【《某矿井35kV变电站的短路电流计算案例》4000字】

某矿井35kV变电站的短路电流计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u3705某矿井35kV变电站的短路电流计算案例 158651.1短路电流的定义及短路原因 1293431.2短路电流的类型 2116101.3计算短路电流的意义 2196511.4无穷大容量电源的概念及几个物理量 351611.1.1无穷大容量电源的概念 3204221.1.2几个物理量 380541.5短路电流计算方法 4166381.5.1有名制法 487201.5.2标幺值法 619301.6有名制法计算短路电流 7286691.6.1最大运行方式 749161.6.2最小运行方式 111.1短路电流的定义及短路原因定义：在供电系统中或者设备运行中不相等的点位的点经过电弧或者阻抗很小的介质连接或设备与设备之间直接短接在一起，那么将产生短路电流。发生短路的原因：①电气设备老旧，外壳绝缘随时间自然老化，或者绝缘表面污渍太多，导致绝缘能力下降甚至绝缘能力损坏，是导致电气设备发生短路电流的重要原因。②供电系统被雷电击中或者操作失误电路中产生极大的过电压，在整个供电系统中找到绝缘能力最薄弱的地方击穿，导致系统短路。③操作人员的操作失误，例如在没有关断断路器之前就操作隔离开关，那么就会形成极大的电弧，导致系统短路。④飞禽鸟兽或者导电介质触碰在不同电位的裸导线时，造成系统短路。1.2短路电流的类型在三相供电系统中，短路的基本类型有三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路等。三相短路又称为对称短路，其他的称为不对称短路。表4-1列举了这四种短路的基本类型和特点。表3-2短路的基本类型和特点短路类型示意图代表符号特点三相短路I三相同时在同一点短路，对称短路两相短路I两相同时在同一点短路，不对称短路单相接地短路I某一相与地短接，不对称短路两相接地短路I两相在不同地点与地短接，不对称短路1.3计算短路电流的意义选择电气设备和载流导体。在电气设备选型和选择母线和输电线的型号以及截面时，那么就需要计算出有可能通过的该电气设备最大的短路电流以及冲击电流，为了校验电气设备的动稳定和热稳定性。选择整定和继电保护装置。在我们选择继电保护装置的时候，需要计算出被保护电气设备中流过的最小短路电流，为了校验继电保护的装置动作的灵敏度能不能符合工程要求。确定限流措施。当计算的短路电流过大时，将造成在选择电气设备时不经济，这个时候我们可以在供电线路中串接电抗器来限制短路电流。通过短路电流的计算，我们可以根据结果确定需不需要电抗器，并确定选择的电抗器的参数。确定供电系统的主接线的方案和主要运行的方式。供电系统的接线方式不同那么短路电流的大小也不同。只有计算出这种接线和该运行方式下的短路电流大小才能确定是否能采用这种接线方式和运行方式。1.4无穷大容量电源的概念及几个物理量1.1.1无穷大容量电源的概念无穷大容量电源是一个相对概念，意思是短路点距离电源的“电气距离”较远时，并且电源的额定容量远大于系统供给短路点的功率，在短路发生时可以认为电源电压不变，称之为无穷大容量电源。1.1.2几个物理量短路稳态电流当非周期分量衰减到零后，短路的暂态过程即将结束。此时进入新的稳态，这时的短路电流有效值称为短路稳态电流，用I∞表示。对于无限大容量电源系统，由于短路电流周期分量的幅度不衰减，所以短路电流的有效值Ipe在各个周期均相等，短路稳态电流即为电路电流周期分量的有效值I次暂态电流在短路暂态过程中，短路电流周期分量第一个周期的有效值称为次暂态电流，用I″I短路电流冲击值由于短路电流的非周期分量的存在，再短路发生后出线了一个比短路电流的周期分量的幅值大得多的最大瞬时值，将他称为冲击电流用isi冲击电流的有效值如果短路时在是最不利的条件下发生的，那么在第一个周期内的短路电流的有效值将最大，称为短路电流的最大有效值，用IshI对于高电压来说I对于低电压来说I1.5短路电流计算方法1.5.1有名制法有名制法又称绝对值法。该计算方法在计算时要带单位计算。公式中的这些物理量都是带单位计算的。短路电流由周期分量和非周期分量组成。电源电压及回路等值阻抗按欧姆定律来计算周期分量。