发电厂电气部分课程设计-大型火电厂电气设计

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《发电厂电气部分课程设计》说明书

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课程设计任务书(3#)

大型火电厂电气设计

一、原始资料

发电厂情况：凝汽式大型火电厂。汽轮发电机组600MWX2台，机端电

压20kV,300MWx2台，机端电压10.5kV,功率因数cos溶0.85,厂用

电率5%,年运行时间片8000h,年最大负荷利用小时数以=6000k

故障计算时间TH).6s。

电力系统情况：通过2回500kV架空线与15000MVA的系统1交换功率

800MW〜900MW，cos(^0.9,7^=5500h,系统在500kV母线处的等值

短路阻抗为2.0(基值为15000用小)；通过4回220kV架空线与8000MVA

的系统2交换功率400MW〜500MW,cos产0.9,7^=5500h,系统在220kV

母线处的等值短路阻抗为2.5(基值为8000MVA)。剩余功率通过4条

UOkV线路供给负荷,cosk0.9。

二、设计任务

1.电气主接线及厂用高压接线设计；

2.短路电流计算；

3.主要电气设备选择；

4.绘制主接线图。

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摘要

当今，电能己应用到人民生产生活中的各个领域，成为了国家建设、国民经

济发展和人民生产生活不可或缺的主要能源之一。电能生产与消费主要由发电、

变电、输电、配电和用电等环节组成。在我国电力系统结构中，火电设备容量占

总装机容量的75%左右，尤其在牛二五'规划出台后，大型火电厂兴建与投入运

行、关停整并中小火电厂已成为火电发展的总体趋势。

电气主接线是发电厂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整体及发电厂本身的运行的可靠性、灵活性和经济性,

电气设备选择、厂用电的设计、配电装置选择及继电保护和控制方式的拟定有较

大的影响。本文对装设有2台600MW和2台300MW的凝汽式发电机组的大型火电

厂的一次部分进行初步设计探讨，包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压

器及联络变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的

选择与校验等，使该大型火电厂的一次部分具有可能性、灵活性，经济性的特点，

并且能够满足工程建设规模要求，且能够适应未来5~10年电力系统的发展要求

及趋势。

关键词：火电厂；主接线；主体设备

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目录

绪论.................................................1

第一章电气主接线的设计..........................2

1.1电气主接线概述................................2

1.2各电压等级系统主接线方案的草拟...............3

1.3对草拟方案的比较和初选........................8

第二章方案经济性的比较.........................11

2.1经济计算方法.................................11

2.2备选方案的经济性比较.........................13

第三章短路电流的计算...........................16

3.1短路电流计算的规则...........................16

3.2本方案中短路电流的计算.......................18

第四章主体设备的选择...........................26

4.1主体设备选择的一般条件.......................26

4.2本方案中主体设备的选定.......................27

参考文献............................................47

附录................................................48

致谢

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绪论

能源(energysource)是人类赖以生存的基础，而对于电能(electrical

energy)的开发和应用，则是人类征服自然过程中取得的具有划时代意义的光辉

成就。当今，电能已成为现代国民经济生产、科学技术研究以及人民生活等各个

领域广泛应用且小可或缺的重要能源。电能之所以获得广泛应用，是因为它具有

易于生产、便于传输、使用方便、利用率高和污染低的特点。

火力发电厂(简称火电厂，thermalpowerplant),即通过将煤、石油或天

然气等燃料燃烧产生的热能转换为动能带动发电机(alternator)发电的电厂，是

我国目前的主力发电厂，对国民经济发展起到至关重要的作用(李林川等，2011)o

据统计资料显示,2013年1~5月，中国累计火力发电量总计达11.66587x1宿kkh,

仅5月当月，我国火力发电量为13.2564x10耳kWh,

在各类发电厂中，火电厂布局灵活，装机容置的大小可按需要决定，一次性

建造投资少，单位容量的投资仅为同容量水电厂的一半左右，建造工期短，发电

设备年利用小时数较高。为响应牛二五规划及中共十八大建设生态文明的号召，

我国正在积极贯彻火电厂上大压小'的政策，着力建设大型火电厂，关停、整并

中小火电厂。因此，本文将就大型火电厂的设计进行电气部分初步设计方案的探

讨。

数据来源：中国报告大厅.2013年火力发电行业现状分析.hup://.

