關(guān)于短路容量的認(rèn)識(shí)筆記心得優(yōu)選材料

1、關(guān)于短路容量的認(rèn)識(shí)短路容量問(wèn)題是我們?cè)谇蠼馀c電力系統(tǒng)有關(guān)的問(wèn)題時(shí)必須面對(duì)的，在這里將自己對(duì)短路容量的認(rèn)識(shí)整理出來(lái)，希望有助于澄清讀者及自己對(duì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，需要迅速切斷故障部分，使其余部分能繼續(xù)運(yùn)行。這一任務(wù)要由繼電保護(hù)裝置和斷路器來(lái)完成。所謂“短路”，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。為了校驗(yàn)斷路器的斷流能力，或者我們計(jì)算無(wú)功沖擊與電壓波動(dòng)關(guān)系時(shí)，都需要用到短路容量的概念。1、短路容量定義短路容量是指電力系統(tǒng)在規(guī)定的運(yùn)行方式下，關(guān)注點(diǎn)三相短路時(shí)的視在功率，它是表征電力系統(tǒng)供電能力強(qiáng)弱的特征參數(shù)，其大小等于短路電流與短路處的額定電壓的乘積

2、，即從短路容量定義可以看出，它與電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式有關(guān)，在不同的運(yùn)行方式下，數(shù)值也不相同。因而工程應(yīng)用上需要進(jìn)一步弄清楚最大短路容量與最小短路容量的概念。所謂最大短路容量，是指系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式，即系統(tǒng)具有最小的阻抗值時(shí)關(guān)注點(diǎn)的短路容量；最小短路容量就是指系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，即系統(tǒng)具有最大的阻抗值時(shí)，發(fā)生短路后具有最小短路電流值時(shí)的短路容量。我們?cè)陂_(kāi)關(guān)設(shè)備選型和做起動(dòng)計(jì)算時(shí)要關(guān)注不同的短路容量值，這一點(diǎn)在后面有詳細(xì)的論述。從以上定義可以看出：短路容量只是一個(gè)定義的計(jì)算量，而不是測(cè)量量，是反映電力系統(tǒng)某一供電點(diǎn)電氣性能的一個(gè)特征量，跟短路電流與該點(diǎn)故障前正常運(yùn)行時(shí)的相間電壓有關(guān) 。短路容量是對(duì)

3、電力系統(tǒng)的某一供電點(diǎn)而言的，反映了該點(diǎn)的某些重要性能：該點(diǎn)帶負(fù)荷的能力和電壓穩(wěn)定性；該點(diǎn)與電力系統(tǒng)電源之間聯(lián)系的強(qiáng)弱；該點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流的水平。隨著電力系統(tǒng)容量的擴(kuò)大，系統(tǒng)短路容量的水平也會(huì)增大。該值是根據(jù)該地電力系統(tǒng)的所有相關(guān)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的，既與本地用戶(hù)的用電設(shè)備有關(guān)，又與電力系統(tǒng)的設(shè)備及運(yùn)行方式有關(guān)。系統(tǒng)參數(shù)要向當(dāng)?shù)毓╇娋帧八魅　?，向用?hù)供電的每一個(gè)供電點(diǎn)的短路容量都是計(jì)算好了的，關(guān)注點(diǎn)的短路容量值要根據(jù)上面的“索取”值，再進(jìn)行計(jì)算。2、計(jì)算短路容量時(shí)電壓及阻抗值的選取要求出關(guān)注點(diǎn)的短路容量值，先要求出短路電流值。為了求出短路電流，在計(jì)算時(shí)通常采用下面兩個(gè)假設(shè)：（1）不管短路點(diǎn)發(fā)生在

4、何處，在計(jì)算短路電流時(shí)均可假定作用于短路點(diǎn)的電壓是該電壓等級(jí)線路電壓的平均值uav。 即假設(shè)某電壓等級(jí)線路末端維持電網(wǎng)的額定電壓un，線路始端電壓升高到設(shè)備允許的最高工作電壓，即1.1un，于是這一電壓等級(jí)的線路平均電壓為（2）由電源至短路點(diǎn)的短路阻抗zk應(yīng)包括電阻rkt和電抗xkt。計(jì)算短路電流時(shí)，在高壓系統(tǒng)中若，可忽略rkl，用xkl代替zkl，所引起的誤差不大，又能簡(jiǎn)化計(jì)算。同理，在低壓系統(tǒng)中，若，可忽略xkl，用rkl代替zkl。 在上面兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上，我們就可以畫(huà)出系統(tǒng)的等效電路，在根據(jù)電路分析方法進(jìn)行電路的求解，得到關(guān)注點(diǎn)的短路電流值。3、計(jì)算時(shí)對(duì)短路容量的選取3.1 計(jì)算起動(dòng)時(shí)