对于无穷大容量电源来说，他的供电系统发生短路时，电源电压是不变的，周期分量的幅值和有效值也不变。因此，次暂态电流I"与短路电流稳定值I∞都等于周期分量的有效值用I三相短路电流的周期分量的有效值为I式中UavR∑、X由于线路中电抗占很主要成分，电阻可忽略不计，上式可变为I若发生两相短路，则短路电流的周期分量IkI所以三相短路电流和两相短路电流的关系是I短路回路中各元件阻抗的计算电源系统的阻抗无限大容量电源内部阻抗分为两种情况，一种是默认为内阻抗为零，一种是已经告诉了电源出口处的容量，你们电源的阻抗用下式计算：X变压器的阻抗根据变压器的短路电压百分数Uk%的定义可知变压器的阻抗Z式中UkSN.TUav线路的阻抗 本设计用单位长度电抗乘以长度来计算线路阻抗，即X式中Xlx0l线路长度，km。短路回路总的阻抗我们需要求某一个短路点的短路电流，首先要求出该点的总阻抗，实际电路中，电路由各种各样的元件构成，和一些不同的接线方式。我们需要将他等效为简单的电路如串联、并联、三角和星形接法。这样计算起来就很方便。在短路会路中若有变压器的存在，电路各元件中电压等级不一样。我们需要将不同电压等级的元件折算到短路点的同一电压等级下才能计算。阻抗等效折算按照折算前后前的功率不变的原则，折算公式为X式中X'X折算前的电抗，Ω；Uav1Uav21.5.2标幺值法因为本设计使用有名制法计算，所以在这简单介绍标幺值法。标幺值法又称相对值法，在高压系统中，由于电压等级多，用有名制法非常繁琐的计算程序，为了计算简单，计算电压等级多的短路电流时采用标幺值计算。电气元件的参数都是用标幺值来表示，计算时没有单位。在短路电流的计算中，我们一般会计算到的电气量有电压电流功率电抗等等几个变量。某一物理量的标幺值为他的实际值与一个预选的同单位的基准值的比值。所以要首先选择一个基准值。如果选择的功率、电压、电流、电抗的基准是分别是Sd、Ud、IdXS根据上面两个式子，四个基准值如果已经确定了两个基准值，那么其他两个根据上面两个式子也能确定下来。因此，只能选择两个值来确定基准值，通常是选择Sd和USUIX物理量右上方的*表示标幺值，右下方的d表示在选定基准值后的标幺值。1.6有名制法计算短路电流本设计35kV侧进线由任务书可知线路型号为LGJ-240,单位长度电抗设为0.4Ω/km。实地考察矿井变电站距新阳变电站距离为12.9km。矿区110kV变电站内设有110/35/10kV，50MVA的三相变压器2台。10kV侧出线全部选用电缆线，并设井下电缆长度为10km，压风机组电缆出线长度为18km，瓦斯抽放低压组出线长度为16km，通风机组出线长度为14km，锅炉房组出线12km，副井机组出线长度为10km，其他负荷组出线长度为8km，电缆电抗设为0.08Ω/km。1.6.1最大运行方式绘制短路计算电路图图4-1计算电路图绘制等值阻抗图图4-2等值阻抗图（3）短路电流计算①计算各元件电抗电源电抗X架空线路LGJ-240电抗X变压器电抗X电缆电抗XXXXXXX②短路点处的总电抗K1短路点XK2短路点XK3短路点XK4、K5、K6、K7、K8、K9短路点与K3短路点的总阻抗计算方法一致，不再赘述；③各短路点短路电流及其他参数K1短路点IiISK2短路点IiISK3短路点IiISK4、K5、K6、K7、K8、K9短路点与K3短路点的计算方法一致，不再赘述；1.6.2最小运行方式（1）绘制短路计算电路图图4-3计算电路图（2）绘制等值阻抗图图4-4等值阻抗图短路电流的计算①各元件电抗值在最大运行方式中已经算出，不再赘述；②各短路点总电抗K1点XK2点XK3点XK4、K5、K6、K7、K8、K9短路点与K3短路点的计算方法一致，不再赘述；③各短路点短路电流及其他参数K1点IiISK2点IiISK3点IiISK4、K5、K6、K7、K8、K9短路点与K3短路点的计算方法一致，不再赘述；表4-2各短路点对应的参数短路点最大运行方式最小运行方式IkishIshS（MV·A）IkishIshS（MV·A）K10.711.811.0845.500.661.671.0042.07K22.075.283.1537.621.661.242.5230.21K31.731.422.6431.461.363.472.0721.77K41.661.242.5330.241.19