2215;300MW凝汽式火力发电厂第一期工程电气部分初步设计书.docx

2300MW凝汽式火力发电厂第一期工程电气部分初步设计书第一部分 说明书第1章 主变压器和高压厂用和备用/启动变压器的选择1.1 主变压器型式的选择1.1.1 主变压器与发电机的连接形式容量为200MW以上大机组都采用与双绕组变压器成单元接线，而不用三绕组变压器组成单元接线。这是由于机组容量大，其额定电流及短路电流都很大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，而封闭母线回路中一般不装高压断路器和隔离开关。1.1.2 主变压器的容量的确定原则及方法1.主变压器的确定原则主变压器的容量、数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年的发展规划、输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理的选择。具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量，应按下列条件计算：(1) 当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和元功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。(2) 当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给了电机电压的最大负荷。在电厂分期建设中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷。(3) 根据系统经济运行的要求(如充分利用丰水季节的水能)，而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。(4) 按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别应注意发电厂初期运行，当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。(5) 发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对主要向发电机电压供电的地方电厂，而系统电源仅作为备用，则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统间的联络。对小型发电厂，接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担70%的容量。当发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择：(1) 按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。(2) 按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。当采用扩大单元接线时，应采用分裂绕组变压器，其容量等于按上述(1)或(2)算出的两台机容量之和。2.主变压器容量的计算方法主变压器的容量计算可以按公式(1.1)来计算，(1.1)式中 SBJ 变压器的计算容量，kVA； PN 发电机的额定功率，kW； KP 发电厂的厂用电率，%； 发电机的功率因数。其中SBJ，PN，已知，需求出发电厂的厂用电率KP。厂用电率KP的计算按公式(1. 2)来计算，(1. 2)式中 Se 厂用电计算负荷，kVA； 电动机在运行功率时的平均功率因数，一般取0.8； PN 发电机的额定功率，kW。其中的Se的计算方法见公式(1.3)1.1.3 主变压器的相数的确定在330kV及以下电力系统中，一般应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其是需要考察其运输可能性，从制造厂到发电厂之间，变压器尺寸是否超过运输中涵洞、桥洞的允许通过限额；变压器重量是否超过运输途中车辆、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量的三相变压器组。对500kV及以上电力系统中的主变压器相数的选择，除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况、保证供电可靠性，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下确定选用单相变压器还是三相变压器。1.1.4 主变绕组的数量的确定 对于发电机最大机组容量200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器，因为在发电机回路及厂用分支回路中均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中隔离开关问题较多；同时发电机回路的断路器价格极为昂贵，故在封闭母线回路里，一般不设断路器和隔离开关，以提高供电的可靠性和经济性。此外，三绕组变压器的中压侧，由于制造上的原因，一般不希望出现分接头，往往只制造死接头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如采用双绕组变压器和联络变压器合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。