本科生毕业设计（论文）
图4.5 高压侧无母线，低压单母线分段
图4.6 高压侧单母线，低压单母线分段
2高压侧采用单母线，低压侧采用单母线分段：这种主接线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高，任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。但在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍要停电。这时只能供电给三级负荷。如果有与其他变电所相连的高压或低压联络线时，则可供一二级负荷。（如图4.6）
3高低压侧均采用单母线分段接线：这种变电所的两段高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所的供电，因此供电可靠性相当的高，可供一二级负荷。（如图4.7）
最后考虑到安全性和经济性，我选择第三种，高低压侧都为单母线分段接线。两条电源进线，一条正常采用，一条备用。并采用备用电源自动投入装置。对于常用的配电方式有：放射式，树干式和环形。我采用的就是放射式配电网络。其主要的优点是：（1）某一线路发生故障时不影响其他用户。（2）切换操作方便，继电保护简单，易于实现自动化。但单回路放射式供电可靠性较差，投资较高。一般用于配电给二三级负荷或专用设备，且对一二级负荷供电时，应有备用电源。
17
本科生毕业设计（论文）
图4.7 高压侧，低压侧均为单母线分段接线
18
本科生毕业设计（论文）
第5章 短路计算
5.1 短路的原因，形成及危害
用户供配电系统要求安全，可靠，不间断地供电，以保证生产和生活的需要，但是由于各种原因，系统难免出现故障，其中最严重的故障就是短路。所谓短路，是指供配电系统正常运行之外的相与相或相与地之间的短接。
短路的原因主要有：1）电气设备存在隐患，如设备的绝缘材料自然老化，绝缘材料机械损伤，设备缺陷未被发现和消除，设计安装有误等。 2） 运行，维护不当，如不遵守操作规程而发生误操作，技术水平低，管理不善等。 3）自然灾害，如雷电过电压击穿设备绝缘，特大的洪水，大风，冰雪，地震等引起的线路倒杆，断线等。
短路的危害：由于短路后电路的阻抗比正常运行时电路的阻抗小得多，所以短路电流比正常电流一般要大几十倍甚至几百倍。在大的电力系统中，短路电流可达到几万安甚至几十万安。在电流急剧增加的同时，系统中的电压降大幅度下降。所以短路的后果往往都是破坏性的，其主要危害大致有如下几个方面。（1）元件发热：热量与电流的平方成正比，所以强大的短路电流将引起电机，电器及载流导体的发热。由于短路电流很大，即使流过的时间很短也会使这些元件引起不能允许的过热，而招致损坏。（2）短路电流引起很大的机械应力。电流流过导体时产生的机械应力与电流的平方成正比。在短路刚发生后，电流达到最大值（即所谓的冲击电流），这时机械应力最大。如果导体和它的固定支架不够坚韧，可能遭到破坏。（3）破坏电气设备正常运行。短路时电压降低可使电器的正常工作受到破坏。例如感应电动机的转矩与外加的电压平方成正比，当电压降低很多时，转矩可能不足以带动机械工作，而使电动机停转。破坏系统稳定。严重的短路必将影响到电力系统运行的稳定性。它可使并列运行的发电机组失步，造成与系统解散。干扰通信系统：接地短路对于高压输电线路平行架设的通信线路可产生严重的电磁干扰。由此可见：短路的后果是十分严重的。为保证电气设备和电网安全可靠地运行，首先应设法消除可能引起短路的一切原因，其次在发生短路后应尽快切除故障部分和快速恢复电网电压。为此，可采用快速动作的继电保护装置，以及选用限制短路电流的电气设备（如电抗器）等。
短路的种类：（1）三相短路：是指供电系统中三相导线间发生对称性的短路。（2）两相短路：是指三相供电系统中任意两相间发生短路。（3）单相短路：是指
19
本科生毕业设计（论文）
供电系统中任一相经大地与电源中性点发生短路。（4）两相接地短路：是指中性点不接地的电力系统中两不同相的单相接地所形成的相间短路。也指两相短路又接地的情况。上述的三相短路，属于对称性短路，其他形式的短路都属于不对称短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。从短路电流大小来看，一般三相短路的短路电流值最大，造成的危害也最严重，而两相短路的短路电流值最小。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用的短路电流采用系统最大运行方式下的三相短路电流。而在继电保护的灵敏度计算中，则采用系统最小运行方式下的两相短路电流。
