【文章內容簡介】 路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生， 卻 其情況較嚴重 ，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。 為了限制短路時所造成的危害和故障的范圍的擴大，需要進行 短路 電流計算，以便 校驗電氣設備的熱穩(wěn)定性、選擇和整定繼電保護裝置、確定限流措施及主接線方案。 短路電流計算的目的和一般規(guī)定、 假定條件 及 和計算步驟 電力系統(tǒng)中短路電流計算的主要目的 和 一般規(guī)定 一、短路電流計算的主要目的 ： 選擇導體和電器設備； 電網接線和發(fā)電廠、變電所電氣主接線的比較、選擇； 選擇繼電保護裝置和整定計算； 驗算接地裝置的接觸電 壓和跨步電壓； 為確定送電線路對附近通信線路電磁危險的影響提供計算資料。 二、 短路電流計算的一般規(guī)定 ： 驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按 本 工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5～ 10 年）。 確定短路電流 時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 在電氣連接的網絡中， 選擇導體和電器用的短路電流，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 東南大學成賢學院畢業(yè)設計報告 9 選擇導體和電器時， 對不帶電抗器回路的計算短路點，應 選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流 ， 一般按三相短路驗算。 短路電流實用計算中 的 假設條件和原則 正常工作三相系統(tǒng)對稱運行； 所有電源的電動勢相位角相同； 系統(tǒng)中的同步電機和異步電機均為理想電機，不考慮電機 磁飽和 、磁滯、渦流及導體的肌膚效應等影響；轉子結構完全對稱；定子繞組三相結構完全相同，空間角為 120 度 ； 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和； 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50％ 負荷 接在高壓母線上 ； 同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）； 短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間； 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 除技術短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻均略去不計； 元件的參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍； 1輸電線路的電容略去不計； 1用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線； 短路電流計算步驟 現在，電力設計部門對復雜電力系統(tǒng)及發(fā)電廠，變電所短路電流的計算幾乎都在計算機上進行。但作為單元的發(fā)電廠、變 電所，對設計驗算 、設備改造等需進行短路電流計算時，有時進行手算會更方便，概念更清楚。介紹短路電流計算的基本數據準備、短路電流計算阻抗圖繪制和計算步驟如下 : 計算各元件電抗標幺值，并折算到 同一基準容量下； 繪制相應的電力系統(tǒng) 等值電路 ； 確定與短路電流有 關 的運行方式 ，選擇短路點 ； 對網絡進行化簡，本 供電系統(tǒng) 不可 看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對 短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、 有名值； 根據需要取不同的短路點進行短路電流計算； 計算短路容量，短路電流沖擊值 ； 列出短路電流計算結果表； 實際短路電流計算情況要根據系統(tǒng)規(guī)劃和設計情況進行。 注： 高壓斷路器的全分閘時間計為 。在這里短路的持續(xù)時間以最長的過電流保護的動作時間來計東南大學成賢學院畢業(yè)設計報告 10 算的，顯然，如果用主保護的動作時間或主保護存在動作死區(qū)時用后備保護的動作時間一定能滿足要求。各電壓等級下短路電流持續(xù)時間最大時間見表 。 表 短路電流的持續(xù)時間的最大值（ s） 220 kV 側 110 kV 側 10 kV 側 注：經過計算得出各種情況下短路電流結果匯總見下表 ： 表 短路電流計算結果表 短 路 地 點 系 統(tǒng) 電 廠 有名值 )( kAI 短路電流 沖擊值)(kAish 計 算 電 抗 *SjX 有名值 SI 計算電抗 *GjX 有名值 GI 220 kV 側 兩條線路 同時運行 一條線路 運 行 110 kV 側 兩臺主變 同時運行 一臺主變 退出運行 10 kV 側 兩臺主變 同時運行 一臺主變 退出運行 東南大學成賢學院畢業(yè)設計報告 11 第 五 章 電氣設備選擇 概述 電氣設備 的選擇是變電站設計的主要內容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟的重要條件。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。 電氣設備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和適當的留有發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經濟運行的需要。 電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇， 并按短路 情況 來校驗 其 熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。 