【發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)10000字（論文）】

I發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)32081緒論 195252電氣主接線設(shè)計(jì) 1264042.1電氣主接線設(shè)計(jì)的原則與要求 118282.2接線方式簡(jiǎn)述 463202.2.1單元接線 4262632.2.2單母線接線 5122052.2.3單母線分段接線 5196392.2.4雙母線接線 668262.2.5雙母線分段接線 7224812.3接線方案分析 7104422.4廠用電接線設(shè)計(jì) 8256683關(guān)于發(fā)電機(jī)與主變壓器 839893.1發(fā)電機(jī)的選型 8311253.2主變壓器的型號(hào) 9102873.2.1容量的計(jì)算 913423.2.2繞組連接方式的確定 10264763.2.3主變壓器的具體參數(shù) 11309773.3中性點(diǎn)接地方式簡(jiǎn)述 11285043.3.1中性點(diǎn)不接地 11206723.3.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 12200133.3.3中性點(diǎn)直接接地 13256433.4發(fā)電機(jī)與主變壓器中性點(diǎn)接地方式 13240144發(fā)電廠短路電流計(jì)算 14191394.1概述 1441554.2短路的原因及后果 1433254.3短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè) 1563104.4電抗圖及電抗計(jì)算 16295874.5短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電流的計(jì)算 1776814.5.1220KV母線上短路（d1點(diǎn)）的計(jì)算 1836514.5.2110KV母線上發(fā)生短路（d2）時(shí)的計(jì)算 19192744.5.310KV母線上發(fā)生短路電流（d3）時(shí)的計(jì)算 2055084.5.410KV出線上發(fā)生短路（d4）時(shí)的短路計(jì)算 22294014.6系統(tǒng)短路電流小結(jié) 2499865主要電氣設(shè)備的配置 25259805.1系統(tǒng)各回路的基礎(chǔ)計(jì)算 2568805.1.1220KV側(cè)各回路的最大工作電流 25253885.1.2110KV側(cè)各回路的最大工作電流 25245875.1.310KV側(cè)各回路的最大工作電流 26313835.2斷路器的配置 26375.2.1220KV高壓側(cè)斷路器的選擇 2655945.2.2110KV中壓側(cè)斷路器的選擇 27122415.2.310KV低壓側(cè)斷路器的選擇 2897525.3隔離開關(guān)的配置 2813933總結(jié) 294216參考文獻(xiàn) 311引言近年來，隨著我國電力工業(yè)地蓬勃、迅速發(fā)展，電力供應(yīng)能力已經(jīng)有了顯著增強(qiáng)，供電緊張狀況有了基本緩解?？缛?1世紀(jì)，全國發(fā)電新增裝機(jī)數(shù)接近2億kW，為有史以來最高水平。統(tǒng)計(jì)有效數(shù)據(jù)，不難看出目前投入使用的容量已經(jīng)超過6萬萬kW，每年將投產(chǎn)的機(jī)組仍然會(huì)保持在7千萬kW以上[1]。但是，我國電力產(chǎn)業(yè)仍存在的十分突出的問題是結(jié)構(gòu)不科學(xué)的矛盾，特別是高能耗、高排放的小型火力發(fā)電機(jī)組比重還略顯偏高。根據(jù)實(shí)際情況，國家下達(dá)了整改電力工業(yè)的政策——上大壓小。這條規(guī)定是將加快關(guān)停小型火力發(fā)電機(jī)組作為現(xiàn)在處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的中國的首要任務(wù)。目前，我國小型火力發(fā)電機(jī)組達(dá)30%，而這些機(jī)組都是在上世紀(jì)我國供電緊張時(shí)期建造的，且絕大多數(shù)選址都在煤儲(chǔ)存豐富或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度高，對(duì)于電力需求高的地區(qū)。從整體上看，加速關(guān)停小火電機(jī)組從正面保證了節(jié)能減排的硬性指標(biāo)，再看側(cè)面有利于保障大機(jī)組、特大機(jī)組的持續(xù)運(yùn)行率，調(diào)整整個(gè)電力行業(yè)，從其結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化。