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1、 贵州大学本科毕业论文（设计） 本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：N-Y大型发电机励磁回路一点，两点接地保护设计I143 贵州大学本科毕业论文（设计） 目 录摘要1Abstract2第一章 前言3第二章 电器主接线设计52.1概述52.1.1电气主接线设计的重要性52.1.2对电气主接线设计的要求52.2设计方案的提出、比较与确定72.2.1发电厂规模：72.2.2电力负荷与电力系统情况：82.3主变压器的选择82.3.1主变压器台数的确定82.3.2变压器的容量92.3.3主变压器型式的选择102.3.4主变压器型号的选择11第三章 N-Y大型发电厂系统设计方案123.1传统大型发电厂同
2、期系统设计方案123.2N-Y大型发电厂系统设计方案13第四章 短路电流计算144.1概述144.1.1参数计算144.1.2短路电流计算的规定154.1.3短路电流计算步骤154.2短路电流值计算164.2.1 任意时刻短路电流非周期分量164.2.2任意时刻短路电流周期分量16第五章 电气设备的选择195.1电气设备选择的一般条件195.1.1按正常工作条件选定额定电压和电流205.1.2按短路条件校验热稳定和动稳定205.2高压断路器和隔离开关的选择215.2.1高压断路器的选择215.2.2隔离开关的选择215.2.3互感器的选择215.3设备选型计算215.3.1高压断路器215.3
3、.2隔离开关23第六章 电气主接线可靠性分析和计算256.1概述256.1.1可靠性计算比较256.1.2对电气主接线进行可靠性分析计算的主要目的256.1.3电气主接线可靠性计算方法266.2方案的可靠性计算266.2.1基础资料数据266.2.2辅助参数系数计算276.3逻辑表格296.3.1双母线三分段接线逻辑表格296.3.2一个办短路器接线逻辑表格306.4方案的确定32第七章 自己主要设计的内容337.1励磁回路一点接地保护原理337.2转子一点接地继电器构成说明337.3励磁回路两点接地保护原理347.4励磁回路两点接地保护继电器构成说明34第八章计算机监控系统358.1系统方案
4、358.2电气计算机监控系统358.2.1概述358.2.2系统功能及指标35参考文献36致谢37IIIN-Y大型发电机励磁回路一点，两点接地保护设计摘要就我国目前能源状况而言，电能将作为最主要的主要能源之一在社会生产生活用能方面占据着十分重要的地位。基于这种市场供求现状，越来越多的企业将目光投放到大中型发电机的生产制造上来。而作为保证发电机正常运转的励磁回路就制造水平而言，我国绝大多数发电机使用的乒乓式发电机磁力回路一点接地保护还存在着较大的安全稳定性问题。本文将从大中型发电机此路回路一点，两点接地保护出发，以西电东送工程中某大型坑口电厂为例，具体的分析和介绍在大型发电机在设计中如何合理的配
5、置两点接地装置，以求在使用过程中更好地发挥实际作用，减少工厂的损失以求得工厂经济效益的最大化，实现发电机励磁回路一点，两点接地保护的最高价值。关键词：发电机；电路励磁回路；保护；电力系统设计Abstract in terms of Chinas current energy situation, one of the main energy of power will serve as the main in the aspect of social production and living with can occupy very important position. Based on
6、this kind of market supply and demand situation, more and more enterprises to focus on the large and medium-sized generator manufacturing. As to ensure normal operation of the generator excitation circuit in terms of manufacturing level, and the vast majority of generator in China using ping-pong ge
