【文章內容簡介】 逐步由計劃檢修向狀態(tài)檢修過度，為簡化接線，總的趨勢將逐步取消旁路設施。 綜上所述，通過 比較這幾種接線方式的優(yōu)缺點、 適用范圍， 確定出 10kV 側的接線方式為 單母線分段接線 ， 采用成套式開關柜， 如圖 33 所示 。 1 0 k V1 0 k V 圖 33 單母線分段 第四章 短路電流的計算 12 第四 章 短路電流的計算 短路的原因 短路是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）之間未經(jīng)負載而直接形成閉合回路。產(chǎn)生短路的主要原因： ⑴ 元件損壞。如絕緣材料的自然老化，設計、安裝以及維護不良等所造成的設備缺陷發(fā)展成短路。 ⑵ 自然災害。如雷擊造成的閃絡放電或避雷器動作；大風造成架空線斷線或導線浮冰引起電桿倒塌等。 ⑶ 違規(guī)操作。運行人員帶負荷拉刀閘；線路或設備檢修后未拆除接地線。 ⑷ 其它原因 。如挖溝損傷電纜，人為的破壞等。 短路的種類 短路的基本類型有 :三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。短路故障分為對稱短路和不對稱短路，三相短路是對稱的，其它三種短路都是不對稱的。 在四種短路類型中，單相接地短路故障發(fā)生的概率最高，可達 65%，兩相短路約占 10%，三相短路約占 5%。雖然三相短路發(fā)生的概率最小，但對電力系統(tǒng)的影響最嚴重。 因此采用三相短路來計算短路電流，并檢測電氣設備的穩(wěn)定性。 短路計算的目的 ⑴ 選擇電氣設備的依據(jù)。為了保證電力系統(tǒng)安 全運行，在設計選擇電氣設備時，都要用可能流經(jīng)該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定和 動穩(wěn)定的校驗，以保證該設備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。 ⑵ 繼電保護的設計和整定。 需要各種短路時的短路電流數(shù)據(jù)。 ⑶ 電氣主接線方案的確定；確定限制短路電流的設備 。、在選擇電氣主接第四章 短路電流的計算 13 線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。 總之，短路電流計算是一項很重要的內容。 短路計算的基本假 設 ⑴ 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； ⑵ 所有電源的電動勢相位角相同； ⑶ 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； ⑷ 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； ⑸ 元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響； ⑹ 系統(tǒng)短路時是金屬性短路。 短路點的選擇 選擇通過導體和電器的 短路電流最大的那些點為短路計算點，在計算電路圖中，同電位的各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的不同位置而不同。在校驗電氣設備和載流導體時，必須確定出電氣設備和載流導體處于最嚴重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。例如： ⑴ 兩側均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相連的出線斷路器和發(fā)電機、變壓器回路是斷路器，應比較斷路器前后的短路時通過斷路器的電流值，選擇最大者為短路點。 ⑵ 母聯(lián)斷路器。應考慮當采用母聯(lián)斷路器向備用母線 充電時，備用母線故障，流過該備用母線的全部短路電流。 ⑶ 帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性較高，并且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，一般可選擇電抗器后為計算短路點，這樣出線可選擇輕型斷路器，以節(jié)約投資。 第四章 短路電流的計算 14 取最嚴重的短路情況 ， 分別在 110kV 側的母線和 35kV 側的母線上發(fā)生短路（點 F1 和點 F2 發(fā)生短路） ,則選擇這兩處做短路計算 ， 如 圖 41 所示 。 1 1 1 0 k VX 1X TX T 1 0 k VF2F1 圖 41 等值電路 短路電流的計算 1? 已知 110kV 母線的短路容量 2021MVA，短路電流 。取 =100s MVA? 110 111100= 2 0 0 0 =100= = 0 .0 52021ss xx???即 2．求變壓器的電抗 ?? 變壓器的型號： SFZ1040000/110,短路電壓 U %? ? KU S 1 0 . 5 1 0 0= = = 0 . 2 6 2 51 0 0 S 1 0 0 4 0???? ? ? ⑴ 當 1F 點短路時 ,電路圖如下所示： 第四章 短路電流的計算 15 1 1 1 0 K VF1X 1 圖 42 等值電路 J1 1S 1 0 0 0 . 5 2 53 U 3 1 1 0? ?? ? ? ?? 已知短路電流為 ，即三相短路電流周期分量有效值為 : ( 3 )F1J1( 3 )F1 110 .5 kI 0. 52 5= 10 .5 kX 0. 05AA??? ? ?即 三相短路電流沖擊電流最大值 : 3sh F1i =2 .55 = 5 10 .5 = 26 .77 5 k A? ? ?（ ） 沖擊電流有效值： 3sh F1=1 .51 = 1 10 .5 = 15 .85 5 k A? ? ? ?（ ） ⑵ 當點 2F 短路時（即 10kV 母線上） 等效電路如下圖所示 ： 1X 1 X TF2 圖 43 等值電路 總的電抗為： 11= + = 0 . 0 5 + 0 . 2 6 2 5 = 0 . 1 822? ? ?? ? ? ? 第四章 短路電流的計算 16 J2 2S 1 0 0= = = 5 .5 k3 U 3 1 0 .5 A? ?? ? 三相短路電流周期分量有效值為： J23F2 5 .5= = 3 0 .5 6 k= 0 .1 8 A??? ?（ ） 三相短路電流沖擊電流最大值 : 3sh F2i = = = A? ? ? ?????（ ） 沖擊電流 有效值： 3sh F2=1 .51 = 1 =4 5k A? ? ? ? ?? ???（ ） 計算結果表明： 10kA 側的短路電流很大，需采取措施來進行限制。選擇電抗器限制 10kV 側的短路電流，因為 10kV 側每回出線的負荷相同，所以可加設分裂電抗器。 1 1 1 0 k VX 1X TX T 1 0 k VF2F1X L X L 圖 44 等值電路 電抗器的型號為： NKL10300,額定電壓為： U =10kV? ,額定電流為：第四章 短路電流的計算 17 N=300A? ， 額定電抗 L? 選擇 4%。 