于之前选择的无载调压变压器在选择分接头不能满足最大负荷或最小负荷时低压侧的电压要求，因而只有选择有载调压变压器。

有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接头而且调节范围也比较大，一般在15%以上。

目前我国暂定，110kV 级的调压变压器有7个分接头，即U N±3×2.5%；220kV 级的有9个分接头即U N±4×2.0%。

1 T T T ΔU (PR Q X )/U =+2
/)(min 1max 11t t av t U U U +=⋅21 T U (U ΔU )/k =-U U
k N
t
21=U max 1U min 1U t max 1
采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷算得的U 1tmax 值和最小负荷算得的U 1tmin 分别选择各自合适的分接头，再选择有合适分接头的变压器。

这样就能缩小次级电压的变化幅度，甚至改变电压变化的趋势。

3.5 有载调压变压器型号的选择
在第2章负荷计算可知，主变压器的容量确定为16000MVA,因此选择SFZL7——16000/110型变压器，经查资料可知，其空载损耗P 0
为25.3kw ，负载损耗（短
路损耗）为86kw ，空载电流 为1.2%，阻抗电压 （短路电压）10.5%。

、 分别为变压器绕组的总阻抗和总电抗
（3-9）
（3-10）
、 分别为变压器的电导和电纳
（3-11）
（3-12） 上级电源到本企业降压站的示意图如图3.3所示：
图3.3 主变降压示意图
由原始资料可知,最小负荷、最大负荷时高压进线电压分别为121kV ，110kV ，要求10kV 侧电压变动范围为U N ～1.05U N ，最大负荷为0.95满负荷，最小负荷为30％满负荷.再由负荷计算得： T1对应母线段的负荷：
（3-13） （3-14）
T2对应母线段的负荷：
（3-15）
（3-16）
则有T1、T2的简单系统如下图3.4所示：
Ω
⨯⨯===1.416
10001108610002
22
2
KV KW S
U P R N
N
K
T
Ω⨯=⨯=⨯=4.7916
1005.10110100%2
2S U U X N
N
T
S U
P G N
T
101.2110
10003.2510006
2
20
⨯⨯-===S U
S I B
N
T
N 109.15100%6
2
⨯⨯-==VA j S MAXT 61.679
.71
+=MVA j S MINT 1.246.21
+=VA j S MAXT 35.670.72+=MVA j S MINT 0.243.22
+=%U %0
I R T
X
T
G
T
B T
图3.4 系统简图
3.5.1 主变T1分接头的选择
（1）最大负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压
（3-17）
二次侧母线电压不得低于10KV ,则分接头为：
（3-18） 因为： 而
则分接头应取：
档。

（2）最小负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压
（3-19）
二次侧母线电压不得低于10KV ,则分接头为：
（3-20）
则分接头应取：
档
3.5.2 主变T2分接头的选择
（1）最大负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压
（3-21）
二次侧母线电压不得低于10KV ,则分接头为：
（3-22）
因为：
KV U MAXT 94.104110
4.7961.679.71.4110'
1
2=
=⨯+⨯-KV U tMAXT 44.115
10
1194.1041
==⨯KV
KV 5.115%5.22110=⨯+KV
KV 95.114%5.22121=⨯-KV U MINT 54.119121
4.791.246.21.4121
'1
2==⨯+⨯-KV U
tMINT
24
.125
5
.101154.1191==⨯
KV
U
MAXT 13.105110
4
.7935.670.71.4110'
2
2==⨯+⨯-
KV
U
tMAXT 64.11510
1113.1052
==⨯
KV
KV 5.115%5.22110=⨯+KV %5.22121⨯-KV
%5.22121⨯+
而 则分接头应取：
档
（2）最小负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压
（3-23）
二次侧母线电压不得低于10kV ,则分接头电压为：
（3-24）
则分接头应取：
档
以及经查资料可知，SFZL7——16000/110变压器高压侧额定电压有不同的档次及其配合，由以上结果分析，现今选择分接头为 的SFZ7——16000/110型变压器。

KV KV 95.114%5.22121=⨯-KV
U
MINT 61.119121
4
.790.243.21.4121'1
2==⨯+⨯-
KV
U
tMINT 30.1255
.101161.1191
==⨯
KV %5.23121⨯±KV
%5.22121⨯-KV %5.22121⨯+
4短路计算
4.1 短路的原因
在电力系统中，对系统危害最大，而且发生概率最高的是短路故障。

