華電發(fā)電廠電氣部分第10講課件

發(fā)電廠電氣部分（32學(xué)時(shí)）

第十講

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第六章導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇

（1）基本要求：

設(shè)備選擇的一般原則

第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件短路時(shí)電網(wǎng)的總阻抗減小，短路電流增大，使導(dǎo)體大量發(fā)熱，對機(jī)械強(qiáng)度和絕緣產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)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。因此電氣裝置中的各種電器設(shè)備應(yīng)有足夠的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在流過最大可能的短路電流時(shí)間內(nèi)不致?lián)p壞。短路時(shí)往往有電弧產(chǎn)生，不僅可能燒壞元件本身，還可能燒壞周圍的設(shè)備短路電流基本上是感性電流，將產(chǎn)生去磁性電樞反應(yīng)，使發(fā)電機(jī)端電壓下降，同時(shí)短路電流流過線路、電抗器等回路時(shí)電壓損失增大，因而電網(wǎng)電壓降低短路時(shí)由于系統(tǒng)中功率分布突然變化和網(wǎng)絡(luò)電壓降低，可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)組之間失去同步不對稱的短路故障會產(chǎn)生零序電流，會在鄰近的線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，造成對通信線路和信號系統(tǒng)的干擾

短路的危害一、導(dǎo)體和電器選擇的一般原則按正常工作條件進(jìn)行選擇按短路狀態(tài)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境導(dǎo)體：1、按正常工作條件選擇電器設(shè)備額定電壓

UN≥UNS

UN-------電器設(shè)備額定電壓；

UNS-------電網(wǎng)額定電壓額定電流

KIN≥Imax

IN

-------電器設(shè)備在額定環(huán)境溫度下的長期允許電流

Imax-------電器所在回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流

K-------綜合修正系數(shù)，裸導(dǎo)體的綜合修正系數(shù)見p344附表3當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn)

溫度、海拔高度、風(fēng)速、地震烈度

覆冰厚度、污穢等級等

我國規(guī)定電氣設(shè)備的一般額定環(huán)境條件額定環(huán)境溫度（計(jì)算溫度或基準(zhǔn)溫度）

1）裸導(dǎo)體和電纜：25℃

2）斷路器、隔離開關(guān)、穿墻套管、電流互感器、電抗器等：40℃

3）無日照海拔高度

不超過1000m海拔高度的影響海拔增加，空氣密度和濕度降低，空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，設(shè)備外絕緣強(qiáng)度將隨海拔的升高而降低，導(dǎo)致設(shè)備允許的最高工作電壓Ualm下降。當(dāng)海拔在1000~4000m時(shí)，按照海拔每增加100m，Ualm下降1%來修正；如果Ualm不能滿足要求，需選擇高原型產(chǎn)品或外絕緣提高一級的產(chǎn)品。現(xiàn)有110kV及以下的設(shè)備，外絕緣裕度大，可在海拔2000m以下使用。最大持續(xù)工作電流Imax----電器所在回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流最大持續(xù)工作電流Imax----電器所在回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流發(fā)電機(jī)回路變壓器回路

電動(dòng)機(jī)回路單回路出線雙回路出線帶電抗器出線角形接線一臺半斷路器接線出線橋型接線出線主母線、母聯(lián)回路母線分段回路旁路回路2、按短路情況校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)

It2t

≥Qk

或S≥Smin

Qk----短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；It、t-----電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間S---按正常工作條件確定的導(dǎo)體或電纜的截面積Smin---按熱穩(wěn)定確定的導(dǎo)體或電纜的最小截面積電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)

ies≥ish

或

Ies≥Ish

ish

、Ish-----短路沖擊電流幅值和有效值；

ies

、Ies-----電器允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值。不需校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定的情況a.用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。b.采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。c.裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。3、短路電流計(jì)算條件容量和接線

按本工程的最終容量計(jì)算，并考慮本工程建成后5～10年的電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式進(jìn)行短路計(jì)算。短路種類一般按三相短路進(jìn)行驗(yàn)算。選擇短路計(jì)算點(diǎn)在短路計(jì)算接線中，選擇通過電器的短路電流為最大的點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。

