【文章內(nèi)容簡介】 有充分的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗(yàn)是以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)的。（2） 繼電保護(hù)的配置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護(hù)以及繼電保護(hù)裝置的參數(shù)整定，都必須對(duì)電力系統(tǒng)各種短路故障進(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202270341 卓福春 23 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。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。33 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)算通過該設(shè)備的最大可能的三相短路電流值。為簡化計(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(shí)有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱復(fù)雜故障。34 短路電流的計(jì)算步驟202270341 卓福春 24 把該變電站主接線圖中去掉不參與短路電流計(jì)算的開關(guān)設(shè)備，得到短路電流計(jì)算圖如 31 所示 =35kv =10 kV 1U1K2U2K電力系統(tǒng) 架空線路 變壓器 ??Skml6?kvASN80? X/?? %kU圖 31求各元件的電抗標(biāo)么值，取 =100MVA，BSavrUB?線路： ????avrBLUlX變壓器： %??NBKTS當(dāng)在 K1 處發(fā)生三相短路時(shí)，作出等值電路圖，如圖 32 所示 ?LX11K202270341 卓福春 25 ?LX2最大運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為： ??????LX無限大容量電源 ?E短路電流周期分量的標(biāo)么值 ./ ????XI有名值 )(???沖擊電流 )(.?短路全電流最大有效值 )()18.()(212/ KAIimpimp ????????短路容量 )(????最小運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為:202270341 卓福春 26 = =??XL無限大容量電源 =1?E短路電流周期分量的標(biāo)么值 ??I有名值 )(.// KAIB???沖擊電流 )(?短路容量 )(???當(dāng)在 K2 處發(fā)生三相短路時(shí)，作出等值電路圖如下 33 所示 ?LX1?TX31K ?LX2?TX4最大運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為 )())/((T4L2T3L1 ???????????202270341 卓福春 27 無限大容量電源 =1?E短路電流周期分量的標(biāo)么值 ???X有名值 )(.// KAIB???沖擊電流 )(.?短路全電流最大有效值 )().()(2122/ KAIimpimp ????????短路容量 )(?最小運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為 .???????TLX無限大容量電源 =1?E短路電流周期分量的標(biāo)么值 ./ ????XI有名值 )(.// KAIB???沖擊電流 )(?202270341 卓福春 28 短路全電流最大有效值 )()18.()1(222/ KAKIimpimp ????????短路容量 )(0./ MVAISB?短路電流計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn) 運(yùn)行方式電源至短路點(diǎn)電抗標(biāo)么值 ??X短路電流周期分量有名值（KA）/I沖擊電流 （KA）imp全電流 （KAimpI） 短路容量S（MVA）最大 1140K1 最小 570最大 179K2 最小 90第四章 設(shè)備的選擇與校驗(yàn)41 電氣選擇的一般條件正確地選擇設(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)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)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(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)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(duì)它們的基本要求卻是相同的。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。202270341 卓福春 29 411 按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器㈠、額定電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度 下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流??（或額定電流 ）應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 ，即：yIeI maxgI （或 ）ygI?maxe由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低 5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的= （ 為電機(jī)的額定電流） ；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)maxgIeI或變壓器的 ；母線分段電抗器的 應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該maxg maxgI段母線負(fù)荷所需的電流；出線回路的 除考慮線路正常負(fù)荷電流（包括線路損耗）外，還應(yīng)考慮事故時(shí) 由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。此外，還應(yīng)按電器的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)導(dǎo)體和電器進(jìn)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(dǎo)體和電器所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)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 不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 ，即：maxyUmaxg axmaxgy? 一般電纜和電器允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在 220KV 及以下時(shí)為 ；額定電壓為 330~500KV 時(shí)為 。而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的 一般不超過 ，因此在選擇設(shè)備時(shí)，一般可按照電器和電纜的額定電壓 ，不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)e額定電壓 的條件選擇，即：ew ewU?202270341 卓福春 30 ㈢、按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，當(dāng)溫度、風(fēng)速、濕度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震強(qiáng)度和覆冰厚度等條件超過一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。