關(guān)于短路容量的認識筆記心得優(yōu)選材料

1、關(guān)于短路容量的認識短路容量問題是我們在求解與電力系統(tǒng)有關(guān)的問題時必須面對的，在這里將自己對短路容量的認識整理出來，希望有助于澄清讀者及自己對這個問題的認識。當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，需要迅速切斷故障部分，使其余部分能繼續(xù)運行。這一任務(wù)要由繼電保護裝置和斷路器來完成。所謂“短路”，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。為了校驗斷路器的斷流能力，或者我們計算無功沖擊與電壓波動關(guān)系時，都需要用到短路容量的概念。1、短路容量定義短路容量是指電力系統(tǒng)在規(guī)定的運行方式下，關(guān)注點三相短路時的視在功率，它是表征電力系統(tǒng)供電能力強弱的特征參數(shù)，其大小等于短路電流與短路處的額定電壓的乘積

2、，即從短路容量定義可以看出，它與電力系統(tǒng)的運行方式有關(guān)，在不同的運行方式下，數(shù)值也不相同。因而工程應(yīng)用上需要進一步弄清楚最大短路容量與最小短路容量的概念。所謂最大短路容量，是指系統(tǒng)在最大運行方式，即系統(tǒng)具有最小的阻抗值時關(guān)注點的短路容量；最小短路容量就是指系統(tǒng)在最小運行方式下，即系統(tǒng)具有最大的阻抗值時，發(fā)生短路后具有最小短路電流值時的短路容量。我們在開關(guān)設(shè)備選型和做起動計算時要關(guān)注不同的短路容量值，這一點在后面有詳細的論述。從以上定義可以看出：短路容量只是一個定義的計算量，而不是測量量，是反映電力系統(tǒng)某一供電點電氣性能的一個特征量，跟短路電流與該點故障前正常運行時的相間電壓有關(guān) 。短路容量是對

3、電力系統(tǒng)的某一供電點而言的，反映了該點的某些重要性能：該點帶負荷的能力和電壓穩(wěn)定性；該點與電力系統(tǒng)電源之間聯(lián)系的強弱；該點發(fā)生短路時，短路電流的水平。隨著電力系統(tǒng)容量的擴大，系統(tǒng)短路容量的水平也會增大。該值是根據(jù)該地電力系統(tǒng)的所有相關(guān)參數(shù)計算出來的，既與本地用戶的用電設(shè)備有關(guān)，又與電力系統(tǒng)的設(shè)備及運行方式有關(guān)。系統(tǒng)參數(shù)要向當?shù)毓╇娋帧八魅　保蛴脩艄╇姷拿恳粋€供電點的短路容量都是計算好了的，關(guān)注點的短路容量值要根據(jù)上面的“索取”值，再進行計算。2、計算短路容量時電壓及阻抗值的選取要求出關(guān)注點的短路容量值，先要求出短路電流值。為了求出短路電流，在計算時通常采用下面兩個假設(shè)：（1）不管短路點發(fā)生在

4、何處，在計算短路電流時均可假定作用于短路點的電壓是該電壓等級線路電壓的平均值uav。 即假設(shè)某電壓等級線路末端維持電網(wǎng)的額定電壓un，線路始端電壓升高到設(shè)備允許的最高工作電壓，即1.1un，于是這一電壓等級的線路平均電壓為（2）由電源至短路點的短路阻抗zk應(yīng)包括電阻rkt和電抗xkt。計算短路電流時，在高壓系統(tǒng)中若，可忽略rkl，用xkl代替zkl，所引起的誤差不大，又能簡化計算。同理，在低壓系統(tǒng)中，若，可忽略xkl，用rkl代替zkl。 在上面兩個假設(shè)的基礎(chǔ)上，我們就可以畫出系統(tǒng)的等效電路，在根據(jù)電路分析方法進行電路的求解，得到關(guān)注點的短路電流值。3、計算時對短路容量的選取3.1 計算起動時

5、，用最小短路容量由于我們要保證在任何可能的供電情況下都可以起動用戶的電機，所以我們在做軟起動的設(shè)計計算時要用最小短路容量smin。我們把10kv母線下掛的所有設(shè)備（包括起動設(shè)備、固定負荷、電機及負載）可以看做一個二端口網(wǎng)絡(luò)，由于是感性，我們可以等效成r+jxl，如下圖1所示。圖1 起動裝置網(wǎng)絡(luò)的等效計算時，我們選取xline=1.052 /smin為線路阻抗的標幺值。具體涉及到降補產(chǎn)品，那這里會產(chǎn)生另外一個問題，我們一般承諾用戶母線電流在1.5倍電機額定電流以內(nèi)并按此要求進行設(shè)計，但正常運行是系統(tǒng)容量往往比smin大。也就是說圖1中的xline會比設(shè)計取值小，這就造成在用降壓器中間一檔進行起動

