牽引變電所一次系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇

高等教育自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕交通大學(xué)題目用一號(hào)〔分兩行書(shū)寫(xiě)時(shí)用小一號(hào)〕黑體字。題目：題目用一號(hào)〔分兩行書(shū)寫(xiě)時(shí)用小一號(hào)〕黑體字。：專業(yè)：工作單位：職務(wù)：號(hào)：設(shè)計(jì)〔論文〕指導(dǎo)教師：發(fā)題日期：年月日完成日期：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕評(píng)議意見(jiàn)書(shū)專業(yè)姓名題目指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)成績(jī)?cè)u(píng)定：指導(dǎo)教師：年月日答辯組意見(jiàn)辯論組負(fù)責(zé)人：年月日備注畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕題目：牽引變電所一次系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇一、畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕容本論文通過(guò)對(duì)牽引變電所一次系統(tǒng)主接線圖的全過(guò)程設(shè)計(jì)，提出了一系列滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和工程需要的技術(shù)要求，分析了變電站綜合自動(dòng)化所具備的功能以及開(kāi)展過(guò)程和方向，在對(duì)市場(chǎng)和產(chǎn)品充分調(diào)研下，提出了基于總線型的分散分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一種比擬成熟和實(shí)用的系統(tǒng)，并進(jìn)展了合理選型和組態(tài)，改進(jìn)了產(chǎn)品中不符合現(xiàn)場(chǎng)需要的局部，完成了該變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。通過(guò)牽引變電所一次系統(tǒng)主接線圖的設(shè)計(jì)，了解了牽引變電所中的一些根本概述，對(duì)于短路計(jì)算的公式、數(shù)據(jù)等都有了理解。在選擇設(shè)備型號(hào)及校驗(yàn)中，也有很大的收獲，理解了設(shè)備的選擇依據(jù)，有助于我們以后的選擇以及校驗(yàn)。二、根本要求1．認(rèn)真搜集實(shí)時(shí)資料；2．資料詳實(shí)、可靠、容豐富；3．論文中心思想明確，構(gòu)造完整；4．論據(jù)充分合理，論證清楚；5．要求獨(dú)立完成，杜絕抄襲。三、重點(diǎn)研究的問(wèn)題四、主要技術(shù)指標(biāo)五、其他需要說(shuō)明的問(wèn)題下達(dá)任務(wù)日期：年月日要求完成日期：年月日指導(dǎo)教師：中文摘要中國(guó)的電氣化鐵路采用了目前國(guó)際上普遍使用的先進(jìn)的25Kv單相工頻交流制。其優(yōu)點(diǎn)為：牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)造簡(jiǎn)單，牽引變電所損耗小、間距大、數(shù)目少，機(jī)車粘著性能和牽引性能良好，大大降低了建立投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。本論文通過(guò)對(duì)牽引變電所一次系統(tǒng)主接線圖的全過(guò)程設(shè)計(jì)，提出了一系列滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和工程需要的技術(shù)要求，分析了變電站綜合自動(dòng)化所具備的功能以及開(kāi)展過(guò)程和方向，在對(duì)市場(chǎng)和產(chǎn)品充分調(diào)研下，提出了基于總線型的分散分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一種比擬成熟和實(shí)用的系統(tǒng)，并進(jìn)展了合理選型和組態(tài)，改進(jìn)了產(chǎn)品中不符合現(xiàn)場(chǎng)需要的局部，完成了該變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施?！娟P(guān)鍵詞】：牽引變電所一次設(shè)備選擇目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章引言19017126203第二章?tīng)恳╇娤到y(tǒng) 3290142.1牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3186932.2牽引變電所 3218932.3接觸網(wǎng) 4156262.4牽引變電所設(shè)計(jì)步驟 4185232.5影響牽引變電所設(shè)計(jì)的因素 526106第三章?tīng)恳儔浩骷捌浣泳€ 632472第四章短路計(jì)算 735164.1三相對(duì)稱短路電流的分析計(jì)算 721874.2短路的原因 9178844.3短路的危害及防措施 9225574.4短路計(jì)算的目的及假設(shè)條件 102155第五章短路電流的危害及措施 1612610第六章高壓電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn) 19319086.1母線的選擇和校驗(yàn) 19120916.2高壓電氣設(shè)備選擇的原則 23260986.3高壓斷路器的選擇和校驗(yàn) 25287416.4隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn) 26143606.5高壓熔斷器的選擇和校驗(yàn) 2955476.6支柱絕緣子及穿墻套管的選擇和校驗(yàn) 30249566.7電流互感器的校驗(yàn) 3313736.8電壓互感器的校驗(yàn) 369447第七章完畢語(yǔ) 37308參考文獻(xiàn) 38引言采用電力機(jī)車為主要牽引動(dòng)力的鐵路稱為電氣化鐵路，1879年5月31日在德國(guó)柏林舉辦的世界貿(mào)易博覽會(huì)上，由西門(mén)子和哈爾斯克公司展出了第一條電氣化鐵路迄今已有120多年的歷史。低能耗、高效率、高速度的電力牽引已成為世界各國(guó)鐵路開(kāi)展趨勢(shì)，是鐵路現(xiàn)代化的額標(biāo)志。20世紀(jì)60年代，世界第一條高速電氣化鐵路東京到大阪的新干線在日本建成，拉開(kāi)了高速電氣化鐵道建立的新篇章。隨著電氣化鐵路的迅猛開(kāi)展，我國(guó)在1961年8月15日第一條電氣化鐵路寶成線，即鳳州段正式通車，從此揭開(kāi)了中國(guó)電氣化鐵路建立的序幕。從第一條電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)到現(xiàn)在的40多年里，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的電氣化鐵道得到了迅猛的開(kāi)展。到2006年7月1日既有京滬線化改造完成為止，電氣化鐵路已突破2.1萬(wàn)Km，居亞洲第一，世界第二，是中國(guó)由電氣化鐵路大國(guó)邁進(jìn)電氣化鐵路強(qiáng)國(guó)。中國(guó)的電氣化鐵路采用了目前國(guó)際上普遍使用的先進(jìn)的25Kv單相工頻交流制。