厂区供电系统设计.doc

辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计
摘 要
供电系统是变配电技术的重要环节，由电气设备及配电线路按一定的接线方式所组成的；它从电力系统中取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济的送到每一个用电设备的装设场所，并利用电气控制设备来决定用电设备的运行状态，最终使电能为国民经济和人民生活发挥巨大的作用。
本次设计是关于中远船务海洋工程有限公司厂区供电系统的设计，要求不但能够很好的按要求规定完成既定的任务，还要在某些方面能够做一些先进的改进或有创新的设计。此次设计不仅需要具有牢固的专业基础知识，同时在设计过程中也要从经济，安全等各方面因素进行合理布置。设计中主要涉及了负荷计算，无功补偿，变压器台数和容量的选择，主接线的方案，导线选择，继电保护，防雷接地等内容，基本上涵盖了变配电各个方面，是一个典型的供配电设计实例。而且在本次的设计过程中，使我们扩大了自己的知识面，加强了个学科之间的联系和沟通，更进一步的提高了我们分析和解决实际问题的能力。但是在整个设计中也暴露了一些问题，值得重视加以改正。
总之，在本设计中，将会全面而具体地对供电系统的各个方面有一个大体的了解，对供电系统的设计具有一定的参考和指导意义。
关键字：负荷计算，继电保护，无功补偿

目 录
前 言 1
1 厂区供电系统设计 2
1.1 厂区基本资料 2
1.2 地质资料 2
1.3 设计任务 3
1.4 电气设计情况 3
1.5 总体设计方案 3
2 供电系统的设计 4
2.1 负荷计算 4
2.1.1 负荷计算的方法 4
2.1.2 负荷计算 5
2.1.3 计算 6
2.2 厂区负荷计算及无功补偿 11
2.3 主变压器台数和容量选择 13
2.3.1 变压器台数的选取原则 13
2.3.2 变压器容量的选择 14
2.4 变电所的电气主接线 15
2.4.1 总降压变电所主接线的基本要求 16
2.4.2 总降压变电所主接线的方式 16
2.4.3 配电室的主接线设计 17
2.5 短路计算 17
2.5.1 短路计算的目的 17
2.5.2 绘制计算电路 18
2.5.3 标准计算 18
2.6 主要电气设备及导线选择 21
2.6.1 一次设备选择与校验的条件与项目 21
2.6.2 高压设备选择 23
2.6.3 低压设备选择 28
2.6.4 互感器的选择 29
2.6.5 导线的选择 30
2.7 继电保护设计 37
2.7.1 线路继电保护 37
2.7.2 电力变压器的继电器保护装置设计 38
2.8 配电装置设计 41
2.8.1 配电室的布置和结构 41
2.8.2 高压配电室的布置和结构 44
2.8.3 变压器室的布置和结构 44
2.8.4 低压配电室的布置和结构 45
2.9 防雷与接地设计 46
2.9.1 防雷 46
2.9.2 接地装置的设计 48
结论 50
致谢 51
参考文献 52

