4×200MW火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計-張寧

1、摘要陽泉桃東發(fā)電廠為一煤礦的發(fā)電廠，對整個煤礦來說是最重要 的。發(fā)出的電為整個煤礦供電。該煤礦也是陽泉市主要的煤礦，是 陽泉經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要動力。陽泉境內(nèi)煤炭總儲量100.77億噸，以高 變質(zhì)年輕無煙煤及貧煤為主。另外，本市尚有大量風(fēng)化煤、瓦斯和 煤成氣資源可供開采利用。發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng) 的安全與經(jīng)濟(jì)。發(fā)電廠的作用是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能。按 能量轉(zhuǎn)化形式大體分為火力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠，核能發(fā)電廠和風(fēng) 力發(fā)電場。電氣主接線是發(fā)電廠電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng) 的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身 的運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)

2、性密切相關(guān)。本次設(shè)計遵守了發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范，通過對發(fā)電廠電氣主接線、 廠用電接線、有關(guān)短路電流的計算、電氣設(shè)備選擇及校驗、繼電保 護(hù)、以及防雷保護(hù)的設(shè)計，簡要完成了 4 X 200MW火力發(fā)電廠電氣一 次部分的設(shè)計 。將四臺發(fā)電機(jī)全部升壓接入 220kV 電網(wǎng)， 簡化了 電 網(wǎng)結(jié)構(gòu)及 電氣 主接線， 省去了 升高電壓級之間的 聯(lián)絡(luò)變壓器， 了 變 壓器損耗 。降低關(guān)鍵詞：發(fā)電廠，電氣主接線，繼電保護(hù)，防雷保護(hù)AbstractYangquan power plant as a coal power plant, east is the important for the whole coal mi

3、ne. The electricity for the whole mine power supply. The mine is also a major coal mine in Yangquan city, is an important motivation of Yangquan economic dev elopment. Yangquan coal within the territory of the total reserves of 10.077 billion tons, mainly young high metamorphism anthracite coal and

4、lean coal. In addition, this city has a lot of weathered coal, gas and coal-derived gas resources available for exploitation.mostcoalPower plants is an important part of power system, it directly role ofplant,plant, of thepower plants,powe r equipment protection and lightning 200 MW coal -fired powe

5、r All four generator step-up network structure and thepart of the design at a time.power grids, simplifies the wiring, save the contact between the higher voltage level transformer, reduce the loss of the transformer.main electricalaffects the whole power system security and economic. Is the plants

6、in other forms of energy into electricity. According to the forms of energy conversion can be divided into thermal power hydroelectric power station, nuclear power plants and wind farms.The main electrical wiring is the first part of power substation electrical design, is also constitute an importan

7、t part power system. Determination of the main wiring of electric system as a whole and the running reliability of power substation itself, flexibility and economy are closely related.The design comply with the power plant design specifications, and through the power plant, the main electrical wirin

8、g, auxiliary wiring and the short-circuit current calculation, electrical selection and calibration, related to relay protection design, brief completed the 4 x plant electrical access 220 KVKey words: Power plants, main electrical connection, protective relaying, lightning protect發(fā)電廠1.1 發(fā) 電 廠 設(shè) 計 原

9、 始 資 料 .1.31.2 則 . . .第2章定發(fā)電廠2.1主 接 線設(shè) 計 基本 要 求.I2.2. 5定 .72.3 擇 .2.4擇 . .103.1113.2 113.3123.3.1 .123.3.2 .133.4. 143.5. .153.5.1則.153.5.2.16174.1184.2184.2.1.194.2.24.2.3 .24果.365章電氣設(shè)備的選375.1氣設(shè)備選 .375.2路最大持385.3斷路器.39和隔離關(guān)的擇與5.3.1斷.405.3.2驗離開 .445.4.475.4.1流互.485.4.2壓互.55II62626.16.1.1636.1.2.656.1

