大型火電廠電氣主接線設計摘要由發電、變電、輸電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統。它的功能是將自然界的一次能源通過發電動力裝置轉化成電能，再經輸、變電系統及配電系統將電能供給到各負荷中心。電氣主接線是發電廠、變電所電氣設計的首要局部，也是構成電力系統的重要環節。主接線確實定對電力系統整體及發電廠、變電所本身的運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關。并且對電氣設備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經滲透到社會、經濟、生活的各個領域，而在我國電源結構中火電設備容量占總裝機容量的75%。本文是對配有2臺300MW和兩臺600MW汽輪發電機的大型火電廠一次局部的初步設計，主要完成了電氣主接線的設計。包括電氣主接線的形式的比擬、選擇；主變壓器、啟動/備用變壓器和高壓廠用變壓器容量計算、臺數和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設備的選擇與校驗;并作了變壓器保護。關鍵詞：火力發電廠；電氣局部；變壓器；主接線設計；電氣設備。目錄發電廠課程設計任務書.................................4主接線的設計...............................................42.1主接線的設計原那么..............................................4主接線的設計依據..............................................5主接線設計的根本要求...........................................5主接線的根本形式...............................................6...............................................7廠用電的設計.................................................83.1廠用電........................................................8廠用電的分類..................................................93.3廠用電的設計要求..............................................103.4廠用電的設計原那么..............................................103.5廠用電源的選擇................................................103.6廠用變壓器的選擇..............................................113.7廠用電的接線形式..............................................123.8本設計的廠用電設計............................................12短電流的計算................................................14短路電流計算的目的............................................14短路電流計算條件..............................................14計算步驟......................................................154.4短路電流計算方法..............................................164.5短路電流非周期分量的近似計算..................................244.6短路電流沖擊值及全電流最大有效值計算..........................25主要電氣設備選擇............................................25選擇設計的一般規定............................................26斷路器........................................