7、nerator one-point earthing protection of the magnetic circuit, there are larger safety stability problem. This article will from the large and medium-sized generator road circuit, two ground fault protection, west electricity to east project of a large-scale pithead power plant as an example, detail
8、ed analysis and introduction on how to reasonably in the design of large generator in the configuration of the two grounding device, in order to better play in the using process of the actual effect, reduce the loss of the factory to ensure our factory the maximization of economic benefit, realize t
9、he generator excitation circuit, two earthing protection of the highest value.Key words: generator; Circuit excitation circuit; Protection; Electrical system design2第一章 前言通常来说一个大中型发电机承担着当地及周边地区主要生产生活用电需要的重要角色，而作为西电东送大型工程主力军中的大型发电机，该发电机还担负着支援东部地区用电需要的重要任务。就目前而言，我国大部分发电机都存在着发电机励磁回路故障率高的问题。当发电机的励磁回路两点接
10、地发生故障时，具体造成的伤害是引发过大故障电流经过而导致励磁回路本体的故障；进而造成回路中部分绕组被短接，整个励磁绕组中的电流加大，因此造成的高温会对绕组产生伤害。另一方面有可能引起气隙磁通失衡，最终造成不可控制的振动，造成难以估计的伤害。在实际使用过程中，励磁回路装置的一点发生工作故障时并影响发电机本身的使用，只有当一点故障引发二点故障时才会造成对发电机的实际伤害。如果在发电机励磁回路一点两点接地保护中能够确保两点接地的实际保护的有效使用，那么发电机励磁回路的使用稳定性和安全性会大大提升，整个发电机的使用效益也会发生巨大的变化。在处理发动机的问题时，首先要了解问题发生的原因。就发电机故障来看
11、，我们首先要明白发电机的励磁回路的一点接地保护的具体形式及主要原理。具体说来，有以下几种方式：电桥式、将直流电压叠加起来的方式、将交流电压叠加起来的方式以及依靠导纳继电器进行交流电压的叠加和切换的采样的模式。根据分项的具体单位来说，通常的电桥式的一点接地的保护装置在发生故障时表现出很大的不同，一般在发生故障时一般的故障点都是励磁回路绕组的中间点周围，就算我们在设计保护装置时采用的是金属性接地的设备，具体的保护有时也不能按照设定的程序发生，因此肯定会有自己的不足。而将直流电压叠加起来的方式一般会在不同的设置接地保护，在设置的保护装置所遇到的继电器的电流超过了预期，就会发生故障，而且选择不同地点安
12、装接地装置所能够引起的保护设施的配合运转的程度也有所不同。第三种也就是最后一种处理电压的方式与前两种都有所区别。具体的说来就是在总体性能上来说，电流的总体容量不大，而且对整个电流状况的反应程度也比较慢。由于每一种的处理方式都有自己的特性，我们在选择具体的方式时就要更加具备针对性，只有这样才能保证最终的设计方案能够在实际的工作中发挥应有的作用。第二章 电器主接线设计2.1概述2.1.1电气主接线设计的重要性发电厂作为电力系统的必要组成部分，对整个电力系统的经济效益和安全效益都有巨大的影响。发电厂的主要工作原理是将其它能量转化为电能，从这一个角度来说发电厂可以分为火力发电厂（浙江华能玉环火电厂），
