1、发电厂电气设计四川大学网络教育学院本科生(业余)毕业论文（设计）题 目 发电厂电气设计 办学学院 四川大学 校外学习中心 内蒙古阿拉善奥鹏学习中心10A 专 业 电气工程及其自动化 年 级 1003 指 导 教 师 青元玖 学 生 姓 名 甘亚琴 学 号 aDH1101m5001 2012 年 1 月 17 日发电厂电气设计目录摘 要 .11 负荷计算 .21.1 负荷概述 31.2 负荷计算 42 无功功率补偿 .82.1 并联电容器补偿 82.2 无功补偿容量计算 83 主变压器的选择 .103.1 变压器的容量选择 103.2 主变压器台数和型号 103.3 主变压器结构 113.4 主
2、变压器特点 114 变电所主接线 .134.1 主接线的基本要求 134.2 主接线的原则 134.3 主接线设计程序 144.4 主接线的设计 155 短路电流计算 .185.1 概述 185.2 短路原因 185.3 短路危害 185.4 短路电流计算 196 电气设备的选择与校验 .226.1 电气设备及其分类 226.2 电气设备选择与校验 226.3 高压断路器的选择 236.4 高压断路器的校验 236.5 隔离开关的选择 246.6 互感器的选择 247 结论 26参考文献 .27发电厂电气设计电厂电气设计学生：甘亚琴 指导教师：青元玖摘 要本设计的主要内容包括：10/0.4kV
3、 变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择等。根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从 0.69 提高到 0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法。关 键 词：发电厂；电网；电气；设计Electricity Plant DesignStudent：Gan
4、YaQin Supervisor：Qing YuanjiuABSTRACTThe design of the main contents include： 10/0.4kV choice of main transformer substation; substation main electrical wiring design; short-circuit current calculation; load calculation; reactive power compensation; electrical equipment selection. According to the m
5、ain line should be designed to meet the electrical reliability, flexibility, economy requirements, the substation high voltage side of main power line connection using a single bus, single bus low-voltage side of the main electrical connection in the form section; on the low side of the load Statist
6、ics calculated using the required coefficient; in order to reduce reactive loss and improve energy utilization, the design of reactive power compensation design, the power factor from 0.69 to 0.9; short circuit short circuit current calculation, including the choice of specific numerical calculation
7、; and electrical equipment to choose from a selection at rated current, according to the results of short-circuit current calculation method of verification.KEY WORDS：；plant；power grid；electricity；design发电厂电气设计1 负荷计算1.1 负荷概述设计某工学院的变电所为综合楼提供可靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理地选择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，由此再合理选择变压器开关电
8、器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地进行负荷计算，对于投资的经济性，技术上的安全可靠性以及以后的经济运行和维护等关系重大，在本设计中采用需要系数法来确定计算负荷。根据设计，两台主变压器分别供有不同的负荷，在此设计中忽略了部分负荷，根据工程技术的要求选取以下负荷。1.2 负荷计算（1）1#变压器负荷计算照明部分：1=295KW40231051eP=206.5KW97.excK299.425Kvar45.1206tgQKVAPScc 73.6.22UIrc .538.073消防电梯： WPKexc .42var9617.KtgQCVAScc 38.222表 1-1 某
9、工学院综合楼负荷一览表1#号变设备功XKCOS tg 数目 2#号变 设备功 XKCOS tg 数目发电厂电气设计压器率KW压器率KW15 5120 150130 2照明设备40070 080 1451照明设备 21070 080 0751计算机 240 080 080 075 2消防电梯44020 050 170 1160 1消防电梯44 020 050 170 1 200 1120 2消防照明干线50 070 080 075 1 180 2电力设备30070 080 0751进风机 75 070 085 062 1正压风机14 060 080 075 1AUSIrcc 37.268.3进风
10、机： KWPKexc 25.7.0var6tgQVAScc 183.222UIrc 965817.03计算机： KWPKexc 3842var.4tgQC发电厂电气设计 KVAQPScc 4802382UIrc .79651.04污水泵： WKexc .8var6324.KtgPQVAScc 5.79.2UIrc 16583.073消防照明干线： KWPKexc. var25.67tgQVAScc 7.43322 UIrc .658179.042#变压器负荷计算电梯部分： KWPKexc .42.var96178tgQVAScc 3.222UIrc 8.6581793.03正压风机： KWPK
