10kv配电所主接线、二次回路设计

第一章供配电系统

电力工业是国民经济的重要部门之一．它为工业、农业、商业、交通运输和社会生活提供能源。由于电能能够方便而经济地从其他形式的能量中转换而得，并且方便而经济地传输，以及简便地转换成其他形式的能量（如变换为机械能、光能、热能、化学能等），以广泛应用于社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。电力工业也因之而成为国民经济和人们生活现代化的基础。

1.1 电力系统

电力系统是由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体，各组成部分分别起到生产、转换、分配、输送和使用电能的作用。

（1）发电厂它是生产电能的工厂，它将其他的天然能源转换成电能。发电厂的种类很多，根据所利用能源的不同，分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂等。

（2）变电所它是电压变换以及电能接受和分配的场所。由于发电厂一般建立在一次能源产地附近，而电能用户一般又是远离发电厂的，这样就必须将发电厂生产的电能用高电压输送给电能用户。而发电机发出的电压由于绝缘材料、制造成本等原因，一般为6KV、10KV或15KV，这样就必须将发电厂生产的上述几种电压的电能用变压器升高为35KV、110KV、220KV或500KV的高压电能，输送到电能用户区。所以，在发电厂就必须建立升压变电所。由于我国电能用户的用电设备的额定电压一般为380/220V、3KV或6KV，这样，在电能用户区就需要建立降压变电所，将高压电源降低为用电设备所要求的低电压电源。

变电所由电力变压器和配电装置组成。而对于仅装有受、配电设备，没有电力变压器的，则称为配电所。

（3）电力线路它是输送、变换和分配电能的装备，是联系发电厂和用户的中间环节。它的任务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。由变电所和各种不同电压等级的电力线路所组成。

（4）电力用户将电能转换成人们所需要的能量的用电设备（又称负载），统称为电能用户。

在电力系统中除去发电厂和用电设备以外的部分称为电力网络，简称电网。

1、电力系统的显著特点

（1）电力系统中，电能的生产、输送和使用几乎是同时进行的。即发电机

在某一时刻发出的电能，经过送电线路立刻送给用电设备，而用电设备立刻将其转换成其他形式的能量，一瞬间就完成了发电—供电—用电的全过程。而且，发电量随着用电量的变化而变化，生产量和消费量是严格平衡的。

（2）电力系统中断路器的切换、短路等暂态过程非常迅速，在很短时间（零点几秒）内完成。为了维护电力系统的正常运行，就必须有一套非常迅速和灵敏的保护、监视和测量装置。一般人工操作是不能获得满意效果的，因此必须采用自动装置。近几年，电子计算机已用于电力系统中。

2、电力系统的额定电压

（1）用电设备额定电压Ur(系统标称电压Un) 经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备大都为感性负荷，沿线路的电压分布往往是首端高于末端．系统标称电压Un与用电设备的额定电压取值一致,使线路沿线的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。

（2）发电机额定电压Urg 考虑发电机出口到受电设备沿线5％的线路损耗，因此，发电机的额定电压为系统标称电压的1.05倍。

（3）变压器额定电压Urt 变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负荷供电，又相当与电源．因此变压器一次侧额定电压Urt1应等于用电设备额定电压Ur.由于变压器二次侧额定电压Urt2规定为空载时的电压,额定负载下变压器内部的电压降落约为5%，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压10%；只有当变压较系统标称电压高5%，以便补偿线路电压损耗，变压器二次侧额定电压应较用电设备额定电压高器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1.05倍。

（4）系统平均额定电压Uav 由于整个系统电压等级有多个,在进行某些系统运行参数计算的时候,涉及到电压等级归算的问题.而一条线路上的首末端电压是不同的,这就导致归算时的计算麻烦.为简化计算,对每一个电压等级的系统标称电压都规定一个平均额定电压,并认为线路上任何一点的电压都是系统平均额定电压,这样的误差是可以接受的.对于一段电力线路,线路末端的电压与用电设备的额定电压相同;考虑变压器和线路损耗,线路首端供电设备的额定电压为1.1Un，因此，线路的平均额定电压Uav规定为线路首末端供、用电设备的额定电压平均值，即： Uav=1.05U。

