【文章內(nèi)容簡介】 WP ??????? )( KWP ??????? ?????? ?? PPKS （ KVA） 由以上數(shù)據(jù)查表得選擇所用變的型號及相關參數(shù)如下表 12 所示： 29 表 22 型號 額定電壓 (kV) 額定容量（ KVA） 連接 組別 損耗（ KW） 阻抗電壓 空載電流 高壓 低壓 空載 負載 S9100/35 %535? 100 Yyn0 % % S9 80 Yyn0 % % 第三章 短路電流的計算 31 短路的基本知識 電力系統(tǒng)正常運行方式的破壞多數(shù)是由于短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運行時的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達幾萬甚至幾十萬安。因此，在變電所設計中必須全面 地考慮短路故障各種影響。 變電所中各種電器設備必須能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動力的影響而損壞。例如，斷路器必須能斷開可能通過的最大短路電流；電流互感器應有足夠的過電流倍數(shù)；母線效驗短路時要承受最大應力；接地裝置的選擇也與短路電流的大小有關等。 30 短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運行方式時必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時還會出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點處尤為嚴重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護設備安全，繼電保護裝置必須整定在主回路通過短路電流的準確動作。 由于上述原因，短路電流 計算稱謂變電所電氣部分設計的基礎。選擇電氣設備時通常用三相短路電流，效驗繼電保護動作靈敏度時用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流。工程設計主要計算三相短路電流。 32 計算短路電流的目的 短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統(tǒng)的設計，設備的選擇以及系統(tǒng)運行中，都應該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后腰盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術的基本問題之一，無論從設計、制造、安裝、運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計算 短路電流的方法。 短路電流計算具體目的是； （ 1） 選擇電氣設備。電氣設備，如開關電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設備的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗是以短路電流計算結(jié)果為依據(jù)的。 31 （ 2） 繼電保護的配置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護以及繼電保護裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網(wǎng)絡各支路中的分布，并要作多種運行方式的短路計算。 （ 3） 電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電所的主接線設計中，往往遇到這樣的情況： 有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經(jīng)濟的方案，因此，在比較和評價方案時，短路電流計算是必不可少的內(nèi)容。 （ 4） 通信干擾。在設計 110KV 及以上電壓等級的架空輸電線時，要計算短路電流，以確定電力線對臨近架設的通信線是否存在危險及干擾影響。 （ 5） 確定分裂導線間隔棒的間距。在 500KV 配電裝置中，普遍采用分裂導線做軟導線。當發(fā)生短路故障時，分裂導線在巨大的短路電流作用下，同相次導線間的電磁力很大，使導線產(chǎn)生很大的張力 和偏移，在嚴重情況下，該張力值可達故障前初始張力的幾倍甚至幾十倍，對導線、絕緣子、架構(gòu)等的受力影響很大。因此，為了合理的限制架構(gòu)受力，工程上要按最大可能 出現(xiàn)的短路電流確定分裂導線間隔的安裝距離。 短路電流計算還有很多其他目的，如確定中性點的接地方式，驗 32 算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計算軟導線的短路搖擺，輸電線路分裂導線間隔棒所承受的向心壓力等。 33 短路電流實用計算的基本假設 考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況，要進行準確的短路計算是相當復雜的，同時對解決大部分實際問題，并不要求十分精確的計算結(jié)果。例如，選 擇效驗電氣設備時，一般只需近似計算通過該設備的最大可能的三相短路電流值。為簡化計算，實用中多采用近似計算方法。這種近似計算法在電力工程中被稱為短路電流實用計算。它是建立在一系列的假設基礎上的，其計算結(jié)果稍偏大。短路電流實用計算的基本假設如下： （ 1） 短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是對稱的三相系統(tǒng)。 （ 2） 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機電勢的相角在短路過程中都相同，頻率與正常工作時相同。 （ 3） 變壓器的勵磁電流和電阻、架空線的電阻和相對地電容均略去，都用純電抗表示。次假設將復數(shù)運算簡化為代數(shù)運算。 （ 4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。即各元件的參數(shù)不隨 電流而變化，計算可應用疊加原理。 （ 5） 對負荷只作近似估計，由于負荷電流一般比短路電流小得多，近似計算中，對離短路點較遠的負荷忽略不計，只考慮在短路點附近的大容量電動機對短路電流的影響。 （ 6） 短路故障時金屬性短路，即短路點的阻抗為零。 33 短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，由斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)的縱向故障。電力系統(tǒng)中僅有一處出現(xiàn)故障稱簡單故障，若同時有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱復雜故障。 34 短路電流的計算步驟 把該變電站主接線圖中去掉不參與短路電流計算的開關設備，得到短路電流計算圖如 31 所示 1U =35kv 1K 2U =10 kV 2K 電力系統(tǒng) 架空線路 變壓器 ??S kml 6? kvAS N 8000? kmX / ??? %?kU 圖 31 求各元件的電抗標么值，取 BS =100MVA， avrUUB ? 34 線路： 220 ?????? av rBL U SlXX 變壓器： % ?????? NBKT SSUX 當在 K1 處發(fā)生三相短路時，作出等值電路圖，如圖 32所示 ?LX1 1K ?LX2 最大運行方式下電源至短路點的總電抗為： ???? ???? LL XXX 無限大容量電源 1??E 短路電流周期分量的標么值 1// ??? ???? XEI 有名值 )(?????? ?? 