原创力 电气主接线是发电厂、变电所电气课程设计

目录第一章 电气主接线设计11.1电气主接线I1.1.1主接线的设计原则11.1.2发电机电压级接线21.1.3 220kV电气主接线31.1.4 500kV电气主接线5第二章负荷计算机变压器的选择62.1厂用负荷计算62.2主变压器台数、容屋和型式的确定62.2.1主变压器台数的确定7222主变压器容量的选择72.2.3变压器型式和结构的选择72.3联络变压器的选择8第三章电气设备的选择103.1电气设备选择的一般规则103.2按正常工作条件选择电器1033按短路情况校验113.4断路器的选择113.5隔离开关的选择123.6电流互感器的选择123.7电缆的选择13第四章厂用电接线方式的选择154.1厂用电154.2厂用电的分类154. 3厂用电设计原则164.4厂用电源选择164.2厂用电接线形式17第五章短电流的计算195.1短路电流计算的目的195.2短路电流计算条件195.3计算步骤205.4短路电流计算方法215.5短路电流非周期分量的近似计算295.6短路电流冲击值及全电流最大有效值计算30结论31第一章电气主接线设计1.1电气主接线电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的 重要环节。主接线的确定对电力系统及发电厂、变电所本省运行的可靠性、灵 活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电板装置布置、继电保护和 控制方式的拟宦有较大影响。因此，必须真确处理各方面的关系，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。1.1.1主接线的设计原则1.1.1.1主接线的设计依据通过对发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用，发电厂、变电所的分 期和最终建设规模，系统容量大小，负荷大小和重要性，系统专业对电气主接 线提供的具体资料分析作为电气主接线的设计依据。主接线设计的基本要求可靠性：供电可靠性是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线 最基本的要求。在分析主接线的可靠性是，要考虑发电厂和比那电站在电力系 统中的地位和作用、用户的户和性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多 因素。灵活性：电器主接线应能够适应各种运行装填，并能灵活的进行运行方式 的转换。应考虑到操作的方便性、调度的方便性、扩建的方便性。经济性：在主接线的设计时，主要矛盾发生在可靠性和经济性。通常设计 师要先满足可靠性和灵活性的前提下考虑经济合理。经济性考虑投资生、占地 面积小、电能损失少。1.1.1.2主接线的基本形式（1）单元接线单元接线是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简 单的一种。发电机一双绕组变压器组成的单元接线，是大型机组广泛应用的接 线形式。对于200MW以上的机组，发电机出口采用封闭母线，为了减少断开 点可不装隔离开关，但应保留可拆点，一利于机组调试。这种单元接线，避免 了由于额宦电流或短路电流过大，使得选择断路器时，受到制造条件或价格甚 高等原因造成的困难。（2）单母线接线优点：接线简单淸晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活，人人亿元建故障或检修，均需要是整个配电装置停电。（3）单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路， 有两个电源供电。当一段母线隔离开关故障，分段断路器自动将故障段切除， 保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或隔离开关故障检修时，该段母线的回路都要在检修期 间停电。当出现为双回路时常使架空线路出现交叉。扩建时需向两个方向均衡 扩建。（4）双母线接线优点：供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验。缺点：增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障检修时， 隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔 离开关和断路器之间装设连锁装置。（5）双母线分段接线优点：双母线分段接线比双母线接线可靠性更高。当一段工作母线发生故 障后，分段断路器会切除故障母线，随后将故障母线所连接的电源回路和出线 回路切换到备用母线上，即可恢复供电。缺点：双母线分段接线比双母线接线多了两台断路器，增加了投资和占地 面积。（6）双母线分段带旁路接线形式优点：可靠性更高。缺点：生接线过于复杂，操作繁琐。（7）一台半断路器接线方式特点：有高度可靠性、运行调度灵活、操作检修方便卩）。1.1.2 发电机电压级接线发电机和变压器采用单元接线。单元接线是大型机组广泛采用的接线形式。 发电机出口不装断路器，为调试方便可装隔离开关。对220MW以上机组，发 电机出口采用分相封闭母线，为减少开断点，亦可不装隔离开关，但应留可拆 点。以利于机组调试。这种单元接线，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到制造条件或价格高等原因造成的困难。接线图如下 图1所示。T图1.1发电机双绕组变压器单元接线（采用封闭母线）1.1.3220kV电气主接线由于此发电厂为地区大型发电厂，根据原始资料以及主接线对可靠性、灵活 性和经济性的要求。对于一期工程，考虑到为220RV高压配电装置接线且出 线为 4回，按火电厂电气设备及运行，首先要满足可靠性准则的要求，有 两种可能接线方式：单母线分段带旁路接线和双母线接线。1.13.1单母线分段带旁路接线其可靠性比单母线分段高，断路器经过长期运行或者开断一定次数的短路 电流之后，断路器机械性能和灭弧性能都会下降，必须进行检修以恢复其性能。 