直流系統(tǒng)短路計(jì)算

1、直流系統(tǒng)短路計(jì)算1計(jì)算意義為使直流牽引供電系統(tǒng)在城市軌道交通中更有效的發(fā)揮作用，必須保證繼 電保護(hù)的可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性。而直流系統(tǒng)短路計(jì)算正是城市軌 道交通直流牽引供電系統(tǒng)設(shè)備選型及繼電保護(hù)整定所必須具備的基礎(chǔ)條件。只 有在直流系統(tǒng)短路計(jì)算之后，才能夠進(jìn)行直流系統(tǒng)設(shè)備選型與繼電保護(hù)整定。2計(jì)算內(nèi)容直流系統(tǒng)短路計(jì)算一般需要計(jì)算以下內(nèi)容：(1)正常情況下雙邊供電時(shí)，各供電區(qū)間任一點(diǎn)的直流短路電流。 任一中間牽引變電所解列時(shí)，由相鄰牽引變電所構(gòu)成大雙邊供電時(shí)的區(qū) 間任一點(diǎn)的直流短路電流。 端頭牽引變電所解列時(shí)，由次端頭牽引變電所單邊供電的區(qū)間任一點(diǎn)的 直流短路電流。3計(jì)算方法直流牽引供電

2、系統(tǒng)短路計(jì)算有兩種方法：電路圖法和示波圖法，由于示波 圖法是建立在工程實(shí)踐基礎(chǔ)之上，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)短路試驗(yàn)所拍攝的示波圖進(jìn)行數(shù) 理分析，而計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，因此本文僅應(yīng)用電路圖法進(jìn)行直流系統(tǒng)短路計(jì) 算。(1)電路圖法這一方法是針對(duì)城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)電源多、供電回路多、供 電方式多、回路參數(shù)多的特點(diǎn)，按照實(shí)際供電網(wǎng)絡(luò)畫出等效電路圖、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò) 變換，在供電網(wǎng)絡(luò)中只包括電阻。再將網(wǎng)絡(luò)變換后的電路圖利用基本定律一歐 姆定律、基爾霍夫定律進(jìn)行計(jì)算。該方法只能計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流乙，而不能計(jì) 算供電回路的時(shí)間常數(shù)廠和短路電流上升率di/dt,這是該計(jì)算方法的不足。 用電路圖法進(jìn)行直流短路計(jì)算需要以下兩個(gè)假

3、設(shè)條件：玄牽引供電網(wǎng)絡(luò)中，電源電壓u相同。b牽引變電所為電源電壓，其內(nèi)阻。因不同的短路點(diǎn)而改變，不認(rèn)為是一 個(gè)固定值。 用電路圖法進(jìn)行直流短路計(jì)算需要輸入以下三個(gè)條件：a牽引變電所直流母線電壓U (V);b牽引變電所內(nèi)阻Q (O)；c牽引網(wǎng)電阻R (0)。牽引變電所內(nèi)阻牽引變電所內(nèi)阻包括以下四個(gè)部分設(shè)備的阻抗：交流中壓電纜、牽引變壓 器、整流器、直流電纜。下面介紹從北京地鐵現(xiàn)場(chǎng)短路試驗(yàn)中心總結(jié)出來(lái)的， 便于工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)公式(1-D,其計(jì)算結(jié)果包括了中壓電纜和直流電纜。(M)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下：100 0.9nST式中 匕一直流側(cè)額定電壓(kv)；匕一牽引變壓器短路電壓百分值；s?.變壓器容量(

4、MV A);”一牽引整流機(jī)組臺(tái)數(shù)；心一內(nèi)阻系數(shù)，根據(jù)短路點(diǎn)距離牽引變電所的不同距離，可取不同值。4計(jì)算過程分析各種供電方式下直流短路電流計(jì)算公式推導(dǎo)如下：一座牽引變電所單邊供電(不考慮相鄰牽引變電所的影響) 等效電路圖，如圖1-8所示。圖1-8座牽引變電所單邊供電直流短路等效示意圖 短路電流:Pi + & + R門一牽引變電所內(nèi)阻（C）;接觸網(wǎng)電阻（Q）；凡一走行軌電阻（上下行并聯(lián)）（0）。一座牽引變電所單邊供電（誇慮相鄰一座牽引變電所的影響）等效電路圖，如圖1-9所示。圖1-9 一座牽引變電所單邊供電直流短路等效示意圖（誇慮一座相鄰牽引變電所的影響）網(wǎng)孔電流。根據(jù)KVL定律，對(duì)以上電路圖可列