................31負荷開關和隔離開關............................................33高壓熔斷器....................................................33限流電抗器....................................................34電纜..........................................................366總結..........................................................377參考文獻1、發電廠課程設計任務書設計題目：大型火電廠電氣主接線設計設計原始資料：1火電機組300MW〔Ue=10.5KVCOS&=09為2臺〕火電機組600MW〔Ue=18KVCOS&=09為2臺〕2、廠用電為總容量7%3、4臺主變,一臺聯絡變。4、500KV2回出線5、220KV5回出線設計內容：1、對電氣主接線進行論述2、選擇電氣主接線方式，并說明3、對主接線主要電氣設備選型計算，校驗計算*4、主要點短路電流計算*5、對主變保護進行論述6．對廠用電設計〔6KV段〕。設計要求：1、主接線論證，方案比擬2、主接線設計正確3、設備選型科學并有依據4、圖紙標準5、獨立完成6、參閱相關資料2、主接線的設計2.1主接線的設計原那么電氣主接線是發電廠、變電所電氣設計的首要局部，也是構成電力系統的重要環節。主接線確實定對電力系統整體及發電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備的選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。因此，必須正確處理好各個方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經濟比擬，合理確定主接線方案。主接線的設計依據1、主接線的設計，直接關系到全站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置確實定，關系著電力系統的平安、穩定、靈活和經濟運行。

2、對于220KV電壓等級的配電裝置的接線，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、橋型接線和多角型接線等〕。應根據出線的回路數酌情選用。主接線設計的根本要求主接線應滿足可靠性、靈活性和經濟性三項根本要求。一、可靠性具體要求：⑴、斷路器檢修時，不宜影響對系統的供電。⑵、斷路器母線故障時以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數和停電時間，并要保證對一級負荷及全部或大局部二級負荷供電。⑶、盡量防止發電廠、變電所全部停電的可能性。⑷、大機組超高壓電氣主接線應滿足可靠性的特殊要求。二、靈活性主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。⑴、調度時，應可以靈活地投入和切除發電機、變壓器和線路，調整電源和負荷，滿足系統在事故運行方式，檢修運行以及特殊運行方式下系統調度的要求。⑵、檢修時，可以方便地停運斷路器，母線及其繼電保護設備，運行平安檢修而不影響電力網的運行和對用戶的供電。⑶、擴建時，可以的從初期接線過度到最終接線。三、經濟性主接線在滿足可靠性、靈活性的前提下作到經濟合理。⑴、投資省⑵、占地面積小⑶、電能損耗少主接線的根本形式1〕單母線及其分段或帶旁路的單母線接線A單母線：特點是整個配電裝置只有一組母線，所有電源和出線都在同一組母線上。有簡單、清晰、設備少、投資少、運行操作且有利于擴建等優點，但可靠性及靈活性較差。適用于出線較少、電壓等級較低6~10kv的配電裝置。B單母線分段：段數分得越多，故障是造成的停電范圍越小，但使用的斷路器的數量越多，且配電裝置和運行也越復雜，通常以2~3段為宜。這種接線廣泛用于中、小容量發電廠和變電站的6~10kv接線中。C單母線帶旁路接線：斷路器經過長期運行和切斷數次短路電流后都需要檢修。為了能使采用單母線分段的配電裝置檢修斷路器時，不至中斷該回路供電，可采用單母線分段帶有專用旁路斷路器的旁路母線接線，這可以極大地提高供電的可靠性，但會增加愛一臺旁路斷路器的投資。2〕雙母線及其分段或帶旁路的雙母線接線A雙母線：有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用，任一電源和出線的電路都經過一臺斷路器和兩組母線隔離開關分別與兩組母線連接，提高可靠性和靈活性。