在没有设置旁路母线情况下，该回路必须停电才能检修。设置旁路母线就是可 以不停电的检修任一台出线断路器，极大地提高了可靠性，但旁路母线不能代 替母线工作，同时增加了一台旁路断路器的投资。因此旁路母线系统增加了许 多设备，造价昂贵，运行复杂，只有在出线断路器不允许的情况下，才应设置 旁路母线。但当采用许可靠性较高的的SF6断路器时，可不装设旁路母线。接线图如下图1.2所示。图1.2单母线分段带旁路接线WPW21.13.2双母线接线此接线有两组母线，并且互为备用。每一电源和出线的回路，都经由一台 断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络, 通过母线联络断路器来实现。此接线停电的机会减小了，必需的停电时间缩短 T,供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于实验。但当母线故障时，隔离开关 作为倒换操作电器，使操作的及时性、快速性受到一定影响。接线图如下图1.3 所示。图1.3双母线接线1.1.3.3双母线带旁路接线此接线方式在双母线接线方式的基础上进一步保证了供电可靠性，当出线出的断路器进行检修时能够保证用户不会长时间停电。其接线图如图14所示综上所述考虑到可靠性.灵活性经济性220kV电气主接线采用双母线带旁 路接线。1.1.4500kV电气主接线由于500kV接入无穷大系统。且年利用小时数在5000小时以上，顾必须保证可靠性。而且发电机容量大，通常在330500kV配电装置中，配电装置在系统中具有重要地，宜采用一台半断路器接线。接线图如下图15所示图1.5 500kv电气主接线第二章负荷计算机变压器的选择2.1厂用负荷计算为了正确选择变压器容量，不但要统计变压器连接分段母线上实际所接电 动机的台数和容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的，是连续运行的还 是断续运行的。为了计及这些不同的情况，选出既能满足负荷要求又不致容量 过大的变压器，所以又提出按使用时间对负荷运行方式进行分类。厂用负荷可 分为经常负荷、不经常负荷、连续负荷、短时负荷、断续负荷。厂用电负荷计算原则如下：（1）经常连续运行的负荷应全部计入。如吸风机、送风机、电动给水泵、 循环水泵、凝结水泵、真空泵等电动机。（2）连续而不经常运行的负荷应计入。如充电机、事故备用油泵、备用电 动给水泵等电动机。（3）经常而断续运行的负荷亦应计入。如疏水泵、空压机等电动机。（4）短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算。如行车、电焊机等。 但在选择变压器时，变压器容量应留有适当裕度。（5）由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数。（6）对于分裂绕组变压器，其高压绕组、低压绕组的负荷计算应分别计算。厂用负荷计算方法：换算系数法为厂用负荷，为发电机的额定功率，为厂用电率，为厂用负荷的平均功率 因素=12004.54/0.9=60.533MVA2.2主变压器台数、容量和型式的确定主变压器的容量、台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年发展规划、输 送功率大小、馈线回路主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装 置的结构。它的确宦除依据传递容屋基本原始资料外，还应根据电力系统510 年发展规划、输送功率大小、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选择。2.2.1主变压器台数的确定根据本设计所各处的资料采用的单元接线形式且有两台发电机组因此采用 两台主变压器。2.2.2主变压器容量的选择单元接线的主变压器的容屋应该按下列条件中较大者选择。（1）发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留10%的裕度。（2）按发电机的最大连续容量，（制造厂家提供的数据）扣除一台厂用变 压器计算负荷和变压器绕组平均升温在标准环境温度或冷却水温不超过 65C的条件选择。该65C是根据我国电力变压器的标准，即在正常使用条 件下，汕浸变压器在连续额定容虽稳态下的绕组平均温度。为主变压器 容量发电机的额左功率为厂用电率厂用负荷的平均功率因素1（600/0.9-4.54% X 600/0.9） =700.04MVA2.2.3变压器型式和结构的选择变压器形式和结构的选择原则：（1）相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂均应选用三相变压器。 容量为600MW机组单元接线的主变压器和500kV电力系统中的主变压器应 综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成三相变压器。采 用单相变压器时，由于备用相一次性投资大，利用率不高，故应综合考虑系统 要求、设备质量及按变压器故障率引起的停电损失费用等因素，确定是否装设 备用相。若确需装设，可按地区或同一电厂37组的单相变压器，合设一台备 用考虑。根据本设计经过比较采用三相变压器更合理。（2）绕组数与结构机组容星为200MW以上的发电机采用发电机双绕组变压器单元接入系统，而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合理，故应采取双绕组变压器。(3) 绕组联结组号在发电厂和和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三 次谐波对电源的影响等因素，主变压器联接组号一般选用YNdll常规接线。(4) 调压方式调压方式分为两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压，调压范围通常 在2x2.5%以内。一种是不带电切换，称为无激磁调压，调压范围通常在 2x2.5%以内。