【正文】 即將各電源供出的短路電流 Im與短路點(diǎn)總短路電流 Id 之比值，分別稱為各電壓支路的分布系數(shù)，用下式表示： Cm = Im / Id（ m=1， 2， 3， … , n） 由于所有電源支路分布系數(shù)之和等于 1，所以分布系數(shù)又可以用電抗表示為 Cm = XnΣ / Xm 式中 XnΣ —— 為 n 個(gè)電源支路的并聯(lián)電抗（不包括公共支路電抗）； Xm—— 為各電源支路電抗； 對(duì)于任一電源 m與短路點(diǎn) d 之點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗則可用下式求出。同樣，也可將接于短路點(diǎn)的各支路拆開，拆開后各支路仍帶有原來(lái)的短路點(diǎn)。 一個(gè)等值若網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電源支路向同一節(jié)點(diǎn)供電，可用電源支路代替，在短路電流計(jì)算中，最常遇到的是兩個(gè)有源支路的合并，如不計(jì)電阻和電源電勢(shì)間的相位差，其等值電勢(shì) dz 和電抗 Xdz 可用下式求出： dz = ( E1X2 + E2X1 ) / ( X1 + X2 ) Xdz = X1X2 / ( X1 + X2 ) （ 4）分裂電源和分裂短路點(diǎn) 在網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)中，可將連在一個(gè)電源 上的各支路拆開。因此，工程計(jì)算中常采用合并電源的方法來(lái)化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)。 b. 等電位節(jié)點(diǎn)之間的電抗可短接后除去。 網(wǎng)絡(luò)的等值變換與簡(jiǎn)化 在工程計(jì)算中，常采用以下方法化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)： （ 1）網(wǎng)絡(luò)等值變換原則 等值變換的原則是在網(wǎng)絡(luò)變換前后應(yīng)使未被變化部分的狀 態(tài)（電壓和電流分布）保持不便。如發(fā)電機(jī)電抗，廠家推出的是以發(fā)電機(jī)額定容量 Sn 和額定電壓 Un 為基值的標(biāo)幺電抗值Xd；變壓器的電抗，廠家給出的是短路電壓百分值 Ud（ %）；而輸電線路的電抗，通常是用有名值表示的。 （ 10）繪制短路電流結(jié)果表。 （ 8）計(jì)算短路電流沖擊值。 （ 6）計(jì)算無(wú)限大容量 (Xjs ≥ 3) 的電源供給的短路電流周期分量。 （ 4）求計(jì)算電抗 Xjs。 d. 繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。 b. 選取基準(zhǔn)容量 Sb 和基準(zhǔn)電壓 Ub（一般取各級(jí)的平均電壓）?，F(xiàn)將其計(jì)算步驟簡(jiǎn)述如下： （ 1）選擇計(jì)算短路點(diǎn)。 事實(shí)上，采用了上述簡(jiǎn)化假設(shè)所帶來(lái)的計(jì)算誤差，一般仍在工程計(jì)算的允許范圍之內(nèi)。選擇其余的導(dǎo)體和電器時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)一般取在電抗器后。 短路計(jì)算點(diǎn) 在正常接線方式時(shí)，通過電氣設(shè)備的短 路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。 短路種類 一般按三相短路計(jì)算。 接線方式 計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式），而不能用僅在切換過程中，可能并列運(yùn)行的接線方式。 （ 5） 應(yīng)考慮對(duì)短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。 （ 3） 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 查【電力系統(tǒng)分析】 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時(shí)所用短路電流一般有以下規(guī)定： 計(jì)算的基本情況 （ 1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行。 考慮一臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)后的狀況，母線分段電抗器的額定電流選為母線上最大容量發(fā)電機(jī)的額定電流的 50% ~ 80%，這比出線電抗器額定電流要大得多，也就是說，母線電抗器對(duì)出線短路的限制作用較小，但是，由于母線分段電抗器裝于母線分段處，此處往往是正常工作情況下功率流動(dòng)最小的地方，在此設(shè)電抗器，所產(chǎn)生的電壓的損失和功率損耗都比其他地方小， 因此可取較大的標(biāo)幺電抗。 