1 原始资料

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1.1变电站的基本情况

1.1.1变电站建设性质及规模

本站位于蒙城边缘，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，系新建变电站。 电压等级：110/10kV

线路回数：110kV ：2回，备用2回

10kV ：13回，备用2回

1.1.2 电力系统接线简图如下：

图1.1 电力系统接线简图

1.1.3变电站规模和电力系统情况

（1）变电站性质：110kV 变电站。

（2）110kV 最终两回进线四回出线。每回出线输送容量为15MV A ，本期工程2回进线，2回出线。

（3）10kV 出线最终15回，本期13回，备用2回，T max =5500 小时，负荷同时率0.85，备用总负荷4MW ,COS =0.85。

（4）根据当地电力系统的远景规划，110kV 和10kV 负荷的具体参数如下表：

乙变

甲变

B

蒙城变

表和负荷具体参数表

1.2运行方式的确定

电力系统中，为使系统安全、经济、合理运行，或者满足检修工作的要求，需要经常变更系统的运行方式，由此相应地引起了系统参数的变化。在设计变、配电站选择开关电器和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器的稳定度和继电保护装置的灵敏度。

最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电

流值来校验所选用的开关电器的稳定性。

最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。

最大、最小运行方式的选择，目的在于计算通过保护装置的最大、最小短路电流。

由于在本次设计中，该变电站本期2台主变压器投入运行，终期3台，故运行方式按只有2台主变压器运行的方式来确定。本站的最大运行方式为两台主变并列运行，此时阻抗最小；最小运行方式为单台主变运行，此时阻抗最大。根据不同的运行方式分别算出各个短路点发生四种短路情况下的最大、最小短路电流，作为二次部分继电保护整定的条件。

2短路电流的计算

2.1短路的概念及路电流的种类

2.1.1短路的概念

电力系统运行时最常发生的事故就是短路，因此短路对电网正常运行的影响是非常大的，并且可能会因为短路电流过大从而损坏电气设备。因此，都要在选择设备之前对供电网络进行短路电流计算，以便更准确的选用和调整继电保护装置容量和品质[13]，这样才能保证电力系统运行的可靠性和安全性。

短路的种类有以下几种： （1）三相短路。 （2）两相短路。 （3）两相短路接地。 （4）单相短路（接地）。

因为三相短路是对称的短路方式，所以在三相短路的情况下，三相电流和三相电压仍然是对称的，只是三相电流的电流量特大。然而除了三相短路外的其他方式的都是呈现不对称性的，各相电流和电压值都是不相等，相位角也是不同的。 2.1.2短路电流种类和短路电流的暂态过程

1．短路电流的暂态过程

当三相电力系统出现短路故障时，由于短路电路中有电感器，电感的作用能够防止电流的突变，所以有一个电流的变化有一个过渡过程。短路电流会随时间而改变，并最终达到相对稳定的值[14]。

短路全电流d i 是由对称的周期分量z i 和不对成的非周期分量f i 两个部分合成的，其中f z d i i i +=。一般周期分量z i 最先开始衰减，然后随着时间逐渐增加到稳态值∞i 。相对于周期分量非周期分量则是按指数规律衰减的，它的衰减时间常数一般是在0.05-0.2之间。

2．计算各短路电流的目的

（1） 短路冲击电流ch i ：主要是用来检验电气设备工作是否正常，母线的运行是否稳定。

（2）超瞬变短路电流的有效值为一般记做I ′：继电保护的整定计算和校验断路器的短流量，一般都是由超瞬变短路电流作为参考值。

（3） 短路后0.2秒后的短路电流周期分量有效值一般记做2.0I ：用来校验

断路器的断流量。

（4）稳态短路电流有效值∞i ：一般是用来校验电气设备的运行情况和载流部分的热稳定是否正常。

（5） 短路后0.2S 后的短路容量2.0s ：用来校验断路器的遮断容量。

2.2短路电流的计算

一、为了方便短路电流的计算，对短路电流的计算要进行方法简化[15]，既要精确度，又要忽略次要的因素影响：

（1）电路中所有电源的电动势相位角都是相同的，电流的频率也是相同的，因此在设计电路中在短路之前，电力系统的电势和电流也都是对称的[16]。

（2）变压器都是理想变压器，变压器铁心的状态总是处在不饱和的状态，并且电抗值的大小不随着电流的变化而发生变化。

（3）传输线路中的电容是可以忽略不计。

（4）每一个电压采用的都是平均电压，这个计算的误差会是最小的。因为电抗器的阻抗通常比其它成分多的阻抗越大。

（5）在简化系统的阻抗，如果两个阻抗的容量相差很大的电源是不能够合并。

（6）用于电抗标幺值>3.5，功率容量可以被认为是无穷大容量系统，短路电流周期分量中短路电源的全过程保持不变。

二、短路电流的标幺值计算法

短路电流计算,根据电力系统的实际情况,可以采用标幺值或有名值计算,那种方法方便就采用那种方法.在高压系统中通常采用标幺值计算[19].

所谓标幺值法,通俗来说也就是实际值与基准值的比. 标幺值并没有单位.设所选顶与定的基准值电压之间的比，基准电流,基准容量及基准电抗分别为

j

U ,

j I ,j S ,j

X ,则这一元件的各已知量的标幺值分别为

j j

U U U *=

,

J j

S S S *=

,

J

J I

I I I *== （1）

2j j j j j

S X

X X X U *=

=== （2）

式中：

S 、U 、I 、X------以有名单位表示的容量(MVA)、电压(KV)、电流(KA) 、

电抗（Ω）；