【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析，而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，還要計(jì)算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種運(yùn)行方式的短路計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當(dāng)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(jì)的方案，因此，在比較和評(píng)價(jià)方案時(shí)，短路電流計(jì)算是必不可少的內(nèi)容。（4） 通信干擾。在設(shè)計(jì)110KV及以上電壓等級(jí)的架空輸電線時(shí)，要計(jì)算短路電流，以確定電力線對(duì)臨近架設(shè)的通信線是否存在危險(xiǎn)及干擾影響。（5） 確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距。在500KV配電裝置中，普遍采用分裂導(dǎo)線做軟導(dǎo)線。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，分裂導(dǎo)線在巨大的短路電流作用下，同相次導(dǎo)線間的電磁力很大，使導(dǎo)線產(chǎn)生很大的張力和偏移，在嚴(yán)重情況下，該張力值可達(dá)故障前初始張力的幾倍甚至幾十倍，對(duì)導(dǎo)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(dǎo)線間隔的安裝距離。（6） 此外，短路電流計(jì)算還有很多其他目的，如確定中性點(diǎn)的接地方式，驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺，輸電線路分裂導(dǎo)線間隔棒所承受的向心壓力等。43短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行準(zhǔn)確的短路計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)解決大部分實(shí)際問(wèn)題，并不要求十分精確的計(jì)算結(jié)果。例如，選擇效驗(yàn)電氣設(shè)備時(shí)，一般只需近似計(jì)算通過(guò)該設(shè)備的最大可能的三相短路電流值。為簡(jiǎn)化計(jì)算，實(shí)用中多采用近似計(jì)算方法。這種近似計(jì)算法在電力工程中被稱(chēng)為短路電流實(shí)用計(jì)算。它是建立在一系列的假設(shè)基礎(chǔ)上的，其計(jì)算結(jié)果稍偏大。短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)如下：（1） 短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是對(duì)稱(chēng)的三相系統(tǒng)。（2） 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)的相角在短路過(guò)程中都相同，頻率與正常工作時(shí)相同。（3） 變壓器的勵(lì)磁電流和電阻、架空線的電阻和相對(duì)地電容均略去，都用純電抗表示。次假設(shè)將復(fù)數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)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(jì)算可應(yīng)用疊加原理。（5） 對(duì)負(fù)荷只作近似估計(jì)，由于負(fù)荷電流一般比短路電流小得多，近似計(jì)算中，對(duì)離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)的負(fù)荷忽略不計(jì)，只考慮在短路點(diǎn)附近的大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響。（6） 短路故障時(shí)金屬性短路，即短路點(diǎn)的阻抗為零。短路故障稱(chēng)為電力系統(tǒng)的橫向故障，由斷線造成的故障，稱(chēng)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(chēng)簡(jiǎn)單故障，若同時(shí)有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱(chēng)復(fù)雜故障。44短路電流的計(jì)算對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的短路電流，從50年代以來(lái)，我國(guó)電力部門(mén)曾長(zhǎng)期采用從前蘇聯(lián)引進(jìn)的一種運(yùn)算曲線來(lái)計(jì)算任意時(shí)刻的短路電流。所謂運(yùn)算曲線，是按我國(guó)電力系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)得到汽輪發(fā)電機(jī)的參數(shù)，逐個(gè)計(jì)算在不同阻抗條件下，某時(shí)刻t的短路電流，然后取所有這些短路電流的平均值，作為運(yùn)行曲線在某時(shí)刻t和計(jì)算電抗Xjs情況下的短路電流值。運(yùn)算曲線包括兩種方法，即同一變化法和個(gè)別變化法。本題目中采用同一變化法對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。441 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖442 參數(shù)計(jì)算 選擇基準(zhǔn)值：=1000MVA；=；=。選擇短路計(jì)算點(diǎn)：在等值網(wǎng)絡(luò)中選3個(gè)短路點(diǎn)，110KV母線（d1處），35KV母線（d2處），10KV母線（d3處）在圖1—4—1中已分別標(biāo)出。443 短路電流的計(jì)算電力系統(tǒng)示意圖如下：參數(shù)計(jì)算：選取基值：=1000MVA；=；=。