其優(yōu)點(diǎn)為：牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)造簡(jiǎn)單，牽引變電所損耗小、間距大、數(shù)目少，機(jī)車粘著性能和牽引性能良好，大大降低了建立投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。變電所編號(hào)B供電臂長(zhǎng)度〔KM〕50牽引負(fù)荷計(jì)算容量〔KVA〕13500地區(qū)負(fù)荷計(jì)算容量〔KVA〕800年貨運(yùn)量〔Mt〕4040一次系統(tǒng)綜合電抗0.3饋線數(shù)目２牽引供電系統(tǒng)2.1牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大局部組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV〔或220kV〕降到27.5kV，經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引變電所所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)〔含饋電線〕稱供電臂。牽引供電回路是由牽引變電所——饋電線——接觸網(wǎng)——電力機(jī)車——鋼軌——回流聯(lián)接——〔牽引變電所〕接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電流稱牽引電流，閉合或斷開(kāi)牽引供電回路會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。通常將接觸網(wǎng)、鋼軌回路〔包括〕、饋電線和回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)。牽引供電設(shè)備的檢修運(yùn)行由供電段負(fù)責(zé)，牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度則由供電調(diào)度負(fù)責(zé)。供電調(diào)度通常設(shè)在分局和鐵路局調(diào)度所。2.2牽引變電所牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)三相電壓降低，同時(shí)以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將三相變?yōu)閱蜗嗍峭ㄟ^(guò)變電所的電氣接線來(lái)到達(dá)的。牽引變壓器〔主變〕是一種特殊電壓等級(jí)的電力變壓器，應(yīng)滿足牽引負(fù)荷變化劇烈、外部短路頻繁的要求，是牽引變電所的“心臟〞。我國(guó)牽引變壓器采用三相、三相——二相和單相三種類型，因而牽引變電所也分為三相、三相——二相和單相三類。隨著技術(shù)水平的提高，我國(guó)干線電氣化鐵路已推廣使用集中監(jiān)視及控制的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，牽引變電所將逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，直接由供電調(diào)度實(shí)行遙控運(yùn)行。2.3接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)是沿鐵路沿線架設(shè)的特殊電力線路，電力機(jī)車受電弓通過(guò)與之滑動(dòng)摩擦接觸而授流，取得電能。所以兩者均應(yīng)保持良好的工作狀態(tài)。受電弓的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是很復(fù)雜的，影響因素也很多。為了保證對(duì)其良好的供電，接觸網(wǎng)構(gòu)造本身應(yīng)做到：〔1〕接觸線距鋼軌面的高度應(yīng)盡量相等，定位點(diǎn)及跨中與受電弓中心相對(duì)位置符合要求；〔2〕接觸懸掛應(yīng)有較均勻的彈性和良好的穩(wěn)定性；〔3〕良好的絕緣性能；〔4〕適應(yīng)氣象條件的變化并能保持上述特性不應(yīng)有很大的變化；〔5〕接觸網(wǎng)構(gòu)造應(yīng)力求輕巧簡(jiǎn)單，做到標(biāo)準(zhǔn)化，方便施工和運(yùn)行維修；〔6〕零部件標(biāo)準(zhǔn)化，輕便，耐腐蝕，可靠性高，〔7〕接觸線應(yīng)有足夠的耐磨性；〔8〕主導(dǎo)電回路通暢。2.4牽引變電所設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)牽引變電所的設(shè)計(jì)分為三個(gè)步驟，即初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。在初步設(shè)計(jì)之前設(shè)計(jì)部門(mén)要進(jìn)展方案報(bào)告、可行性研究，進(jìn)展初測(cè)。這些完成后才能初步設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)就是根據(jù)上級(jí)下達(dá)的任務(wù)書(shū)，以及初測(cè)資料確定的主要設(shè)計(jì)原則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、主要方案〔含比擬方案〕，并且畫(huà)出主接線圖、交流直流系統(tǒng)圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，以及畫(huà)出變電所房屋平面圖，最后還須列出三表；主要設(shè)備表、主要材料表和主要工程數(shù)量表。在初步設(shè)計(jì)后，便開(kāi)場(chǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)，這一階段主要任務(wù)是畫(huà)出圖紙。如一次局部高壓室設(shè)備平面圖，墻上母線布置圖，防雷接地平面圖等。最后是施工設(shè)計(jì)，除出上述圖紙以外，還增加詳細(xì)的安裝大樣圖。對(duì)于一個(gè)牽引變電所的設(shè)計(jì)又可具體分為以下、五個(gè)步驟：首先，選擇所址，這項(xiàng)工作主要考慮交通條件、生活方便情況、進(jìn)出線方便情況等；第二，外部電源的選取，一般采用不同方向兩路同時(shí)能供電的獨(dú)立電源；第三，主接線設(shè)計(jì)及總平面布置；第四，主要設(shè)備選型，這些設(shè)備包括：主變壓器、斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開(kāi)關(guān)等；第五，二次接線設(shè)計(jì)，它包括集中控制、測(cè)量、保護(hù)、信號(hào)等設(shè)計(jì)。2.5影響牽引變電所設(shè)計(jì)的因素影響牽引變電所設(shè)計(jì)的因素主要有兩個(gè)因素：自身因素和自然因素。包括：牽引變電所供電的區(qū)間線路近期、遠(yuǎn)期運(yùn)量；電力系統(tǒng)提供的電源；電力系統(tǒng)容量；變電所一次側(cè)短路容量Sd，或者系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造；可提供獨(dú)立電源情況。地區(qū)負(fù)荷：地區(qū)負(fù)荷包括鐵路企業(yè)、車站、沿線附近地方負(fù)荷。地形與氣象：變電所的地形，進(jìn)線、饋線方向；氣象：水位、風(fēng)、冰雪、雷電日、土壤電阻率。牽引變壓器及其接線工頻單相交流電力機(jī)車是功率很大的單相負(fù)荷，必然會(huì)影響到三相電力系統(tǒng)的對(duì)稱性。因此牽引變電所的重要任務(wù)不僅是將電力系統(tǒng)送來(lái)的高壓電變?yōu)殡娏C(jī)車所需的電壓，而且還通過(guò)采用不同形式的變壓器及其結(jié)線，使電力機(jī)車的單相負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的不良影響降低到最小。