【文章內(nèi)容簡介】 正常運行和故障情況下都能安全可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值。計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設備的動穩(wěn)定。，需要短路條件校驗的相間和相對地的距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。，也需要短路電流計算。（1）計算的基本情況 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行。 短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。 所有電源的電動勢相同。正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。 應考慮對短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。 （2）接線方式：計算短路電流時，所有的接線方式應是可能發(fā)生的最大短路電流的最大運行方式，而不能用在切換過程中可能出現(xiàn)并列運行的接線方式。應按本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，以及負荷增加情況。一般按三相短路計算，若發(fā)電機出口的兩相或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變器等回路中的單相或兩相接地短路較三相短路嚴重時，應按嚴重的情況校驗。 在正常接線方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點為短路計算點。本設計短路計算點選擇在變壓器110kV側的母線上和10kV母線上，母線上的短路電流在三相短路時最大。 短路電流計算的步驟 在本設計中短路電流計算采取實用計算曲線法，其具體步驟如下： ，線路，發(fā)電機在基準容量下的標幺值并繪制等值網(wǎng)絡： 本設計選擇基準容量 =100MVA ， =發(fā)電機電抗，略去網(wǎng)絡各元件的電阻輸電線路電容和變壓器的勵磁支路，只用其標幺值。無限大功率電源內(nèi)阻抗等于零，系統(tǒng)=/略去負荷，將網(wǎng)絡中的電源合成為幾組，每一組用一個等值發(fā)電機代表。無限大系統(tǒng)另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗，以及系統(tǒng)對短路點的轉移電抗。，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。，最終化成系統(tǒng)，發(fā)電機對短路點的等值電路。對發(fā)電機求出的計算電抗。并查氣輪機的曲線查出等效電流標幺值最終的短路電流為：=+ =（+）/（*） =/（**）系統(tǒng)的等值電抗圖圖31 系統(tǒng)的等值電抗圖設基準容量：，基準電壓 則基準電流： 點短路電流計算當點發(fā)生短路時，系統(tǒng)對短路點的基準電流為：短路電抗標幺值計算：， 線路LGJ—240/，則其電抗的標幺值為： 線路LGJ—240/10KM，電抗值=由原始資料給定的三繞組容量為：—31500/110 , I%=， （+—）=*（17+）==（+）=*(17+)==(+)=*(+)=0 則： ，30kMW汽輪機的電抗標幺值： 由雙繞組變壓器容量為16MVA可以查變壓器的相關手冊：SF9—16000/35，，雙繞組變壓器的電抗標幺值為：兩臺并聯(lián)的發(fā)電機的電抗標幺值為：，下面進行化簡：當點發(fā)生短路時：，對下面等值網(wǎng)絡的進行合并 圖32 等值網(wǎng)絡的合圖33 系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡查汽輪機的曲線在=：則發(fā)電機組對短路點的短路電流為：點的短路電流為系統(tǒng)對短路點的短路電流加上發(fā)電機對短路點的短路電流之和：點的沖擊電流：點短路電流計算當將所選擇的兩臺主變SFZ9—16000/110放入到系統(tǒng)中時，在上面計算的基礎上，并將兩臺變壓器合并后的電抗標幺值：圖34 兩臺主變運行等值網(wǎng)絡的合并圖當短路點在變壓器的10KV側的點時：將、進行Y—△變換：圖35 系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡查汽輪機的曲線，當=：則10KV側的短路電流： 則點的電路電流為：當1臺變壓器故障，10KV側的短路電流為：圖36 兩臺主變運行等值網(wǎng)絡的合并圖將、進行Y—△變換：圖37 系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡：當單臺變壓器運行時的10KV側的短路電流為： 所以雙臺變壓器并列時的短路電流較大。4電氣設備及母線的選擇電氣設備及母線選擇是變電所設計的主要內(nèi)容之一。正確選擇電氣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。在進行電氣設備選擇時，應根據(jù)工作實際情況，在保證可靠性的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術并注意節(jié)省選擇合適的電氣設備。其基本要求是：電氣設備要能可靠地工作，必須按正常的工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動熱穩(wěn)定。（1）電壓，其允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓即電網(wǎng)電壓，≥（2）電流，其長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流?！荩?）機械荷載，電氣設備的機械荷載安全系數(shù)有廠家提供，機械荷載須滿足安裝要求。（4）短路穩(wěn)定條件，導線或電氣設備的動、熱穩(wěn)定及設備的開斷電流，可按三相短路驗算。