6、時，母線電流可能會超過1.5倍，新余鋼鐵的情況就是這樣。所以設(shè)計時，必須要對一次系統(tǒng)有一個準確的把握并留出相當?shù)脑Ａ?。這里還涉及到降補系統(tǒng)中無功切除整定值的問題，我們的設(shè)計整定值往往會偏小，需要注意，具體的處理方法另作討論。3.2 選擇斷路器時，用最大短路容量設(shè)計院在設(shè)計一套裝置時，電氣上主要的把握就是考慮各級母線關(guān)合電流的等級，也就是考慮電網(wǎng)短路電流及發(fā)電機反饋電流的條件下，發(fā)生故障是斷路器的分斷能力。我們接觸比較多的鋼廠和石化，其供電方式一般是將110kv電壓經(jīng)三繞組變壓器后送到各處。歷史悠久一點的廠大都采用6kv電壓等級，這是因為開始的設(shè)備大都采用6kv電壓等級。隨著規(guī)模的擴大，包括設(shè)備

7、規(guī)模和供電規(guī)模的擴大，采用6kv電壓等級時，往往能導(dǎo)致最大短路電流超過40ka，也就是需要采用50ka等級的斷路器。而50ka斷路器的成本要比40ka的高的多，所以開關(guān)器件選型困難?，F(xiàn)在新上的系統(tǒng)或改造的系統(tǒng)，都是10kv的電壓等級，其主要原因就在于此。4、附加問題。一般我們都知道怎么做xline=1.052 /smin，但我們還需要考慮一個問題，那就是為什么要這么做？這么做準確么？答案是：上面的做法在工程計算上是可取的，但是不準確。這么做的根據(jù)在于電路分析法中的戴維南定理，我們可以將10kv母線上部看做一個二端口網(wǎng)絡(luò)，將之用戴維南電路等效，就是圖1中的形式。所以準確的做法應(yīng)該是從110kv母

8、線開始往下算，考慮全部的電力系統(tǒng)參數(shù)，得出10kv母線處的開路電壓和短路電流，那就是準確的等效電路了。【1】系統(tǒng)電抗的計算 0 h, p/ # o# t  g& & p8 f! _- m# d系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統(tǒng)容量 ' s+ * z+ m/ _- _4 n) t1 a. c9 l; k* a例：基準容量 100mva。當系統(tǒng)容量為100mva時，系統(tǒng)的電抗為xs*=100/1001 ) n- * z3 n8 s  z! h- j% ' k6 0 b2 y當系統(tǒng)容量為200mva時，系統(tǒng)的電

9、抗為xs*=100/2000.5 8 a1 s- w3 r- v: y5 k8 l0 l2 8 s" g8 9 當系統(tǒng)容量為無窮大時，系統(tǒng)的電抗為xs*=100/0 , j5 u: t/ ! f4 $ x5 r+ d8 e/ 0 n5 n. j% u5 t5 q系統(tǒng)容量單位：mva , 9 c- n* w: s/ y% e. n0 e& g1 _& t8 v$ f系統(tǒng)容量應(yīng)由當?shù)毓╇姴块T提供。當不能得到時，可將供電電源出線開關(guān)的開斷容量 6 e: 4 c7 _$ d' d; l6 b# c9 e0 d4 l) x& j' t7 h& w

10、0 g作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門出線開關(guān)為w-vac 12kv 2000a 額定分斷電流為40ka。則可認為系統(tǒng)容量s=1.73*40*10000v=692mva, 系統(tǒng)的電抗為xs*=100/6920.144。 & y1 |: b' n$ t6   f4 v3 _: d2 o4 o4 0 h4 |6 v; % i【2】變壓器電抗的計算 * 1 d8 p3 f5 m" s5 y+ r5 m" v' h  y0 r( s% w! t- _0 6 p110kv, 10.5除變壓器容量；35kv, 7除變壓器容量；

11、10kv6kv, 4.5除變壓器容量。 * a4 w# z6 ( f4 b7 u7 k; ?; |( x8 n5 c例：一臺35kv 3200kva變壓器的電抗x*=7/3.2=2.1875 * g" t: ( z!   q$ r7 x# j2 i, u1 g9 p3 e- e5 t; t$ x, _& s# r一臺10kv 1600kva變壓器的電抗x*=4.5/1.6=2.813 - e5 o( v2 q; t, s; b* g, i+ d% g, u4 k# u變壓器容量單位：mva   f- i$ _" k&

