【正文】 氣設(shè)備中的負(fù)荷電流和短路電流。 主要 電氣設(shè)備的選擇 斷路器和隔離開關(guān)是發(fā)電廠與變電站中主系統(tǒng)的重要開關(guān)器件。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 es sh es shii? ? ? ?或 式中： es esi ?、 分別為電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及其有效值；sh shi ?、 分別為短路沖擊電流幅值及其有效值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 2tKtQ?? 式中： KQ 為短路 電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； t t?、 分別為電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 對(duì)于 110kV 及以下電氣設(shè)備，由于 外 絕緣裕度較大，可在海拔 2021m 以下使用， 該變電站建設(shè)在平原地區(qū)，可以不考慮環(huán)境條件的影響。 一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開斷時(shí)間較長(zhǎng)（ ? ），短路電流非周期分量衰減較多，可不計(jì)非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流 ?校驗(yàn)，即： br?? ? ? 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過(guò)程中，動(dòng)、靜觸頭之間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流流過(guò)，更容易發(fā)生觸頭焊接和遭受電動(dòng)力的損壞，并且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)還要求切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。斷路器在低于額定電壓 下，開斷電流可以提高，但由于滅弧裝置機(jī)械強(qiáng)度的限制，因此開斷電流 有一個(gè)極限值，該極限值稱為極限開斷電流，即斷路器開斷電流不能超過(guò)極限開斷電流。?? 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式 下的最低持續(xù)工作電流 max? ，即 ?? ? max? 由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相器和變壓器在電壓降低 5%時(shí)，輸出功率可保存不變，故其相應(yīng) 回路的 max? 應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相器或變壓器的額定電流的 倍 ； 若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)， max? 應(yīng)按 過(guò)負(fù)荷確定 (～ 2 倍變壓器額定電流 )； 母 線聯(lián) 絡(luò) 斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 max? 。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的 ～ 倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的 倍。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 所以電抗器的型號(hào)為： NKL103004。 1 1 1 0 k VX 1X TX T 1 0 k VF2F1X L X L 圖 44 等值電路 電抗器的型號(hào)為： NKL10300,額定電壓為： U =10kV? ,額定電流為：第四章 短路電流的計(jì)算 17 N=300A? ， 額定電抗 L? 選擇 4%。取 =100s MVA? 110 111100= 2 0 0 0 =100= = 0 .0 52021ss xx???即 2．求變壓器的電抗 ?? 變壓器的型號(hào)： SFZ1040000/110,短路電壓 U %? ? KU S 1 0 . 5 1 0 0= = = 0 . 2 6 2 51 0 0 S 1 0 0 4 0???? ? ? ⑴ 當(dāng) 1F 點(diǎn)短路時(shí) ,電路圖如下所示： 第四章 短路電流的計(jì)算 15 1 1 1 0 K VF1X 1 圖 42 等值電路 J1 1S 1 0 0 0 . 5 2 53 U 3 1 1 0? ?? ? ? ?? 已知短路電流為 ，即三相短路電流周期分量有效值為 : ( 3 )F1J1( 3 )F1 110 .5 kI 0. 52 5= 10 .5 kX 0. 05AA??? ? ?即 三相短路電流沖擊電流最大值 : 3sh F1i =2 .55 = 5 10 .5 = 26 .77 5 k A? ? ?（ ） 沖擊電流有效值： 3sh F1=1 .51 = 1 10 .5 = 15 .85 5 k A? ? ? ?（ ） ⑵ 當(dāng)點(diǎn) 2F 短路時(shí)（即 10kV 母線上） 等效電路如下圖所示 ： 1X 1 X TF2 圖 43 等值電路 總的電抗為： 11= + = 0 . 0 5 + 0 . 2 6 2 5 = 0 . 1 822? ? ?? ? ? ? 第四章 短路電流的計(jì)算 16 J2 2S 1 0 0= = = 5 .5 k3 U 3 1 0 .5 A? ?? ? 三相短路電流周期分量有效值為： J23F2 5 .5= = 3 0 .5 6 k= 0 .1 8 A??? ?（ ） 三相短路電流沖擊電流最大值 : 3sh F2i = = = A? ? ? ?????（ ） 沖擊電流 有效值： 3sh F2=1 .51 = 1 =4 5k A? ? ? ? ?? ???（ ） 計(jì)算結(jié)果表明： 10kA 側(cè)的短路電流很大，需采取措施來(lái)進(jìn)行限制。 