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，我國(guó)鐵路牽引變電所不僅采用有普通的單相電力變壓器、三相電力變壓器，還特別采用了*些特殊變壓器，主要為三相-兩相平衡變壓器，包括斯科特結(jié)線變壓器、阻抗匹配與非阻抗匹配平衡變壓器，以及我國(guó)省采用的列勃蘭克結(jié)線變壓器。在國(guó)外，例如日本，還采用伍德橋結(jié)線和改進(jìn)伍德橋結(jié)線的平衡變壓器。根據(jù)所采用的變壓器的類型不同，牽引變電所通常又分為：?jiǎn)蜗酄恳冸娝舶儐蜗嘧冸娝鵬，單相V，V結(jié)線和三相V，V結(jié)線變電所〕；三相變電所；三相-兩相變電所〔包括斯科特結(jié)線變電所和阻抗匹配與非阻抗匹配結(jié)線變電所〕。牽引變壓器原邊額定電壓為110KV-220KV，副邊額定電壓為55KV或27.5KV，比牽引網(wǎng)額定電壓高10%。牽引變壓器的容量較大，一般為數(shù)萬(wàn)KV·A或數(shù)十MV·A，例如容量為20000KV·A，即為20MV-A。目前常用的額定容量等級(jí)有以下9種〔MV·A〕；即10，〔12.5〕，16,20,25,31.5,40,50,63等。神〔木〕一朔〔州〕運(yùn)煤干線的斯科特結(jié)線變壓器容量達(dá)75MV·A上述容量等級(jí)是按R10標(biāo)準(zhǔn)系列設(shè)計(jì)。由于牽引變壓器的容量大、數(shù)量多，因此變壓器的容量利用率就成為牽引變電所運(yùn)行的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所謂容量利用率是指變壓器的額定輸出容量與額定容量之比，即K=額定輸出容量/額定容量變壓器的容量利用率低，不僅造成根本建立投資的浪費(fèi)，還會(huì)額外增加運(yùn)營(yíng)本錢(qián)。因?yàn)闋恳秒姵杖∮秒婋姸荣M(fèi)用外，還按變壓器容量收取根本電費(fèi)。每千伏·安的根本電費(fèi)為20元〔人民幣〕。為了提高牽引供電的可靠性，牽引變電所一般都安裝兩臺(tái)變壓器，即所謂冗余配置。每臺(tái)變壓器就能承當(dāng)全部負(fù)荷。正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)工作，另一臺(tái)作為檢修或故障時(shí)的備用。本章對(duì)目前應(yīng)用較多的幾種牽引變壓器結(jié)線形式，即單相變壓器結(jié)線、三相變壓器結(jié)線、斯科特結(jié)線和阻抗匹配及非阻抗匹配平衡變壓器的工作原理作簡(jiǎn)單介紹。短路計(jì)算4.1三相對(duì)稱短路電流的分析計(jì)算一、短路的根本概念短路的定義、類型及產(chǎn)生的一般原因電氣化鐵道供電系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證平安可靠地向電力機(jī)車供電。根據(jù)供電系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)歷，影響供電系統(tǒng)正常供電的主要原因是短路。所謂短路就是不同電位導(dǎo)電局部之間的短接，例如一切相與想見(jiàn)、在大電流接地系統(tǒng)中相與地間的直接短接等。短路是供電系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障，也是最嚴(yán)重的一種故障。通常，多數(shù)短路點(diǎn)都存在一定的過(guò)渡電阻，此種短路稱為非金屬性短路。由于過(guò)渡電阻的值受多種因素的影響，為簡(jiǎn)化分析，都將過(guò)渡電阻的值忽略，即按金屬性短路考慮。在本書(shū)中所討論的短路，凡無(wú)特殊申明者，均指金屬性短路。二、短路的類型短路有三相短路、兩相短路、單相接地短路、兩相短路接地等多種類型。其中三相短路為對(duì)稱性短路，其余皆為不對(duì)稱短路。顯然，單相接地短路和兩相短路接地只會(huì)在大電流接地系統(tǒng)中發(fā)生。以下表列出了各種短路的表示符號(hào)即發(fā)生幾率?？梢?jiàn)單相接地發(fā)生的幾率最高，三相短路為最少。短路種類示意圖符號(hào)*電力網(wǎng)故障統(tǒng)計(jì)〔%〕三相短路K〔3〕2.2兩相短路K(2)2.2單相接地短路K(1)88.4兩相短路接地K(1,1)6.7(斷線0.5)4.2短路的原因〔1〕自然災(zāi)害引起。例如帶點(diǎn)局部遭受雷擊，或因風(fēng)雪引起的倒桿斷線等均屬于此類。〔2〕因惡劣的工作環(huán)境而引起。例如變電所位于污染嚴(yán)重地區(qū)，絕緣子因受污染而擊穿?！?〕因維護(hù)設(shè)備不善而引起。例如設(shè)備絕緣已老化，而未及時(shí)更換造成擊穿。〔4〕由于工作人員違章誤操作而引起。例如接觸網(wǎng)工帶電掛接地線及未撤地線而送電等均屬此類。4.3短路的危害及防措施當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，由于系統(tǒng)的阻抗急劇減小，電流急劇增加、系統(tǒng)電壓降壓。短路時(shí)電流值達(dá)額定值的幾倍或幾十倍，有時(shí)電流達(dá)幾十萬(wàn)安培。如此大的短路電流對(duì)電力系統(tǒng)將產(chǎn)生極大的危害。主要的危害有以下幾個(gè)方面：〔1〕短路的熱效應(yīng)和電動(dòng)效應(yīng)。當(dāng)很大的短路電流通過(guò)電器設(shè)備和導(dǎo)體時(shí)，將使發(fā)熱增加，并在導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力。如持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將引起發(fā)熱超過(guò)允許值，危害設(shè)備的絕緣或直接使絕緣損壞。電動(dòng)力會(huì)使導(dǎo)體及其支持裝置產(chǎn)生變形，遭受機(jī)械破壞?！?〕短路時(shí)，由于系統(tǒng)電壓急劇下降，嚴(yán)重危及用戶電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，造成產(chǎn)品報(bào)廢及設(shè)備損壞。當(dāng)牽引系統(tǒng)短路時(shí)，電壓下降到允許最低工作電壓〔19kv〕以下時(shí)，供電區(qū)的電力機(jī)車就不能起動(dòng)，而使運(yùn)輸中斷?！?〕接地短路時(shí)，將引起不平衡電流。這一不平衡電流產(chǎn)生的不平衡磁通，將在鄰近的平行通訊線路上感應(yīng)出附加電勢(shì)，干擾通訊系統(tǒng)。嚴(yán)重時(shí)將危及通訊設(shè)備及人身平安?！?〕電力系統(tǒng)短路的最嚴(yán)重后果是引起系統(tǒng)解列。因?yàn)槎搪泛?，并列運(yùn)行的各電廠電壓下降程度和功率輸出不同，如持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，則引起失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定和正常運(yùn)行，造成大片地區(qū)停電，使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活受到嚴(yán)重影響。為了減少短路故障的危害，主要采取以下措施：〔1〕減少短路發(fā)生的可能，鏟除短路危害。通常做法是正確設(shè)計(jì)、高質(zhì)量的安裝、精心維護(hù)、認(rèn)真檢修、定期進(jìn)展絕緣預(yù)防性試驗(yàn)，及時(shí)消除設(shè)備缺陷、嚴(yán)明操作規(guī)程?！?〕限制短路電流，減少危害程度。通常的做法是在線路上接電抗器等?！?〕限制短路電流的危害時(shí)間和圍。通常的做法是在供電系統(tǒng)中裝設(shè)性能良好的的繼電保護(hù)裝置，能在短路發(fā)生時(shí)，快速地將短路局部有選擇地從系統(tǒng)中切除。