【正文】 短路計(jì)算 短路計(jì) 算基本假設(shè) (1)正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行； 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 (2)所有電源的電動勢相位角相同； (3)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。強(qiáng)大的短路電流將造成嚴(yán)重的后果，主要有以下幾方面： (1)強(qiáng)大的短路電流通過電氣設(shè)備是發(fā)熱急劇增加，短路持續(xù)時間較長時，足以使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀； (2)巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動力，可能使導(dǎo) 體變形、扭曲或損壞； (3)短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中主要負(fù)荷異步電動機(jī)將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢甚至設(shè)備損壞； (4)短路將引系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。 電力設(shè)備絕緣損壞，引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過電壓（如 雷擊過電壓或操作過電壓）引起的絕緣子、絕緣套管表面閃絡(luò)；絕緣材料惡化等原因引起絕緣介質(zhì)擊穿，此外惡劣的自然條件、鳥獸跨接裸露導(dǎo)體及運(yùn)行人員的誤操作等也會造成短路。對供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。 電力系統(tǒng)運(yùn)行有三種狀態(tài)：正常運(yùn)行狀態(tài)、非正常運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)。 由于備用電源采用慢速切換，取 Kav=5。 本設(shè)計(jì)中 6kV高壓廠用變壓器的容量為 40000 kV ③ 對重要的機(jī)械設(shè)備，選用具有高起動轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大的電動機(jī)。為了保證重要廠用機(jī)械的電動機(jī)順利自起動，通?？刹捎靡韵麓胧? ① 限制參加自起動電動機(jī)的數(shù)量。 廠用高壓母線電壓校驗(yàn)和常用低壓母線電壓校驗(yàn)，均滿足電動機(jī)自啟動要求得廠用電母線電壓最低值，可見本廠用高壓備用變壓器可以順利的實(shí)現(xiàn)自投高、低壓母線串接自啟動。 ② 廠用低壓 母線電壓校驗(yàn)。 計(jì)算電動機(jī)自啟動校驗(yàn)如下： ① 高壓廠用母線電壓校驗(yàn)。廠用高壓備用變壓器已帶負(fù)載 6200 KW，參加自啟動電動機(jī)總?cè)萘繛?13363KW。廠用低壓變壓器額定容量 為 1000 KV廠用高壓備用變壓器為分裂繞組變壓器，其高壓繞組額定容量為 40000 ,低壓繞組額定容量為 25000 KV ② 廠用低壓母線電壓 2*U 校驗(yàn) 同理，假設(shè)低壓母線帶有負(fù)荷 2S ,廠用低壓變壓器容量為 2tS ，由電壓關(guān)系可得 2*2*2*1* tt xIUU ?? (311) 又因 2*2222* USSKI tt ? ??cos22 PS ? 代入電壓關(guān)系式，可得 LrttSxUSxPKUU*21*22*221*2* 1c os1??????? (312) ? ????? c osc os/ 2 22222* ttL S PKSPKS ?? (313) ? ?100%* KUx ?? 式中： LS* — 廠用低壓變母線的合成負(fù) 荷標(biāo)幺值； 2t*x — 常用低壓變壓器電抗標(biāo)幺值；1*U — 廠用高壓母線電壓標(biāo)幺值； 2*U — 廠用電壓母線電壓標(biāo)幺值； 對已求得常用母線電壓 1*U 及 2*U ，應(yīng)分別不低于電動機(jī)自動啟動要求的廠用母線電壓最低值。故通過高壓廠用變壓器的電流 101*0122*2111*11*tttt SSUKSSUKSSUKI ??? 因122*2tSSUK 項(xiàng)所占比重很小，可以忽略，且 10?K ，將 1*tI 帶入電壓關(guān)系式 (37)中，即得 ? ? 11*1*0111*0* / tt SUxSSKUU ??? 而 ??cos11 PS ? 故 HtttSxUSxPKUU*10*11*110*1* 1c o s1?????????????? (39) 式中： HS* 為廠用高壓母線得合成負(fù)荷標(biāo)幺值。 ① 廠用高壓母線電壓 1*U 的校驗(yàn) 由圖 33可知電壓關(guān)系，得 11*1*0* tt xIUU ?? (37) 式中： 0*U — 廠用高壓變壓器電源側(cè)電壓標(biāo)幺值； 1*U — 廠用高壓母線電壓標(biāo)幺值； 1*tI — 自啟動時通過廠用高壓變壓器得電流以常用高壓變壓器容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值；1tx — 廠用高壓變壓器電抗標(biāo)幺值。假設(shè)高壓母線已帶有負(fù)荷 0S ，自啟動過程中 0S 繼續(xù)運(yùn)行。 (2)電動機(jī)串聯(lián)自啟動母線電壓校驗(yàn) 電動機(jī)經(jīng)廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動母線電壓校驗(yàn)。 A)； avK 為電動機(jī)自啟動電流平均倍數(shù)，對備用電源一般當(dāng)快速切換時可取 ，慢速切換時可取 5。如果自啟動的電動機(jī)取一平均啟動電流數(shù)倍 avK ，則全部電動機(jī)經(jīng)折算后的等值電抗標(biāo)幺值可寫為 ??? mtavm SSKx 1* (34) 式中： tS 為廠用變壓器額定容量 (KV 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 (a)接線圖 (b)等值電路圖 圖 32廠用電動機(jī)自啟動接線及等值電路 mt xxUI**0** ?? (31) 式中： *I — 參加自啟動電動機(jī)的啟動電流標(biāo)幺值總和； 0*U — 電源母線電壓標(biāo)幺值，一般采用經(jīng)電抗器供廠用電是取 1，采用無激磁調(diào)壓變壓器取 ，采用有載調(diào)壓變壓器時取 ； tx* — 廠用電變壓器或電抗器的電抗標(biāo)幺值； mx* — 參加自啟動電動機(jī)的等值電抗標(biāo)幺值。如果忽略外電路所有元件的電阻，向高壓廠用變壓器供電的電源視為無窮大電源，即電源母線電壓 10* ?U 。如圖 32(a)所示為一組電動機(jī)經(jīng)廠用高壓變壓器自啟動接線及等值電路。而電壓校驗(yàn)又分為兩種情況；一是單臺電動機(jī)自啟動或成組電動機(jī)自啟動母線電壓校驗(yàn)；二是電動機(jī)經(jīng) 廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動母線電壓校驗(yàn)。為了保證廠用Ⅰ負(fù)荷自啟動且考慮到機(jī)械的因數(shù)，規(guī)定廠用母線電壓在電動機(jī)自起動時，應(yīng)不低于 表 31所示的數(shù) 值。但是，自啟動時，有成組電動機(jī)的啟動，被拖動設(shè)備飛輪轉(zhuǎn)矩 2GD 很大，具有慣性。 圖 31 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓、轉(zhuǎn)速的關(guān)系 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 由于異步電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 max*eM 為 ，所以臨界電壓 crU* 為 ，即電壓降低到額定值的 64%75%，電動機(jī)就開始惰行。若電動機(jī)已帶有額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則此時剩余轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)值，電動機(jī)受到制動開始惰行，最終可能停止運(yùn)轉(zhuǎn)。一般電動機(jī)在額定電壓 NU* 下運(yùn)行時，其最大轉(zhuǎn)矩 max*eM 約為額定轉(zhuǎn)矩 eNM* 的 2倍，如圖 31隨著電壓下降，電動機(jī)轉(zhuǎn) 矩急劇下降。 電動機(jī)自啟動時廠用母線最低 電壓 為了敘述方便，假設(shè)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩分別用 eM* 、 eNM*和 max*eM 表示，電壓、額定電壓和臨界電壓用 *U 、 NU* 、和 crU* 表示，機(jī)械負(fù)荷轉(zhuǎn)矩mM* 表示，均為歸算到基準(zhǔn)值得標(biāo)幺值。 (3)帶負(fù)荷自啟動：備用電源已帶一部分負(fù)荷，又自動投入失 去電源的工作母線段時形成的自啟動。 電動機(jī)自啟動分類 根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，自啟動分為三類： (1)失壓自啟動：運(yùn)行中突然出現(xiàn)事故，廠用電壓降低，當(dāng)事故消除、電壓恢復(fù)時形成的自啟動。 若參加自啟動的電動機(jī)數(shù)量多、容量大時，啟動電流過大， 可能會使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下降，甚至引起電動機(jī)過熱，將危及電動機(jī)的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此必須進(jìn)行電動機(jī)自啟動校驗(yàn)。 