1、 （ 摘 要 此次設計的主要任務是 1125mw+4300mw 的火電廠電氣部分的初步 設計。首先確定電氣主接線方案，選擇發電機、主變壓器、聯絡變壓器、廠用 變壓器和啟/備變壓器。用所選擇的發電機與變壓器的參數進行標幺值的計算； 并做出可能發生各種短路的等值電路圖，分別計算各電源對短路點的計算電抗， 列出短路計算結果表；通過對各設備最大持續電流的計算，分別對斷路器、 maxg i 隔離開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、熔斷器、全連式分相封閉母線 等設備進行選擇，并通過短路計算結果中的各短路值對所選的設備進行校驗。 了解該電廠勵磁系統的原理如設計方法。 關鍵詞關鍵詞：電氣主接線；短路計算；設

2、備選擇； 本科畢業設計說明書本科畢業設計說明書 abstract the main assignment of the design is the initial plan of electric with regard to regional fossillfule plant (11250mw+3300mw). to begin with ,we must ensure the project of electric main line .what more ,we select the capacity of generator ,we select generator、transfor

3、mer、liasion transformer、transformer which used in the factory and enlighten spare transformer. we can carry out the short circuit calculation .the diagram of equivalent can be make out at the basic of transformer and generator data respectively. at last, we calculate the reactance which the point of

4、 short circuit to every power system and lay out the table of short circuit. interrupter, disconnect switch, busbar, lighting arresters can be selected by way of the maxg i calculation. we can check the install we choose via the result of short circuit. find out the protection principle of 600mw gen

5、erator and transformer, know the movement situation of the protection. keywords: electric main line; short-circuit calculation; equipment choice; 符號說明 常用符號： -電流 -額定電流 基值電流（ka） i n i b i 基值電壓（kv） -額定電壓（一次側） （kv） b u n u -二次側額定電壓（v） 電網工作電壓 2n u g u （kv） -電壓 -電抗 -電阻 uxr -容量 -負荷 -能量 spw 電勢 -系統基準容量（mva）

6、-變壓器額定容量e b s n s 專用符號 - 勵磁電流 -短路電流沖擊值（ka） f i ch i -最大持續工作電流 -穩態三相短路電流 max.g i i -0s短路電流周期分量(標幺值) -0s短路電流周期分量（有名值） * i i -斷路器的額定開斷路器（ka） -斷路器極限通過電流峰值 br i max i （ka） -斷路器實際開斷時間 t 秒的短路電流周期分量（ka） dt i -斷路器 t 秒熱穩定電流 -短路容量（mva） t i s -支路計算電抗（標幺值） -支路轉移電抗（標幺值） js x fs x -短路電流發熱等值時間（又稱假象時間） （s） dz t -固有分

7、閘時間（s） -熱穩定系數 kd tc -母線截面系數 -經濟電流密度wj 目目 錄錄 引 言.1 第一章 電氣主接線設計.2 1.1 主接線的設計原則和要求 .2 1.2 電氣主接線的設計步驟 .2 1.2.2 主接線的類型與使用范圍 .4 1.2.3 設計方案的介紹 .5 1.2.3 主接線方案的評定 .6 1.3 發電機和主變壓器的選擇 .7 1.3.1 發電機的選擇 .7 1.3.2 主變壓器和聯絡變壓器的選擇 .7 第二章 廠用電設計.10 2.1 廠用電的設計原則和基本要求 .10 2.2 本廠廠用電主接線設計 .10 2.3 廠用變壓器的選擇 .11 第三章 短路電流計算.13

8、3.1 短路電流計算的目的 .13 3.2 短路電流計算的一般規定 .13 3.3 短路電流的計算步驟 .14 3.4 主接線及廠高壓短路電流計算 .14 3.4.1 發電機電抗標么值計算 .14 3.4.2 變壓器電抗標么值計算 .15 3.4.3 發電廠電氣一次部分各短路點短路電流計算 .16 第四章 電氣設備的選擇與校驗.28 4.1 電氣設備選擇的一般原則 .28 4.2 斷路器的選擇與校驗 .29 4.2.1 斷路器的選擇原則 .29 4.2.2 斷路器的選擇與校驗 .30 4.3 隔離開關的選擇與校驗 .33 4.4 接地開關的選擇與校驗 .34 4.4.1 接地開關的選擇原則 .