注意：通過電氣設(shè)備的短路電流和流入短路點(diǎn)的短路電流不一定相同發(fā)電機(jī)出口斷路器：比較K1和K2點(diǎn)短路時(shí)，哪種情況通過QF1的短路電流大。母聯(lián)QF5：考慮母聯(lián)斷路器QF5向備用母線充電時(shí)，備用母線故障，即K4點(diǎn)短路時(shí)，流過母聯(lián)斷路器的短路電流最大。帶電抗器的6～10KV出線回路：由于干式電抗器可靠性高，且斷路器QF4與電抗器間的連線很短，故障幾率小，一般不選K7，而應(yīng)選K8。主變低壓側(cè)QF3：可能出現(xiàn)的短路點(diǎn)和運(yùn)行方式很多，當(dāng)變壓器高壓側(cè)QF6斷開而K3點(diǎn)短路時(shí)最嚴(yán)重。類似的，選擇QF6，應(yīng)為QF3斷開，K5點(diǎn)短路。分段斷路器QF7：當(dāng)主變T1退出運(yùn)行而相應(yīng)母線段K1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最嚴(yán)重。母線至母線隔離開關(guān)前的引線和套管：應(yīng)選擇母線段K7點(diǎn)。短路計(jì)算時(shí)間

驗(yàn)算熱穩(wěn)定的計(jì)算時(shí)間

tk=tpr+tab

tab=tin+tatpr-------后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；tab--------斷路器全開斷時(shí)間；tin--------斷路器固有分閘時(shí)間；ta--------斷路器開斷時(shí)，電弧持續(xù)時(shí)間，對少油斷路器0.04～0.06s，SF6和壓縮空氣斷路器約為0.02～0.04s。開關(guān)電器的開斷時(shí)間tbr=tpr1+tin

tpr1-------主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tin-------斷路器固有分閘時(shí)間為選擇電氣設(shè)備而進(jìn)行的短路計(jì)算的條件是什么？三相實(shí)用短路計(jì)算三相短路電流非周期分量的計(jì)算Ta----短路點(diǎn)等效時(shí)間常數(shù)見《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》表6-2基準(zhǔn)值的選取與網(wǎng)絡(luò)模型的建立忽略負(fù)荷電流；不計(jì)各元件的電阻、線路電納和變壓器的導(dǎo)納；發(fā)電機(jī)用次暫態(tài)電抗表示，發(fā)電機(jī)電勢模值為1，相角為0o。近似計(jì)算：各基準(zhǔn)電壓為平均電壓Uav見《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》表6-1補(bǔ)充2橋形接線和角形接線內(nèi)橋接線為避免線路斷路器檢修系統(tǒng)開環(huán)，可增設(shè)跨條。外橋接線為避免變壓器側(cè)斷路器檢修變壓器停運(yùn)，可增設(shè)跨條。QF4QF2QF4QF3T1T2WL1WL2QF1QF2QF3QF1若QF1檢修，WL2故障，出現(xiàn)什么現(xiàn)象？WL1WL2選擇QF1時(shí)，如何確定Imax和短路點(diǎn)？分析橋形接線和角形接線的Imax和短路計(jì)算點(diǎn)I1I2外橋接線有穿越功率選擇QF1時(shí)：K1短路點(diǎn)為k1K1XL1XL2選擇QF2時(shí)：？？選擇QF3時(shí)：？？選擇QS1時(shí)：？？正常運(yùn)行線路檢修變壓器檢修QF1QF2QF3SN1SN2QS1Imax出線：最大元件負(fù)荷電流，橋回路還需考慮系統(tǒng)穿越功率QF1QF2QF3I1I2SN1SN2ImaxK1QS1選擇QS1時(shí)：短路點(diǎn)為k1K1XL1XL2選擇QF1時(shí)：？？選擇QF3時(shí)：？？選擇QF2時(shí)：？？正常運(yùn)行線路檢修變壓器檢修內(nèi)橋接線無穿越功率K1XL1出線：最大元件負(fù)荷電流QF1QF2QF3I1I2SN1SN2ImaxK1QS1選擇QS1時(shí)：短路點(diǎn)為k1K1XL1XL2選擇QF1時(shí)：？？選擇QF3時(shí)：？？選擇QF2時(shí)：？？正常運(yùn)行線路檢修變壓器檢修內(nèi)橋接線有穿越功率K2XL1K2出線：最大元件負(fù)荷電流，橋回路還需考慮系統(tǒng)穿越功率QF4QF2QF4QF3T1T2WL1