种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%,但由于 其结构复杂。价格较贵一般只在特定情况下使用。因此在设计中我选择无载调 压的变压器。同时主变压器需要能输出700.04MVA,所以输送220kV母线上的 主变压器选择如下：SPF720000/220, 720MVA, 2422X2.5%/22, Uk% = 14, YNdll同理选择500kV的主变压器型号如下：SPF720000/550, 720MVA, 5502X2.5%/22, Uk% = 16, YNdll变压器的型号各项数据如下表2-1:表2主变斑型号各顼參数型号容量(MVA)低压 儷额 定电 压(kV)短路损耗(kW)空载损 耗(kW)阻抗电压(%)空载电流(%)联结组别台数双绕SFP-组变7200072018860272140.28YNdll2压器0/220双绕SFP-组变72000720201620360160.15YNdll2压器0/5502. 3联络变压器的选择联络变压器一般1台，不超过2台。联络变压器选择如下表22：2-2联络变压器的各项鲁数型号容虽(MVA)高压(kV)中压(kV)低压(kV)短路 损耗 (kW)空载损耗(kW)阻抗电压()高中高低中低自耦变压器QDFPS 75000 0/50075050022(R9(-8)xl.33%35540144124835容量选择：(1) 联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换。(2) 联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容 量，以保证垠大一台机组保障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要 求：同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。第三章电气设备的选择3.1电气设备选择的一般规则（1）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。（2）应按当地环境条件校核。（3）应力求技术先进和经济合理。（4）与正个工程的建设标准应协调一致。（5）同类设备应尽量减少品种。（6）用新的产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴左合格。3. 2按正常工作条件选择电器（1）额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即Ualm N Usm。一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220KV及以下时为1.15UN；额 定电压是330500KV时是l.lUNo而实际电网的最高运行电压Usm 般不会 超过电网额左电压的l.lUNs,因此在选择电器时，一般可按电器额定电压UN 不低于装置地点电网额左电压UNS的条件选择，即UNUNs（2）额定电流电器的额定电流IN是指在额定周围环境温度0。下，电器的长期允许电流。IN不应该小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax,即IN Mlmax由于发电机、调相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hnax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍：若变压器有过负荷 运行可能时，Imax应按过负荷确定；母联断路器回路一般可取母线上最大一台 发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上垠大一台发电机 跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的 50%80%:出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他 回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等 要求，对电器进行种类和形式的选择。（3）按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气 温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过 一般电器使用条件时，应采取措施。我国目前生产的电器使用的额定环境温度0 0=+40C,如周围环境温度高于+409 （但W+60C）时，其允许电流一般 可按每增高1C,额宦电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于+40C时，环 境温度每降低1C,额定电流可增加0.5%,但其最大电流不得超过额定电流的 20% o3. 3按短路情况校验（1）短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部分的温度应不超过允许值。满足热稳左的条件为IF t NQ k式中 Q k 一短路电流产生的热效应It、t电器允许通过的热稳定电流和时间。（2）电动力稳定校验电动力稳左是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳怎。满足动稳左条件为：I es$I sh式中I sh短路冲击电流有效值；I es电器允许的动稳定电流的有效值：3. 4断路器的选择断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装 调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确怎。根据目前我国断路器的生 产情况，电压等级在I0KV220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器 不能满足要求时，可以选用SF6断路器。(1)SF6断路器的特点:1. 