10、.3656.2.506.2.1.50677.1空輸.687.2.687.3.707.4717.5.727374767880ContentsCha pter IBasicoverviewofpowerplantdesign1.1Therawdataofthepowerplantdesign .11.2Designprinciplepurpose.2andChapter wiring The determinationof main generator2.1requirements2.2proposed 2.3choice 2.4.3MainTheSchemeGeneratorwiringdesi

11、gnbasic.3.6ofthe.3modelsofchoiceofthemainItransformer.7ChapterThedesignoftheauxiliarypower .83.1AuxiliarypowerwiringrequirementsAuxiliaryprinciples 3.2power.8wiringdesign3.3Factorywiththepowersupply .93.43.3.1Factoryworkwithpowersupply 3.3.2Factory.9withstandbypower Thedetermination.9ofauxiliarypowe

12、rwiring. .103.5Maintransformerauxiliarypoweroption 113.5.1Maintransformerselectionprinciples.11results .273.5.2Auxiliarypowermaintransformermodel .12ChapterIVThecalculationofshort-circuitcurrent.134.1Shortcircuitcurrentcalculationpurposes 134.2Thecalculationofshort-circuitcurrent .134.2.1Shortcircui

13、tcurrentcalculationmethod 144.2.2Forshortcircuitcurrent.174.2.3Short-circuitcurrentcalculation-.28ChapterElectricalequipmentselectionandcalibration5.1Electricalequipmentselectionofgeneralconditions.285.2Loopmaximumcontinuousworkingcurrent .285.3 High voltage circuit breaker and isolating switch sele

14、ction andchecking295.45.3.1High voltagecalibration .305.3.2IsolatingcircuitswitchcalibrationTheprinciple.33ofchoice .345.4.1Thechoiceofcheck .375.4.2Thechoiceofcheck 47breaker selectionselectiontransformerandandandcurrentvoltagetransformertransformerandandIIChapter protectionPower.476.1plantrelayTra

15、nsformer51.47protection6.1.1Thetransformerlongitudinaldifferentialprotection .476.1.2Transformerovercurrent.49protection6.1.3Thetransformergas.49protection6.2Generator. 50protection6.2.1Generatorlongitudinaldifferentialprotection50LightningVDChapter protection7.1 The lightning protection of overhead

16、 transmission line.51protection7.2Powerstationlightning.51p rotect ion 7.3Lightninggenerator protection53of7.4Transformerlightning.53p rotect ion 7.5Busbarlightningprotection.54References55Conclusion74Acknowledgements57AppendixOne 58AppendixTwo 59III1章發(fā)電廠設(shè)計基本概述1.1發(fā)電廠設(shè)計原始資料13陽泉市是山西第三大城市，是山西省東部地區(qū)政治，經(jīng)濟(jì)

17、，教 文化中心。是中國能源重化工基地的重要組成部分。市區(qū)桃河育，橫貫，境內(nèi)山川疊翠，礦產(chǎn)資源豐富，是全國最大的無煙煤場地。 這里氣候宜人，有“煤鐵之鄉(xiāng)”的稱譽。陽泉市地處黃土高原東緣，屬山西東部山地。從整體看，西高 東低，最高點海拔為1803.6米，最低點海拔僅為350米。由于受大 陸性季風(fēng)及復(fù)雜地形影響，市內(nèi)不同地區(qū)的氣候差異較大。氣候特 點：冬夏長，春秋短，四季分明；日照比較充足，晝夜溫差較大； 春季少雨多風(fēng)，干旱時有發(fā)生；夏季炎熱多雨，降水量年際變化大； 秋天云高氣爽，降溫快；冬季干冷，時有風(fēng)沙天氣。旱災(zāi)、洪澇、 雹災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、霜凍等氣象災(zāi)害頻繁。境內(nèi)煤炭總儲量100.77億噸， 以高變質(zhì)