1.2 负荷分级及其供电方式

为了使供配电系统达到技术上合理和经济上节约，既能满足供电可靠和运行

维修的安全、灵活、方便，又能使供配电系统投资少，在确定供配电系统之前，要正确地划分电力负荷的等级。对于工业与民用供电负荷，根据其重要性和短时中断供电在政治、经济上所造成的经济损失和政治影响，可分为三个等级：（1）一级负荷中断供电将造成人身伤亡者，将在政治上、经济上造成重大损失者，将造成公共场所秩序严重混乱者，属于一级负荷。在工业方面，中断供电将造成人身伤亡、重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来重大损失的电能用户，亦属于一级负荷。

（2）二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，造成公共场所秩序混乱者，属于二级负荷。

（3）三级负荷凡不属于一级和二级负荷者，均属于三级负荷。

供电系统负荷方式的确定：根据本工程的实际情况，该配电所为高压供电高压计量方式，按一级负荷设计。符合《供配电系统设计规范》GB50052-95中第2.0.2条规定。

各级负荷的供电方式，应按照其对供电可靠性的要求、允许停电的时间及用电单位的规模、性质和用电容量，并结合地区的供电条件予以选定。

（1）一级负荷的供电方式：应由两个独立电源供电。如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得低压第二电源，亦可采用柴油发电机组或蓄电池组作为备用电源；当一级负荷容量较大时，应采用两路高压电源。

（2）二级负荷的供电方式：应由两回线路供电，当取得两回线路有困难时，允许由一回专用线路供电。

（3）三级负荷对供电方式无特殊要求，但应采取技术措施，尽可能的不断电以保证居民生活用电。

尽管我们对一、二级负荷采用了两个独立电源供电，或两回线路供电，仍然存在着中断供电的可能性。当一路供电回路出现故障或停电检修，另一路供电又由于管理不善或超负荷运行时间过长等原因而发生故障，就会造成供电全部中断。特别是对高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、卷帘、阀们等消防设备，如果供电中断，一旦发生火灾，便会全部处于瘫痪状态，既不能进行火灾报警，又不能有效地灭火，势必造成无可挽回的损失。

为满足供电可靠性的要求，应设置自备应急电源：常用的应急电源有以下几种：

（1）独立与正常电源的发电机组；

（2）不间断电源装置（UPS）；

（3）直流电源屏；

（4）独立与正常电源的专用馈电线路。

供电系统供电方式的确定：根据以上供电方式的分析，结合了本工程的实际情况，我选用了两路高压电源进户，（这两路电源进线是从厂区一次高压开关站引来的），两路电源分列运行的供电方式设计。符合《供配电系统设计规范》GB50052-95中第2.0.2条规定。

1.3 供配电系统

大型工业与民用建筑设施的供电，如某些大型工厂包括若干个中型工厂和民用建筑设施用电，电源进线电压一般为35KV或35KV以上，须经两次降压，先将35KV或以上的电压降为6～10KV，送至各车间（或建筑物）的终端降压变电所，再将电压降至380/220V，送至车间或建筑物的各低压用电设备。

1.3.1 10KV终端变电所的型式

10KV终端变电所（车间变电所或建筑物变电所）按变压器安装的位置，一般有以下型：

（1）附设变电所变压器室一面或几面墙与生产车间（或建筑物）墙共用，变压器室的大门向生产车间（或建筑物）外开。

（2）车间内变电所位于生产车间（或建筑物）内部的单独房间内，变压器室的大门向生产车间（或建筑物）内开。

（3）独立变电所离开车间（或建筑物），与生产车间（或建筑物）在建筑上无直接联系的单独建筑物。

（4）屋外变电所变压器位于屋外的地面上，周围设围墙或围栅，而低压配电设备装于屋内。

（5）杆上变电所（台）将变压器安装在电杆上。

1.3.2 配电系统的接线网络方式

（1）放射式接线由总降压变电所引出单独的线路，直接供电给终端变电所，沿线不支接其它负荷，各终端变电所之间也无联系，特点是：线路敷设简单，操作维修方便，保护简单，但可靠性不高,如果为了提高可靠性，可采用双回路的放射式配电网络。

（2）树干式接线方式如果电力负荷分配在总降压变电所的一侧，为节省开关设备，可以总降压变电所引出一条供电干线，并在该线上的不同点分支给数个终端变电所供电，特点是：比较经济，但供电不可靠。