2電氣主接線設(shè)計(jì)2.1電氣主接線設(shè)計(jì)的原則與要求在發(fā)電廠的主接線方案選擇中，保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營永遠(yuǎn)是放在第一位的。只有確定了主接線方案，才能展開后續(xù)的電氣設(shè)備選型和布置外加二次部分電路設(shè)計(jì)。（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，給所要設(shè)計(jì)的電廠進(jìn)行定位。進(jìn)一步縮小主接線選取范圍。（2）除了把電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行的要求規(guī)劃在內(nèi)，還必須保證電網(wǎng)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)有有效應(yīng)急手段。（3）主接線的選擇還要進(jìn)一步考慮進(jìn)出線回路數(shù)，各路設(shè)備的參數(shù)。（4）不單單考慮現(xiàn)行運(yùn)營的可行性，還要為長(zhǎng)期接線發(fā)展留出預(yù)留空間，方便過渡和升級(jí)。（5）技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求也不容小覷?？煽啃?、靈活性和經(jīng)濟(jì)性自電廠規(guī)劃之初就已經(jīng)視為最重要的三項(xiàng)基本要求，始終是線路設(shè)計(jì)的靈魂。2.2接線方式簡(jiǎn)述接線方式分兩類有母線接線和無母線接線。在有母線接線中，大體有單母線接線及單母線分段接線、雙母線接線和雙母線分段接線、單雙母線帶旁路接線和3/2斷路器接線方式，而在無母線接線方式中，主要有單元接線，橋型接線和角型接線。[3]2.2.1單元接線如圖2-1，作為最簡(jiǎn)易的接線方式最大的特點(diǎn)就是沒有母線。這種接線方式一臺(tái)發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)主變沒有閑雜的斷路點(diǎn)效率非常高?？墒强紤]到可靠性要求需裝設(shè)斷路器，但實(shí)際情況下，此類接線形式由于沒有母線的支持單個(gè)機(jī)組就要配備相應(yīng)的斷路器。圖2-1單元接線2.2.2單母線接線如圖2-2，單母線接線作為以母線、斷路器、隔離開關(guān)為主要原件的最基礎(chǔ)接線形式。除了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，設(shè)備簡(jiǎn)易這些顯而易見的優(yōu)勢(shì)，由于有母線連接，便于拓展，為電廠擴(kuò)建提供了基礎(chǔ)。但是單母線的可靠性仍然不高，沒有分段的單母線在機(jī)器檢修和調(diào)試時(shí)仍然需要整條回路斷電，技術(shù)不得當(dāng)還會(huì)出現(xiàn)源頭發(fā)電機(jī)斷電導(dǎo)致工業(yè)流水線暫時(shí)或者長(zhǎng)期停電。不僅如此，單母線接線能放置的電源形式只可是并列運(yùn)行，致使調(diào)度不易，不能執(zhí)行分列運(yùn)行，給短路計(jì)算帶來巨大問題。這類接線只適用于出線回路少的電力單位（主要用于鐵路變配站），此外母線不能過長(zhǎng)也要考慮在內(nèi)。圖2-2單母線接線2.2.3單母線分段接線見圖2-3，此種接線方式相較于上一種接線可靠性和靈活性提高不少。因?yàn)檫@類接線大多是兩個(gè)電源供電，所以每一段發(fā)生故障都可以分段處理。在這個(gè)過程中，故障段隔離是其最明顯的特征。大大降低兩臺(tái)發(fā)電機(jī)接線出現(xiàn)的同時(shí)短路的現(xiàn)象，減少重大事故出現(xiàn)的概率。在現(xiàn)場(chǎng)碰到問題時(shí)，只要能判斷某分段線路完好，拉開分段開關(guān)即可恢復(fù)供電。十分方便有效。不難看出，分段越多短路段越窄（波及范圍也相應(yīng)變?。苍椒奖憬鉀Q分段處問題，能將問題降到最低。但也不能太多，一般取兩到三段，本次設(shè)計(jì)就取了兩段。該類接線對(duì)于發(fā)電容量、出現(xiàn)回路數(shù)有一定要求。具體如下：每段母線上接手和發(fā)送的電能容量要在12MW左右，每段母線出線側(cè)不能超過5條回路。這一點(diǎn)正適合低壓側(cè)10kV的接線要求，而且此類接線相較于其他接線方式于一次成本投入和可靠安全的綜合考慮最為合理，經(jīng)濟(jì)。圖2-3單母線分段接線2.2.4雙母線接線考察圖2-4，不難看出雙母線接線顧名思義就是有兩組母線并排，一條工作的時(shí)候，另一條時(shí)刻處在備用狀態(tài)，且狀態(tài)可相互替換。