電動機(jī)自啟動 廠用電系統(tǒng)中運(yùn)行的電動機(jī)，當(dāng)突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速就會下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。 廠用電動機(jī)的防護(hù)型式應(yīng)與周圍環(huán)境條件相適應(yīng)，根據(jù)發(fā)電廠廠用設(shè)備安置地點(diǎn)可分別選用開啟式、防護(hù)式、封閉式及防爆式等型式。只有對反復(fù)、重載啟動或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機(jī)械，如吊車、抓斗機(jī)等才選用線繞式電動機(jī)或同步電動機(jī)。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 第 3 章 廠用電動機(jī)的選擇和自啟動校驗(yàn) 廠用電動機(jī)的選擇 (1)型式選擇 廠用電動機(jī) 一般都采用交流電動機(jī)。 A 本設(shè)計(jì)選用三繞組低壓分裂變壓器，電壓比為 18/66KV,短路電壓為 UK (%)=15,容量比為 40/2525MV A 重復(fù)分裂繞組負(fù)荷 * ????? LHC SSS KV Ⅱ A段 KWPPS H 3 4 6 57350* 21 ??????? KWS 3850100012501600 ????? KWSS L * ???? Ⅱ B段 KWPPS H 0 2 1 88710* 21 ??????? KWS 7 8 4 03151 0 0 03151 0 0 01 0 0 01 0 0 01 2 5 01 1 6 0 0 ?????????? KWSS L 6 3 5 87 8 4 0* ???? Ⅱ段重復(fù)容量負(fù)荷 KWP 3151 ?? KWP 6302 ?? KWPPS H * 21 ??????? 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 KWS 285012501600 ???? KWSS L * ???? Ⅱ A段分裂繞組負(fù)荷 8 0 8 3 4 6 5* ????? LHC SSS KV A 根據(jù)計(jì)算選擇Ⅰ變壓器：本設(shè)計(jì)選用三繞組低壓分裂變壓器，電壓比為 18/66KV,短路電壓為 UK (%)=15,容量比為 40/2525MV A 重復(fù)分裂繞組負(fù)荷 3 3 5 4 2 * ????? LHC SSS KV (5)變壓器選擇計(jì)算 Ⅰ A段 KWPPS H * 21 ??????? KWS 48501000100012501600 ?????? KWSS L * ???? Ⅰ B段 KWPPS H * 21 ??????? 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 KWS 92803151000800315100010001000100012501600 ????????????KWSS L 7 8 8 89 2 8 0* ???? Ⅰ段重復(fù)容量負(fù)荷 KWP 3151 ?? KWP 6302 ?? KWPPS H * 21 ??????? KWS 285012501600 ???? KWSS L * ???? Ⅰ A段分裂繞組負(fù)荷 9 7 3 4 1 9 6* ????? LHC SSS KV廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大，這是因?yàn)橐拗谱儔浩鞯蛪簜?cè)的短路容量，否則將影響到開 關(guān)設(shè)備的選擇，一般要求阻抗應(yīng)大于 10%；但是，阻抗過大又將影響廠用電動機(jī)的自啟動。 廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負(fù)荷的因素外，還應(yīng)考慮： ① 電動機(jī)自啟動時的電壓降； ② 變壓器低壓側(cè)短路容量； ③ 留有一定的備用裕度。 (3)廠用低壓工作變壓器容量 按下式選擇廠用低壓工作變壓器容量 LSSK ?? (215) 式中： S— 廠用低壓工作變壓器容量 (KV A)。 A)；CS — 廠用變壓器分裂繞組計(jì)算負(fù)荷 (KV 當(dāng)選用分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應(yīng)滿足 高壓繞組 rCN SSS ???1 (212) 分裂繞組 CN SS ?2 (213) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 LhC SSS ?? (214) 式中： NS1 — 廠用變壓器高壓繞組容量