110KV：==35KV：==10KV：==線路阻抗：= ——乙段 =10=——乙段 =70=——甲段 =50=市——甲段 =10=市——系段 =10=對(duì)于：======對(duì)于：======主變：=====0===作系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖并化簡(jiǎn)，如下圖所示： E E k k E k k k E短路點(diǎn)的選擇如上圖所示點(diǎn)短路電流的計(jì)算 E k 有源網(wǎng)絡(luò)并聯(lián) 注：公式： 等電勢(shì)有源網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)： 查汽輪機(jī)運(yùn)算曲線 =點(diǎn)短路電流計(jì)算由上面簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)可得下圖： = 點(diǎn)短路電流計(jì)算由以上化簡(jiǎn)基礎(chǔ)可得下圖： = 短路電流計(jì)算列表短路點(diǎn)(KA)(KA)(KA) (KA)(KA)(KA)i(KA) kk.0209k其中上表中110KV K點(diǎn)短路電流I及I中的t由后面110KV斷路器選擇時(shí)確定 t=++=河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第五章 主要電氣設(shè)備選擇第五章 主要電氣設(shè)備選擇由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：⑴ 應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。⑵ 應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。⑶ 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。⑷ 同類(lèi)設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。⑸ 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。⑹ 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。校驗(yàn)的一般原則：⑴ 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。⑵ 用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。⑶ 短路的熱穩(wěn)定條件 Qdt——在計(jì)算時(shí)間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S）It——t秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）T——設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間Ts按下式計(jì)算t=td+tkd式中td ——繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間（S）tkd——斷路的全分閘時(shí)間（s）⑷ 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短路時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱(chēng)動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是： 上式中 ——短路沖擊電流幅值及其有效值 ——允許通過(guò)動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值⑸ 絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。由于變壓器短時(shí)過(guò)載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。高壓電器沒(méi)有明確的過(guò)載能力，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí)必須符合國(guó)家有關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。技術(shù)要先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)要合理，安全要可靠，運(yùn)行要靈活，而且要符合現(xiàn)場(chǎng)的自然條件要求。所選設(shè)備正常時(shí)應(yīng)能可靠工作，短路時(shí)應(yīng)能承受多種短路效應(yīng)。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下兩個(gè)原則：①按正常工作狀態(tài)選擇；②按短路狀態(tài)校驗(yàn)。按正常工作狀態(tài)選擇的具體條件：（1） 額定電壓：電氣設(shè)備的最高允許工作電壓不得低于裝設(shè)回路的最高運(yùn)行電壓。所以一般可以按照電氣設(shè)備的額定電壓Ue不低于裝設(shè)地點(diǎn)的電網(wǎng)的額定電壓Uew: Ue≥Uew（2） 額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流Ie不得低于裝設(shè)回路最大持續(xù)工作電流Imax: Ie≥Imax。計(jì)算回路的Imax應(yīng)該考慮回路中各種運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流：變壓器回路考慮在電壓降低5％時(shí)出力保持不變，所以Imax＝ Iet。母聯(lián)斷路器回路一般可取變壓器回路總的Imax；出線回路應(yīng)該考慮出線最大負(fù)荷情況下的Imax。