這不僅增加了母線的一次投資，兩條母線之間還需要增加母聯(lián)斷路器，其投入也不小。但在有源接線方面此類接線對(duì)運(yùn)營的穩(wěn)定性和操作性都有了顯著提升?？煽啃裕捍祟惤泳€可以通過倒換操作將原工作于A母線上的電路及時(shí)切換到B母線上，有效地保證檢修線路時(shí)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)斷電。靈活性：由于母聯(lián)斷路器（QFC）在兩條母線中的作用，致使母線出現(xiàn)單母線運(yùn)行和雙母線同時(shí)運(yùn)行兩種情況。而研究雙母線同時(shí)運(yùn)行可以發(fā)現(xiàn)這種運(yùn)行方式可以最有效的限制短路電流。經(jīng)濟(jì)性：這種接線雖然一次投入有所上漲，但其在進(jìn)出線回路數(shù)量、容量都有了不俗的提升。特別是在110kV側(cè)出線數(shù)能達(dá)到6回路以上，可謂功能強(qiáng)大。圖2-4雙母線接線2.3接線方案分析（1）高壓側(cè)（220kV）選取方案：由于高壓側(cè)電壓饋線對(duì)于數(shù)目的要求不高，所以我選擇了單母線接線這種形式。簡(jiǎn)單的2回路不僅能充分體現(xiàn)此種接線方式的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、便利的優(yōu)點(diǎn)，還有利于將來的擴(kuò)建。（2）中壓側(cè)（110kV）選取方案：按照設(shè)計(jì)要求中壓側(cè)電壓饋線的數(shù)量為6回，所以在選型上就出現(xiàn)了分歧。本方案設(shè)計(jì)成雙母線接線，加強(qiáng)了線路的可靠性和靈活性，能做到在運(yùn)營母線和備用母線的互換實(shí)現(xiàn)不間斷供電，可以有效限制短路電流。將最重要的中壓側(cè)用雙母線形式還有一個(gè)好處就像上文敘述的一樣，能做到出現(xiàn)故障瞬間轉(zhuǎn)換，真正做到不停電、不斷電或短暫停電、短時(shí)斷電。（3）低壓側(cè)（10kV）選取方案：由要求知，10回的電壓饋線是整個(gè)系統(tǒng)的主要輸出點(diǎn)，所以本方案將仍然選取單母線分段接線。此接線形式應(yīng)經(jīng)濟(jì)性的要求非常適用于低壓側(cè)。2.4廠用電接線設(shè)計(jì)圖2-8高壓廠用供電系統(tǒng)廠用電的電壓等級(jí)是由多方面的電壓等級(jí)決定的。一般情況下，為了簡(jiǎn)化廠用電接線，其電壓等級(jí)的數(shù)目不會(huì)設(shè)置過多。在本次設(shè)計(jì)中高壓廠用電就將該電壓等級(jí)設(shè)為6kV。6kV電動(dòng)機(jī)的功率已經(jīng)能制造較大且滿足大容量負(fù)荷的需求，因?yàn)槭褂玫氖?kV的線，這樣既能省去高壓廠用變壓器，還能直接由發(fā)電機(jī)經(jīng)電抗器給廠用電供電，這樣做就能有效地限制其短路電流。設(shè)計(jì)此方案時(shí)，不設(shè)6KV公用負(fù)荷母線，將全廠公用負(fù)荷分別接在各機(jī)組A、B段母線上。該方案的優(yōu)點(diǎn)是公用負(fù)荷分接于不同機(jī)組變壓器上，供電可靠性高、經(jīng)濟(jì)性高。3關(guān)于發(fā)電機(jī)與主變壓器3.1發(fā)電機(jī)的選型QFSN—300—2—20機(jī)型50MW和100MW汽輪發(fā)電機(jī)已經(jīng)投入生產(chǎn)。其容量大、額定轉(zhuǎn)速高、額定電壓高等特點(diǎn)與其他中小型發(fā)電機(jī)組相比，在電能產(chǎn)出和機(jī)械自身強(qiáng)度方面都有不小的提升。特別是安全運(yùn)營方面也做了較為令人滿意的改進(jìn)。表3-1QFSN—300—2—20機(jī)型50MW和100MW汽輪發(fā)電機(jī)基本參數(shù)型號(hào)：QFSN—300—2—20視在功率：353(MVA）有功功率：50MW+100MW（MVA）額定電壓：20（kV）額定電流：10.19（kA）功率因數(shù)：0.85額定頻率：50HZ額定轉(zhuǎn)速：3000R/MIN相數(shù)：三相額定勵(lì)磁電壓：154(V)額定勵(lì)磁電流：714(A)最大勵(lì)磁電流：788(A)電抗、時(shí)間常數(shù)及短路電流瞬變電抗非飽和值（）:29.57%瞬變電抗飽和值（）：26.61%超瞬變電抗非飽和值（）:17.59%超瞬變電抗飽和值（）:16.18%同步電抗（）：199.7%冷卻方式：水-氫-氫（定子線棒采取水浴冷卻，定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均用氫氣冷卻）3.2主變壓器的型號(hào)在確定發(fā)電機(jī)容量和臺(tái)數(shù)之后，相應(yīng)的還需要對(duì)主變壓器進(jìn)行跟進(jìn)匹配。