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：100d

S 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）=-0.5

3132312%0.5(%%%)U U U U =+-=0.5*（18+6.5-10.5）=7

电抗标幺值为：

1467.075

100

10011100%1*1=⨯=⨯=

N D S S U X -0.006775

100

1000.5-100%2*2=⨯=⨯=

N D S S U X 0.093375

100

1007100%3*3=⨯=⨯=

N D S S U X (2)站用变压器参数计算 由表查明：%4k U = 5000.5N

S KVA MVA ==

*4%4100

**81001000.5

k d N U S X S =

== (3)系统等值电抗 架空线：

1

2

0.4018*7228.9296L L X

X

=

==Ω

所以：22

1

100

0.50.528.92960.1094115

d L

L C

S 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

**0.1094

L

X X

∑

==

(3)*

*

11

9.141

0.1094

k

I

X

∑

===

0.502

33*115

d

d

c

I KA

U

===

(3)(3)*9.1410.502 4.5888

k k d

I I I

=⨯=⨯=

(3)*

100

914.080.1094

d 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

KA

I I I d k k 8.69785604.15.5741)*3()3(=⨯=⨯=KA U S I c d d

5604.137

31003=⨯=⨯= 5.5741

94

17.01

1

*)*3(==

∑=

X I K MVA

X 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 KA

I i sh 22.17968.697855.255.2)

3(k =⨯==KA

I I sh 13.13388.697851.151.1)

3(k =⨯==