便于擴建，但接線比擬復雜，隔離開關數目多，增大投資。適用于A：35-60KV出線數目超過8回；B：110-220KV出線數目為5回以上。B雙母線分段：為縮小母線故障的影響范圍，用分段斷路器將工作母線分段，每段用母聯斷路器與備用母線相連，有較高的可靠性和靈活性，但投資較多。適用于配電裝置進出線總數達10-14回時，一組母線分段，配電裝置進出線總數達15回以上時，兩組母線分段。C雙母線帶旁路接線：雙母線接線可以用母聯斷路器臨時代替出現斷路器工作，但出線數目較多時，母聯斷路器經常被占用，降低了工作的可靠性和靈活性，為此可以設置旁路母線。3)一臺半斷路器接線每一路經一臺斷路器接至一組母線，兩回路間設一聯絡斷路器，形成一個

“串〞，兩回路共用三臺斷路器。接線特點：A：3/2接線兼有旁路環行接線和雙母線接線的優點，有高的可靠性和靈活性。B：與雙母線帶旁路相比它的配電裝置結構簡單，占地面積小，土建投資少。C：隔離開關僅做隔離電源用，不易產生誤操作。出線回路數大于4回，為使其出線斷路器檢修時不停電，擬采用單母線分段帶旁路接線或雙母線帶旁路接線。本圖采用雙母線帶旁路接線。以2臺300MW機組按發電機—變壓器單元接線形式接至220kV母線上。500kV負荷容量大，為保證可靠性，有多種接線形式，經定性分析篩選后，可選用的方案為雙母線帶旁路接線和一臺半斷路器接線。本圖采用一臺半斷路器接線。以2臺600MW機組按發電機—變壓器單元接線形式接至500kV母線上。通過聯絡變壓器與220kV連接，并通過一臺三繞組變壓器聯系220kV及10kV電壓，以提高可靠性，相互交換功率。本設計的主線路圖普通雙母線帶旁路母線的接線〔接220KV〕3/2斷路器接線〔接500KV〕3、廠用電的設計3.1廠用電發電廠中為了保證主要設備正常運行設置了許多輔助機械設備，它們大都是由電動機拖動的。數量多，容量大小不等，這些電動機以及運行、操作、試驗、修配、照明等用電設備的總耗電量，統稱為廠用電或自用電。廠用電系統的可靠性，對發電廠乃至整個電力系統的可靠運行都有直接的影響。任何情況下，廠用電都是最重要的負荷，必須能滿足發電廠正常運行、事故處理和檢修試驗等的需求，盡量縮小廠用電系統發生故障時的影響范圍，防止因此造成全廠停電事故。廠用電耗電量占同一時期發電廠全部發電量的百分數，稱為廠用電率。一般凝汽式火電廠廠用電率為5%~8%，熱電廠為8%~10%，水電廠為0.5%~2%。廠用電率是發電廠的一項重要經濟指標。降低廠用電率即可降低發電本錢，增大對系統的售電量，有著巨大的經濟效益。3.2廠用電的分類〔1〕I類負荷短時停電會造成人身傷亡或設備平安，機組停運或出力降低的負荷。如火電廠中的給水泵、凝結水泵、循環水泵、吸風機、送風機、給粉機以及水電廠中的調速器、壓油泵、潤滑油泵等。通常設置兩套設備，互為備用，分別接到兩個獨立電源的母線上。要求有兩個電源供電，采取自動投入方式。〔2〕II類負荷允許短時停電(幾秒至幾分鐘)，但較長時間的停電有可能損壞設備或影響機組的正常運行。如火電廠中的輸煤設備、工業水泵、疏水泵、灰漿泵和化學水處理設備，水電廠中的吊車、整流設備、漏油泵等。Ⅱ類負荷一般由兩段母線供電，采用手動切換。〔3〕III類負荷允許較長時間停電而不會直接影響生產。如試驗室、油處理室及中央修配廠的用電設備等。由一個電源供電。〔4〕事故保安負荷在200MW及以上機組的大容量電廠中，自動化程度較高，要求在事故停機過程中及停機后的一段時間內，仍必須保證供電，否那么可能引起主要設備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身平安的負荷，稱為事故保安負荷。〔5〕不間斷供電負荷在機組運行期間，以及正常或事故停機過程中，甚至在停機后的一段時間內，需要連續供電并具有恒頻、恒壓特性的負荷，稱為不間斷供電負荷。3.3廠用電的設計要求(1)各機組的廠用電系統應是獨立的(2)全廠性公用負荷應分散接入不同機組的廠用母線或公用負荷母線(3)充分考慮發電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動(備用)電源能在短時內投入。(4)充分考慮電廠分期建設和連續施工過程中廠用電系統的運行方式，特別要注意對公用負荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設置。(5)200MW及以上機組應設置足夠容量的交流事故保安電源。當全廠停電時，可以快速啟動和自動投入向保安負荷供電。3.4廠用電設計原那么廠用電的設計原那么與主接線的設計原那么根本相同，主要有：〔1〕接線應保證對廠用負荷可靠和連續供電，使發電廠主機平安運轉。