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第一章电气主接线的设计

1.1电气主接线概述

电气主接线(mainelectricalconnectionscheme)是由高压电气设备通过

连接线按功能要求组成的接受和分配电能的电路，又称一次接线或电气主系统,

是发电J电气设计的首要部分，也是构成甩力系统(electricpowersystem)的

重要环节。电气主接线代表了发电厂电气部分的主体结构，是电力系统网络结构

的重要组成部分。因此，电气主接线的设计需要满足以下几个方面的技术指标要

求：

(1)可靠性(reliability)。安全可靠是电力生产和供应的首要任务，保证系

统供电可靠是电气主接线的基本要求。在系统运行过程中，对不同地位、不同类

型发电厂电气主接线的可靠性要求是不同的。因此，在分析电气主接线可靠性时,

要考虑发电厂在系统中的地位和作用，供电用户的负荷性质和类别、设备制造水

平及运行经验等诸多因素。

(2)灵活性(flexibility)。电气主接线应能适应系统各种运行状态，并能灵

活转换运行方式。一般而言，电气主接线的灵活性与可靠性相辅相成，对电气主

接线设计的灵活性具有操作方便、调度灵活、便于扩建等要求。

(3)经济性(econo门icefficiency)。电气主接线的设计在满足可靠性、灵活

性要求的前提下要做到经济合理，一般要考虑投费、占地面积、电能损失等方面。

(李林川等,2011)

1.1.1电气主接线的设计原则

电气主接线设计遵循的总原则：①符合设计任务书的要求;②符合有关方针、

政策和技术规范、规程:③结合具体工程特点，设计技术经济合理的电气主接线。

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一般应考虑下列情况:

(1)明确发电厂在电力系统中的地位和作用；

(2)确定主体设备的运行方式；

(3)确定电压等级及接入系统方式；

(4)考虑发电厂的最终规模(一般以5~10年的电力系统远景规划进行设计)。

(李林川等,2011)

1.1.2电气主接线的设计步骤

电气主接线的设计，一般可以分为如下步骤：

(1)拟定可行的主接线方案，初选几个技术上较好的方案；

(2)对初选方案进行经济计算，选择出经济上的最佳方案；

(3)对所选方案进行全面的技术、经济比较，确定最优主接线方案；

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(4)电气主接线可靠性计算;

(5)绘制电气主接线图。(黄纯华，1987)

1.2各电压等级系统主接线方案的草拟

1.2.1原始资料分析

按照《课程设计任务书(3#)》的要求，本方案所需设计的发甩厂为大型凝汽

式火电厂，主机采用4台凝汽式汽轮机(CondensingSteamTurbine),设计总装

机容量(designtotalinstalledcapacity)为12x600+2x300=180011队最大

单机容量(maximumsingle-machinecapacity)为600MW,具有大型容量的规模、

大型机的特点。经计算，该电厂全部机组投入运行后，约占电力系统总容量的

7.83%。因此该厂在未来电力系统中的作用和地位至关重要。

该火电厂年运行时间(annualruntimc)^=8000h,年最大负荷利用小时数

Kax=6000h,在电力系统中将主要承担基荷(baseloadunit),因此，该厂电气

主接线设计要求有较高的可靠性。从负荷特点及电压等级(voltageclass)可知，

该厂具有5()()kV和220kV两级电压负荷以及110kV剩余功率系统。500kV具有2

回架空线路(aerialconductor)最大的输送功率为900MW，年最大负荷利用小

时数R「5500h,说明对其可靠性要求较高。220kV电压等级有4回架空线路，

最大输送功率为500MV/,年最大负荷利用小时数兀x=5500h,对其可靠性亦有一

定的要求。

因此，本方案的设计应首要考虑满足可靠性要求。在满足可靠性要求的前提

下，也应具有一定的经济性。另外，在设计时，我们需要同时考虑该电厂远景(一

般为5〜1()年)的发展规划，电气主接线设计应考虑方便扩建。

1.2.2方案草拟

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1.方案一

如图1-2-1所示，在方案一中，500kV系统采用一台半断路器(breaker)接

线，220kV系统采用双母线(bus)分段方式接线，厂用电接线从发电机升压变压

器(transformer)的低压侧引出。

2.方案二

如图1-2-2所示，在方案二中，5()()kV系统采用一台半断路器接线方式以保

证其拥有很高的可靠性,220kV系统采用双母线(doublebus)带旁路(bypass)

