【文章內(nèi)容簡介】 不對稱故障。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，三相阻抗不同，三相電壓和電流有效值也不相等，相與相之間的相位差也不相等。運(yùn)行經(jīng)驗表明：在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的65%～70%；兩相短路約占10%～15%；兩相接地短路約占10%～20%；三相短路約占5%。雖然，三相短路所占比例較小，但是三相短路的短路電流最大，相對破壞和造成的后果也是最為嚴(yán)重的。所以，在本次設(shè)計中短路電流的分析和計算中只要求計算三相短路即可，如三相短路情況下滿足設(shè)計要求，那出現(xiàn)其它形式的短路也能夠滿足本設(shè)計的要求。 短路計算的目的1. 電氣主接線的比連；2. 選擇導(dǎo)體和電器；3. 確定中性點(diǎn)接地方式；4. 計算軟導(dǎo)線的短路搖擺；5. 確定分裂導(dǎo)線的間隔棒的間距；6. 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；7. 選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算；　 短路計算的一般規(guī)定1. 驗算導(dǎo)體和電器的動、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃（一般為本期工程建成后的5～10年）。2. 確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生的最大短路電流的正常接線方式。而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。3. 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱訖C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。4. 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器的回路的計算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流的最大地點(diǎn)。5. 對帶電抗器的6～10kV出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關(guān)之間隔板前的引線和套管的計算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和電器的計算短路點(diǎn)一般選擇在電抗器后。6. 導(dǎo)體和電抗器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。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)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計算。　　 短路計算點(diǎn)的選擇在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計算點(diǎn)。在本次設(shè)計中，短路點(diǎn)選擇4點(diǎn)，分別為：K1點(diǎn)為單臺主變運(yùn)行時220kV側(cè)進(jìn)線斷路器的下側(cè)發(fā)生三相短路；K2為220kV側(cè)進(jìn)線斷路器的上側(cè)發(fā)生三相短路；K3點(diǎn)為60kV側(cè)母線上發(fā)生三相短路；K4點(diǎn)為當(dāng)兩臺主變同時運(yùn)行時，另一臺主變的220kV進(jìn)線側(cè)斷路器的下側(cè)發(fā)生三相短路。220kV高壓側(cè)為線路——變壓器組的接線方式，其短路計算點(diǎn)應(yīng)選在任一臺主變壓器的進(jìn)線斷路器的上下兩側(cè)，即KKK4點(diǎn)。其目的是驗算當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生短路情況時，流過斷路器的短路電流，為選擇進(jìn)線斷路器提供依據(jù)；60kV側(cè)為雙母線接線，其短路計算點(diǎn)就選擇在雙母線上即K3點(diǎn)。其目的是驗算當(dāng)兩臺主變?nèi)窟\(yùn)行時60kV母線上短路時短路電流的情況(也可視為母連斷路器上短路)，即為選擇母連斷路器提供可靠依據(jù)。 短路電流的計算結(jié)果表31 K1點(diǎn)三相短路計算數(shù)據(jù)時 間(s)電 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA)沖 擊 電 流(kA)熱 效 應(yīng)024表32 K2點(diǎn)三相短路計算數(shù)據(jù)時 間(s)電 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA)沖 擊 電 流(kA)熱 效 應(yīng)024表33 K3點(diǎn)三相短路計算數(shù)據(jù)時 間(s)電 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA)沖 擊 電 流(kA)熱 效 應(yīng)024表34 K4點(diǎn)三相短路計算數(shù)據(jù)時 間(s)電 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA)沖 擊 電 流(kA)熱 效 應(yīng)024由上述列表可知：當(dāng)一臺主變單獨(dú)運(yùn)行時，其220kV側(cè)斷路器母線側(cè)發(fā)生三相短路時短路情況最為嚴(yán)重，在選取高壓側(cè)設(shè)備時可用點(diǎn)的短路數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗。選取的60KV側(cè)設(shè)備可按點(diǎn)短路參數(shù)進(jìn)行校驗。