【導(dǎo)讀】本文將針對某火力發(fā)電廠的設(shè)計，主要是對電氣方面進行研究。本次設(shè)計的電廠在。細的分析比較，以確定一種安全經(jīng)濟成熟的主接線形式。首先對火力發(fā)電的有關(guān)內(nèi)容做以闡述，并對電力主接線中的設(shè)備做以描述。分段，而高壓側(cè)用雙母線的接線形式。簡單的介紹了廠用電，對主變壓器進行了選擇。在三相短路實用計算基本假設(shè)的前提下，對三相短路電流進行了計算。短路電流計算的結(jié)果對斷路器等電氣設(shè)備進行了選擇和校驗。根據(jù)基本原則結(jié)合具體要。求，繪制完成電氣主接線圖的一次部分。設(shè)計，掌握了一些基本的設(shè)計方法，在設(shè)計過程中更加穩(wěn)固了理論知識。故障類型及原因..

　　

【正文】 壓 NU 就是其銘牌上標出的線電壓，另外還規(guī)定有允許最高工作電壓 almU 。由于電力系統(tǒng)負荷的變化、調(diào)壓及接線方式的改變而引起功率分布和網(wǎng)絡(luò)阻抗變化等原因，往往使得電網(wǎng)某些部分的實際運行電壓高于電網(wǎng)的額定電壓 NSU ，因此， 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 23 所選電氣設(shè)備的允許最高工作電壓 almU 不得低于所在電網(wǎng)的最高 運行電壓 smU ，即 almU ? smU (54) 對于電纜和一般電器， almU 較 NU 高 10%～ 15%，即 almU =(～ ) NU ，而對于電 由于電力系統(tǒng)采取各種調(diào)壓措施 ,電網(wǎng)的最高運行電壓 SmU 通常不超過電網(wǎng)額定電壓NSU 的 10%， smU ? NSU 可見只要不低于 NSU ， 就能滿足式 (54)。 所以 ， 一般可按式 (55)選擇 NU ? NSU （ 55）裸導(dǎo)體承受電壓的能力由絕緣子及安全凈距保證 ， 無額定電壓選擇問題。 電氣設(shè)備安裝地點的海拔對絕緣介質(zhì)強度有影響。隨著海拔的增加，空氣密度和濕度相對地減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，設(shè)備外絕緣強度將隨海拔的升高而降低，導(dǎo)致設(shè)備允許的最高工作電壓 almU 下降。當(dāng)海拔在 1000～ 4000m 時，一般按海拔 每增 100m， almU 下降 1%予以修正。當(dāng) almU 不能滿足要求時，應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對現(xiàn)有 110kV 及以下的設(shè)備，由于其外絕緣有較大裕度，可在海拔 2020 m 以下使用。 2．按額定電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境條件 (環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝條件等 )下，電氣設(shè)備的長期允許電流。 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 (又稱計算溫度或基準溫度 ) 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 1000 m。 當(dāng)實際環(huán)境條件不同于額定環(huán)境條件時，電氣設(shè)備的長期允許電流 alI 應(yīng)作修正。一般情況下，各類電氣設(shè)備的 alI 均需按實際環(huán)境溫度θ修正。另外，計及日照的屋外管形導(dǎo)體、軟導(dǎo)線的 alI 尚需按海拔修正；電力電纜的 alI 尚需按有關(guān)敷設(shè)條件修正。 經(jīng)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)電流 maxI ，即 maxal NI KI I?? (A) (56) 式中 K— 綜合修正系數(shù)，為有關(guān)修正系數(shù)的乘積； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 24 maxI — 電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流，可按表 。 當(dāng)僅計及環(huán)境溫度修正 時， K 值的計算如下。 對于裸導(dǎo)體和電纜 K = ( ) / ( 2 5 )al al? ? ? (57) 對于電器 40℃＜ ? ≤ 60℃時 ， K =1(? 40) 0℃≤ ? ≤ 40℃時， K =1+(40? ) (58) ? ＜ 0℃時， K = 式中 ? — 實際環(huán)境溫度，按表 12 取值，℃； al? — 裸導(dǎo)體或電纜芯正常最高允許溫度，℃。裸導(dǎo)體的θ 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，參考《電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實用計算》。 