1.1.5 主变绕组连接方式的确定变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，电力系统采用连接方式有Y和，高、中、低三绕组如何组合要根据具体工程来确定。而在发电厂中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线。全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3次谐波无通路，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。在我国，全星形接线变压器均为自耦变压器，电压变比多为220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV，由于500、330、220、110kV均系中性点直接接地系统，系统的零序阻抗较小，所以自耦变压器设置三角形绕组用以对线路3次谐波的分流作用已显得不十分必要。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接。1.1.6 主变调压方式的确定调压是通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压的调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达，但结构复杂、价格昂贵，只有在两种情况下才予以选用：接于出力变化大的发电厂的主变压器,特别是潮流方向不固定,且要求变压器二次电压维持在一定水平时；接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。通常发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，一般均采用无激磁调压。1.1.7 主变冷却方式的确定电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却，在发电厂水源充足的情况下，为压缩占地面积，也可采用强迫油循环水冷却。强迫油循环水冷却的散热效率高，节省材料，减小变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有关附件，在冷却器中，油与水不是直接接触，在设计时和运行中，以防止万一产生泄漏时，水不至于进入变压器内，严重地影响油的绝缘性能，故对冷却器的密封性能要求较高。1.2 高压厂用和备用/启动变压器的选择1.2.1 厂用负荷计算1.厂用负荷计算原则负荷计算一般采用换算系数法，为了正确选择主变及厂用变压器的容量，必须首先求得准确的计算负荷。(1) 连续运行的设备应计算；(2) 机组正常运行时不经常连续运行的设备(如备用励磁机、备用电动给水泵)也应计算；(3) 常断路及不经常断续运行的设备不予计算，但由电抗器供电的应全部计算；(4) 由同一电源供电的互为备用的设备只计算运行的部分；(5) 由不同电源供电的互为备用的设备，应全部计算，但台数较多时，允许扣除其中一部分；(6) 对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算。当两个低压绕组接有互为备用时，对于高压绕组只计算其运行部分，对低压绕组一般均计算；(7) 对于分裂电抗器，应分别计算每一臂中通过的负荷，其计算原则与普通电抗器相同。2.厂用负荷计算方法采用“换算系数法”来进行厂用负荷计算，因为这种方法计算厂用负荷既简便，有基本符合运行实际。换算系数法的公式见式(1.3) (1.3)式中 Se 计算负荷，kVA； K 换算系数； P 电动机的计算功率或低压厂用变的铭牌容量，kVA。换算系数是由电气回路的同时率、负荷率、回路效率、电动机效率及功率因数等确定。SDGJ1988对K值的规定见表(1. 1)表(1.1) 换算系数表机组容量(MW)125200机组容量(MW)125200给水泵及循环水泵电动机1.01.0其他高压电动机0.80.85凝结水泵电动机0.81.0其他低压电动机0.80.853.高压厂用和备用/启动变压器容量选择原则及方法选择原则：（1） 高压厂用变压器应按高压电动机计算负荷的110%与低压厂用电计算负荷之和。（2） 高压厂用备用变压器或启动/备用变压器与最大一台高压厂用变压器的容量相同；当启动/备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求，并考虑启动/备用变压器检修的条件。（3） 低压备用厂用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器的容量相同。（4） 对于高压厂用工作变压器。当双绕组变压器时按公式(1.4)选择容量，即ST 1.1Sh+SL (1.4)式中 Sh高压厂用电计算负荷之和； SL低压厂用电计算负荷之和。第2章 电气主接线的设计电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为了满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的，表明高压电气设备之间相互关系的传送电能的电路。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的首要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对于电气设备选择，配电装置的布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。2.1 主接线的设计原则以下达的任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。