3.2.1容量的計(jì)算在計(jì)算廠用汽輪機(jī)與各級(jí)電壓母線間的主變壓器的容量時(shí)，應(yīng)該注意細(xì)節(jié)：（1）在供電側(cè)的汽輪機(jī)能耗最小時(shí)，可以將機(jī)組供電母線上多余的有功功率和無功功率送入大系統(tǒng)。（2）在電廠整改或是擴(kuò)建的進(jìn)程中，考慮到裝配新設(shè)備和嫁接更多的電纜線路時(shí)，會(huì)短期關(guān)停電廠主變電設(shè)施。所以在與發(fā)電機(jī)配型的主變機(jī)組時(shí)，容量本身總會(huì)比發(fā)電機(jī)要大一點(diǎn)。這樣即使關(guān)斷一臺(tái)機(jī)子，還可以靠其他變壓器的允許超負(fù)載能值和預(yù)留非重要負(fù)載空間來承擔(dān)。（3）考慮電廠在高效運(yùn)營的權(quán)限下，在抑制廠內(nèi)的輸出功率的同時(shí)，所能供應(yīng)的火力發(fā)電機(jī)的最大運(yùn)行情況。（4）在根據(jù)題設(shè)要求運(yùn)算時(shí)，還要考慮未來電廠的發(fā)展，特別是負(fù)荷的增長(zhǎng)情況曲線。在新建電廠時(shí)，一定要給發(fā)展預(yù)留空間將現(xiàn)運(yùn)母線上多余的容量統(tǒng)統(tǒng)送進(jìn)無窮大系統(tǒng)。（5）2X50MW和2X100MW發(fā)電機(jī)機(jī)組所對(duì)應(yīng)的變壓器定為2組。在配備兩組主變的發(fā)電廠中，不管是哪一臺(tái)主變壓器出了問題，剩下的那臺(tái)就得額外支撐原機(jī)組70%的工作量。具體計(jì)算的過程如下：(1)10kV電壓等級(jí)下的最大容量：=444.70MVA(2)110kV電壓等級(jí)下的最大容量：(3)220kV電壓等級(jí)下的最大容量：S=(S10kvmax+S110kvmin)÷0.85=(60+20)÷0.85根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，顯而易見可以得出這樣的結(jié)論：線路低壓側(cè)的容量最大。所以，在此基礎(chǔ)上應(yīng)該選擇一個(gè)低壓容量偏大的三繞組的主變壓器。3.2.2繞組連接方式的確定系統(tǒng)內(nèi)部變壓器的連接方式一定要與系統(tǒng)內(nèi)各側(cè)的電壓保持一致，不然系統(tǒng)會(huì)整體解列。Y型和△型作為僅有的繞組方式，繞型方式很重要。一般我們都會(huì)把三繞組變壓器繞制成星、星、三角型接法，這樣接可以有效避免線路個(gè)原件所帶來的3以及3的倍數(shù)次的諧波在整個(gè)系統(tǒng)中的影響。所以在本次設(shè)計(jì)中，我挑選的主變?cè)诟邏汉椭袎簜?cè)選取星形帶中性點(diǎn)出頭接法，低壓側(cè)則選用三角形接法，防止高次波的干擾，即Ynd11。3.2.3主變壓器的具體參數(shù)與2X50MW和2X100MW機(jī)組配套的壓變壓器的主變壓器主要規(guī)格：[6]表3-2SFP10—360000/220機(jī)型360MW主變壓器基本參數(shù)額定容量：360000(kVA)額定電壓：242/20(kV)冷卻方式：ODAF（強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷）連接組別：Ynd11相數(shù)：三相工頻：50Hz主變壓器阻抗電壓13.97%空載電流：0.16%空載損耗：187.9(kW)負(fù)載損耗：715.8(kW)3.3中性點(diǎn)接地方式簡(jiǎn)述在整個(gè)系統(tǒng)中，中性點(diǎn)的接地方式自始至終都是需要納入全面考慮的問題。其接地形式與各方參數(shù)均有關(guān)系，就好比電壓等級(jí)、過電壓水準(zhǔn)、任一相接地短路流值以及防御措施。其參數(shù)選型將無一例外地反映電力網(wǎng)絡(luò)的絕緣性能、內(nèi)部整體輸變電的流暢性和穩(wěn)定性、主變和汽輪機(jī)組的營運(yùn)狀況和周邊信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的擾亂現(xiàn)狀等多方面因素。[8]在電力行業(yè)高速發(fā)展的今天，電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地形式可以規(guī)劃有以下這么幾種。3.3.1中性點(diǎn)不接地如圖3.1所示，中性點(diǎn)不接地最顯著的特點(diǎn)就是其經(jīng)濟(jì)注入少，這種接線能有效保證線路在非正常狀況下仍持續(xù)工作2小時(shí)，有優(yōu)良的持續(xù)性。當(dāng)三相電源和各相負(fù)荷呈完全對(duì)稱時(shí)，中性點(diǎn)上因各相電勢(shì)相同，所以沒有電流流過致使該點(diǎn)電勢(shì)差即電壓為零。