9、34 4.4.2 接地開關的選擇與校驗 .34 4.5 電壓互感器的選擇與校驗 .35 4.5.1 電壓互感器的選擇原則 .35 4.5.2 電壓互感器的選擇與校驗 .36 4.6 電流互感器的選擇與校驗 .36 4.6.1 電流互感器的選擇原則 .36 4.6.2 電流互感器的選擇與校驗 .38 4.7 高壓熔斷器的選擇與校驗 .39 4.7.1 高壓熔斷器的選擇原則 .39 4.7.2 高壓熔斷器的選擇 .39 4.8 避雷器的選擇 .40 4.8.1 避雷器的選擇原則 .40 4.8.2 避雷器的選擇 .41 4.9 母線與架空線的選擇與校驗 .41 4.9.1 母線與架空線的選擇原則

10、.41 4.9.2 母線的選擇與校驗 .42 4.9.3 架空線的選擇 .42 4.9.4 封閉母線的選擇 .43 第五章 勵磁系統的設計.45 5.1 勵磁系統的主要作用 .45 5.2 勵磁系統的初步設計 .45 5.2.1 發電機勵磁方式的選擇 .45 5.2.2 自并勵勵磁系統原理及優缺點 .46 5.2.3 100mw 發電機微機型自并勵勵磁系統的設計.47 六章 發電機的主保護設計.49 6.1 發電機保護配置原則 .49 6.2 發電機的縱差動保護 .50 6.3 發電機 100%定子繞組單相接地保護.51 6.4 發電機定子繞組匝間短路保護 .52 6.5 發電機勵磁回路接地保

11、護 .53 6.6 發電機失磁保護 .54 第七章 配電裝置的設計.56 7.1 設計原則與要求 .56 7.1.1 配電裝置的設計原則 .56 7.1.2 配電裝置設計必須滿足的要求 .56 7.2 610 kv 配電裝置 .56 7.3 220 kv 配電裝置 .57 結 論.58 參考文獻.59 謝 辭.60 引 言 電力自從應用于生產以來，已成為現代化生產、生活的主要能源，在工農 業、交通運輸業、國防、科學技術和人民生活等方面都得到了廣泛的應用。電 力工業發展水平和電氣化程度已經成為衡量一個國家國民經濟發展水平的重要 標志。 至 2001 年，我國已投產和正在建設的 100 萬 kw

12、及以上的電廠達 113 座， 其中火電廠為 85 座。隨著經濟的不斷發展，我國的電力工業已經進入了大機組、 大電廠、大電網、超高壓、自動化、信息化發展的新時期。 電力工業的迅速發展，對發電廠的設計提出了更高的要求。隨著一次能源 的不斷減少，對能源的利用率要求也越來越高；而大機組的能源利用率高、在 環境污染方面較小機組要小；因此，在火電廠的設計中，大機組的設計已經成 為現在設計的主流。 這就引出了本次設計的主要內容，某地區 2*100mw+4*300mw 火力發電廠的電氣 部分進行初步設計。 第一章 電氣主接線設計 1.1 主接線的設計原則和要求 發電廠電氣主接線是電力系統接線的主要組成部分。它

13、表明了發電機、變 壓器、線路和斷路器等電氣設備的數量和連接方式及可能的運行方式，從而完 成發電、變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇、 配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統的安全、穩定、 靈活和經濟運行。因此，主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家 有關技術經濟政策的前提下，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。 設計主接線的基本要求是： （1）可靠性 供電可靠性是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須 滿足這個要求。衡量主接線運行可靠性的標志是： 斷路器檢修時，能否不影響供電。 線路、斷路器或母線檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長

14、 短，以及能否保證對重要用戶的供電。 發電廠全部停運的可能性。 對大機組超高壓情況下的電氣主接線，應滿足可靠性準則的要求。 （2）靈活性 調度靈活，操作簡便：應能靈活地投入某些機組、變壓器或線路，調 配電源和負荷，能滿足系統在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。 檢修安全：應能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安 全檢修而不影響電力網的正常運行及對用戶的供電。 （3）經濟性 投資省：主接線應簡單清晰，控制保護方式不過復雜，適當限制斷路 器電流。 占地面積小：電氣主接線設計要為配電裝置的布置創造條件。 電能損耗少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數，避免兩 次變壓而增加電能損失

15、。 1.2 電氣主接線的設計步驟 電氣主接線的設計伴隨著發電廠或變電所的整體設計，即按照工程基本建 設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段和施工設計階段等四個階段。在 各階段中隨要求、任務的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設計 思路、方法和步驟相同。 具體步驟如下： （1）本工程情況 發電廠類型： 區域性凝氣式火電廠，設計規劃容量 1125+3300。遠離負 荷中心。 （2）電力系統情況 系統的電壓等級：電廠聯入系統的電壓等級為 330kv， 330kv 架空線 4 回,負荷為 466640mw，為 i、ii 級負荷， cos=0.85.tmax=6500h； 110kv 架空線 6 回

16、,負荷為 80120mw，為 i、ii 級負荷， cos=0.85.tmax=6000h,其余送 220kv 系統。廠用電率 8% 。 （3）環境條件 當地年最高溫度 36,年最低溫度29,最熱月平均最高溫度 29,最熱月平 均地下溫度 15,當地海拔高度 1000 米,當地雷暴日 14 日年 1.2.1 大、中型 發電廠及配電裝置的接線要求 4技術要求: （1）電氣主接線設計、廠用電設計，要滿足可靠性、靈活性、方便性、經濟性 等要求; （2）主變和廠用變型號容量選擇要按照新型設備選擇，主要電氣設備盡量選新 型設備并要求校驗，要求繪制電氣設備選擇結果總表。 （3）短路電流計算要準確無誤，并要求

