【正文】 段 和 3kV2 段）只有6kV 或 10kV 一種電壓等級(jí)時(shí)，高壓廠用工作變壓器可選用 1 臺(tái)全容量的低壓分裂繞組變壓器，兩個(gè)分裂支路分別供 2 段母線；或選用 2 臺(tái) 50%容量的雙繞組變壓器，分別供 2 段母線。 廠用變壓器的容量 廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負(fù)荷從電源獲得足夠的功率。 (1)廠用高壓工作變壓器容量 當(dāng)為雙繞組變壓器時(shí)按下式選擇容量 LHT SSS ?? (211) 式中： HS — 廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷之和； LS — 廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和。 A)； NS2 — 廠用變壓器分裂繞組容量 (KV A)； rS — 為 分裂繞組兩支重復(fù)計(jì)算負(fù)荷(KV (2)廠用高壓備用變壓器容量 廠用高壓備用變壓器或啟動(dòng)變壓器 應(yīng)與最大一臺(tái)廠用高壓工作變壓器的容量相同；廠用低壓備用變壓器的容量應(yīng)于最大一臺(tái)廠用低壓工作變壓器容量相同。 A)； ?K 為變壓器溫度修正系數(shù)，一般對(duì)裝于屋外或由屋外進(jìn)風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，可去 ?K =1，但宜將小間進(jìn)出風(fēng)溫差控制在10 C? 以內(nèi)，對(duì)由住廠進(jìn)風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，當(dāng)溫度變化較大時(shí)，隨地區(qū)而異，應(yīng)當(dāng)考慮溫度進(jìn)行修正。 (4)廠用變壓器的阻抗 變壓器的阻抗是廠用工作變壓器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。廠用工作變壓器如果選用分裂繞組變壓器，則能在一定程度上環(huán)節(jié)上訴矛盾，因?yàn)榉至牙@組變壓器在正常工作時(shí)具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路時(shí)則具有較大的阻抗。 A Ⅰ B段分裂繞組負(fù)荷 1 8 3 2 47 8 8 4 8 7* ????? LHC SSS KV A 高壓繞組負(fù)荷 4 7 03 3 5 81 8 3 2 9 7 3 8 ?????? rC SS KV A。 A Ⅱ B段分裂繞組負(fù)荷 1 7 5 9 86 3 5 0 1 2 8* ????? LHC SSS KV A 高壓繞組負(fù)荷 2 3 2 43 3 5 81 7 5 9 8 0 8 4 ?????? rC SS KV A。只有要求在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速及當(dāng)廠用交流電源消失后仍要求工作的設(shè)備才選擇直流電動(dòng)機(jī)。對(duì) 200MW以上機(jī)組的大容量輔機(jī)，為了提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性可采用雙速電動(dòng)機(jī)。 (2)容量選擇 選擇拖動(dòng)廠用機(jī)械的電動(dòng)機(jī)時(shí)，其電壓應(yīng)與供電網(wǎng)絡(luò)電壓相一致，電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)符合被拖動(dòng)設(shè)備的 要求，電動(dòng)機(jī)容量必須滿足在額定電壓和額定轉(zhuǎn)速下大于滿載工作的機(jī)械設(shè)備軸功率，并留有適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備。若電動(dòng)機(jī)失去電壓以后，不與電源斷開，在很短的時(shí)間（一般在 ）內(nèi)，廠用電壓又恢復(fù)或通過自動(dòng)切換裝置將備用電源投入，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)惰行尚未結(jié)束，又自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行，這一過程稱為電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)。若經(jīng)校驗(yàn)不能自啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)采取響應(yīng)的措施。 (2)空載自啟動(dòng)：備用電源處于空載狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)投入失去電源的工作母線的工太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 作母線段時(shí)形成的自啟動(dòng)。 廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動(dòng)，而廠用備用電源或啟動(dòng)電源則需考慮失壓自啟動(dòng)、空載自啟動(dòng)及帶負(fù)荷自啟動(dòng)等三種方式。 異步電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)矩 eM* 與電壓 *U 成正比。