-51-

前 言
厂区供电系统的设计是综合电力专业知识，运用其所学知识，即有利于达到专业教学培养目标，又能体现综合训练基本要求，特别是对专业课知识的运用。在以前的课程设计中虽然也接触了不少相关的课题，但是像这样如此大的课程设计还是第一次。不仅对所学专业知识要求很高而且也是对自己解决实际问题的一次重大考验。由于目前各种车间对电能的需求越来越大，同时对供电系统的要求也就更加高，本次设计就是本着既要合理完成设计任务又要在某些方面有所突破和创新，对本厂的经济效益和国民生产做出贡献。
在设计初期，通过查阅大量的参考文献、资料，同时在牟淑杰指导老师的指导下，综合分析了其中的优缺点，并根据自己课题的实际情况，确定了较为合理的优化方案，为设计的初期大好了基础。
首先通过这次毕业设计使我们更好的掌握所学的知识，达到了学以致用的效果。并且逐步掌握了实际的有关规范和设计程序，为将来的工作学习打下了坚实的基础；同时也极大的增强了我们今后工作的实际操作本领和自信心。
其次在本次的设计过程中，使我们扩大了自己的知识面，加强了个学科之间的联系和沟通，更进一步的提高了我们分析和解决实际问题的能力。但是在整个设计中也暴露了一些问题，值得重视加以改正。由于本人的经验不足，水平有限，难免会出现一些不足和错误，恳请老师给予批评和指正。
1 厂区供电系统设计
1.1 厂区基本资料
公司概述
中远船务（启东）海工工程有限公司位于江苏省启东市寅阳镇，船舶行业由于需要稳定的电源来供应安全﹑可靠的电能，现拟定由外供两回路66KV独立电源，采用内桥式接线方式，厂区内设一个66KV总配电所，设66KV-GIS高压开关柜，设有66/10KV，10/0.4KV变压器提供10KV﹑380V﹑220V电源，其中66/10KV 40MVA变压器两台，其它区域设多·荷，并实现自动化管理。前期取曹屯变电所220KV供石矿码头，电源接线采用T接线。2008年底，待寅阳镇220KV变电所建成后，从该变电所引66KV电源作为我厂的永久性电源。
1.2 地质资料
（1） 厂区为砂质粘土，土壤允许承载力为196kPa（相当20），中等含水量时实测土壤电阻率为；
（2） 地下水位为2—3.5cm；
（3） 地面下0.7—1m处全年最热月最高温度为20℃，土壤热阻系数为80℃•cm/w；
（4） 最热月环境平均最高温度为30℃；
（5） 土壤冻结深度为1.1m；
（6） 土壤最高温度位 +40℃，最低温度位-35℃，最大风速30m/s，一般在-5℃左右开始出现最大5cm厚的覆冰。
（7） 全年雷暴日为70天，夏季主导风向位东南风。
1.3 设计任务
我们主要对负荷计算，厂区负荷计算，无功补偿主变压器台数和容量选择，变电所的电气主接线短路计算，主要电气设备及导线选择，继电保护配电装置设计以及防雷与接地设计。
1.4 电气设计情况
（1） 本厂区供电系统车间内全部负荷为一级负荷。
（2） 外部供电系统通过15km的架空线路引至厂区总变电所，厂区内设有一间配电室，由厂区总变电所引来一路10kv电力电缆埋地引入室内电缆沟，进入配电室，电缆全长15 km,工厂内在配电室设低压侧集中电容补偿，工厂内低压供电为380/220V三相五线制。
（3） 厂区内全部负荷由配电室内低压配电屏配出，电缆由配电屏下引出，由电缆沟引至墙边再经电缆线引至首层走道吊顶内。
1.5 总体设计方案
本次的设计是关于厂区供电系统的设计，首先我们从厂区的布局入手，并参看了许多的工厂的平面设计对各个布局的可用性和经济性做了了解。然后是厂区的供电设计的部分，先由各部分的计算入手包括计算负荷和短路电流的计算及低压配电屏的选择， 接下来是对变电的所的高压进线和低压出线的选择。 车间的配电线路设计，在变电所的二次回路设计及继电保护整定中考虑各方面的保护及对保护器具的选择。并且对于厂区及车间照明方面作了很切合实际的设计并考虑到了照明设备的选择。
2 供电系统的设计
2.1 负荷计算
2.1.1 负荷计算的方法
我们在设计过程中若要使供配电系统在正常条件下可靠地运行，必须正确选挥合适的电力变压器、开关设备及导线、电缆等电力组件，这就需要对电力负荷进行计算。
当前，我国设计部门在进行企业供电设计时，经常采用的电力负荷计算方法有以下几种：需用系数法、二项系数法、利用系数法、单位电耗法和单位面积功率法等。在工程上为了方便计，也可作为电能消耗及无功功率补偿的计算依据。其中需用系数法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际，因此，这种计算方法采用最广泛。所以在本次毕业设计中，负荷计算部分也采用需用系数法来计算。
在工厂中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。在电器厂中，一个车间的用电设备需用系数相近，根据具体情况将一个车间似为一个用电设备组，并计算用电设备组的计算负荷，其计算公式为：
(2.1)
其中式中 、、 ——该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；
——该用电设备组的设备总额定容量，kW；
——额定电压，V；
—— 功率因数角的正切值；
—— 该用电设备组的计算负荷电流，A；
—— 需用系数，见表
在多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备的最大负荷也非同时出现，因此在计算车间变电所低压母线和工厂总计算负荷的时候，应再计入一个同时系数。具体计算公式如下：
(2.2)