17、繪制短路計算結果表; 5220kv 主保護動作時間為 0.02s,后備保護動作時間為 1s, 110kv 主保護動作 時間為 0.03s,后備保護動作時間為 2s, 大型發電廠（總容量 1000mw 及以上，單機容量 200mw 以上） ，一般距負荷 中心較遠，電能須用較高電壓輸送，故宜采用簡單可靠的單元接線方式，直接 接入高壓或超高壓系統。其主接線的特點是： （1）在系統中的地位重要、主要承擔基本負荷、負荷曲線平穩、設備利用 小時數高、發展可能性大，因此，其主接線要求較高。 （2）不設發電機電壓母線，發電機與主變壓器采用簡單可靠的單元接線， 發電機出口至主變壓器低壓側之間采用封閉母線。除廠用

18、電外，絕大部分電能 直接用 220kv 及以上的 12 種升高電壓送入系統。附近用戶則由地區系統供電。 （3）升高電壓部分為 220kv 及以上。220kv 配電裝置，一般采用雙母線帶 旁路母線、雙母線分段帶旁路母線，接入 220kv 配電裝置的單機容量一般不超 過 300mw； 中型發電廠（總容量 2001000mw、單機容量 50200mw）和小型發電廠 （總容量 200mw 以下、單機 50mw 以下） ，一般靠近負荷中心，常帶有 610kv 電壓級的近區負荷，同時升壓送往較遠用戶或與系統連接。發電機電壓超過 10kv 時，一般不設機壓母線而以升高電壓直接供電。 對于 6220kv 電壓

19、配電裝置的接線，一般分為兩大類：其一為母線類，包 括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設旁路母線的接線；其二為 無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。 1.2.21.2.2 主接線的類型與使用范圍主接線的類型與使用范圍 1.不分段的單母線：（1）610kv 配電裝置，出線回路數不超過 5 回。 （2）3563kv 配電裝置，出線回路數不超過 3 回。 （3）110220kv 配電裝置， 出線回路數不超過 2 回。 2.分段的單母線：（1）610kv 配電裝置，出線回路數為 6 回及以上。 （2）3563kv 配電裝置，出線回路數為 48 回時。 （3）110220kv 配電裝

20、置，出線回路數為 34 回時。 3.單母線帶旁路母線接線：（1）610kv 配電裝置，和 3563kv 配電裝置， 一般不設旁路母線。 （2）110220kv 配電裝置，當 110kv 出線為 7 回及以上 220kv 出線為 5 回及以上時或對在系統中居重要位置的配電裝置，110kv 出線為 6 回及上，220kv 出線為 4 回及以上時。 4.一般雙母線：（1）610kv 配電裝置，當短路電流較大，出線需帶電抗 器時。 （2）3563kv 配電裝置，出線回路數超過 8 回或連接的電源較多、負荷 較大時。 （3）110220kv 配電裝置，出線回路數為 5 回及以上或該配電裝置在 系統中居重

21、要地位、出線回路數為 4 回及以上時。 5.一般雙母線帶旁路接線：（1）663kv 配電裝置，一般不設旁路母線。 （3）110220kv 配電裝置，出線回路數為 34 回時。 6.分段的雙母線接線：（1）發電機電壓配電裝置，每段母線上的發電機容 量或負荷為 25mw 及以上時。 （2）220kv 配電裝置，當進出線回路數為 1014 時，采用雙母三分段帶旁路；當進出線回路數為 15 回及以上時，采用雙母四分 段帶旁路接線。 7.一臺半斷路器接線：用于大型電廠和變電所 220kv 及以上、進出線回路 數 4 回及以上的高壓、超高壓配電裝置中。對于 220kv 系統，dl5000-2000火 力發

22、電廠設計技術規程中有如下規定：若采用雙母分段接線不能滿足電力系 統穩定和地區供電可靠性要求，且技術經濟合理時，容量為 300mw 及以上機組 發電廠的 220kv 配電裝置也可用一臺半斷路器接線方式。a 8.43 臺斷路器接線：可靠性降低，布置比較復雜，很少采用。 1.2.31.2.3 設計方案的介紹設計方案的介紹 本廠為 110kv 和 220kv 電壓等級，單機容量為 100 和 300mw，故宜采用可 靠的單元接線，直接接入系統。對于 220kv 配電裝置的接線，我們選擇了雙母 線分段、雙母帶旁路分段接線兩種方案。 kv 110 220 kvkv 220 回11回 6回 4回 mw100

