【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 慮，本次設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)主變壓器110kV側(cè)采用橋式接線，10kV側(cè)采用單母分段接線的電氣主接線形式。第4章 短路電流的計(jì)算 短路的原因、目的及其后果工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對(duì)用電負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。然而由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是指不同點(diǎn)位的導(dǎo)電部分對(duì)地之間的低阻性短接。 造成短路的原因造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身質(zhì)量低劣、絕緣強(qiáng)度不夠而正常電壓擊穿，或設(shè)備質(zhì)量合格、絕緣合乎要求而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設(shè)備絕緣收到外力損傷而造成短路?；蛘吖ぷ魅藛T由于違反安全操作規(guī)程 而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高的電壓的電路中，也可能造成短路。鳥獸（包括蛇、鼠等）跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣，也是造成短路的一個(gè)原因。 短路的后果短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大很多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安甚至幾十萬安。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害： (1) 短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。 (2) 短路時(shí)電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 (3) 短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。 (4) 電力系統(tǒng)是否運(yùn)行的穩(wěn)定受到短路的影響，可以造成原本并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)解列，也使之不能同時(shí)運(yùn)行。 (5) 不對(duì)稱的短路包括單相短路、單相接地短路和兩相短路，其短路電流就會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和不平衡的互相交變的電磁場(chǎng)，對(duì)附近的各種電子設(shè)備和通信線路等產(chǎn)生電磁的干擾，就會(huì)使運(yùn)行不太正常，甚至使之發(fā)生誤操作。 由此可見，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以便正確的選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，一保證再發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、鎮(zhèn)定短路保護(hù)的基點(diǎn)保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須進(jìn)行短路電流。 計(jì)算短路電流的目的 為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動(dòng)力的巨大沖擊。 為盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)的使有關(guān)斷路器跳閘，繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。 短路計(jì)算的方法 短路電流的計(jì)算方法有歐姆法（又稱有名單位制法）、標(biāo)么值法和短路容量法。在電力系統(tǒng)計(jì)算短路電流時(shí)，如計(jì)算低壓系統(tǒng)的短路電流，常采用有名單位制；但計(jì)算高壓系統(tǒng)短路電流，由于有多個(gè)電壓等級(jí)，存在著電抗換算問題，為使計(jì)算簡(jiǎn)化常采用標(biāo)幺制。因此，本設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)幺值法來計(jì)算短路電流。取Sd=，各級(jí)基準(zhǔn)電壓為平均額定電壓。 短路電流的計(jì)算根據(jù)變壓器的的位置，四個(gè)配電室的電纜長(zhǎng)度分別是：水泥粉磨及庫(kù)頂電力室變電纜150m，窯頭電力配電室變電纜200m, 水泥燒成電力配電室變電纜100m，生料粉磨及礦山電力配電室變電纜250m。圖41 系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下短路阻抗圖 計(jì)算基準(zhǔn)電抗標(biāo)么值 架空線: 變壓器1: 基準(zhǔn)電流: 變壓器2: 變壓器3: 變壓器4: 變壓器5: 圖42 系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下短路的等值電抗圖 各點(diǎn)的短路電流1. K點(diǎn)短路電流: 短路沖擊電流的有效值： 短路電流的沖擊電流：2. K0點(diǎn)短路電流 K0點(diǎn)總電抗: = = K0點(diǎn)短路電流: 短路沖擊電流的有效值: 短路電流的沖擊電流: 3. K1 點(diǎn)的短路電流 電纜線: K1點(diǎn)的總電抗: K1點(diǎn)短路電流: 4. K2點(diǎn)短路電流 電纜線: K2點(diǎn)的總電抗: K2點(diǎn)短路電流: 5. K3點(diǎn)的電流 電纜線: K3點(diǎn)的總電抗: K3點(diǎn)短路電流: 6. K點(diǎn)短路電流: 電纜線: K4點(diǎn)的總電抗: K4點(diǎn)短路電流: 表41 短路電流計(jì)算結(jié)果表 短路點(diǎn)110KV10KV （A）第5章 設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 電力系統(tǒng)中不同的設(shè)備工作條件是不一樣的，所以它們的選擇方法也不一樣的，但是對(duì)于它們的選擇的最基本的要求還是大致相同的。