11、exc 4 vartgQVAScc 51036822UIrc579.013消防照明干线： KWPe2exC1.4. var82536709KtgQc发电厂电气设计 KVAQPScc 37.61825.31.492UIrc .657.03电力专用： We 90132180216 KWPKexc 9. var4.53ktgQVAScc 7.86222UIrc 3.145879.031#变压器最后计算负荷： KWPc 5.).642.85.206(9. var07.64)25.96832391(9 KQc VAPSc .0.5.22 UIrc 78.13689.032#变压器最后计算负荷： KWc
12、37.68)9.4.(var518236.145.QcVAPSc.517.2UIrc 6.3689.03发电厂电气设计2 无功功率补偿所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。根据某工学院综合楼的具体情况，及其无功补偿方法的技术、经济比较选用电力电容器补偿中的并联补偿方法。并联补偿时把电容器并接到被补偿设备的电路上，以提高功率因数，这种方法称为并联电容器补偿，这种方法适用于用电单位。2.1 并联电容器补偿如图 2-1 所示为并联电力电容器补偿的原理图。由图可见电力电容器在图中所示位
13、置进行无功补偿时，线路 WL1 输送无功功率仍为无功功率，即 ，而变压器输LQ送的无功功率则为 ，线路 WL1 输送的无功功率则为 ，因CLQ CT此，电源只需向电力负荷提供 的功率。）（ CLQJPS图 2-1 并联电力电容器补偿的原理图通过以上可知并联电力电容器降低了通过输电线路及变压器的功率，同时也减少了对发电机无功功率的需求量。2.2 无功补偿容量计算根据设计要求与实际需要变电所的功率因数达到 0.9，所以对无功进行补偿。1#变压器的负荷补偿： KWP35.81var0764QcVAS.功率因数： 9.38.511Cos，现将其提高到 0.90。69.01s KVAtgPQNC 37.
14、1)48.051(.)(21 经过补偿后：发电厂电气设计 KVAQPSNCcNC 14.62)37.10.64(35.81)(222 9os2#变压器的负荷补偿： KW684var52cVAS98功率因数为： 76.08941cSPCos现欲将提高到 0.90。76.01os KVAtgQNC 92.5)48.06.(8)(21 经过补偿后： 。PSNCc 0476522 发电厂电气设计3 主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电
15、器。3.1 变压器的容量选择变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。变压器的最佳负载率在 40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据，按照 5-10 年的发展计划来确定，按照某工学院综合楼变电所的设计选用的变压器容量为1000kVA。3.2
16、主变压器台数和型号（1）台数变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的变电所取得低压备用电源，可以只采用一台变压器。对于像某工学院综合楼来说主要负荷是二、三类负荷 ，二级负荷主要是消防电梯、应急照明等负荷；而三级负荷主要是电力设备和普通照明，根据需要拟装设两台变压器。（2）型号主变压器的型号选择主要考虑以下因
17、素：1）.变电所的所址选择；2）.建筑物的防火等级；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用电设备对供电的要求；5）.当地供电部门对变电所的管理体制等。设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为 SCB9-1000/10KV 变发电厂电气设计压器。表 3-1 SCB9-1000/10变压器技术参数额定电
18、压（kV）型号额定容量（KVA） 高压 低压空载损耗（W）负载损耗（W）短路阻抗（%）空载电流（%）变压器连接组SCB9-1000/10 1000 10.5 0.4 1660 8550 6 1.0 1,ynD3.3 主变压器结构为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当今，随着社会进步，干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准干式变压器定义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱采用 全斜接缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合，45铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在
19、铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大时，铁芯中要有气道，气道尺寸为 15-20mm，而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈，用铜箔与预浸环氧树脂的绝缘材料紧密绕制，采用缠绕玻璃纤维加强树脂包封，经过工艺处理后，使高低压线圈各自成为一个坚固的整体，不但具有很强的承受短路能力，而且经过冷热循环试验，证明了线圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。由于干式变压器的适用材料不同，其绝缘等级也不同，绝缘材料等级与绝缘材料最高允许温度见表 3-2。表 3-2 绝缘等级与最高允许温度绝缘等级 Y A E B F H C绝缘材料最高允许温度( ）C95 105 120 130 1
20、55 180 2203.4 主变压器特点（1）占地面积小，不必单独建设变压器室，它可以和 10kV 的高压柜，380/220V的低压配电柜装在一个室内。（2）运行、维修量小。（3）具有耐热、防尘、耐潮的特点，适合于安装负荷中心，对系统经济运行节电起到了一定作用。（4）损耗小、噪声小。（5）绝缘性好，局部放电量小，耐雷电冲击力强。（6）机械强度高,抗温度变化，抗短路能力强。（7）价格昂贵。发电厂电气设计（8）寿命期后，不易回收，污染环境。发电厂电气设计4 变电所主接线电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统