35 沖擊電流 )( // KAIKi i mpi mp ????? 短路全電流最大有效值 )()()1(21 22// KAKII i mpi mp ????????? 短路容量 )(1 1 4 0 0// M V AISS B ???? ? 最小運行方式下電源至短路點的總電抗為 : ??X = ?LX = 無限大容量電源 ?E =1 短路電流周期分量的標么值 1// ???I 有名值 )(????? ? 沖擊電流 )( // KAIKi i mpi mp ????? 短路容量 )(5 7 0 0// M V AISS B ???? ? 當在 K2 處發(fā)生三相短路時，作出等值電路圖如下 33所示 36 ?LX1 ?TX3 1K ?LX2 ?TX4 最大運行方式下電源至短路點的總電抗為 )()X)/ / (XX(XX T4L2T3L1 ??????? ?????? 無限大容量電源 ?E =1 短路電流周期分量的標么值 1I // ??? ???? XE 有名值 )( ????? ? 沖擊電流 )( // KAIKi i mpi mp ????? 短路全電流最大有效值 )()()1(21 22// KAKII i m pi m p ????????? 短路容量 )(1 7 0 0// M V AISS B ???? ? 37 最小運行方式下電源至短路點的總電抗為 1 1 7 ????? ???? TL XXX 無限大容量電源 ?E =1 短路電流周期分量的 標么值 1// ???? ??? XEI 有名值 )( ????? ? 沖擊電流 )( // KAIKi i mpi mp ????? 短路全電流最大有效值 )()()1(21 22// KAKII i m pi m p ????????? 短路容量 )(???? ? 短路電流計算結(jié)果表 短路點 運行方式 電源至 短路點電 抗標么短路電 流周期分 量有名沖擊電流 imp（ KA） 全電流impI （ KA） 短路容量 S（ MVA） 38 值 ??X 值 //I（ KA） K1 最大 1140 最小 570 K2 最大 179 最小 90 第四章 設備的選擇與校驗 41 電氣選擇的一般條件 正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證 安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。 盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是相同的。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 411 按正常工作條件選擇導體和電器 39 ㈠、額定電流 導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度 ?? 下，導體和電器的長期允許電流 yI （或額定電流 eI ）應不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 maxgI ，即： yg II ?max （或 eI ） 由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低 5%時，出力保持不變，故其相應回路的 maxgI = eI （ eI 為電機的額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母 線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的 maxgI ；母線分段電抗器的maxgI 應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流；出線回路的 maxgI 除考慮線路正常負荷電流（包括線路損耗）外，還應考慮事故時 由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。 此外，還應按電器的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對導體和電器進行種類（屋內(nèi)或屋外）和型式的選擇。 ㈡、額定電壓和最高工作電壓 導體和電器所在電網(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 ewU ，故所選電器和電纜允許最高工作電壓 maxyU 不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓 maxgU ，即： maxmax gy UU ? 一般電纜和電器允許的最高工作電壓：當額定電壓在 220KV 及以下時為 eU ；額定電壓為 330~500KV 時為 eU 。而實際電網(wǎng) 40 運行的 maxgU 一般不超過 eU ，因此在選擇設備時，一般可按照電器和電纜的額定電壓 eU ，不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓 ewU 的條件選擇，即： ewe UU ? ㈢、按當?shù)丨h(huán)境條件校核 在選擇電器時，還應考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，當溫度、風速、濕度、 污穢等級、海拔高度、地震強度和覆冰厚度等條件超過一般電器使用條件時，應向制造部門提出要求或采取相應的措施。例如，當?shù)睾０胃叨瘸^制造部門規(guī)定之值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應減小，是空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當海拔在1000~3500m 范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高 100m，則最大工作電壓要下降 1%。當最高工作電壓不能滿足要求時，應采用高原型電氣設備，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于 110KV 以下電氣設備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔 2022m 以下使用。 當周圍環(huán)境溫度 ? 和導體（或電器）額定環(huán)境溫度 ?? 不等時，其長期允許電流 yI 可按下式修正： Yyyyy KIII ?????????? 式中 K—— 修正系數(shù)； 41 y? —— 導體或電氣設備正常發(fā)熱允許最高溫度，當導體用螺栓連接時， y? =70℃。 我國目前生產(chǎn)的電氣設備的額定環(huán)境溫度 ?? =40℃。如周圍環(huán)境高于 40℃（但不大于 60℃）時，其允許電流一般可按每增高 1℃，額定電流減少 %進行修正；當環(huán)境溫度低于 40℃時，環(huán)境溫度每降低 1℃，額定電流可增加 %，但其最大負荷不得超過額定電流的20%。 我國生產(chǎn)的裸導體的額定環(huán)境溫度 ?? 為 25℃，當裝置地點環(huán)境溫度在5~50℃范圍內(nèi)變化時，導體允許通過的電流可按上式修正。此外，當海拔高度上升時，日照強度相應增加，故屋外載流導體如計及日照影響時，應按海拔和溫度綜合修正系數(shù)對載流量進行修正。 412 按短路情況校驗 ㈠ 、 短路