（3）环状式接线环状式系统可认为是链串型树干式系统的改进，只要把两路链串型树干式线路联络起来就构成环状式，特点是：运行灵活，供电可靠性较高。

（4）低压380/220V配电系统的基本形式仍然是放射式和树干式两种，而实际采用的多数是两种形式的组合，或称为混合式。

供电系统接线网络方式的确定：根据以上的分析，再结合本工程的实际情况，我选用了一、二级负荷采用放射式配电网络，其中一级负荷电源为双路电源带末端互投装置供电。根据GB50052-92中第6.0.1---6.0.5条之规定。

1.4 配电线路

对于10KV及以下的输电线路习惯称为配电线路。根据线路电压又可将3~10KV线路称为高压配电线路，1KV以下的配电线路称为低压配电线路。

1.4.1 架空配电线路

1、架空线路的结构架空线路主要由导线、电杆、横担、绝缘子、基础及金属等组成。架空线路的导线一般采用铝绞线

2、架空线路路径选择原则确定架空线路路径应综合考虑运行、施工、交通条件和路径长度等因素；应尽量减少与其他设施的交叉和跨越建筑物。在保证架空线路的导线与各种设施间的最小距离要求的条件下，按线路距离最短的原则选择。

1.4.2 电缆线路

1、电缆的结构电缆有线芯、绝缘层和保护层三部分组成。

（1）线芯：电缆的线芯主要起传导电流的作用。线芯材料有铜和铝。

（2）绝缘层：电缆的绝缘可分为相绝缘和带绝缘两种。相绝缘是每根线芯的绝缘；带绝缘是将多芯电缆的绝缘线芯包合成一起的绝缘层，绝缘层通常采用油浸纸、橡皮、聚氯乙烯、交联聚乙烯等材料。

（3）保护层：电缆保护层分内护层和外护层。

2、电缆的种类及使用范围

目前常用的电力电缆，按其绝缘材料及保护层的不同分为以下几类：

（1）油浸纸绝缘铅（铝）包电力电缆；

（2）聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆（简称全塑电缆）；

（3）交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆；

（4）油浸纸干绝缘电力电缆；

（5）不滴流电力电缆；

（6）橡胶绝缘聚氯乙烯护套电力电缆；

供电系统电缆线路的确定：根据以上的分析，又结合了本工程的实际情况，我选用了铜芯交联聚氯乙烯绝缘电力电缆（YJL）及硬铜母线（TMY）型号的不同截面积的电缆线路。

母线的特性如下表1-1和表1-2所示：

表1-1 母线的机械性能和电阻率

第二章变配电所的主结线

变电所主接线表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。

变电所主接线对变电所设备的选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供配电设计中的重要环节。

1、变配电所主结线基本要求

变配电所的主结线（或称一次结线）是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备依一定次序相连接的接受和分配电能的电路。主结线的确定，实质上就是规划使用多少设备，前后如何安排，拟采用何种保护与自动装置来实现既经济又安全可靠的供电系统。因此，确定主结线时应满足下列基本要求：

（1）可靠性

（2）灵活性

（3）安全性

（4）经济性

2、主结线的类型

（1）单母线不分段结线在主结线中，单母线不分段电路是比较简单的结线方式，特点是：结构简单，使用设备少，配电装置的建造费用低；供电可靠性和灵活性差，只适用于用户对供电连续性要求不高的情况。

（2）单母线分段结线将两个电源分别接在两段母线上，两段母线间用隔离开关或断路器联接起来，特点是：供电可靠程度高，适用于大容量的三级或部分的一、二级负荷。

（3）单母线带旁路结线主结线中有两条母线，一条为主母线，一条为旁路母线。只适用于出线回路较重要，不允许停电检修断路器的场合。

2.1 变电所主接线的选择原则

1、当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。

2、当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。

3、当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器接线。

4、为了限制配出线断路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采

用变压器分列运行。

5、接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。

6、6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。

7、变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。

8、当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离开关。

2.2 主接线方案选择

对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。故拟定的方案如下：

方案Ⅰ、一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段的主接线方案。

这种主接线的运行灵活性较好，可靠性较高，对变压器的切换方便，且投资少，占地面积小。

缺点：供电线路的切入和投入较为复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时供电。桥连断路器检修时，两个回路需并列运行。

适用场合：适用于Ⅰ、Ⅱ级负荷工厂，这种外桥式适用于电源线路短而变电所负荷变动较大及经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。

方案Ⅱ、一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的主接线方案。

这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，一次侧可设线路保护，倒换线路操作方便。

缺点：变压器的切入和投入较为复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时供电。桥连断路器检修时，两个回路需并列运行。