2.2 主接线的设计步骤(1) 原始资料分析；(2) 对拟定的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案；(3) 绘制电气主接线图。2.3主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性及经济性三项基本要求。2.3.1 可靠性供电可靠性是电力生产和电力分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。主接线可靠性的具体要求：（1） 采用可靠性高的电气设备，以便简化电气接线；（2） 断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（3） 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电；（4） 尽量避免发电厂及变电所全部停运的可能；（5） 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。对于单机容量300MW的电厂，在保证系统稳定和发电厂不至全停的情况下，允许切除两台以上机组。2.3.2 灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1） 调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。（2） 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不至于影响电力网的运行和对用户的供电。（3） 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。2.3.2 经济性主接线在满足可靠性及灵活性的前提下做到经济合理。(1) 投资省；1) 主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；2) 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；3) 要能限制短路电流，便于选择廉价电器设备或轻型设备；4) 如能满足系统安全运行和继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电路。(2) 占地面积小；主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。(3) 电能损失少。经济合理地选择主变种类、容量、数量，要避免因为两次变压而增加电能损失，此外，在规划设计中为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。2.4电气主接线方案的拟定2.4.1 发电机-变压器单元接线300MW发电机组大都采用发电机-双绕组变压器单元接线，如图(2.1)所示。这种接线开关设备少，操作简便，有利于实现机、炉、电的集中控制。由于省去了高压配电装置，明显地减少了设备检修工作量，以及因不设发电机电压级母线，在发电机出口可不装断路器，而在发电机和变压器之间采用分相封闭母线，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对减小，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时，受制造条件或价格甚高等原因造成的困难。因为本厂发电机但机组容量为300MW，发电机出口既无直配负荷，有无特殊要求，所以拟采用单元接线型式。2.4.2 220kV高压配电装置的基本接线及适用范围220kV高压配电装置的接线分为：(1) 有汇流母线的接线，单母线，单母线分段，双母线，双母线分段，增设旁路母线和旁路隔离开关等。(2) 无汇流母线的接线，变压器与线路单元接线，桥型接线，角形接线等。无汇流母线只是用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂。2.4.3 原始资料分析本厂为凝汽式发电厂，装设两台QFSN-300-2型发电机组，以3回220kV出线与系统连接。厂址位于县城边缘，据负荷中心50Km,地势平坦，平均海拔高度为50米，考虑环境条件对电气设备的影响，尤其是温度和海拔高度的影响。因为本厂海拔高度没有超过设备的额定使用高度，所以不用考虑高度的影响。电气设备的一般使用的额定工作环境温度为+40，而电厂所在地年最高温度为40，平均温度为15，最低温度为零下33，设备实际运行环境不会超过其额定温度，所以一般不会造成影响。但是要考虑重型设备的运输问题。本厂为火力发电厂，在电力系统中将主要承担负荷，所以本厂的主接线设计务必着重考虑其可靠性。发电机单机组容量为300MW，本厂出线只有3条，所以初步选取两种方案双母线接线和双母线带旁路接线方式进行比较。1.双母线接线(1) 双母线接线供电可靠：通过两组母线隔离开关得倒换操作，可以轮流检修一组母线而不使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；(2) 调度灵活：各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒换操作可以组成各种运行方式，根据系统调度的需要，双母线还可以完成一些特殊功能(如用母联与系统进行同期或解列操作)。图(2.2)为双母线接线方式的接线图。2.双母线带旁路接线双母线接线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不至停电。