將故障局部與正常局部隔離，使非故障局部正常工作，故障局部及時(shí)脫離電源?！?〕提高發(fā)電機(jī)的性能，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。通常的做法是在發(fā)電機(jī)上裝設(shè)自動(dòng)調(diào)壓裝置。4.4短路計(jì)算的目的及假設(shè)條件在牽引變電所中，整個(gè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行工作中，除了考慮正常的最大長(zhǎng)期工作電流與容許電壓波動(dòng)外，還必須以短路條件進(jìn)展熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性的校驗(yàn)。短路計(jì)算的目的就在于為變電所等供電裝置的電氣主接線及電氣設(shè)備選擇、比擬提供必要的數(shù)據(jù)；為供電系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、動(dòng)作參數(shù)整定，提供必要的數(shù)據(jù)；為保護(hù)接地裝置的設(shè)計(jì)及運(yùn)行過(guò)程中的事故分析提供必要的數(shù)據(jù)。在分析研究供電系統(tǒng)的短路過(guò)程中，通常在保證滿足一定精度要求前提下，采用一些根本假設(shè)，忽略一些次要因素，突出主要因素。使計(jì)算和分析大大簡(jiǎn)化。在一般情況下，對(duì)于各種類型的短路和系統(tǒng)中的電氣元件，采用如下的根本假設(shè)：〔1〕電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)相角都一樣，發(fā)電機(jī)間無(wú)交換電流?！?〕電力系統(tǒng)中元件的磁路不飽和，即系統(tǒng)中元件參數(shù)恒定不變，為線性電路。在計(jì)算機(jī)就可以應(yīng)用迭加原理?！?〕一般電氣元件的電阻略去不計(jì)。對(duì)高壓網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，在整個(gè)短路回路中，元件總電阻R∑與總電抗*∑的值，一般總能滿足R∑≦1／3*∑，略去電阻后求得的短路電流僅增大5%左右。這在實(shí)際工程中是允許的。當(dāng)短路發(fā)生的電纜線路或低壓網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于總電阻與總電抗之比值大于1/3，則應(yīng)計(jì)及電阻。但為計(jì)算方便，不用復(fù)阻抗，而用阻抗的絕對(duì)值Z〔Z=√R2+*2〕進(jìn)展計(jì)算。另外，當(dāng)計(jì)算短路電流非周期分量的衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，應(yīng)計(jì)及電阻的影響?！?〕電壓等級(jí)為330kv及以下輸電線路的電容略去不計(jì)?！?〕變壓器的激磁電流略去不計(jì)?！?〕電力系統(tǒng)是對(duì)稱的三相系統(tǒng)?！?〕短路點(diǎn)沒(méi)有任何阻抗，即發(fā)生“金屬性短路〞。依照假設(shè)條件進(jìn)展短路計(jì)算的一般程序是，首先按條件、要求和系統(tǒng)接線圖，編制計(jì)算所必需的等效網(wǎng)絡(luò)，并變換和化簡(jiǎn)等效網(wǎng)絡(luò)，然后根據(jù)選定的短路計(jì)算方法，進(jìn)展分析和計(jì)算。標(biāo)幺值及其應(yīng)用：在供電系統(tǒng)的短路故障分析計(jì)算中，由于故障點(diǎn)的電壓等級(jí)和系統(tǒng)各元件所處地點(diǎn)的電壓等級(jí)不同，使元件參數(shù)折算比擬麻煩。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常供電系統(tǒng)的各種參數(shù)和物理量均采用標(biāo)幺值進(jìn)展計(jì)算?！惨弧硺?biāo)幺值1、標(biāo)幺值的定義在標(biāo)幺制中，任何物理量的標(biāo)幺值是該物理量的實(shí)際有名值與一預(yù)先選定的同一類物理量的基準(zhǔn)值的比值。即2、標(biāo)幺值的表示符號(hào)及表示方法標(biāo)幺值的表示符號(hào)，通常是在表示該量文字符號(hào)的右下角加標(biāo)注“*〞號(hào)。例如，電抗的標(biāo)幺值表示為**，容量的標(biāo)幺量表示為S*。標(biāo)幺值的數(shù)值通常采用兩種方法表示。一種是用實(shí)際比值表示，這個(gè)數(shù)可以表示成小數(shù)，也可以表示成百分?jǐn)?shù)。例如*同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值為0.105時(shí)，可將此種形式表示為*"K*=0.105或*"K*=10.5%。另一種是采用百分?jǐn)?shù)值表示，即以比值百分?jǐn)?shù)的分子數(shù)表示，如*變壓器的短路電壓標(biāo)幺值為0.05時(shí)，用百分值形式表示為UK=5%顯然，同一標(biāo)幺值，分別表示成以上兩種不同的形式，在數(shù)值上相差100倍，因而有以下?lián)Q算關(guān)系：F%=100式中F*任意電氣量〔可代表電壓、電流、電抗〕的標(biāo)幺值；F%任意電氣量標(biāo)幺值的百分值。由于標(biāo)幺值是兩個(gè)同類量的比值，是一個(gè)無(wú)量綱的相對(duì)量，所以當(dāng)一個(gè)電氣量被表示為標(biāo)幺值時(shí)，必須指出其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值。否則用標(biāo)幺值表示將無(wú)任何意義。3、基準(zhǔn)量的選擇原則及方法選擇基準(zhǔn)量的根本原則，應(yīng)使由其所得的標(biāo)幺值負(fù)符合電路根本定律。為此要求所選擇的4個(gè)電氣量〔電壓、電流、電容、阻抗〕的基準(zhǔn)量滿足電路根本定律，即對(duì)于三相系統(tǒng)對(duì)于單相系統(tǒng)式中Ud基準(zhǔn)電壓〔V或KV〕Id基準(zhǔn)電流〔A或KA〕Sd基準(zhǔn)容量〔KV.A〕Zd—基準(zhǔn)阻抗〔Ω〕4、短路計(jì)算側(cè)〔1〕首先應(yīng)該取短路點(diǎn)，按照分析可以把所有設(shè)備的計(jì)算歸算到110kV和27.5kV側(cè)，從發(fā)電廠Sc到27.5KV供電臂線路如下圖，因此只取兩個(gè)短路點(diǎn)進(jìn)展計(jì)算即可?！?〕先計(jì)算側(cè):統(tǒng)一基準(zhǔn)量，取Sd=100MVA,基準(zhǔn)電壓取短路計(jì)算元件可再電路的電網(wǎng)平均計(jì)算電壓，即Ud=Uav,基準(zhǔn)電壓比可在電路的額定電壓UN高出5％，Ud=1.05UN=1.05×110=115KV,計(jì)算各線路和變壓器的阻抗標(biāo)幺值.從到變電所F可以經(jīng)由兩條路線.如以下圖：SSTN1=15MVASTN2=15MVA發(fā)電機(jī)容量=0.2110KV側(cè)27.5KV側(cè)輸電線80KM,0.4歐/KM=10.5~T2T1發(fā)電機(jī)把Sc當(dāng)成無(wú)限大容量的電源.則取E*=1，110KV電網(wǎng)沖擊系數(shù)沖擊電流為：短路電流最大有效值為：5、短路計(jì)算側(cè)從發(fā)電廠到27.5KV供電臂，線路等效電路如以下圖所示E→123427.5KV變壓器的阻抗：×=×=0.7(其中STNE→123427.5KV輸電線的阻抗：〔其中Uav為輸電線可在電網(wǎng)平均電壓〔KV〕取Ud=Uav=27.5KV===2.099kA27.5kV電網(wǎng)沖擊系數(shù)取沖擊電流短路電流最大有效值為:短路電流的危害及措施短路故障是破壞電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的常見(jiàn)原因，簡(jiǎn)要探討短路故障的成因及短路電流計(jì)算的問(wèn)題。