适用场合：适用于Ⅰ、Ⅱ级负荷工厂，多用于电源线路较长因而发生故障和停电机会较多，并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。

方案Ⅲ、一、二次侧均采用单母线分段的主接线方案。

这种主接线的运行灵活性较好，接线清晰，投资少，运行操作方便且有利于

扩建母线断路器可以提高供电的可靠性和灵活性。采用双电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使得重要用户停电。

适用场合：适用于Ⅰ、Ⅱ级负荷工厂，用于一、二次侧进出线较多的总降压

变电所。

2、最终方案的确定

本次设计绝大部分用电设备属于长期连续负荷，负荷变动较小，电源进线不长（1Km），主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。可确定该厂的主接线方式为一、二次侧均采用单母线分段。

供电系统主结线方式的确定：根据以上的分析，又结合本工程的实际情况，采用了单母线分段联络，双电源分列运行的主结线形式。又因为两路10KV高压母线联络非经过特殊许可的，一般只能作手动操作分、合高压断路器；而在低压侧220/380V配电系统母线上采用高性能低压断路器作自投、互投、自复装置，系统回路设置过电流、短路、失压、过电压保护。

最终确定的主接线方案图见附录1。

第三章负荷计算及短路电流计算

3.1 原始资料

1、该设计某机械厂10KV高压配电所主接线及二次回路设计各车间负荷如下表：

（计算工厂总负荷时可取KΣp=kΣq=0.90）

2、气象资料

序号项目数据

（1）年最高气温 38℃

（2）年平均气温 20℃

（3）年最低气温 -10℃

（4）年最热月平均最高气温 35℃

（5）年最热月平均气温 28℃

（6）年最热月地下0.8m处平均气温 25℃

（7）年雷暴日数 40天

3、地质水文资料

序号项目数据

1 平均海拔 200m

2 地下水位 10m

3 土质粘土

4 土壤电阻率 120Ω.m

4、电费制度

基本电价:按变压器安装容量4元/KVA/月计费. 电度电价:35KV: β=0.85元/KWh

10KV: β=0.92元/KWh

线路功率损失附加投资按1000元／kW 计算。

3.2 负荷计算

在进行工业供电设计时，首先遇到的问题就是确定系统中各部分的负荷量，以便用来合理地选择系统中必需的各种电气设备和导线，使电气设备和材料得到充分利用和安全运行。因此，负荷计算是供电设计工作中很重要的一环。 3.2.1 负荷曲线

定义：表示电力负荷随时间变化情况的图形称为负荷曲线。

1、年最大负荷和年最大负荷利用小时数

年最大负荷：就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时的平均功率，也称为半小时最大负荷。

年最大负荷利用小时数：它是一个假想时间，在这一段时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰恰等于电力负荷全年实际消耗的电能。

2、平均负荷和负荷系数

平均负荷：就是电力负荷在一定时间内平均消耗的功率。

负荷系数：平均负荷与最大负荷之比。有时为了区别有功和无功，定义为：

α为有功负荷系数，m ax P P av

=α 通常α＝0.7～0.75；β为无功负荷系数，

m ax

Q Ｑav =β 通常β＝0.76～0.82 3.2.2 负荷计算方法

目前设计单位进行电力负荷计算主要采用的方法有：

（1）单位指标法（单位面积耗电量法、单位产品耗电量法）; （2）需要系数法; （3）二项式系数法; （4）利用系数法;

因为单位指标法简单和利用系数法复杂，因此设计将要选用需要系数法或者是二项式法；又因为结合本工程的实际情况，我选用了需要系数法这种负荷计算方法。

1、按需要系数法确定计算负荷:(Kx 为需要系数) （1）先求各组的计算负荷:

单组的有功计算负荷: ∑==n

i Ni d c P K P 1

单组的无功计算负荷: Φ=tg P Q C C 单组的视在计算负荷：2

2C C C Q P S += 单组的计算电流： r

C C U S I 3=

（2）再求总的计算负荷(是同期系数∑

K

）

总的有功计算负荷为：∑=∑

=n

i Ni d C P K K

P 1

总的无功计算负荷为: φtg P K

Q C C ∑

=

以上两式中的∑=n

i Ni P 1

和Φtg P C 分别表示所有各组设备的有功和无功计算负

荷之和。

总的视在计算负荷2

2C C c Q P S +=

总的负荷电流r

c c U S I 3=

2、按逐级计算法确定工厂的计算负荷

供配电系统的负荷计算的步骤应从负载端开始，逐级上推，到电源进线端为止。首先确定各用电设备的用电容量，然后将用电设备按需要系数表上的分类方法分成若干组，进行用电设备组的负荷计算；将配电干线上各用电设备组的计算负荷相加后乘以最大负荷同期系数，即得配电干线上的计算负荷；采用同样的方法确定车间变电所低压母线上的计算负荷，根据低压母线的计算负荷就可以选择电力变压器、低压侧主开关和低压母线等，由于低压配电线路一般不长，线路的功率损耗可略去不计。

3、配电系统负荷计算的确定

结合本工程的实际情况，按照以上介绍的计算负荷的方法，将以表的形式列

出：（如下表3-2所示） （1）低压侧 的无功功率补偿

根据供电部门提供的有关规定，工业企业平均功率因数如果达不到要求， 须进行无功功率的补偿。

4843

.0)90.0cos (29918

.0)71.0(arccos 1====ar tg tg tg tg φφ

需要补偿的容量为

因为是功率自动补偿装置，是通过投切电容器随时调整的，考虑三相均衡分

var 1210)4843.09918.0(2383)21(K tg tg P Qcc c =-?=-=φφ

配应装设15个，每相5个，每个容量为100kvar,自动补偿的容量应该为1500KVar.

补偿电容器的型号为：BWF10.5-100-1W （型号中字母含义：B-并联电容器；W-十二烷基苯；F-纸、薄膜复合；W-户外型） 补偿后实际平均功率因数为:

94.02526

2383

)1(cos 2

2==

-+==

Qcc av Pavtg Pav Pav

Sav

Pav

av φφ

3.3 主变压器的选择

供配电系统的功率损耗,包括有功损耗和无功损耗.

因为本工程为工厂车间的供配电设计,而工厂的配电系统的线路较短,所以在计算时可以忽略不计,只计算电力变压器的功率损耗.

3.3.1 电力变压器的选型

1、变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则：

（1）应满足用电负荷对供电可靠性要求。对共有大量一，二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一，二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只用一台变压器，但必须在低压侧敷设于其它变电所相联络线作为备用电源。

（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大宜于采用经济运行方式变电所，也可考虑用两台变压器。

（3）除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷及中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。

（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展。 2、变电所主变压器容量选择

（1）只装一台主变压器的变电所

主变压器容量T S （设计中，一般可概略地当作额定容量T N S .）应满足全部用电设备总计算负荷30S 的需要，即

30S S T ≥

（2）装有两台主变压器的变电所

每台变压器的容量（一般可概略地当作额定容量T N S .）应同时满足以下两个条件：

1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷30S 的大约60%～70%的需要，即 6.0(=T S ～0.7）30S

2）任意台单独运行时，应满足一，二级负荷)(30∏+I S 的需要，即

)(30∏+I ≥S S T

综上所述：装设两台主变压器，满足以下两个条件：

6.0(=T S ～0.7）30S =(0.6～0.7)*3338=(2003～2337)

)(30∏+I ≥S S T =2144

所以选用S9型铜线电力变压器，，容量为2500kva

详细型号为S9---2500/10型，额定容量2500KVA ，额定变比为10/0.4KV ，高压分接头范围±2×2.5％，联结组别为D,yn11，空载损耗为3.5KW ，负载损耗为25KW ，空载电流为0.8％，阻抗电压为6％，（以上数据为查阅《工厂供电设计指导》刘介才主编 2005年6月）。

由所选得的变压器得出最大负荷率为%101==Sr

Sc

β。从其经济运行和一次投资的因素考虑是比较经济合理的。 3.3.2电力变压器功率损耗

1、有功功率损耗：2

0???

? ???+?=?r

C

K T S

S P P P (KW) =3.5+25（101％）2 =29（KW ）

T P ?为变压器最大有功功率损耗（KW ） 0P ?为变压器空载有功损耗（KW ） K P ?为变压器短路有功损耗（KW ） Sc 为变压器的额定容量（KVA ） Sr 为变压器的计算负荷（KVA ）

2、无功功率损耗：r T S Q =? ???

?

???

????

?