第4章 變電所電氣設(shè)備的選擇在各級電壓等級的變電所中，使用著各種電氣設(shè)備，諸如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、調(diào)相機(jī)等，這些設(shè)備的任務(wù)時保證變電所安全、可靠的供電，因為選擇電氣設(shè)備時，必須考慮電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行和故障狀態(tài)下的工作情況。所謂電氣設(shè)備選擇，則是根據(jù)各種電氣設(shè)備在系統(tǒng)中所處的地位和完成的任務(wù)來確定它的型式和參數(shù)。電氣設(shè)備選擇的總原則是在保證安全、可靠工作的前提下，適當(dāng)?shù)亓粲性６龋η笤诮?jīng)濟(jì)上進(jìn)行節(jié)約。 電氣設(shè)備選擇的一般原則盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件不同，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按照正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來效驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1. 額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓和負(fù)荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，～，而電氣設(shè)備所在的電網(wǎng)運(yùn)行電壓波動。因此，在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即 （41）2. 額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。通常應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流，即 （42）由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的應(yīng)為發(fā)電機(jī)；若變壓器可能過負(fù)荷運(yùn)行時，應(yīng)按過負(fù)荷確定(～2倍變壓器額定電流)。按《交流高壓電器的長期工作時的發(fā)熱》的規(guī)定，斷路器、隔離開關(guān)、電抗器等電器設(shè)備在環(huán)境最高溫度為+40℃時，允許按額定電流持續(xù)工作。當(dāng)安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度高于+40℃而低于+60℃時，每增高1℃，%；當(dāng)?shù)陀?40℃時，每降低1℃，%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。 按短路狀態(tài)進(jìn)行校驗當(dāng)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體通過短路電流時，會同時產(chǎn)生電動力和發(fā)熱兩種效應(yīng)，一方面使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體受到很大的電動力作用，同時又使它們的溫度急劇升高，這可能使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣受到損壞。為此，在進(jìn)行電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇時，必須對短路電流電動力和發(fā)熱計算，以驗算動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。1. 短路熱穩(wěn)定效驗短路電流通過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備各部件溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 （43）式中 短路電流的熱效應(yīng)；設(shè)備給定的ts內(nèi)允許的熱穩(wěn)定電流有效值。2. 電動力穩(wěn)定效驗電動力穩(wěn)定效驗是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 （44）式中 短路沖擊電流的幅值； 設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值。3. 短路電流計算的條件為使所選電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定。⑴ 容量和接線。按本工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（工程建成后5～10年）；其接線應(yīng)采取可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。⑵ 短路種類。一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗算。⑶ 計算短路點(diǎn)。選擇通過電器設(shè)備的短路電流為最大的那些點(diǎn)為短路點(diǎn)。先考慮分別在電氣設(shè)備前后短路時的短路電流，同時要強(qiáng)調(diào)的是流過所要校驗設(shè)備內(nèi)部的短路電流，而非流到短路點(diǎn)的總電流。 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器是電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。高壓斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起控制作用，當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。（1）型式。除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)的方便。