第四節(jié)限制短路電流的方法

1、第四節(jié)限制短路電流的措施第四節(jié)限制短路電流的措施主要內(nèi)容主要內(nèi)容：1. 1. 采用不同的主接線形式和運行方式采用不同的主接線形式和運行方式2. 2. 裝設(shè)限流電抗器裝設(shè)限流電抗器3. 3. 采用低壓分裂繞組變壓器采用低壓分裂繞組變壓器限制短路電流的方法限制短路電流的方法 一、為什么要限制一、為什么要限制I IK K？其目的是什么？其目的是什么？ 由于由于I IK K流過電器設(shè)備產(chǎn)生發(fā)熱和強大的電磁力（電動力），直流過電器設(shè)備產(chǎn)生發(fā)熱和強大的電磁力（電動力），直接影響設(shè)備的安全運行，另外，由于接影響設(shè)備的安全運行，另外，由于I IK K過大，造成所選電器設(shè)備過大，造成所選電器設(shè)備性能指標提高，因

2、此，必須限制性能指標提高，因此，必須限制I IK K：1 1、對大功率系統(tǒng)要求克服、對大功率系統(tǒng)要求克服QFQF的開斷容量（的開斷容量（I INbrNbr）不足的缺點。）不足的缺點。2 2、對于小功率系統(tǒng)，可以采用輕型設(shè)備。所謂、對于小功率系統(tǒng)，可以采用輕型設(shè)備。所謂“輕型輕型”是指是指QFQF的的 額定電流與所控制回路的額定電流相匹配。額定電流與所控制回路的額定電流相匹配。3 3、使設(shè)備免受大的電動力和發(fā)熱的影響。、使設(shè)備免受大的電動力和發(fā)熱的影響。 對對I IK K的限制的程度，取決于限制措施的費用與技術(shù)上的受益程的限制的程度，取決于限制措施的費用與技術(shù)上的受益程 度二者之間的比較結(jié)果。度

3、二者之間的比較結(jié)果。 各種限流措施，其實質(zhì)都可歸結(jié)為增大電源至短路點的各種限流措施，其實質(zhì)都可歸結(jié)為增大電源至短路點的等效電抗。這些措施從設(shè)計著手并依靠正確的運行來實現(xiàn)等效電抗。這些措施從設(shè)計著手并依靠正確的運行來實現(xiàn)二、限制二、限制I IK K的措施的措施（一）選擇適當?shù)闹鹘泳€形式和運行方式（一）選擇適當?shù)闹鹘泳€形式和運行方式1 1、大容量機組可采用單元接線。、大容量機組可采用單元接線。2 2、降壓變壓所中，可采用在變壓器低壓側(cè)分列運行，即、降壓變壓所中，可采用在變壓器低壓側(cè)分列運行，即“母母線線硬分段硬分段”。（雙母線接線中母聯(lián)。（雙母線接線中母聯(lián)QFQF斷開，進出線分別接于兩組斷開，進出

4、線分別接于兩組母線，雙母線采用單母線分段運行，此方式在變電站稱為硬母母線，雙母線采用單母線分段運行，此方式在變電站稱為硬母線分段，可減少短路電流。）線分段，可減少短路電流。）3 3、對具有雙回供電線路，在負荷允許的條件下按單回運行。、對具有雙回供電線路，在負荷允許的條件下按單回運行。4 4、對環(huán)形電網(wǎng)，可在環(huán)網(wǎng)中穿越功率最小處開環(huán)運行。、對環(huán)形電網(wǎng)，可在環(huán)網(wǎng)中穿越功率最小處開環(huán)運行。 上述方法其實質(zhì)是：增大系統(tǒng)阻抗，以達到限制上述方法其實質(zhì)是：增大系統(tǒng)阻抗，以達到限制I IK K的目的，的目的，但這樣會降低供電的可靠性和靈活性，同時，系統(tǒng)線損也相應(yīng)但這樣會降低供電的可靠性和靈活性，同時，系統(tǒng)線