接线方式，使得220kV母线在检修过程中能保证正常供电，可靠性较高。HOkV

系统采用双母线接线方式，调度灵活，供电可靠。

3.方案三

如图1-2-3所示，在方案三中，500kV系统采用一台半断路器接线，220kV

系统采用双母线接线方式，HOkV系统采用单母线分段接线。

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4.方案四

如图1-2-4所示，在方案四中，500kV系统采用一台半断路器接线，220kV

系统采用双母线分段带旁路方式接线，110kV系统采用双母线接线方式。

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图1-2-1方案一电气主接线图

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220k¥

500kV

图l-2・3方案三电气主接线图

110kV

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1.3对草拟方案的比较和初选

在上述I四个方案中，500kV系统均采用一台半断路器接线方式，每条回路共

用3台断路器，即每条回路一台半断路器，每串的中间一台断路器为联络断路器。

正常运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，因此有很高

的可靠性和灵活性。其优点在于任一母线故障或检修(所有接于该母线上的断路

器断开)，均不致停电：当同名元件接于不同串，及同一串中有一回出线、一回

电源时，在两组母线同时故障或一组检修两外一组故障的极端情况下，功率仍能

经联络断路器继续输送；除了联络断路器内部故障时(同串中的两侧断路器将自

动跳闸)，与其相连的两回路短时停电外，联络断路器外部故障或其他任何断路

器故障最多停一个回路；任一断路器检修都不致停电，而且可同时检修多台断路

器；运行调度灵活，操作、检修方便，隔离开关(disconnectingswitch)仅作为

检修时隔离电器。其缺点是这种接线要求电源和出线数目最好相同；为提高可靠

性，要求同名回路接在不同串上，对特别重要的同名回路，要考虑交替而置

即同名回路分别接于不同母线，以提高运行的可靠性。而由于配电装置的结构的

特点，要求每对回路中的变压器和出线向不同方向引出，这将增加配电装置的问

隔，限制这种接线的应用；与双母线带旁路比较，这种接线所用的断路器、电流

互感器(currenttransformer,CT)多，投资大；正常操作时，联络断路器动作

次数时其两侧断路器的2倍，一个网路故障时要跳两台断路器，断路器动作频繁，

检修次数多；二次控制(secondarycontrol)接线和继电保护(powersystem

protection)都较复杂。

1.3.1方案一的特点

在方案一中，如图1・2-1所示,220kV系统采用双母线分段接线方式。双母

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三分段接线方式将一般双母线中的一组母线分为两段，不仅具有双母线接线的优

点，任何时候都有备用母线(auxiliarybus-bar)o考虑以下两种运行方式；

1.上面的母线作为备用，下面的两段分别经一台母联断路器(bustieswitch)

与备用母线相连。正常运行时，电源、线路分别接于两个分段上，分段断路器

(seclionswitch)合上，两台母联断路器均断开，相当于分段单母线运行。这种

方式又称为工作母线分段的双母线接线，具有分段单母线和一般双母线的特点，

而且有更高的可靠性和灵活性。

2.母联断路器和分段断路器均合上，这种方式在一段母线故障时，分段断路

器跳开，同时该段母线的出线停电，随后切换到各用母线上即可恢复。这样只是

部分的短时停电。但是这种接线方式增加了母联断路器和分段断路器数量，使投

资加大。

厂用电接线从发电机升压变压器的低压侧引出。厂用分支通常与发电机出口

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回路一并采用分相封闭母线，因为故障率很小，可不装断路器和隔离开关,

