【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生， 卻 其情況較嚴(yán)重 ，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 為了限制短路時(shí)所造成的危害和故障的范圍的擴(kuò)大，需要進(jìn)行 短路 電流計(jì)算，以便 校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性、選擇和整定繼電保護(hù)裝置、確定限流措施及主接線方案。 短路電流計(jì)算的目的和一般規(guī)定、 假定條件 及 和計(jì)算步驟 電力系統(tǒng)中短路電流計(jì)算的主要目的 和 一般規(guī)定 一、短路電流計(jì)算的主要目的 ： 選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備； 電網(wǎng)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(hù)裝置和整定計(jì)算； 驗(yàn)算接地裝置的接觸電 壓和跨步電壓； 為確定送電線路對(duì)附近通信線路電磁危險(xiǎn)的影響提供計(jì)算資料。 二、 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 ： 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、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(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)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(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生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。 在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中， 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 9 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)， 對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng) 選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。 導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流 ， 一般按三相短路驗(yàn)算。 短路電流實(shí)用計(jì)算中 的 假設(shè)條件和原則 正常工作三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行； 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同； 系統(tǒng)中的同步電機(jī)和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī) 磁飽和 、磁滯、渦流及導(dǎo)體的肌膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；定子繞組三相結(jié)構(gòu)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(fù)荷下運(yùn)行，其中 50％ 負(fù)荷 接在高壓母線上 ； 同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）； 短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間； 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； 除技術(shù)短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻均略去不計(jì)； 元件的參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍； 1輸電線路的電容略去不計(jì)； 1用概率統(tǒng)計(jì)法制定短路電流運(yùn)算曲線； 短路電流計(jì)算步驟 現(xiàn)在，電力設(shè)計(jì)部門對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)及發(fā)電廠，變電所短路電流的計(jì)算幾乎都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。但作為單元的發(fā)電廠、變 電所，對(duì)設(shè)計(jì)驗(yàn)算 、設(shè)備改造等需進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，有時(shí)進(jìn)行手算會(huì)更方便，概念更清楚。介紹短路電流計(jì)算的基本數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、短路電流計(jì)算阻抗圖繪制和計(jì)算步驟如下 : 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到 同一基準(zhǔn)容量下； 繪制相應(yīng)的電力系統(tǒng) 等值電路 ； 確定與短路電流有 關(guān) 的運(yùn)行方式 ，選擇短路點(diǎn) ； 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，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(duì) 短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、 有名值； 根據(jù)需要取不同的短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算； 計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值 ； 列出短路電流計(jì)算結(jié)果表； 實(shí)際短路電流計(jì)算情況要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)情況進(jìn)行。 注： 高壓斷路器的全分閘時(shí)間計(jì)為 。在這里短路的持續(xù)時(shí)間以最長(zhǎng)的過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間來計(jì)東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 10 算的，顯然，如果用主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間或主保護(hù)存在動(dòng)作死區(qū)時(shí)用后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一定能滿足要求。各電壓等級(jí)下短路電流持續(xù)時(shí)間最大時(shí)間見表 。 表 短路電流的持續(xù)時(shí)間的最大值（ s） 220 kV 側(cè) 110 kV 側(cè) 10 kV 側(cè) 注：經(jīng)過計(jì)算得出各種情況下短路電流結(jié)果匯總見下表 ： 表 短路電流計(jì)算結(jié)果表 短 路 地 點(diǎn) 系 統(tǒng) 電 廠 有名值 )( kAI 短路電流 沖擊值)(kAish 計(jì) 算 電 抗 *SjX 有名值 SI 計(jì)算電抗 *GjX 有名值 GI 220 kV 側(cè) 兩條線路 同時(shí)運(yùn)行 一條線路 運(yùn) 行 110 kV 側(cè) 兩臺(tái)主變 同時(shí)運(yùn)行 一臺(tái)主變 退出運(yùn)行 10 kV 側(cè) 兩臺(tái)主變 同時(shí)運(yùn)行 一臺(tái)主變 退出運(yùn)行 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 11 第 五 章 電氣設(shè)備選擇 概述 電氣設(shè)備 的選擇是變電站設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，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)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。 