短路计算和设备

5.2.2短路电流的计算进行短路电流计算时，首先应收集相关的资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术参数等。然后绘制计算电路图。然后再根据对短路点做出等值电路图，利用网络变化规则，将其逐步简化，求出短路回路总电抗。最后根据总电抗即可求出短路电流值。以下分别讨论计算电路图、等值电路图和短路回路总电抗的确定。图5.1计算电路图本设计中的计算电路图，如图5.1所示。图中L2取6KV出线的最短距离，即线路阻抗为最小值，则经过短路电流计算所得结果为线路中可能的最大短路电流，并且在短路电流计算的基础上选得的电气设备和线路能满足其他线路短路的要求。另外在继电保护的计算中，也根据此最大运行方式下的电流进行整定，再配合其他保护方式，使得灵敏度达到要求。（1）取基准值选取基准容量0S=100MVA取KVUav371则KAUSIav56.137310031001取KVUav5.102则KAUSIav499.55.10310032002（2）计算系统各元件阻抗的标么值，绘制等效电路图。系统C在最大运行方式和最小运行方式下的阻抗MX1和mX1：125.0800100max.01kMSSX167.0600100min.01kmSSX线路一阻抗：系统CL2=0.08kmT1L1=4kmk3k1k21169.03710044.0221010*2avUSlxX变压器阻抗：8.0101001008100%0*3TNkSSUX线路二阻抗：029.05.1010008.04.022020*4avUSlxX（3）最大运行方式下的短路电流最大运行方式下等效电路图如下所示：125.011169.028.03029.04①K1短路时2419.01169.0125.0*2*1*1XXXM134.42419.011*1*1XIMKAIIIMM45.656.1134.401*131KAIiMsh445.1645.655.255.23131KAIIMsh74.945.651.151.13131②K2短路时0419.18.01169.0125.0*3*2*1*2XXXXM96.00419.111*2*2XIMKAIIIMM28.5499.596.002*232KAIiMsh459.1328.555.255.23232KAIIMsh973.728.551.151.13233③K3短路时0709.1029.08.01169.0125.0*4*3*2*1*3XXXXXM934.00709.111*3*3XIMKAIIIMM135.5449.5934.002*333KAIiMsh1.13135.555.255.23333KAiImsh754.7135.551.151.13233（4）最小运行方式下的短路电流最小运行方式下等效电路图如下所示：167.011169.028.03029.04①K1短路时2839.01169.0167.0*2*1*1XXXm5224.32839.011*1*1XImKAIIImm5.556.15224.301*131KAIimsh012.145.555.255.23131KAIImsh305.85.551.151.13131②K2短路时0839.18.01169.0167.0*3*2*1*2XXXXm923.00839.111*2*2XImKAIIImm073.5499.5923.002*232KAIimsh94.12073.555.255.23232KAIImsh66.7073.551.151.13232③K3短路时1129.1029.08.01169.0167.0*4*3*2*1*3XXXXXm9.01129.111*3*3XImKAIIImm94.4449.59.002*333KAIimsh6.1294.455.255.23333KAIImsh46.794.451.151.13233（5）由上可知道最大短路电流是最大运行方式下K2短路时的短路电流5.28KA。短路电流计算结果如下表5.1所示，次暂态电流有效值=稳态电流有效值，短路功率''''3IUSav表5.1短路电流计算结果(最大运行方式)短路地点短路点编号短路点平均电压（KV）短路次暂态电流有效值I’’(KA)短路稳态电流有效值I(KA)短路冲击电流Ish(KA)短路点容量S”(MVA)35KV母线K1376.456.4516.445413.410KV母线K210.55.285.2813.4599610KV出线K310.55.1355.13513.193.4表5.1短路电流计算结果(最小运行方式)短路地点短路点编号短路点平均电压（KV）短路次暂态电流有效值I’’(KA)短路稳态电流有效值I(KA)短路冲击电流Ish(KA)短路点容量S”(MVA)35KV母线K1375.55.514.012352．510KV母线K210.55．0735．07312．9491．610KV出线K310.54．944．9412．689．8第6章电气设备选择和校验6.1高压电器选择的一般原则为保证高压电器的安全可靠运行，选择高压电器的一般要求见表6.1。表6.1序号选择项目一般要求1正常工作条件应满足电压、电流、频率、机械荷载等方面的要求；对一些开断电流，如熔断器、断路器和负荷开关等，则还有开断能力的要求。2短路条件按最大可能的电路故障条件校验高压电器的动稳定性和热稳定性（对熔断器，器灭弧能力强，所带设备不需要校验）。对断路器还需校验额定关合电流。对熔断器、电路器，校验开断短路电流的能力。