18、年輕無煙煤及貧煤為主。另外，本市尚有大量風(fēng)化煤、瓦 斯和煤成氣資源可供開采利用。陽泉桃東發(fā)電廠遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，在一大型煤礦區(qū)內(nèi)，為坑口電 廠，因為火力發(fā)電廠耗煤量非常大，一個中等規(guī)模的火力發(fā)電廠一 年需要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤150萬噸左右，如果不設(shè)在坑口附近，就必須依 靠鐵路、海運等遠(yuǎn)途運輸來降低生產(chǎn)成本，不在海邊，也不在鐵路 邊的電廠，一 般會配套修建專門的鐵路。所有燃料由煤礦直接供給。 電廠生產(chǎn)的電能除用于廠用外，全部以雙回220kV線路送入系統(tǒng)。廠 區(qū)地勢較不平坦， 地質(zhì)條件好， 有新的公路、鐵路通向礦區(qū)， 交通 方便。發(fā)電廠發(fā)出的電主要用于三種負(fù)荷：一級負(fù)荷， 主排水泵， 提 升機(jī)， 通風(fēng)機(jī)， 瓦

19、斯泵， 壓風(fēng)機(jī)等。 二級負(fù)荷， 井下采、掘工作面， 機(jī)電運輸， 地面生產(chǎn)系統(tǒng)等。 三級負(fù)荷， 食堂宿舍， 地面附屬車間 及礦山機(jī)修廠等。陽泉桃東發(fā)電廠所在地區(qū)最高氣溫+25 C,最低氣溫-35 C,平 均氣溫+8，最熱日平均氣溫+22 r ,凍土層1.5米，覆冰厚6mm最 大風(fēng)速20M/S，大氣無明顯污染，土壤電阻率大于500歐，海拔標(biāo)高 175 米 ， 地 震 基 本烈 度為 5 度 。裝機(jī)容量：4 X 200MW功率因數(shù): 0.9廠用電率： 8%線路阻抗： 0.41.2 設(shè)計目 的 與原則1. 使其具 有較 高的 可靠 性、靈活 性、經(jīng)濟(jì) 性2. 電廠生 產(chǎn)的 電能 除廠 用電外全 部雙回

20、升 壓接 入 220kV 電力網(wǎng)， 每回 最大輸送 容量 為 110MVA。3. 選用技術(shù)先 進(jìn)、運行經(jīng)驗良好的開關(guān)設(shè)備、低損耗變壓器， 降低投資和運行費用4. 接線標(biāo)準(zhǔn)化 ，為自動化創(chuàng)造條件，使運行維護(hù)、調(diào)度操作統(tǒng) 一規(guī)格。簡化日常工作，提高效率、減少差錯、減少維護(hù)和檢修費 用5. 使電氣主接 線在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項指標(biāo)要 求的前提下，兼顧運行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭設(shè)備 元件和設(shè)備的先進(jìn)性，堅持可靠、先 進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)原則。第 2 章發(fā)電廠主接線的確定電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足 預(yù)定的功率傳送和運行等要求而設(shè)計的、表明高壓電氣設(shè)備之間相

21、互連接關(guān)系的傳送電能的電路。2.1 主 接線 設(shè)計 基本 要 求電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、 隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及 經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運行方式 時，為了清晰和方便，通常將三相電路圖描繪成單線圖。對一個電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計時就根據(jù)機(jī)組容量、 電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運行的 靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面，經(jīng)綜合比 較后確定。它 的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。同時滿足以下要求：1)可靠性。2)靈活性。操 作 應(yīng) 簡 單 、方 便 。

22、4)經(jīng)濟(jì)性。5)具 有擴(kuò)建的可能 性。2.2 方案的 擬定方案一：雙母線分段接線方式：雙母線分段可以縮小故障的停 電范圍，比雙母線的可靠性更高，當(dāng)一段母線發(fā)生故障后，在繼電 保護(hù)作用下，分段斷路器自動跳開，而后將故障段母線所連的電源 回路的斷路器跳開，該母線所連的出現(xiàn)回路停電；隨后，將故障母 線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。 這樣，只有部分短時停電，而不必全部短期停電。將雙回路分別接于不同的母線段上，保 證了系統(tǒng)的供電可靠性， 減小了停電的幾率，縮小了母線的故障范圍。雖然多裝了價高的斷 路器及隔離開關(guān)，投資增大，占地面積增加。但雙母分段不僅擁有 雙母線的優(yōu)點而且還有較