〔2〕接線應靈活的適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求。〔3〕廠用電源的對應供電性。〔4〕設計還應適當注意其經濟性和開展的可能性并積極慎重的采用新技術、新設備，使廠用電接線具有可行性和先進性。〔5〕在設計廠用電接線時，還應對廠用電的電壓等級、中性點接地方式、廠用電源及其引線和廠用電接線形式等問題，進行分析和論證。廠用電源選擇〔1〕廠用電電壓等級確實定：廠用電供電電壓等級是根據發電機的容量和額定電壓、廠用電動機的額定電壓及廠用網絡的可靠、經濟運行等諸方面因素，經技術、經濟比擬后確定。為了簡化廠用電接線，且使運行維護方便，廠用電電壓等級不宜過多。在發電廠和變電站中，低壓廠用電壓常采用400V，高壓廠用電壓有3、6、10kV等。因為發電機的額定容量為200MW，確定廠用電電壓等級采用6kV的等級。〔2〕廠用電系統接地方式：廠用變采用不接地方式，高壓和低壓都為三角電壓，當容量較小的電動機采用380V時，采用二次廠用變，將6kV變為380V，中性點直接接地；啟備變采用中性點直接接地，高壓側為星型直接接地，低壓側為三角電壓。〔3〕廠用工作電源引接方式：因為發電機與主變壓器采用單元接線，高壓廠用工作電源由該單元主變壓器低壓側引接。〔4〕廠用備用電源和啟動電源引接方式：采用兩臺啟備變，獨立從220kV母線引至啟備變，啟備變采用低壓側雙繞組分裂變壓器。〔5)確定廠用電系統：廠用電系統采用如圖方案一和方案二，廠用電在兩個方案中都是一樣。1)廠用電主變選擇原那么：1、變壓器、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、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、阻抗電壓及調壓型式的選擇，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常用機械及設備能從電源獲得足夠的功率。火電廠備用廠用變壓器的設置原那么電廠類型廠用高壓變壓器廠用低壓變壓器一般電廠6臺以下設1臺備用6臺及以上設2臺備用8臺以下設l臺備用8臺及以上設2臺備用機、爐、電單元控制5臺以下設1臺備用5臺及以上設2臺備用8臺以下設1臺備用8臺及以上設2臺備用單機容量大于或等于200MW電廠3臺及以下設1臺備用3臺以上每2臺設1臺備用每2臺設1臺備用；大于或等于300MW每臺機組設1臺備用廠用電的接線形式為了保證廠用電系統的供電可靠性和經濟性，高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原那么，即將高壓廠用母線按鍋爐臺數分成假設干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對應的發電機組供電。每臺鍋爐的重要輔助機械設備(如引風機、送風機)各裝設2臺，在鍋爐滿負荷時，必須同時投入運行，所以可將它們接在同一段母線上。但每臺汽輪機均裝設2臺循環水泵和凝結水泵，其中一臺純屬備用，故允許分別接在不同母線段上。全廠公用負荷，應根據負荷功率及可靠性的要求，分別接到各段母線上，各段母線上的負荷應盡可能均勻分配。當公用負荷大時，可設公用母線段。對于400t/h及以上鍋爐,每臺鍋爐設兩段高壓廠用母線。按鍋爐分段接線特點①假設某一段母線發生故障，只影響其對應的一臺鍋爐的運行，使事故影響范圍局限在一機一爐；②廠用電系統發生短路時，短路電流較小，有利于電氣設備的選擇；③將同一機爐的廠用電負荷接在同一段母線上，便于運行管理和安排檢修。3.8本設計的廠用電設計兩臺300WM的機組與兩臺600WM的機組的廠用電系統是獨立的。300WM機組采用單獨設置二段公用負荷母線，集中供全廠公用負荷用電，該公用母線段正常由啟動備用變壓器供電。如下圖。300WM機組的廠用電接線形式優點：公用負荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。缺點：由于公用負荷集中，并因啟動備用變壓器要用工作變壓器作備用(假設無第二臺啟動備用變壓器作備用時)，因此，啟動備用變壓器和工作變壓器均較方案I變壓器的容量大，配電裝置也增多，投資較大。600WM機組采用設置1臺高壓廠用分裂低壓繞組變壓器T1AB、兩臺三相雙繞組啟動備用變壓器Tfal、Tfa2，啟備變平時帶公用負荷。如下圖。600WM機組的廠用電接線形式特點：高工變不帶公用負荷，故其容量較小。正常運行時兩臺啟備變壓器各帶一段公用母線，兩段公用母線分開運行。兩臺啟備變壓器是互為備用的。兩臺300WM的機組與兩臺600WM的機組的廠用電系統之間有聯絡變壓器相連。