在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮正常工作狀態(tài)，而且還必須考慮到發(fā)生故障時(shí)所造成的不正常工作狀態(tài)。實(shí)際運(yùn)行說(shuō)明，破壞供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障，多數(shù)為各種短路故障。所謂短路，是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接，如相與相之間的短接，或在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中一相或幾相與相接以及三相四線制系統(tǒng)中相與零線的短接等。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，電源電壓被短接，短路回路阻抗很小，于是在回路中流通很大的短路電流。三相短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行中必須進(jìn)展的計(jì)算分析工作。目前，三相短路電流超標(biāo)問(wèn)題已成為困擾國(guó)許多電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。然而，在進(jìn)展三相短路電流計(jì)算時(shí)，各設(shè)計(jì)、運(yùn)行和研究部門(mén)采用的計(jì)算方法各不一樣，這就有可能造成短路電流計(jì)算結(jié)論的差異和短路電流超標(biāo)判斷的差異，以及短路電流限制措施的不同。如果短路電流計(jì)算結(jié)果偏于保守，有可能造成不必要的投資浪費(fèi)：假設(shè)偏于樂(lè)觀，則將給系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行埋下災(zāi)難性的隱患。因而，在深入研究短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的根底上，比擬了不同短路電流計(jì)算條件對(duì)短路電流計(jì)算結(jié)論的影響，以期能為電網(wǎng)短路電流的計(jì)算和限制提供更切合實(shí)際的方法和思路。短路產(chǎn)生的原因及危害：產(chǎn)生短路的主要原因，是供電系統(tǒng)中的絕緣被破壞。在絕大多數(shù)情況下，絕緣的破壞是由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備中的缺陷，以及設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)不當(dāng)所造成的。例如過(guò)電壓、直接雷擊、絕緣材料的老化、絕緣配合不當(dāng)和機(jī)械損壞等；運(yùn)行人員錯(cuò)誤操作，如帶負(fù)荷斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)或檢修后未撤接地線就合斷路器等；設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷，使絕緣加速老化或破壞；小電流系統(tǒng)中一相接地，未能及時(shí)消除故障；在含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)地區(qū)。未考慮電氣間隙與爬電距離(應(yīng)符合GB)等。此外，在電力系統(tǒng)中的*些事故也可能直接導(dǎo)致短路，如電桿倒塌、導(dǎo)線斷線等：或動(dòng)物、飛禽跨越導(dǎo)體時(shí)也會(huì)造成短路。短路電流越大，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)故障設(shè)備的破壞程度越大。短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力能形成很大的破壞力，如果導(dǎo)體和它們的支架不夠鞏固，可能遭到難以修復(fù)的破壞：這樣大的短路電流即使通過(guò)的時(shí)間很短，也會(huì)使設(shè)備和導(dǎo)體引起不能允許的發(fā)熱，從而損壞絕緣，甚至使金屬局部退火、變形或燒壞。短路時(shí)由于很大的短路電流流經(jīng)過(guò)網(wǎng)路阻抗，必將使網(wǎng)路產(chǎn)生很大的電壓損失。如為金屬性短路，短路點(diǎn)電壓為零，短路點(diǎn)以上各處的電壓也要相應(yīng)降低很多，一旦電壓低于額定電壓40％以上時(shí)，就會(huì)使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；假設(shè)在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運(yùn)行解列，引起嚴(yán)重后果。接地短路時(shí)，接地相出現(xiàn)的短路電流為不平衡電流，該電流所產(chǎn)生的磁通將對(duì)鄰近平行的通訊線路感應(yīng)出附加電勢(shì)，干擾通訊，嚴(yán)重時(shí)，將危及通訊設(shè)備和人身的平安。為了限制發(fā)生短路時(shí)所造成的危害和故障圍的擴(kuò)大，需要在供電系統(tǒng)中加裝保護(hù)，以便在故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)而快速地切斷故障局部，以保障系統(tǒng)平安正常運(yùn)行。這就需要我們準(zhǔn)確的計(jì)算短路電流的大小。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中相與相之間或相與地(或中性線)之間發(fā)生非正常連接(短路)時(shí)流過(guò)的電流稱為短路電流。在三相系統(tǒng)中發(fā)生短路的根本類型有三相短路、兩相短路、單相對(duì)地短路和兩相對(duì)地短路。三相短路因短路時(shí)的三相回路依舊是對(duì)稱的，故稱為對(duì)稱短路；其他幾種短路均使三相電路不對(duì)稱，故稱為不對(duì)稱短路。在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，以一相對(duì)地的短路故障為最多，約占全部短路故障的90。在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。發(fā)生短路時(shí)，由于電源供電回路阻抗的減小以及突然短路時(shí)的暫態(tài)過(guò)程，使短路回路中的電流大大增加，可能超過(guò)回路的額定電流許多倍。短路電流的大小取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離，例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)發(fā)電機(jī)的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)發(fā)電機(jī)額定電流的10～15倍，在大容量的電力系統(tǒng)中，短路電流可高達(dá)數(shù)萬(wàn)安培。短路電流的危害短路電流將引起以下嚴(yán)重后果：短路電流往往會(huì)有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元件本身，也可能燒壞四周設(shè)備和傷害四周人員。巨大的短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，一方面會(huì)使導(dǎo)體大量發(fā)熱，造成導(dǎo)體過(guò)熱甚至熔化，以及絕緣損壞；另一方面巨大的短路電流還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。