【《某煤矿35kV变电所短路电流分析与计算案例》3600字】

某煤矿35kV变电所短路电流分析与计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u12489某煤矿35kV变电所短路电流分析与计算案例 1210241.1短路的概述 1166031.2短路电流产生的原因 1205031.3短路的种类 2217721.4计算短路电流的目的 380311.5短路电流的危害 385171.6短路电流计算的基本条件 4174651.7无限电流大容量系统中三相电源短路时的输出电流功率计算 4193401.7.1标幺值计算的概念及优点 46619标幺值计算的概念 4214451.8短路电流计算过程 86311.8.1短路电流计算公式 8164541.8.2最小运行方式 91.1短路的概述在电源系统中，短路是最有害的电气故障。这是由于电源系统中的电位点不相等而直接连接而没有通过电气设备。在供电系统中，如果发生短路将会造成大量人员伤亡以及不可估量的经济损失，所以我们要了解什么是短路，他是怎么发生的，以及如何避免发生短路故障。1.2短路电流产生的原因供电系统中，电气设备数量种类多，电线数量较多，供电线路复杂，所以总会有一些意外故障发生；短路是电源系统中最常见的故障，也是最严重的意外故障之一。我们将短路故障的原因分为以下几类：1、电气设备和电气部件的线路绝缘层损坏，一般是因为线路的自然老化导致的，有时也可能是因为电气设备自身的选型出现问题或者是因为设计计算不准确导致的电流击穿，从而出现短路故障。2、人为操作不当导致短路故障发生，例如工作人员操控电气设备疏忽、违反操作的规章制度等等，都可能造成短路故障的发生。3、恶劣的天气，例如烈日曝晒、雷电狂风、冰雪低温都会导致线路的绝缘层破损，导致短路的发生。1.3短路的种类在供电系统中，短路分为五种类型：单相短路故障，两相短路故障，三相短路故障，单相接地短路故障和两相接地短路故障。单相接地短路最常见。三相短路一旦发生，产生的短路电流最大，而造成的损耗也最大。因此，一般用三相短路电流来检测。下表是最常见的短路种类及其特点：表1.1短路基本种类及特点短路基本类型示意图基本特点两相短路故障同时，在一点上短路的两相是不对称短路；反之，短路是不对称的。当没有故障的相的电流为零时，其他两相的电压相等，并且电流彼此相反。（也就是说，电流之和为零）三相短路故障对称短路就是在一点上同时短路。三相电压和电流之和均为零。单相接地短路中性点直接接地，三相的电压和为零，三相的电流相等两相接地短路故障中性点不是直接接地的，两相与地之间的短路是不对称短路；有故障的两相的电压相等，无故障的两相的电流为零。1.4计算短路电流的目的计算短路电流是选择电气设备和设置继电保护装置的基本要求。所以设计时，必须通过对短路电流的计算和分析来计算短路电流，才能设计出最合适的供电系统方案，从而来保证系统的安全运行，还可以解决下列设计时可能出现的问题：1、都要通过短路电流验证电气设备、电缆机械强度和热稳定性。2、设计和设置整定继电保护装置时，能使继电保护装置能快速、准确地切断线路、阻止短路的发生。3、确定主接线方式等。1.5短路电流的危害短路后系统总阻抗减小,并且因此产生的短路电流也变得极其庞大。巨大的短路电流所产生的高温热能使得电气设备中的线路承受到较大的冲击,从而被人造成损坏;短路位置处的弧射会伤害周围人员而且烧毁了电气装置。而且流经导体的巨型短路电流也会导致对其绝缘层产生较为高温的热能,导线便会过热甚至完全熔化,绝缘层被损坏。而且,短路的电流也会产生较大的应力,从而使导体发生变形或者伤害。同时,系统里的电压也会有较大幅度地降低,特别是在短路接触点附近的电压会有较大幅度地降低,从而直接导致某些电气设备乃至整个供电系统的破坏。降低了电网的工作电压、阻碍了电气设备的运行,从而造成工矿产品报废或者对电气设备造成损坏。但是,电源系统中的短路故障可能会直接导致电压突然出现较大幅度的下降,甚至会破坏发电厂的并联工作运行的安全和稳定性,从而损坏整个供电系统。短路期间的输出电压下降越高,其持续的时间也就越长,破坏了整个供电系统的稳定工作。1.6短路电流计算的基本条件1.6.1进行短路计算的基本假设电源系统中组件的参数是恒定的。系统容量大。当一点接地故障时,电源系统的总线电压将继续保持。也就是在系统中所计算的阻抗比所有其他系统的阻抗都要大。在35kv等级供电系统中,当计算到一个短路电流时,一般考虑110kv以上系统的容量应该是无穷小的,只需要考虑35kv以下电网构件的阻抗。3.高压电器的短路产生电流,仅考虑发电机，变压器和电抗器的电抗；仅当架空线和电缆的电阻大于电抗的三分之一时，才需要将其包括在电阻中。一般来说，只能计算电抗。向上。4.