节省了投资。但是发生故障时或检修会使得操作十分困难甚至停运机组。如果在

每个发电机侧与厂用电变压器高压侧之间加入断路器和隔离开关，与将母线作为

厂用电源相比断路器数量反而增加，投资反而会加大。

1.3.2方案二的特点

在方案二中，如图1-2-2所示，22()kV系统采用双母线带旁路接线方式，使

得220kV系统在检修过程中能保证正常供电，可靠性较高。

UOkV系统采用双母线接线方式，调度灵活，供电可靠，通过两组母线隔离

开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，

能迅速恢复供电。

综上，该方案的优点是整个网络功率分配均衡，220kV、5OOkV及UOkV系

统在正常【:作时各母线上的功率平衡，母线间的穿越功率(penelralingpower)

少，减少了功率损耗，降低了风险。

但是，在该方案的设计中，220kV系统只有一台600MW的发电机供电。当发

电机退出网络时会造成大量的穿越功率很容易发生故障，可靠性较差。同时，该

方案采用较为复杂的接线方式，需要的断路器、隔离开关等设备较多，成本较高。

由于出现故障时各个网络间会产生大量的穿越功率，因此对各母线间的线路及其

元件设备有很高的要求，变相增加了成本。

1.3.3方案三的特点

在方案三中，如图1-2-3所示，220kV系统采用双母线接线形式，其调度灵

活、供电较为可靠。但母线故障或检修时，需短时切除该母线上电源与负荷；馈

线(feederline)断路器或线路侧隔离开关故障时，会造成该回路供电中断。

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HOkV系统采用单母线分段接线，一端有故障的时候可由另一端电源供电,

同时又具有不影响另一端电源正常供电的特性，由于UOkV系统在大型发电厂中

的地位不高，不要求太高的可靠性，因而采用单母线分段接线方式使用断路器少,

具有一定的经济性。

1.3.4方案四的特点

在方案四中，如图1-2-4所示，由于本案例对可靠性要求较高，因此电机采

用单元接线方式，使发电机在短路故障时相互影响较小，具有较高可靠性。

厂用电采用联络变压器，高、中压侧分别连接5OOkV、220kV侧，有平衡两

系统功率能量的作用，低压侧连接厂用设备。

HOkV系统不直接安装发电机，靠变压器从5OOkV、220kV系统汲取较少能

量，地位不高。HOkV系统使用双母接线方式，短路时，对整个系统影响较小,

只相当于5OOkV、220kV系统的一个负载。

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220kV系统采用双母分段带旁路的接线方式。分段母线可减小停电范围，当

一段故障时，可将负荷切至备用母线而不用切断整个母线上的负荷。旁路的使用

可避免检修负荷侧断路器时的停电，但其缺点是整个系统设计较为复杂，经济性

相对较差。本案例对供电可靠性要求严格，故而使用旁路。

综上分析，我们选择方案三和方案四进行经济性比较。

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第二章方案经济性的比较

2.1经济计算方法

经济计算（economiccalculation）是从国民经济整体利益出发，计算电气主

接线各个比较方案的费用和效益，为选择经济上的最优方案提供依据。

在经济比较中，一般有投资（invesimenl,包括主要设备及配甩装置的投资）

和年最大运行费用（annualmaximumworkingcost）两大项。计算时，可只计算

各方案不同部分的投资和年运行费用。

2.1.1计算综合投资Z

方案综合投资Z的计算采用如下方法

/\

Z=Z。1+—（万元）（2-1）

I/

式中，国为主体设备的综合投资（即包括设备本体价格、其它设备（如控制设备、

母线）费、主要材料费、安装费等各项费用的综合），包括变压器、开关设备、配

电装置等设备的综合投资；々为不明显的附加费用比例系数。综合投资指标可查

表获得。

2.1.2计算年运行费用〃

方案年运行费用

〃=aAAxl（）T+/+〃2（万元）（2-2）

式中，同为小修、维护费，一般为|（0.022〜O.（M2）Z|,可查表获得；国为折旧费，

一般为|（0.005〜0058间,可查表获得；固为电能电价（［元/kW・h|）,取当地实际

电价；由］为变压器年电能损失总值（&W.h|）。

关于弱的计算，在已知最大负荷瓦口和最大负荷利用小时数初时，若采

用〃台相同容量的双绕组变压器并联运行，则

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(2-3)