則額定容量為 NNS = 3 U = 3 = V? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? 所以電抗器的電抗為： L 4= 0 .9 = 0 .6 9 35 .1 9 6?? 總的電抗為： 1L11= + + = + 0 . 2 6 2 5 + 0 . 6 9 3 = 0 . 5 2 822??? ? ? ?（ ） （ ） 三相短路電流周期分量有效值為： J23F2= 10. 42 k= A??????（ ）符 合 。 所以電抗器的型號為： NKL103004。 三相短路電流沖擊電流最大值 ： 3sh F2i =2 .55 = 5 =2 7k A? ? ? ?? ???（ ） 沖擊電流有效值： 3sh F2=1 .51 = 1 =1 3k A? ? ? ? ?? ???（ ） 三相短路容量為 ： ( 3 )F2 F2S 3 U 3 10 .5 18 9. 5 MV A?? ? ? ? ? ?? ?? ? ? 第四章 短路電流的計算 18 三相短路電流計算結果表 表 41 三相短路電流計算結果表 短路點 短路點額定電壓 平均工作電壓 短路電流周期分量有效值 短路點沖擊電流 短路容量 有效值 最大值 UN /kV Uav /kV 3F?（ ） /kA I? /kA shI /kA shi /kA FS /MVA F1 110 115 2021 F2 10 第五章 電氣設備的選擇 19 第五 章 電氣設備的選擇 電氣設備選擇的條件 盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設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，但對它 們的基本要求卻是一致的。電氣設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 按正常工作條件選擇電氣設備 電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調壓或負荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設備允許的最高工作電壓為設備額定電壓的 ～ 倍，而電網(wǎng)運行電壓的波動范圍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的 倍。因此，在選擇 電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓 NU 不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓 SU? 的條件選擇，即 NU ? SU? 電氣設備的額定電流 ?? 是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。?? 應不小于該回路在各種合理運行方式 下的最低持續(xù)工作電流 max? ，即 ?? ? max? 由于發(fā)電機、調相器和變壓器在電壓降低 5%時，輸出功率可保存不變，故其相應 回路的 max? 應為發(fā)電機、調相器或變壓器的額定電流的 倍 ； 若變壓器有過負荷運行可能時， max? 應按 過負荷確定 (～ 2 倍變壓器額定電流 )； 母 線聯(lián) 絡 斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的 max? 。 3．開斷電流 第五章 電氣設備的選擇 20 斷路器的額定開斷電流 br?? 是指在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流，它是表征斷路器開斷能力的重要參數(shù)。斷路器在低于額定電壓 下，開斷電流可以提高，但由于滅弧裝置機械強度的限制，因此開斷電流 有一個極限值，該極限值稱為極限開斷電流，即斷路器開斷電流不能超過極限開斷電流。 額定開斷電流 包括短 路電流周期分量和非周期分量 ， 而斷路器的額定開斷電流是以周期分量有效值表示，并計入了 20%的非周期分量。 一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開斷時間較長（ ? ），短路電流非周期分量衰減較多，可不計非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流 ?校驗，即： br?? ? ? 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭之間在未接觸時即有巨大的短路電流流過，更容易發(fā)生觸頭焊接和遭受電動力的損壞，并且斷路器在關合短路電流時，不可避免地在接通后又自動跳閘，此時還要求切斷短路電流，因此，額定關合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器的額定短路關合電流不小于短路電流的最大沖擊值，即 ： c1 shii? ? 環(huán)境條件對設備選擇影響 當電氣設備安裝地點的環(huán)境（尤其 注意小環(huán)境）條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震強度和覆冰 的 厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設備使用條件時，應采取措施。 對于 110kV 及以下電氣設備，由于 外 絕緣裕度較大，可在海拔 2021m 以下使用， 該變電站建設在平原地區(qū)，可以不考慮環(huán)境條件的影響。 第五章 電氣設備的選擇 21 按短路狀態(tài)校驗 短路電流通過電氣設備時，電氣設備部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 2tKtQ?? 式中： KQ 為短路 電流產(chǎn)生的熱效應； t t?、 分別為電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。 電動力穩(wěn)定是電氣設備承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 es sh es shii? ? ? ?或 式中： es esi ?、 分別為電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值；sh shi ?、 分別為短路沖擊電流幅值及其有效值。 同時， 應按電氣設備在特定的工程安裝使用 條件，對電氣設備的機械負荷能力進行校驗，即電氣設備的端子允許負載應大于設備引線在短路時的最大電動力。 主要 電氣設備的選擇 斷路器和隔離開關是發(fā)電廠與變電站中主系統(tǒng)的重要開關器件。斷路器的主要功能是：正常運行時倒換運行方式，把設備或線路接入電路或推出運行，起控制作用； 當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，起保護作用。斷路器最大特點是裝有滅弧裝置，能斷開電氣