图(2.3)为双母线带旁路母线接线方式的接线图，其中用母联断路器兼做旁路断路器。双母线带旁路母线的接线方式具有双母线的优点，而且在配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，但是检修出线断路器的倒闸操作比较复杂。3.主接线方案确定最后确定两种主接线方案单母线分段接线和双母线接线。将两种方案进行比较如表(2.1)表(2.1) 双母线和双母线带旁路母线接线比较方案双母线双母带旁路可靠性(1) 两条母线同时向用户供电，比单母线更可靠；(2) 一组母线故障，可以用另一组母线向该组母线的用户供电，更可靠的供电；(3) 可以轮流检修任意一组母线而不停电，有较高的可靠性。具有双母线接线的可靠性的所有优点。若检修任一回路的断路器，不会使该回路停电。灵活性(1) 调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到到某一祖母线上，能灵活适应系统中运行方式调度和潮流变化需求；(2) 在检修时，隔离开关座位倒闸操作电器，容易误操作需安装闭锁。(1) 通过倒闸操作可以组成各种运行方式。比双母具有灵活性且可使负荷分配均匀对继电保护和自动装置配备有一定的帮助。(2) 检修出线断路器的倒闸操作十分复杂，容易误操作。经济性设备多，投资多双母线带旁路接线比双母线接线多了几台断路器和隔离开关，增加了投资，同时占地面积比双母线大。扩建方便(1) 扩建方便；(2) 向双母线的左右任何一个方向扩建均不影响两组母线的电源和负荷的均匀分配，不会引起原有回路的停电；(3) 当有双回路架空线路时，可以顺序布置，以至连接不同母线段时，不会如单母线分段导致交叉跨越现象。同样拥有双母线扩建方便的优点便于试验便于实验，当各别回路需要单独进行试验时，可以将该回路分开，单独接至另一组母线上。同样有双母线便于实验的优点综上分析，对大容量机组、超高压输电系统，无论什么原因，诸如断路器临时检修、母线故障、人员误操作等造成线路或电源进线停用或发电机限制出力，均可能影响几十万千瓦电力的生产，对系统将造成较大冲击，造成的损失将十分巨大。综合经济、技术比较，双母线带旁路母线接线方式虽然经济性差，但它的运行方式比较灵活，供电可靠性更显突出，同时采用母联断路器兼用旁路断路器的接线方式可以降低成本，再考虑到该厂以后的发展，双母线带旁路母线的主接线方式更适合该厂。2.5主变和发电机中性点接地方式2.5.1 主变中性点接地方式(1) 主变110500kV侧采用中性点直接接地。(2) 主变663侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。2.5.2发电机中性点接地方式发电机中性点接地方式可采用不接地、经消弧线圈或高电阻接地方式。对于容量300MW及以上的发电机应采用中性点经消弧线圈或高电阻接地方式。发电机中性点采用非直接接地方式发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流，超过允许值将烧伤铁心，损坏定子绝缘，引起匝间或相间的短路电流，故需在发电机中性点采用经消弧线圈或高电阻接地的措施，以保护发电机免受损坏。采用发电机中性点经消弧线圈或高电阻接地方式：(1) 发电机中性点经高电阻接地后，可达到：1)限制过电流不超过2.6倍额定电压；2)限制接地故障电流不超过1015A；3)为定子接地保护提供电源，便于检测。(2) 发生单相接地短路时，总的故障电流不宜小于3A，以保证接地保护不带时限立即跳闸停机。第3章 厂用电系统设计3.1 厂用电接线的总要求及原则3.1.1 厂用电接线的总要求厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全、经济和满发地运行。厂用电接线应满足下列要求：(1) 各机组的厂用电系统应是独立的。(2) 充分考虑机组启动和停运过程中的供电要求。(3) 充分考虑电厂分期建设和联系施工过程中厂用电系统的运行方式。3.1.2厂用电接线的设计原则厂用电接线的设计原则主要有:厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时，只影响一台发电机组的运行，缩小故障范围，接线也简单；设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性；在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析。3.2厂用电压等级的确定实践经验表明：对于火电厂，当发电机容量在60MW及以下，发电机电压为10.5kV时，可采用3kV作为厂用高压电压；当容量在100300MW时，宜选用6kV作为厂用高压电压；当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用两种高压厂用电压，即3kV和10kV两段电压。目前国内新建300MW机组电厂基本上采用6kV一级高压厂用电压；低压供电网络通常为0.4kV(380/220V)。3.3 厂用电源的引接方式3.3.1 高压厂用工作电源的引接当发电机与主变压器成单元连接机组时，高压厂用工作电源从主变压器低压侧引接，供给该机组的厂用负荷。300MW机组多采用高压厂用工作电源由主变压器低压侧引接，采用分裂绕组变压器。3.3.2 低压厂用工作电源引接(1) 低压厂用变压器一般由高压厂用母线段上引接。当无高压厂用母线时，可从发电机电压主母线或发电机出口引接。(2) 按炉分段的低压厂用母线，其工作变压器应由对应的高压厂用母线段供电。3.3.3 备用/启动电源的引接1.