21、。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。电气主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。对电气主接线的基本要求概括地说应包括电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性。4.1 主接线的基本要求（1）可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对变电所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性不仅要考虑次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时
22、，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。（2）灵活性主接线的灵活性有以下几方面要求；1)调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。2)检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。3)扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改建量最小。（3）经济性经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。4.2 主接线的原则（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和
23、作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。发电厂电气设计（3）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当
24、一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。（4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电、适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不问。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器
25、的数量等，都直接影响主接线的形式。4.3 主接线设计程序（1）电气主接线的设计程序电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相同。1)对原始资料进行分析，具体内容如下：1.本工程情况。主要包括：变电所类型；设计规划容量；变压器容量及台数；运行方式等。2.电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划；变电所在电力系统中的位置(地理位置和容量位置)和作用；本期工程和远景规划与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。3.负荷情
26、况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时应该认真地辩证地分析。因为负荷的发展和增长速度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。如果设计时，只依据负荷计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金，否则电量供应不足，就会影响其他工业的发展。4.环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差甚大，应子以重视。对重型设备的运输条件也应充分考虑。5.;设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、发电厂电
27、气设计制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。(2)拟定主接线方案。根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案(近期和远期)。应依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留 23 个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得技术合理、经济可行的主接线方案。(3)主接线经济比较。(4)短路电流计算。对拟定的电气主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。(
28、5)电器设备的选择。(6)绘制电气主接线图及其他必要的图纸。(7)工程概算。包括：主要设备器材费；安装工程费；其他费用。4.4 主接线的设计主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种形式，分为两大类：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。变电所电气主接线的基本环节是电源、母线和出线。各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线数较多时，为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少，不再扩
29、建和发展的变电所。有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。设计中仅以单母线接线为例。(1)单母线接线发电厂电气设计图 4-1 单母线接线如图 4-1 所示，单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变压器或高压进线回路。母线既可以保证电源并列工作，又能使任一条出线回路都可以从电源 l 或 2 获得电能。每条引出线回路中部装有断路器和隔离开关，靠近母线侧的隔离开关 QS2 称作母线隔离开关，靠近线路侧的 QS3 称为线路隔离开关(在实际变电所中，通常把靠近电源侧的隔离开关称为甲刀闸，把靠近负荷侧的隔离开关称为乙刀闸)。由于
30、断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通或切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置其开合电流能力极低，只能于设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。所以，同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。若馈线的用户侧没有电源时，断路器通往用户则可以不装设线路隔离开关。但如果费用不大，为了防止过电压的侵入。也可以装设。同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守下列操作顺序：如对馈线送电时，须先合上隔离开关 QS2 和 QS3，再投入断路器 QF2；如欲停止对其供电，