5、損也相應(yīng)增大。增大。（二）加裝限流電抗器（二）加裝限流電抗器1 1、加裝普通電抗器、加裝普通電抗器 根據(jù)電抗器的安裝地點和作用可分為：母線電抗器和出根據(jù)電抗器的安裝地點和作用可分為：母線電抗器和出線電抗器兩種。線電抗器兩種。（1 1）線路電抗器）線路電抗器 主要用來限制電纜饋線回路中的短路電流。由于電纜的主要用來限制電纜饋線回路中的短路電流。由于電纜的電抗小，且分布電容大，即便在電纜饋線末端發(fā)生短路故電抗小，且分布電容大，即便在電纜饋線末端發(fā)生短路故障，也和在機壓母線上發(fā)生短路相差不多，為了選擇輕型障，也和在機壓母線上發(fā)生短路相差不多，為了選擇輕型QFQF，同時饋線的電纜不致因短路電流而加大截

6、面，常在出線，同時饋線的電纜不致因短路電流而加大截面，常在出線側(cè)加裝電抗器。如下圖所示，側(cè)加裝電抗器。如下圖所示，L2L2，它只能在電抗器后，如，它只能在電抗器后，如K3K3點短路才有限制點短路才有限制I IK K的作用。的作用。QFQFG1G1W WG2G2電抗器的接法接線電抗器的接法接線L1L1L2L2K3K3K2K2K1K1限制短路電流的作用限制短路電流的作用: :限制限制I IK K，選擇輕型，選擇輕型QFQF。故障時，維持母線殘壓（故障時，維持母線殘壓（65%65%）缺點缺點: :正常運行時有電壓損耗和功率損耗，因此，其百正常運行時有電壓損耗和功率損耗，因此，其百分電抗值通常為（分電

7、抗值通常為（3-63-6）% %。使配電裝置構(gòu)造復(fù)雜。使配電裝置構(gòu)造復(fù)雜。（2 2）母線電抗器）母線電抗器 裝在母線分段的地方（如上圖中裝在母線分段的地方（如上圖中L1L1），其目的），其目的是讓發(fā)電機出口是讓發(fā)電機出口QFQF、變壓器低壓側(cè)、變壓器低壓側(cè)QFQF、母聯(lián)及分段、母聯(lián)及分段QFQF都按各自回路額定電流來選擇，不因都按各自回路額定電流來選擇，不因I IK K過大而升過大而升級，無論廠內(nèi)（級，無論廠內(nèi)（K1K1或或K2K2）或廠外（）或廠外（K3K3）短路，）短路，L1L1均均能起作用，但主要是限制廠內(nèi)短路電流能起作用，但主要是限制廠內(nèi)短路電流I IK K。L1L1電抗器的額定電流電

8、抗器的額定電流：通常按母線上因事故：通常按母線上因事故切除最大一臺發(fā)電機時可能通過電抗器的電切除最大一臺發(fā)電機時可能通過電抗器的電流來選擇，（一般取母線上因事故切除最大流來選擇，（一般取母線上因事故切除最大容量發(fā)電機的額定電流的容量發(fā)電機的額定電流的50-80%50-80%）。）。電抗百電抗百分數(shù)分數(shù)：取：取8-12%8-12%2 2、加裝分裂電抗器、加裝分裂電抗器 它在結(jié)構(gòu)上與普通電抗器相似，只是中心有一個抽頭【如下它在結(jié)構(gòu)上與普通電抗器相似，只是中心有一個抽頭【如下圖所示】，但它的限流效果比普通電抗器要好，并且要多供一圖所示】，但它的限流效果比普通電抗器要好，并且要多供一倍的出線，故被廣泛

9、采用。如圖倍的出線，故被廣泛采用。如圖(a)(a)所示所示 ，中間抽頭，中間抽頭3 3一般接電一般接電源，兩個支路源，兩個支路1 1、2 2連接大致相等的兩組負荷。連接大致相等的兩組負荷。分裂電抗器等值電路分裂電抗器等值電路L Lfxfx- -L Lx xf f) )1 1( (+ +L Lx xf f) )1 1( (+ +L Lx xf f) )1 1( (- -L Lx xf f) )1 1( (- -3 32 21 13 31 12 23 31 12 2（a a）分裂電抗器接線圖）分裂電抗器接線圖(b)(b)等值電路等值電路(c)(c)正常運行時等值電路正常運行時等值電路I I1 1）