23、高的可靠性和靈活性。如 圖 2-1 所示0G3圖雙母線分段接線方式2-1廠用工作 變圧器T3廠用工作 變歸14廠用工作 砸靈12方案二：雙母線接線方式，斷路器采用高可靠性的SF6斷路器。 通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致 使供電系統(tǒng)中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回 路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此 隔離開關(guān)相連的該組母線，其他電路均可運行，但操作步驟必須正 確。調(diào)度靈活，各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線 上，能靈活的適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化需求； 通過倒換操作可以組成各種運行方式。擴(kuò)建方便，向雙母線

24、左右兩側(cè)擴(kuò)建，均不會影響兩組母線的電 源和負(fù)荷組合分配，在施工中也不會造成原回路停電。如圖2-1A + h A 丄門I丿IT Y r 人A-02 /札IG斗廠用工柞 變圧器T廠用工柞變圧軽TJ廠用工柞孌壓器T0圖2-2雙母線接線方式經(jīng)比較，方案二在可靠性上略低于方案一，但斷路器采用SF6斷路器，它的檢修周期長，不需要經(jīng)常檢修。這樣就可以減小了斷路器檢修停電的幾率。在經(jīng)濟(jì)性上，方案二明顯高于方案一，因而綜合考慮選擇方案2.3發(fā)電機(jī)型號的選擇容量由原始資料知裝機(jī)容量為4X 200MW電壓不同輸出功率發(fā)電機(jī)的端電壓，如表2-1。表2-1 不同輸出功率發(fā)電機(jī)的端電壓發(fā)電機(jī)輸出功率/(MW/MVA)端電

25、壓/kV 300MW2024353667MW2024 668MVA24271000MVA2627本方案中選定端電壓Un =15.75kV。(3) 功率因數(shù)本設(shè)計中發(fā)電機(jī)采用功率因數(shù)COSN =0.85。冷卻方式的選擇大型汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻方式有全氫冷、水氫氫、水水空、水水 氫、全水冷和油水油冷等。主要參數(shù)見表2-1其中：Q汽輪機(jī)；F 發(fā)電機(jī)；Q 氫冷；S轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷；200 額定功率；2 2 極。綜合考慮，確定發(fā)電機(jī)機(jī)型為QFQS-200-2 ,表2-1 QFQS-200-2 技術(shù)參數(shù)視在功率有功功率電壓（V）電流（A）功率因數(shù)235MVA200 （ MW）1575086250.852.4主變

26、壓器的選擇主變壓器在電氣設(shè)備投資中所占比例較大，同時與之相適應(yīng)的 配電裝置，特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此， 主變壓器的選擇對發(fā)電廠、變電所的技術(shù)性影響很大。本次設(shè)計中變壓器均為單元接線形式，應(yīng)按下列條件中較大者 選擇。（1 ）變壓器容量可按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負(fù)荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過65 C的 條件進(jìn)行選擇(2) 發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的 裕度來確定。Kp廠用電為8%;cosN發(fā)電機(jī)的額定功率為0.85 。發(fā)電機(jī)的額定容量200MW 扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為：Sn JYPngWKp）1 倔0（1-

27、0.08）=238.12MVAcos%0.85選定三相雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，型號為：SF10-240000/220 , 參數(shù)為 240000 2422咒2.5%/15.75。第3章廠用電的設(shè)計發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量由電動機(jī)拖 動的機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備和輸煤、碎煤、除灰、除 塵及水處理等輔助設(shè)備的運行。這些電動機(jī)及全場的運行、操作、 試驗、檢修、照明等用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷?？偟暮碾娏浚y(tǒng) 稱為廠用電。3.1 廠 用電 接線 的要 求1）供 電可靠，運行靈 活。2）各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。（3）全 廠性 公用負(fù)荷 應(yīng)分散接 入不 同 機(jī)組的廠 用母線