13、水力发电厂（如三峡水利枢纽工程），核能发电厂如大亚湾核电站，风力发电厂（如新疆达坂城风力发电厂）等。根据发电厂的规模和作用又可以分为三种类型：企业自备电厂、中小型地区电厂和大型主力发电厂。但是不论是那一种类型的发电厂都依赖于一个共通的重要部分：电气设计部分。电气主接线设计是任何一座发电站都必须首要考虑的问题，也就是会所它是一个发电站的核心部分。一个发电站的规模与作用与装机数量规模、电站所接入使用的电压伏数、电站的出线回路的数量以及距离位置有关，但在这些条件都相同的情况下，电气主接线设计所能决定的方面也是多样的。就电气设备而言，主变压器、断路器等设备的容量大小、数量多少、型号选择等由主接线设计决
14、定。就电机后期使用来看，继电保护与监控系统的设计要根据电气主接线设计进行调整。对于发电厂选址来说，电气主接线设计与厂房布置、枢纽位置、土建投资、环境保护和水土保持等方面息息相关。而且发电机运行时的安全性、可靠性、经济性等主要评价标准都有电气主接线设计。由此我们可以看出电气主接线设计是一项具有较高技术含量、较广涉及范围、较复内容的大型物理电子工程，也是体现一个设计者水平与技术的重要平台。2.1.2对电气主接线设计的要求电气主接线设计由于涉及面广，情况错综复杂，因此在具体设计过程中需要研究和注意的方面也比较多，接下来我就从以下三个方面对电气主接线设计的要求可进行分析。首先，就电气主接线设计本身而言
15、要满足可靠性，灵活性和经济性的要求。我们在前面已经讲过，电气主接线设计是整个发电厂的核心工程。因此整个设计要满足发电厂长期连续工作的需要，满足发电厂在各种调电调峰过程中的正常使用的需求，保证发电厂运行的经济效益。就我们在案例中设计的提到的大型坑口电站而言，本身除了要承担本地区电力需求外，还要输出大量电能满足西电东送工程的电力需要，如若发生发电机工作故障除了造成本发电机厂的技术经济损失外，还会对周边地区甚至依靠西电东送工程运转的生活区、工业区被迫中断甚至长时间停滞，因而带来不可估量的损失。我们在具体的电气主接线设计中要能把握以下几个原则：（1）在检修断路器的过程中，整个系统供电的持续性不能受到任
16、何影响；（2）在遇到出现回路断路器故障或母线故障这样必须切除部分线路的情况时，隔断的机组数不能超多一台；（3）当遭遇断路器检修与断路器故障相遇时，又或者母线分段或母线联络断路器拒动时要能够保证受影响的机组及线路在两台以内。基于这种要求，主接线设计只能采用角型接线、一倍半接线或双母线带旁路接线。虽然这三种接线可以保证发电机机组工作的可靠性，但在其他方面又存在或大或小的缺陷。就角型接线而言，它的进出线回路数量被限制在5次左右，不能满足停机时间长和停机次数多的需要，对于一些承担调峰调电任务的大型电站来说不合时宜。而一倍半线和双母线接线在这方面显得优势比较大，因此长选作大型发电站电气主接线的接线类型。
17、其次，不同的电力系统所需要的电气主接线也是不一样的。发电机最主要的功能就是满足市场电力需求。而就我国目前市场供求关系来说，电力需求与电力供应之间的缺口还是很大的。自上世纪九十年代，我国的电力市场的发电量与用电量就存在巨大的矛盾关系。为了解决电力供给与需求之间的重大矛盾，我国开设专门的国家电网部门大力进行国家电网建设。不断扩大电网规模，构建相对完备的电网结构，提高电网建设与电源建设的匹配度。因此发电机电气主接线的设计还应配合电力系统管理部门设计的电站接入系统，均衡电力系统管理部门与水电站建设部门之间的利益关系。在很多已经建成的发电站设计中我们可以看到大部分发电站为了弥补电网建设的缺陷通常在设计规
18、模方面做出妥协，尽可能用大的设计规模，造成发电机本身的一些不合理状况。因此在设计发电机主接线之前应尽可能找相关部门进行协商，提高设计本身的实用价值。从电力系统本身考虑也是为了保证发电机在实际运转过程中的可靠性、灵活性、经济性。再次是要考虑我国机电设备本身的生产水平。发电机电气主接线设计的主要目的是投入到发电机实际建造和使用当中去。但设计的最终实现是以来与主要的电气设备和线路的。而现阶段我国现阶段的发电设备、变电设备以及开关等相关工艺的制造水平是相当有限的。相较于国际一般生产制造水平而言还有很大差距，生产技术落后、产品质量低。在大型或超高压设备制造生产技术表现尤为突出，具体表现为设备检修的间隔时