電抗標(biāo)幺值等于通過額定電流時(shí)的壓降標(biāo)幺值，因此，受正常壓降的限制而不能選擇過大。限流電抗器是單相空心電感線圈，按中間有無(wú)抽頭又分為普通電抗器和分裂電抗器（中間有抽頭）兩種。 但是采用電網(wǎng)適當(dāng)?shù)慕泳€方式來(lái)減小短路電流的措施，除了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予考慮，還受運(yùn)行方式是否允許的限制。 各種限流措施，最終都可歸結(jié)為增大電源至短路點(diǎn)的等效電抗，這些措施從設(shè)計(jì)上著手，并依靠正確的運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)，可歸納為以下幾種： 選擇適當(dāng)?shù)闹鹘泳€形式和運(yùn)行方式 由于并聯(lián)支路越多，回路等效電抗越小，串聯(lián)回路越多，回路等效電抗就越西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 28 大，所以在接線中減少并聯(lián)設(shè)備支路，或增加串聯(lián)設(shè)備支路，可增大系統(tǒng)阻抗，減小短路電流，為此在主接線的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中常采用下列方法： （ 1）具有大容量機(jī)組的發(fā)電廠采用單元接線，以減小發(fā)電機(jī)機(jī)端短路和母 線短路電流。所以在發(fā)電廠和變電所的接線設(shè)計(jì)中，常需采用限制短路電流的措施，減小短路電流，以便采用價(jià)格較便宜的輕型電器及截面較小的導(dǎo)線。在大容量發(fā)電廠和電力網(wǎng)中，短路電流可達(dá)很大數(shù)值，以至于使在選擇發(fā)電廠和變電所的斷路器以及其它配電設(shè)備時(shí)面臨困難，要使配電設(shè)備能承受短路電流的沖擊往往需要提高容量等級(jí)，這不僅將導(dǎo)致投資增加，甚至還可能因斷流容量不足而選不到合乎要求的斷路器。 限制短路電流的措施 短路電流直接影響電氣設(shè)備的選擇和安全運(yùn)行。 （ 4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。其計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一節(jié)接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均須進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 由上述負(fù)荷統(tǒng)計(jì)結(jié)果，各變壓器容量選擇如下，廠用主變壓器選擇為 6300kVA，其他車間用變壓器選為 560kVA。 在本設(shè)計(jì)中， 6kV 廠用負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果如下表所示： 同樣可得， 380/220V車間專用盤負(fù)荷計(jì)算結(jié)果為 S = kVA ， 380/220V公用負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果為 S = kVA 。 ⑦ 照明負(fù)荷： P = KX PA 式中 KX—— 需用系數(shù)，一般取 — ； PA—— 安裝容量 （ kW ）。 ② 不經(jīng)常連續(xù)運(yùn)行： P = PΣ ③ 經(jīng)常短時(shí)及經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行： P = PΣ ④ 不經(jīng)常短時(shí)及不經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行： P = 0 ⑤ 中央修配廠： P = P′ Σ + PΣ 5 式中 P′ Σ —— 全部電動(dòng)機(jī)額定功率總和 （ kW ）； PΣ 5—— P′ Σ 中最大 5臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定功率總和 （ kW ）。二者比值用換算系數(shù) K 表示，其表達(dá)式如下： S j s = Σ ( KP ) 式中 S j s—— 計(jì)算負(fù)荷 （ kVA ）； P—— 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率 （ kW ）。當(dāng)按換算系數(shù)法求得的計(jì)算負(fù)荷接近變壓器高壓繞組的額定容量時(shí)，可用“ 軸功率”法校驗(yàn)，取其大者作為計(jì)算負(fù)荷。