28、或公用 負(fù) 荷母線上。（4） 電要求。5）供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密聯(lián)系。充分考慮發(fā)電廠正常，事故，檢修，啟停等運行方式的供（6） 行方式。充 分考 慮電廠分 期建設(shè)和 連續(xù) 施 工過程中 廠用電系 統(tǒng)的運3.2 廠用電 接線 設(shè)計 原則廠用電接線的設(shè)計原則與主接線的設(shè)計原則基本相同，主 要有： 廠用電接線應(yīng)保證對廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運轉(zhuǎn)； 接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要 求； 廠 用 電 源的 對 應(yīng) 供 電 性，本 機(jī) 、爐 的 廠 用 負(fù) 荷 由 本機(jī)組供 電 ， 這樣 ， 當(dāng) 廠 用 電 系 統(tǒng)發(fā) 生故 障 時， 只影 響一 臺發(fā) 電 機(jī)

29、 組的 運 行 ， 縮 小故 障范圍，接 線 也 簡單 ；設(shè)計時還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用 新技術(shù)、新 設(shè) 備、使 廠 用 電 接 線 具有可 行 性和 先進(jìn) 性；在 設(shè)計 廠 用 電 接 線 時 ， 還應(yīng) 對 廠 用 電 的 電 壓等 級、 中 性點 接 地 方 式 、 廠 用 電 源 及其 引接 和 廠 用 電 接 線 形 式 等 問 題 進(jìn)行 分 析和 論 證。3.3 廠 用供 電 電 源3.3.1 廠 用工 作電 源發(fā)電廠或 變電所的 廠用 工作 電源 ，是 保證 正常 運行 的基本電 源。 不僅要求電源供電可靠，而且應(yīng)滿足各級廠用電電壓負(fù)荷容量的要 求。通常，

30、工作電源應(yīng)不少于兩個。現(xiàn)代發(fā)電廠，一般都投入系統(tǒng)并聯(lián)運行，即使發(fā)電機(jī)組全部停 止運行，仍可從電力系統(tǒng)倒送電能供給廠用電源。本次設(shè)計的發(fā)電 廠即采用了這樣的配置，一方面從發(fā)電機(jī)得到電能，另一方面將廠 用電系統(tǒng)連接到電網(wǎng)以保證供電的可靠性。3.3.2 廠 用備 用電 源1）廠用備用電源廠用備用電源主要用于事故情況失去工作電源時，起 后備作用， 又稱事故備用電源。而啟動電源系指在廠用工作電源完全消失情況 下，為保證使機(jī)組快速啟動，向必要的輔助設(shè)備供電的電源。這些 輔助設(shè)備在正常運行時由工作電源供電，只有當(dāng)工作消失后，才自 動切換到啟動電源供電。因 此，啟 動電源實質(zhì)上也是一個備用電源。 我國目前對2

31、00MW以上大型機(jī)組，為了確保機(jī)組安全和廠用電的可 靠才 設(shè) 置 廠用 啟動 電源 ， 且 以 啟動 電源 兼作 事故 備用 電源 ， 統(tǒng)稱 啟 動（備用）電源。2）廠用備用電源的數(shù)量廠用高 壓或 低壓 工作 電源在 6 個 及 以下時， 只裝設(shè)一 個備 用 電源 ，并與第 一個 工作 電源 同時設(shè)置 ；工作電 源在 7 個及以上時 ， 應(yīng)裝設(shè)第二個備用電源，并與第 7個工作電源同時設(shè)置。在下列 任一 情況 下， 第二個備 用電源可 提前 與第 6 個工作 電 13源同時裝設(shè)：有較多的廠用工作電源均帶有兩段母線時； 在連續(xù)擴(kuò)建的條件下，為便于過渡時；工作和備用電源均在發(fā)電機(jī)電壓主接線上，而備用