短路也同時(shí)引起系統(tǒng)電壓大幅度降低，非但凡靠近短路點(diǎn)處的電壓降低得更多，從而可能導(dǎo)致局部用戶或全部用戶的供電遭到破壞。網(wǎng)絡(luò)電壓的降低，使供電設(shè)備的正常工作受到損壞，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢或設(shè)備損壞，如電動(dòng)機(jī)過(guò)熱受損等。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時(shí)，系統(tǒng)功率分布的突然變化和電壓的嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)解列，這時(shí)*些發(fā)電機(jī)可能過(guò)負(fù)荷，因此，必須切除局部用戶。短路時(shí)電壓下降的愈大，持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，破壞整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性愈大。短路電流的限制措施為保證系統(tǒng)平安可靠地運(yùn)行，減輕短路造成的影響，除在運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切原因外，還應(yīng)盡快地切除短路故障局部，使系統(tǒng)電壓在較短的時(shí)間恢復(fù)到正常值。為此，可采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷路器，以及發(fā)電機(jī)裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置等。此外，還應(yīng)考慮采用限制短路電流的措施，如合理選擇電氣主接線的形式或運(yùn)行方式，以增大系統(tǒng)阻抗，減少短路電流值；加裝限電流電抗器；采用分裂低壓繞阻變壓器等。主要措施如下：一是做好短路電流的計(jì)算，正確選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備，電氣設(shè)備的額定電壓要和線路的額定電壓相符。二是正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護(hù)裝置，以便發(fā)生短路時(shí)，能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時(shí)間，減少短路所造成的損失。三是在變電站安裝避雷針，在變壓器四周和線路上安裝避雷器，減少雷擊損害。四是保證架空線路施工質(zhì)量，加強(qiáng)線路維護(hù)，始終保持線路弧垂一致并符合規(guī)定。五是帶電安裝和檢修電氣設(shè)備，注重力要集中，防止誤接線，誤操作，在帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。六是加強(qiáng)治理，防止小動(dòng)物進(jìn)入配電室，爬上電氣設(shè)備。七是及時(shí)去除導(dǎo)電粉塵，防止導(dǎo)電粉塵進(jìn)入電氣設(shè)備。八是在電纜埋設(shè)處設(shè)置標(biāo)記，有人在四周挖掘施工，要派專人看護(hù)，并向施工人員說(shuō)明電纜敷設(shè)位置，以防電纜被破壞引發(fā)短路。九是電力系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)規(guī)程，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，正確操作電氣設(shè)備，制止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。線路施工，維護(hù)人員工作完畢，應(yīng)立即撤除接地線。要經(jīng)常對(duì)線路、設(shè)備進(jìn)展巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速進(jìn)展檢修。高壓電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)6.1母線的選擇和校驗(yàn)?zāi)妇€的選擇和校驗(yàn)：一、110KV側(cè)母線采用軟母線(35KV及以上電壓級(jí)的屋外配電裝置中，為了防止產(chǎn)生電暈，一般采用圓形截面的鋼芯鋁絞線〔軟母線〕)(1)按最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線截面根據(jù)正常工作下持續(xù)發(fā)熱容許溫升的限制，應(yīng)使最大長(zhǎng)期工作電流小于，即；最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過(guò)載1.3倍考慮，則其中:Se—變壓器額定容量，其作為最大長(zhǎng)期工作電流時(shí)容量Ue—變壓器額定電壓，并為母線額定電壓由"電力牽引供變電技術(shù)"附錄二附表3查出鋁母線〔LMR型〕15×3的允許載流量為INU=156A〔環(huán)境溫度為0=C時(shí)〕，大于最大工作電流ILma*，故初選15×3=45mm2截面的鋁母線〔單條平放〕。(2)校驗(yàn)?zāi)妇€的短路熱穩(wěn)定性母線在最大負(fù)荷時(shí)的溫度C短路電流計(jì)算時(shí)間短路周期分量電流熱效應(yīng)：非短路周期分量電流熱效應(yīng)：短路電流熱效應(yīng)：由，在"電氣化鐵道供變電技術(shù)"中查圖7-3中查得鋁曲線在"電氣化鐵道供變電技術(shù)"中查圖7-3可得當(dāng)，對(duì)應(yīng)鋁母線曲線的縱坐標(biāo)為80，即短路發(fā)熱最高。200℃，說(shuō)明所選截面的母線能滿足熱穩(wěn)定性，說(shuō)明：室外母線由于其相間距離較大，不效驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。二、27.5KV側(cè)母線選用矩形鋁母線〔室選硬母線、室外選軟母線〕(1)按最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線截面〔35KV以下電壓級(jí)的屋配電裝置中一般采用矩形截面的硬鋁母線〔硬母線〕〕由"電力牽引供變電技術(shù)"附錄二附表3查出鋁母線40×4的允許載流量I*u=456A〔環(huán)境溫度為時(shí)〕，大于最大工作電流ILma*，故初選40×4=160mm2截面的鋁母線〔單條平放〕。(2)校驗(yàn)?zāi)妇€的短路熱穩(wěn)定性母線在最大負(fù)荷時(shí)的溫度其中：0—實(shí)際環(huán)境溫度*u—允許發(fā)熱溫度tK≥0.2s時(shí)tK≥0.1s時(shí)其中Tfi為非周期分量電流的時(shí)間常數(shù)Tfi≈0.05～0.064以Qkt表示任意時(shí)刻短路電流ik的熱效應(yīng)，短路電流熱效應(yīng)：由，在"電氣化鐵道供變電技術(shù)"中查圖7-3得鋁曲線在"電氣化鐵道供變電技術(shù)"中查圖7-3得A=0.4203×10時(shí)，對(duì)應(yīng)于鋁母線曲線的縱坐標(biāo)為，即短時(shí)發(fā)熱最高溫度=200℃，說(shuō)明所選截面的母線能滿足熱穩(wěn)定性。當(dāng)導(dǎo)體過(guò)短路電流時(shí)，導(dǎo)體間的電動(dòng)力將急劇增加。假設(shè)導(dǎo)體和絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度不夠時(shí)，將產(chǎn)生變形或損壞，也可能使閉合狀態(tài)下的電路觸頭翻開(kāi)，造成重大事故。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，必須研究短路電流電動(dòng)力的大小和特征，以便選用適當(dāng)強(qiáng)度的電氣設(shè)備，使其具有足夠的電動(dòng)力穩(wěn)定性。