灭弧能力强：介质强度髙，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时 间短。2. 开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低。3. 电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作。4. 操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。(2) 选择原则：1. Imaxl. 05lx2. U&Uns因此，220KV处断路器的额左电压取220RV,垠高工作电压选用252kV,额定电流选用1600A,开断电流选用40 kA,采用LW-220： 110KV处 断路器的额左电压取110KV,最高工作电压选126KV,额定电流采用1600, 开断电流采用31.5KA,采用LWll-llOo3. 5隔离开关的选择采用GW7-220和GW5-110W, GW7-220额定电流为1250A,动稳定电流为80KA： GW5-110W额定电流为1600A,动稳宦电流为80A。3. 6电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件：(1) 型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。 对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互 感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压：UNNUNs(3) 一次回路电流：IlNMlmax(4) 准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等 级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。（5）二次负荷：互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二次侧所接负荷I22NZ2L,即S2NI22NZ2LZ2L=ra+rre+rL+rc式中，ra、ire分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻（忽略电抗）：rc为接触电阻，一般可取0.1Q； rL为连接导线电阻。（6）动稳定：内部动稳定校验式为：ieQish或 IlNKesish式中ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，有制造厂提供。外部动稳左校验式为LFal0.5X1.73X10-7i2sh a （N）式中Fal作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，有制造厂提供：厶一电流互感器岀现端至最近的一个母线支柱绝缘子之间的跨距：a相间距离：0.5系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。（7）热稳定：电流互感器热稳定能力常以Is允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳怎校验式为I2GQk 或（KtIlN）2Qk3. 7电缆的选择电缆应按下列条件选择及校验（1）型式：应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式。1）明敷（包括架空、隧道、沟道内等）的电缆，一般选用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。在易受腐蚀地区应选用塑料外户层电缆。在需要 使用钢带铠装电缆时，宜选用二级外户层型式。2）直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区， 应带有塑料外护层。其它地区可选用黄麻外护层。3）三相交流系统的单芯电力电缆，要求金属外户层采用一端接地时，在 潮湿地区，外护层宜选用塑料挤包的型式。电力电缆除充汕电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。（2）按额定电压选择：Ug Smn=/第4章 厂用电接线方式的选择4.1厂用电发电厂中为了保证主要设备正常运行设置了许多辅助机械设备，它们大都 是由电动机拖动的。数量多，容量大小不等，这些电动机以及运行、操作、试 验、修配、照明等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自用电。厂用电系统的可靠性，对发电厂乃至整个电力系统的可靠运行都有直接的 影响。任何情况下，厂用电都是最重要的负荷，必须能满足发电厂正常运行、事 故处理和检修试验等的需求，尽量缩小厂用电系统发生故障时的彩响范围，避 免因此造成全厂停电事故。厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电屋的百分数，称为厂用电率。一 般凝汽式火电厂厂用电率为热电厂为8%、10%,水电厂为0.5%2%。厂用电率是发电厂的一项重要经济指标。降低厂用电率即可降低发电成本, 增大对系统的售电量，有着巨大的经济效益4. 2厂用电的分类（1）I类负荷短时停电会适成人身伤亡或设备安全，机组停运或岀力降低的负荷。如火 电厂中的给水泵、凝结水泵、循环水泵、吸风机、送风机、给粉机以及水电厂 中的调速器、压汕泵、润滑油泵等。通常设管两套设备，互为备用，分别接到 两个独立电源的母线上。要求有两个电源供电，采取自动投入方式。（2）II类负荷允许短时停电（几秒至几分钟），但较长时间的停电有可能损坏设备或影响 机组的正常运行。如火电厂中的输煤设备、工业水泵、疏水泵、灰浆泵和化学 水处理设备，水电厂中的吊车、整流设备、漏油泵等。II类负荷一般由两段母线供电，采 用手动切换。（3）III类负荷允许较长时间停电而不会直接影响生产。如试验室、油处理室及中央修配 厂的用电设备等。