32、電源不可避 免要與供給幾臺較大容量鍋爐的工作電源接于同一主母線時， 第二 備用電源可提前與第五或第四個工作電源同時裝設(shè)，實 行交叉?zhèn)溆谩?.4 廠 用電 接線 的確 定本廠用電 系統(tǒng)共設(shè) 4 臺高壓廠用變 壓 器，根據(jù) 廠用備用 電源 數(shù) 量的設(shè)置原則，3臺以上200MW機(jī)組一般每兩臺機(jī)組設(shè)一臺啟動/備 用變壓器， 因而共設(shè)置兩臺 啟 動/ 備用變壓器。廠用電源及其啟 動/ 備用電源的引接已在主接線圖中標(biāo)明。廠用電接 線方式如 圖 3-1 所示 ：更記-tri%爰VI_I?L3Y?VL_17iKX. irlwMr? msy;圖3-1廠用電接線方式3.5廠用電主變壓器選擇3.5.1主變選擇原則(

33、1 )變壓器副邊額定電壓應(yīng)分別與引接點和廠用電系統(tǒng)額定電 壓相適應(yīng)。(2) 連接組別的選擇，宜使同一電壓級的廠用工作、備用變壓 器輸出電壓的相位一致。（3）阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，宜使在引接點電壓及廠用電 負(fù)荷正常波動范圍內(nèi)，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓 的 5 %。（4 ）變壓器容量必須保證常用機(jī)械及設(shè)備能從電源獲得足夠的 功率。3.5.2廠用電主變型號確定1. 高壓廠用變壓器的容量選擇按廠用電率確定廠用電主變的容量，廠用電率確定為Kp = Sc Xcosav 冥 100% =8%PnKp 廠用電率（）；Sc 廠用計算負(fù)荷（KVA）；cosav 平均功率因數(shù),般取0.8 。Pn

34、發(fā)電機(jī)的額定功率24（kW）。所以Sc =KpFco卻腫 100% =20000kVA由上式選定高壓廠用變壓器型號為：SF10- 31500/15.75，額定容量為：31500/2 X20000 ；電壓 比為：15.75 2 X2.5%/6.3- 6.3。2 .高壓啟動/備用變壓器的容量選擇200MW及以上的機(jī)組中，廠用工作變壓器電源由發(fā)電機(jī)母線直接 引接。本次設(shè)計中選用的高壓廠用備用變壓器容量為31.5MVA，因而啟 動/備用變壓器選用兩臺 40MVA的變壓器，型號為： SFSZ10- 40000/220，額定容量為：40000/2x20000，電壓比為： 230 8 X1.5%/6.3kV

35、 。第4章短路電流的計算在進(jìn)行電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇時，為了保證各種電氣設(shè)備 和導(dǎo)體在正常運行時和故障情況下都能安全、可靠的工作，同時又 要力求節(jié)約、減少投資，需要根據(jù)短路電流對電氣設(shè)備進(jìn)行動、熱 穩(wěn)定的校驗。在進(jìn)行繼電保護(hù)裝置及進(jìn)行整定計算時，必須以各種 不同類型短路時的短路電流作為依據(jù)。4.1 短路電 流計 算目 的計算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響 范圍。在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，基于如下用途必須進(jìn) 行短路電流的計算：（1）選 擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必 須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定 性和動穩(wěn)定性。2）選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確的切除短路故障。確定合理的主

