水电厂电气主接线和配电装置设计短路电流计算

1、水电厂电气主接线和配电装置设计短路电流计算1短路电流的概述“短路”是电力系统中常发生的一种故障，电气设备载 流部分绝缘的损坏是形式短路的主要原因。发生短路后，电 力系统在运行中阻抗突然减小，使短路点及供电回路流过的 短路电流，可达正常运行的电流的几倍，十几倍，甚至几十 倍，达到几万安甚至十几万安。同时，短路点的电压有可能 降低为零，邻近地区网络电压也要大幅度下降。因而，短路 故障给电力系统带来的后果是很严重的。2短路电流计算的目的为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时， 都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳 定校验，以保证该设备在运行中能够经受任意突发短路引起 的发热和电

2、动力的巨大冲击，同时，为了尽快切断电源对短 路点的供电，继电保护装置将自动地使有关短路器跳闸。继 电保护装置的整定和短路器的选择，也需要准确的短路电流 数据。3短路计算的假定条件和一般规定短路过程是一种暂态过程，影响电力系统暂态过程的 因素很多，若在实际计算中把所有的因素多考虑，是十分复 杂。因此，在满足工程要求的前提下，为了简化计算，通常 采取一些合理的假设，采用近似的方法对短路电流进行计 算。计算出的短路电流比实际稍大，但最大误差一般不超过 1%15%，这对工程来说是允许的 。基本假定：短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则:（1）正常工作时，三相系统对称运行。（2）所有电源的电动势相

3、位角相同。（3 ）系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电 机饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全 对称；定子三相绕组空间相差 120 °。（4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电 气设备电抗值不随电流大小变化。（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励 磁）。（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。（9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短 路电流外，元件的电阻都略去不计。（10）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围（11）输电线路的电容

4、略去不计。（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。一般规定：（1 ）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电 流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考 虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成的5-10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常 接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方 式。（2 ）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网 络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响。（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短 路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。对 电抗器的6- 10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线 隔离开

5、关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在 电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗 器后。（4）导体和电器的动稳定、热稳定和电器的开断电流， 一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路，或中性点 直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路 较三相短路严重时，则应按严重情况计算。4短路电流的计算方法采用运算曲线法求取任意时刻的短路电流可以从以下步 骤进行：（1 ）画出以标幺值电抗表示的等值电路图（取 SB=100MVA,UB=Uav）,原始网络中所有的负荷均以为是断开 的（直接接地在短路点处的大容量电动机除外）。（2）进行等值的网络简化，最终要简化成各个电源与短路 点之

6、间都是只经过一个电抗直接相连。这个相连电抗就称为 该电源对短路点的“转移电抗”。（3）将“转移电抗”分别换算成一各自的电源总容量为基 准容量的新标幺值，即为各电源到短路点的“计算阻抗” Xjs.（4）用各“计算电抗”在“运算曲线”上查出各电源供给 的短路电流周期分量任意时刻的标幺值。（5）将各电源供给的短路电流标幺值乘以各自的电源基准 值（分别以各自的电源总容量和短路点平均电压为基准值算 出），就得到短路点处由各电源供给的短路电流周期分量有 名值。（6）将电源点供出的电路电流有名值相加，就得到了短路 点总的三相短路电流有名值。（7）同样可求出三相短路冲击电流有名值。（8）由无限大容量电源供给的

7、短路电流，或计算电抗Xjs>3.0时的短路电流，可以认为其周期分量不衰减。此时I “ = I zt= I；其有名值 I " = I 0 = 1 ： ： = I zt .I BX js5短路计算结果表1-6短路计算结果表短路占八、电源短路次暂态电 流值I "（KA）0.6s短路 电流 值10.61s短路电 流值丨12s短路电 流值丨24s短路电 流值I4最大短路 冲击 电流 ish（KA）最大 短路 电流 有效 值Ish（KA）短路容量SOM（MVA）S6.926.926.927.637.6318.110.82760.8881126330Gi1.090.940.950.

8、971.022.861.71436.2K151863532G21.090.940.950.971.022.861.71436.2点短路51863532G31.090.940.950.971.022.861.71436.251863532I10.29.659.709.809.8026.716.2376836.17536.17536.17536.17536.17597.20258.554657.90Gi36.126.926.325.224.797.158.5657.870104146889461K2G25.585.585.586.136.1315.09.03101.5点短

9、333330174路G35.585.585.586.136.1315.09.03101.5333330174I83.574.273.674.173.6225.135.1518.11518263819371S4.784.784.784.784.7812.56.2257.1933333147Gi4.324.324.324.324.3211.35.6747.1955555157K3G20.720.720.720.720.721.880.947.88点短2222298路G30.720.720.720.720.721.880.947.882222298I10.510.510.510.510.527.61

10、3.8115.15252525252074746.短路电流计算过程6.1各元件参数:基准功率 Sb =1000MVA基准电压Ub = Uav发电机电抗标幺值：X9=Xd"色=0.24 100 =0.168Sg143主变压器电抗标幺值：X6=X7=X8=Uk% 邑二空=0.0873St 主 100150厂用变压器电抗标幺值： X10 =X12 =X14 =UK% Sb8 I00 =0.8St 厂 10010系统电抗标幺值：XXs計.3卷=0.0325输电线路电抗标幺值:XXXsSbUav= 0.4 251002302二 0.0189等值电路图6.2 k1点三相短路X161922X9X6X6X10X9X10Xio0.168 O.0873。168 0.8 °.°873 0.8 = 0.2740.8X17 = X20=X23X9X6 X6X10 X9X10X60.168 O.。8730.168 0.8 O.。873 0.8 二 2.5070.0873X182124X9X6 X6X10 X9X10X90.168 0.07