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(duì)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(duì)稱的短路故障會(huì)產(chǎn)生零序電流，會(huì)在鄰近的線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，造成對(duì)通信線路和信號(hào)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(zhǎng)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(jí)等

我國(guó)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(jí)的產(chǎn)品?，F(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(tái)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(duì)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(shì)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