23、100mw300mwmw300 mw300mw300 圖 1-1 方案一 110 kv 6回1回1回4回 220 kv 300mw 100mw100mw 300mw300mw300mw 圖 1-2 方案二 我們初步擬定了兩種方案，下面對其進行比較： 表 1-1 方案比較 方案 項目 方案一： 雙母線分段 方案二： 雙母分段帶旁路 可靠性 1.任何斷路器檢修，影響用 戶的供電。 2有四回出線，任一臺斷 路器檢修和另一臺斷路器故 障或拒動相重合時，切除兩 回以上線路。 3.母線檢修將導致一半容量 停運。 1.220kv 任一段母線故障時， 只有的電源和負荷停電。41 2.220kv 任一分段斷路器

24、故障 時，只有左右的電源和負21 荷停電。 3.220kv 母線，故障范圍小， 避免全場停電的可能。 1.2.3 主接線方案的評定 由原始資料可知,設計為大型火電廠,其機組容量為 2100 mw +4300mw, 最大單機容量 300mw,年利用小時數為 6000h,在電力系統中承擔主要負荷,從而 該廠主接線設計務必著重考慮其可靠性.發電機出口電壓為 20kv,采用單元接線。 110kv 電壓端，為使其出線斷路器檢修時不停電,應采用雙母線接線,以保證其 供電的可靠性和靈活性.220kv 電壓等級,由于負荷容量大,電壓高,輸電距離遠, 為保證其可靠性,應選可靠性較高的雙母分段帶旁路接線,結論：兩

25、個方案的可 靠性、靈活性均滿足設計的要求，從經濟上比較方案二明顯比方案一可靠性高， 所以選擇方案二。所以本廠為 110kv 與 220kv 兩個電壓等級，單機容量為 100mw、300mw，故宜采用可靠的單元接線，直接接入系統。對于 220kv 配電裝 置的接線我們選擇雙母帶旁接線方法；110kv 系統采用雙母帶旁接線。設計方 案接線如圖所示： 110 kv 6回1回1回4回 220 kv 300mw 100mw100mw 300mw300mw300mw 圖 1-1 發電廠電氣主接線接線方案 1.31.3 發電機和主變壓器的選擇發電機和主變壓器的選擇 1.3.11.3.1 發電機的選擇發電機的

26、選擇 由于本次設計的發電廠為，查電氣工程專業畢業設計2 1004 300mwmw 指南電力系統分冊 ，選發電機參數如下表。 表 1-1 發電機參數 型 號 額定容量 （mw） 功率因 數 cos 同步電抗 d x 次暫態電 抗 d x 暫態電抗 d x 額定電 壓 （kv） qfn-100-21000.851.8060.1830.286 10.5 qfs-300-23000.852.2640.1670.26918 1.3.21.3.2 主變壓器和聯絡變壓器的選擇主變壓器和聯絡變壓器的選擇 （1）變壓器原、副邊額定電壓應分別與引接點和廠用電系統的額定電壓相 適應。 （2）聯結組別的選擇，宜使同一

27、電壓等級（高壓或低壓）的廠用工作、備 用變壓器輸出的相位一致。 （3）阻抗電壓及調壓形式的選擇，宜使在引接點電壓及廠用電負荷正常波 動范圍內，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的。%5 （4）變壓器的容量必須保證廠用機械及設備能從電源獲得足夠的功率。 根據以上原則選擇變壓器如下： （1）主變壓器的選擇 單元接線中的主變壓器容量應按發電機額定容量扣除本機組的廠用負荷 n s 后，留有 10%的裕度選擇。 （1-)(cos)1 (1 . 1mvakps gpngn 1） 式中：-發電機容量 ng p -發電機額定功率因數 g cos -廠用電率 p k 與 100mw 發電機相連的主變壓器 1

28、.1(1)/cos1.1 100 (1 8%)/0.85119.06() nngpg spkmva 查電氣工程專業畢業設計指南電力系統分冊 ，選用 sfp7-120000/110 型 變壓器。 與 300mw 發電機相連的主變壓器 1.1(1)/cos1.1 300 (1 8%)/0.85357.176() nngpg spkmva 查電力系統電氣設備選擇與實用計算 ，選用 sfp7-360000/220 表 1-2 主變壓器參數 項目100mw 機組300mw 機組 型號sfp7-120mva/110kvsfp7-360mva/220kv 相數33 頻率（hz）5050 額定容量（kva）1

29、20000360000 額定電壓（kv）12122.5%/10.524222.5%/18 聯結組編號ynd11ynd11 阻抗電壓（%）10.514.3 （2） 聯絡變壓器的選擇： 聯絡變壓器的容量應滿足所聯絡的兩種電壓網絡之間在各種運行方式下的功 1 率交換，在本廠中 1100kv 與 220kv 之間的潮流交換近期約為 560800mw。 聯絡變的容量一般不應小于所聯絡的兩種電壓母線上最大一臺機組容量，以 2 保證最大一臺機組故障或檢修時通過聯絡變來滿足本側負荷的需要，同時也可 在線路檢修或故障時，通過變壓器將剩余功率送入另一側系統。 所以，查電力工程電氣設計 200 例 選一臺 osfp

