【正文】 蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 第四 章 短路電流的計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的 在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 本設(shè)計(jì)采用單元接線，其主變壓器容量 NS 應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后選擇 ? ? ? ? MV ACO S KPS G PNGN ??????? ? （ 21） 式中 GNP —— 發(fā)電機(jī)容量 ? ?MW ?COS —— 發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù) PK —— 廠用電率 MVAS N ? —— 選擇容量為 120MVA 每單元的主變壓器為一臺(tái)，則選擇型號(hào)為 2202002020 ?SFP 型，變壓器參數(shù)如下表： 表 22 主變型號(hào)及參數(shù) 型號(hào) 額定容量 空載電流 損耗 阻抗電壓 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 （ KVA） （ %） 空載 負(fù)載 （ %） 2202002020 ?SFP 120200 0． 9 118 385 13 聯(lián)絡(luò)變壓器容量的選擇 （ 1） 聯(lián)絡(luò)變 壓器的容量 應(yīng)滿足所聯(lián)絡(luò)的兩種電壓網(wǎng)絡(luò)之間在各種運(yùn)行方式下的功率交換 （ 2）聯(lián)絡(luò)變壓器的容量一般不應(yīng)小于所聯(lián)絡(luò)的兩種電壓母線上最大一臺(tái)機(jī)組的容量，以便記最大一臺(tái)機(jī)組故障或檢修時(shí)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器來(lái)滿足本側(cè)負(fù)荷的需要；同時(shí)也可以在線路檢修或故障時(shí)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余功率輸入另一側(cè)系統(tǒng)，并且大部分都采用自耦變壓器。 無(wú)母線的主接線主要有單元接線、擴(kuò)大單元接線、橋式接線和多角形接線等。 本廠規(guī)模 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 ⑴ 發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模： ① 類型：凝汽式火電廠 ② 最終容量臺(tái)數(shù)： MW1002? ， 年hTMAX 65 00?，本廠為中型發(fā)電廠 ⑵ 本廠與電力系統(tǒng)的連接情況： ① 本廠在電力系統(tǒng)中的作用：承擔(dān)全部基荷，為主力電廠。 ⑵ 年運(yùn)行費(fèi)小。需要注意的是過(guò)于簡(jiǎn)單的接線，可能滿足不了運(yùn)行方式的要求，給運(yùn)行帶來(lái)不便，甚至增加不必要的停電次數(shù)和時(shí)間；而過(guò) 于復(fù)雜接線，則不僅增加投資，而且會(huì)增加操作步驟，給操作帶來(lái)不便，并增加誤操作的幾率。在在以國(guó)家 經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則的前提下，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)發(fā)電廠電氣主接線的基本要求是：可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 第二章 電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站設(shè)計(jì)的主體。使熱能轉(zhuǎn)換效率提高，這 是大容量火電機(jī)組提高效率的主要方向。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 2 100MW 發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 引 言 隨著高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì) ,電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用已為人所共知 ,它不僅全面的影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門的發(fā)展 ,同時(shí)也極大的影響人民的物質(zhì)與文化水平的提高，影響整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步 ,其中發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中起著重要的作用 .我國(guó)正在飛速發(fā)展， 經(jīng)濟(jì)快速 的 增長(zhǎng) 使得 對(duì)電能的需求量 在不斷提高 ， 各類發(fā)電廠的數(shù)量隨之而 增加，特別是火力發(fā)電廠依然十分重要。與同容量亞臨界火電機(jī)組比較，超臨界機(jī)組可提高效率 %，超臨界機(jī)組可提高效率約 5%。采用何種主接線形式，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定都有較大的影響。 可靠性 對(duì)于一般技術(shù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可靠性是指一個(gè)元件、一個(gè)系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及一定條件下完成預(yù)定功能的能力。 ⑶ 擴(kuò)建方便。年運(yùn)行費(fèi)包括電能損耗費(fèi)、折舊費(fèi)及大修費(fèi)、日常小維護(hù)費(fèi)。 ② 本廠與系統(tǒng)得連接情況，見(jiàn)附圖。 在以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則的前提下，結(jié)合實(shí)際情況，在滿足發(fā)電廠電氣主接線可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面的基本要求，及根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，可設(shè)計(jì)本系統(tǒng)電氣主接線具體如下： 本廠的升高電壓等級(jí)只有一級(jí)，采用的是單母線分段接線，單母線用斷路器 將 母線分段后可 進(jìn)行輪換檢修，對(duì)于重 要用戶，可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線 發(fā)生故障時(shí)，由于分段斷路器在繼電保護(hù)作用下自動(dòng)將故障段迅速切除，從而保證了正常母線段不間斷供電和不致使重要用戶停電。 本設(shè)計(jì)中采用的是 220KV 有載跳壓三繞組子耦變壓器，其參數(shù)如下表： 表 23 聯(lián)絡(luò)變壓器參數(shù) 額定容量 （ KVA） 空載損耗 （ KV） 空載損耗 (KV） 空載電流 （ %） 阻抗電壓（ %） 高－中 高－低 中－低 31500 32 121 8－ 10 28－ 34 18－ 24 設(shè)計(jì)方案的確定 方案選擇 根據(jù)工程情況、電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用、負(fù)荷情況及其他因素的影響，對(duì)發(fā)電廠的主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)， 在 節(jié)確定出本廠設(shè)計(jì)采用單母線分段、單元接線，現(xiàn)選擇另一種方案與其進(jìn)行比較，方案比較如下圖所示 : 方案一、如圖一 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 圖 2﹒ 1 發(fā)電廠方案一 方案二： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 圖 2﹒ 2 發(fā)電廠方案 方案比較 對(duì)兩方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較 表 24 經(jīng)濟(jì)比較列表 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 方案 1 方案 2 隔離開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù) 8 12 斷路器個(gè)數(shù) 5 5 母聯(lián) 0 1 母線形式 單母分段 雙母線 占地面積 小 大 主變數(shù)量 雙繞組二 臺(tái) 雙繞組二 臺(tái) 技術(shù)指標(biāo)比較 兩方案均是在安全 、可靠的前提下設(shè)計(jì)的，因此根據(jù)上表可得出方案一比方案二更經(jīng)濟(jì)，故應(yīng)選擇第一方案。