31、须先断开 QF2，然后再断开 QS3 和 QS2。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制度外。还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机械闭锁。接地开关(又称接地刀间)QS4 是在检修电路和设备时合上，取代安全接地线的作用。当电压在 110kV 及以上时，断路器两侧的隔离开关扣线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。对 35kV 及以上的母线，在每段母线上亦应设置 12 组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。(1)单母线接线的优缺点优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：灵活性和可靠性差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所连
32、接的电源，与之相连的所有电力装置在整个检修期间均而停止工作。此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的供电。(2)单母线接线的适用范围：一般适用于一台主变压器的以下两种情况：1)6-10kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回。2)35-66kV 配电装置的出线回路数不超过 3 回。（2）单母线分段接线为了克服一般单母线接线存在的缺点，提高它的供电可靠性和灵活性，可以把单母线分成几段，在每段母线之间装设一个分段断路器和两个隔离开关。每段母线上均接有电源和出线回路，便成为单母线分段接线，如图 4-2 所示。1单母线分段接线的优缺点优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，
33、有两个电源供电；当一证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。发电厂电气设计缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。2.适用范围(1)6 一 10kV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时。(2)3566kV 配电装置出线回路数为 48 回时。图 4-2 单母线分段接线现阶段最常用的接线形式有两种：单母线接线和单母线分段接线，依据某工学院变电所中实际情况的了解，以及对单母线接线和单母线分段的比较，并且从经济性、可靠性、灵活性三个方面的对比，选择单母线接线方式。某工学院变电所为终端变电
34、所高压为 10kV 低压为 0.4kV。这在主接线的选择上确定了范围，根据 5-10 年的发展计划设计，并依据某工学院的供电情况，拟装设两台主变压器。1.10kV 主接线根据设计要求及综合考虑，10kV 侧两条铜电缆，一条运行，一条备用两条电缆的各种参数均相同，来自供电中心的高压电经隔离开关、调相机、电流互感器接到母线上，而后经隔离开关、计量柜进入母线接到两台变压器上，其间由隔离开关和断路器分离。如附录。2.0.4kV 主接线所谓 0.4kV 是一种电压等级,按正常工作需用 380kV，10kV 高压经过变压器降压后为 0.4kV 等级，低压经过隔离开关、电流互感器、高压断路器接到母线上，而后
35、经过隔离开关、仪表通过低压母线接到降压变压器母线上，两台变压器低压分别带有不同的负荷这是 0.4kV。发电厂电气设计5 短路电流计算选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线） 。5.1 概述电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系
36、统正常运行时，其相与相之间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。5.2 短路原因电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。5.3 短路危害1.电力系统发生短路时，网络总阻抗减小很多，短路回路中的
37、短路电流可能超过该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如 610kV 的大容量装置，短路电流可达到几万甚至几十万安。2.选的各种电气设备应有足够的热稳定度。3.短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应有足够的电动(机械)稳定度。4.短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。5.短路也同时引起系统网络电压降低特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的 80左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压
38、下降到 30一40。并持续达 1s 以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身伤亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。由此可见。短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持发电厂电气设计续时间等因素有关。为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，需要进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。5.4 短路电流计算根据实际情况及图纸的
39、要求分析某工学院综合楼变电所的设计，短路计算要恰到好处，确定短路点位高低压侧各一个，互相分析计算，如图 5-1 所示。图 5-1电力系统短路计算电路图计算短路前给定电力系统馈线出口短路器 2QF 为 2N12-10I 型。计算方法采用比较简洁常用的标幺值计算。确定基准值取 ， ， ，而MVASd10KVUNavd5.101KVUNavd4.022AI .)3/()3/(dd 4.22计算短路回路中主要元件的电抗标幺值电力系统根据有关资料， ，则KAIOC5.31MVAIUSOCN50.31 18./0/*1SXD架空线路：由资料可知： ，则o4.1.)5.0/(5)/(/ 22*2 KKmLX