短路器的电流容量计算采用方程式,以三相交流短路器的电流容量为其数值计算必要条件。这主要是由于在单相正极短路或者是在双相正极短路电流中的正极短路普通电流远远都要低于三相正极短路电流中的普通电流。所以我们只能通过它来计算一个用于三相电源短路的输出电流。1.7无限电流大容量系统中三相电源短路时的输出电流功率计算1.7.1标幺值计算的概念及优点标幺值计算的概念使用标幺值作为一种计算短路电流的简易办法。单位数值是一种属于某个相对单位系统的一种计算方法,又被我们统称为相对数。标幺值进行计算时,每个参数都要用单位值表示。电流，功率，电压、电抗是短路计算中经常会遇到四个量。因此，在表示时，要选择对应的参考值。电流,功率,电压和四个输出端的电流参考值分别指的是，，，，那么四个电流参考量都认为应该分别满足一个欧姆方程定律和四个输出端的电流功率函数方程：式（1.1）式（1.2）根据上述方程式，如果为四个参考量选择了另外两个，则将相应地确定另外两个参考量。一般来说，选择参考功率，基准电压这两个方便计算，这两个方便进行计算。基准电压是电源线的各电平的平均电压。参考功率通常为100MVA。短路电流计算中用到的相关物理量在无穷大容量的系统中，短路电流的周期性分量的幅度保持不变，如下所示：式（1.3）式中：——短路电流瞬时值的有效值；——短路电流稳态值的有效值；——短路电流的稳态值。三相短路容量用来判断母线短路容量，用来判断母线短路容量是否超过规定值的短路功率用作选择限流电抗器的基础，并可用于计算下一级变电站的短路电流。短路电流冲击值：式（1.4）式中：——短路电流冲击值；——系数。适用于高压系统，可以用于验证电气设备，载流导体和母线的动态稳定性。两相短路故障电流I，就可以用来保护整定。I具体的计算公式及其之间的关系如下：式（1.5）式（1.6）式（1.7）式（1.8）k式中——短路电流；k——三相短路容量；——短路冲击电流；——短路全电流最大有效值；kk——两相短路电流；短路时的功率乘数相当于控制短路时输出电流的有效功率值和保证短路时正常工作运行的各种电气电子产品（通常是平均额定电压）的乘积。在短路的计算中，通常仅使用次暂态短路电流来计算短路功率，称为次暂态功率。1.7.2各路径元件阻抗计算公式1）变压器阻抗计算公式式（1.9）式中：——变压器阻抗标幺值；——本设计中35kV母线的最大短路参数，两条35kV母线的最大短路参数均为450MV·A；——参考容量，参考容量一般为100MV·A；线路阻抗计算公式：式(1.10)式中：——架空线电缆阻抗标幺值；——线路单位长度电抗；——线路的长度；——基准容量，一般选取100MVA；——短路点平均电压，取1.05倍（额定电压）；1.7.3各元件短路阻抗标幺值计算1、电源系统电抗：2、SZ9—10000\35变压器：3、架空线（变电站到变电所）：4、主井提升机电缆：5、副井提升机电缆：6、主通风机线路（电缆）：7、压风机线路（电缆）：8、矿区综合厂线路（电缆）：9、机修厂线路（电缆）：10、洗煤厂线路（电缆）：11、主排水泵线路（电缆）：12、一采区线路（电缆）：13、二采区线路（电缆）：14、井区低压设备线路（电缆）：15、地面低压设备线路（电缆）：1.8短路电流计算过程1.8.1短路电流计算公式在计算出短路中每个元件的单位电抗后，可以根据电力系统的单线图制作等效电路图。然后使用阻抗的等效变换公式简化等效电路，并计算环路的总电抗值，最后，根据欧姆定律的单位值公式计算出短路电流的周期分量标幺值为：式（1.11）在公式中，是电源电压的单位值，取时，则：式（1.12）式中：——短路电流标幺值；——短路线的总阻抗值，最大工作模式是各种短路期间总阻抗最小的工作模式；最小工作模式是在各种短路期间具有最小总阻抗的工作模式；式（1.13）式中：——额定电流；——基准容量；——短路点所在侧电压；式(1.14)式中：——短路电流；式(1.15)式中：——冲击电流峰值；式(1.16)式中：——冲击电流有效值；式(1.17)1.8.2最小运行方式为35kV变电站供电，而35kv变电站系统中的两个变压器中每个都只有一个设备正常工作，当10kV母线的每个负载采用单回路电源供电时，整个系统的阻抗为最大这是最小的操作模式。最小工作模式的短路计算图如图1.2所示。图5-2最小运行方式短路计算图当点发生短路时：当点短路时：当点短路时：=同样，可以获得其他短路点的短路参数，参见表1.3。

表1.3最小运行方式短路参数统计序号短路点1K13.127.9564.7112.6852002K24.411.226.6443.81803K34.15710.606.2773.6071.594K44.15710.606.2773.6071.595K54.20510.7236.3493.64276.456K64.20510.7236.34