30、s-360000/220 型三相 自耦變壓器 表 1-3 聯絡變壓器參數表 項目聯絡變壓器 型號osfps-360000/220 額定容量（mva）360000/120000/100000 高中12.1 中低18.8 高低12 空載損耗（kw）258 負載損耗（kw）1164 繞組形式yn，0，d11 相數三相 第二章 廠用電設計 2.1 廠用電的設計原則和基本要求 保證廠用電的可靠性和經濟性，在很大的程度上取決于正確選擇供電電壓、 供電電源和接線方式、廠用機械的拖動方式、電動機的類型和容量以及運行中 的正確和管理等措施。廠用電接線應保證廠用電的連續供應，使發電廠能安全 滿發，滿足正常運行安全

31、、可靠、靈活、經濟、先進的要求。 （1） 對廠用電設計的要求 廠用電設計應按照運行、檢修和施工的需要，考慮全廠發展規劃，積極慎 重的采用經過實驗鑒定的新技術和新設備，使設計達到技術先進、經濟合理。 （2） 廠用電電壓 高壓廠用電采用 6kv。低壓廠用電采用 380/220v 的三相四線制系統。 （3） 廠用母線接線方式 高壓廠用電和低壓廠用電系統應采用單母線接線。當公用負荷較多、容量 較大、采用集中供電方式合理時，可設立公用母線，但應保證重要公用負荷的 供電可靠性。 （4） 廠用工作電源 當發電機與主變壓器采用單元接線時，由主變壓器低壓側引接，供給本機 組的廠用負荷。大容量發電機組，當廠用分支

32、采用分相封閉母線時，在該分支 上不應裝設斷路器，但應有可拆連接點。 （5） 廠用備用或起動電源 高壓廠用備用或起動電源采用下列引接方式：有發電機電壓母線，應由該 母線引接 1 個備用電源。 2.2 本廠廠用電主接線設計 本廠為 2100mw+4300mw 發電機組，各發電機與主變壓器均采用單元接 線，廠用電由主變壓器低壓側引接，供給本機組的廠用負荷。本廠為六臺發電 機組，選擇六臺廠用電主變壓器，并且配備兩臺高壓啟動/備用變，1#備用變供 1#、2#發電機備用，2#備用變供 3#、4#、5#、6#發電機備用。1#備用變由 110kv 系統接入，2#備用變由聯絡變低壓側接入。高壓廠用電壓采用 6k

33、v。廠用 分支采用分相封閉母線，分支上不應裝設斷路器，但應有可拆連接點。通過分 裂繞組廠用高壓變壓器供 6kv 廠用的 a 段和 b 段。 廠用電主接線圖： 1# 廠 用 變 2# 廠 用 變 3# 廠 用 變 4# 廠 用 變 5# 廠 用 變 6# 廠 用 變 2# 廠 備 用 變 1# 廠 備 用 變 圖 2-1 廠用電高壓接線 2.3 廠用變壓器的選擇 由發電廠電氣部分可知廠用電由每臺發電機供給，100mw300mw 廠用 備用高壓變壓器每兩臺機組設一臺，故 2 臺 100mw 和 4 臺 300mw 發電機各設置 1 臺廠備用變壓器。 （1）100mw 發電機廠用高壓變壓器容量的選擇

34、： 100 8%/0.859.412() n smva 備用變壓器的容量與兩廠用變壓器最大者容量相同。 （2）300mw 發電機廠用高壓變壓器容量的選擇： 300 8%/0.8528.235() n smva 備用變壓器的容量與兩廠用變壓器最大者容量相同。 電壓損耗 (kw) 型 號額定容量 （ kva） 高壓 （kv） 低壓 （kv） 阻抗 電壓 （%） 聯接組 接法 空載 電流 （%） 空載負 載 sf7-10000/1010000102 2.5% 6.37.5yn,d110.813.653 表 2-1 1#、2#廠用主變壓器的參數 表 2-2 1#廠用備用變壓器參數 損耗（kw）型號額定

35、容量 （mva） 額定電壓 （kv） 聯接 組接 法 空載負載 空載 電流 （% ） 半穿 越阻 抗電 壓 （%） 全穿越 阻抗電 壓（%） sfpf7- 31500/18 31500/2 16000 1822 .5%/6.3 d,d0, d0 30.21530.7513.367.706 表 2-3 3#、4#廠用變壓器參數 電壓（kv）損耗 （kw） 型號容量分配 （mva） 高壓低壓 聯接組 接法 空 載 負 載 空載 電流 （% ） 半穿 越阻 抗電 壓 （% ） 全穿 越阻 抗電 壓 （% ） 分 裂 系 數 sff7- 315000 315000/2 20000 385 5% 6.3