一旦出現(xiàn)故障，對(duì)于電流來說問題不大，但對(duì)于故障后過電壓水平著實(shí)是個(gè)不小的要求，對(duì)設(shè)備的絕緣系數(shù)提出了不小的要求。在電壓等級(jí)偏高的系統(tǒng)中，絕緣設(shè)備的造價(jià)可不菲，減少此部分的投入，對(duì)于電廠一次設(shè)備投入的預(yù)算可以減輕不少。所以此類接地方式僅適應(yīng)30kV以下的低壓系統(tǒng)中。圖3.1中性點(diǎn)不接地3.3.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地由于電網(wǎng)出線端的數(shù)目增多、線路增長(zhǎng)，當(dāng)線路中容性電流超過限定值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生接地過電壓，且為瞬時(shí)弧光型的，處理不當(dāng)容易產(chǎn)生機(jī)器損毀。一般情況將采用此接地方案來補(bǔ)償容性電流，保證此點(diǎn)位電弧易于自行消除，減少接地點(diǎn)承受的電流，提高用電可靠性。[9]換句話說將就是在中性點(diǎn)加感性元件和線路中的容性電流相抵消。圖3.2即所述接地方式。圖3.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3.3.3中性點(diǎn)直接接地除了不接地的方案，當(dāng)然還有直接接地這類方法。]如圖3.3所示，直接接地將直接導(dǎo)致任一相出現(xiàn)短路其電流均非常大，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)整段的線路或整段的開斷設(shè)備都要立馬切除。此類做法不僅增加通斷設(shè)備的負(fù)擔(dān)，還降低了供、送電過程的連慣性?？墒怯捎谶^電壓相比其他方式會(huì)低一些，絕緣要求就有所下降，降低了設(shè)備的投入成本，尤其在高壓、特高壓電網(wǎng)中，經(jīng)濟(jì)收益尤為顯著，因此在110kV及以上電網(wǎng)中普遍受用。[4]圖3.3中性點(diǎn)直接接地3.4發(fā)電機(jī)與主變壓器中性點(diǎn)接地方式與變壓器不同，發(fā)電廠內(nèi)發(fā)電機(jī)Y形連接至公共點(diǎn)一般為間接接地方式。在汽輪機(jī)內(nèi)定子繞組產(chǎn)生一相接地故障時(shí)，意外接地點(diǎn)上的電流是汽輪電機(jī)機(jī)體內(nèi)部和從機(jī)身上引出線上所有串接的元件的對(duì)地容性電流，在此種情況下，一般采取中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。本次設(shè)計(jì)也是如此，可以將線圈在地與發(fā)電機(jī)配線間直接連接。在考慮三繞組主變壓器時(shí)，根據(jù)書本對(duì)電廠電氣設(shè)備的基本要求“規(guī)定主變壓器的110kV~220kV側(cè)都要采用中性點(diǎn)直接接地”。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中2臺(tái)變壓器也將遵從此規(guī)定，中高壓側(cè)采納中性點(diǎn)直接接地，低壓側(cè)直接使該點(diǎn)不接地。[21]4發(fā)電廠短路電流計(jì)算4.1概述在電力系統(tǒng)中，常規(guī)運(yùn)營是一種非常常見和普遍的工作狀況。但除了此種運(yùn)行狀態(tài)，非常規(guī)運(yùn)營和故障狀況在線路中時(shí)有發(fā)生。而在故障中出現(xiàn)頻率最高的還要當(dāng)屬短路故障，此類故障對(duì)系統(tǒng)的危害也是最為嚴(yán)重。那么什么又是短路故障呢？首先看字面，不難看出其實(shí)質(zhì)就是線路短接，就是本不應(yīng)該接通的大地、中性點(diǎn)或每相出線因?yàn)椴煌脑蜃罱K致使非常規(guī)接通的現(xiàn)象。此類現(xiàn)象引起的線路電流過打?qū)C(jī)組供電產(chǎn)量,機(jī)組自身溫度和線路電壓質(zhì)量都會(huì)有不良影響。[9]所以短路計(jì)算是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是解決非正常運(yùn)營這類特殊狀況的必然研究對(duì)象。[10]其運(yùn)算的結(jié)果對(duì)自動(dòng)開關(guān)斷設(shè)備和線路自我保護(hù)設(shè)施甚至是線路的選型都有理論依據(jù)。此次計(jì)算我將對(duì)三相短路這種最嚴(yán)重的短路情況進(jìn)行計(jì)算分析。4.2短路的原因及后果現(xiàn)場(chǎng)事故統(tǒng)計(jì)表明，在一般的發(fā)電廠線路中，單相短路占所有故障狀況的絕大多數(shù)，雙相短路則僅為三分之一，再看三相短路別微乎其微。