其中式中 、、——为变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷
——同时系数
2.1.2 负荷计算
根据表2-1中所给出的工厂用电部门负荷设备容量，按照公式1求出每个用电部门的计算负荷，然后按照公式2求出各车间变电所和总降压变电所的总计算负荷。
表2-1 各种车间(动力)的低压负荷需用系数及功率因数（供参考）
车间名称

油漆、下料车间
0.8
0.8
0.75
焊工车间
0.8
0.8
0.75
装配车间
0.8
0.8
0.75
机加工车间1
1.0
0.8
0.75
机加工车间2
1.0
0.8
0.75
机加工车间3
1.0
0.8
0.75
机加工车间4
0.8
0.8
0.75
机加工车间5
0.8
0.8
0.75
木模
1.0
0.8
0.75
电气车间
1.0
0.8
0.75
车间动力
0.8/0.6
0.8
0.75

各车间的（照明）的低压负荷需用系数及功率因数 表2-2
车间

成品、下料、焊工
0.8
0.8
0.75
电气、机加工
0.8
0.8
0.75
配电室
1.0
0.8
0.75

表2-3 车间吊车的负荷需用系数及功率因数
车间

油漆、下料车间吊车
1.0
0.8
0.75
焊工车间吊车
1.0
0.8
0.75
装配车间吊车
1.0
0.8
0.75
机加工车间吊车1
1.0
0.8
0.75
机加工车间吊车2
1.0
0.8
0.75
2.1.3 计算
1) 各车间低压侧负荷计算
a.油漆、下料车间：
(1) 动力 查表2，=0.8，=0.8，=0.7
故 ==0.8*48=38.4 kW
==0.75*38.4=28.8 kvar
(2) 照明 查表2，=1.0，=0.75
故 = =1.0*28=28 kW
= =28*0.75=21 kvar
b.焊工车间：
(1) 动力 查表，=0.8，=0.8，=0.75
故 ==98*0.8=78.4 kW
==0.75*78.4=58.8 kvar
(2) 照明 查表，=1.0，=0.75
故 ==1.0*28=28 kW
==0.75*28=21 kvar
c.装配车间：
（1） 动力 查表，=0.8，=0.8，=0.75
故 ==122*0.8=94.6 kW
==94.6*0.75=73.2 kvar
(2） 照明 查表，=1.0，=0.75
故 ==53*1.0=53 kW
==0.75*53=39.75 kvar
d.机加工车间1：
(1) 动力 查表，=1.0，=0.8，=0.75
故 ==146*1.0=146 kW
==146*0.75=109.5 kvar
(2) 照明 查表，=0.8，=0.75
故 ==30*0.8=24 kW
==0.75*24=18 kvar
e.机加工车间2：
（1）动力 查表，=1.0，=0.8，=0.75
故 = =155*1.0=155 kW
==155*0.75=116.25 kvar
（2）照明 查表，=0.8，=0.75
故 ==30*0.8=24 kW
==0.75*24=18 kvar
f.机加工车间3：
（1）动力 查表，=1.0，=0.8，=0.75
故 ==76*1.0=76kW
==76*0.75=57 kvar
（2）照明 查表，=0.8，=0.75
故 ==30*0.8=24 kW
==0.75*24=18 kvar
g.机加工车间4：
（1）动力 查表，=0.8，=0.8，=0.75
故 ==88*0.8=70.4 kW
==70.4*0.75=52.8 kvar
（2）照明 查表，=0.8，=0.75
故 ==30*0.8=24 kW
==0.75*24=18 kvar
h.机加工车间5：
（1）动力 查表，=0.8，=0.8，=0.75
故 ==117*0.8=93.6 kW
==93.6*0.75=70.2 kvar
（2）照明 查表，=0.8，=0.7
故 ==30*0.8=24 kW
==0.75*24=18 kvar
i.木模车间：
（1）动力 查表，=1.0，=0.8，=0.75
故 ==40*0.8=32 kW
==32*0.75=24 kvar
（2）照明 查表，=0.8，=0.75
故 ==50*0.8=40 kW
==0.75*40=30 kvar
j.机加工车间吊车1：
查表，=1.0，=0.8，=0.75
故 ==28*0.8=32 kW
==32*0.75=24 kvar
k.机加工车间吊车2：
查表，=1.0，=0.8，=0.75
故 ==46*0.8=36.8 kW
==36.8*0.75=27.6 kvar
l.配电室照明：
查表，=1.0，=0.8，=0.75
故 ==10*0.8=8kW
==8*0.75=6 kvar
2) 车间总的负荷
动力：
==0.8*(38.4+78.4+94.6+146+155+76+70.4+93.6+32+32+32+32+42.4+32+36.8+148.8+117.6)
=1006.4 kw
==0.85*(28.8+58.8+73.2+109.5+116.25+57+52.8+70.2+24+24+24+24+31.8+24+27.6+111.6+88.2)