作為負荷備用和事故備用。4、短電流的計算短路電流計算的目的在發電廠和變電所電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環節。其計算的目的的主要有以下幾個方面：〔1〕在選擇電氣主接線時，為了比擬各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，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狀況下都能平安、可靠的工作。同時又力求節約資金，這就需要按短路情況進行全面校驗。〔3〕在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線相間和相對地平安距離。〔4〕在選擇繼電保護方式和進行整定計算，需以各種短路時的短路電流為依據。〔5〕接地裝置的設計，也需用短路電流。短路電流計算條件1．根本假定：〔1〕正常工作時，三相系統對稱運行〔2〕所有電流的電動勢相位角相同〔3〕電力系統中所有電源均在額定負荷下運行〔4〕短路發生在短路電流為最大值的瞬間〔5〕不考慮短路點的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計〔6〕不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流〔7〕元件的技術參數均取額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍〔8〕輸電線路的電容略去不計2．一般規定〔1〕驗算導體電器的動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程設計規劃容量計算，并考慮電力系統遠景的開展方案。〔2〕選擇導體和電器用的短路電流，在電器連接的網絡中，應考慮具有反應作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流影響。〔3〕選擇導體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流最大地點〔4〕導體和電器的動穩定、熱穩定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。計算步驟在工程設計中，短路電流的計算通常采用實用曲線法。現將其計算步驟簡述如下：1、選擇計算短路點。2、畫等值網絡〔次暫態網絡〕圖：〔1〕首先去掉系統中所有負荷分支、線路電容、各元件的電阻，發電機電抗用次暫態電抗〔2〕選取基準容量和基準電壓〔一般取各級的平均電壓〕。〔3〕將各元件電抗換算為同一基準值的標么電抗。〔4〕繪出等值網絡圖，并將各元件電抗統一編號。3、化簡等值網絡：為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗。4、求計算電抗。5、由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標么值〔運算曲線只作到=3.5〕。6、計算無限量大容量〔或3〕的電源供給的短路電流周期分量。7、計算短路電流周期分量有名值和短路容量。8、計算短路電流沖擊值。9、計算異步電動機供給的短路電流。10、繪制短路電流計算結果表〔參見表4-1〕。短路電流計算方法現將短路計算方法和所使用的公式、圖表簡介如下：表4-1短路電流計算結果表(參考格式)短路點編號基值電壓Ub(Kv)基值電流Ib(Kv)支路名稱支路計算電抗〔標么值〕額定電流(kA)0s短路電流周期分量穩態短路電流短路電流沖擊值〔kA〕全電流最大有效值(kA)短路容量(MVA)標么值有名值〔kA〕標么值有名值(kA)標么值有名值〔kA〕公式d-1××kV系統××kV系統××發電機.．小計d-2××kV系統××kV系統××發電機.．小計d-3××kV系統××kV系統××發電機..小計標么值換算在實際電力系統接線中，各元件的電抗表示方法不統一，基值也不一樣。如發電機電抗，廠家給出的是以發電機額定容量和額定電壓為基值的標么電抗值；變壓器的電抗，廠家給出的是短路電壓百分值；而輸電線路的電抗，通常是用有名值表示的。為此，短路計算的第一步是將各元件電抗換算為同一基值的標么電抗。常用的基值見表4-2，電抗換算公式見表4-3、表4-4。