??+2

0100%100%r C

K S S

U I (KVA) =2500[0.8%+6%（101%）2] =183（KVA ）

%0I 变压器空载电流占额定电流的百分比

%K U 变压器短路电压占额定电压的百分比

根据以上的变压器功率损耗的计算，现列表3-4如下：

变压器高压侧功率因数921.0cos ==

c

c

s p θ，满足要求。

3.4 短路电流计算

供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接，是系统常见的故障之一。

进行短路电流计算主要是为了：

（1）校验系统设备能否承受可能发生的最严重短路。 （2）作为设置短路保护的依据。

（3）可通过短路电流大小判断系统电气联系的紧密程度，作为评价各种接 线方案的依据之一。

系统发生短路的主要原因是系统中某一部位的绝缘遭到破坏。绝缘遭到破坏的原因有很多，根据长期的事故统计分析，主要有以下一些原因：

（1）雷击或高电压侵入； （2）绝缘老化或外界机械损伤； （3）误操作；

（4）动、植物造成的短路。

对中性点接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，后者是指两根相线和大地三者之间的短路。单相短路有相线与中性线间的短路，也有相线直接与大地之间的短路，这时的单相短路又称单相接地短路。

对中性点不接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路和两相短路。另外，异相接地也应算作一种特殊类型的短路，它是指有两相分别接地，但接地点不在同一位置而形成的相间短路。

据统计，从短路发生的类型来看，单相短路或接地的发生率最高；从短路发生的部位来看，线路上发生的短路或接地的比例最大。我国在中压系统中采用中性点不接地系统，主要就是为了避免单相接地造成的停电。

短路电流计算：

u k ﹪=6 ,△P k =25kW, S r ·T =2500kVA, 变压器高压侧设为无限大容量电源，即S k =∞

短路计算分最小，最大运行方式两种计算 1.最小运行方式，计算短路电流

选定功率基值S B =100MVA U B Ⅰ=10.5kV l=1km x 0=0.38Ω/km 确定基准电流值 kA U S I B B B 5.53==

I I

kA U S I B B

B 1443==

∏

∏

架空线路： 34.05

.10100

138.02

2

0=??==I *

B B L S U l x X 求K 1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量

总阻抗标幺值 X ﹡∑=*

L X ﹡=0.34

绘制等效电路图3-1如下：

三相短路电流周期分量有效值

kA X I I B K 18.1634.05.51)

3(1

===∑*

其它三相短路电流

kA I I I K 18.16)

3(1

)

3()3(===''∞

对L 较大的中高压系统，取K sh =1.8,则

kA K I i sh K sh

18.418.118.1622)

3(1)

3(=??==

kA

K I I sh sh 43.2451.118.16)18.1(2118.16)1(212

2)3(=?=-+?=-+''=

三相短路容量 MVA X S S B K 29434

.0100

)

3(1

===

∑* 计算2K 点短路中元件电抗值 架空线路架空线路： 34.05

.10100138.02

2

0=??==I *B B L S U l x X 电力变压器的阻抗 4.22500

101001006100%3

*=??=?=N B k T

S S u X

绘短路等效电路如图3-2所示

短路等效电路图3-2

计算K 2短路电路总阻抗

74.234.04.22*=+=X K 2点三相短路电流 kA kA X I I d K 55.5274

.2144

2*2)

3(2===

短路冲击电流有效值 kA kA I K i K sh sh 7.9655.5234.122)

3(2

)

3(=??==

KA

I sh 3.5755.5209.1)3(=?=

三相短路次暂态电流和稳态电流 kA I I I K 32.11)

3(2

)

3()3(===''∞

三相短路容量 KA S S S K B K 5.3674

.21002*)

3(2===

2..最大运行方式短路计算

（2）计算2K 总阻抗 KA X X X X X

X T T T T L

54.12

*1*2

*1**

=+?+=∑

?

KA

（3）1K 点与最小运行方式相同 （4）三相短路电流周期分量有效值

kA kA X I I d K 51.931054

144

2*2)

3(2

===

三相短路次暂态电流和稳态电流

短路等效电路3-3

kA I I I K 51.93)

3(2

)

3()3(===''∞

（5）短路冲击电流有效值 kA kA I K i K sh sh 06.17251.9334.122)

3(2

)

3(=??==

KA

I sh 93.10151.9309.1)3(=?=

三相短路容量 KA S S S K B K 6554

.1100

2*

)

3(2===

3.短路计算结果

短路计算结果见表3-5、3-6