=803.8875 kvar
照明：
==0.8*(28+28+53+24+24+24+24+24+40+24+8+36.8)=270.24 kw
==0.85*(21+21+39.75+18+18+18+18+18+30+18+6+27.6)
=215.3475 kvar
Sca=S=
=
=1633.29（KV·A）
(2) 变压器的功率损耗：
△PT=0.02Sca=0.015×1633.29=24.50（KW）
△Q T=0.06Sca=0.06×1633.29=98.0（Kvar）
(3) 变电所高压侧的计算负荷：
Pca=1276.24+24.50=1300.74（KW）
Qca=1019.235+98.0=1117.24（Kvar）
Sca==1714.68（Kvar）
Ica===99.0（A）
2.2 厂区负荷计算及无功补偿
根据以上数据，考虑同时系数，全厂总计算负荷为：
Pca=KPca=0.9×（1006.4+270.24）=1148.976 KW
Qca= KQca=0.9×（215.3475+803.8875）=917.3115 Kvar
Sca==1470.24 KVA
总配变电有功及无功损耗为：
△PT=0.015Qca=13.76 KW
△QT=0.006Qca=5.50 Kvar
计入损耗得：
Pca=1162.74 KW Qca=922.81 Kvar Sca=1484.43KVA
补偿前的功率因数：
COS===0.7832
由于工厂自然功率因数偏低，因此需进行无功功率补偿，根据电业部门的要求，功率因数数值需在0.9以上，取COS=0.92，则并联电容器的容量为：
Qc= Pca（tan－tan）
=1162.74×(tancos0.7832－tancos0.92)
=1162.74×(0.794－0.426)
=427.89 Kvar
实际接入的电容器的容量大于427.89 Kvar，2.6章节在具体选择，假设就补偿427.89 Kvar，补偿后的计算负荷为：
Pca=1162.74 KW Qca= 610.38Kvar
Sca=1290.17 KVA Ica=74.49A
功率因数为：
COS==0.9212＞0.92
满足要求
表2-4 全厂负荷表
变电所
项目
全厂负荷
高压侧
Pca（KW）
1148.976
Qca（Kvar）
917.3115
Sca（Kvar）
1470.24
变压器损耗
△PT（KW）
13.76
△QT（Kvar）
5.50
补偿前功率因数
--
0.7832
补偿功率
Qc（Kvar）
427.89
补偿后
Pca（KW）
1162.74
Qca（Kvar）
610.38
Sca（Kvar）
1290.17
Ica（A）
74.49
补偿后功率因数
--
0.9212
全厂全年电能需要量估算
根据提供的基础资料，可知全年最大负荷利用时数为5000小时，因此估算本厂全年需要电能为：
5000×1162.74=5813700（KW·h）
2.3 主变压器台数和容量选择
2.3.1 变压器台数的选取原则
生产实际中电力变压器台数选取应根据当地用电负荷特点；经济运行条件；节能和降压工程造价等因素综合确定。现在许多企业厂矿推广采用S7、S9和SL7等系列低损耗变压器，其容量系列为R10，即容量按倍数增加，这是国家标准《电力变压器》（GB1094—79）确定的，也是国际电工委员会确认的国际通用标准容量系列。如果周围环境恶劣，应选用具有防尘、防腐性能的全密闭电力变压器BSL1型；对于高层建筑、地下建筑、机场等消防要求高的场所宜选用干式电力变压器SLL、SG、SGZ型等；如电网电压波动较大而不能满足用电负荷要求时，则应选用有载调压电力变压器SLZ7、SLZ、SZ型等，以改善供电电压质量。
表2-5 电力变压器的短时过负荷数据表
油侵式（自冷式）
干式（空气冷却式）
过电流（%）
允许运行（min）
过电流（%）
允许运行（min）
30
120
30
120
45
80
45
80
60
45
60
45
75
20
75
20
100
10
100
10
2.3.2 变压器容量的选择
根据供配电负荷计算方法，先计算电力变压器二次侧的总计算负荷，并考虑无功补偿容量、最大负荷统同时系数（用需用系数法计算时），以及线路与变压器的损耗，从而求得变压器一次侧的计算负荷，并作为选择变压器容量的重要依据。对于无特殊要求的用电部门，应考虑近期发展，单台电力变压器的额定容量应不超过1000KVA。
根据设计任务中说提供的基础资料，该工厂供应设置两台变压器。
查《工厂供电简明设计手册》可知：
（1）主变压器台数为两台时，主变压器容量选择条件是：
（1）SN·T≥0.7 S， （2）SN·T≥S（I+II）
式中SN·T为单台变压器容量，S为变电所总的计算负荷，S（I +II）为变电所的一、二级负荷的计算负荷。
表2-6 10KV 等级S9系列电力变压器技术数据
型号
额定容量
（KVA）
额定电压（KV）
阻抗电压（%）
连接组标号
损耗（W）
空载电流（%）
高压
低压
空载
负载
S9—800/10
800
10
0.4
4.5
Y
1400
7500
0.8