例如，當(dāng)?shù)睾０胃叨瘸^制造部門規(guī)定之值時(shí)，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減小，是空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當(dāng)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(dāng)最高工作電壓不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采用高原型電氣設(shè)備，或采用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。對(duì)于 110KV 以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔 2022m 以下使用。當(dāng)周圍環(huán)境溫度 和導(dǎo)體（或電器）額定環(huán)境溫度 不等時(shí)，其長期允許電流 可按下???yI式修正： YyyKII?????式中 K——修正系數(shù)； ——導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度，當(dāng)導(dǎo)體用螺栓連接時(shí)，y?=70℃。y我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)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(shí)，其允許電流一般可按每增高 1℃，額定電流減少 %進(jìn)行修正；當(dāng)環(huán)境溫度低于 40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低 1℃，額定電流可增加 %，但其最大負(fù)荷不得超過額定電流的 20%。我國生產(chǎn)的裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度 為 25℃，當(dāng)裝置地點(diǎn)環(huán)境溫度在5~50℃范圍內(nèi)變??化時(shí)，導(dǎo)體允許通過的電流可按上式修正。此外，當(dāng)海拔高度上升時(shí)，日照強(qiáng)度相應(yīng)增加，故屋外載流導(dǎo)體如計(jì)及日照影響時(shí)，應(yīng)按海拔和溫度綜合修正系數(shù)對(duì)載流量進(jìn)行修正。412 按短路情況校驗(yàn)202270341 卓福春 31 ㈠、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，既滿足熱穩(wěn)定的條件為： 或 rdQ?tIrjz2??式中 ——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；dQ——短路時(shí)導(dǎo)體和電器設(shè)備允許的熱效應(yīng)；r——時(shí)間 t 內(nèi)允許通過的短時(shí)熱穩(wěn)定電流（或短時(shí)耐受電流） 。rI㈡、電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是： 或 dwchi?dwchI?式中 、 ——短路沖擊電流幅值及其有效值；chiI 、 ——允許通過穩(wěn)定電流的幅值和有效值。dwiI下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：① 用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。② 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；電纜印有足夠的強(qiáng)度，亦可不校動(dòng)穩(wěn)定。③ 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。42 高壓斷路器的選擇及校驗(yàn)421 對(duì)高壓斷路器的基本要求202270341 卓福春 32 斷路器在電路中擔(dān)負(fù)特別重要的任務(wù)，必須滿足一下基本要求：（1） 工作可靠。斷路器應(yīng)能在規(guī)定的運(yùn)行條件下長期可靠地工作，并能在正常和故障情況下準(zhǔn)確無誤的完成關(guān)合和開斷電路的指令，其拒動(dòng)或誤動(dòng)都將造成嚴(yán)重的后果。（2） 具有足夠的開斷能力。斷路器的開斷能力是指能夠安全切斷最大短路電流的能力，它主要決定于斷路器的滅弧性能，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。開斷能力的不足可能發(fā)生觸頭跳開后電弧長期的續(xù)燃，導(dǎo)致斷路器本身爆炸飛狐，引起事故擴(kuò)大的嚴(yán)重后果。（3） 動(dòng)作快速。在電路發(fā)生故障時(shí)，快速的切除故障電路，不僅能縮短電力網(wǎng)的故障時(shí)間和減輕巨大短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損害，而且能增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的供電可靠性。（4） 具有自動(dòng)重合閘性能、輸電線路的短路故障大多都是臨時(shí)性的。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電可靠性，線路保護(hù)多采用自動(dòng)重合閘方式，即在發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘，切除故障點(diǎn)的短路電流，經(jīng)很短時(shí)間后斷路器又自動(dòng)重合閘，恢復(fù)正常供電。若故障仍存在，則斷路器必須立即跳閘，再次切斷短路電流，這要求斷路器在第一次大電流滅弧后很快恢復(fù)滅弧能力，完成后續(xù)次的滅弧。（5） 結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)合理。在滿足安全、可靠的同時(shí)，還應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)性，故要求斷路器的結(jié)構(gòu)力求簡單、尺寸小、重量輕、價(jià)格合理。422 額定電流的計(jì)算變壓器一次側(cè)額定電流： 113INcUS???Icg .8...I1max變壓器二次側(cè)額定電流： AUSINc ???202270341 卓福春 33 AIcg ..1I2max ???當(dāng)按運(yùn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)： AUQPINg 5013974032222max39。 ???????考慮 10 母線上的最大出線負(fù)荷：kVAUQPINg max ??????maxax39。axgggII?考慮今后便于安裝、調(diào)試和檢修，同電壓等級(jí)側(cè)均選用同一型號(hào)的斷路器和隔離開關(guān)。與 相差不大，以下均已 為基準(zhǔn)選設(shè)備。39。maxgIaxg maxgI423 高壓斷路器的選擇結(jié)果及校驗(yàn)(1) 根據(jù)設(shè)備的額定電壓、電流值查附表 31，得主變一次側(cè)的斷路器選擇參數(shù)如下圖所示：（35 側(cè)斷路器）kV型號(hào)額定電壓最高工作電壓額定電流額定開斷電流額定短時(shí)耐受電流額定峰值耐受電流額定關(guān)合電流額定合閘時(shí)間全開斷時(shí)間35 KV KV1600 KA25 KA 25KA(4S) 63