【正文】 沈陽工業(yè)大學(xué) 27 有限電流供給的短路電流 先將電源對短路點(diǎn)的等值電抗 X *? ，歸算到以電源容量為基準(zhǔn)的計(jì)算電抗Xjs值查相應(yīng)的發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，或查發(fā)電機(jī)的運(yùn)算曲線數(shù)字表，即可得到短。 按同一變化計(jì)算 當(dāng)僅計(jì)算任一時(shí)間 t 的短路電流周期分量，各電源的發(fā)電機(jī)形式，參數(shù)相同且距短路點(diǎn)的電氣距離大致相等時(shí)，可將各電源合并成一個(gè)總的計(jì)算電抗。 （ 2）至短路點(diǎn)的電氣距離較遠(yuǎn)的同一類型和不同類型的發(fā)電機(jī)。 U* =U/Uj S *=S/Sj I *=I/Ij = 3 Uj I/Sj X *=X/Xj =XSj /Uj 5． 3 網(wǎng)絡(luò)變換 △ /Y 變換 X 1 31X 1 22X 2 33X 22X 3X 113 X1 = X13 *X12 /(X13 +X12 +X23 ) X2 = X12 * X23 /(X13 +X12 +X23 ) X3 = X13 * X23 /(X13 +X12 +X23 ) 4X50MW 火力發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 26 Y/△變換 如上圖： X12 = X1 + X2 + X1 X2 / X 3 X13 = X1 + X 3+ X1 X 3/ X2 X23 = X2 +X 3+ X2 X 3/ X1 5． 4 等值電源的計(jì)算 按個(gè) 別變化計(jì)算 當(dāng)網(wǎng)絡(luò) 中有幾個(gè)電源時(shí)，可將條件相類似的發(fā)電機(jī)，按下述條件連接成一組，分別 求出至短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 5． 2 電路元件參數(shù)的計(jì)算 沈陽工業(yè)大學(xué) 25 高壓短路電流的計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)么值。 導(dǎo)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(yàn)算。 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱訖C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 一般規(guī)定 驗(yàn)算導(dǎo)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(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）。 輸電線路的電容略去不計(jì)。 除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)。 短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間。 電力系統(tǒng)中所有電源在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中 50%負(fù)荷接在高壓 4X50MW 火力發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 24 母線上， 50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)。 中的同步和異步電機(jī) 均勻?yàn)槔硐腚姍C(jī)，不考慮電機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差 120 度電氣角度。 5． 1 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算條件 基本假定 短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假定條件和原則： 正常作時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。 6． 驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。 4．計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺。 2．選擇斷路器等設(shè)備。 4． 3 3KV 電壓供電的優(yōu)點(diǎn) ： 3KV 電動機(jī)效率比 6KV 電動機(jī)約高 1~15%，價(jià)格約低 20%； 3KV 電動機(jī)的最小容量比 6KV 電動機(jī)??；從而使 低壓 廠用變壓器容量和臺數(shù)減少； 由于減少了 380V 電動機(jī)數(shù)量，使較大截面的電纜數(shù)量減少，從而減少了有色金屬的消耗量。 當(dāng)有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)：發(fā)電機(jī)電壓母線為 時(shí)，一般用電抗器從住母線引接一個(gè)備用電源。當(dāng)無高壓廠用母線段時(shí)，可從發(fā)電機(jī)電壓主母線或發(fā)電機(jī)出口引接。 又因?yàn)楸緩S發(fā)電 機(jī)出口電壓為 ，所以沒有選擇廠用變壓器，而是用電抗器連接廠用工作母線和備用段母線。 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)電壓等級是根據(jù)發(fā)電機(jī)額定電壓、廠用電動機(jī)的電壓和廠用電網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行等諸多方面因素，相互配合，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)綜合比較后確定的。用電量大，為了提高供電可靠性，廠用電系統(tǒng)接線通常采用單母線接線，并按照“按爐分段”的接線原則，將廠用電母線按照鍋爐的臺數(shù)分成若干獨(dú)立段。 合理配置廠用電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，正確選擇保護(hù)裝置的和備用電源自投裝置的動作時(shí)間，使能迅速切除故障元件，保護(hù)人身和設(shè)備安全，縮小故障影響，提高廠用電系統(tǒng)的安全水平。 在滿足機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，設(shè)置數(shù)量少的廠用變壓器和廠用母線段，使接線簡單明了和操作方便。 保證在廠用工作電源故障、機(jī)組起動和停運(yùn)過程中必需的廠用機(jī)械的供電，一般應(yīng)配置備用電源或起動電源。 廠用電接線應(yīng)滿足下列要求： 各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。 經(jīng)濟(jì)性 1 、投資高、設(shè)備數(shù)量較多，年費(fèi)用大 占地面積相對大，但是提高了可靠性； 投資小、設(shè)備相對較少、年費(fèi)用少 采用單元接線及封閉母線節(jié)省了投資； 根據(jù)上面的表格比較可以看出，選擇主接線（一）在各個(gè)方面都比較合理，又由于小電廠的特殊性和主接線的要求，最終確定選擇主接線（一）方案為我所設(shè)計(jì)電廠的主接線的正式方案。 簡單清晰，設(shè)備少，10KV 電壓等級所采用的單母分段降低了供電的可靠性； 機(jī)組配置合理； 靈活性 10KV、 220KV均有多種運(yùn)行方式，運(yùn)行調(diào)度靈活，相應(yīng)的保護(hù)裝置較復(fù)雜； 易于擴(kuò)建和實(shí)現(xiàn)自動化。 當(dāng)兩種升高電壓母線交換功率較大時(shí)，可采用降壓型自耦變壓器連接。 當(dāng)發(fā)電廠有兩種升高電壓，且機(jī)組容量為 125MW 及以下時(shí)，一般采用兩臺三繞組變壓器與兩種升高電壓母線連接，但每個(gè)繞組的通過功率應(yīng)達(dá)到該變壓器容量的 15%以上。 在直配線上裝設(shè)電抗器。 3． 5 限流電抗器的連接方式 裝設(shè)母線分段電抗器。 100MW 發(fā)電機(jī)電壓為 ，一般與變壓器單元連接，但也可接至發(fā)電機(jī)電壓母線。 容量為 12~60MW 發(fā)電機(jī)，當(dāng)有發(fā)電機(jī)電壓直配線時(shí)，應(yīng)根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡(luò) 的需要，采用 或 。 4X50MW 火力發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 18 （ 3） 分段斷路器兼作旁路斷路器。 3． 3． 5 增設(shè)旁路母線的接線 （ 1） 有專用旁路短路器。 3） 在雙母線分段接線中，均裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器。 3． 3． 4 雙母線分段接線 分段原則是： 1） 當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為 10～ 14時(shí)，在一組母線上用斷路器分段。 