10KV 等级 S9 系列电力变压器是全国统一设计的第二代节能新产品，它的铁心和绕组选材都与S7、SL7系列相近，但在加工工艺及结构等方面有所改进、提高和加强，与S7、SL7系列电力变压器相比，空载损耗降低8%左右，负载损耗降低25%左右，因此，它是体积小、质量小、效率高的新型节能产品。
（2）总降压变电所主变压器的选择
当装有—台主变压器时，主变压器容量应不小于总的计算负荷，即
≥ 3-1
当装有两台主变压器时，每台主变压器容量不应小于总的计算负荷的60%，最好为总计算负荷70%左右，即
（0.6～0.7） 3-2
同时每台变压器不小于一、二级用电负荷的总和，即
≥ 3-3
根据工厂的负荷性质和电源情况，主变压器的选择有两种方案：
(a) 装有一台变压器
选用型式S7，而容量根据式（3-1），=1600 kVA≥=1290.17 kVA，即选用S7-1600/63型低损耗配电变压器。
(b) 装有两台变压器
亦选用型式S9，而每台变压器容量根据式（3-2）、（3-3）选择，即
（0.6～0.7）=（608～710）kVA
即选用两台S-800/10型低损耗配电变压器
2.4 变电所的电气主接线
变电所的主接线是整个企业变配电工程的核心，它与电力系统的供电电源情况、工厂负荷对可靠性的要求、变电所的布置、设备的选型、继电保护、控制方式、自动装置的配置、运行维护是否灵活方便及经济性等诸多方面有紧密的联系。主接线选择的好坏，将直接影响到整个企业用电的可靠性、灵活性和经济性。
2.4.1 总降压变电所主接线的基本要求
1．对总降压变电所主接线的基本要求为：
（1）在系统可能的供电方式下，满足本厂本身的可靠性要求和对电能质量的要求；
（2）接线尽可能简单、清晰；
（3）运行操作简单、灵活，维护检修方便、安全；
（4）对企业的发展规划留有一定的发展余地。
2.4.2 总降压变电所主接线的方式
1．高压供配电系统接线方式及特点：
根据对供电系统可靠性的要求、变压器的容量及分布、地理环境等情况，高压配电系统宜采用放射式，也可采用树干式、环式或其他组合方式。
（1）放射式 供电可靠性高，故障发生后影响范围小，切换操作简单，保护简单，便于自动化，但配电线路和高压开关柜的数量多而造成造价高的缺点。
（2）树干式 配电线路和高压开关柜的数量少且投资少，但故障影响范围大，供电可靠性较差。
（3）环式 有闭路环式和开路环式两种，为了简化保护，一般采用开路环式，其供电可靠性较高，运行比较灵活，但切换造作较繁。
其中高压变电所担负着从电力系统受电并向各部分变电所及某些高压用电器设备供电的任务。现将校高压变电所介绍一下，以便为本设计提供一些依据。
1）电源进线
为便于控制和维护，10KV进线设置高压隔离开关和高压断路器。由于断路器的控制，使得切换操作十分灵活方便，而且可配以继电保护和自动装置，大大提高了供电的可靠性。
2）母线
母线又称汇流排，是变电所装置中用来汇集和分配电能的导体。
(a) 高压总变电所的母线，采用单母线分段。
(b) 高压总变电所的母线上，接有高压电容器，以便对整个变电所的无功功率进行补偿。
(c) 为了测量、监视、保护和控制主电路设备的需要，母线上接有电压互感器，进线上和出线上均串接有电流互感器。