第四章 短路電流的計(jì)算 14 取最嚴(yán)重的短路情況 ， 分別在 110kV 側(cè)的母線和 35kV 側(cè)的母線上發(fā)生短路（點(diǎn) F1 和點(diǎn) F2 發(fā)生短路） ,則選擇這兩處做短路計(jì)算 ， 如 圖 41 所示 。應(yīng)考慮當(dāng)采用母聯(lián)斷路器向備用母線 充電時(shí)，備用母線故障，流過(guò)該備用母線的全部短路電流。例如： ⑴ 兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相連的出線斷路器和發(fā)電機(jī)、變壓器回路是斷路器，應(yīng)比較斷路器前后的短路時(shí)通過(guò)斷路器的電流值，選擇最大者為短路點(diǎn)。 短路點(diǎn)的選擇 選擇通過(guò)導(dǎo)體和電器的 短路電流最大的那些點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)，在計(jì)算電路圖中，同電位的各短路點(diǎn)的短路電流值均相等，但通過(guò)各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的不同位置而不同。 總之，短路電流計(jì)算是一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。 ⑶ 電氣主接線方案的確定；確定限制短路電流的設(shè)備 。 ⑵ 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定。 短路計(jì)算的目的 ⑴ 選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。雖然三相短路發(fā)生的概率最小，但對(duì)電力系統(tǒng)的影響最嚴(yán)重。短路故障分為對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路，三相短路是對(duì)稱的，其它三種短路都是不對(duì)稱的。如挖溝損傷電纜，人為的破壞等。運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘；線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線。如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作；大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)Ь€浮冰引起電桿倒塌等。如絕緣材料的自然老化，設(shè)計(jì)、安裝以及維護(hù)不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。 1 0 k V1 0 k V 圖 33 單母線分段 第四章 短路電流的計(jì)算 12 第四 章 短路電流的計(jì)算 短路的原因 短路是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）之間未經(jīng)負(fù)載而直接形成閉合回路。 需要強(qiáng)調(diào)的是，隨著 高壓配電裝置廣泛采用 6SF 斷路器以及國(guó)產(chǎn)斷路器的質(zhì)量提高，同時(shí)系統(tǒng)備用容量的增加、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于合理與聯(lián)系緊密、保護(hù)雙重化的完善以及設(shè)備檢修逐步由計(jì)劃?rùn)z修向狀態(tài)檢修過(guò)度，為簡(jiǎn)化接線，總的趨勢(shì)將逐步取消旁路設(shè)施。 6～ 10kV 配電裝置一般不設(shè)置旁路母線 ，特別是當(dāng)采用手車式成套開關(guān)柜時(shí)，由于斷路器可迅速置換，可以不 設(shè)旁路 母線 。 雙母線分段接線多用于 220kV 配電裝置，當(dāng)進(jìn)出線數(shù)為 10～ 14 回時(shí)采用三分段， 15 回及以上時(shí)采用四分段；同時(shí)在 330～ 500kV 大容量配電裝置中，出線為 6 回及以上時(shí)一般也采用雙母線分段接線。 ⑶ 雙母線分段接線 雙母線分段接線不僅能縮小母線故障的停電范圍，而且比雙母線接線的可靠性更高。 ③ 110kV 出線數(shù)為 6 回及以上時(shí)。 由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于一下情況： ① 進(jìn)出線回?cái)?shù)較多 、容量較大、出線帶電抗器的 6～ 10kV 配電裝置。與單母線相比，投資有所增加，但使運(yùn)行的可靠性和靈活性大大提高。 ⑵ 雙母線接線 雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。 ③ 35～ 63kV 配電裝置的出線 4～ 8 回。 該接線適用于： ① 小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配 電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電容量為第三章 電氣主接線的選擇 10 12MW 左右每段母線上出線不多于 5 回。 分段的數(shù)目，取決于電源數(shù)量好容量。 主接線的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書， 10kV 共有 18 回出線，每回出線 負(fù)荷 ， 可供選擇的接線方式有： ⑴ 單母線分段 接線 單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性。當(dāng)系統(tǒng)中有穿越功率通過(guò)主接線為橋形接線的發(fā)電廠或變電站高壓側(cè)，或者橋形接線的 2 條線路接入環(huán)形電網(wǎng)時(shí)，通常宜采用外橋接線 ， 如 圖 32 所示 。因而該接線一般適用于線路 較長(zhǎng)（相對(duì)來(lái)說(shuō)線路的故障幾率較大）和變壓器不需要經(jīng)常切換的情況 ， 如圖 31 所示 。 主接線的選擇 110kV 側(cè)有兩回進(jìn)線，為電源進(jìn)線，此時(shí)宜采用橋形接線，根據(jù)橋斷路器的安裝位置，可分為內(nèi)橋和外橋接線兩種。 