變電站設(shè)計短路計算范文

1、第 5 章 短路電流的計算在電力供電系統(tǒng)中， 對電力系統(tǒng)危害最大的就是短路。所謂短路是指一切不正常的相與相之間或相與地發(fā)生通路的情況。產(chǎn)生短路的原因很多，主要有以下幾個方面：（ 1）元件損壞，例如絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等；（ 2）氣象條件惡劣。 例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動作， 架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等；（ 3）人為事故， 例如運行人員帶負(fù)荷拉刀閘， 線路和設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等；（ 4）其他，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。在三相系統(tǒng)中短路的形式可以分為三相短路、 兩相短路、兩相短路接地、 單相短路接地。

2、三相短路也叫對稱短路，系統(tǒng)各相與運行正常時仍處與對稱狀態(tài)，其他類型的短路都不是對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明， 在各種類型的短路中， 單相短路占大多數(shù)， 兩相短路較少，三相短路的機會很少發(fā)生， 但情況較嚴(yán)重， 應(yīng)給與足夠的重視。 況且，從短路計算方法來看， 一切不對稱短路的計算， 在采用對稱分量法后， 都?xì)w結(jié)為對稱短路的計算。 因此，對三相短路的研究具有重要的意義。在短路電流計算過程中，便都以最嚴(yán)重的短路形式為依據(jù)。因此，本文的短路電流計算都以三相短路為例。5.1短路電流的計算目的短路電流的危害在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時， 在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_數(shù)千安， 短

3、路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動機正常工作；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流， 將對通信線路產(chǎn)生干擾； 當(dāng)短路點離發(fā)電廠很近時， 將造成發(fā)電機失去同步，而使整個電力系統(tǒng)的運行解列。計算短路電流的目的計算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗電器設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備， 如果短路電流太大， 必須采用限流措施， 以及進行繼電保護裝置的整定計算。為了達到上述目的，須計算出下列各短路參數(shù)：I次暫態(tài)短路電流，用來做為繼電保護的整定計算和校驗斷路器額定斷流容量。應(yīng)采用（電力系

4、統(tǒng)在最大運行方式下）繼電保護安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護裝置的整定值。ish 三相短路沖擊電流，用來檢驗電器和母線的動穩(wěn)定。I三相短路電流有效值，用來檢驗電器和母線的熱穩(wěn)定。_S 次暫態(tài)三相短路容量， 用來檢驗斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。5.2短路電流的計算為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下， 忽略次要因素的影響，做出一下規(guī)定：（1） 所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。（2） 認(rèn)為變壓器是理想變壓器， 變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。（3

5、） 輸電線路的分布電容略去不計。（4） 每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。唯一例外的是電抗器，應(yīng)該采用加于電抗器端點的實際額定電壓，因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否則，誤差偏大。（5） 計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因為這些元件X/3>R 時，可以略去電阻的影響。只有在短路點總電阻大于總電阻的1/3 時才加以考慮，此時采用Z=X。（6） 短路點離同步調(diào)相機和同步電動機較近時，應(yīng)該考慮對短路電流值的影響。有關(guān)感應(yīng)電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時， 在母線上

6、發(fā)生三相短路， 短路點的電壓立即降低。 電動機精品資料將變?yōu)榘l(fā)電機運行狀態(tài)。（7） 在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并。（8） 以供電電源為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值>3, 可以認(rèn)為電源容量為無限大容量的系統(tǒng) ,短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。短路電流計算結(jié)果短路電流計算結(jié)果短路點I"（KA ）I tk (KA ）I tk / 2 (KA ）I （KA）I sh （ KA ）110KV （ d 1）3.323.323.323.328.4535KV(d2 )2.82.82.82.811.0910KV(d3 )12.112.112.112.130.8短路計算過程1

7、.選擇基準(zhǔn)容量S =1000MVA 、Ud1=115KV 、Ud2=37KVUd3=10.5KVd則基準(zhǔn)電流Sd=5.02kAI d1=3U d 1Id2Sd=15.60KA=U d 23Id3Sd=55KA=U d 333系統(tǒng)短路等效圖如圖5-1 ：_無限大系統(tǒng)S1XL1無限大系統(tǒng)S2XL2XL3d1XT1/2XT2/2d2XT3/2d3系統(tǒng)簡化等效圖2.計算系統(tǒng)各元件的標(biāo)幺值：為了簡化計算線路阻抗均采用0.4 /KM（注：短路電流的計算過程中忽略了甲變對短路計算的影響。）則電力系統(tǒng)各元件的相對應(yīng)的標(biāo)幺值為：X L1*0.4 100 10003.021152X*L2X L3X *L13.02