40、NAVISoWD电力变压器：有资料得： ，则%KU1/)1/(/)10(*4*3 MVASXNDkTdG1QF2QFK1K2K3 K4WL1WL2发电厂电气设计做出等值电路图并化简电路，求出 点及其 点短路回路阻抗标幺值，根据计算3k4电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图。 9.18.0*21*5*)3( XXk 4.2/5/43216*)4( k求出 点三相短路电流和短路容量3如图所示 5-2 点供电系统的等值电路图的短路回路。3图 6-2 点供电系统的等值电路图的短路回路3k5-2 点供电系统的等值电路图的短路回路图3 5.09.1/*)(* ddkXI KA76251)3
41、( IIkk.)3()()( ish 097.2. AII 2.4651 MVVXSkdk 5/0/*)3()3(求出 点三相短路电流和短路容量4k如图 5-3 点供电系统的等值电路图的短路回路图 6-3 点供电系统的等值电路图的短路回路4k图 5-3 点供电系统的等值电路图的短路回路 KAAXIdk 07.3249./1/*2)3(4 Ik07.3)(4)()(发电厂电气设计 KAZish 01.597.3284.1. II 6409 MVVXSkdk 27/*)4()3(4在工程设计中，往往还要列短路计算表，如下表所示。表 5-1短路计算表三相短路电流（KV） 三相短路容 量（MVA）短路
42、计算点 )3(kI)3(I)3(I)3(shi)3(shI)3(kS点3k2.76 2.76 2.76 7.09 4.22 50.25点432.07 32.07 32.07 59.01 34.96 22.27发电厂电气设计6 电气设备的选择与校验在各级电压等级的变电所中，使用各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、补偿电容器等，这些设备的任务是保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须虑及电力系统在正常和故障时的工作情况。所谓电气设备的选择，则是根据电气设备在系统中所处的地理位置和完成的任务来确定它们的型号和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可
43、靠工作的前提下，适当留有裕度，力求在经济上进行节约。6.1 电气设备及其分类1.电气设备电气设备是指电力系统中发电、输电、变配电、用电设备的总称，它包括发电机、变压器及各种高低压开关设备、保护设备、导线、电缆和用电设备等。2.电气设备的分类电气设备通常分类方法如下：（1）按电压分 通常把 1kV 以上的设备称为高压设备，1kV 以下的称为低压设备。（2）按电能质量分 交流设备、直流设备、交直流两用设备。（3）按设备所属的电路性质分 一次设备、二次设备。（4）按是否组合分 单元件设备、成套设备。（5）一次设备按其在一次电路中功能，又可分为发电设备、变换设备、控制设备、保护设备、补偿设备和用电设备
44、。6.2 电气设备选择与校验电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。在供配电系统中尽管各种电器设备的作用不一样，但选择的条件有诸多是相同的，在表 6-1 中列出了导体和电器选择与校验的项目。从表中可以看出为保证设备可靠的运行，各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路条件校验动稳定和热稳定。表 6-1导体和电器的选择与校验项目选择项目 校验项目短路电流设备名称 额定电压（KV）额定电流（A）装置类（
45、户内户外）准确度级 热稳定 动稳定开断能力（KA）发电厂电气设计6.3 高压断路器的选择高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路，其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。高压断路器的主要作用是：在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在发生短路故障或严重负荷时，借助继电保护装置用它自动、迅速地切断故障电流，以防止扩大事故范围。断路器工作性能好坏直接关系到供配电系统的安全运行。为此要求断路器具有相当完善的
46、灭弧装置和足够强的灭弧能力。图 6-1高压断路器的 QF的型号规格6.4 高压断路器的校验根据图 6-1 高压断路器的 QF 的型号规格。在短路计算中我们得知 10kV 侧母线上短路电流为 5.3kA，控制 QF 的线路继电保护装置实际最大的动作时间为 1.0s变压器高压侧实际最大工作电流按变压器额定电流计算。AUSINTN 7.5)103/(3/130 线路首端短路时，流过短路电流最大，而线路首端（ ）点短路和母线（ ）点1k2k短路，其短路电流相等，即：短路电流冲击值： KIish 8.6.25.2短路容量： MVASKCK 507103高压断路器 高压负荷开关 高压隔离开关 高压熔断器
47、电流互感器 电压互感器 母线 电缆 发电厂电气设计拟定选用高压真空断路器，断路时间： stOC1.0短路假想时间： ttopcima.1根据拟定条件和相关数据，选用 ZN12-10I 型高压真空断路器。表 6-2 ZN12-10I型高压真空断路器安装电气条件 ZN12-10I序号项目 数据 项目 技术数据 校验结论1 NU10KV NU10KV 合格2 30I57.7A I1250A 合格3 )(K2.76KA OC31.5KA 合格4 ish7.038KA masi25KA 合格5 imatI2)3(7.84 tI2126 合格6.5 隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，
48、用于隔离电源，以保证对其它电器设备和线路运行安全检修。隔离开关是应用于断路器的配套装置使用的，但是隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和断开负荷电流和短路电流。隔离开关的类型较多，按装接地点不同分：屋内式和屋外式；按绝缘支柱数目分：单柱式、双柱式和三柱式；此外还有 V 型隔离开关。隔离开关的型式对配电装置的分布和占地面积有很大的影响，隔离开关选型时应根据实际情况选择，某工学院选择型号为：GN30-10D/630，这种型号隔离开关系列为高压10kV，三相电流频率 50HZ 的户内装置，安装于高压开关柜内，使高压开关柜结构紧密占地面积小，安全性高。如下表所示 6-3 为 GN30-10D/630 的技术数据。表 6-3 GN30-10D/630技术数据型号 型式 序号 额定电压 KV 额定电流 A 结构标志GN30-10D/630 户内 30 10 630 带接地刀闸6.6 互感器的选择互感器是电力系统中测量仪表、