所谓的短路，是指电力系统中相与相之间或相与地之间的非正常连接。

电力系统正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是相互绝缘的。

如果这些绝缘被破坏而构成通路，系统就会发生短路。

通常引起绝缘破坏的原因主要有：绝缘材料自然老化，机械损伤，雷电造成过电压等。

此外，运行人员的误操作、以及一些自然灾害也会造成短路。

（1）设备原因：电气设备、元件的损坏。

如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路的功能。

（2）自然原因：气候恶劣，由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。

（3）人为原因：工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物带电设备内形成短路事故等。

4.2短路故障的危害
发生短路故障时，由于供电回路的阻抗减小以及突然短路的暂态过程，使短路点及附近电力设备流过的短路电流可能达到额定值的几倍甚至几十倍，它会带来严重的危害：
（1）线路的热效应：由于发生短路时电流很大，在短时间内，温升超过导体及设备允许值，从而引起导体及绝缘的严重发热甚至损坏。

（2）电动力效应：在短路刚刚开始时，电流瞬时到达最大值，电力设备的导体间将受到很大的电动力，可能引起导体或线圈变形甚至损坏。

（3）压降效应：在电流急剧增加的同时，系统中的电压突然降低，短路点附近的电压降得最多，这将影响用户的电力设备的正常工作。

（4）磁效应：不对称接地短路将引起不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近平行的通讯线路内感应相当大的电动势，造成对通讯系统的干扰，其最严重的后果是危及设备和人身安全。

（5）发电机失同步效应：短路故障的最严重后果是并列运行的发电机失去同步，引起系统解列，造成大面积停电。

4.3短路计算的目的
短路计算主要的目的是为了了解线路的短路电流，以便选择合适的电气设备，校验电气设备的热稳定和动稳定；进行继电保护的调整。

保证系统在发生短路故障时能及时的切除故障线路，使系统尽可能达到最好的运行效果。

（1）选择导体和电器如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。

其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。

（2）选择继电保护装置和整定计算在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。

（3）通过短路计算，可以选择合适的接线形式和中性点接线方式。

4.4短路电流计算的内容
（1）短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。

（2）短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。

（3）短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。

计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。

4.5短路电流计算的方法
供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。

电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。

（1）标幺值法标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。

标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。

由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气参量的折算。

在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。

（2）有名值法有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。

这种方法通常用于1KV以下低压供电系统短路电流的计算。

在短路电流的实用计算中，常取以下假设：
①所有发电机或电源的电动势均同相位；
②发电机或电源的等值电动势在标幺值计算中的模值取1；
③不计饱和磁路，系统中各元件为线性元件，可用叠加原理；
④由于短路电流比正常负荷大得多，因此可不考虑负荷；
⑤忽略元件的电阻及并联支路，只考虑感抗；
⑥短路为金属性短路，过渡电阻为零；
4.6三相短路周期分量起始值是计算
由负荷计算可知，各分区正常工作时的电流在181.83A——250.09A之间，因此低
压侧的出线电缆采用横截面为 的10KV 级交联聚乙烯绝缘三芯电缆。

电缆直埋地
下。

经查有关资料可知，其长期允许载流量为275A ，电抗为0.072欧/km 。

使用标幺值法计算。

降压变压器正常运行时，母线分段断路器常开。

以下以发生三相短路计算。

4.6.1 电源最大运行方式时
最大运行方式下系统如图4.1所示。

分段母线断路器闭合，各器件电抗的标幺值：
出线电缆： （4-1） 变 压 器： （4-2） 进线线路： （4-3） 基准容量为电源最大运行短路容量2900MVA ，基准电压为各电压级的平均电压。

（1）出线末端即负荷区f1处短路的短路电流有名值：
图4.1 最大运行方式系统简图 （4-4）
（2）10KV 母线f2处短路的短路电流有名值：
（4-5） （3）变压器高压侧f3处短路的短路电流有名值：
图4.2 高压侧f3处短路图
（4-6）
68.55
.102900
3072.02
==⨯⨯X Ddl
03.19115
290016
115100
5.102
2
2
1
=⨯⨯==X X DT DT 42.0115
2900538.02
==⨯⨯X Dl
KA I f 199.85
.103290003
.1942.01
2
=⨯⨯=+KA I f 666.34115
3290042.013
=⨯⨯=
KA I
f 3.65
.103290068
.503.1942.01
1
=
⨯⨯
=
++mm 1502。