19、间短、次数多、使用起来价值不高。也就是说发电机在主接线设计的可靠性和灵活性必须更强，用软件方面的高水平来弥补硬件设施的低质量水平。而随着市场经济的不断进步，我国的机电设备生产水平已经有很大的提升，因此我们在设计时也要把这个新情况列入到我们的考虑范围内，具体的考察将设计投入到生产使用过程中的实际情况，提高设计的经济效益。最后，发电机电气主接线设计要合乎传统设计观念和管理习惯。由于我国在过去很长一段时间里发电机主接线设计都处在一个相当落后的状态，大多数发电机主接线设计都是以已建成的发电机主接线状况进行设计的，因此很长一段时间内我国的发电机主接线设计都处在一种模仿借鉴的状态，从而形成了我国传统的电气
20、主接线设计风格和相应的发电机运行管理习惯。而现在的市场状况不断发生新变化，发电机相关硬件设施的生产制造水平都已经有了很大的提高，但我国目前发电站的建设使用情况来看，整个发电机的电气主接线设计和管理模式相较于机电设备生产更新速度而言相对滞后，因此我们在设计电气主接线设备时要做到到整个设计与传统设计观念和管理模式相适应。2.2设计方案的提出、比较与确定2.2.1发电厂规模：某地区根据西电东送的要求，拟在该地区新建一座NY发电厂，该电厂为大型坑口电厂，附近有大型煤厂，海拔高度为1500M以下，水源、灰场、交通等均符合要求。总装机容量4300MW，建厂规模、厂址条件、主要协作配合条件均经过全面的可行性
21、论证，环境影响评估也负荷条件要求。2.2.2电力负荷与电力系统情况：本期工程一次建成，电厂建成后除厂用电外，全部电能送往系统，根据系统规划-电厂采用500KV电压等接入系统，500KV出线4回，本期工程出线2回至-电厂，预留2回备用。电力系统容量为14908MV，当取基准容量为1000MVA时，系统将归算到500KV母线上的s0.08。2.3主变压器的选择变压器主要是指依赖于电磁感应，它被广泛地运用到很多方面，比如说电力和通信等。随着科技的发展，变压器的种类越来越多，变压器的分类方法也是五花八门的，那么在具体选择变压器的时候就应该具体情况具体分析，选择最合适、最需要的变压器。发电厂和变电站的性
22、质决定着主变压的选用，主变压在电力系统中的作用也影响着变压器的选择。在选择主变压器时，要考虑到主变压器的台数的确定，容量的多少，型式和型号的选择，这几个方面又涉及到很多方面的问题，下面就一一介绍。2.3.1主变压器台数的确定变压器的单台容量与单台容量的造价成反比，由于变压器的单台容量是可以做得很大的，那么我们可以致力于提高变压器的单台容量，这样在所需总容量一定的情况下，我们就可以缩减变压器的数量，从而来降低投资成本。变压器的台数减少了，在施工的时候所需的人力财力就相应降低了。每一台变压器都需要与之配套的配电设备的支持，变压器台数的减少也可以节约配电设备，简化配电装置结构。我们都知道，变压器是有
23、一定的占地面积的，那么，这些电力设备越简化越能节约其占地空间，也会使得其布置更加清晰，工作人员也可以不用那么辛苦去承担大量的工作，这样可以提高降低投资成本，从而提高经济效益。如何减少变压器的台数呢？一般来说有以下方法：扩大变压器的单台容量；两台变压器就已经可以应付一些突发事件了，那么，我们在关联变压器和准备备用变压器的时候，只需要两台变压器，变压器使用的太多不仅占空间还浪费资源，两台则正好合适，只要这两台变压器的总容量足够打就可以了；我国有不少小型自备电厂，这些小型自备电厂的电主要是供给当地自身使用的，并不需要提供给其它地方，而且一般情况下也并不会有多余的电力来供给电力系统，小型自备电厂与电力
24、系统联系的主要目的有两个方面，一方面是取得系统备用，以防自身供电不足，另一个方面是维持自身运行时的稳定性，那么，在小型自备电厂与电力系统之间的联络变压器就可以只用一台。2.3.2变压器的容量在确定主变压器容量时，既要满足电网正常运行的需要，又要考虑到经济效益这方面，那么，往往采用单台容量较大的变压器会比较合适。相对于发电机组及其调节系统来说，变压器是比较稳定的，它从不轻易发生故障，其发生故障的概率比刚提到的发电机组及调节系统要低得多。在容量这方面，单台变压器的极限容量要比单台发电机的极限容量大，技术上和机器制造方面的不成熟使得单台发电机的极限容量很有限，那么，在有需要的情况下，就只能采用两台发