36、- 6.3 yn,d11, d11 281500.516.69.53. 4 表 2-4 2#廠用備用變壓器參數 電 壓（kv）損耗 （kw） 型 號額定容 量 （kva）高 壓低 壓 阻抗 電壓 （%） 聯接組 接法 空載 電流 （% ） 空載負 載 sfp7- 31500/110 315001102 2.5% 6.310.5yn,d110.858.5148 第三章 短路電流計算 3.1 短路電流計算的目的 在發電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環節。 其計算的目的主要有以下幾個方面： （1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種方式的接線方案，或確定某一接線 是否需要采取限制短

37、路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。 （2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、 可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。 （3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地 的安全距離。 （4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路電流為依據。 （5）接地裝置的設計，也需用短路電流。 3.2 短路電流計算的一般規定 驗算導體和電器時所用短路電流,一般有以下規定。 （1）計算的基本情況 電力系統中所有電源均在額定負荷下運行； 所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁） ； 短路發生在短路電流為最大值的

38、瞬間； 所有電源的電動勢相位角相同； 應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。 對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以 考慮。 （2）接線方式 計算短路電流時所用的接線方式，應是可能最大短路電流的正常接線方式 （即最大運行方式） ，而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （3） 計算容量 應按本工程設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃（一般考 慮本工程建成后 5 10 年） 。 （4）短路種類 一般按三相短路計算。若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統 以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時

39、， 則應按嚴重情況的進行比較。 （5）短路計算點 在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。 3.3 短路電流的計算步驟短路電流的計算步驟 （1） 選擇所需要計算的短路點。 （2） 繪制等值次暫態網絡圖，并將各元件電抗統一編號。 （3） 化簡等值網絡，將等值網絡化簡為以短路點為中心的輻射型等值網絡， 并求出各電源與電路點之間的電抗，即轉移電抗。fix （4） 求計算電抗： js x b ni fijsi s s xx （3-1） 其中為各等值發電機或系統的額定容量。 ni s （5） 應用運算曲線查出各電源供給短路點的短路電流周期分量的標幺值。 （6） 計算無限大容

40、量電源供給的短路電流周期分量的標幺值。 （7） 計算短路電流周期分量的有名值和短路容量 1.第 i 臺等值發電機提供的短路電流為 ： （3- av ni iptipt v s ii 3 *. 2） 2.無限大功率電源提供的短路電流為 ： （3- av b psbpsps v s iiii 3 * 3） （8） 計算短路電流的沖擊值，計及負荷影響時短路點的沖擊電流標幺值為： （3- . 22 ldldimgimgim ikiki 4） 其中為短路電流周期分量的幅值，對于小容量的電動機和綜合負荷，取 i ，容量為 20 到 50mw 的電動機，取，容量為 50 到1 . ldim k5 . 13

41、. 1 . 到 ldim k 100mw 的異步電動機，容量為 125mw 以上的異步電機，7 . 15 . 1 . 到 ldim k 。8 . 17 . 1 . 到 ldim k （9） 計算異步電機供給的短路電流，只在計算廠低壓短路電流時考慮。 （10）繪制短路電流計算結果表。 3.4 主接線及廠高壓短路電流計算 3.4.13.4.1 發電機電抗標么值計算發電機電抗標么值計算 （1）發電機 g1、g2 的電抗標么值的計算 已知：， 12 18.3% dd xx10.5 n ukvmvasb100kvub115 85 . 0 cos 12 100 0.1830.156 100 0.85 b

42、ggd n s xxx s （2）發電機 g3 、g4 、g5 、g6 的電抗標么值的計算： 已知：， 34 16.7% dd xx kvu n 20mvasb100kvub230 85 . 0 cos 34 100 0.1670.0473 300 0.85 b ggd n s xxx s 3.4.23.4.2 變壓器電抗標么值計算變壓器電抗標么值計算 （1）1#，2#發電機主變壓器電抗標么值的計算 已知：，% 5 . 10% 21 dd uukvun110120 n smvamvasb100 kvub115 12 %10.5100 0.0875 100100120 db tt n us xx

43、 s （2） 3#，4#發電機主變壓器電抗標么值的計算 已知：， 34 %14.3% dd uukvun220360 n smvamvasb100 230 b ukv 34 %14.3100 0.0397 100100360 db tt n us xx s （3）1#,2#發電機廠用變壓器電抗標么值計算 已知： ， ， %7.5% d u10 n smvamvasb100 89 %7.5100 0.75 10010010 db tt n us xx s （4）3#,4#發電機廠用變壓器電抗標么值計算 已知： ，mvasn160002/315000mvasb100 12 13.36 ddd uu