10、分析限流原理）分析限流原理 兩個分支自感系數(shù)兩個分支自感系數(shù)(L1(L1，L2)L2)及自感抗及自感抗( (x xL1L1，x xL2L2) )相同，即：相同，即：L1=L2=L , L1=L2=L , x xL1L1= =x xL2L2= = x xL L=L=L，兩個分支間有磁的耦合，若互感，兩個分支間有磁的耦合，若互感系數(shù)為系數(shù)為f f為為: : 正常運行時，每臂的運行電抗（穿越型電抗）正常運行時，每臂的運行電抗（穿越型電抗）)6.04.0(21一般為fLMLLMfLLLMLXffXXXXX)1 ( 正常運行時正常運行時每一分支電壓降：每一分支電壓降：若取若取 ，則，則x x正正= =0

11、.5x0.5xL L短路運行時短路運行時( (設(shè)在分支設(shè)在分支1 1處短路處短路) )從系統(tǒng)經(jīng)變壓器從系統(tǒng)經(jīng)變壓器T T提供的短路電流所遇到的電抗：提供的短路電流所遇到的電抗：x x短短= =XlXl, ,另一端另一端(2(2端端) )提供的短路電流所遇到的電抗：提供的短路電流所遇到的電抗： 由此可見，從而解決了限制短路電流與保證正常由此可見，從而解決了限制短路電流與保證正常壓降不超過允許值的矛盾。壓降不超過允許值的矛盾。LxfIU)1 ( 5 . 0f）（5 . 03)1 (2)( 212fxfxxxxLLML（三）采用低壓分裂繞組的變壓器（三）采用低壓分裂繞組的變壓器1 1、特點：、特點：

12、相當于雙繞組變壓器低壓側(cè)是兩個完全相同的線圈并繞，即相當于雙繞組變壓器低壓側(cè)是兩個完全相同的線圈并繞，即 x x2 2= =x x2 2”U U2N2N= =U U2”N2”N，S S2N2N= =S S2”N2”N，按變壓器原理作電路圖，如，按變壓器原理作電路圖，如下圖下圖所示。所示。分裂繞組變壓器及其分裂繞組變壓器及其等值電路等值電路圖（圖（a a）擴大單元接線）擴大單元接線圖（圖（b b）等值電路）等值電路圖（圖（c c）正常工作時的等值電路）正常工作時的等值電路1 122221 122221 12 22 2I Ix x1 1x x22x x22x x22x x22x x1 1I IT

13、T2 2、限流原理、限流原理1 1）正常工作情況）正常工作情況每個低壓繞組流過相同的電流（每個低壓繞組流過相同的電流（I/2I/2），高壓側(cè)通過），高壓側(cè)通過I I，則，則UU1212=U=U12” 12” =I =I x x1212=I =I x x1 1+I +I x x2 2 /2=I(/2=I(x x1 1+ +x x22/2)/2) x x1212= = x x1 1+ +x x22/2/2 x x22/2/22)2)短路情況：設(shè)在短路情況：設(shè)在22出口處短路（采用疊加原理）出口處短路（采用疊加原理）（1 1）來自另一臺發(fā)電機提供的）來自另一臺發(fā)電機提供的I IK K所遇到的電抗假設(shè)

14、所遇到的電抗假設(shè)高壓側(cè)開路，低壓側(cè)一臺發(fā)電機出口處短路，則通高壓側(cè)開路，低壓側(cè)一臺發(fā)電機出口處短路，則通過兩分裂繞組的電抗為：過兩分裂繞組的電抗為：x x22”22”= =x x22+ +x x2”2”=2=2x x2 2 （2 2）來自系統(tǒng)的）來自系統(tǒng)的I IK K所遇到的電抗所遇到的電抗 x x1 1+ +x x2 2 x x22可見，低壓分裂繞組正常運行時電抗值，只相當于兩分裂可見，低壓分裂繞組正常運行時電抗值，只相當于兩分裂繞組短路電抗的繞組短路電抗的1/41/4。當一個分裂繞組出口（如。當一個分裂繞組出口（如22）發(fā)生）發(fā)生短短路，來自另一臺發(fā)電機的短路電抗將遇到路，來自另一臺發(fā)電機的短路電抗將遇到x x22”22”的限制，來的限制，來自系統(tǒng)短路電流將遇到