8、US1%1(US13% US12% US23%) 1121US2%(US23%US12%US13%)0.52精品資料US3%1US23% US12%) 7(U S13 %2X T*1U S1 %SB111000MVA3.942100SN10031.5MVA*U S2%SB0.51000 MVA0.159 0X T 2100SN10031.5MVA*U S3 %SB71000MVA2.222X T 3100SN10031.5MVA短路點的短路電流則當(dāng) d1 短路時系統(tǒng)簡化圖為無窮大系統(tǒng)XL1無窮大系統(tǒng)S2S1100kmXL2 100km 100km XL3d1系統(tǒng) d1 點短路時的簡化圖(1)1

9、10KV 側(cè)短路電流計算_由于題目要求系統(tǒng)是無窮大系統(tǒng)。所以當(dāng) t k0s ，2s ，4s，和無窮大時電流相等。I "I 1"I 2"I f.t= 1 =1=0.33X JS3.02無限大容量電源直接計算；"I f.tSB= 1.66KAI 13U B由于兩個系統(tǒng)是相同的所以；I "I 1"I 2" =2×I 1"=1.66 ×2=3.32 KAI sh =2 * K m * I "8.45 KA(2)35KV 側(cè)短路電流計算：系統(tǒng)等效圖可轉(zhuǎn)換為：圖5-3無限大系統(tǒng)S1XL1無限大系統(tǒng)

10、S2XL2XL3110kvXT1/2XT2/235kvd2精品資料通過星三角轉(zhuǎn)換可得下圖；無限大系統(tǒng) S1S2無限大系統(tǒng)X10X20X30X 1/2XT2/2d2X *10=X*20=X*30 =X L*1* XL*2=3.02 * 3.02=1.01X L*1X L*2X L3*3* 3.02無限大系統(tǒng)S1S2無限大系統(tǒng)X10X20X40d2X*X T*1X T*2+X*=3.94240=+30+0+3.02=4.99222_再通過星三角 轉(zhuǎn)化可得；無限大系統(tǒng)X11無限大系統(tǒng)S1S2X21X31d235kvX *21 =1.01+4.99+1.01* 4.99=10.991.01X 31*

11、=1.01+4.99+1.01* 4.99=10.991.01由于題目要求系統(tǒng)是無窮大系統(tǒng)。所以當(dāng) t k0 s ，2s ，4s，和無窮大時電流相等。I "I 1"I 2"11I f.t=0.09X JS10.99無限大容量電源直接計算；"I f.tSB1.4I 13U B由于兩個系統(tǒng)是相同的所以；精品資料I "I 1"I 2" =2×I 1"=1.4 ×2=2.8 KA沖擊電流為；I sh = 2 * K m * I "11.09 KA(3)10KV 側(cè)短路計算：系統(tǒng)等效圖轉(zhuǎn)換如：圖

12、5-4無限大系統(tǒng)S1XL2d3S2無限大系統(tǒng)XL3110KVX 1/2XT3/210KV通過星三角轉(zhuǎn)換可得；_無限大系統(tǒng) S1S2無限大系統(tǒng)X1nX2n110KVX3nX 1/2XT3/2d310KVX 1n* = X *2 n = X *3 n =XL1* * XL2*X L1*XL*2 XL*3= 3.02 * 3.02 =1.013* 3.02再通過星三角轉(zhuǎn)換可得；無窮大系統(tǒng)X21無窮大系統(tǒng)S1S2X22X3210KVd3有星三角轉(zhuǎn)換公式得；X *22 =1.01+4.09+1.01* 4.09=9.191.01精品資料X *32 =1.01+4.09+1.01* 4.09 =9.191.01電源是無窮大系統(tǒng)當(dāng) tk0s， 2s，4s ，和無窮大時電流相等。I "I 1"I 2"I f.t=1=1 =0.11X JS9.19