25、电机一变的方法，在需求量大的情况下，采用多台发电机组一变的接线方式也是经常采用的方法。在确定主变压器容量的时候，我们要知道两个原则，一个是要对发电机或者变压器单元接线有相应的了解，我们要弄清楚主变压器在单元接线中的容量，还要知道该单元的容量套餐，包括发电机的容量套餐。另一个是要合理确定高、中压电网的联络变压器的容量，在这个时候，不能参照电网不正常情况下的数据，应该依赖两级电网的合理调度，在两级电网正常的情况下和检修状态下来确定，这个时候还要考虑到电网正常下可能出现的最大功率交换，这对于主变压器容量的确定很重要。上面说到最合适的变压器台数应该为两台，那么，我们就应该协调好两台变压器占总容量的比重
26、，如果其中一台变压器因为故障或者其他原因突然切断的时候，另一台就要承担所有的负荷，把这种情况纳入考虑的时候，我们就应该将每台变压器的容量控制在所需承担的总容量的一半以上，最好是二分之一到四分之三，然后再设置单台变压器运行时的时间，这样才能保证电网的正常运作。一般来说，当每台变压器的容量选择为总容量的一半的时候，其中一台出现问题时，另一台的工作量就变成了原来的两倍，这个时候单台变压器的工作量过大，在时间上就只能允许其运行七分半钟，这种情况下，能调整系统的时间就比较少。如果每台变压器的容量为总容量的四分之三时，一台不能正常运行时，另一台还可以运行两小时，这种情况下，电网调度就能有足够的时间来很好地
27、调整系统并使其恢复正常了。2.3.3主变压器型式的选择我们在现实生活中所了解到的六氟化硫变压器、干式变压器和油浸式变压器是针对10kV配电变压器具它的绝缘介质的不同所划分的不同的变压器型式。而根据案例中所要设计的大型坑口电站的主接线需要，在变压器型式的选择上以500kV750MVA油浸式自耦变压器为优。不同型式的该种变压器的比较如下：普通三项共体的变压器的优点是：（1）结构较为紧凑，个相低压首末端及中性点的接线都已经在变压器内部完成，而遗留在外部的接线组装相对来说简单很多；（2）就占地面积而言，它也属于比较小巧的一类，安装和使用都比较容易；（3）损耗相对来说比较小，有较高的经济价值；可以舍弃防
28、火墙的设置，土建工作量小。缺点是虽然这种型式的变电器虽然属于变电器里的相对小巧类型但从单个设备的重量来看对运输条件的要求比较高，相对应的运输费用也比较高；因为属于完全的国产变压器型号，这方面的使用经验并不充足。组合三项的变压器是三项共同体的变压器中的一种特殊类型，因而它包含了普通三项共体式变压器的所有优点，此外它还在单相重量方面做出了重大改善，降低了对运输相关方面的要求。但在做出改进的同时它也出现了一些普通三项工体变压器所没有的问题：一是安装费用大，成本高；二是油管道和母线的安装需要现场焊接，安装起来工艺复杂；三是国内的大型电站基本上没有使用过这种型式的发电机，有用的经验相当少。还有ASA型式
29、的变压器，这种变压器虽然在工作原理和工作方式上和三项工体型式的变压器有很大不同，但在使用方面来说它也拥有所有普通三项共体变压器使用运行的所有优点，并且在设备运输上有重大创新，采取分解运输的形式，大大降低了运输难度，从而减少了运输费用。只是ASA型式的变压器本身造价非常高，而且在使用运行时也不可避免的存在现场安装要求高，国内使用经验为零的问题。最后介绍的是3x单相型式的变压器。这种型式的变压器与前三种变压器的差别都比较大。这种变压器每台的单相重量都比较少，对运输方面的特殊要求相当少，相对的费用也少很多；在使用备用相的情况下，如若有一相发生故障，其它设备也能不受影响得继续工作；这种型式的变压器在国
30、内运行次数多，使用经验在这几种变压器中是最多的。而就其本身的缺陷来说，它的缺陷主要是：（1）本身制造工艺复杂，成本高：（2）结构相较于其它几种变压器而言显得比较宽松，需要占用较大的土地面积；（3）各相低呀及中性点的接线基本只能在变压器外部连接，安装过程及其维护过程都相当复杂；（4）需要建设防火墙保护装置，土地建设费用高。2.3.4主变压器型号的选择变电所主变压气的容量一般按变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷的6070（220kV变电所为60）或全部重要负荷选择。即 （MVA） 式（2.1）式中 变电所主变压器台数为了保证供电的可靠性，变电所
