110KV变电站设计负荷与短路电流计算部分.docx
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110KV变电站设计负荷与短路电流计算部分
第二章负荷及短路电流计算
一、负荷计算
同时系数，出线回路较少的时候
，可取0.9-0.95
，出线回路数较多时
，取
0.85-0.9；针对课题实际情况可知同时系数取
0.9。
在不计同时系数时计算得
：
1、主变负荷计算
由所给原始资料可知：
110KV侧负荷量为：
P
0
（7000
2
6300
2
3000
2000
4000
2）0.935640KW
Q
0
（7000
0.4358
2
63000.47492
3000
0.4358
20000.43584000
0.47492）0.916256Kvar
S
0
P2
0
Q2
0
39172KVA
35KV侧负荷量为：
P1
（8000
2
50002900990
7002）0.9
26361KW
Q
1
（8000
0.4358250000.4559
29000.4749
9900.43587000.43582）0.911700Kvar
S
1
P2
1
Q2
128840KVA
变电站站用负荷量：
S20.5%（S0S1）0.5%（3917228840）340.06KVA
P
Q
2
S
2Cos
340.06
0.88
299.2528Kw
2
S
2Sin
340.06
0.47
159.8282Kvar
.专业.整理.
因为变电站站用负荷是从35KV侧通过站用降压变压器得到，35KV出线考
虑5%的损耗；考虑站用电的损耗和站用变压器的效率，取损耗为5%；因为选用一台220KV到35KV的三绕组主变，故主变35KV侧的容量为：
在计及同时系数0.9时：
S三绕主35kv（S1S2）1.050.927275KVA
如果再考虑该变电站5～10年的10%发展，则：
S三绕主35kv（S1S2）1.050.91.13033KV2A
考虑110KV出线5%的损耗，主变220KV到110KV侧容量为:
S三绕主110kvS01.050.93701KV7A
如果再考虑该变电站5-10年的10%发展则:
S三绕主110kvS01.050.91.14071KV9A
因为变电站最大负荷为:
Smax（4071930332340.06）0.964251KVA
则主变压器容量为：
S主0.9（70%~80%）Smax40478~46260KVA
所以主变三绕变选择OSFPS3-63000/220型：
6425163000250.99%15%
这样选择变压器三绕变满足每个绕组的通过容量可超过额定容量的15%，
一台主变退出运行时，另一台主变容量可满足所有负荷70%-80%的需要，且三
绕组变压器的中低压侧容量分别为63000/31500KVA的额定容量也可以满足
.专业.整理.
110KV与35KV两个电压等级之间有功与无功的相互交换要求，故变压器的选择
满足要求。
2、站用变负荷计算
由：
S20.5%（S0S1）0.5%（3917228840）340.06KVA
P
Q
2
S
2Cos
340.06
0.88
299.2528Kw
2
S
2Sin
340.06
0.47
159.8282Kvar
知：
由于选用两台站用变压器，并且需要留有10%的裕度以及考虑其5%的
站用电损耗，同时系数取0.9，所以：
S站用变0.5S21.051.10.9176.75KVA
考虑该变电站5-10年站用负荷10%的发展有：
S站用变0.5S21.051.11.10.9194.4KV2A
Smax340.060.9306.05KVA
站用变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率，每
台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因为故障被断开后，其
站用负荷由完好的站用变压器承担。
故站用变压器选用两台SC（B）10-160/20（10）型变压器能够满足设计要求。
二、短路电流计算
1、短路计算的目的、规定与步骤
1.1短路电流计算的目的
在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。
.专业.整理.
其计算的目的主要有以下几方面：
（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。
（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。
例如：
计算某一时刻的短路电流有效值用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电
抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短
路电流冲击值，用以校验设备动稳定。
（3）在设计屋外高压配电装置时，需按照短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。
1.2短路计算的一般规定
（1）计算的基本情况
1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行；
2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；
3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间；
4）所有电源的电动势相位角相等；
5）应考虑对短路电流值有影响的所有原件，但是不考虑短路点的电弧电阻。
对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以
考虑。
（2）接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
.专业.整理.
1.3计算步骤
（1）选择计算短路点
（2）画等值网络图
1）首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻
2）选取基准容量SB和基准电压UB（一般取各级的平均电压）
3）将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗
4）绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号
（3）化简等值网络：
为计算不同短路点的短路值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗（即转
移电抗Xad）
（4）求计算电抗Xjs
（5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线仅做到
Xjs=3.5）
（6）计算无限大容量（或Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量
（7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量
2、变压器的参数计算及短路点的确定
2.1变压器参数的计算
基准值的选择：
SB100MVA,UB220KV
（1）主变压器三绕变参数的计算
由主变参数可知：
U
12%
9.1;U1
3%33.5;U2
3%
22，则
U1%
1（U1
2%
U1
3%
U2
3%）
1（9.1
33.5
22）
10.3
2
2
U2%
1
2%
U2
3%
U1
3%）
1
22
33.5）
1.2
（U1
（9.1
2
2
.专业.整理.