5、，用最小短路容量由于我們要保證在任何可能的供電情況下都可以起動(dòng)用戶(hù)的電機(jī)，所以我們?cè)谧鲕浧饎?dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)要用最小短路容量smin。我們把10kv母線下掛的所有設(shè)備（包括起動(dòng)設(shè)備、固定負(fù)荷、電機(jī)及負(fù)載）可以看做一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，由于是感性，我們可以等效成r+jxl，如下圖1所示。圖1 起動(dòng)裝置網(wǎng)絡(luò)的等效計(jì)算時(shí)，我們選取xline=1.052 /smin為線路阻抗的標(biāo)幺值。具體涉及到降補(bǔ)產(chǎn)品，那這里會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)問(wèn)題，我們一般承諾用戶(hù)母線電流在1.5倍電機(jī)額定電流以?xún)?nèi)并按此要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，但正常運(yùn)行是系統(tǒng)容量往往比smin大。也就是說(shuō)圖1中的xline會(huì)比設(shè)計(jì)取值小，這就造成在用降壓器中間一檔進(jìn)行起動(dòng)

6、時(shí)，母線電流可能會(huì)超過(guò)1.5倍，新余鋼鐵的情況就是這樣。所以設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)一次系統(tǒng)有一個(gè)準(zhǔn)確的把握并留出相當(dāng)?shù)脑Ａ?。這里還涉及到降補(bǔ)系統(tǒng)中無(wú)功切除整定值的問(wèn)題，我們的設(shè)計(jì)整定值往往會(huì)偏小，需要注意，具體的處理方法另作討論。3.2 選擇斷路器時(shí)，用最大短路容量設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)一套裝置時(shí)，電氣上主要的把握就是考慮各級(jí)母線關(guān)合電流的等級(jí)，也就是考慮電網(wǎng)短路電流及發(fā)電機(jī)反饋電流的條件下，發(fā)生故障是斷路器的分?jǐn)嗄芰?。我們接觸比較多的鋼廠和石化，其供電方式一般是將110kv電壓經(jīng)三繞組變壓器后送到各處。歷史悠久一點(diǎn)的廠大都采用6kv電壓等級(jí)，這是因?yàn)殚_(kāi)始的設(shè)備大都采用6kv電壓等級(jí)。隨著規(guī)模的擴(kuò)大，包括設(shè)備

7、規(guī)模和供電規(guī)模的擴(kuò)大，采用6kv電壓等級(jí)時(shí)，往往能導(dǎo)致最大短路電流超過(guò)40ka，也就是需要采用50ka等級(jí)的斷路器。而50ka斷路器的成本要比40ka的高的多，所以開(kāi)關(guān)器件選型困難。現(xiàn)在新上的系統(tǒng)或改造的系統(tǒng)，都是10kv的電壓等級(jí)，其主要原因就在于此。4、附加問(wèn)題。一般我們都知道怎么做xline=1.052 /smin，但我們還需要考慮一個(gè)問(wèn)題，那就是為什么要這么做？這么做準(zhǔn)確么？答案是：上面的做法在工程計(jì)算上是可取的，但是不準(zhǔn)確。這么做的根據(jù)在于電路分析法中的戴維南定理，我們可以將10kv母線上部看做一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，將之用戴維南電路等效，就是圖1中的形式。所以準(zhǔn)確的做法應(yīng)該是從110kv母

8、線開(kāi)始往下算，考慮全部的電力系統(tǒng)參數(shù)，得出10kv母線處的開(kāi)路電壓和短路電流，那就是準(zhǔn)確的等效電路了?！?】系統(tǒng)電抗的計(jì)算 0 h, p/ # o# t  g& & p8 f! _- m# d系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除系統(tǒng)容量 ' s+ * z+ m/ _- _4 n) t1 a. c9 l; k* a例：基準(zhǔn)容量 100mva。當(dāng)系統(tǒng)容量為100mva時(shí)，系統(tǒng)的電抗為xs*=100/1001 ) n- * z3 n8 s  z! h- j% ' k6 0 b2 y當(dāng)系統(tǒng)容量為200mva時(shí)，系統(tǒng)的電

9、抗為xs*=100/2000.5 8 a1 s- w3 r- v: y5 k8 l0 l2 8 s" g8 9 當(dāng)系統(tǒng)容量為無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)的電抗為xs*=100/0 , j5 u: t/ ! f4 $ x5 r+ d8 e/ 0 n5 n. j% u5 t5 q系統(tǒng)容量單位：mva , 9 c- n* w: s/ y% e. n0 e& g1 _& t8 v$ f系統(tǒng)容量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)提供。當(dāng)不能得到時(shí)，可將供電電源出線開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷容量 6 e: 4 c7 _$ d' d; l6 b# c9 e0 d4 l) x& j' t7 h& w

10、0 g作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門(mén)出線開(kāi)關(guān)為w-vac 12kv 2000a 額定分?jǐn)嚯娏鳛?0ka。則可認(rèn)為系統(tǒng)容量s=1.73*40*10000v=692mva, 系統(tǒng)的電抗為xs*=100/6920.144。 & y1 |: b' n$ t6   f4 v3 _: d2 o4 o4 0 h4 |6 v; % i【2】變壓器電抗的計(jì)算 * 1 d8 p3 f5 m" s5 y+ r5 m" v' h  y0 r( s% w! t- _0 6 p110kv, 10.5除變壓器容量；35kv, 7除變壓器容量；