按短路狀態(tài)校驗(yàn)的具體條件：（1） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路電流通過(guò)所選的電氣設(shè)備時(shí)，其熱效應(yīng)不應(yīng)該超過(guò)允許值：Qy≥Qd（2） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：所選電氣設(shè)備通過(guò)最大短路電流值時(shí)，不應(yīng)因短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)而造成變形或損壞：ich≦idw51 母線的選擇110KV側(cè)選擇圓形截面，能有效防止電暈，因?yàn)閳A形母線消除了電場(chǎng)集中的現(xiàn)象,35KV屋外配電裝置、10KV的屋內(nèi)配電裝置，選擇矩形截面母線，其原因是：同樣截面的矩形母線周長(zhǎng)比圓形母線的周長(zhǎng)要長(zhǎng)，散熱面積大，冷卻條件好；其次，由于集膚效應(yīng)的影響，矩形母線的電阻比圓形的小，因而，在同一允許工作電流下，矩形母線截面要比圓形母線的截面積小，用金屬量少。因此，屋內(nèi)配電裝置中采用矩形截面母線比圓形截面母線優(yōu)越。導(dǎo)線的選擇（1）選擇母線的形式：由于鋼芯鋁絞線的耐張性能比單股鋁母線好，在允許電流相同時(shí)，其直徑比單股母線直徑大，其表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度小于單股母線，機(jī)械強(qiáng)度較大，集膚效應(yīng)大，可以防止電暈的產(chǎn)生，并且可以使變電站的屋外配電裝置簡(jiǎn)單、投資少、比較經(jīng)濟(jì)，所以可采用鋼芯鋁絞線。（2）放置形式：水平放置 相間距離： a = L=1m (3)按經(jīng)濟(jì)電流密度法來(lái)選擇母線截面積511 110kV側(cè)母線選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇母線截面： 式中： 經(jīng)濟(jì)截面 ，：正常工作情況下電路中的最大長(zhǎng)期工作電流A J：經(jīng)濟(jì)電流密度 ，A/最大長(zhǎng)期工用電流=====(A)因?yàn)樽畲罄眯r(shí)數(shù)：(h/a)5000h/a取J=106A/m2===(mm2)查θ=25℃,其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表403所示。表403 LGJ型鋼芯鋁絞線參數(shù)表標(biāo)稱(chēng)截面（mm2）結(jié)構(gòu)尺寸（mm）計(jì)算截面（mm2）計(jì)算外徑（mm）鋁股鋼芯鋁股鋼芯電線鋼芯185287校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定性：最小允許截面積 =圓形鋁和銅母線直徑在20mm以下時(shí)=1；截面超過(guò)以上個(gè)數(shù)值時(shí)值可查設(shè)計(jì)手冊(cè)，本母線=。實(shí)際環(huán)境溫度為37℃，母線平放，母線計(jì)算溫度為25℃，允許最高溫度為70℃。溫度修正系數(shù)為K==室溫下母線允許最大電流 =185A實(shí)際環(huán)境溫度為37℃時(shí)母線允許的電流=K=185=母線運(yùn)行時(shí)的最高溫度為37+（70－37）=℃熱穩(wěn)定校驗(yàn)查θc=70℃農(nóng)村發(fā)電廠變電站電氣部分表35得C=8710主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間=,全分閘時(shí)間包括斷路器固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間取=，=；短路時(shí)間 t=++=++=1s所以要考慮短路電流非周期分量的影響 ∵ 〉 ∴按三相短路校驗(yàn)熱穩(wěn)定性β″=1,t=由短路電流周期分量等值曲線查的=====10/8710=185 mm2所以鋼芯鋁絞線LGJ185滿足熱穩(wěn)定性的要求512 10kV母線選擇及校驗(yàn)===(A)因?yàn)樽畲罄眯r(shí)數(shù)：(h/a)3000h/a取J=106A/m2===(mm2)母線截面() 最大允許電流（A）集膚效應(yīng)25℃35℃40℃平放豎放平放豎放平放豎放12(8010)223724101950212018091965= 母線平放和母線計(jì)算環(huán)境溫度θ0=25℃查母線載流量表，選擇2(8010)(mm2)的鋁母線=890A溫度修正系數(shù)為：同理：校驗(yàn)與110kV校驗(yàn)相同查表35 C=9510按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為：= ==209同理：滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)?zāi)妇€所受的電動(dòng)力F=10 =10 =母線所受的最大彎矩M===（Nm）截面系數(shù)：W===106(m3)母線最大 計(jì)算應(yīng)力為：δzd===106Pa〈 95滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。513 10KV側(cè)出線選擇及校驗(yàn)===(A)因?yàn)樽畲罄眯r(shí)數(shù)：(h/a)5000h/a取J=106A/m2===(mm2)10kV出線校驗(yàn)與110kV母線校驗(yàn)相同。查θ=25℃,其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表403所示。表403 LGJ型鋼芯鋁絞線參數(shù)表標(biāo)稱(chēng)截面（mm2）結(jié)構(gòu)尺寸（mm）計(jì)算截面（mm2）計(jì)算外徑（mm）鋁股鋼芯鋁股鋼芯電線鋼芯185287查表35 C=8710按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為：= = =185 mm2所以鋼芯鋁絞線LGJ185滿足熱穩(wěn)定性的要求514 35kV側(cè)母線選擇因?yàn)樽畲罄眯r(shí)數(shù)： (h/a)3000h/a取J=106A/m2 ===(mm2)查θ=25℃,其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表403所示。表403 LGJ型鋼芯鋁絞線參數(shù)表標(biāo)稱(chēng)截面（mm2）結(jié)構(gòu)尺寸（mm）計(jì)算截面（mm2）計(jì)算外徑（mm）鋁股鋼芯鋁股鋼芯電線鋼芯4002819室溫下母線允許最大電流 =800A實(shí)際環(huán)境溫度為35℃時(shí)母線允許的電流=K=800=校驗(yàn)同110kV側(cè)母線校驗(yàn)相同=