表4-2常用基準值電氣量關系式基準值〔MVA〕100(或1000，或某元件的額定容量)(kV)37115230345(kA)1325301190表4-3常用設備電抗換算公式①設備名稱廠家所給參數有名值〔〕標么值〔以、為基準值〕發電機變壓器②電抗器線路〔〕系統電抗系統短路容量S與系統連接的斷路器開斷容量從基值換算到基值表內各代號有名值的單位有X該式用于雙繞組變壓器，其他型式變壓器電抗計算網絡的等值變換和簡化在工程計算中，常采用以下方法化簡網絡網絡等值變換等值變換的原那么，是在網絡變化前后，應使未被變化局部的狀態〔電壓和電流分布〕保持不變。常用的網絡變換方法和公式列于表4-5和表4-6。利用網絡的對稱性化簡網絡在網絡化簡中，常遇到短路點對稱的網絡，利用對稱關系，并依照以下原那么可使網絡簡化。對電位相等的節點，可直接相連。等電位節點之間的電抗可短接后除去。并聯電源支路的合并對于n個并聯電源支路，可用下式求等值電勢和電抗式中——為各支路的電納，。分裂電源和分裂短路點在網絡簡化中，可將連在一個電源點上的各支路拆開。拆開后的各支路電抗，分別接于與原來電勢相等的電源點上，其支路電抗值不變。同樣，也可將接于短路點的各支路拆開，拆開后各支路仍帶有原來的短路點。分布系數法對于具有幾個電源支路并聯，又經一公共支路連到短路點的網絡〔如圖4-1所示〕，欲求各電源與短路點之間的轉移電抗，那么使用分布系數法較為簡便。即將各電源供出的短路電流Im與短路點總短路電流Id之比值，分別稱為各電源支路的分布系數，用下式表示〔m=1,2,…，n〕由于所有電源支路分布系數之和等于1，所以分布系數又可用電抗表示為式中——為n個電源支路的并聯電抗〔不包括公共支路電抗〕；——為各電源支路電抗。對于任一電源m與短路點d之間的轉移電抗那么可用下式求出：〔m=1,2,…，n〕式中——各電源到短路點之間的總電抗〔包括公共之路〕。單位電流法這種方法也是工程設計中較常使用的方法。因為在線性網絡中，轉移電抗是恒定的，它僅與每個元件電抗值及網絡結構有關，而與加在各電源支路的電勢值無關，所以在計算轉移電抗時可以假設各電源電勢相等。利用單位電流法求轉移電抗現舉例說明如下：在圖4-2中假定：，那么，，，，故各支路轉移電抗分別為：等值電源的歸并在工程計算中，為進一步簡化網絡，減少計算工作量，常將短路電流變化規律相同或相近的電源，歸并為一個等值電源，歸并的原那么是：距短路點電氣距離大致相等的同類型發電機可以合并；至短路點的電氣距離較遠，〉的同一類型或不同類型的發電機也可以合并；直接接于短路點的發電機一般予以單獨計算；無限大功率的電源應單獨計算。三相短路電流周期分量的計算求計算電抗是將各電源與短路點之間的轉移電抗歸算到以各供電電源〔等值發電機〕容量為基值的電抗標么值。可用下式歸算：〔m=1,2,…，n〕式中——為第m個電源等值發電機的額定容量〔MVA〕；——為第m個電源與短路點之間的轉移電抗〔標么值〕；——為第m個電源至短路點的計算電抗。無限大容量電源的短路電流計算由無限大容量電源供給的短路電流，或計算電抗時的短路電流，可以認為其周期分量不衰減。短路電流標么值由下式計算：其有名值為〔kA〕〔kA〕式中——為無限大容量電源到短路點之間的總電抗〔標么值〕；——0秒鐘短路電流周期分量〔kA〕；——0秒鐘短路電流〔kA〕；——無窮大時間的短路電流〔kA〕。通常使用實用運算曲線法。運算曲線是一組短路電流周期分量與計算電抗短路時間t的變化關系曲線，即，所以根據各電源的計算電抗，查相應的運算曲線(圖4-3~圖4-11)，可分別查出對應于任何時間t的短路電流周期分量標么值。并由下式求出有名值〔KA〕〔m=1,2,…，n〕式中——第m個電源，短路后第t秒鐘短路電流周期分量有名值；——第m個電源等值發電機額定容量〔MVA〕。〔kA〕式中——有限功率電源供給的短路電流周期分量標么值；——無限大功率電源供給的短路電流標么值；——短路點t秒短路電流周期分量有效值〔KA〕。4.5短路電流非周期分量的近似計算〔kA〕式中——ts鐘短路電流非周期分量有名值〔KA〕；——短路點等效時間常數〔s〕。對于等效時間常數，我國推薦值如表4-7。表4-7不同短路點Ta的推薦值短路地點Ta〔s〕短路地點Ta〔s〕汽輪發電機端水輪發電機端高壓母線(主變100MVA以上)高壓母線〔主變10~100MVA〕遠離發電廠的地點發電機出線電抗器短路電流沖擊值及全電流最大有效值計算短路電流最大峰值出現在短路后約半個周期時，當f=50Hz時，發生在短路后0.01s，該峰值稱為短路電流沖擊值短路全電流最大有效值為:〔kA〕式中——短路電流沖擊系數對于沖擊系數Kch，如果電路只有電抗，那么=，Kch=2；如果電路只有電阻=0，Kch=1；所以可知。