11、10kv6kv, 4.5除變壓器容量。 * a4 w# z6 ( f4 b7 u7 k; ?; |( x8 n5 c例：一臺(tái)35kv 3200kva變壓器的電抗x*=7/3.2=2.1875 * g" t: ( z!   q$ r7 x# j2 i, u1 g9 p3 e- e5 t; t$ x, _& s# r一臺(tái)10kv 1600kva變壓器的電抗x*=4.5/1.6=2.813 - e5 o( v2 q; t, s; b* g, i+ d% g, u4 k# u變壓器容量單位：mva   f- i$ _" k&

12、" y+ z, k0 v. a6 d4 / m這里的系數(shù)10.5，7，4.5 實(shí)際上就是變壓器短路電抗的數(shù)。不同電壓等級(jí)有不同的值。 '   c$ v. / l* p! l; / b' 2 k$ p* v6 p3 h2 h0 7 g【3】電抗器電抗的計(jì)算 ' 5 m2 z0 g4 m, y# s# h. v( ; f/ m! g/ t: 電抗器的額定電抗除額定容量再打九折。 ! + j4 r5 z) ! x: s/ ?2 h0 d: g9 c* x5 s9 n( s7 g例：有一電抗器 u=6kv i=0.3ka 額定電抗 x=4% 。 )

13、 b4 % e8 o0 e- e. ! x: b' o! w$ s0 a% 9 o5 w! s# l額定容量 s=1.73*6*0.3=3.12 mva. 電抗器電抗x*=4/3.12*0.9=1.15 ! 0 d, w3 $ ! _, & d, _' w$ l8 t" k+ f2 n電抗器容量單位：mva ( a; + c0 u3 g1 _( e8 n; q. s6 a- z1 i" b- p【4】架空線路及電纜電抗的計(jì)算 ! v+ a9 b9 g5 c# q4 q& _8 c1 g( 0 a- t1 r: s7 d架空線：6kv，等于公里

14、數(shù)；10kv，取1/3；35kv，取 30 8 t( e9 d+ o' c- h7 * 2 m% n4 i, r* a電纜：按架空線再乘0.2。 9 h4 a! _- a3 ; f: e, k" 5 w) r" s. t& a例：10kv 6km架空線。架空線路電抗x*=6/3=2 0 ?  x) w* u# f0 r: j  o, l0 k! l- g$ b0 m  g4 t8 n1 r10kv 0.2km電纜。電纜電抗x*=0.2/3*0.2=0.013。 : c5 z( p3 |5 w: _:

15、 _0 v) |* ?1 ( 7 f3 w& z這里作了簡(jiǎn)化，實(shí)際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關(guān)，截面越大電抗越小。 * l- w. l2 b' 2 t0 n  j0 c1 q' % |. ' b0 y  - i6 c/ s【5】短路容量的計(jì)算 7 q- i5 w$ e: g4 b0 / i+ c, 9 v5 f, i2 t% e; j2 t電抗加定，去除100。 / _5 z7 u  : f1 t6 u# a  2 z+ x  z5 l例：已知短路點(diǎn)前各元件

16、電抗標(biāo)么值之和為 x*=2, 則短路點(diǎn)的短路容量 2 w. j4 g4 h0 |1 c6 y- a( ?9 t$ o: sd=100/2=50 mva。 1 f( d+ r! ! q8 a* ' m4 t3 x& c% c  g# w6 l3 a/ g短路容量單位：mva 5 e: . q. y5 + e5 w2 + w' v6 u9 6 c+ , p$ m8 l【6】短路電流的計(jì)算 ) c& i" q  w" a: e, h9 |2 n! c8 f5 g2 i& n( x# n% q 

17、; w6kv，9.2除電抗；10kv，5.5除電抗; 35kv，1.6除電抗; 110kv，0.5除電抗。 5 k(   z5 f0 h0 r9 q" b6 o0 & a; a9 e3 f0.4kv，150除電抗 % v- _0 x. g0 _0 d9 h- 1 g0 y+ x6 z, c% r例：已知一短路點(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 x*=2, 短路點(diǎn)電壓等級(jí)為6kv, ; 5 r. a# x' c7 j1 a+ s0 j; r9 z2 y. w! z, ! l  則短路點(diǎn)的短路電流 id=9.2/2=4.6ka。

18、+ v5 f$ g' g8 k$ d. h6 l+ x) t( ; y( p) _, b! _短路電流單位：ka : e3 s" n8 k! p' h9 t4 h  t: p&   _; w; b& w. n$ k, # e【7】短路沖擊電流的計(jì)算 8 z8 w  d0 d/ g8 x! p  p5 s  k$ y. / m8 - u1000kva及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí)：沖擊電流有效值ic=id, 沖擊電流峰值ic=1.8id / l8 |( ) o. n+ z$ o" y, m5 v6 h: e1000kva以上變壓器二次側(cè)短路時(shí)：沖擊電流有效值ic=1.5id, 沖擊電流峰值ic=2.5id 0 3 - x% l6 p) y9 n5 y1 m' f8 " "