為了保證設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，必須按正常工作條件、短路條件、環(huán)境條件、不同的操作性能等特別來進(jìn)行選擇。 電氣設(shè)備的選擇原則變電所的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。常見的一次設(shè)備有高壓斷路器器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、避雷器、電壓互感器和電流互感器等等。二次設(shè)備主要包括操作控制系統(tǒng)、基點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)、測(cè)量與信號(hào)系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等，它們是保障者一次設(shè)備和供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。在此我們主要對(duì)一些比較重要的一次設(shè)備進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。一次設(shè)備的選擇原則,為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按照下列條件選擇：1. 按照正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。 2. 按短路條件，包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性來校驗(yàn)。 3. 考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆燈要求。 4. 按各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確級(jí)等進(jìn)行選擇。按照正常工作條件選擇：(1) 電壓，所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因?yàn)檎{(diào)壓或者負(fù)荷的變化，有時(shí)可能會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓 ，因此，在選擇電氣設(shè)備的額定電壓時(shí)，應(yīng)使電氣設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓即≥(2) 電流電氣設(shè)備的額定電流是指在規(guī)定的環(huán)境溫度（一般有設(shè)備生產(chǎn)廠家規(guī)定）下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許通過的電流。選擇設(shè)備或者載流導(dǎo)體時(shí)應(yīng)該保證滿足一下的條件：≥式中 設(shè)備銘牌標(biāo)出的額定電流。 設(shè)備或載流導(dǎo)體長(zhǎng)期通過的最大工作電流。 (3) 斷流能力電氣設(shè)備的額定開斷電流或者斷流容量不應(yīng)該小于設(shè)備分?jǐn)嗨查g的短路電流有效值或者短路容量，即(4) 環(huán)境供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備在制造上分戶內(nèi)型和戶外型，戶外型設(shè)備工作條件較惡劣，戶內(nèi)型設(shè)備不能用于戶外。此外，還得考慮防腐、防爆、防塵、防火及其海拔等要求。 電氣設(shè)備的校驗(yàn)在工程設(shè)計(jì)中，選擇各類電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，除了以上的基本條件外，還應(yīng)該考慮它們?cè)诠╇娤到y(tǒng)中不同的功能，根據(jù)其具體的的特殊的工作條件進(jìn)行校驗(yàn)。 斷路器的校驗(yàn)高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的開關(guān)電器之一。所以在選擇高壓斷路器時(shí)，除了考慮其額定電壓、額定電流及動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等因素外，還應(yīng)該校驗(yàn)其斷流容量。 (1) 按工作環(huán)境選型 按使用地點(diǎn)的條件選擇， 如戶內(nèi)式、戶外式，在井下及具有爆炸危險(xiǎn)的地點(diǎn)要選擇防爆型的設(shè)備。 (2) 按正常工作條件選擇斷路器的額定電壓及其額定電流，要求 式中 斷路器安裝處電網(wǎng)的額定的電壓（KV） 斷路器安裝回路的最大負(fù)載電流（A） (3) 按短路電流校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：若要斷路器在通過最大短路電流時(shí)，不致?lián)p壞，就必須要求斷路器的最大動(dòng)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)電流峰值不小于斷路器安裝處的短路電流沖擊電流，即熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：當(dāng)斷路器再通過最大短路電流時(shí)，為使斷路器的最高溫升不超過最高允許溫度，應(yīng)該滿足式中 開關(guān)的認(rèn)定電流有效值（單位為KV） t開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間（單位為s） 開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為KA） 短路發(fā)熱假想的時(shí)間（單位為s）在無限大容量系統(tǒng)中，由于,因此 式中 短路持續(xù)時(shí)間，采用該電路主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加對(duì)應(yīng)的斷路器全 分閘時(shí)間。