對(duì)于大功率電動(dòng)機(jī)和重要機(jī)械的電動(dòng)機(jī)，西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 25 采用個(gè)別供電，對(duì)于不重要機(jī)械的小功率電動(dòng)機(jī)和離開自用電配電裝置較遠(yuǎn)的車間（如中央水泵房）中的設(shè)備和電動(dòng)機(jī)可以成組供電。在車間配電箱中再個(gè)別引出。 廠內(nèi)電動(dòng)機(jī)有兩種供電方式，個(gè)別供電和成組供電，在圖 2 中， D1 和 D2 是 個(gè)別供電，每一電動(dòng)機(jī)直接由自用母線引出，每一饋線要占用一個(gè)高壓開關(guān)柜或低壓配電盤中的一條電路。 380/220V 低壓自用母線，通過七臺(tái) 560kVA 自用降壓變壓器接在五個(gè)分段上，每一分段又以閘刀分為兩個(gè)半段，其中，Ⅰ、Ⅱ段對(duì)機(jī)組汽機(jī)車間和鍋爐車間的專用盤供電，其余各段分別對(duì)全廠的公用負(fù)荷（江邊水泵房、燃料運(yùn)輸、除灰等）供電。自用高壓母線為單母線，電壓為 6kV，按鍋爐臺(tái)數(shù)分為兩段，每段各 有一臺(tái)自用工作變壓器 1T 和 2T 供電，其電源從發(fā)電機(jī)電壓母線兩 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 24 圖 3 中型熱電廠自用電接線圖 個(gè)分段上引接，備用電源采用明備用方式，專設(shè)一臺(tái)高壓自用備用變壓器 0T，當(dāng)任一段自用工作母線或自用高壓變壓器（ 1T 或 2T）發(fā)生故障時(shí)，它能在備用電源自動(dòng)投入裝置作用下自動(dòng)投入，代替其工作。 交流事故保安電源 200MW 及以上發(fā)電機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流事故保安電源，當(dāng)廠用工作和備用電源消失時(shí)，應(yīng)自動(dòng)投入，保證交流保安負(fù)荷的啟動(dòng)，并對(duì)其持續(xù)供電。 （ 2） 當(dāng)有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，一般由該母線引接 1 個(gè)備用電源。大容量發(fā)電機(jī)組，當(dāng)廠用分支采用分相封閉母線時(shí)，在該分支上不應(yīng)裝設(shè)斷路器，但應(yīng)有可拆連接點(diǎn)。發(fā)電機(jī)容量為 125MW 及以下時(shí)，一般在廠用分支線上裝設(shè)斷路器。 廠用工作電源 高壓廠用工作電源一般采用下列引接方式： （ 1） 當(dāng)有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，由各段母 線引接，供給接在該段母線上的機(jī)組的廠用負(fù)荷。當(dāng)鍋爐容量在 220t/h 及以下，且接有機(jī)爐的Ⅰ類負(fù)荷時(shí)，一般按機(jī)爐對(duì)應(yīng)分段，并用刀開關(guān)將母線分為兩個(gè)半段；鍋爐容量在 400t/h及以上時(shí)，每臺(tái)機(jī)爐一般由兩臺(tái)母線供電。鍋爐容量為 130— 220t/h 時(shí)，一般每爐由一段母線供電；容量為 400t/h 及以上時(shí)，每爐由兩段母線供電，并將 兩套輔機(jī)電動(dòng)機(jī)分接在兩段母線上，兩段母線可由同一臺(tái)廠用變壓器供電；容量為 65t/h 時(shí)，兩臺(tái)鍋爐可合用一段母線。低壓廠用電采用 380/220V的三相四線制系統(tǒng)。 廠用電設(shè)計(jì)的一般原則 對(duì)廠用電設(shè)計(jì)的要求 廠用電設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)行、檢修和施工的需要，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用經(jīng)過試驗(yàn)鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。切換操作簡(jiǎn)便。 廠用電設(shè)計(jì)的基本要求 廠用電接線除應(yīng)滿足正常運(yùn)行的安全，可靠，靈活，經(jīng)濟(jì)和檢修維護(hù)方便等一般要求外，尚應(yīng)滿足以下特殊要求： （ 1）盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。在火電廠中一般都設(shè)有兩臺(tái) 以上廠用高壓變壓器（或電抗器）和廠用低壓變壓器，以滿足廠用負(fù)荷專用電的需要。 隨著電廠類型的不同，廠用電的重要程度也有較大差異。為滿足保安負(fù)荷的基本要求，對(duì)大容量機(jī)組應(yīng)采用事故保安電源。 （ 4）事故保安負(fù)荷 在 200MW 及以上機(jī)組的大容量發(fā)電廠中，自動(dòng)化程度較高，要求在事故停機(jī)過程中以及停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，仍必須保證供電 ，否則，可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動(dòng)控制失靈或危及人身安全的負(fù)荷稱為事故保安負(fù)荷。 （ 2）Ⅱ類廠用負(fù)荷 允許 短時(shí)停電（幾秒至幾分鐘），恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的廠用負(fù)荷，屬于Ⅱ類廠用負(fù)荷，如火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤機(jī)械和化學(xué)水處理設(shè)備等，以及水電廠中絕大部分廠用電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，一般它們應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動(dòng)切換。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)等，以及水電廠的調(diào)速器、壓油泵、潤(rùn)滑油泵等。其耗電量與電廠類型、機(jī)械化程度和自動(dòng)化程度、燃料種類及其燃燒方式、蒸氣參數(shù)等因素有關(guān)。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行操作、試驗(yàn)、修配、照明、電焊等用電設(shè)備的總用電量，統(tǒng)稱為廠用電或自用電。由于兩機(jī)剩余功率已能滿足 35kV負(fù)荷要求，故遠(yuǎn)期 250 MW 機(jī)組直接接入 110kV。允許過載時(shí)間接近 2 小時(shí)，可在此時(shí)間內(nèi)處理事故，調(diào)整發(fā)電功率。 按上述計(jì)算，對(duì)變壓器作如下選擇： 2（ 40 MVA） 三繞組變壓器 中壓側(cè)負(fù)荷最大值為： 28/ = 33（ MW），故選擇繞組容量比為 100%/100%/50%。 10kV 最小負(fù)荷為 38MW，正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)最大出力為 100 MW，廠用電負(fù)荷為 8 MW，故經(jīng)變壓器送出的最大功率為 100－（ 38＋ 8） = 54（ MW） 發(fā)電機(jī)功率因數(shù) cosφ =，因此通過變壓器的容量為 S = 54/ = （ MVA） 若最大一臺(tái)機(jī)組（ 50 MW）檢修，其余一臺(tái) 50 MW 的發(fā)電機(jī)，則不能滿足 10kV最大負(fù)荷（ 58 MW）的用電。 35kV側(cè)采用單母線 分段接線。在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)除供電給附近地方用戶外，并通過兩臺(tái)三繞組變壓器 T T2 向 35kV 中距離負(fù)荷供電，然后將剩余功率通過 G5 送入 110kV電網(wǎng)。為使出線能選用輕型斷路器，在母線分段處和出線上， 加裝電抗器以限制短路電流。規(guī)程規(guī)定，當(dāng)容量為 25MW 及以上時(shí)，應(yīng)采用雙母線接線，考慮到 10kV 出線回路很多，因此發(fā)電機(jī)母線增設(shè)分段斷路器，即實(shí)際形成三段結(jié)構(gòu)，可以保證對(duì)重要負(fù)荷供電可靠性和運(yùn)行靈活性的要求。 下圖 2 為一地方性發(fā)電廠的主接線圖，該電廠有 4 臺(tái) 25MW 機(jī)組和 1 臺(tái) 50MW的機(jī)組， 110kV出線有四回， 35kV出線四回， 10kV機(jī)端負(fù)荷有 20 回。在母線分段之間西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 19 電纜饋線上加裝電抗器，以便出線回路能選用輕型斷路器。一般采用單母線分段或雙母線單斷路器接線。當(dāng)廠內(nèi)機(jī)組檢修時(shí)，還可通過主變壓器由系統(tǒng)倒送功率供給地方負(fù)荷。 典型電氣主接線設(shè)計(jì) 火力發(fā)電廠可分為兩大類：地方性電廠和區(qū)域性電廠。當(dāng)高壓（或低壓）無(wú)橫向聯(lián)絡(luò)時(shí)形成變壓器 — 線路單元接線，當(dāng)出現(xiàn)低壓或高壓均無(wú)橫向聯(lián)絡(luò)，線路很短時(shí)，則形成發(fā)電機(jī) — 變 壓器 —線路單元接線。對(duì)于最終規(guī)模不夠明確的發(fā)電廠、變電所不宜采用本接線形式。 ③ 擴(kuò)建不方便。與單臺(tái)斷路器的雙母線接線相比較，多角形接線運(yùn)行的可靠性與靈活性較高，也較經(jīng)濟(jì)。這種接線所用斷路器數(shù)目等于回路數(shù)，比相同回路的單母線分段或雙母線分段接線，還可少用一臺(tái)斷路器。 西安交通大學(xué)