工程設計中，我國對Kch推薦值如表4-8表4-8我國推薦的沖擊系數Kch短路地點Kchich(kA)Ich(kA)發電機端發電廠高壓側母線遠離發電廠的地點〔變電所〕在電阻較大〔〕的電路5主要電氣設備選擇5.1選擇設計的一般規定1、一般原那么應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景開展的需要；應按當地環境條件校核；應力求技術先進和經濟合理；選擇導體時應盡量減少品種；擴建工程應盡量使新老電器型號一致；選用的新產品，均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。2、有關的幾項規定導體和電器應按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動、熱穩定，并按環境條件校核電器的根本使用條件。在正常運行條件下，各回路的持續工作電流，應按表5-1計算。驗算導體和電器時，所有短路電流的有關規定見(4-1)節。表5-1各回路持續工作電流回路名稱計算公式發電機或同期調相機回路=三相變壓器回路=母線分段斷路器或母聯斷路器回路一般為該母線上最大一臺發電機或一組變壓器的持續工作電流母線分段電抗器回路按該母線上事故切除最大一臺發電機時，可能通過電抗器的電流計算。一般取該臺發電機50～80％分裂電抗器回路一般按發電機或主變壓器額定電流的70％計算主母線按潮流分布情況計算饋電回路=其中，P應包括線路損耗，及事故時轉移過來的負荷。當回路中裝有電抗器時，按電流的額定電流計算電動機回路=注：1.、、等均指設備本身的額定值。2.各標量的單位為：(A),(kV),(kW),(kVA)。〔3〕驗算導體和110kV以下電纜短路熱穩定時，所有的計算時間，一般采用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間。如主保護有死區時，那么應采用能對該死區起作用的后備保護動作時間，并采用相應處的短路電流值。電器和110kV及以上充油電纜的短路電流計算時間，一般采用后備保護動作時間加相應的斷路器全分閘時間。斷路器全分閘時間包括斷路器固有分閘時間和電弧燃燒時間。〔4〕驗算短路熱穩定時，導體的最高允許溫度可參照表5-2值。表5-2導體或電纜的長期允許工作溫度和短路時的允許最高溫度導體種類和材料短路時導體允許最高溫度〔℃〕導體長期允許工作溫度〔℃〕熱穩定系數值母線鋁銅20030070708717110kv油浸紙絕緣電纜鋁芯銅芯2002206060951656kv油浸紙絕緣電纜及10kv不滴流電纜鋁芯銅芯200220656590150交聯聚乙烯絕緣電纜鋁芯銅芯200230909080135聚氯乙烯絕緣電纜鋁芯銅芯130130656565100(5)驗算短路動穩定時，硬導體的最大應力不應大于表5-3所列數值。重要回路的硬導體應力計算，還應考慮共振的影響。表5-3硬導體的最大允許應力(P)材料硬銅硬鋁鋼最大允許應力13710669106157106(6)環境條件。選擇導體和電器時，應按當地環境條件校核。當氣溫、風速、濕度、污穢、海拔、地震、覆冰等環境條件超出一般電器的根本使用條件時，應通過技術經濟比擬后分別采用以下措施：向制造部門提出補充要求，訂制符合當地環境條件的產品。在設計或運行中采用相應的防護措施，如采用屋內配電裝置、水沖洗、加減震器等。選擇導電和電器時所用的環境溫度，一般采用表5-4所列數值。電器允許使用的環境溫度如表5-5。表5-4選擇導體和電器時所用的環境溫度〔℃〕類別安裝地點環境溫度最高最低裸導體屋外最熱月平均最高溫度屋內該處通風設計溫度。當無資料時，可取最熱月平均最高溫度加5〔℃〕電纜屋外電纜溝最熱月平均最高溫度年最低溫度屋內電纜溝該處通風設計溫度。當無資料時，可取最熱月平均最高溫度電纜隧道該處通風設計溫度。當無資料時，可取最熱月平均最高溫度電器屋外年最高溫度年最低溫度屋內電抗器該處通風設計溫度屋內及其他電器該處通風設計溫度。當無資料時，可取最熱月平均最高溫度加5〔℃〕表5-5電器允許使用的環境溫度〔℃〕設備工程絕緣子隔離開關斷路器電流互感器電壓互感器變壓器電抗器熔斷器電力電容器支柱穿墻環境溫度〔℃〕額定40404025最高40404040最低－40－30－30－－40－40對安裝在海拔高度超過1000m地區的電器的外絕緣應予加強。當海拔高度超過1000m，一般選用高原型產品或需要外絕緣提高一級的產品。在海拔高度3000m以下的地區，220kV及以下的配電裝置，也可選用磁吹避雷器來保護一般電器的外絕緣。對于現有110kV及以下的電器，因為大多數電器的外絕緣，留有一定的裕度，故可使用在海拔2000m以下的地區。導體和電器選擇和校驗工程在選擇導體和電器時，一般按表5-7所列各項進行選擇校驗。