44、u 657 . 3 f k 全穿越阻抗電壓 7.076 12 12 7.076 dd uu 792 . 0 1 ud 568.12 2 ud 025 . 0 5 . 31 100 100 792 . 0 100 0 0 1 n bd g s s x u 40 . 0 5 . 31 100 100 568.12 100 0 0 2 n bd d s s x u （5）1#,2#發電機廠用/啟動備用變壓器電抗標么值計算 已知： ， ， %10.5% d u31.5 n smvamvasb100 6 %10.5100 0.333 10010031.5 db t n us x s （6）3#,4#發電

45、機廠用/啟動備用變壓器電抗標么值計算 已知： ， 半穿越阻抗電壓 16.6，mvasn200002/31500mvasb100 全穿越阻抗電壓 9.5 ，4 . 3 f k ， ， 12 12 9.5 dd uu 6 . 16 21 ddd uuu4 . 2 1 ud 2 . 14 2 ud 076 . 0 5 . 31 100 100 4 . 2 100 0 0 1 1 n bd s s x u 451 . 0 5 . 31 100 100 2 . 14 100 0 0 1 2 n bd s s x u （7）220kv 聯絡變壓器的電抗標么值計算 已知：， ，mvasn360000mvas

46、b1001 .12% 21 u 1 3% 12u 8 . 18% 32 u 65 . 2 ) 8 . 1812 1 . 12( 2 1 %)%( 2 1 % 3231211 uuuu 45 . 9 )12 8 . 18 1 . 12( 2 1 %)%( 2 1 % 3132212 uuuu 35 . 9 ) 1 .12 8 . 1812( 2 1 %)%( 2 1 % 2132313 uuuu 1 1 %2.65100 0.00736 100100360 b n us x s 2 2 %9.45100 0.026 100100360 b n us x s 3 3 %9.35100 0.026

47、100100360 b n us x s 3.4.33.4.3 發電廠電氣一次部分各短路點短路電流計發電廠電氣一次部分各短路點短路電流計算算 110kv 0.0875 0.1560.75 0.333 0.0875 0.1560.75 0.451 0.026 0.06 0.0260.00736 0.0473 0.0397 0.025 0.40 0.025 0.0397 0.04730.0473 0.0397 0.025 0.400.40 0.025 0.0397 0.0473 220kv 0.44 e1 e1e2 e3e14 e1e5e6 k3 k1 k6 k7 k8 k5 k4 k2 k9 0

48、.40 圖 3-1 發電廠等值電路圖 （1） 點短路即 220kv 母線處短路 1 k 5 2 67 1 1 2 圖 3-2 點短路等值電路圖 1 k 1212 0.1560.08750.2435xxxx 15678910111213 1 ()/()()/()(0.03970.0473)0.022 4 xxxxxxxxx 星角變換： 514 16514 14 0.033 0.44 0.0330.441.14 0.022 xx xxx x 515 17515 14 0.033 0.022 0.0330.0220.0567 0.44 xx xxx x 發電機 g1、g2 相對短路點的計算電抗為：

49、1 11 100/0.85 0.24350.2864 100 n js b s xx s 發電機 g3、g4 、g5、g6 相對短路點的計算電抗為： 2 217 44300/0.85 0.05670.80 100 n js b s xx s 220kv 系統相對短路點計算電抗為： 3 16 11 0.877 1.14 js x x （2）點短路即 220kv 母線處短路 2 k 18 圖 3-3 點短路等值電路圖 2 k 181234 1 ()/()(0.08750.156)0.122 2 xxxxx 192067 11 0.03970.04730.0435 22 xxxx 21185 0.1

50、220.0330.155xxx 發電機 g1、g2 相對短路點的計算電抗為： 1 121 22 100/0.85 0.1550.365 100 n js b s xx s 發電機 g3、g4、 g5、g6 相對短路點的計算電抗為： 2 219 2300/0.85 0.04350.307 100 n js b s xx s 220kv 系統對短路點計算電抗為： 3 14 11 2.272 0.44 js x x （3）點短路即 1#主變壓器低壓側短路 3 k 18 圖 3-4 點短路等值電路圖 3 k 1234 0.1560.08750.2435xxx 13678910111213 1 ()/(

51、)/()/()0.03970.04730.022 4 xxxxxxxxx 514 16514 13 0.033 0.44 0.0330.441.14 0.022 xx xxx x 515 15515 14 0.033 0.022 0.0330.0220.0567 0.44 xx xxx x 3 121615 111111 1 ()1 ()0.044 0.24351.140.0567 x xxx 3 1 12 0.044 0.181 0.2435 x c x 3 2 15 0.044 0.776 0.0567 x c x 3 3 16 0.044 0.0386 1.14 x c x 32 0.0

52、3860.08750.126xxx 1 1 0.126 0.696 0.181 d x x c 2 2 0.126 0.162 0.776 d x x c 3 3 0.126 3.26 0.0386 d x x c 發電機 g1 相對短路點的計算電抗為： 1 11 100/ 0.85 0.1560.184 100 n js b s xx s 發電機 g2 相對短路點的計算電抗為： 2 21 100/0.85 0.6960.818 100 n jsd b s xx s 發電機 g3、g4 、g5、g6 相對短路點的計算電抗為： 2 32 44 300/0.85 0.1622.287 100 n