高压厂用备用电源的引接方式发电机与主变压器成单元连接时，厂内有两级升高电压母线，备用电源应由与系统有联系的最低电压级的母线引出。 2.低压厂用备用电源引接方式低压厂用变压器应避免与需要由它充当备用电源的低压厂用工作变压器接在同一段高压母线段上，否则当该高压母线段故障或停电时，低压备用变压器也将失去电源。对于300MW及以上机组，为了强调低压厂用备用电源供电的可靠性和独立性，低压厂用备用变压器宜由经常带电运行的高压厂用起动备用变压器引接。3.4 厂用电系统接线3.4.1 高压厂用电接线每台机组的厂用高压工作电源采用一台三绕组分裂式无载调压变压器，高压厂用母线采用单母线两分段接线；备用/启动电源采用一台三绕组分裂式有载调压变压器，其低压侧分别连接到各机组的两段厂用工作母线上,如图(3.1)所示。3.4.2低压厂用电接线低压厂用电接线也采用单母线分段接线方，如图(3.2)。分段断路器可以保证低压厂用电源的互为备用，提高运行可靠性。正常运行时分段断路器断开，两半段低压厂用母线分别由各自的电源变压器供电，只有当其中一个电源断路器因变压器停运或其他原因断开时，分段断路器才会合闸，由另一台变压器负担全部负荷。第4章 短路电流计算4.1 短路计算的主要目的电力系统短路电流计算的主要目的有：(1) 选择导体和电气设备；(2) 电网接线和发电厂、变电所电气主接线的比较与选择；(3) 选择继电保护装置和整定计算；(4) 验算接地装置的接触电压和跨步电压；(5) 为确定送电线路对附近通信线路的电磁危险的影响提供计算资料。本次设计，进行短路电流计算主要是为了导体和电气设备的选择。4.2 计算假定条件短路电流实用计算中，采用以下假设及原则：(1) 正常工作时三项系统对称运行。(2) 所有电源的电动势相位角相同。(3) 系统中的同步电动机和异步电动机均为理想电动机，不考虑电动机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应的影响；转子结构完全对称；定子绕组三相结构完全相同，空间角为120。(4) 电力系统各元件的磁路不饱和。(5) 电力系统所有电源都在额定负荷下运行，其中50负荷接在高压母线上。(6) 同步电动机都具有自动调整励磁装置(包括强励磁)。(7) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。(8) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。(9) 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻均略去不计。(10) 元件的参数均取其额定值，不考略参数的误差和调整范围。(11) 输电线路的电容略去不计。(12) 用概率统计法制定短路电流运算曲线。4.3 一般规定4.3.1 接线方式计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。但不考虑在切换过程中可能短时并列运行的接线方式(如切换厂用变压器时的短时并列)。4.3.2 短路类型一般按三相短路计算。通常三相短路时的短路电流最大，若其他类型短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况计算。在本设计的电气主系统中，由于发电机出口采用分相封闭母线，故障几率小，所以运行可靠性高,及不可能出现比三相短路更为严重的短路类型，所以只需计算三相短路电流。4.3.3 短路计算点在计算电路图中，同电位各短路点的短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的位置不同而不同。校验电器和载流导体时，必须确定电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。例如：两侧均有电源的断路器，如发电厂与系统相联系的出线断路器和发电机、变压器回路的断路器，应比较断路器前、后短路时通过断路器的电流值，择其大者为计算短路点；母联断路器应考虑当采用该断路器向备用母线充电时，备用母线故障流过该备用母线的全部短路电流；带电抗器的出线回路由于干式电抗器工作可靠性较高，且断路器与电抗器间的连线很短，故障几率小，电器一般可选电抗器后为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器，以节约投资。当6kV厂用母线短路时，如果高备变代替其中一台厂高变工作，流经厂高变和高备变的短路电流，要经过计算才能比较大小。综上分析，计算电路图中的短路点可设置为三点，即母线、厂高变分裂绕组一侧和高备变分裂绕组一侧。4.3.4 短路电流计算方法在工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法，即在一定假设的条件下，计算出短路电流的各个分量。4.3.4 短路电流计算步骤实用计算中，用运算曲线法计算短路电流的具体步骤：(1) 选择短路计算点；(2) 系统元件参数计算(标么值)，取基准容量，基准电压(各级平均额定电压)，按平均额定电压之比计算元件电抗的标么值；(3) 对电动势、负荷的简化，取各发电机次暂态电动势，电抗用次暂时态电抗表示，略去非短路点的负荷，只计短路点附近大容量电动机的反馈电流；(4) 绘出等值网络，并将各元件电抗统一编号；(5) 网络化简，在离短路点的电气距离很近时，可将同一类型的发电机进行合并，但无限大容量电源应单独考虑；(6) 求转移电抗(分别是等值电源和无限大容量电源对短路点的转移电抗)；(7) 求计算电抗，即将前面求出各等值电源的转移电抗按各相应等值电源的容量进行归算；(8) 由计算电抗分别查出0、2、4s时各等值电源供出的三相短路电流周期分量有效值的标么值，由无限大容量电源供给的三相短路电流不衰减，其周期分量有效值的标么值；(9) 计算短路电流周期分量有值、；(10) 计算短路的冲击电流；(11) 列出短路电流计算结果表。