3．選擇設(shè)備的種類和型式 (1)應(yīng)按電器的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對設(shè)備進行種類 (如戶內(nèi)或戶外型電器 )和型式的選擇。 (2)除上述考慮海拔、當(dāng)?shù)貙嶋H環(huán)境溫度的影響外，尚需考慮日照、風(fēng)速、覆冰厚度、濕度、污穢等級、地震烈度等環(huán)境條件的影響。當(dāng)超過一般電氣設(shè)備的使用條件時(如臺風(fēng)經(jīng)常侵襲或最大風(fēng)速超過 35m/s 的地區(qū)、重冰區(qū)、濕熱帶、污穢嚴重地區(qū)等 )，應(yīng)向制造部門提出特殊訂貨要求，并采取相應(yīng)措施。 按短路情況校驗 1． 短路電流的計算條件 為使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的需要，作為校驗用的短路電流應(yīng)按下述條件確定。 (1)容量和接線。容量應(yīng)按本工程設(shè)計的最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展 (一般為本工程建成后 5— 10年 )；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能并列運行的方式 (如切換廠用變壓器時，兩臺廠變的短時并列 )。 (2)短路種類。導(dǎo)體和電器的動、熱穩(wěn)定及電器的開斷電流，一般按三相短路校驗；若發(fā)電機出口的兩相短路，回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 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 25 接地短路較三相短路嚴重，則熱穩(wěn)定按嚴重情況校驗。 (3)短路計算點。應(yīng)選擇通過校驗對象 (電氣設(shè)備 )的短路電流為最大的那些點。 表 回路名稱 Imax 說明 發(fā)電機、調(diào)相機回路 、調(diào)相機額定電流 當(dāng)發(fā)電機冷卻氣體溫度低于額定值時，允許每低 1℃電流增加 % 變壓器回路 1. 2. (～ )倍變壓器額定電流 變壓器通常允許正?；蚴鹿蔬^負荷 ,必要時按 (～ )倍計算 母線聯(lián)絡(luò)回路、主母線 母線上最大一臺發(fā)電機或變壓 器的 Imax 母線分段回路 電流的 50%～ 80% 和大部分二級負荷 考慮電源元件事故跳閘后仍能保證該段母線負荷 旁路回路 需旁路的回路的最大額定電流 出線 ：線路最大負荷電流 包括線損和事故時轉(zhuǎn)移過來 的負荷 ：（ ～ 2）倍一回線的正常最大負荷電流 包括線損和事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷 ：兩個相鄰回路 正常負荷電流 考慮斷路器事故或檢修時，一個回路加另一最大回路負荷電流的可能 ：最大元件負荷電流 橋回路尚需考慮系統(tǒng)穿越功 率 作為短路計算點。對兩側(cè)都有電源的電器，通常是將電器兩側(cè)的短路點進行比較，選出其中流過電器的短路電流較大的一點 (注意流過不一定相同 )。 2．短路計算時間 校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和開斷能力時，必須合理地確定短路計算時間。 (1)校驗熱穩(wěn)定的短路計算時間 kt 。即計算短路電流熱效應(yīng) kQ 的時間，由式 (57)確定 ()k pr ab pr in abt t t t t t? ? ? ? ? (59) 式中 prt — 后備繼電保護動作時間， s； abt — 斷路器全開斷時間， s； int — 斷路器固有分閘時間 s，戶內(nèi)少油斷路器為 ～ s， 戶外少油斷路 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 26 器為 ～ s， 真空斷路器為 ～ s， SF6和壓縮空氣斷路器為 ～ s； ta— 斷路器開斷時電弧持續(xù)時間 s，少油斷路器為 ～ s， SF6和壓縮空氣斷路器約為 ～ s。 (2)校驗開斷電器開斷能力的短路計算時間 tbr。開斷電器應(yīng)能在最嚴重的情況下開斷短路電流 ，故 tbr由式 (510)確定 tbr= tpr1 + tin(s) (510) 式中 tpr1— 主繼電保護動作時間 (s)，對于無延時保護， tin 為保護啟動和執(zhí)行機構(gòu)動作時間之和。 3．熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗 (1)熱 穩(wěn)定校驗。