電氣設備選擇的 一般原則 應力求技術先進，安全適用，經濟合理； 應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展（ 5~10 年）； 應按當地環(huán)境條件校核； 應與整個工程的建設標準協調一致； 選擇的導體品種不宜太多； 選用新品應積極慎重，新產品應有可靠的實驗數據，并經主管單位鑒定合格； 電氣設備 技術 條件 選擇的高壓電器 ，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行 。 一 、長期工作條件 電壓：電氣設備的允許最高工作電壓 almU 不得低于該回路的最高運行電壓 smU ； 電纜和一般電器， almU 較 NU 高 10%~15%，即 almU =（ ~） NU ； 對于 電網，電網的最高運行電壓 smU 通常不超過電網額定電壓 NsU 的 10%； 電流： 選用導體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流（應考慮各種可能的運行方式）； 機械允許荷載：在正常運行和短路時，電器引信的最大作用力不應大于電器端子的荷載； 二 、短路穩(wěn)定條件 校驗的一般原則： （ 1） 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。 校驗短路電流一般取三相短 東南大學成賢學院畢業(yè)設計報告 12 路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路和中性點直接接地系統(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重時，則應按嚴重情況考慮。 （ 2） 用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。除用有限流作用的熔斷器保護的除外，裸導體和電器的動穩(wěn)定仍應校驗。 短路的熱穩(wěn)定 校驗 ： 熱穩(wěn)定就是要求所選的電氣設備能承受短路電流所產生的熱效應，在 電流通過時，電氣設備各部分的溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。 （ 1） 導體和電纜滿足熱穩(wěn)定的條件為： 2min()S S mm? （ 51）式 中 :S 按 正 常 工 作 條 件 選 擇 的 導 體 和 電 纜 的 截 面 積 ；m inS ? 按 熱 穩(wěn) 定 確 定 的 導 體 或 電 纜 的 最 小 截 面 積 ； （ 2） 電器滿足熱穩(wěn)定的條件為： 22[]tkI t Q s??（ kA) （ 52） I t式 中 : 制 造 廠 規(guī) 定 的 允 許 通 過 電 器 的 熱 穩(wěn) 定 電 流 ， kA。t ? 制 造 廠 規(guī) 定 的 允 許 通 過 電 器 的 熱 穩(wěn) 定 時 間 ， s。 2 。kQs??短 路 電 流 通 過 電 器 時 所 產 生 的 熱 效 應 ， （ kA) 短路動穩(wěn)定條件見式： ch dfch dfiiII??????? （ 53）式中： shi — 短路沖擊電流峰值， kA； dfi — 短路全電流有效值， kA； chI — 電器允許的極限通過電流峰值， kA； dfI — 電器允許的極限通過電流有效值， kA； 電氣設備 環(huán)境條件 我國規(guī)定電氣設備的一般額定環(huán)境條件為：額定環(huán)境溫度（又稱計算溫度或基準溫度） N? ，裸導體和電纜的 N? 為 25℃ ，斷路器、隔離開關、穿墻套管、電流互感器、電抗器等電器的 N? 為 40℃ ；無日照；海拔高度不超過 1000m。 當實際環(huán)境條件不同于額定環(huán)境條件時，電氣設備的長期允許電流 alI 應作修正。經綜合修正后的長期允許電流 alI 不得 低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流 alI ，即 m a x()al NI KI I A?? （ 54）東南大學成賢學院畢業(yè)設計報告 13 式中 ： K— 綜合修正系數，為有關修正系數的乘積； maxI — 電氣設 備所在回來的最大持續(xù)工作電流， A； 當僅計及環(huán)境溫度修正時， K 值的計算如下。 對于裸導體和電纜： 25??? alalK ? ?? （ 55） 對 于電器： 40℃ ＜ θ≦ 60℃， K=1(θ40) 0℃ ≦ θ ≦ 40℃ ,K=1+(40θ) θ＜ 0℃ 時， K= 式中 ： θ— 實際環(huán)境溫度， ℃ 。 al? — 裸導體或電纜芯正常允許溫度， ℃ 。 裸導體的 al? 一般為 70℃ ；電纜芯的 al? 與電纜結構有關，其值在 50~90℃ 間。 斷路器的選擇 和校驗 高壓斷路器是電力系統(tǒng)最重要的控制和保護設備。 它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負荷電流，在某所電氣主接線中，還擔任改變主接線的運行方式的任務，故障時，斷路器通常繼電保護的配合使用，斷開短路電流 ，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 高壓斷路器按滅弧介質及滅弧原理可分為六氟化硫（ SF6）斷路器、真空斷路器、油斷路器（又分多油、少油斷路器）、空氣斷路器。 由于真空斷路器、 SF6 斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故 35～ 220KV 一般采用 6SF 斷路器。真空斷路器只適應于 10KV電壓等級， 10KV 采用真空斷路器。 一、種類和型式的選擇 高壓斷路器 種類及型式 的選擇， 應根據環(huán)境 條件、使用技術條件及各種斷路器 的不同特點進行選擇。 二、按額定電壓選擇 額定電壓應滿足 要求： NsN UU ? （ 56） 三、按額定電流選擇 額定電流應滿足要求： m a x()al NI K I I A?? （ 57）式中 ： K— 溫度修正系數。 四、額定開斷電流選擇 東南大學成賢學院畢業(yè)設計報告 14 為了保證斷路器可靠地開斷短路電流，一般情況下，原則上 額定開斷電流 NbrI 不應小于實際開斷瞬間的短路全電流有效值 kI ，即 ()Nbr kI I kA? （ 58） 五、額定關合電流的選擇 為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，不會引起觸頭熔接和遭到電動力的損壞，應滿足： ()Ncl shi i kA? （ 59） 六、熱穩(wěn)定校驗 熱穩(wěn)定應滿足要求：