4.4 短路电流计算公式4.4.1 元件参数计算1.发电机 (4.1)式中 发电机电抗标么值； 发电机次暂态电抗；基准容量(一般取100或1000)，；发电机的额定容量，。2.双绕组变压器 (4.2)式中 变压器电抗标么值；变压器短路电压百分数或阻抗电压百分数，%；变压器额定容量，MVA。3.分裂绕组变压器 (4.3)式中 分裂变压器高压绕组与一个低压绕组间的电抗标么值；分裂变压器半穿越电抗百分数，%；分裂分压器的额定容量。4.4.2 网络变换1.两支路有源网络等值变换 (4.4) (4.5)式中 合并后的等值电源 合并后的等值电抗(a) 变换前的网络 (b)变换后的网络 图(4.1) 网络变换图2.Y/等值变换 Y/网络变换如图(4.2)所示：(a) Y形网络 (b) 形网络 图(4.2) 网络变换图Y/变换 (4.6)/ Y变换 (4.7)4.4.3 计算电抗 (4.8) 式中 、等值电源1、2短路点的转移电抗 、等值电源1、2的额定容量，。4.4.4 短路点短路电流周期分量有效值的计算 (4.9)其中 式中 短路点k所在电压级的平均额定电压，kV； 、归算至短路点电压级各等值电源的额定电流，kA。4.4.5 短路的冲击电流 (4.10)式中 起始次暂态电流；冲击系数，一般取1.8。4.4.6 电流分布系数及转移电抗用单位电流法可以比较方便地求得开式网络各支路的电流分布系数和转移抗。如图(4.3) (a)的网络，令，在短路点加电动势，使之将图(4.3)(a)网络等效变为图(4.3) (b)等值网络。在此网络中可使为单位电流，则有 (4.11) 根据电流分布系数的定义，各支路的电流分布系数为 (4.12)从而得各支路的转移电抗为 (4.13)式中 为短路回路总等值电抗。第5章 电气设备和导体的选择5.1 导体和电气设备选择的一般规定5.1.1 一般原则选择导体和电气设备一般原则如下：(1) 应力求技术先进，安全合理，经济合理； (2) 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展(5-10年)；(3) 应按当地环境条件校核；(4) 与整个工程的建设标准协调一致；(5) 同类设备应尽量减少品种；(6) 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式坚定的新产品时，应经上级批准。5.1.2 技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1.长期工作条件(1)额定电压 电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.11.15倍，而电气设备所在电网的运行电压波动，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即 (5.1) (2)额定电流 电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即 (5.2)由于发电机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的应为发电机和变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有可能过负荷运行时，应按过负荷确定(1.32倍变压器额定电流)。(3)机械允许荷载机械负荷 所选电器端子的允许载荷应该大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。2.短路稳定条件(1) 校验一般原则：1) 电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路电流时的短路电流，若发电机出口的两相短路或中心点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路叫三相短路严重时，则应按严重情况考虑。2) 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。除用有限流作用的的熔断器保护的除外，裸导体和电器的动稳定仍应验算。3) 用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。(2)短路热稳定校验短路电流通过电器时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值，即满足热稳定的条件 (5.3)式中 短路电流产生的热效应，；、电气设备允许通过的热稳电流和时间，kA、s。其中 (5.4) (5.5) (5.6)式中 短路的计算时间，s继电保护动作时间，一般取后备保护动作时间3.9s；断路器的全开断时间，s；断路器固有分闸时间，SF6断路器一般为0.03s；断路器开断时电弧持续时间，约为0.020.04s；可见，短路的计算时间最大为3.97s，所以进行短路的热稳定校验时，一般取均会满足要求。(3)电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为或 (5.7)5.1.3 环境条件(1) 温度：电气设备的额定电流是指在基准环境温度下，允许长期通过的是最大工作电流。我国生产的电气设备一般使用的额定环境温度，如周围环境温度高于(但 )时，其允许电流一般可按每增高，额定电流