36、接線方案、運行方式及限流措施。（4）保護(hù)電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下不損壞， 盡量減少因短路故障產(chǎn)生的危害。4.2 短 路電 流的 計算選擇流過所要校驗的設(shè)備內(nèi)部和載流導(dǎo)體的短路電流最大的短 路點為短路計算點，本次計算中選取的短路點為發(fā)電機(jī)出口短路點 d1、220kV母線短路點d2、廠用6kV高壓母線短路點d3。421短路電流計算方法sh值。對應(yīng)系統(tǒng)最大運行方式，按無限大容量系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)短路點 的三相短路電流計算，求得If、ish、1If 三相短路電流；ish三相短路沖擊電流，用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定。Ish三相短路全電流最大有效值，用來校驗電器和載流導(dǎo)體熱穩(wěn)定。Sk 三相短路容

37、量，用來校驗斷路器和開斷容量以及判斷容 量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。注：選取基準(zhǔn)容量為Sj =100MVA U j =UaV =1.05UnSj基準(zhǔn)容量（MVAUav 所在線路的平均電壓（KV）1 .去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容和各元件的電阻，發(fā) 電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗Xd。2. 計算網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機(jī)的基本參數(shù)，各變壓器的基本參數(shù)見詳見表 4-1,4-2表4-1 發(fā)電機(jī)參數(shù)型號額定容量(MW)額定 電壓(KV)額定 電流(A)功率 因數(shù)MXdQFQS-200-220015.758625A0.8514.44%QFS-300-23001811320A0.8516.7%TS1264

38、/300-483001811000A0.87530.56%TQN-100-210010.56475 A0.8518.3%表4-2 變壓器參數(shù)型號額定電壓(kW)短路阻抗(%)SF10-240000242/15.7513SF10-3150015.75/6.39.8SFP7-360000242/1814SFP7-120000242/10.514由4X 200MW火力發(fā)電廠電氣主接線圖和原始資料中給出的相關(guān) 參數(shù)，可畫出系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖所示。Z X fl o X 爲(wèi)VI53.將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么電抗取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA,電壓基準(zhǔn)值為各段的平均額定電壓，Upi=242kV， U

39、 p2 =15.75kV ， U p2 =6.3kV。(1) 4X 200MW發(fā)電廠QFQS-200-2發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值為Xi7 =Xi9 =X2i =X23 =(Xd)x(魚)=(1444)x(100)= 0.0722Sn1719212310S/ 100 200，SF10-240000 主變壓器的電抗標(biāo)幺值為X16 =X18 =X2o =X22 =（些）咒（魚）=（衛(wèi)）x（100） =0.054116182022100Sn100240SF10-31500廠用高壓變壓器的電抗標(biāo)幺值為X24 =X 27 =X 30 =X 33 =（1 - ）Xi-2X（魚）=（1-0.098咒 =0.046S

40、n4SN431.5X25 =X 26 =X 28 =X 29 =X3i =X32 =X34 =X35SN=1X Kf X x12 X （魚）=1 X3.4X 0.098X =0.529c f 12 J / 231.5(2)系統(tǒng) S1、S12QFS-300-2發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)么值為Xi廠需侖二器瑞.0557SFP7-360000 變壓器的電抗標(biāo)幺值為X2 =X4= U=衛(wèi)汽型=0.0389100 Sn 100 360（3）系統(tǒng) S21、S22TS1264/300-48發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)么值為X5=X7=X00H 晉嵋=0.1019SFP7-360000 變壓器的電抗標(biāo)幺值為X6 =X8Us%100 S

41、N=I00 =0.0389100 36024226(4)系統(tǒng) S31、S32TQN-100-2發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)么值為X9=X11=H_%A=空冥型= 0.183100Sn100 100SFP7-120000 變壓器的電抗標(biāo)么值為Us%SjX10 12 =石0點0.1167100 120(5) 線路阻抗標(biāo)幺值Xi3二丄天0.4咒 100-%2Up12= 0.4x100 咒衛(wèi)=0.03412422Xl4= 1X0.4X150X-Sj2Up12=0.4X 150 x00 =0.0512Xi5=丄天0.4咒100企2Up12“40“ 燼 F0341422求短路電流為計算不同短路點短路電流值，把原等值網(wǎng)絡(luò)