短路计算的目的：为了确保电气设备在短路情况下不致于损坏，减轻短路危害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算，计算短路电流的目的有：（1）选择和校验电气设备 （2）进行继电保护装置的选型与整定计算。（3）分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施。（4）确定电力线路对通信线路的影响等。
5.2 短路计算的方法及其采用
短路电流的计算方法有欧姆法（又称有名单位制法），标么值法（又称相对单位制法）和短路容量法。欧姆法属于最基本的短路电流计算法，但标么值法在工程设计中应用广泛。其实短路计算是否合理，首先是看短路计算点选择是否合理。这涉及到短路计算的目的。用来选择校验电气设备的短路计算，其短路计算点应选择为使电气设备可能通过最大短路电流的地点，一般来讲，用来选择校验高压侧设备的短路计算，应选择高压母线为计算短路点。用来选择校验低压侧设备的短路计算，应选择低压母线为短路计算点。但如果线路装有限流电抗器（用来限制短路电流），则选择校验线路设备的短路计算点，应选在限流电抗器之后。
标么值法计算的优点：（1）在三相电路中，标么值相量等于线量。（2）三相功率和单相功率的标么值相同。（3）当电网的电源电压为额定值时，功率标么值与电流标么值相等，且等于电抗标么值的倒数，即S﹡=I﹡=1/X﹡（4）两个标么值相加或相乘，仍得同一基准下的标么值。由于以上优点，用标么值法计算短路计算可以使计算简便，且结果明显，便于迅速及时地判断计算结果的正确性。
短路计算的步骤：1）绘出短路的计算电路图，并根据短路计算目的确定短路计算点，2）确定基准值，取Sd=100MVA，Ud=Uc（有几个电压等级就取几个Ud），并求出所有短路计算点电压下的Id。 3）计算短路电路中所有主要元件的电抗标么值。 4）绘出短路电流的等效电路图，也用分子标元件序号，分母标元件的
20
本科生毕业设计（论文）
电抗标么值，并在等效电路图上标出所有短路计算点。 5）针对各短路计算点分别简化电路，并求出其总电抗标么值，然后按有关公式计算其所有短路电流各短路容量。
对于各级高压电力线路合理的输送功率是：对于0.38kV的电缆线路，输送距离要≤0.35 。对于10kV的电缆线路，输送距离≤10km。而架空线路输送距离一般在6-20km。
大连老虎滩变电所短路计算：
（1）确定基准值： 取 Sd=100MVA， Ud1=10.5kV ， Ud2=0.4kV (基准电压选取额定电压的1.05倍) Id1=Sd /3*Ud1=100MVA / Id2=Sd /
3*10.5kV = 5.5 kA 3*0.4kV =144 kA 3*Ud2=100MVA/
（2）短路中各元件的电抗标么值： 断路器： X*1=Sd/Sn=100MVA/500MVA=0.2 架空线路：（查表得：X0=0.38Ω/km） X*2=X0*L*Sd/U2d1=0.38*5*100 / 10.52=1.72 电缆线路：（查表：X0=0.08Ω/.km）
X*3=X*4=X0*L*Sd / U2d1=0.08*0.5*100/10.52=0.036 电力变压器：（查表：Uk%=4%）
X*5=X*6=Uk%*Sd /100*Sn=400*1000/100*315=12.7 1 最大运行方式下（正常工作时，如图5.1和图5.2）
*（1）在d1点短路时： 总电抗 X?1=X*1+X*2=0.2+1.72=1.92
三相短路电流周期分量有效值：
I(3)d1=Id1/
X*?1=5.5/1.92=2.86kA=I''(3)=I?(3)
(3)短路冲击电流 ish冲击电流有效值：
Ish(I''(3)=2.55*2.86=7.3kA
3)''(3)=1.51*I=1.51*2.86= 4.3kA
=2.55*=Sd/ X*?1=100MVA/1.92=52.1MVA
三相短路容量： Sd1(3)（2） 在d2点短路时：总电抗：
X*?2=X*1+X*2+(X*3+X*5X*4+X*6)=0.2+1.72+（0.036+12.7‖0.036+12.7）
=8.29
*''(3)I(3)d2=Id2/X? 2=144kA/8.29=17.37kA=I(3)''(3)短路冲击电流： ish=1.84*I=1.84*17.37=31.96kA
(3)''(3)冲击电流有效值 Ish=1.09*I=1.09*17.37=18.93kA
(3)*三相短路容量 Sd2=Sd/X?A/8.29=12.06MVA 2=100MV
三相短路电流周期分量有效值
（3）在d3点短路： X?3=X?2+X7=18.29
21
***