【文章內(nèi)容簡介】 站畢業(yè)設計 第 11 頁 共 37 頁 第 三 章 短路電流計算 短路電流計算的主要目的 電力系統(tǒng)短路電流計算的主要目的 : (1) 電氣主接線方案的比較和選 擇； (2) 電氣設備和載流導體的選擇； (3) 選擇繼電保護裝置和整定計算； (4) 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； (5) 系統(tǒng)運行和故障情況的分析。 計算的假定條件 短路電流實用計算中，作如下假設： （ 1）系統(tǒng)在正常工作是三相是對稱的。 （ 2）電力系統(tǒng)各元件的磁 路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無關，所以在計算中可以應用疊 加原理。 （ 3）電力系統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計，但在短路電流的衰減時間常數(shù)時應計及電阻的作用。 （ 4）輸電線路的電容忽略 不計。 （ 5）變壓器的勵磁電流忽略不計，相當于勵磁阻抗回路開路，這樣可以簡化變壓器的等值電路。 （ 6）電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機電動勢的相位在短路過程中都相同，頻率與正常工作是相等。 短路電流計算一般規(guī)定 計算的基本情況 1) 系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行； 2) 所有同步電機都自動調(diào)整勵磁裝置； 3) 短路的所有電源電動勢相位相同。 第 12 頁 共 37 頁 接線方式 計算短路電流所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線式。 短路種類 一般按三相短路計算。 短路計算點 選取母線為短路計算點。 短路電流計算步驟 選擇短路點； 繪出等值網(wǎng)絡，并將各元件電抗統(tǒng)一編號； 化簡等值網(wǎng)絡，求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗； 計算電抗 Xjs； 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值； 計算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標幺值； 計算短路電流周期分量有名值； 計算短路電流的周期分量； 繪制短路電流計算結(jié)果表。 計算公式 元件參數(shù)計算 發(fā)電機 GNBdG SSXX ?? 式中 GX? —— 發(fā)電機電抗標么值； dX —— 發(fā)電機次暫態(tài)電抗； BS —— 基準容量 (一般取 100 或 1000)， AMV? ； NGS —— 發(fā)電機的額定容量， AMV? 。 ? ?NBkT SSUX 100%?? 河海大學云南函授站畢業(yè)設計 第 13 頁 共 37 頁 式中 TX? —— 變壓器電抗標么值； ? ?%kU —— 變壓器短路電壓百分數(shù)或阻抗電壓百分數(shù)， %； NS —— 變壓器額定容量， MV A。 ? ? ? ?? ? NBT SSUX 100 %2121 ??? ? 式中 ? ?21??TX —— 分裂變壓器高壓繞組與一個低壓繞組間的電抗標么值； ? ?? ?%21?U —— 分裂變壓器半穿越電抗百分數(shù)， %； NS —— 分裂分壓器的額定容量。 網(wǎng)絡變換 兩支路有源網(wǎng)絡等值變換 211221 XX XEXEE ???? 2121 XX XXX ??? 式中 ?E —— 合并后的等值電源 ?X —— 合并后的等值電抗 (a) 變換前的網(wǎng)絡 (b)變換后的網(wǎng)絡 圖 網(wǎng)絡變換圖 Y/Δ等值變換 Y/Δ網(wǎng)絡變換如圖所示： 1?E 2?E ??E 1?X 2?X ??X 第 14 頁 共 37 頁 (a) Y 形網(wǎng)絡 (b) Δ形網(wǎng)絡 圖 網(wǎng)絡變換圖 Y Y/Δ變換 3212112 XXXXXX ??? 1323223 XXXXXX ??? 2131331 X XXXXX ??? Δ / Y 變換 31231231121 XXX XXX ??? 31231223122 XXX XXX ??? 31231231233 XXX XXX ??? 計算電抗 )/( 111 BNkjs SSXX ?? 1 13 2 3 21X 3X 31X 12X 河海大學云南函授站畢業(yè)設計 第 15 頁 共 37 頁 )/( 222 BNkjs SSXX ?? ? ? 式中 kX1 、 kX2 ? —— 等值電源 2? 短路點的轉(zhuǎn)移電抗 1?NX 、 2?NX ? —— 等值電源 2? 的額定容量， AMV? 。 短路點短路電流周期分量有效值的計算 BsNtNtt IIIIIII ????? ??? 2211 其中 )3/(11 kavNN USI ??? ? )3/(22 kavNN USI ??? ? ? ? )3/( kavBB USI ?? 式中 kavU? —— 短路點 k所在電壓級的平均額定電壓， kV； 1?NI 、 2?NI —— 歸算至短路點電壓級各等值電源 的額定電流， kA。 短路的沖擊電流 39。39。impIk?shi 式中 39。I —— 起始次暫態(tài)電流； impk —— 沖擊系數(shù)，一般取 。 電流分布系數(shù)及轉(zhuǎn)移電抗 用單位電流法可以比較方便地求得開式網(wǎng)絡各支路的電流分布系數(shù)和轉(zhuǎn)移抗。如圖 (a)的網(wǎng)絡 ,令 0321 ??? ??? EEE ,在短路點 ??3k 加電動勢 kE? ,使之將圖 (a)網(wǎng)絡等效變?yōu)閳D (b)等值網(wǎng)絡。在此網(wǎng)絡中可使 11??I 為單位電流，則有 第 16 頁 共 37 頁 212112 // XXXXII ?? ， 214 III ?? ? ? 