42、化簡為以短路點 為中心的網(wǎng)絡(luò)，并求各電源與短路點之間電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。1. d1點短路(1) 網(wǎng)絡(luò)化簡，求轉(zhuǎn)移阻抗如圖4-1所示,將系統(tǒng)Sii、8,2合并為Si,S21、S22合并為S2,S31、S32合并為S3，合并后的阻抗值為83X36X37X381 1= 5X(X1 +X12)=5咒(0.0557 + 0.0389) =0.047311=X(X5 +X6)=咒(0.1019 +0.0389) = 0.07042211= x(X9 +x10) =(0.183 +0.1167) =0.149922X39= X4o = X41 = X42 = Xi6 + X = 0.0722 + 0.0541

43、 = 0.1263o14X41So2r0.2526(3 )查運算曲線查得各電源Os短路電流標(biāo)幺值為I G1 i G2 i G3 =怯4 =4.25S2冷=2.19 ； Is2 =1.41 . 1 =3.054s短路電流標(biāo)幺值為I Gt = I G2 = I G3 = I G4 = 2.391$=2.02Is2 =1.69 Is3 =2.82(4) 計算短路點短路電流短路點總電流為I =4.25 咒 00X4+2.19X 廠600+1.41 x 600+3.05 咒 廠20073 X242如 242242心 242= 8.112 +3.134 +2.018 +1.455 = 14.719(kVA

44、 )Ksh 沖擊系數(shù)，實際電路中，1vKshV2。發(fā)電機(jī)機(jī)端取1.9，發(fā) 電機(jī)經(jīng)變壓器后的高壓母線和發(fā)電機(jī)機(jī)端母線的引出線的電抗器后 取1.85，遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時取1.8，低壓電網(wǎng)取1.3 ;本次計算中短路點 位于發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器后的高壓母線，所以計算時取Ksh=1.85 。沖擊電流：ish M+QKshi =72d.85x14.719 = 38.51(kVA)全電流:let =lJ1+2(Ksh-1)2=14.719咒 J1+2X0.852 =14.719x1.312 =19.3l(kVA)穩(wěn)態(tài)短路電流：2.3異匚 c4+2 如異J+1.6異+2.82咒異 丿3天24273 X 242如 2422

45、42= 4.562 +2.891 +2.419 +1.346 =11.218(kVA )2. d2點短路d2點短路時，其網(wǎng)絡(luò)化簡圖如4-3 。圖 4-3 d2點時短路網(wǎng)絡(luò)化簡圖1(1) 求轉(zhuǎn)移阻抗將Gi、G2、G3合并，得X 46 =X39 /X 4o/X411=咒0.1263 =0.04213系統(tǒng)S1、S2、S3離短路點較遠(yuǎn)，可將它們合并為一個電源計算, 電源合并后的網(wǎng)絡(luò)簡化圖如4-4。X47 =X43/X44/X45 =0.0814/0.1216/0.184 = 0.039圖 4-4 d2d2點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖2如圖4-5，將星形X46、X47、X22化成網(wǎng)形X48、X49、X50，即消

46、去了網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點，X49即為G對d2點的轉(zhuǎn)移阻抗，X50即為系 統(tǒng)S對d2點的轉(zhuǎn)移阻抗。X-X47+X4*O.O39+O.O421+罟嚴(yán) 0.111X 50 =X 47 %2 + W03”.054103054.143G4對d2點的轉(zhuǎn)移阻抗為X23 = 0.0722(2) 求各電源的計算電抗XGjs= 0.111 X600 =0.666100XG4jsXsjs= 0.0722x200 = 0.1444100= 0.143 咒 600 十600 +200 =2.002100S圖4-5 d2 點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖3(3) 由計算電抗查運算曲線得各電源0s短路電流標(biāo)幺值為Ig =1.53. Is =0.523. Ig4 =7.544s短路電流標(biāo)幺值:Ig =1.5