一般6～35KV選用真空斷路器，35～500kV選用SF6斷路器。（2）額定電壓的選擇為。（3）額定電流的選擇為（4）額定開斷電流的檢驗為式中 斷路器實際開斷時間ts的短路電流周期分量。實際開斷時間tK，為繼電保護(hù)主保護(hù)動作時間與斷路器固有分閘時間之后。（5）熱穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足（6）動穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足通過以上技術(shù)條件，和短路計算擬定斷路器型號為：單柱雙斷口共用一臺液壓機(jī)構(gòu)，可分相操作的和三相組裝在一個框架上的兩種型號。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：表41 LW6220高壓斷路器技術(shù)參數(shù)安裝地點(diǎn)220KV側(cè)額定開斷電流 (kA)40型 號LW6220額定關(guān)和電流 (kA)100額定電壓220動穩(wěn)定電流 (kA)100最高工作電壓 (kV)252熱穩(wěn)定電流 (kA)40額定電流 (kA)3150表42 LW963高壓斷路器技術(shù)參數(shù)安裝地點(diǎn)60KV側(cè)額定開斷電流 (kA)25型 號LE063額定關(guān)和電流 (kA)63額定電壓63動穩(wěn)定電流 (kA)63最高工作電壓 (kV)熱穩(wěn)定電流 (kA)25額定電流 (kA)1250通過相關(guān)的校驗得出所選擇的斷路器符合其正常運(yùn)行及故障情況時的技術(shù)條件要求，其數(shù)據(jù)對比如下：表43 220KV側(cè)高壓斷路器LW6220的參數(shù)與計算數(shù)據(jù)對比計算數(shù)據(jù)LW6220220kV220 kV3150A40kA100kA（）404=6400（）100kA表44 60KV側(cè)高壓斷路器LW963的參數(shù)與計算數(shù)據(jù)對比計算數(shù)據(jù)LW96360 kV63 kV A1250A kA25 kA kA63 kA（）254=2500（） kA63 kA 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的選擇主要以額定電壓、額定電流為依據(jù)，并需進(jìn)行動、熱穩(wěn)定的校驗。但由于隔離開關(guān)不能開斷負(fù)荷電流和短路電流，故不需校驗斷流容量。其算法與斷路器是相同的。通過短路計算初步擬定隔離開關(guān)為：雙柱三相立開式GW12220D(W)和雙柱GW560GD兩種型號。其技術(shù)參數(shù)如下：表45 GW12220D(W)隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)安 裝 地 點(diǎn)220KV側(cè)額定電流 (kA)1600型 號GW12220D(W)動穩(wěn)定電流 (kA)100額 定 電 壓 (kV)220熱穩(wěn)定電流 (kA)40最高工作電壓 (kV)252表46 GW560GD隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)安 裝 地 點(diǎn)60 KV側(cè)額定電流 (kA)1250型 號GW560GD動穩(wěn)定電流 (kA)50額 定 電 壓 (kV)60熱穩(wěn)定電流 (kA)16最高工作電壓 (kV)69通過相關(guān)的校驗得出所選擇的隔離開關(guān)符合其正常運(yùn)行及故障情況時的技術(shù)條件要求，其數(shù)據(jù)對比如下：表47 220kV側(cè)隔離開關(guān)GW12220D的參數(shù)與計算數(shù)據(jù)對比計算數(shù)據(jù)GW12220D220 kV220 kV A1600 A（）404=6400（） kA100 kA 表48 60kV側(cè)隔離開關(guān)GW560GD的參數(shù)與計算數(shù)據(jù)對比計算數(shù)據(jù)GW560GD60 kV63 kV1250 A（）164=1024（） kA50 kA 電流互感器的選擇1. 型式的選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)（澆注式、瓷絕緣式、油侵式等）、安裝方式（戶內(nèi)、互外、裝入式、穿墻式等）、結(jié)構(gòu)型式（多匝式、單匝式、母線式等）、測量特性（測量用、保護(hù)用、具有測量暫態(tài)的特性等）。一般常用型式為：低壓配電屏和配電裝置中，采用LQ線圈式和LM母線式；6～20kV戶內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中，常采用LD單匝貫穿式或復(fù)雜貫穿式；35kV及以上的電流互感器多采用油侵式結(jié)構(gòu)。在條件允許時，如回路中有變壓器套管、穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先選用套管電流互感器，以節(jié)省占地和減小投資。2. 按額定電壓選擇電流互感器的額定電壓不小于裝設(shè)電流互感器回路所在電網(wǎng)的額定電壓。3. 按額定電流選擇電流互感器的一次額定電流不小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)電流。電流互感器的二次額定電流，可根據(jù)二次負(fù)荷的要求分別選擇5A或1A等。為了保證測量儀表的最佳工作狀態(tài)，并且在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?，?dāng)TA用于測量時，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/3左右。電流互感器的準(zhǔn)確度等級應(yīng)符合其二次測量儀表、繼電保護(hù)等的要求。用于電能計量的電流互感器。用于繼電保護(hù)的電流互感器，誤差應(yīng)在一定的限值內(nèi)，以保證過電流時的測量準(zhǔn)確度的要求。根據(jù)電力系統(tǒng)要求切除短路故障和繼電保