當(dāng)電壓下降到某一數(shù)值時(shí)，如下降到 70% NU* ，那么它的最大轉(zhuǎn)矩 max*eM 相應(yīng)的變?yōu)?12)( 2 ?? 。出現(xiàn)惰行的電動(dòng)壓稱為臨界電壓 crU* ，這時(shí)電動(dòng)機(jī)最大化轉(zhuǎn)矩 max*eM 恰好等于機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩 mM* ，根據(jù) 2** UMe ? 關(guān)系可得 1max2* ?ecr MM 式中： max*eM — 電動(dòng)機(jī)在額定電壓下的最大轉(zhuǎn)矩標(biāo)幺值； crU* — 臨界電壓標(biāo)幺值。為使廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，規(guī)定電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)，廠用母線電壓的最低允許值為額定電壓的 80%；電動(dòng)機(jī)端電壓最低值為額定電壓的 70%。當(dāng)電壓降低后，電磁轉(zhuǎn)矩立即下降，而機(jī)械轉(zhuǎn)速由于慣性造成的時(shí)延，在短時(shí)內(nèi)幾乎無大變化。 表 31 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)要求廠用母線最低電壓 名稱 類型 自啟動(dòng)電壓為額定壓 的百分值（ %） 廠用高壓母線 高溫高壓電場(chǎng) 6570 中壓電廠 6075 廠用低壓母線 由低壓母線單獨(dú)供電電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng) 60 由低壓母線和高壓母線串接供電電動(dòng)機(jī)自起動(dòng) 55 注：對(duì)于廠用高壓母線失壓或空載自啟動(dòng)時(shí)取上線值，帶負(fù)荷自啟動(dòng)時(shí)取下限值 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn) 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)可分為電壓校驗(yàn)和容量校驗(yàn)。 (1)電壓校驗(yàn) 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)或成組電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn)。假設(shè)成組電動(dòng)機(jī)在電壓消失或下降后全部處于制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)恢復(fù)供電后同時(shí)開始啟動(dòng)。以變壓器容量為基準(zhǔn)值，各元件參數(shù)用標(biāo)幺值表示，由圖 32(b)可得電壓關(guān)系。 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)開始瞬間，廠用高壓母線 1*U 上的電壓為 mxIU **1* ? (32) 將 (31)帶入 (32)得 mmxx xUU*1**0*1* ?? (33) 對(duì)于一臺(tái)靜止得電動(dòng)機(jī)，在啟動(dòng)瞬間的電抗有 Kxm 1* ?關(guān)系，式中 K 為該電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流數(shù)倍。 A)； ?mS 為全部電動(dòng)機(jī)總?cè)萘?(KV 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 將 (34)帶入 (33)，得到廠用電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)開始瞬間廠用高壓母線電壓為 ????? mtmtm SxUxx xUU**0****0*1* 1 (35) 其中 ?? cos* t mavm S PKS ?? ? (36) 式中： ?mP 為參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率 (KW)； ??cos — 電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)的乘積，一般取 。如圖 33表示廠用高、低壓變壓器串聯(lián)，高、低壓電動(dòng)機(jī)同事自啟動(dòng)得等值電路。在這種情況下，對(duì)應(yīng)的廠用高壓母線電壓 1*U和廠用低壓母線電壓 2*U 分別進(jìn)行校驗(yàn)。 圖 33 廠用高、低壓電動(dòng)機(jī)同時(shí)自啟動(dòng)的等值電路圖 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，通過廠用高壓廠用變壓器得電流 1*tI 為 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 1*tI = 21*0* III ?? (38) 其中 111*11*1*1*tSSUKxUI ?? 122*22*tSSUKI ? 101*00*tSSUKI ? 其中， 0K 、 1K 、 2K 分別為負(fù)荷支路 0、 2 的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù)。 當(dāng)廠用高壓變壓器采用分裂繞組變壓器時(shí)，高壓繞組額定容量為 NS1 ,分裂繞組額定容量為 NS2 ，即 NNNH SSSPKSSPKS202112011* c o sc o s ???????? (310) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 ? ?NNKt SSUx12%1* ??? 