【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 逐步由計(jì)劃?rùn)z修向狀態(tài)檢修過(guò)度，為簡(jiǎn)化接線，總的趨勢(shì)將逐步取消旁路設(shè)施。 綜上所述，通過(guò) 比較這幾種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)、 適用范圍， 確定出 10kV 側(cè)的接線方式為 單母線分段接線 ， 采用成套式開(kāi)關(guān)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(jì)算 12 第四 章 短路電流的計(jì)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(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）之間未經(jīng)負(fù)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(shè)計(jì)、安裝以及維護(hù)不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。 ⑵ 自然災(zāi)害。如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作；大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)Ь€浮冰引起電桿倒塌等。 ⑶ 違規(guī)操作。運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘；線路或設(shè)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(lèi) 短路的基本類(lèi)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(duì)稱(chēng)短路和不對(duì)稱(chēng)短路，三相短路是對(duì)稱(chēng)的，其它三種短路都是不對(duì)稱(chēng)的。 在四種短路類(lèi)型中，單相接地短路故障發(fā)生的概率最高，可達(dá) 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(duì)電力系統(tǒng)的影響最嚴(yán)重。 因此采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢測(cè)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 短路計(jì)算的目的 ⑴ 選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。為了保證電力系統(tǒng)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)定的校驗(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。 ⑵ 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定。 需要各種短路時(shí)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(shè)備 。、在選擇電氣主接第四章 短路電流的計(jì)算 13 線時(shí)，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(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 總之，短路電流計(jì)算是一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。 短路計(jì)算的基本假 設(shè) ⑴ 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行； ⑵ 所有電源的電動(dòng)勢(shì)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(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； ⑷ 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； ⑸ 元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響； ⑹ 系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。 短路點(diǎn)的選擇 選擇通過(guò)導(dǎo)體和電器的 短路電流最大的那些點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)，在計(jì)算電路圖中，同電位的各短路點(diǎn)的短路電流值均相等，但通過(guò)各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的不同位置而不同。在校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，必須確定出電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點(diǎn)，使通過(guò)的短路電流校驗(yàn)值為最大。例如： ⑴ 兩側(cè)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(jī)、變壓器回路是斷路器，應(yīng)比較斷路器前后的短路時(shí)通過(guò)斷路器的電流值，選擇最大者為短路點(diǎn)。 ⑵ 母聯(lián)斷路器。應(yīng)考慮當(dāng)采用母聯(lián)斷路器向備用母線 充電時(shí)，備用母線故障，流過(guò)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(jì)算短路點(diǎn)，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(jì)算 14 取最嚴(yán)重的短路情況 ， 分別在 110kV 側(cè)的母線和 35kV 側(cè)的母線上發(fā)生短路（點(diǎn) F1 和點(diǎn) F2 發(fā)生短路） ,則選擇這兩處做短路計(jì)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(jì)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(hào)： 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(dāng) 1F 點(diǎn)短路時(shí) ,電路圖如下所示： 第四章 短路電流的計(jì)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(dāng)點(diǎn) 2F 短路時(shí)（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(jì)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(jì)算結(jié)果表明： 10kA 側(cè)的短路電流很大，需采取措施來(lái)進(jìn)行限制。選擇電抗器限制 10kV 側(cè)的短路電流，因?yàn)?10kV 側(cè)每回出線的負(fù)荷相同，所以可加設(shè)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(hào)為： NKL10300,額定電壓為： U =10kV? ,額定電流為：第四章 短路電流的計(jì)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(hào)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(jì)算 18 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表 表 41 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表 短路點(diǎn) 短路點(diǎn)額定電壓 平均工作電壓 短路電流周期分量有效值 短路點(diǎn)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(shè)備的選擇 19 第五 章 電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備選擇的條件 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 們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(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，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的 ～ 倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的 倍。因此，在選擇 電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓 NU 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓 SU? 的條件選擇，即 NU ? SU? 電氣設(shè)備的額定電流 ?? 是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。?? 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式 下的最低持續(xù)工作電流 max? ，即 ?? ? max? 由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相器和變壓器在電壓降低 5%時(shí)，輸出功率可保存不變，故其相應(yīng) 回路的 max? 應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相器或變壓器的額定電流的 倍 ； 若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)， max? 應(yīng)按 過(guò)負(fù)荷確定 (～ 2 倍變壓器額定電流 )； 母 線聯(lián) 絡(luò) 斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 max? 。 3．開(kāi)斷電流 第五章 電氣設(shè)備的選擇 20 斷路器的額定開(kāi)斷電流 br?? 是指在額定電壓下能保證正常開(kāi)斷的最大短路電流，它是表征斷路器開(kāi)斷能力的重要參數(shù)。斷路器在低于額定電壓 下，開(kāi)斷電流可以提高，但由于滅弧裝置機(jī)械強(qiáng)度的限制，因此開(kāi)斷電流 有一個(gè)極限值，該極限值稱(chēng)為極限開(kāi)斷電流，即斷路器開(kāi)斷電流不能超過(guò)極限開(kāi)斷電流。 額定開(kāi)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(kāi)斷電流是以周期分量有效值表示，并計(jì)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(kāi)斷時(shí)間較長(zhǎng)（ ? ），短路電流非周期分量衰減較多，可不計(jì)非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流 ?校驗(yàn)，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(guò)程中，動(dòng)、靜觸頭之間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流流過(guò)，更容易發(fā)生觸頭焊接和遭受電動(dòng)力的損壞，并且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)還要求切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定短路關(guān)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(duì)設(shè)備選擇影響 當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤其 注意小環(huán)境）條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震強(qiáng)度和覆冰 的 厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。 對(duì)于 110kV 及以下電氣設(shè)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(shè)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(shè)備的選擇 21 按短路狀態(tài)校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值。滿(mǎn)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(yīng)； t t?、 分別為電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱(chēng)動(dòng)穩(wěn)定。滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 es sh es shii? ? ? ?或 式中： es esi ?、 分別為電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)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(shí)， 應(yīng)按電氣設(shè)備在特定的工程安裝使用 條件，對(duì)電氣設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷能力進(jìn)行校驗(yàn)，即電氣設(shè)備的端子允許負(fù)載應(yīng)大于設(shè)備引線在短路時(shí)的最大電動(dòng)力。 主要 電氣設(shè)備的選擇 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠與變電站中主系統(tǒng)的重要開(kāi)關(guān)器件。斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或推出運(yùn)行，起控制作用； 當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。斷路器最大特點(diǎn)是裝有滅弧裝置，能斷開(kāi)電氣