53、jsd b s xx s 220kv 系統相對短路點的計算電抗為： 1 3 11 0.306 3.26 jss d x x （4）點短路即 3#主變壓器低壓側短路 4 k 12 圖 3-5 點短路等值電路圖 4 k 121234 ()/()0.122xxxxx 15891011121389 11 /0.0870.029 33 xxxxxxxxx 13512 0.1220.0330.155xxx 14 0.44x 3 131415 111111 1 ()1 ()0.023 0.1550.440.029 x xxx 3 1 13 0.023 0.148 0.155 x c x 3 2 14 0.0

54、23 0.0523 0.44 x c x 3 3 15 0.023 0.793 0.029 x c x 36 0.0230.03970.0627xxx 1 1 0.0627 0.424 0.148 d x x c 2 2 0.0627 1.20 0.0523 d x x c 3 3 0.0627 0.079 0.793 d x x c 發電機 g1、g2 相對短路點的計算電抗為： 1 11 22 100/0.85 0.4240.998 100 n jsd b s xx s 發電機 g3 相對短路點的計算電抗為： 3 37 300/0.85 0.04730.167 100 n js b s xx

55、 s 發電機 g4、 g5 、g6 相對短路點的計算電抗為： 43 33 300/0.85 0.0790.836 100 n jsd b s xx s 220kv 系統相對短路點的計算電抗為： 1 2 1 0.833 jss d x x （5）點短路即聯絡變壓器低壓側短路 5 k 16 15 15 15 圖 3-6 點短路等值電路圖 5 k 161234 ()/()0.122xxxxx 18165 0.1220.0260.148xxx 星角變換： 17678910111213 10.087 0.022 4 xxxxxxxxx 14 0.44x 517 17517 14 0.037 xx xxx

56、 x 514 14514 17 0.595 xx xxx x 3 141718 111111 1 ()1 ()0.00.028 0.5950.0370.148 x xxx 3 1 18 0.028 0.189 0.148 x c x 3 2 14 0.028 0.047 0.595 x c x 3 3 17 0.028 1.273 0.022 x c x 315 0.0280.0260.054xxx 1 1 0.054 0.286 0.189 d x x c 2 2 0.054 1.15 0.047 d x x c 3 3 0.054 0.042 1.273 d x x c 發電機 g1、g2

57、 相對短路點的計算電抗為： 1 12 22 100/0.85 0.2860.673 100 n jsd b s xx s 發電機 g3、g4、 g5、g6 相對短路點的計算電抗為： 2 24 44 300/0.85 0.0420.593 100 n jsd b s xx s 220kv 系統相對短路點的計算電抗為： 3 2 11 0.87 1.15 js d x x （6）點短路即 1#發電機高壓廠用變壓器低壓側短路 6 k 要計算點短路時各電源對短路點的計算電抗，先要計算點短路時各電源 6 k 3 k 對短路點的轉移電抗，由前面計算知： ， 1 0.156x 1 0.696 d x 2 0.

58、162 d x 3 3.26 d x 點短路計算： 6 k 圖 3-7 點短路等值電路圖 6 k 4 1231 11111111 1 ()1 ()0.071 0.1560.6960.1623.26 ddd x xxxx 4 1 1 0.071 0.10 0.696 d x c x 4 2 2 0.071 0.432 0.162 d x c x 4 3 3 0.071 0.021 3.26 d x c x 4 0.0710.750.82 b xxx 1 1 0.82 8.2 0.1 d x x c 2 2 0.82 1.90 0.432 d x x c 3 3 0.82 39.05 0.02 d

59、 x x c 1 4 0.82 1.83 0.448 x x c 發電機 g1 相對短路點的計算電抗為： 1 11 100/0.85 1.832.153 100 n js b s xx s 發電機 g2 相對短路點的計算電抗為： 1 21 100/0.85 8.29.65 100 n jsd b s xx s 發電機 g3、g4 、g5、g6 相對短路點計算電抗為： 2 32 44300/0.85 1.9026.82 100 n jsd b s xx s 220kv 系統相對短路點計算電抗為： 3 3 1 0.025 js d x x （7）點短路即 1#，2#發電機啟動/備用變壓器低壓側短路

60、 7 k 15 15 15 圖 3-8 點短路等值電路圖 7 k 161234 ()/()0.122xxxxx 17678910111213 ()/()/()/()0.022xxxxxxxxx 星角變換： 514 14514 17 0.033 0.44 0.0330.441.14 0.022 xx xxx x 517 17517 14 0.033 0.022 0.0330.0220.0567 0.44 xx xxx x 3 161417 111111 1 ()1 ()0.0374 0.1220.9910.049 x xxx 3 1 16 0.0374 0.306 0.122 x c x 3 2