式中： 1*tx — 當(dāng)廠用高壓變壓器采用采用分裂繞組變壓器時(shí)，廠用高壓變壓器電 抗標(biāo)幺值。 本發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為 6KV和 兩級(jí)電壓。 A，已高壓繞組電抗為基準(zhǔn)的半穿越電抗標(biāo)幺值為 19%，廠用高壓變壓器電源測(cè)母線電壓標(biāo)幺值 * ?U （有載調(diào)壓）。 A，阻抗電壓為太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 10%。廠用低壓母線上參加自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)電機(jī)容量為 500KW。高壓廠用母線的合成負(fù)荷標(biāo)幺值可得 133635c o s2011* ???????NH SSPKS ?? 廠用高壓變壓器電抗標(biāo)幺值為 ? ? 000100 25 %121* ????????NNKt SSUx 高壓 廠 用母線標(biāo)幺值由得 )( c o s1*10*11*110*1* ??????????????????HtttSxUSxPKUU?? 滿足要求。 廠用低壓母線的合成負(fù)荷標(biāo)幺值 ? ? 00 222* ????tL SPKS ?? 廠用低壓變壓器電抗標(biāo)幺值為 ? ? %* ????? Kt Ux 低壓母線電抗標(biāo)幺值 % *21*2* ???????? Lr SxUU 滿足要求。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 (3)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)允許容量校驗(yàn) 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的電壓校驗(yàn)和容量校驗(yàn) 其實(shí)是一回事，電壓校驗(yàn)是把電動(dòng)機(jī)容 量?mS* 當(dāng)作已知值，求廠用母線電壓 1*U ；而容量校驗(yàn)是把廠用母線電壓 1*U 作為已知值，求允許自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量 ?mP 可求得允許自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為 ?mP =tavt SKxU UU *1* 1*0* c os)( ??? (314) 由式（ ）可見，廠用變壓器的電源電壓 0*U 越高，廠用變壓器容量 tS 越大和短路阻抗 1*x 越小，廠用電動(dòng)機(jī)效率 ? 和功率因數(shù) ?cos 越高、自起動(dòng)電流倍數(shù) avK 越小，自起動(dòng)要求的廠用母線電壓 1*U 越低時(shí)，允許自起動(dòng)容量 ?mP 越大；反之，允許自起動(dòng)容量 ?mP 越小。 ② 阻轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動(dòng)機(jī)不參加自起動(dòng)。 ④ 在不得已的情 況下，另行選用較大容量的常用變壓器，或在限制短路電流允許的情況下適當(dāng)減小廠用變壓器的阻抗值。A， kU %=15， ?cos = ? =，由表 31 可見，高溫高壓火電廠由高壓廠用變壓器使廠用電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)要求的廠用母線電壓最低值為 1*U 取 ，高壓廠用工作變壓器一般為無勵(lì)磁 調(diào)壓變壓器，電源母線電壓標(biāo)幺值 0*U 取 ，高壓廠用工作變壓器電抗標(biāo)幺值取額定值的 倍。 *tx = kU %/100= ?mP = t*1*1*0* c o s)( SKxU UUavt??? =()***40000/(**5) = kW 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第 4 章 短路計(jì)算及電氣設(shè)備選擇 短路概念及原因 短路是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地之間的連接。在火電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運(yùn)行情況。短路電流計(jì)算是 電氣主接線的比選， 電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體的選擇、繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)算的基礎(chǔ)。 短路后果 短路故障發(fā)生后，由于網(wǎng)絡(luò)總阻抗大為減小，將在系統(tǒng)中產(chǎn)生幾倍甚至幾十倍于正常工作電流的短路電流。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果； (5)巨大的短路電流將在周圍空氣產(chǎn)生很強(qiáng)大電磁廠，尤其是不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流所產(chǎn)生的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)周圍的通信網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)