5、方程:網(wǎng)孔 1： I-I2p=U網(wǎng)孔2:厶心一S=對(duì)以上方程求解得：人-U ,（ 1-3）R -L11心走（1-4）總短路電流：（ 1-5）各變電所短路電流：yz（ i-6）（1-7）P、門一牽引變電所內(nèi)阻（C）；接觸網(wǎng)電阻（0）；心、心一走行軌電阻（上下行并聯(lián)）（0）;心一接觸網(wǎng)電阻（上下行并聯(lián)）（。）；心一回路1自阻，&、=。+&+盡（Q）;心一回路 2 自阻，7?22 = +02 +人3 +&（0）。兩座牽引變電所雙邊供電（不考慮對(duì)側(cè)接觸網(wǎng)的影響，不考慮相鄰牽引 變電所的影響） 等效電路圖，如圖11（）所示。R11pL nI AT/ c/z-=P1圖11（）兩座牽引變電所雙邊供電直流短略

6、等效示意圖（不考慮對(duì)側(cè)接觸網(wǎng)及相鄰牽引變電所影響）U式中牽引變電所母線電壓（V）； 網(wǎng)孔電流。根據(jù)KVL定律，對(duì)以上電路圖可列方程:網(wǎng)孔 1： IRl=U網(wǎng)孔 2: I2R22 = U 對(duì)以上方程求解得:(1-8)(1-9) 總短路電流:(M0)P、02牽引變電所內(nèi)阻（G）；&、鳥一接觸網(wǎng)電阻（G）；、他一走行軌電阻（上下行并聯(lián)）（C）；Ki回路 1 自阻，= + & + R3（。）；心一回路 2 自阻，R22=+R2 + R4 （Q）o（4）兩座牽引變電所雙邊供電（考慮對(duì)側(cè)接觸網(wǎng)的影響，不考慮相鄰牽引變電所的影響）等效電路圖，如圖1J1所示。圖1-11兩座牽引變電所雙邊供電直流短略等效示意圖

7、（考慮對(duì)側(cè)接觸網(wǎng)的影響，不誇慮相鄰牽引變電所的影響）網(wǎng)孔電流。根據(jù)KVL定律，對(duì)以上電路圖可列方程:網(wǎng)扎1 ：人&1 += U 網(wǎng)扎2：【2尺22 += U 對(duì)以上方程可求得：(1-11)(M2) 饋線短路電流。星一三角變換電路圖，如圖112所示。圖中：饋線短路電流如下： 總短路電流： 各變電所短路電流:圖112星.三角變換電路圖1 -R、+ R + RqR尺r2 = -/?+/?+ RqRR、叮 * 二R、+ R= + R、!k =+(厶+5IK2 =叢+（厶+5r21KZ =Kl + 1K2/1 = K + 1K3 打2 = Ik2_!k3(1-13)(1-14)(1-15)(1-16)(

8、1-17)(M8)(1-19)(1-20)(1-21)式中牽引變電所母線電壓（V）;門、p牽引變電所內(nèi)阻（）;&、R“他一接觸網(wǎng)電阻（C）;&、心一走行軌電阻（上下行并聯(lián)）（G）；心一回路1自阻，R =Q+斤+。+凡（Q）；心一回路2自阻，尺22= 02 +$+& （0）。兩座牽引變電所雙邊供電（誇慮對(duì)側(cè)接觸網(wǎng)和相鄰牽引變電所的影響） 等效電路圖，如圖1-13所示。 網(wǎng)孔電流。根據(jù)KVL定律，對(duì)以上電路圖可列方程:網(wǎng)孔1:人心+厶心一I、P=U網(wǎng)孔2：厶尺22 +A心一人宀=。網(wǎng)孔 3: I3R33 -lp =0網(wǎng)扎 4： /4R44，2。2=0對(duì)以上方程求解得：(1-22)R.心古(1-23)&%（a）短站等效示意圖(1-24)(1-25)(1-26)(127)(1-28)(1-29)(1-30)(1-3D(1-32)(1-33) 根據(jù)星一三角變換，可得各饋線短路電流：j _ Ari +（1 +，2）心T _ hr2 +（A +，2）兒 仏R27_一 2r2山 百一 總短路電流： 各變電所短路電流lp =/骯+乙3-厶式中U牽引變電所母線電壓（V）;P、Pi- G、必一牽引變電所內(nèi)阻（C）；&、R心、R。、他一接觸網(wǎng)電阻