或

(2-4)

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式中，画为一台变压器的空载有功损耗(kW)；△0。=/。％•急为一台变压器的

空载无功损耗(kVar)；叵为一台变压器空载电流百分值；@为一台变压器的

短路有功损耗(kW)；40=4%•急为一台变压器的短路无功损耗(kVar)；叵|

为变压器的短路电压(或称阻抗电压)白分值；因为一台变压器的额定容量(kVA)；

瓦口为n台变压器承担的最大总负荷(kVA)；S为n台变压器承担的总平均负荷

(kVA)；园为变压器全年实际运行小时数(h),一般可取8000h；回为最大负荷损

耗时间(h),可查表获得；人为无功经济当量(即每多发送(或补偿)lkVar无功功

率，在电力系统中所引起的有功功率损耗增加(或减少)的值，一般发电厂取

0.02)。

2.1.3经济比较

对技术上较好的方案，分别进行上述投资及年运行费用计算后，再通过经济

比较，可选出经济上的最优方案。

在诸方案中，Z与〃均为最小的方案优先选用。若Z大的方案而〃小，或反

之，则应采用动态比较法'进一步进行经济比较。

动态比较法(dynamiccomparisonmethod),即在经济分析中，对建设期的

投资、运行期的年费用和效益都要考虑时间因素，并按复利计算，用以比较在同

等可比条件下的不同方案的羟济效益。

经济计算一般可以采用年费用最小法，其计算公式为

F(l+F)”

NF=Z

_(1+F)"」

为最小，其中

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Z=2Z,(1+「JT(2-6)

〃计〃

1

吁£%(1+小T+y-

£(1\t-nt

(1+小1_/=/*+%)J

式中，NF为年费用（平均分布在从根+11到万而期间的〃年内,万元）；Z为折算

到第勿年的总投资（即第〃年的本利和，万兀）；因为第『年的投资（万兀）；t

为

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从工程开工当年（亘）算起的年份；m为施工年数；同为电力工业投资回收率,

或称电力工业投资利涧率，取0.1；〃为工程的经济使用年限（火电厂为25年）;

〃为折算年运行费用（万元）；同为第/年所需的年运行费；回为从工程开工当年

算起，工程部分投运的年份。

依上述三式计算各方案的年费用，其中最小者即为经济上的最优方案。（黄

纯华,1987）

2.2备选方案的经济性比较

2.2.1方案三的经济计算

在方案三中，如图1・2・3所示，需要使用两台500/20kV主变压器，两台

220/10.5kV主变压器，一台220/110kV自耦变压器以及一台500/220/35kV联络

变压器。现根据变压器所需容量选择变压器型号及其参数如表2-1所示（关于变

压器型号将在4.2.2节具体说明）。

Q

O

gc6

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型号

SFP-720000/500

SFPT-370000/200

h

0SFPS8-120000

QDFPS-250000/500

h

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殳

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避V2

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0田

8困

二

/I土H

叔

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0/O罪8

相

2州0

SS皿S

方案三中的断路器需求量如表2-2所示。

表2-2方案三的断路器需求量

电压等级(kV)数量(个)单价(万元)

5009370

220730

110518

由表2」和表2.2所示数据及式(2-1)可知，方案二的综合投资

7()、

Z=(300x2+110x2+35+129+370x9+30x7+18x5)x1+

100>

♦7843.81(万元)

若无功经济当量4取0.1,功率因数国亘网，年最大负荷利用小时数

飞一翻加,年运行时间后-8OOOh|,最大负荷损耗时间|7-4600由式(2-3)

可得变压器年损耗电能

2

绢1

AA=4+K\Q°沆+7(”+长△。卜T

7x(7478+0[x"24*n9fYlOf)1x8000+*x(809+61x以，*77(YYY)||°°YX460O]