31、一般装设2台主变压器。相关的设计规范规定：选择的变压器容量需同时 满足下列两个条件： ; 其中， 为变电所的最大负荷容量； 为变电所的全部重要负荷容量。主变压器型号主要依赖于发电厂建成后的电力系统的使用规划。本期工程一次建成，电厂建成后除厂用电外，全部电能送往系统，根据系统规划-电厂采用500KV电压等接入系统，500KV出线4回，本期工程出线2回至-电厂，预留2回备用。电力系统容量为14908MV，当取基准容量为1000MVA时，系统将归算到500KV母线上的s0.08第三章 N-Y大型发电厂系统设计方案3.1传统大型发电厂同期系统设计方案前面我们已经对大型发电厂设计中的电气主接线设计从重要
32、意义、基本要求、设计方案的比较设计、主要电气设备的选择等方面做出了详细介绍，接下来，本文就放电厂设计中的同期系统设计方面具体的探讨我们所选中的发电厂的具体设计方案及理念。电气控制系统设计所包含的内容是相当丰富的，而在这些复杂繁多的喜用设计中，同期系统一直占据着十分重要的地位与作用。从具体的电气设计要求方面来看，它必须是在相同的相位、相等的电压和相等的频率下才能够进行同期的准备工作。就我国目前的大型发电厂的同期系统设计中还存在着许多细节问题有待于研究和解决。本身的停气系统设计中就包括以下主要方面：发电厂专用点快切装置方面、系统的自动同期装置方面、系统的自动重合闸方面等有关通气系统运行的重要基础设
33、备方面。就具体的细节问题来看主要是：（1）怎样优化现存的同期系统的设计；（2）如何配合具有极高科技含量的DCS系统和NCS系统即分散控制系统和厂属网络监控系统；（3）怎样安排不同的同期系统内部需要的装置的不同工作任务与环节。带着我们在传统大型发电厂同期系统设计中遇到和思考的种种问题，我们现在依据在材料中已经给出的具体发电厂的资料就发电厂的同期系统设计做了以下部署。具体的设计方案和设计图纸如以下所示：大型发电厂的升压站，普遍采用500 kV电压等级3/ 2接线形式。此种接线方式，全部断路器均为同期点，同一个断路器合闸，有时是差频同期，有时是同频同期，而每个断路器串供同期使用的TV有4个，如图1所
34、示。对于同一断路器因运行方式及操作目的不同，它所使用的2个同期TV也不同，这就为同期操作带来麻烦，为解决这一问题，目前同期电压的取得方式广泛采用“近区优先”原则确定断路器的同期电压来源。实现方法是通过断路器串中的断路器QF及隔离开关QS的辅助接点进行某种逻辑组合后完成同期电压切换。图1 3/2接线形式简图3.2N-Y大型发电厂系统设计方案图2中按传统同期定义的断路器只有201 QF和202QF两个，过去按常规设计它们将配备自动准同期装置，而剩下的十几个断路器由于可能而临同频同期既合环操作的问题而只能用手动同期进行操作，就算现在把ST , 1SSYH , SSYH , SSY等开关量纳入DCS控
35、制，而最基本的操作还是要由运行人员关注，自动化水平还是很低，根本无法与自动化程度越来越高的DCS,NCS相协调。为此，大型发电厂的同期系统设计应该建立在更高的自动化水平上，这对同期装置也提出了更高的要求，设计上也应进行相应变革并注意与其他设备分工配合。图2 N-Y大型发电厂电气主接线第四章 短路电流计算4.1概述发电机设备本身及其运行所依赖的线路所组成的电力电网系统在实际使用中极易产生短路故障，因此在发电机电气主接线设计过程中必须预留电流短路造成影响伤害的空间，也就是说在整个电气主接线设计中必须把短路电流计算包括在内。短路从节本概念上来说，主要指的是电力系统的正常运转过程中遇到的两个不同的相之
36、间、单个的相和中性线连接问题二引起的电路罢工现象。不同的电力系统所遇到的具体的短路类型是不相同的。就三相系统可能发生短路的位置类型来看，主要有以下四种，分别是：三个不同的单相之间发生的短路、两个不同的单相之间发生的短路、一个单相和中心线之间发生的短路、像个不同的相的对地短路。有不同的短路类所引起的具体问题是不同的，我们分析和计算短路电流的方法和步骤也不尽相同。就电流短路所造成的伤害来看，短路的危害主要表现在：一是当短路的电路中的电流过大时，处在这个电路系统的电子元件会受到该短路电流的突然袭击，造成的结果是电子元件中扮演传输电力角色的导体会发生形体的变化甚至有可能损坏到失去本身的功能；二是短路电