載流導(dǎo)體之間電動(dòng)力的大小和方向，取決于電流的大小和方向、導(dǎo)體的尺寸、形狀和相互間的位置及周圍介質(zhì)的特性。(3)校驗(yàn)?zāi)妇€的機(jī)械穩(wěn)定性沖擊電流三相短路時(shí)相間電動(dòng)力為：其中ich—實(shí)際三相短路沖擊電流K*—形狀修正系數(shù)，K*≈1a,b,h分別為母線軸間距離，寬度，母線高度。母線平放及水平排列時(shí)，其抗彎模量為：由材料力學(xué)可知，對(duì)于單條矩形母線，當(dāng)跨距數(shù)大于2時(shí)，母線的最大彎矩為：M=Ft/10(N·m)式中l(wèi)—支柱絕緣子的跨距，mF—母線承受機(jī)械力，N母線的計(jì)算應(yīng)力：在"電氣化鐵道供變電技術(shù)"中查表7-4鋁母線的允許應(yīng)力為，，滿足機(jī)械穩(wěn)定性。6.2高壓電氣設(shè)備選擇的原則1、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備額定電壓選擇在選擇電氣設(shè)備時(shí)，必須使電氣裝置地點(diǎn)電路的最大工作電壓不超過(guò)電氣設(shè)備的最高工作電壓，才能保證在正常運(yùn)行情況下電器的絕緣不致破壞。即按額定電流選擇在選擇電器時(shí)，為使發(fā)熱不超過(guò)允許溫度，就必須保證電器的額定電流不小于電器所在電路中最續(xù)工作電流，即式中：—電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流值—電路的最大長(zhǎng)期工作電流各電路的最大長(zhǎng)期工作電流的計(jì)算見(jiàn)下表：2、按短路情況校驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定短路計(jì)算點(diǎn)的選擇〔見(jiàn)前〕短路計(jì)算時(shí)間確實(shí)定短路的計(jì)算時(shí)間就是短路電流通過(guò)所選擇電氣設(shè)備的時(shí)間，它等于被校驗(yàn)電氣設(shè)備所在電路的主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間ta與該電路斷路器斷路時(shí)間t0之和，即短路計(jì)算時(shí)間tk=ta+t0而t0=tgu+thu(s)—斷路器的固有動(dòng)作時(shí)間—電弧持續(xù)時(shí)間空氣斷路器=0.01—0.02s多油或少油斷路器=0.02—0.04s3、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定條件為—電器斷路時(shí)允許的發(fā)熱量，制造廠常以允許通過(guò)電流所產(chǎn)生的熱量來(lái)表示，時(shí)間t通常定為5s或10s，新斷路器為4s—短路電流所產(chǎn)生的熱量由于;故有：4、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電器的動(dòng)穩(wěn)定度由制造廠規(guī)定的極限通過(guò)電流峰值表示，它也稱為電器的動(dòng)穩(wěn)定電流，在運(yùn)行中，可能通過(guò)的最大電流是回路中可能發(fā)生的三相短路電流最大沖擊值，因此校驗(yàn)電器的動(dòng)穩(wěn)定時(shí)需滿足：或式中：、—電器極限通過(guò)電流峰值和有效值、—短路沖擊電流及其有效值6.3高壓斷路器的選擇和校驗(yàn)一、110KV側(cè)斷路器選用SW4-110/1000型戶外式少油斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-1：型號(hào)額定電壓UN(KA)額定電流IN(A)額定斷流量INK(KA)極限通過(guò)電流(KA)熱穩(wěn)定電流INt(KA)斷流容量SNK(MVA)有效值峰值5sSW4-110/1000110100018.432KA55KA213500表3-1因?yàn)樵撔吞?hào)斷路器UN=110KVUW=110KV滿足要求(UW—可在電網(wǎng)的額定電壓)滿足要求滿足要求滿足要求〔Qkt—短路電流熱效應(yīng)〕滿足要求所以，該型號(hào)戶外高壓斷路器滿足要求二、27.5kV側(cè)選用LN1-27.5型的六氟化硫斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-2：型號(hào)額定電壓UN(KA)額定電流IN(A)極限通過(guò)電流(KA)熱穩(wěn)定電流INt(KA)斷流容量SNK(MVA)有效值峰值4sLN1-27.52560014.5KA25KA8.5400表3-2因?yàn)樵撔吞?hào)斷路器UN=25KV滿足要求I=600A﹥ILma*=409.4A滿足要求滿足要求滿足要求400KVA﹥SKt=×25×0.5858=25.3659MVA滿足要求所以，該型號(hào)戶高壓斷路器滿足要求6.4隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)選擇：隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)根據(jù)以下條件選擇：額定電壓、額定電流、安裝地點(diǎn)、構(gòu)造形式，此外還需要校驗(yàn)短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。選擇的方法和要求與選擇斷路器一樣，但不需校驗(yàn)其斷路能力。一、(1)110kV側(cè)帶接地刀閘隔離開(kāi)關(guān)選用GW4-110D/600型，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-3：型號(hào)額定電壓UN(KA)額定電流IN(A)極限通過(guò)電流(KA)5s熱穩(wěn)定電流INt(KA)--峰值ig14GW4-110D/600110600--50KA表3-3因?yàn)閁N=110KV滿足要求IN﹥滿足要求滿足要求滿足要求所以，該型號(hào)高壓隔離開(kāi)關(guān)滿足要求(2)110kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選用GW4-110/600型技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-4：表3-4型號(hào)額定電壓UN(KA)額定電流IN(A)極限通過(guò)電流(KA)5s熱穩(wěn)定電流INt(KA)--峰值ig14GW4-110D/600110600--50KA因?yàn)閁N=110KV滿足要求IN﹥滿足要求滿足要求滿足要求所以，該型號(hào)高壓隔離開(kāi)關(guān)滿足要求二、(1)27.5KV側(cè)帶接地刀閘隔離開(kāi)關(guān)選用GW2-35GD/600型，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-6：型號(hào)額定電壓UN(KA)額定電流IN(A)極限通過(guò)電流(KA)5s熱穩(wěn)定電流INt(KA)--峰值ig14GW2-35GD/60035600--50KA表3-6因?yàn)樵撔吞?hào)隔離開(kāi)關(guān)UN=35KV﹥Ug=27.5KV滿足要求IN﹥滿足要求滿足要求滿足要求所以該型號(hào)高壓隔離開(kāi)關(guān)滿足要求(2)27.5KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選用GN2-35/600型，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-6：型號(hào)額定電壓UN〔KV〕額定電流IN〔A〕極限通過(guò)電流熱穩(wěn)定電流5s有效值峰值GN2-35/6003560030KA64KA2s表3-6因?yàn)樵撔吞?hào)隔離開(kāi)關(guān)UN=35KV﹥Ug=27.5KV滿足要求IN﹥滿足要求滿足要求滿足要求所以該型號(hào)高壓隔離開(kāi)關(guān)滿足要求6.5高壓熔斷器的選擇和校驗(yàn)熔斷器是用以切斷過(guò)載電流和短路電流，選擇熔斷器時(shí)首先應(yīng)根據(jù)裝置地點(diǎn)和使用條件確定種類和型式；對(duì)于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需要按額定電壓和斷流容量?jī)身?xiàng)來(lái)進(jìn)展選擇。