I100J2I100)X(720Cm)

x8000+；x653+0.1x^x370000'，250000、

+2x175.8+0.lx-x370000Xx4€00

<100J.370000)

100000

+[59.2+0.1x—xl2(XXX)|x8(XX)+(301+0Jx—xl2(XXX)|x||x46(X)

IItt)){10C)U2(XXX))

+144x8(XX)+1544+0.1x—x12(XXX)|xI90000jx46(X)

Il(X))V25(XXX))

h

h

^46402765|([kW-h|)

则由式(2-2)知该方案年运行费用

h

h

u=crAAxIO-4+〃]+〃2

=O.lx46402765x107+0.042x7843.8+0.058x7843.8

-248.411（万元）

采用动态比较法可得

"(1+/

NF=Z+〃a2112.54（万元）

+T_

2.2.2方案四的经济计算

如图1-2-4所示，方案四所设计的变压器方案与方案三完全相同，这里不再

赘述。方案四中的断路器需求量如表2-3所示。

表2・3方案四的断路器需求量

电压等级（kV）数量（个）单价（万元）

5009370

2201030

110618

由表2」和表2-2所示数据及式（2-1）可知，方案三的综合投资

Z=(3(X)x2+110x2+35+129+370x9+3()x10+18x6)x1470)

48027.4|(万元)

则由式（2-2）知该方案年运行费用

u=a^Ax104+/+6

=O.lx46402765x10-4+0.042x8027.4+0.058x8027.4

x1266.77|（万元）

采用动态比较法可得

h

h

“(1+〃)”

NF=Z+2151.13（万元）

_(1+不)"-L

2.2.3经济性分析结论

综上，经过综合投资、年运行费用及年费用A户的计算比较，在备选方案中，

方案三的经济性优于方案四。但是，方案四的可靠性要远高于方案三，并且方案

h

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四亦具有一定的经济性。因此综合考虑，我们仍然选择方案四为最终方案。

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第三章短路电流的计算

3.1短路电流计算的规则

短路电流计算(Short-CircuitCalculation),是指电力系统发生短路时，

对短路后的电流及其分布的计算，是发电厂电气设计中的一个重要环节。(全国

科学技术名词审定委员会，2011)

3.1.1短路电流计算的目的

在发电厂的电气设计中，短路电流计算的目的主要有以下几个方面：

(1)以短路计算为依据，选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。

(2)对电力网中发生的各种短路进行计算和分析，合理地配置各种继电保护

和自动装置并正确整定其参数。

(3)设计和选择发电厂和电气主接线。通过必要的短路电流计算比较各种不

同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等。

(4)进行电力系统暂态稳定计算，研究短路市用户工作的影响等。

此外，确定输电线对通信的干扰，进行故障时机故障后的安全分析，都必须

进行短路计算。(李林川等，2009)

3.1.2短路电流计算的一般规定

1.计算的基本情况

(1)电力系统中所有电源均在额定负荷(ratedload)下运行：

(2)所有同步电机(synchronousmachine)都具有自动调整励磁装置(包括强

行励磁);

(3)短路发生在短路电流为最大值的瞬间；

(4)所有电源电动势(ElectromotiveForce,EMF)的相位角(phaseangle)

h

h

相同;

(5)应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻

(arcresistance)o对异步电动机(asynchronousmotor)的作用，仅在确定短路

电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。

2.接线方式

计算短路电流时所用的接线方式，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(maximumoperatingplan)),而不能用仅在切换过程中可能

并列运行的接线方式。

3.计算容量

应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划(一般考虑

本工程建成后5〜10年

h

h

4.短路种类

一般按三相短路(：hreephaseshortcircuit)计算。若发电机出口的两相

短路，或中性点直接接地系统(neutral-pointsolidgroundsystem)以及自耦

变压器(auto-transformer)等回路中的单相(或两相)接地短路较三相短路情况

严重时，则应按严重的情况进行校验。

5.短路计算点

在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算

点。

对于带电抗器(reactor)的6~10kV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母

线隔离开关之间的引线(pigtail)、套管(sleeving)时，短路计算点应该取在电

抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。(黄纯华,

1987)