那么多種多樣的短路成因又是什么呢？（1）運(yùn)營設(shè)備加上輸電線路因保護(hù)層年久硬化、或因受外力打擊、或因直擊雷導(dǎo)致電壓突然躥升引起保護(hù)原件損毀。（2）架空線路由于地震、泥石流或惡劣雨雪天氣致使電力桿塔倒塌，或是由于飛禽立接在老化導(dǎo)體上這類因素都有幾率造成短路。（3）線路內(nèi)各器件因出廠設(shè)計(jì)不匹配、安裝組建不當(dāng)、維護(hù)存在失誤和長(zhǎng)期運(yùn)行不合理產(chǎn)生的短路狀況。（4）其他原因。輸電線路出了發(fā)電單位最終都會(huì)進(jìn)入千家萬戶，線路的斷連，纏繞，非法嫁接和因?yàn)榫€路本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值出現(xiàn)的偷盜等現(xiàn)象造成的短路。不管是何種原因產(chǎn)生了短路故障，由于接線形式發(fā)生了根本的變化，線路中經(jīng)等效變換得到的總阻抗值也會(huì)大大縮小，致使在線路中流經(jīng)的電流會(huì)比原狀態(tài)下高數(shù)倍乃至數(shù)十倍，特別是三相短路其電流值會(huì)瞬時(shí)達(dá)到最大值，其對(duì)系統(tǒng)的危害也最為嚴(yán)重。[11]（1）強(qiáng)大的短路電流流過運(yùn)營設(shè)備使機(jī)體本身溫度迅速升溫，斷路持續(xù)時(shí)間越久，對(duì)機(jī)身損耗越大，當(dāng)超過臨界值時(shí)會(huì)將設(shè)備變形甚至燒毀。另外短路還會(huì)伴有電弧出現(xiàn)，這對(duì)搶修和人員安全都帶來不便。（2）故障電流在磁場(chǎng)的作用下，洛倫茨力會(huì)將電纜和器件本身造成范性形變，造成不可挽回的損失。（3）根據(jù)功率特性，故障電流的猛增會(huì)使電壓急劇下降，最直接的影響就是導(dǎo)致汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)速下降或停轉(zhuǎn)，如果處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組整個(gè)報(bào)廢。（4）故障造成的系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定變化突然，很大程度上會(huì)引起并聯(lián)營運(yùn)的機(jī)組步調(diào)失調(diào)，使系統(tǒng)瞬間崩潰。這是短路所導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果。4.3短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)因?yàn)樵擃惞收衔：χ卮?，所以一方面靠限制抑制，另一方面靠一次投入時(shí)對(duì)電氣設(shè)備、電纜和二次保護(hù)措施有合理的選型意識(shí)。[12]因?yàn)闇p輕短路故障所成后果和抑制故障再擴(kuò)大，在實(shí)際設(shè)計(jì)、運(yùn)營、維護(hù)中都要進(jìn)行短路分析和短路計(jì)算。在龐大煩復(fù)的電力網(wǎng)中，短路作為暫態(tài)過程，準(zhǔn)確的定位更是難上加難。所以其計(jì)算的目標(biāo)就尤為清晰：（1）所得的計(jì)算結(jié)果為主接線的方案對(duì)比供應(yīng)了有力依據(jù)（2）后續(xù)的自控和保護(hù)裝置都需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果來確定器件參數(shù)和選擇正確的型號(hào)。在實(shí)際計(jì)算情況下，為了減少計(jì)算量，通常會(huì)啟用簡(jiǎn)化假設(shè)條件：（1）在計(jì)算暫態(tài)是將主要元器件視為穩(wěn)態(tài)參數(shù)，在高壓等級(jí)的計(jì)算中不考慮復(fù)平面參數(shù)的數(shù)據(jù)，認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)都是在常數(shù)面上進(jìn)行的常數(shù)計(jì)算，規(guī)避含的復(fù)數(shù)運(yùn)算。(2)系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱故障時(shí)，局部不對(duì)稱，局部考慮，而其余部分是三相對(duì)稱的，頻率和工作均視為正常。（3）撇去計(jì)算接地短路，不考慮變壓器組的內(nèi)部勵(lì)磁阻抗。（4）不加入短路點(diǎn)阻抗，假設(shè)短路點(diǎn)為金屬短路。