當單相、兩相接地較三相短路嚴重時，應按嚴重情況驗算。絕緣水平，在工作電壓及過電壓的情況下，其內(nèi)、外絕緣應保證必要的可靠性，電氣設備的絕緣水平應符合國家標準的規(guī)定。按當?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設備，在選擇電氣設備或?qū)w時要考慮設備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風速、冰雪、相對濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。校驗電氣設備的熱穩(wěn)定和開斷能力時，要必須確定短路計算時間，驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護時間和相應斷路器全開斷時間之和。 =+ =+ 其中：—繼電保護時間 —斷路器全開斷時間 —斷路器的固有分閘時間 —滅弧時間斷路器能在最嚴重的情況下開斷電流。在校驗熱穩(wěn)定時，如在選擇母線是，其短路電流時間為繼電保護的主保護時間與斷路器的全開斷時間之和，選擇負荷出線時的短路時間為后備保護時間與斷路器的全開斷時間之和。本設計的母線按最大工作電流選擇：≤ 即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該環(huán)境溫度下的導體的長期允許載流量與實際環(huán)境溫度的修正系數(shù)之積，10KV按經(jīng)濟電流密度選擇=/ 即最大持續(xù)工作電流與所選擇導線類型在相應的最大負荷利用小時數(shù)下的經(jīng)濟電流密度之比。導線的動、熱穩(wěn)定校驗：按熱穩(wěn)定校驗確定母線的最小截面： —為短路電流的非周期分量，—短路電流周期分量，—為所選擇導線的熱穩(wěn)定系數(shù)。如果計算出的小于所選擇的導線截面積即滿足熱穩(wěn)定的要求。動穩(wěn)定校驗： 其中：W—截面系數(shù) —母線單位條間應力 —母線短路沖擊電流 —，——截面形狀系數(shù)，在相應的形狀曲線上可以查到，只要條間應力加相間應力小于允許應力即滿足動穩(wěn)定要求。本設計110KV母線按， 即2倍的變壓器額定電流，選擇LGJ—150型鋼芯鋁絞線，10KV也按2倍的變壓器額定容量選擇，選擇雙條LMY—100*10鋁導條水平放置。,隔離開關的選擇原則斷路器是變電所中重要的開關器件，具有滅弧裝置，能夠開斷短路電流和負荷電流，其是母線、變壓器及線路的保護元件。斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關技術的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設計一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。本設計選擇LW6—126I/3150六氟化硫斷路器和ZN5—10/1000室內(nèi)真空斷路器。額定電壓和電流的選擇 式中—電網(wǎng)額定電壓—設備的額定電壓—電氣設備的額定電流—電網(wǎng)的最大負荷電流。開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流不應小于實際開斷瞬間短路電流周期分量即 當斷路器的較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用，為短路電流的有效值。短路關合電流的選擇 為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流不應小于短路電流的最大沖擊值。即短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗 為動穩(wěn)定電流，為斷路器熱穩(wěn)定電流，為熱穩(wěn)定時間。隔離開關是發(fā)電廠，變電所常用的開關器件，它與斷路器配套使用，但隔離開關不能用來接通或開斷短路電流和負荷電流，其主要功能是：隔離電壓，檢修時使檢修設備與電源隔離，以確保檢修安全。倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以改變運行方式，常用隔離開關和斷路器協(xié)同操作來完成。分合小電流，因隔離開關具有一定的分合小電流和電容電流的能力，可以用來分、合避雷器，電壓互感器，空載母線等隔離開關與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗項目相同，但由于隔離開關不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進行開斷電流和關合電流的校驗。本設計選用的隔離開關有：戶外型，戶內(nèi)型，出線上選擇型。 110KV母線,斷路器,隔離開關的選擇本設計110KV母線按2倍的SFZ9—16000/110型變壓器110KV側的額定電壓選擇，變壓器的額定電流為：選擇母線時考慮兩臺變壓器同時滿負荷運行，其所有額定電流加載到母線上，此時母線上的最大工作電流：根據(jù)實際的運行情況，110KV母線在室外一般是采用鋼芯鋁絞線，由相關的電氣手冊，LGJ鋼芯鋁絞線的長期載流量均是在環(huán)境溫度為20℃時的載流量，當環(huán)境溫度為32℃時：溫度修正系數(shù)：，由 則選擇的母線的載流量必須大于202A,考慮變電所的擴建和長遠發(fā)展和負荷增加等因素，選擇較大的型號導線，本設計選擇LGJ—150鋼芯鋁絞線。查鋼芯鋁絞線的相關手冊LGJ—150的載流量為463A導線的實際運行溫度為：℃值為：C=100母線的熱穩(wěn)定校驗：短路時間：則變電所及各級母線出線的非周期分量的等效時間：T=短路電流周期分量： 短路電流的非周期分量：則短路電流熱效應：滿足短路熱效應的導線的最小截面積為：對于110KV電壓等級，LGJ鋼芯鋁絞線，LGJ—70以上則不用進行電暈校驗，因而LGJ—150不需要進行電暈校驗。由以上的計算可以看出選擇的LGJ—150滿足要求。變壓器110KV側斷路器及隔離開關的選擇變壓器110KV側的最大工作電流為其額定電流：， 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外等