37、路中的异常电流引发了电压的不稳定状况，主要表现为电压下降，从而引发电能的不正常，最终影响发电厂的发电功能造成供电用户的不方面：三是由于短路电路的电流不稳、电压不稳而引起整个供电系统的功率问题，破坏了系统工作的稳定性。因此，作为整个供电系统的设计者，我们要从电路的断路电流限制水平、短路电路坑能会受到的电磁干扰状况、整个电网的接线以及变电厂的电气主接线方面对这个电路进行控制，降低短路可能带来的伤害。4.1.1参数计算整个短路电流计算的参数呈现出这样一种特点：辐射性且支路参数r和x总体来说差别不是很大，有些时候参数r甚至会出现大于x的情况。电压大于220kV以上的电力输入设备的短路电流计算在大多数情
38、况下一班使用节点导纳矩阵，在必要的时候也可以通过稀疏技术来提高计算电网系统的工作效率。但就目前短路电流计算方法而言，稀疏技术发并不是能够充分提高计算速度与成效的短路电流计算方法，它的缺陷在于：一是从节点编号到复数因子表的计算过程需要消耗的时间多，而且计算过程繁复；二是原有的网络各序数学模型不能够直接使用，在网络拓扑结构发生变化时需要作出相应的调整甚至是重新制作。4.1.2短路电流计算的规定短路电流计算在整个电路数据计算中占有重要地位，在长期的电力数据计算过程中已经形成的一套完整的计算方法与套路。传统的短路电流计算主要采纳的方法是对称分量法。这种方法的突出优势是分化了三个序网矩阵和方程的计算过程
39、，因而在过去长达数十年的时间里长期受到计算者们的追捧与喜爱。但这种方法在面临大众实践的检验时也不可避免的表现出一种不合时宜来，给整个计算工作带来了不必要的麻烦。具体表现在：每一个电网系统的三相参数不可能是完全对称的，因此三相分别承担的负荷量也不尽相同，因此计算起来所涉及的计算网络过于庞大，显得过于繁琐。针对传统短路电流计算方法的缺陷，一些研究者也在相关方面提出了一些新的概念和方法。在这个方面比较有建树的是建立在叠加原理基础上以配合电网潮流计算的一种新的复合型短路电流计算方法。这种方法利用abc三项的模型，把已经出现故障的短路电流当做是正常工作的电路，并且在这些发生故障的地方增加一些附加电流，再
40、通过一次回退前推计算来计算出各条支路的电流和节点电压。这样以后就可以通过附加注入电流知道发生故障的短路电流的大小。4.1.3短路电流计算步骤在上一个部分中我们已经介绍了传统短路电流计算方法对称分量法和新的结合叠加原理和电网潮流计算的新方法，现在我们就来具体分析这两种不同的计算方法的计算步骤，来了解它们的计算原理和过程。对称分量法的具体计算方法是：首先把系统分划成三序的网络并就这三个网络写出相应的方程；其次就是要仔细分析计算发生故障的短路电流周围的条件状况，为接下来的计算步骤做准备；再次就是统一计算出发生故障造成短路的点的电压、电流的不同序的数量大小。此外，想要分析和计算电路网络任何部分的电流、
41、电压都要提前在各个序网中获得这个地方的电压、电流的各序分量，然后再以合成的方式球三相的电压电流。而新方法虽然从涉及理论上来看比较复杂和麻烦，但从单个的短路电流计算来说，新方法就拥有者明显优势了。在求短路故障处的电流时我们可以先通过潮流计算来获得故障前的短路电流的电压、电流。然后通过假设的方法把短路当成是叠加的一个新的性质为负的电压源，接下来把短路故障分解成两种不同的电路组成部分：以正常方式运行的部分和带有一个电压源故障分量的部分，这个电压源中通过的电流就是我们需要求的故障点的短路电流量。4.2短路电流值计算根据IEC 算法，任意时刻短路电流有效值由非周期分量和周期分量构成 式4.14.2.1
42、任意时刻短路电流非周期分量在计算非周期分量电流时，常常可以用简便的实用计算方法，即求短路点的等效时间常数。公式如下式所示，其中表示短路点短路电流初始值，本文使用等同于二支路等效法的原理来计算求解Ta。 式4.24.2.2任意时刻短路电流周期分量对于短路电流周期分量的计算，有计算机算法采用把传统运算曲线表格化存入数据库中，但是这种方法存在很大误差。因为它忽略了电源间的转移阻抗，并且为了简化，绘制运算曲线时作了以下假设: 对短路前电力系统运行情况对短路后电流数值的影响只作近似考虑; 对不同容量的但是属于同一类型的电机认为其参数标幺值相等。因此用曲线法编制的程序结果是不准确的。本文提出的算法是利用应