3环境条件选择高压电器结构类型时应考虑电器的使用场所（户内或户外）、环境温度、海拔、防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及湿热或干热地区的特点。另外，还需要考虑高压电器工作时产生的噪声和电磁干扰等。4承受过电压能力及绝缘水平应满足额定短时工频过电压及雷电冲击过电压下的绝缘配合要求5其他条件按所选高压电器的不同特点进行选择，包括开关电器的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负荷及准确度等级等选择6.2各种电气设备的选择6.2.1支柱绝缘子绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。目前种类很多，主要有悬式绝缘子，针式绝缘子，蝴蝶型绝缘子，拉紧绝缘子，支柱绝缘子，钢化玻璃绝缘子，陶瓷横担，钢化玻璃横担，各类电气设备进出线套管，以及穿墙套管等。其表示为：产品类型——设计顺序号——额定电压KV——弯曲破坏负荷KN数。其中①户外支柱：ZS——实心棒型支柱ZSX——悬挂式棒式支柱ZSW——耐污型棒式支柱②户内支柱：ZN——户内内胶装支柱瓷绝缘子ZL——户内联合胶装Z——户内外胶装A，B，C，D——机械破坏等级Y——圆柱底座T——椭圆形底座F——方形支柱绝缘子的动稳定性校验原则是：aliFFFshcacade271073.16.0式中Fde——支柱绝缘子弯曲破坏力l——同一导体相邻两支持点间距离，即档距（m）。a——相邻两相轴线间距离（m）。由计算得：35KV侧选FZSW—35/10（复合耐污型棒式支柱，额定电压35KV，机械弯曲破坏负荷4KN）。取l=1m，a=0.7m。校验：NFde360060006.06.0NaliFshca837.667.01)10445.16(1073.11073.123727cadeFF6.0，满足条件。6.2.2穿墙套管穿墙套管适用于工频率35KV及以下的变电所配电装置和高压电器中作导电部分穿墙壁的绝缘和支持用套管，按使用场所分为户内普通型，户外户内耐污型，户外户内高原型，户外户内高原耐污型。其型号表示为：类型——设计顺序号——额定电压/额定电流——污秽等级——附加特征。其中，类型有：CL—户内铝导体，C—户内钢导体，CWL—户外户内铝导体，CW—户外户内钢导体，CWWL—户外户内耐污铝，CWW—户外户内耐污铜，CM—户内母线，CMWW—户内耐污母线。选户外户内铝导体CWWL—35/400①校验动稳定：35KV侧最大持续工作电流AIg21.1733531000005.1max，穿墙套管的额定电流IN=400AIgmax，满足要求。②校验热稳定：SKAQt22205.83)2.08.1(45.6SKAtIt2222.25952.7可以看出，2ttQIt，所以满足要求。6.2.3断路器高压断路器不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。高压断路器的型式可按使用场合分为户内和户外两种，也可以按断路器采用的灭弧介质分为压缩空气断路器、油断路器、真空断路器、SF6断路器等多种型式。目前，35KV及以下变配电所中广泛采用户内型真空断路器，配用弹簧操动机构或永磁操动机构。其型号表示为：型号—设计序号—额定电压/额定电流—额定短路开断电流。高压断路器的选择条件见表6.2。表6.2高压断路器的选择条件序号选择项目具体条件1额定电压允许最高工作电压不应低于所在线路的最高运行电压2额定电流应大于该回路的最大持续工作电流3额定频率等于电网工频50HZ4额定短路开断电流应大于安装地点的最大短路电流的有效值5额定峰值耐受电流不应小于安装地点的最大短路冲击电流6额定短时耐受电流应满足条件ttQtI2，短路电流热效应为)05.0(][2)3(kkttIQ，式中，It、t为断路器额定短时耐受电流（KA）（与额定短路开断电流值相同）、时间（4s）；)3(kI为安装地点的最大短路电流的有效值；tk短路持续时间，tk=tp+tb，tp宜取后备保护动作时间（s），tb为断路器全分段时间（s），对一般断路器取0.2s；tk1s时，kkttIQ2)3(][①35KV侧断路器选择SN10-35II最大持续工作电流AIg21.1733531000005.1max校验如表6.3。表6.335KV侧断路器校验序号选择项目安装地点数据断路器数据结论1额定电压Um=35KVUN=35KVUN=Um，合格2额定电流Igmax=173.21AIN=1250AINIgmax，合格3额定频率50HZ50HZ合格4额定短路开断电流KAIk45.6)3(Ioc=20KA)3(kocII,合格5额定峰值耐受电流KAish445.163imax=50KA3maxshii,合格6额定短时耐受电流,即热稳定校验SKAQt22205.832.08.145.6SKAtIt2221600420ttQtI2,合格②10KV侧断路器选择SN10-10II最大持续工作电流AIg24.6061031000005.1max校验如表6.4。表6.46KV侧断路器校验序号选择项目安装地点数据断路器数据结论1额定电压Um=10KVUN=10KVUNUm，合格2额定电流Igmax=606.24AIN=2000AINIgmax，合格3额定频率50HZ50HZ合格4额定短路开断电流KAIk28.5)3(Ioc=43.3KA)3(kocII,合格5额定峰值耐受电流KAish459.133imax=130KA3maxshii,合格6额定短时耐受电流,即热稳定校验SKAQt2276.552.08.128.5SKAtIt