12、" y+ z, k0 v. a6 d4 / m這里的系數(shù)10.5，7，4.5 實際上就是變壓器短路電抗的數(shù)。不同電壓等級有不同的值。 '   c$ v. / l* p! l; / b' 2 k$ p* v6 p3 h2 h0 7 g【3】電抗器電抗的計算 ' 5 m2 z0 g4 m, y# s# h. v( ; f/ m! g/ t: 電抗器的額定電抗除額定容量再打九折。 ! + j4 r5 z) ! x: s/ ?2 h0 d: g9 c* x5 s9 n( s7 g例：有一電抗器 u=6kv i=0.3ka 額定電抗 x=4% 。 )

13、 b4 % e8 o0 e- e. ! x: b' o! w$ s0 a% 9 o5 w! s# l額定容量 s=1.73*6*0.3=3.12 mva. 電抗器電抗x*=4/3.12*0.9=1.15 ! 0 d, w3 $ ! _, & d, _' w$ l8 t" k+ f2 n電抗器容量單位：mva ( a; + c0 u3 g1 _( e8 n; q. s6 a- z1 i" b- p【4】架空線路及電纜電抗的計算 ! v+ a9 b9 g5 c# q4 q& _8 c1 g( 0 a- t1 r: s7 d架空線：6kv，等于公里

14、數(shù)；10kv，取1/3；35kv，取 30 8 t( e9 d+ o' c- h7 * 2 m% n4 i, r* a電纜：按架空線再乘0.2。 9 h4 a! _- a3 ; f: e, k" 5 w) r" s. t& a例：10kv 6km架空線。架空線路電抗x*=6/3=2 0 ?  x) w* u# f0 r: j  o, l0 k! l- g$ b0 m  g4 t8 n1 r10kv 0.2km電纜。電纜電抗x*=0.2/3*0.2=0.013。 : c5 z( p3 |5 w: _:

15、 _0 v) |* ?1 ( 7 f3 w& z這里作了簡化，實際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關(guān)，截面越大電抗越小。 * l- w. l2 b' 2 t0 n  j0 c1 q' % |. ' b0 y  - i6 c/ s【5】短路容量的計算 7 q- i5 w$ e: g4 b0 / i+ c, 9 v5 f, i2 t% e; j2 t電抗加定，去除100。 / _5 z7 u  : f1 t6 u# a  2 z+ x  z5 l例：已知短路點前各元件

16、電抗標么值之和為 x*=2, 則短路點的短路容量 2 w. j4 g4 h0 |1 c6 y- a( ?9 t$ o: sd=100/2=50 mva。 1 f( d+ r! ! q8 a* ' m4 t3 x& c% c  g# w6 l3 a/ g短路容量單位：mva 5 e: . q. y5 + e5 w2 + w' v6 u9 6 c+ , p$ m8 l【6】短路電流的計算 ) c& i" q  w" a: e, h9 |2 n! c8 f5 g2 i& n( x# n% q 

17、; w6kv，9.2除電抗；10kv，5.5除電抗; 35kv，1.6除電抗; 110kv，0.5除電抗。 5 k(   z5 f0 h0 r9 q" b6 o0 & a; a9 e3 f0.4kv，150除電抗 % v- _0 x. g0 _0 d9 h- 1 g0 y+ x6 z, c% r例：已知一短路點前各元件電抗標么值之和為 x*=2, 短路點電壓等級為6kv, ; 5 r. a# x' c7 j1 a+ s0 j; r9 z2 y. w! z, ! l  則短路點的短路電流 id=9.2/2=4.6ka。

18、+ v5 f$ g' g8 k$ d. h6 l+ x) t( ; y( p) _, b! _短路電流單位：ka : e3 s" n8 k! p' h9 t4 h  t: p&   _; w; b& w. n$ k, # e【7】短路沖擊電流的計算 8 z8 w  d0 d/ g8 x! p  p5 s  k$ y. / m8 - u1000kva及以下變壓器二次側(cè)短路時：沖擊電流有效值ic=id, 沖擊電流峰值ic=1.8id / l8 |( ) o. n+ z$ o" y, m5 v6 h: e1000kva以上變壓器二次側(cè)短路時：沖擊電流有效值ic=1.5id, 沖擊電流峰值ic=2.5id 0 3 - x% l6 p) y9 n5 y1 m' f8 " "