344113 / XXIXII ?? ， 34 IIIk ?? 根據(jù)電流分布系數(shù)的定義，各支路的電流分布系數(shù)為 kk IIIC /1/11 ?? kIIC /22 ? kIIC /33 ? (a) 網(wǎng)絡圖 (b)等值網(wǎng)絡 圖 用單位電流法求電流分布系數(shù) 從而得各支路的轉(zhuǎn)移電抗為 11 /CXX kk ?? 22 /CXX kk ?? 33 /CXX kk ?? 式中 ? ? 53421 //// XXXXXX k ???? 為短路回路總等值電抗。 短路電流計算 視系統(tǒng)為無限大容量電源，即 ??S ，已經(jīng) 220kV 母線與系統(tǒng)聯(lián)系的線路1?E 2?E 3?E 1X 2X 3X 4X 5X 1X 2X 3X 4X 5X kE 1?I 2?I 3?I kI? 河海大學云南函授站畢業(yè)設計 第 17 頁 共 37 頁 長度為 70km，線徑按 300mm2的雙分裂導線考慮，發(fā)電機超瞬態(tài)電抗按 Xd=21%計算。取 MVASB 100? ， navB UU ?? 。 取 1??E ，并將各元件電抗編號，做出等值網(wǎng)絡如圖 所示。這是純電抗等值網(wǎng)絡， 圖中電抗值前的 j 均已略去，并將電抗下標“ *”也略去，相應的運算以實數(shù)運算。 圖 短路電流計算等值網(wǎng)絡 第 18 頁 共 37 頁 短路電流計算結(jié)果匯總表 31 短路點 短路電流 I″ （ kA） 沖擊電流 ich(kA) 全電流Ich(kA) 0″ ″ 2″ 4″ 0 0 d1點 220kV 側(cè) 7. 207 7. 031 18. 347 d2點 110kV 母線 4. 706 4. 226 11. 98 7. 106 d3點 母線 60. 17 52. 33 153. 168 90. 855 第 四 章 電氣一次設備的選擇 電氣設備選擇的一般條件 電氣設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內(nèi)容之一，在選擇時應根據(jù)實際工作特點，按照有關 設計規(guī)范的規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術先進、 經(jīng)濟 、 合理。為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件，按正常工作條件 選擇， 包括：電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件 選擇 包括動穩(wěn)定、熱 穩(wěn)定校驗；按工作 環(huán)境 條件 選擇，包括 溫度、濕度、海拔等 的 選擇。 按正常工作條件選擇 額定電壓 高壓電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設備允許最高工作電壓 Ualm 不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。一般電氣設備允許的最高工作電壓可達 ~，而實際電網(wǎng)的最高運行電壓 Usm一般不超過 因此在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓的額定電壓 UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓 UNs 的條件選擇，即 河海大學云南函授站畢業(yè)設計 第 19 頁 共 37 頁 UN ≥ UNs 額定電流 電氣設備的額定電流 IN 是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許通過電流。 IN應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流 ，即 IN ≥ Imax 環(huán)境條件對設備選擇的影響 (1) 海拔高度的影響 當?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和溫度相應減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降。一般非高原型的電氣設備使用環(huán)境的海拔高度不超過 1000m，當海拔在 1000～ 3500m 范圍內(nèi)，若海拔比制造廠家規(guī)定值每升高 100m，則電氣設備允許最高工作電壓要下降 1%。 (2) 溫度的影響 電氣設備的額定電流是指在基準環(huán)境溫度下，允許長期通過的是最大工作電流。我國生產(chǎn)的電氣設備一般使用的額定環(huán)境溫度 C?? 400 ?? ，如周圍環(huán)境溫度高于 C?40? （但 ≤ C?60? ）時，其允許電流一般可按每增高 C?1 ，額定電流可增加 %，但其最大電流不得超過額定電流的 20%。 按短路狀態(tài)校驗 短路熱穩(wěn)定校驗 短路電流通過電器時，電氣設備各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件 tIt2 ≥ kQ 式中 kQ —— 短路電流產(chǎn)生的熱效應， ? ? skA?2 ； tI 、 t —— 電氣設備允許通過的熱穩(wěn)電流和時間， kA、 s。 其中 ktktkk tIIIQ 12102 2/2 2/2 ??? brprk ttt ?? ainbr ttt ?? 第 20 頁 共 37 頁 式中 kt —— 短路的計算時間， s prt —— 繼電保護動作時間，一般取后備保護動作時間 ； brt —— 斷路器的全開斷時間， s； int —— 斷路器固有分閘時間， SF6斷路器一般為 ； at —— 斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，約為 ～ ； 可見，短路的計