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 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 情況 來校驗(yàn) 其 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定，應(yīng)能在長(zhǎng)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(yùn)行。 電氣設(shè)備選擇的 一般原則 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)，安全適用，經(jīng)濟(jì)合理； 應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展（ 5~10 年）； 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 應(yīng)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致； 選擇的導(dǎo)體品種不宜太多； 選用新品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格； 電氣設(shè)備 技術(shù) 條件 選擇的高壓電器 ，應(yīng)能在長(zhǎng)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(yùn)行 。 一 、長(zhǎng)期工作條件 電壓：電氣設(shè)備的允許最高工作電壓 almU 不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓 smU ； 電纜和一般電器， almU 較 NU 高 10%~15%，即 almU =（ ~） NU ； 對(duì)于 電網(wǎng)，電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 smU 通常不超過電網(wǎng)額定電壓 NsU 的 10%； 電流： 選用導(dǎo)體的長(zhǎng)期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流（應(yīng)考慮各種可能的運(yùn)行方式）； 機(jī)械允許荷載：在正常運(yùn)行和短路時(shí)，電器引信的最大作用力不應(yīng)大于電器端子的荷載； 二 、短路穩(wěn)定條件 校驗(yàn)的一般原則： （ 1） 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 校驗(yàn)短路電流一般取三相短 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 12 路時(shí)的短路電流，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路和中性點(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(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況考慮。 （ 2） 用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。除用有限流作用的熔斷器保護(hù)的除外，裸導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定仍應(yīng)校驗(yàn)。 短路的熱穩(wěn)定 校驗(yàn) ： 熱穩(wěn)定就是要求所選的電氣設(shè)備能承受短路電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，在 電流通過時(shí)，電氣設(shè)備各部分的溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。 （ 1） 導(dǎo)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(dǎo) 體 和 電 纜 的 截 面 積 ；m inS ? 按 熱 穩(wěn) 定 確 定 的 導(dǎo) 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(shí) 間 ， s。 2 。kQs??短 路 電 流 通 過 電 器 時(shí) 所 產(chǎn) 生 的 熱 效 應(yīng) ， （ kA) 短路動(dòng)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(shè)備 環(huán)境條件 我國規(guī)定電氣設(shè)備的一般額定環(huán)境條件為：額定環(huán)境溫度（又稱計(jì)算溫度或基準(zhǔn)溫度） N? ，裸導(dǎo)體和電纜的 N? 為 25℃ ，斷路器、隔離開關(guān)、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(dāng)實(shí)際環(huán)境條件不同于額定環(huán)境條件時(shí)，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流 alI 應(yīng)作修正。經(jīng)綜合修正后的長(zhǎng)期允許電流 alI 不得 低于所在回路在各種可能運(yùn)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(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 13 式中 ： K— 綜合修正系數(shù)，為有關(guān)修正系數(shù)的乘積； maxI — 電氣設(shè) 備所在回來的最大持續(xù)工作電流， A； 當(dāng)僅計(jì)及環(huán)境溫度修正時(shí)， K 值的計(jì)算如下。 對(duì)于裸導(dǎo)體和電纜： 25??? alalK ? ?? （ 55） 對(duì) 于電器： 40℃ ＜ θ≦ 60℃， K=1(θ40) 0℃ ≦ θ ≦ 40℃ ,K=1+(40θ) θ＜ 0℃ 時(shí)， K= 式中 ： θ— 實(shí)際環(huán)境溫度， ℃ 。 al? — 裸導(dǎo)體或電纜芯正常允許溫度， ℃ 。 裸導(dǎo)體的 al? 一般為 70℃ ；電纜芯的 al? 與電纜結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在 50~90℃ 間。 斷路器的選擇 和校驗(yàn) 高壓斷路器是電力系統(tǒng)最重要的控制和保護(hù)設(shè)備。 它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常繼電保護(hù)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(zhì)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(hù)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(yīng)于 10KV電壓等級(jí)， 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(yīng)根據(jù)環(huán)境 條件、使用技術(shù)條件及各種斷路器 的不同特點(diǎn)進(jìn)行選擇。 二、按額定電壓選擇 額定電壓應(yīng)滿足 要求： NsN UU ? （ 56） 三、按額定電流選擇 額定電流應(yīng)滿足要求： m a x()al NI K I I A?? （ 57）式中 ： K— 溫度修正系數(shù)。 四、額定開斷電流選擇 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)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(yīng)小于實(shí)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(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，不會(huì)引起觸頭熔接和遭到電動(dòng)力的損壞，應(yīng)滿足： ()Ncl shi i kA? （ 59） 六、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定應(yīng)滿足要求：