2） 35～ 63KV 配電裝置，當(dāng)出線回路熟超過 8回時(shí)；或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 （ 2） 缺點(diǎn)： 1） 增加一組母線和使每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。 4） 便于試驗(yàn)。向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電 源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3～ 4 回時(shí)。 （ 3） 適用范 圍： 1） 6～ 10KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以下時(shí)。 2）當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 2） 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不至使重要用戶停電。 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回路不超過 2回。 4X50MW 火力發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 16 （ 3） 適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器的以下三種情況： 1） 6～ 10KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5回。 （ 2） 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電。 此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。 3． 2． 3． 2 占地面積小 主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 （ 3） 要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器。 3． 2． 3． 1 投資省 （ 1） 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最段的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改造工作量最少。 3． 2． 2． 2 檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母 線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電。 3． 2． 2 靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。 （ 2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電。 （ 4）要考慮所設(shè)計(jì)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 （ 2）主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。 3． 2． 1． 1 研究主接線可靠性應(yīng)注意的問題 （ 1） 應(yīng)重視國內(nèi)外長期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析。 3． 2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。例如：檢修母線或斷路器時(shí)，是否允許線路、變壓器或發(fā)電機(jī)停運(yùn)；故障時(shí)允許切除線路、變壓器和機(jī)組的數(shù)量等。運(yùn)行備用容量不宜少于8~10%，以適應(yīng)負(fù)荷突增、機(jī)組檢修和故障停運(yùn)三種情況。 3． 1． 3 負(fù)荷大小和重要性 對于一級負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電；對于二級負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，切當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷的供 電；對于三級負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 3． 1． 2 發(fā)電廠的分期和最終建設(shè)規(guī)模 發(fā)電廠的機(jī)組容量，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行選擇，最大機(jī)組的容量以占系統(tǒng)總?cè)萘康?8~10%為宜。大型主力火電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入 330~500KV 超高壓系統(tǒng)；中小型地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入 110~220KV 系統(tǒng)，也有接入 330KV 系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以對本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū) 110~220KV 系統(tǒng)相連。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案。% 66 11, , YN,d11 71 247 沈陽工業(yè)大學(xué) 13 3 電氣主接線 電氣主接線是發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。我國 110KV 及以上電壓變壓器三相繞組都采用“ YN”連接； 35KV 采用“ Y” 連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地； 35KV 以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“ D”連接。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“ Y” 和三角形“ D”兩種。在 110KV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓 器的場所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器，它損耗小、體積小、效率高，但限制短路電流的效果較差，變比不宜過大。其聯(lián)絡(luò)變壓器宜選用三繞組變壓器，低壓繞組可作為廠用備用電源或廠用啟動電源，亦可連接無功補(bǔ)償裝置。況且，三繞組變壓器由于制造上的原因，中壓側(cè)不留分接頭，只作死抽頭，不利于高、中壓側(cè)的調(diào)壓和負(fù)荷分配。對于最大機(jī)組為 200MW 以上的發(fā)電廠，由于機(jī)組容量大，額定電流及短路電流都甚大，發(fā)電機(jī)出口斷路器制造困難，價(jià)格昂 貴，且對供電可靠性要求較高，所以，一般在發(fā)電機(jī)回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線。一般是當(dāng)最大機(jī)組為 125MW 及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，因?yàn)橐慌_三繞組變壓器的價(jià)格及所使用的控制電路和輔助設(shè)備，與相應(yīng)的兩臺雙繞組變壓器相比都較少。對 500KV 及以上電力系統(tǒng)中的主變壓器相數(shù)的選擇，除按容量、制造水平、運(yùn)輸條件確定外，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)情況，保證供電可靠性，進(jìn)行綜合分析，在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的條件下來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。但是由于變壓器的制造條件和運(yùn)輸條件的限制，特別是大型變壓器，尤其需考慮其運(yùn)輸可能性，從制造廠到發(fā)電廠 (或變電所 )之間，變壓器尺寸是否超過運(yùn)輸途中隧道、涵洞、橋洞的允許通 過限額，變壓器重量是否超過運(yùn)輸途中車輛、船舶、碼頭、橋梁等運(yùn)輸工具或設(shè)施的允許承載能力。 在 330KV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。在按上述原則選擇容量時(shí)，要注意低壓側(cè)接有大量無功設(shè)備的情況，必須全面考慮有功功率 和無功功率的交換，以免限制自耦變壓器容量的的充分利用。 （ 3）為了布置和引接線的方便，聯(lián)絡(luò)變壓器一般裝設(shè)一臺，最多 不超過兩臺。 2． 1． 2 接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器 （ 1）滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運(yùn)行方式下，網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無功功率的交換。對小型發(fā)電廠，接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器宜設(shè)置