由一个电源供电。（4）事故保安负荷在200曲及以上机组的大容屋电厂中，自动化程度较高，要求在事故停机 过程中及停机后的一段时间内，仍必须保证供电，否则可能引起主要设备损坏、 重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。（5）不间断供电负荷在机组运行期间，以及正常或事故停机过程中，甚至在停机后的一段时间 内，需要连续供电并具有恒频、恒压特性的负荷，称为不间断供电负荷。43厂用电设计原则厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：（1）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。（2）接线应灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。（3）厂用电源的对应供电性。（4）设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新 设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。（5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用 电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。4. 4厂用电源选择1）厂用电电压等级的确宦：厂用电供电电压等级是根据发电机的容量和额定 电压、厂用电动机的额定电压及厂用网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经 技术、经济比较后确立。因为发电机的额左容量为300MW，确左厂用电电压等 级采用6kV的等级。2）厂用电系统接地方式：厂用变采用不接地方式，高压和低压都为三角电压,当容量较小的电动机采用380V时，采用二次厂用变，将6kV变为380V,中性 点直接接地：启备变采用中性点直接接地，高压侧为星型直接接地，低压侧为 三角电压。3）厂用工作电源引接方式：因为发电机与主变压器采用单元接线，高压厂用 工作电源由该单元主变压器低压侧引接。4）厂用备用电源和启动电源引接方式：采用两台启备变，独立从220kV母 线引至启备变，启备变采用低压侧双绕组分裂变压器。5）确定厂用电系统：厂用电系统采用如图方案一和方案二，厂用电在两个方 案中都是一样。4. 2厂用电接线形式300WM机组采用单独设置二段公用负荷母线，集中供全厂公用负荷用电， 该公用母线段正常由启动备用变压器供电。如图所示。图5-10某大!0火电厂2X300MW机魁的厂用庖接线2健压厂用交却爲，3豹动备用变更爲。4_氏空撕站器器号接淞州合他路,6- 200kW &以下电动机7-1200UW以上血动机，8. 9. 10分别为化水交压為、公用11. 12. ）3分 別为1号机的厂用低压除尘变圧器、削厨和检修变理器 14. 15. 16分剧为2号机的陳尘变眩券厂用低 压变压器唄刖和粉修变压Ui 17- fl电任遊養588 1819一辆煤孔枚及MCCBh 20、21化水PCS A MCC fib 22 . 23-公用PC段及MCCPb 24-1号机工作PC段,25. 26、前一厂用触苟MCCfeb 28、29、3除尘PC 枚及31. 33分别为】.2盼机朋明和检倫PCBh 32号机工作PC段；34柴泊发电机姐.35. f 1为】、2号机保安PCfih 37. 3S. 31分剔为0轧50s? lOmin投入的保安MOC）40. 4】、42分割为号机UPS UK技赛祐电池flh 13. 44、45分剧为2号机UPS&. UPSKB.薔电池组300WM机组的厂用电接线形式优点：公用负荷集中，无过渡问题，各单元机组独立性强，便于各机组厂 用母线淸扫。缺点：由于公用负荷集中，并因启动备用变压器要用工作变压器作备用（若 无第二台启动备用变压器作备用时），因此，启动备用变压器和工作变压器均较方案I变压器的容量大，配电装置也增多，投资较大。至G2用600WM机组的厂用电接线形式第五章短电流的计算5.1短路电流计算的目的在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其 计算的目的的主要有以下几个方而：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是 否需要采用限制短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安 全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。（3）在设计屋外髙压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对 地安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流 为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。5.2短路电流计算条件1. 基本假定:（1）正常工作时，三相系统对称运行（2）所有电流的电动势相位角相同（3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间（5）不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电 阻都略去不计（6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流（7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围（8）输电线路的电容略去不计2. 一般规定（1）验算导体电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流,应按本工程设计规划容蚩:计算，并考虑电力系统远景的发展计划。