根據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 23 個(gè)技術(shù)上相當(dāng)、又都能滿足任務(wù)書要求的方案，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。 有匯 流母線的接線形式概括的可分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無(wú)匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，并且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)（一般超過(guò) 4 回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器的形式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免 兩次變壓而增加 電 能損耗。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件、盡可能使占地面積少。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器的數(shù)量、選用廉價(jià)的電器或輕型電器，降低投資。 經(jīng)濟(jì)性 通常設(shè)計(jì)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮。 電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù) 調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式。電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本條件下，接線簡(jiǎn)單，第三章 電氣主接線的選擇 7 操作方便，盡可能的使操作步驟少。靈活性包括一下幾個(gè)方面。 ⑶ 盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性。 主接線可靠性的基本要求通常包括一下幾個(gè)方面： ⑴ 斷路器檢修時(shí)，不宜影響系統(tǒng)供電。 可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。因此，主接線設(shè)計(jì)必須綜合考慮各個(gè)方面的影響因素，最終確定最佳方案。電氣主接線又稱電氣一次接線，它是 將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序以及相關(guān)要求繪制 的單相接線圖。 該變壓器采用 油浸 自冷式， 根據(jù)以上條件，選擇變壓器的型號(hào)為：SFZ1040000/110。 ⑷ 強(qiáng) 迫空氣冷卻， 簡(jiǎn)稱為風(fēng)冷式。 ⑵ 油浸自冷 。 該變壓器采用有載調(diào)壓 方式 。 分接頭切換開關(guān)有兩種切換方式： ⑴ 帶電切換，稱為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍較小。 變壓器調(diào)壓方式的確定 為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。 我國(guó)110kV 及以上電壓等級(jí)，變壓器三相繞組都采用 “YN”聯(lián)接，中性點(diǎn)直接 接地；35kV 采用 “Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地； 10kV 中性點(diǎn)不接地，繞組多采用 △ 連接。 變壓器 的 連接組別 的確定 變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。 變壓器繞組的確定 電力系統(tǒng)中采用的變壓器按繞組數(shù)分類，有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。 變壓器相數(shù)的確定 電力變壓器按相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比較，價(jià)格低、占地面積小，而且運(yùn)行損耗可以減少 12～15％。該變電所選用兩臺(tái)主變壓器，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)變壓器的容量至少能保證所供一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的 60~80%。 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于全部負(fù)荷 的 60~80%，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷供電。 如果變壓器的容量選得過(guò)大、臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，增大占地面積，而且還增加了運(yùn)行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益； 如果容量選得過(guò)小，就不能滿足變電所負(fù)荷的實(shí)際需要，這在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是不合理的。 主變壓器選擇的原則 主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。接地設(shè)計(jì)考慮到主要的電氣設(shè)備能可靠的接地，免受雷電以及短路 。根據(jù)系統(tǒng)的短路容量進(jìn)行整定計(jì)算 。 ；總平面布置圖； 110kV 和 10kV 的進(jìn)出線間隔斷面圖等有關(guān)圖紙。 ② 接線方式： 我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用 “YN”聯(lián)接； 35kV 采用 “Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地 。 ① 主 變的容量：