(d) 为了防止雷电波侵入变电所时击毁其中电气设备，母线上装有避雷器。
3）高压变电所出线
高压电缆以10KV作树干式接线配电。高压出线以电缆形式送往厂区变压器，主要是高压出线到厂区变压器以及所有的厂区供电系统，高压出线到厂区变压器这一部分不在采用母线，而采用线路—变压器组接线。
根据以上基本资料，考虑各种情况，在高压侧母线选择线路—变压器组接线方式。
由于配电出线为母线侧来电，因此只需在断路器的母线侧设隔离开关，就可以保证断路器和出线的安全检修。
2.4.3 配电室的主接线设计
配电室主要包括主变压器和低压配电室，低压配电室是一般电器需要的220/380V的低电压。它的主电路相当简单。此高压变电所通过一路高压电缆出线送往配电室主变压器，经变压器变压为0.4KV低电压，然后送往低压母线，低压母线也以树干式系统进行配电。
2.5 短路计算
2.5.1 短路计算的目的
短路计算的目的主要有以下几个方面
（1）为了选择和校验电气设备
如果短路器、隔离开关、熔断器、互感器、母线、电缆、架空线等。
（2）为继电保护装置的整定计算。
（3）在选择与设计系统电气之接成时，短路计算可为不同方案进行技术性比较以及确定最终方案。
电力系统中，发生单相短路的可能性最大，但三相短路的短路电流值最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择校验电气设备的短路计算中，以最严重的三相短路电流的计算为主。
2.5.2 绘制计算电路
选定功率基准值为100MVA，根据上级变电所所给的原始资料，出口处的最大和最小运行方式的短路容量为500MVA和200MVA，出口处继电保护装置动作时限为1.5s。
2.5.3 标准计算
1．确定基准值
=100MVA，=，即高压侧=63kV，低压侧=10.5kV，则
= /（）=100/（*63）=0.9 kA
=/（）=100/（*10.5）=5.5 kA
2．计算短路电路中各元件的电抗标幺值
1）电力系统
最大运行方式： = /=100/200=0.5
最小运行方式： =/=100/100=1.0
（2）架空线路 查表得，LGJ-35的=0.91，=0.38，
而线路长度为30m，则
==0.38*30*100/=0.287
（3）电缆线路（由《工厂供电》表3-1查得，Xo=0.08Ω/Km）
X3= X5= X0·l3·Sd/ Uc1
=0.08×0.01×100/10.5=0.001
（4）电力变压器
表2-7 双绕组电力变压器短路电压参考值
电压等级（kV）
6～10
15
60
110
220
短路电压（%）
4～4.5
6.5～8
8～9
10.5
12～24
查表2-7得，S7-1600/63的=8.5，
故 =8.5*100/（100*1600）=5.3
3．主变压器一次侧短路计算
（1）总电抗标幺值
最大运行方式：= +=0.787
最小运行方式：= +=1.287
（2）三相短路电流周期分量有效值
最大运行方式：=0.9/0.787=1.15 kA
最小运行方式：=0.9/1.287=0.70 kA
（3）其它短路电流
在无限大容量系统中有下列关系：