表5-7導體和電器的選擇與校驗工程工程電器正常工作條件短路條件環境條件其他額定電壓額定電流(kV)開斷容量(A)準確等級二次負荷動穩定動穩定溫度海拔高度斷路器負荷開關隔離開關熔斷器電抗器電流互感器電壓互感器支持絕緣子穿墻套管導線電纜√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○用于切斷長線時應校驗過電壓選擇保護熔斷特性選擇電抗百分值電暈及允許電壓校驗允許電壓校驗“√〞表示選擇工程，“○〞代表校驗、校核工程。2.封閉電器的選擇與校驗工程與斷路器的相同。以下會舉幾個例子說明。5.2斷路器斷路器型式的選擇，除需滿足各項技術條件和環境條件外，還應考慮便于安裝調試和運行維護，并經技術經濟比擬后才能確定。根據當前我國生產制造的情況，電壓6～220Kv的電網一般選用少油短路器；電壓110～330Kv的電網，當少油斷路器技術條件不能滿足要求時，可選用六氟化硫或空氣斷路器；大容量機組采用封閉母線時，如果需要裝設斷路器，宜選用發電機專用斷路器。斷路器選擇的具體技術條件簡述如下：〔1〕電壓：Ug〔電網工作電壓〕Un。〔2〕電流：Ig。max〔最大持續工作電流〕In。由于高壓開斷電器沒有連續過載的能力，在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續工作電流的要求，即最大持續工作電流Ig。max。當斷路器使用的環境溫度高于設備最高允許環境溫度，即高于+400C〔但不高于+600C〕時，環境溫度每增高10C，建議減少額定電流In的1.8%；當使用環境溫度低于+400C時，環境溫度每降低10C，建議增加額定電流的0.5%，但其最大過負荷不得超過20%In。〔3〕開斷電流〔或開斷容量〕：Id。tIbr〔或SSkd〕式中Id。t——短路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量；S——斷路器t秒的開斷容量；Ibr——斷路器的額定開斷電流；Skd——斷路器額定開斷容量。斷路器的實際開斷時間t，為繼電保護主保護動作時間與斷路器固有分閘時間之和。固有分閘時間，見后文表5-25～表5-29.由于電力系統大容量機組的出現，快速保護和高速斷路器的使用，在靠近電源點的短路點〔如發電機回路、發電機電壓配電裝置、高壓廠用配電裝置、發電廠及樞紐變電所的高壓配電裝置等〕，計算的短路電流非周期分量可能超過周期分量幅值的20%。此時應向制造部門咨詢斷路器的開斷性能，或要求制造部門做補充試驗。裝有自動重合閘裝置的斷路器，應考慮重合閘對額定開斷電流的影響。某些型式的斷路器重合閘后的開斷電流達不到額定值，在選用時應以制造部門提供的為準。由于少油斷路器開斷開展性故障的性能較差、空氣斷路器開斷近區故障的性能較差，當所選用設備需要考慮這些開斷情況時，應向制造部門咨詢所選斷路器的開斷性能。在一臺半斷路器、多角形、橋型和雙斷路器等的接線中，應校驗斷路器并聯開斷性能，并要求制造部門滿足并聯開斷條件。〔4〕動穩定：ichimax式中imax——斷路器極限通過電流峰值；ich——三相短路電流沖擊值。〔5〕熱穩定：式中——穩態相短路電流;——短路電流發熱等值時間〔又稱假想時間〕；——斷路器t秒熱穩定電流。其中＝,由＝和短路電流計算時間。〔6〕過電壓：當斷路器用于切、合架空輸電線時，假設220kV線路長度超過250km，應校驗其過電壓倍數。。5.3負荷開關和隔離開關負荷開關型式的選擇，其技術條件與斷路器相同，并可酌情從簡。隔離開關型式的選擇，應根據配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經濟比擬然后確定。其選擇的技術條件與斷路選擇的技術條件1、2、4、5相同，此處不再重述。5.4、高壓熔斷器其選擇的技術條件：電壓：限流式高壓熔斷器不宜使用在工作電壓低于其額定電壓的電網中，以免因過電壓而使電網中的電器損壞，故應為；電流：式中——熔體的額定電流；——熔斷器的額定電流。熔體的額定電流應按高壓熔斷器的保護熔斷特性選擇。根據保護動作選擇性的要求校驗熔體額定電流，應保證前后兩級熔斷器之間，或熔斷器與電源側繼電保護之間，以及熔斷器與負荷側繼電保護之間動作的選擇性。斷流容量：式中——三相短路沖擊電流的有效值；——熔斷器的開斷電流。高壓熔斷器熔體在滿足可靠性和下一段保護選擇性的前提下，當在本段保護范圍內發生短路時，應能在最短時間內切斷故障，以防止熔斷時間過長而加劇被保護電器的損壞。跌落式高壓熔斷器的斷流容量應分別按上、下限值校驗，開斷電流以短路全電流校驗。保護電壓互感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇。5.5限流電抗器應按以下技術條件選擇：電壓：電流：對其的修正同斷路器。動穩定：為電抗器的動穩定電流，為電抗器后面三相短路電流沖擊值。分裂電抗器應