U3%
1（U1
3%
U23%
U12%）
1（33.5229.1）23.2
2
2
*
U1%
SB
10.3
100
X1
100
SN1
100
0.163
63
*
U2%
SB
1.2
100
0.019
X2
100
SN2
100
63
*
U3%
SB
46.4
100
X3
0.368
100SN310063
（2）站用变压器参数的计算
查站用变压器参数知UK%
6.0,故站用变压器绕组电抗标幺值为
:
XT
*UK%
（UN）2
SB
（U1
）2
6.0
（
38.5
）2
100
（
220
）2
17.64
100
UB
SN
U3
100
220
0.34
38.5
（3）系统等值电抗的计算：
SB
1
100
XL10.4L1
3
0.480
20.022
UB2
220
2.2短路点的确定
此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，由于线路首端短路时
其短路最为严重，因此短路计算电压按照线路首端电压考虑，即短路计算电压取比
线路额定电压高5%。
依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：
.专业.整理.
图2.1系统等值网络图
2.3各短路点的短路计算
（1）短路点d-1短路计算
等值网络图如右：
Id-1
SB
100
0.25KA
3Ud1
3
1.05
220
Id（3）1*
1
1
j45.45
XL1*
0.022
三相短路电流
Id（3）1
Id（3）1*
Id
10.2545.4511.36KA
三相短路容量
Sd（3）1
3UcId（3）1
3
1.05
22011.364545.17MVA
短路冲击电流
ish
2.55I（d
3）1
2.55
11.36
28.968KA
Ish
1.51Id（3）1
1.51
11.36
17.15KA
.专业.整理.
（2）短路点d-2短路计算等值网络图如下:
Id-2
SB
100
0.50KA
3Ud
31.05110
2
Xd2*
j0.022
1
j0.094
（0.1630.019）
2
（3）
1
1
10.64
Id2*
Xd2*
0.094
三相短路电流
（3）
（3）
Id
20.5010.645.32KA
Id2
Id2*
三相短路容量
Sd（3）2
3UcId（3）2
3
1.051105.321064MVA
短路冲击电流
ish
2.55I（d
3）2
2.55
5.32
13.56KA
Ish
（3）
1.51
5.32
8.03KA
1.51Id
2
.专业.整理.
（3）短路点d-3短路计算等值网络图如下:
Id-3
SB
100
1.57KA
3Ud
31.0535
3
Xd3*
j0.022
1
j0.2875
（0.1630.368）
2
Id（3）3*
1
1
3.48
Xd3*
0.2875
三相短路电流
（3）
（3）
Id
31.573.48
5.46KA
Id3
Id3*
三相短路容量
Sd（3）3
3UcId（3）3
3
1.05
35
5.46347.5MVA
短路冲击电流
ish
（3）
2.55
5.46
13.92KA
2.55Id
3
Ish
1.51Id（3）3
1.51
5.46
8.24KA
.专业.整理.
（4）短路点d-4短路计算等值网络图如下:
Id-4
SB
100
144.34KA
3Ud
3
0.4
4
Xd4*
j0.022
1
（0.1630.368）
1
17.64j9.11
2
2
Id（3）4*
1
1
0.109
Xd4*
9.11
三相短路电流
（3）
（3）
Id4
0.109
144.34
15.73KA
Id4
Id4*
三相短路容量
Sd（3）4
3UcId（3）4
3
0.4
15.73
10.89MVA
.专业.整理.
短路冲击电流
ish
（3）
2.55
15.73
40.11KA
2.55Id4
Ish
1.51Id（3）3
1.51
15.73
23.75KA
2.4短路计算表
短路电
短路计
基值
流周期
算电压
电流
总电抗
支路
短路点
分量有
标幺值
编号
名称
效值标
Xd
U（Kv）
IB（KA）
幺值
IK（3）*
C
公式
SB
1
3UC
Xd*
短路电短路电
流周期流冲击
分量有值
效值
（3）i
IK（KA）sh（KA）
IK（3）*Id2.55IK（3）
全电短路
流有容量
效值
Ish（KA）SK（3）（MVA）
1.51IK（3）
S（3）
3U
c
I
（3）
K
K
d-1
231
0.25
220kv0.022
45.45
11.36
28.968
17.15
4545.17
d-2
115.5
0.5
110kv0.094
10.64
5.32
13.56
8.03
1064
d-3
36.75
1.57
35kv
0.2875
3.48
5.46
13.92
8.24
347.5
d-4
0.4
144.34
0.4kv
9.11
0.109
15.73
40.11
23.75
10.89
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