當(dāng)時(shí)， 低速斷路器（如油斷路器）。高速斷路器（如真空斷路器）。 應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱校驗(yàn)。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(4) 斷流容量的校驗(yàn)斷路器能可靠的出短路故障的關(guān)鍵參數(shù)是它的額定斷流容量。因此，斷路器的額定斷流容量應(yīng)大于安裝處的最大三相斷流容量，才能保證斷路器在分?jǐn)喙收想娏鲿r(shí)不至于損壞。即式中 斷路器安裝處的最大三相短路容量（） 隔離開關(guān)的校驗(yàn) 隔離開關(guān)在供電系統(tǒng)只用于接通和斷開沒有符合電流流過的電路，它的作用是為保證電氣設(shè)備檢修時(shí)，使需要檢修的設(shè)備與處于電壓下的其余部分構(gòu)成明顯的隔離。隔離開關(guān)沒有特殊的滅弧裝置，所以它的接通和切斷必須在斷路器分?jǐn)嘁院蟛趴梢赃M(jìn)行。隔離開關(guān)因?yàn)闊o切斷故障電流的要求，所以它只根據(jù)一般條件進(jìn)行選擇，病按照短路情況下進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。 斷路器的選擇及其校驗(yàn) 110kV斷路器的選擇及其校驗(yàn)本設(shè)計(jì)選用的是LW25126高壓SF6斷路器。這種斷路器每極為單斷口結(jié)構(gòu)，每臺(tái)斷路器的三極同裝于一個(gè)框架上，機(jī)構(gòu)設(shè)于框架中下側(cè)，配CT20I（X）P彈簧機(jī)構(gòu)。三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方和就地的電動(dòng)分合閘。該斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕，傳動(dòng)框架由兩側(cè)支柱落地支撐。(1) LW25126型罐式斷路器為三相聯(lián)動(dòng)操作，三極斷路器和機(jī)構(gòu)箱安裝在一個(gè)共用支架上，套管式電流互感器位于瓷套和滅弧室的殼體之間，配用CT20Ⅰ(X)T彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，SF6氣體檢測(cè)系統(tǒng)位于斷路器外，控制系統(tǒng)位于機(jī)構(gòu)箱內(nèi)。(2) 滅弧室結(jié)構(gòu)兩種斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)基本相同，靜觸頭系統(tǒng)和中間觸頭系統(tǒng)被固定在滅弧室的兩端，動(dòng)觸頭系統(tǒng)由絕緣拉桿帶動(dòng)在滅弧室中運(yùn)動(dòng)。(3) 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)LW25126傳動(dòng)部分是連接單極斷路器與機(jī)構(gòu)的中間環(huán)節(jié)，機(jī)構(gòu)通過拉桿帶動(dòng)三相拐臂旋轉(zhuǎn)，將操作力傳遞給單極斷路器的動(dòng)觸頭和其他部件，傳動(dòng)部件密封在框架之內(nèi)，并且和機(jī)構(gòu)箱連通成為一體。LW25126傳動(dòng)部分密封在SF6氣體之中，由拉桿帶動(dòng)三相拐臂轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過絕緣拉桿帶動(dòng)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)，拉桿經(jīng)直動(dòng)密封軸同殼體外部相連接。(4) 滅弧原理這兩種斷路器均采用混合滅弧室，單斷口、變開距，在這種混合滅弧室中，壓氣與熱膨脹在一個(gè)室內(nèi)完成，斷路器分閘時(shí)，提升桿帶動(dòng)壓氣缸高速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，一方面壓氣缸內(nèi)的SF6氣體被壓縮增壓，另一方面，利用電弧產(chǎn)生的能量對(duì)壓氣缸內(nèi)的SF6氣體增壓。分閘過程中，高速的SF6氣體通過噴口將氣流聚集，吹向電弧，以便有效的對(duì)電弧進(jìn)行冷卻。電弧在電流過零時(shí)熄滅，此后，只要SF6介質(zhì)的恢復(fù)強(qiáng)度大于斷口間的電壓恢復(fù)強(qiáng)度，電流就被成功開斷。 110KV高壓斷路器的校驗(yàn)表如下：安裝地點(diǎn)的電氣條件LW25126型斷路器額定電壓Un 110kV 110kV合格額定電流 1250A合格斷流能力 合格動(dòng)穩(wěn)定性 80kA合格熱穩(wěn)定性合格 10kV斷路器的選擇及其校驗(yàn) 10KV我選用的是SN1010I/630型高壓少油斷路器。該斷路器是由框架，油箱及傳動(dòng)部分組成?？蚣苌涎b有分閘限位器，合閘緩沖，分閘彈簧及6只支持絕緣子。傳動(dòng)部分有斷路器主軸，絕緣拉桿等。油箱固定在支持絕緣子上。該斷路器的滅弧室設(shè)計(jì)為縱橫吹和機(jī)械油吹聯(lián)合作用滅弧，在短時(shí)間內(nèi)可有效地滅大，中，小電流。 10KV高壓斷路器的校驗(yàn)表如下：安裝地點(diǎn)的電氣條件SN1010I/630型斷路器額定電壓Un 10kV 10kV合格額定電流 630A合格斷流能力 16kA合格動(dòng)穩(wěn)定性 40kA合格熱穩(wěn)定性16合格 。低壓一次設(shè)備的選擇，與高壓一次設(shè)備的選擇一樣，必須滿足在正常條件下合短路故障條件下工作的要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)于大部分的低壓設(shè)備一般可以不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。，額定電流是 ，額定電流是 ，額定電流是 本設(shè)計(jì)選用的是MA402000型高壓少油斷路器。該斷路器的每