式中 ——短路次暂态短路电流
——短路稳态电流
——三相短路电流周期分量
最大运行方式：=2.55 =2.55*1.15=2.93 kA
=1.51 =1.51*1.15=1.74 kA
最小运行方式：=2.55 =2.55*0.70=1.78 kA
=1.51 =1.51*0.70=1.06 kA
(4）三相短路容量
最大运行方式：= /=100/0.787=127.1 MVA
最小运行方式：=/=100/1.287=77.7 MVA
表2-8.主变压器一次侧短路电流计算结果
运行
方式
三相短路电流（kA）
三相短路容量（MVA）

最大
1.15
1.15
1.15
2.93
1.74
127.1
最小
0.70
0.70
0.70
1.78
1.06
77.7

4．主变压器二次侧短路计算
1）总电抗标幺值
最大运行方式：= ++=6.087
最小运行方式：=++=6.587
2）三相短路电流周期分量有效值
最大运行方式：=/=5.5/6.087=0.90 kA
最小运行方式：= /=5.5/6.587=0.83 kA
3）其它短路电流
最大运行方式：=2.55 =2.55*0.90=2.30 kA
=1.51 =1.51*0.90=2.63 kA
最小运行方式：=2.55 =2.55*0.83=2.12 kA
=1.51 =1.51*0.83=1.25 kA
4）三相短路容量
最大运行方式：= /=100/6.087=16.4 MVA
最小运行方式：=/=100/6.587=15.1 MVA
表2-9 主变压器二次侧短路电流计算结果
运行
方式
三相短路电流（kA）
三相短路容量（MVA）