4.4電抗圖及電抗計(jì)算根據(jù)比對(duì)后所選方案的電廠電氣主接線和設(shè)計(jì)要求中所提出的具體參數(shù)，不難畫出發(fā)電廠部分整體系統(tǒng)的等值電抗圖，即圖3-1。選取基準(zhǔn)容量為=100MVA==1.05Ue——基準(zhǔn)容量；——所在線路的平均電壓；上文中都已經(jīng)運(yùn)用標(biāo)幺值計(jì)算方法，均已經(jīng)省去符號(hào)‘*’。(1)對(duì)于QFSN—300—2型發(fā)電機(jī)的電抗圖4-1發(fā)電廠整體系統(tǒng)電抗圖(2)針于SFP7--360000/220型三繞組變壓器的三相電抗值計(jì)算：======(3)線路阻抗：4.5短路點(diǎn)的選擇、短路電流以及沖擊電流的計(jì)算在整個(gè)供電系統(tǒng)中，無窮大容量系統(tǒng)作為容值比對(duì)于用戶端容值要大很多的出線系統(tǒng)。當(dāng)用戶端出現(xiàn)短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓基本不變，我們就將該類電力系統(tǒng)視為無窮大容量電力系統(tǒng)。[13]可是，在現(xiàn)實(shí)生活中，無窮大系統(tǒng)自身容值并不是無限大，當(dāng)用戶側(cè)出線端發(fā)生故障時(shí)，回饋線上的電壓也應(yīng)相應(yīng)地會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。但實(shí)際情況下，由于線路的斷路點(diǎn)并不是在大容量線上，致使主母線其電壓不會(huì)發(fā)生改變，根據(jù)這一點(diǎn)我們?nèi)匀豢梢园堰@樣的系統(tǒng)看作無窮大容量電力系統(tǒng)。短路點(diǎn)的選取，一般選取流經(jīng)電纜和器材的故障電流最大的集中一點(diǎn)視為短路計(jì)算點(diǎn)。首先，高、中、低三條電壓等級(jí)不同的母線上應(yīng)選取三個(gè)點(diǎn)來考慮運(yùn)算。其次因?yàn)榈蛪簜?cè)母線上有出現(xiàn)回路過多，所以在低壓側(cè)母線上上要增設(shè)電抗器。在選取第四個(gè)短路點(diǎn)時(shí)，就根據(jù)線路實(shí)際情況，在電抗器處多選取了一點(diǎn)。無窮大功率系統(tǒng)的出現(xiàn)其實(shí)是人為的簡(jiǎn)化運(yùn)算。將其視為內(nèi)部抗阻值為零且端出壓值U和C相等的理想系統(tǒng)。[14]在計(jì)算故障電流前，先得計(jì)算平均額定電壓，即取故障電壓，若選將，那么，無窮大功率系統(tǒng)的故障電壓的標(biāo)幺值：（4-1）短路電流周期分量的標(biāo)幺值：（4-2）本式中分母符號(hào)為—個(gè)無限大系統(tǒng)功率系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的總電抗值的標(biāo)幺值。短路電流的有名值：（4-3）則沖擊電流為：（4-4）本式中為沖擊參數(shù)，具體意義是沖擊電流對(duì)于整個(gè)周期滿額值的倍數(shù)。隨著時(shí)間常數(shù)Ta的值隨橫軸由零增長(zhǎng)到正無窮時(shí)，沖擊系數(shù)、該值將會(huì)在區(qū)間1至2中發(fā)生變化，而且該取值區(qū)間也不會(huì)發(fā)生改變。根據(jù)課本的常用取值，這里取Ksh=1.8。4.5.1220KV母線上短路（d1點(diǎn)）的計(jì)算圖4-2高壓母線短路簡(jiǎn)化電抗圖圖4-3高壓母線短路最終簡(jiǎn)化電抗圖=0.087短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算：(kA)(kA)4.5.2110KV母線上發(fā)生短路（d2）時(shí)的計(jì)算圖4-4中壓母線短路簡(jiǎn)化電抗圖(1)圖4-5中壓母線短路簡(jiǎn)化電抗圖（2）圖4-6中壓母線短路簡(jiǎn)化電抗圖（3）圖4-7中壓母線最終簡(jiǎn)化電抗圖(kA)(kA)4.5.310KV母線上發(fā)生短路電流（d3）時(shí)的計(jì)算限流電抗器的初步選型為：(A)選型為XKK-10-4000-12。