其 計(jì)算的目的主要有以下幾方面： ⑴ 在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 短路種類： 一般按三相短路計(jì)算，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 壓器等回路中單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)該按嚴(yán)重情況的進(jìn)行校驗(yàn) 短路計(jì)算點(diǎn)： 在正常接線方式中，通過(guò)電器設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。 ⑺ 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。常用的網(wǎng)絡(luò)變換方法和公式列于《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料》 75P 表 4— 5表 4—6?？捎孟率綒w算： bmnmdmjs SSXX ?? ? (m=1? .n) （ 46） 式中 mnS? —— 為第 m 電源等值發(fā)電機(jī)的額定容量（ MVA） dmX? —— 為第 m 個(gè)電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗（標(biāo)玄值） mjsX? —— 為第 m 個(gè)電源至短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。 ⑵有關(guān)的幾項(xiàng)規(guī)定 ： 導(dǎo)體和電 器應(yīng)按正常運(yùn)行情況選擇，按短路條件驗(yàn)算其動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校核電器的基本使用條件。校驗(yàn)的短路電流一般取三相短路時(shí)的短路電流，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗(yàn)。隔離開(kāi)關(guān)的選擇方法與斷路器的選擇方法相同，但隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，不承擔(dān)接通和斷開(kāi)負(fù)荷電流和短路電流的任務(wù)，因此，不需校驗(yàn)額定開(kāi)斷電流和關(guān)合電流。 stt zdz 2 22// ??????? ? )(2205521 222 SKAtI t ???? tISKAtI tdz ??????? 2222 )( 故滿足要求 故 220KV 母線側(cè)的隔離開(kāi)關(guān) 27QS 、 28QS 、 29QS 、 30QS 的型號(hào)都選擇GDGGW 2 0 2 06 ? 型。當(dāng)繼電保護(hù)有特殊要求時(shí)，應(yīng)采用專用的電流互感器。查《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)資料》 112P 圖 15? ， st ? 得曲線的stz ? 。 ③ 線路：當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路斷路器外側(cè)有無(wú)電壓，供同期和自動(dòng)重合閘使用，該側(cè)裝一臺(tái)單相電 壓互感器。 根據(jù)《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)資料 》 131p 表 511查得電流互感器所供儀表類型： 表 58常用測(cè)量?jī)x表技術(shù)數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 儀表名稱 型 號(hào) 電壓線圈 準(zhǔn)確等級(jí) 線圈電 壓 ??V ?cos 每相消耗 功率 ? ?VA 線圈數(shù)目 電壓表 1T1A 100 1 1 三相有功功率表 1D1W 100 1 2 三相無(wú)功功率表 1D1VAR 100 1 2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 38 三相三線有功電度表 82 ,1 DSDSDS 100 2 三相三線無(wú)功電度表 82 ,1 DXDXDX 100 2 由上表可確定電流互感器工作的最高準(zhǔn)確度等級(jí)為 。在 4000A 至 8000A時(shí)，一般選用 槽形導(dǎo)體。根據(jù)《 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考 資料 》 144P 表 517 得 ?K =1，根據(jù)上式可得出yg IKI ??max. ? yI ? ?K ? yI ? 331（ A） （ 2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 JIS gj max.? （ 54） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 40 式中 J導(dǎo)體的電流密度 根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)： 年hT 650 0max ?,查《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)資料》541P 表 185? 得鋁裸導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度 ? ? mmAJ ? ，則 2m a x. mmJIS gj ??? 根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)資料》 141P 表 513選擇導(dǎo)線的型號(hào)及參數(shù)如表： 表 512 鋼芯鋁絞線 型號(hào) 最高溫度下長(zhǎng)期允許載流量 70? C 80? C LGJ400 835 840 （ 3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 校驗(yàn)公式：dztCISS ??? m in（ 2mm ） 式中 minS 根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小允許截面（ 2mm ） C熱穩(wěn)定系數(shù) ?I 穩(wěn)態(tài)短路電流（ KA） dzt 短路電流等值時(shí)間（ s） //// ????II? 查《發(fā)電廠電氣部分課程 設(shè)計(jì)資料》 112P 圖 15? ， st ? 得曲線的 stz ? 。 10KV 母線的選擇 ： （ 1）型式 選擇：最大持續(xù)工作電流： )( os3 a x AU SIINNNg ??? ????? ? 由此可知選擇槽形導(dǎo)體 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 41 （ 2）按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面 S。容量 200 至 225MW 發(fā)電機(jī)的封閉母線，一般采用定型產(chǎn)品，如選用非定型產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)體和外殼發(fā)熱、應(yīng)力、以及絕緣子抗彎的計(jì)算，并校驗(yàn)固有振動(dòng)頻率。