最大
0.90
0.90
0.90
2.30
2.63
16.4
最小
0.83
0.83
0.83
2.12
1.25
15.1
2.6 主要电气设备及导线选择
2.6.1 一次设备选择与校验的条件与项目
为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：
（1）校验正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。
（2）按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。
（3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。
（4）按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确级等进行选择。
选择一次设备时应校验的项目 表2-10
一次设备名称
额定电压
额定电流
开断电流
短路电流校验
环境条件
动稳定
热稳定
高低压熔断器
√
√
√
－
×
√
高压隔离开关
√
√
×
√
√
√
高压负荷开关
√
√
√
√
√
√
高压断路器
√
√
√
√
√
√
低压刀开关
√
√
√
－
－
√
低压负荷开关
√
√
√
－
－
√
低压断路器
√
√
√
－
－
√
电流互感器
√
√
×
√
√
√
电压互感器
√
×
×
×
×
√
并联电容器
√
×
×
×
×
√
母线
×
√
×
√
√
√
电缆
√
√
×
×
√
√
支柱绝缘子
√
√
×
√
×
√
穿墙套管
√
√
×
√
√
√
备注
表中“√”必须校验，“－”可不校验，“×”不必校验
2.6.2 高压设备选择
1) 按正常工作条件选择
（1）按工作电压选择 设备的额定电压UN·e应小于所在线路的额定电压UN，即：UN·e≥UN
但需注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压应与线路额定电压相同，即UN·e=UN，而不能UN·e＞UN。
（2）按工作电流选择 设备的额定电流IN·e不应小于所在电路的计算电流IN，即: IN·e≥IN
（3）按断流能力选择 设备的额定开断电流Ioc或断流容量Soc不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值Ik或短路容量Sk，即
Ioc≥Ik
或 Soc≥Sk
2) 按短路条件校验
短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。
（1）隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验
(a)动稳定校验条件
imax≥ ish
或 Imax≥ Ish
式中 imax 、Imax—开关的极限通过电流(动稳定电流)蜂值和有效值(单位为kA)；
ish、Ish—开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值(单位为kA)。
(b)热稳定校验条件
It≥Itima
式中 It—开关的热稳定电流有效值(单位为kA)；
t—开关的热稳定试验时间(单位为s)；
I—开关所在处的三相短路稳态电流(单位为kA)；
tima—短路发热假想时间(单位为s)。
在无限大容星系统中，tima= tk+0.05
式中 tk—短路持续时间，采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分问时间。
（2）电流互感器的短路稳定度校验
(a)动稳定校验条件 imax≥ ish
(b)热稳定校验条件
I≥I
式中 I—电流互感器的热稳定电流(单位为kA)；
t—电流互感器的热稳定试验时间，一般取1s。
高压开关柜有固定式和手车式两大类。在本设计中选用HXGN15-12型高压开关柜，该型开关柜是在原型号基础上采取措施达到“五防”要求的防误型产品，即防止误分、和高压短路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带电接地线和隔离开关，防止人员误入带电间隔。因此从安全方面考虑选用HXGN15-12型高压开关柜。根据具体情况，对高压设备进行如下选择：
3． 以高压断路器为例，对高压设备进行选择，具体情况如下：
(1) 额定电压
断路器的额定电压UN应大于或等于所在电网的工作电压UNw，即
UN≥ UNw
其中UNw=10KV，所以选UN=10KV。
(2) 额定电流
断路器的额定电流IN应大于或等于它的最大长期工作电流IW max，即
IN≥IW max
因为电路的计算负荷为1290.17KVA,高压侧为10KV所以它的最大长期工作电流为：
IW max=74.49×10.5=782.145A
(3) 动稳定校验
若断路器的极限通过电流峰值imax ，大于三相短路时通过断路器的冲击电ish，则其动稳定便满足要求，即
imax ≥ish
因为ish=2.63（KA）
(4)热稳定校验
制造厂给出了断路器t秒内电器的热稳定电流Ith，即在给定时间内，电流Ith通过断路器时，其各部分的发热温度不会超过最高短时允许发热温度。因此，制造厂短时的允许发热量应大于短路期间短路电流所发出的热量，则次断路器满足热稳定要求，可表示为
I∞teq≤Itht
式中，I∞—三相短路电流周期分量的稳定值（kA）；
Teq—等值时间（假想时间s）
因为I∞=0.90KA 经查表得Teq=（1.2+0.2）KA.S
继电保护时间为1.2秒，一般断路器分闸时间一般为0.2秒
断流能力校验
高压断路器可分断短路电流，其断流能力应满足的条件为
Ioc≥Ik
或 Soc≥ S
式中 Ioc 、Soc—为断路器的最大开断电流和断流容量；
Ik=0.83（KA）
Soc= 15.1 （MVA）
4．熔断器的选择
由于本熔断器主要是对高压电压互感器的保护，电压互感器二次侧的负荷很小，因此一般选择SDLAJ型熔断器，它的熔体电流一般为75A，不需要进行灵敏度校验。它的额定电压为10KV，最大开断电流50KA＞I=0.90KA，三相最大短路电流容量为1000MVA＞15.1MVA,符合设计要求。
在本设计中还有一个熔断器是在无功补偿上，因此我们按如下进行选择。
（1）熔断器熔体电流选择
IN.FE≥I30
式中 IN.FE———熔体额定电流
I30 ——— 线路计算电流，对于并联电容器线路熔断器来说，应取电容器额定电流的1.43～1.55倍。
由前面