43、用计算系数求解各个电源送出的不同时刻的短路电流周期分量，再利用线性电路的叠加性编制程序计算任意时刻短路电流周期分量ibc的。将电源按以下3 类情况处理。( 1) 发电机G 馈电的短路。( 2) 异步电机M 馈电的短路。( 3) 等值系统Q 馈电的短路。短路点的位置不同，计算各电源短路电流的周期分量不同。3 类电源馈电的短路电流周期分量计算公式如下式所示。 式4.3需先编制程序自动判断与短路点相连的各电源属于哪种类型，再调用上式相应的计算方法。上式中的衰减常数与对称开断电流系数 就是应用系数: 与开关断开最小时延t 和发电机馈送至短路点的短路电流初始值与其额定电流的比值有关。需要注意的是必须归算
44、到与同一电压下的值，且当或者实际值不知道时，可取 = 1，异步电动机同理。 值与t 和电动机每对级功率有关。它们的推荐公式在文献8中有具体的描述。难点在于求各电源向短路点馈送的短路电流初始值。计算各电源向短路点馈送的短路电流有两种方法:( 1) 按国标算法将多机等值为单机。但需要区分发电机或异步电机有无单元变压器接线，由于引入了等效电压源，因此对不同接线类型的发电机和变压器阻抗需要做不同的修正，此方法适合于手算，当节点较多时难以由计算个矩阵的乘积:Y = LDLT = RTDR 式 4.4L 为单位下三角阵，D 为对角阵，R 为单位上三角阵。在各短路点依次注入单位电流I 并形成n 行1 列节点
45、电流列向量，其中只有和短路点相对应节点的电流值为1，其他节点的电流值均为0。再按下列各式所示的顺序求解下列各方程。LW = RTW = I 式4.5DX = W 式4.6LTU = RU = X 式4.7由以上3 式求得节点电压向量U，也就是短路点的短路阻抗的标幺值。其中和短路点所对应的短路自阻抗是计算所需要的短路阻抗，再选取标称电压UN = 1，电压系数c，即计算短路点的短路电流标幺值，公式如下: 式4.8第五章 电气设备的选择三军未动，粮草先行。在电气主接线设计中电气设备就扮演着“三军粮草”这样一个角色。正式由于电气设备在整个设计中的重要地位，因此在电气设备的寻则上我们要综合考虑整个设计本
46、身和发电厂本身的现实客观状况。这里面主要包括电气主接线系统的设计，第四章中已经计算过的短路电流值，建设发电厂的厂址周围的自然地理状况如温度、湿度等，在整合整个客观资料之后再对电气设备的选择下最后的定论。这一章节本文就从嫌弃设备选择的一般条件、高压断路器和隔离开关的选择以及设备选型计算三个方面具体分析电气设备的选择。5.1电气设备选择的一般条件电气设备选择的条件分为一般条件和特殊条件。接下来我们就先从一般条件进行分析。共同方面一共有五个，分别是：（1）发电机本身的使用环境。这个环境主要包括两个方面发电机所处在厂址周围的环境如户内外情况、发电机本身大小等，另外还有就是这个厂址所在地的自然地理环境如
47、是否有地震台风等自然灾害的侵袭、是否存在强风雾霾等恶劣天气情况、当地自身的底质状况等。（2）装配方式的差异所造成的特殊性。电气设备的选择和它的布置是密切相连的。就好像我们选购家具的标准必须和我们本身的装修设计风格保持一致，不然就是自做无用功，在电气设备的选择上也是如此。同时我们还要考虑到电气设备的运输和装配便捷问题，尽量选用质量较轻，用油较少的设备。（3）依据设备的参数范围来进行选择。每一种电气设备所规定的参数范围是电气设备选择的所必须考虑的硬性规定，某些限制性强的参数范围在某种程度上已经决定了一些电气设备的型式和型号。（4）把市场发展动态和经济效益放到考虑的范围当中。随着经济、科技的进步，电气设备的发展更新也是充满不确定性的。但每一种新设备的产生和市场的成功投放都意味着该项设备在某一方面或几方面存在过人之处，只有在电气设备选购时准确把握市场动向，才能使电气设备选购的经济效益最大化。（5）尽量避免丰富的电气设备型式的出现。虽然整个工业制造市场已经采用了标准化生产的模式，但随着市场需求个性化的增强，同意种类的电气设备也呈现出一种型式复杂化的特点来。由于不同型式的电气设备的搭配组合过程难度大、复杂程度高，因此我们在电气设备选择过程中应当尽量避免这种情况的出现。5.1.1按正常工作条件选定额定电压和电流5.1.1.1选择额定电压在整个电气设备中存在两种不同的最高工作电