35kV變電站設(shè)計(jì)-短路電流的計(jì)算（五）

35kV變電站設(shè)計(jì)—短路電流的計(jì)算（五）4．1短路計(jì)算的目的

短路是電力系統(tǒng)最常見、并且對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響的故障。短路的結(jié)果將使系統(tǒng)電壓降低、短路回路中電流大大增加，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和損壞電氣設(shè)備。所以電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行，都需要對(duì)短路電流運(yùn)行計(jì)算。在發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的的主要有以下幾個(gè)方面：1.在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。2.在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進(jìn)行全面校驗(yàn)。3.在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線相間和相對(duì)地安全距離。4.在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。5.接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。

4.2基本原則和規(guī)定4.2.1

基本假定短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則：1.正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。2.所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。3.系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)飽和、磁滯、鍋流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；定子三相繞組空間相差1200電氣角。4.電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小變化。5.電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)。

6.同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）。7.短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。8.不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。9.除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)。10.元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。11.輸電線路的電容略去不計(jì)。12.用概率統(tǒng)計(jì)法制定短路電流運(yùn)算曲線。

4.2.2

一般規(guī)定

1.驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成的5～10年）。確定短路電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。2.選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響。3.選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。對(duì)電抗器的6～10kV出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關(guān)之間隔板前的引線和套管的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和電器的計(jì)算短路點(diǎn)一般選擇在電抗器后。4.導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和電器的開斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計(jì)算。4.2.3

短路電流的危害在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安。短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。4.2.4

短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)條件1.系統(tǒng)在正常工作時(shí)三相是對(duì)稱的；2.電力系電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無關(guān)；3.統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計(jì)，但在計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)應(yīng)計(jì)及元件電阻。此外，在計(jì)算低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流時(shí)，應(yīng)計(jì)及元件電阻，但可以不計(jì)算復(fù)阻抗，而是用阻抗的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算；（1）

輸電線路的電容忽略不計(jì)；（2）

變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì)，相當(dāng)于勵(lì)磁阻抗回路開路，這樣可以簡(jiǎn)化變壓器的等值電路；

4.3元件參數(shù)計(jì)算為了簡(jiǎn)便計(jì)算,計(jì)算方法采用標(biāo)幺值法。并且采用以下假設(shè)條件：1.假設(shè)系統(tǒng)有無限大的容量用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變。即計(jì)算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多。具體規(guī)定：對(duì)于3~35KV級(jí)電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,可以認(rèn)為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大,只要計(jì)算35KV及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗。2.在計(jì)算高壓電路中的短路電流時(shí),只需考慮發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電抗、而忽略其電阻;對(duì)于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時(shí)才需計(jì)入電阻,一般也只計(jì)電抗而忽略電阻。4.3.4最大/小運(yùn)行方式下等值阻抗分析最大運(yùn)行方式為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組和兩臺(tái)35KV變壓器全部投入運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)簡(jiǎn)化，過程如