27.5kV側(cè)高壓熔斷器選用RW1-35Z型戶外高壓熔斷器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-7：型號(hào)額定電壓UN〔kV〕最大斷流容量SNK〔MVA〕RW1-35Z35400表3-7因?yàn)闈M足電壓要求最大斷流容量400KVA﹥SKt=×27.5×0.5858=27.9025MVA滿足開(kāi)斷能力所以該型號(hào)高壓熔斷器滿足要求6.6支柱絕緣子及穿墻套管的選擇和校驗(yàn)支持絕緣子和穿墻套管用來(lái)支持和固定載流裸導(dǎo)體，并使載流裸導(dǎo)體與地絕緣，或使配電裝置中處于不同電位的載流導(dǎo)體之間絕緣。因此，支持絕緣子與穿墻套管應(yīng)具有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，并能夠耐熱和不怕潮濕。1.按安裝地點(diǎn)選擇絕緣子和穿墻套管一般屋配電裝置中選用屋是絕緣子，屋外配電裝置中選用屋外是絕緣子。根據(jù)安裝地點(diǎn)的污穢等級(jí)決定是否選用防污性絕緣子，并應(yīng)滿足以下條件：≥式中————屋外支持絕緣子和穿墻套管的額定絕緣泄漏比例，mm/kV；————不同污穢等級(jí)地區(qū)的絕緣泄漏比距，mm/kV2、按電壓條件選擇支持絕緣子和穿墻套管絕緣子能在超過(guò)其額定電壓的10%~15%〔對(duì)35kV及以下的為15%，對(duì)110~220kV的為10%〕的條件下可靠工作。所以，只要滿足以下條件即可3、按最大長(zhǎng)期工作電流選擇穿墻套管對(duì)于母線型穿墻套管，因本身不帶導(dǎo)體，無(wú)需按長(zhǎng)期工作電流選擇，但要保證套管的形式與母線條的形狀和尺寸相配合。4、按短路時(shí)熱穩(wěn)定校驗(yàn)穿墻套管由于穿墻套管接入電路中，在短路時(shí)，它和母線一樣將承受短路電流的熱效應(yīng)和點(diǎn)動(dòng)力效應(yīng)。5、按短路時(shí)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)支持絕緣子和穿墻套管短路時(shí)，支持絕緣子和穿墻套管所受電動(dòng)力F不應(yīng)使絕緣子和套管損壞。即F≤0.6F式中0.6————絕緣子和套管的潛在強(qiáng)度系數(shù)；F————絕緣子和套管的允許抗彎破壞負(fù)荷，N1〕110kV側(cè)支柱絕緣子選用ZS-110/3型，其參數(shù)見(jiàn)表3-8：支柱絕緣子〔型號(hào)〕額定電壓〔kV〕機(jī)械破壞負(fù)荷〔kN〕ZS—110/31103表3-8支柱絕緣子機(jī)械穩(wěn)定性校驗(yàn)：絕緣子受力(取L=1.5m,a=2m)其中：Fma*=××(N)F*u=××(N)滿足機(jī)械穩(wěn)定性要求2〕27.5KV側(cè)支柱絕緣子選用ZA-35Y型，其參數(shù)見(jiàn)表3-9：支柱絕緣子〔型號(hào)〕額定電壓〔kV〕機(jī)械破壞負(fù)荷〔kN〕ZA—35Y353.75表3-9支柱絕緣子機(jī)械穩(wěn)定校驗(yàn)：由前面計(jì)算知27.5kV三相短路的相間電動(dòng)力為滿足機(jī)械穩(wěn)定要求3〕27.5KV側(cè)穿墻套管選用CLB-35/400型，其參數(shù)見(jiàn)表3-10：穿墻套管〔型號(hào)〕額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕機(jī)械破壞負(fù)荷〔kN〕熱穩(wěn)定電流〔KA〕5sCLB-35/400354007.57表3-10穿墻套管熱穩(wěn)定校驗(yàn)：滿足熱穩(wěn)定性要求穿墻套管機(jī)械穩(wěn)定性校驗(yàn)：由前面計(jì)算知27.5kV三相短路的相間電動(dòng)力為滿足機(jī)械穩(wěn)定性要求：6.7電流互感器的校驗(yàn)一、〔1〕110kv側(cè)需用LCW—110型瓷絕緣戶外式電流互感器，電流比為100/5，其具體技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-11型號(hào)額定電壓額定電流比準(zhǔn)確級(jí)次1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)LCW—110110kv100/5A0.5、175150表3-11由"電力牽引供變電技術(shù)"附錄二表13查得對(duì)應(yīng)的額定容量為30V.A，熱穩(wěn)定倍數(shù)Ku=150〔2〕每相互感器二次負(fù)荷列于下表中，據(jù)此進(jìn)展二次負(fù)載的計(jì)算與校驗(yàn)。電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表3-12儀表名稱二次負(fù)荷〔V.A〕A相B相C相電流表〔ITI-A型〕有功功率〔IDI-W〕有功瓦時(shí)計(jì)〔DSI〕總計(jì)—3—1.45—1.450.5—0.51.9531.95表3-12由最大一相〔B相〕負(fù)載為依據(jù)進(jìn)展計(jì)算，取W2=W2e=30V.A則可得導(dǎo)線電阻為Rd=30-3/52-0.1=0.98Ω銅導(dǎo)線ρ=0.018Ω.mm2/m,L=l，則其截面S=ρL/Rd=0.018*50/0.98=0.918mm2因此，選擇截面為1.5mm的銅導(dǎo)線，可滿足要求?！?〕校驗(yàn)熱穩(wěn)定性〔Iie×Kl〕2*t=(0.1*75)2*1=56.25KA2.S＞Qd=0.2585KA2.S滿足熱穩(wěn)定性要求〔4〕按√2IIe*Ku≥ich的條件校驗(yàn)機(jī)械穩(wěn)定性√2IIe*Ku=√2*0.1*150=21.2KA＞ich=2.52KA校驗(yàn)作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機(jī)械應(yīng)力：設(shè)相間距離a=2m，互感器瓷套帽到最近支柱絕緣子間距離L=1.5m則作用于瓷套帽尚德機(jī)械應(yīng)力為：F=1/2×1.73×L/A*ich2×10-7=1/2×1.73×1.5/2×25202×10-7=0.412N＜1800N說(shuō)明互感器對(duì)機(jī)械力的作用是穩(wěn)定的，應(yīng)選擇的LCW—110型電流互感器能滿足要求。二、〔1〕27.5kv側(cè)選用LZBJ1-27.5型油浸絕緣電流互感器，電流比為100/5,其具體技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-13：型號(hào)額定電壓額定電流比準(zhǔn)確級(jí)次1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)LZBJ1-27.527.5KV400/5A1/10P1100141由"電力牽引供變電技術(shù)"附錄二表13查得對(duì)應(yīng)的額定容量為30V.A，熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=141每相互感器二次負(fù)荷列于下表中，據(jù)此進(jìn)展二次負(fù)載的計(jì)算與校驗(yàn)。電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表3-14儀表名稱二次負(fù)荷〔V.A〕A相B相C相電流表〔ITI-A型〕有功功率〔IDI-W〕有功瓦時(shí)計(jì)〔DSI〕總計(jì)—3—1.45