（2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有 反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。（3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常 接线方式时短路电流垠大地点（4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相 短路计算。5. 3计算步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。现将其计算步骤简述如下：1、选择计算短路点。2、画等值网络（次暂态网络）图：（1）首先去掉系统中所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用 次暂态电抗X；（2）选取基准容量S、和基准电压，（一般取各级的平均电压）。（3）将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗。（4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。3、化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为 以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转 移电抗4、求计算电抗戶。5、由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标么值（运算曲线只作到 X&=3.5）6、计算无限量大容量（或X” 3）的电源供给的短路电流周期分量。7、计算短路电流周期分量有名值和短路容量。8、计算短路电流冲击值。9、计算异步电动机供给的短路电流。10、绘制短路电流计算结果表（参见表4-1）。5.4短路电流计算方法现将短路计算方法和所使用的公式.图表简介如下:短路点编号值电压Ub(Kv)基 值 电 流 h (Kv)支路名称支路计算电抗Xj(标 么值)额电流(kA)Os短路电流周期分量稳态短路电流0.2s短路电流短路电流 冲击值(kA)全电流最大;(kA)标 么 值I：有 名 值 r (kA)标么值。有名 值(kA)标 么 值/心有 名 值 人2(kA)公式/ASbi: I522.552.7r152162d-1XXkV系统XXkV系统XX发电机小计表41短路电流计算结果表(参考格式)d-2XXkV系统XXkV系统XX发电机小计d-3XXkV系统XXkV系统XX发电机 小计a）标么值换算在实际电力系统接线中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。如 发电机电抗，厂家给出的是以发电机额宦容量S“和额定电压U”为基值的标么电抗 值X；:变压器的电抗，厂家给出的是短路电压百分值7,（%）；而输电线路的电 抗，通常是用有名值表示的。为此，短路计算的第一步是将各元件电抗换算为同 一基值的标么电抗。常用的基值见表4-2,电抗换算公式见表4-3、表4-4。表4-2常用基准值电气量关系式基准值Sb(MVA)100（或1000,或某元件的额定容量）S(kV)3. 156.310.515.7537115230345Ih (kA)Ib=Sb/(43Ub)18.39. 165.53. 661.560. 5020. 2510. 167蜀g)Xb=Ub/(43lb =uZ0. 09950. 3971. 102. 4913.71325301190设备名称厂家所给参数有名值（Q）标么值（以、5,为基准值）发电机XfaU2XF* = U Xhn X 菩Ab亠变压器兀（K%）尢/(%)少B 100 S”心丿,u%)严B Xb 100 s”电抗器蜀（）笛/(%)律k 100 Qx xkvxkKibun100 IUB线路%0 (G/血)l(km)Xi=XdX=H = X貯辿Xbul系统电抗已知系统短路容量SJ s与系统连接的断路器开断容心亠 J Sm从基 值S创换算 到基值 %XbXb2 = X 表内各代号有名值的单位有x 该式用于双绕组变压器，其他型式变压器电抗计算b）网络的等值变换和简化在工程计算中，常采用以下方法化简网络1、网络等值变换等值变换的原则，是在网络变化前后，应使未被变化部分的状态（电压和电流分布）保持不变。常用的网络变换方法和公式列于表4-5和表4-6。2、利用网络的对称性化简网络在网络化简中，常遇到短路点对称的网络，利用对称关系，并依照下列原则可使 网络简化。1）对电位相等的节点，可直接相连。2）等电位节点之间的电抗可短接后除去。3、并联电源支路的合并对于n个并联电源支路，可用下式求等值电势公和电抗n工丹E严丄/=!r=l式中 X为各支路的电纳，乙=4。4、分裂电源和分裂短路点在网络简化中，可将连在一个电源点上的各支路拆开。拆开后的各支路电抗, 分別接于与原来电势相等的电源点上，其支路电抗值不变。同样，也可将接于短 路点的各支路拆开，拆开后各支路仍带有原来的短路点。5、分布系数法对于具有几个电源支路并联，又经一公共支路连到短路点的网络（如图4-1 所示），欲求各电源与短路点之间的转移电抗，则使用分布系数法较为简便。即将 各电源供出的短路电流Im与短路点总短路电流Id之比值，分别称为各电源支路的分布系数，用下式表示Cm = Jm fId（m=l,2, n）由于所有电源支路分布系数之和等于1,所以分布系数又可用电抗表示为C.=X远 IX.式中为n个电源支路的并联电抗（不包括公共支路电抗）；乙为各电源支路电抗。对于任一电源m与短路点d之间的转移电抗则可用下式求出：X叔=Xy /C（m=l,2,n）式中 X一各电源到短路点之间的总电抗（包括公共之路）。6、单位电流法这种方法也是工程设计中较常使用的方法。因为在线性网络中，转移电抗是 恒定的，它仅与每个元件电抗值及网络结构有关，而与加在各电源支路的电势值 无关，所以在计算转移电抗时可以假设各电源电势相等。利用单位电流法求转移 电抗现举例说明如下：在图4-2中假定：I,则U2a = I2X2】3=U“IX, H厶凤，HbI=UJX, Z5=/1+