因此限流電抗器其值為：圖4-8低壓母線短路簡(jiǎn)化電抗圖（1）圖4-9低壓母線短路簡(jiǎn)化電抗圖（2）圖4-10低壓母線短路簡(jiǎn)化電抗圖（3）圖4-11低壓母線短路最終簡(jiǎn)化電抗圖(kA)(kA)4.5.410KV出線上發(fā)生短路（d4）時(shí)的短路計(jì)算出線端限流電抗器預(yù)選：選型為XKK-10-200-8因此限流電抗器其值為：圖4-12低壓出線短路簡(jiǎn)化電抗圖（1）圖4-13低壓出線短路簡(jiǎn)化電抗圖（2）圖4-15低壓出線短路簡(jiǎn)化電抗圖（3）圖4-16低壓出線短路簡(jiǎn)化電抗圖（4）圖4-17低壓出線短路簡(jiǎn)化電抗圖（5）圖4-18低壓出線短路最終簡(jiǎn)化電抗圖(kA)(kA)5主要電氣設(shè)備的配置5.1系統(tǒng)各回路的基礎(chǔ)計(jì)算5.1.1220KV側(cè)各回路的最大工作電流(1)出線回路(A)(A)(2)三繞組變壓器回路(A)(A)5.1.2110KV側(cè)各回路的最大工作電流(1)出線回路(A)(A)(2)三繞組變壓器回路(A)（A）(3)110KV等級(jí)下的分段回路（A）（A）5.1.310KV側(cè)各回路的最大工作電流(1)出線回路（A）（A）(2)發(fā)電機(jī)回路(A)（A）(3)分段回路（A）（A）5.2斷路器的配置5.2.1220KV高壓側(cè)斷路器的選擇（1）出線回路最大工作持續(xù)電流：（A）擬定選取型號(hào)是LW2—220系列SF6斷路器。LWXX—220此系列SF6斷路器是集電路開斷功能和變比電流顯示數(shù)的復(fù)合電器，該家族產(chǎn)品有完善的系統(tǒng)執(zhí)行實(shí)時(shí)數(shù)顯和線路安保，能有效的防止三相同時(shí)短路，雙刀閘回路能有效地保障自動(dòng)關(guān)斷裝置在故障時(shí)快速操作。[15]表5-1LW2—220機(jī)型SF6斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間LW2-220220kV2500A40kA0.03s0.15s（2）三繞組回路最大工作持續(xù)電流：（A）擬定選取型號(hào)為L(zhǎng)W-220I型號(hào)斷路器。表5-2LW—220I機(jī)型SF6斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間LW-220I220kV1600A40kA0.04s0.15s5.2.2110KV中壓側(cè)斷路器的選擇（1）分段回路最大工作持續(xù)電流：（A）選取型號(hào)為L(zhǎng)W6—110ISF6斷路器。表5-3LW6—110I系列SF6斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間LW6-110I110kV31500A50kA0.02s0.12s（2）三繞組變壓器回路最大工作持續(xù)電流：（A）選取型號(hào)為SFM—110斷路器。表5-4SFM—110系列斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間SFM—110110kV3150A125kA0.025s0.15s（3）出線回路最大工作持續(xù)電流：（A）選擇型號(hào)為OFPI—110斷路器。表5-5OFPI—110系列斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間OFPI—110110kV2000A80kA0.03s0.12s5.2.310KV低壓側(cè)斷路器的選擇（1）分段回路最大工作持續(xù)電流：（A）假定選取型號(hào)為ZN12-10跟進(jìn)式高壓少油斷路器。表5-6ZN12—10跟進(jìn)式斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間ZN12—1010kV3150A5kA0.065s0.075s（2）發(fā)電機(jī)回路根據(jù)供電支路電流和電壓的特點(diǎn)，再比對(duì)所選型號(hào)，不難看出該支路動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)與分段回路的數(shù)據(jù)基本相同，這里就不做贅述了。（3）出線回路最大工作持續(xù)電流：（A）假定選取型號(hào)為ZN9-10斷路器。表5-7ZN9-10斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間ZN9—1010kV1250A20kA0.05s0.15s5.3隔離開關(guān)的配置在設(shè)計(jì)系統(tǒng)回路各側(cè)開關(guān)斷裝置時(shí)，我們都會(huì)把斷路器和隔離開關(guān)放在一起設(shè)計(jì)，但裝設(shè)的思路卻是隔離開關(guān)——斷路器——隔離開關(guān)。因?yàn)楦綦x開關(guān)在線路中出現(xiàn)的頻率很高，所以根據(jù)安裝原則，要選取適量且符合各電壓等級(jí)的開關(guān)器件。表5-8各側(cè)隔離開關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)型號(hào)額定工作電壓額定電流4s熱穩(wěn)定電流額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值額定頻率GW4—220W220kV2000A50kA125kA50HzGW4—110W110kV2000A40