3.1.3短路电流计算的步骤

在工程设计中，短路电流的计算通常分为以下几个步骤：

1.选择短路计算点。

2.画等值网络(次暂态网络)图：

(1)首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电

机电抗用次哲态电抗区)。

(2)选取基准容量国和基准电压口(一•般取各级的平均电压)o

(3)将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。

(4)绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

h

h

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

移电抗区］。

4.求计算电抗

5.由运算曲线查出各电源供给的短路甩流周期分量标幺值。

6.计算无限大容量（或区三）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。（黄纯华，1987）

h

h

3.2本方案中短路电流的计算

在本方案短路计算中，采取标幺值形式，选取5B=MXXX)MVA另取

UBl=115kV

UB2=230kV

=525kV

则有

_SB10000……

=-------*50.20kA

广百73x115

10000

«25.10kA

B2

一同BZ一百x230

SB1000()

“11.00kA

“一疯；B3一百X525

220kV母线侧等值电抗

=2.5x^29=3,125

,8000

•相。3.648

T,

100ST1

X=^Gi%.JB_=x；.10°0°x4.006

G

100SG1B300.0.85

500kV母线侧等值电抗

X„,=2.0x1^^^1.333

"15000

X」K2%*6875

T2.100STI

X」G2%名-=X]=0.205x10000工2.90

O，1()()SGZBSGZB600.0.85

另外，取每台发电机的电压区三。

220kV至500kV联络变压器的等值阻抗

UK3%履—至10000

100丁一而x250«6.00

h

h

220kV至UOkV自耦变压器的等值阻抗:

h

h

…号套"备黑…26

3.2.1220kV母联断路器短路

当短路点选择在22()kV母联断路器(K1)处时，系统等效电抗如图3・2-1所示。

图3-2-1220kV母联断路器短路时系统等效电抗图

因为此时三三三，且%”3』25,则有瓦巨’另有

X$*=X6.=7.354

每台发电机计算电抗

300

x-xhi.=7.354x-----------------x0.259

js*a*t10000x0.85

查汽轮发电机计算曲线得，每台汽轮发电机乂诃=0.259时，在Os、0.2s、0.6s

时刻向K1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为/哨・=4.2

112G・=3.1、，16G・=2.6o

系统2(220kV系统)每条出线的计算电抗

8030

12.5x=10

10000

h

h

查汽轮发电机计算曲线得，系统2每条出线Xw=10时为大容量系统，在0八

h

h

0.2s、0.6s时刻向KI点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值不变，为

,iOS*=1、112S・=1、/16S+=0・1。

那么，流入K1点的短路电流为

SBSB

+，10S*=2x4.2x25.10+0.1x25.10k213kA

^io=2./[0G*.9B2

品

=2./|2G.+/|2S*=2x3.1x25.10+0.1x25.10=158.13kA

SBSB

4=2./]6G*+/16S*=2x2.6x25.10+0.1x25.10=133.03kA

短路点在发电厂高压侧母线，根据规程规定，取冲击系数Ksl)=1.85,于是

可以得到冲击电流

4h==1.85x72x213^557.2kA

短路电流最大有效值

2

/sh=/"Jl+2(K、h-11=213X71+2X(1.85-1)工333.05kA

短路容量

S：=g/"av=3213X230k84853.2MVA

3.2.2300MW发电机出口短路

当短路点选择在300MW发电机出口(1(2)处时，系统等效电抗如图3-2-2所示。

h

h

X1X2X3X4

K24

1x5X6：

图3・2・2300MW发电机出口短路时系统等效电抗图

h

h

剩余一台300MW发电机对短路点的计算电抗

300x2

=7.354x«0.519

10000:<0.85

查汽轮发电机计算曲线得，汽轮发电机*出=0.519时，在Os、0.2s、0.6s时刻

向K2点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为A20G.=1.75>GG/=I，

系统2每条出线的计算电抗

8030

12.5x=10

10CO0

查汽轮发电机计算曲线得，系统2每条出线