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)，在短路電流通過時，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 S ≥ Smin( ㎜ 2) (511) 式中 S— 按正常工作條件選擇的導(dǎo)體或電纜的截面積，㎜ 2； Smin— 按熱穩(wěn)定確定的導(dǎo)體或電纜的最小截面積，㎜ 2。 ②電器滿足熱穩(wěn)定的條件為 It2t≥Q k [(kA)2s] (512) 式中 It— 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； Qk— 短路電流通過電器時所產(chǎn)生的熱效應(yīng)， (kA)2 s。 (2)動穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定就是要求電氣設(shè)備能承受短路沖擊電流所產(chǎn)生的電動力效應(yīng)。 ① 硬導(dǎo)體滿足動穩(wěn)定的條件為 σ al ≥ σ max(Pa) (513) 式中 σ al— 導(dǎo)體材料最 大允許應(yīng)力， Pa； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 27 σ max— 導(dǎo)體最大計算應(yīng)力， Pa。 ② 電器滿足動穩(wěn)定的條件為 ies ≥ ish(kA) (514) 式中 ies— 電器允許通過的動穩(wěn)定電流 (或稱極限通過電流 )幅值， KA； ish— 短路沖擊電流幅值， kA。一般高壓電路短路時， ish = I ；發(fā)電機端或發(fā)電機電壓母線短路時， ish = I ； I 為短路電流周期分量的起始值 kA。 (3)下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定。 1)用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定；支柱絕緣子不流過電流，不用校驗熱穩(wěn)定。 2)用限流熔斷器保護的設(shè)備，可不校驗動穩(wěn)定；電纜因有足夠的強度，可不校驗動穩(wěn)定。 3)電壓互感器及裝設(shè)在其回路中的裸導(dǎo)體和電器，可不校驗動、熱穩(wěn)定。 斷路器和隔離開關(guān)的選擇 高壓斷路器的選擇 (1)型式的選擇：除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外 ，還應(yīng)考慮安裝調(diào)試和運行維護的方便，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。一般 635KV 選用真空斷路器， 35500KV 選用SF6斷路器。 (2)按額定電壓選擇： NSN UU ? (515) NSU — 電網(wǎng)額定電壓 (3)按額定電流選擇： ? ?AIKII Nal m ax?? (516) 式中 K— 溫度修正系數(shù)； maxI — 電氣設(shè)備所在回路的最大持續(xù)工作電流。 (4)額定開斷電流選擇： )(kAII KNbr? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 28 (517) 式中 kI — 斷路器實際開斷瞬間的短路全電流有效值。 (5)額定關(guān)合電流選擇： )(kAii shNcl? (518) (6)動穩(wěn)定校驗： )(KAii shes? (519) (7)熱穩(wěn)定校驗： It2t≥Q k [(kA)2s ] (520) 在斷路器產(chǎn) 品目錄中，部分產(chǎn)品未給出 iNcl， 而凡給出的均有 iNcl =ies，故動穩(wěn)定校驗包含了對 iNcl的選擇，即 iNcl的選擇可省略。 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)主要用在檢修電氣設(shè)備時隔離電壓，使檢修的設(shè)備與帶電部分間有明顯可見的斷口；在改變設(shè)備狀態(tài) (運行，備用，檢修 )時用來配合斷路器協(xié)同完成倒閘操作；用來分、合小電流，可用來分、合電壓互感器、避雷器和空載母線，分、合勵磁電流不超過 2A的空載變壓器，關(guān)合電容電流不超過 5A 的空載線路；其接地開關(guān)可代替接地線，保證檢修工作安全。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來接通和斷開負 荷電源和短路電流，一般只能在電路斷開的情況下才能操作。 隔離開關(guān)是高壓電器中應(yīng)用最多的一種電器，其主要用途為檢修與分段隔離，倒換母線，開、合空載電力線路等。 隔離開關(guān)的選用原則： (1)隔離開關(guān)一般不需要專門的滅弧裝置。 (2)隔離開關(guān)在分閘狀態(tài)下應(yīng)有足夠大的斷口，同時不論隔離開關(guān)高壓接線端是否正常，均要滿足安全隔離的目的。 (3)隔離開關(guān)在分閘狀態(tài)時應(yīng)能耐受負荷電流及短路電流。 (4)在使用環(huán)境方面，戶外隔離開關(guān)應(yīng)能耐受大氣污染并應(yīng)考慮到溫度突