第5章 短路电流计算
5.1 短路电流计算的目的
供电系统要求正常的不间断对用电负荷供电，以保证生产和生活的正常进行。然而，由于各种原因也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。
电力系统中出现最多的故障形式是短路。所谓短路既是指载流导体相与相之间发生非正常接触情况，在中性点直接接地的系统中还有各相与地之间的短路。同时论述了短路电流的计算及电气设备的选择与校验。
造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身质量低劣，绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备质量合格，绝缘合乎要求而被过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损坏而造成短路。
严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。
由此可见，短路的后果十分严重，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确的选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不至损坏。 为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。
5.2 短路电流的计算方法
为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。
对电力系统网络的短路电流，我们可采用一种运算曲线来计算任意时刻的短路电流。所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到汽轮发电机的参数，逐个计算在不同阻抗条件下，某时刻t的短路电流，然后取所有这些短路电流的平均 值，作为运行曲线在某时刻t和计算电抗Xjs情况下的短路电流值。
5.3 短路电流的计算结果 短路点 220KV母线 110KV母线 10KV母线 I\（KA） Itk/2（KA） Itk（KA） I?（KA） 2.85 1.515 1.535 1.505 8.6 3.1 2.92 3.89 37.84 25.3 26.73 28.38 Ish（KA） 3087 10.01 73.04 具体计算过程详见计算书
第6章 电气设备选择
6.1 电气设备选择
正确选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，具体选择方法也就不完全一样。但对它们的要求却是基本相同的。电力系统中的各种电气设备，其运行条件完全一样，选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求是相同的。电气设备要想能可靠地工作，必须按正常运行条件进行选择，并且按短路条件校验其热稳定和动稳定。
6.1.1 电气选择的选择
6.1.1.1 主要任务导体和绝缘子
导体的选择主要有：各电压级的汇流母线、主变引下线、出线以及各电压级的绝缘子等。
6.1.1.2 电气设备
电气设备包括各电压级的出线断路器、旁路断路器、分段断路器、以及相应的隔离开关、熔断器等。用于保护和测量用的电流互感器，包括穿墙套管、开关柜的选择及其一次接线的编号。
6.2 选择导体和电器的基本条件
6.2.1 按长期工作条件选择
参考《导体和电器的选择设计技术规定》
第1.1.3条: 选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压。 即： Ual.m?Usm
其中， Ual.m?1.15UN Usm?1.1UsN 一般按照UN?UsN选择电气设备的额定电压 对于导体：Ial?Imax 对于电器：IN?Imax * Imax的计算方法 （1）汇流主母线
① 220KV主母线：按实际功率分布进行计算 ② 110KV主母线：按实际功率分布进行计算 ③ 10kV主母线：Imax?1.05IN(10KV) （2）旁路母线回路
Imax?需要旁路回路的最大额定电流或最大持续工作电流 （3）主变的引下线
Imax?1.05IN对应电压侧 （4）出线
单回线：Imax?最大负荷电流 双回线：Imax?（1.2-2)I单回线路最大负荷电流 （5）母联回路
Imax?母线上最大一台变压器的Imax （6）分段回路
Imax?1.05ITN?K （K=0.5～0.8 TN?变压器额定电流） （7）10KV并联电容器回路 Imax?1.3Ie
6.2.2 按经济电流密度选择导体
参考《导体和电器选择设计技术规定》 第2.1.3条： 载流导体应选择铝质材料。
第2.1.6条：除配电装置的汇流母线外，较长导体的截面应按经济密度选择，导体的经济电流密度可按照附录四所列数值选取。当无合适规定导体时，导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选取。
Imax选取条件：经济截面SJ? J—经济电流密度
J注意：按此法选择导体后，必须按长期发热校验。
6.3 导体和电器的选取及校验条件
6.3.1 导体的选择
6.3.1.1 母线的选择
参考《导体和电器选择设计技术规定》
第2.1.3条：载流导体宜采用铝质材料，下列场所可选用铜质材料的硬导体。 （1）：持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用硬铝导体穿墙套管有困难时； （2）：污秽对铜腐蚀较轻微而对铝有较严重腐蚀的场所。
第2.3.1条：20KV以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜采用矩形导体，在4000-8000A时，宜选用槽形导体。
110-220KV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜选用铝锰合金管形导体。
6.3.1.2 10KV出线电缆选择
（1）：依据《发电厂电气部分》电力电缆应按下列条件选择和校验:
a. 电缆芯线材料及型号
b. 额定电压 c. 截面选择
d. 允许电压降校验 e. 热稳定校验
f. 电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。 （2）电缆芯线材料及型号选择
电缆芯线有铜芯和铝芯，国内工程一般选用铝芯，电缆的型号应根据其用途，敷设方式和使用条件进行选择，郊变10KV出线选用三相刚芯铝绞线。
（3）电压选择：电缆的额定电压应大于等于所在电网的电压。
（4）截面选择：电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择，当电流的最大负荷利用小时数大于5000小时且长度超过20m时，应按经济电流密度选择。
6.3.2 电器选择
6.3.2.1 断路器选择
根据《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）第6—2节规定：35KV及以下，可选用少油、真空、多油断路器等，应注意经济性。35KV—220KV可选用少油、SF6、空气断路器等。
综合考虑，尽量利用经过国家鉴定推荐使用的新产品，又110-220KV为检修方便，选用SF6断路器，10KV侧采用真空断路器。
6.3.2.2 隔离开关的选择
种类和形式的选择：隔离开关的型式很多，按安装地点的不同可分为屋内式和屋外式。按绝缘支柱数目可分为单柱式和双柱式。它对配电装置的占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置的特点和使用要求以及经济技术条件来确定。
由于本设计中均采用手车式断路器，故35KV、10KV侧不用选隔离开关。
6.3.2.3 电压互感器选择
电压互感器是二次回路中测量和保护用的电压源，通过它反映系统的运行状况。它的作用是将一次高压变为二次侧的低电压便于测量。
依据《电力工程设计手册》对电压互感器配置的规定：
（1） 电压互感器的配置与数量和配置、主接线方式有关，并应满足测量、保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。
（2） 6～220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设压互，应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。
（3） 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设压互。 根据《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86：
第10.0.1条：电压互感器应按下列技术条件选择和校验 a. 一次回路电压
b. 二次电压 二次负荷
a. 准确度等级
b. 继电保护及测量的要求
第10.0.3条：电压互感器的型式应按下列使用条件选择：
c. 3～20KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。
d. 110KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互 感器。
第10.0.7条：用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。
根据以上原则，可选择电压互感器。
6.3.2.4 电流互感器选择
目前电力系统中用的广泛是电磁式电流互感器（用字母TA表示），它的原理和变压器相似，他的特点：一次绕组串联在电路中，并且很少，电流取决于被测试电路的负荷电流，而与二次侧电流的大小无关；二次侧的电流绕组阻抗很小，所以它在近于短路的状态下运行。根据《电力工程电气设计手册》：
a. 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。
b. 发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等也应装设电流互感器。
c. 对直接接地系统，按三相配置；对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相装配。
6.3.2.4 绝缘子和穿墙套管
参考《导体和电气选择设计技术规程》
屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。屋外支柱绝缘子需倒装时，可用悬挂式支柱绝缘子。
6.4 设备选择结果显示
6.4.1 导体选择一览表
表6-1 导体选择一览表
电压级别 220KV 主母线 LGJ-120 主变引下线 LGJ—300 负荷出线 /
220KV降压变电所电气一次部分设计完整.doc
