2×100MW发电厂电气部分设计毕业设计 下载本文

第四章 短路电流的计算

4.1 短路电流计算的目的

在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面:

⑴ 在选择电气主接线时,为了比较各种接线方案,或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等,均需进行必要的短路电流计算。

⑵ 在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算。例如:计算某一时刻的短路电流有效值,用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值;计算短路后较长时间短路电流有效值,用以校验设备的热稳定;计算短路电流冲击值,用以校验设备动稳定。

⑶在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。

⑷在选择继电保护方式和进行整定计算时,需以各种短路时的短路电流为依据。 ⑸接地装置的设计,也需用短路电流。

4.2 短路电流计算的一般规定

4.2.1 计算的基本情况:

⑴ 电力系统中所有电源均在额定负载下运行;

⑵ 所有同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁); ⑶ 短路发生在短路电流为最大值时的瞬间; ⑷ 所有电源的电动势相位角相等;

⑸应考虑对短路电流值有影响的所有元件,但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用,仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。

4.2.2 短路种类:

一般按三相短路计算,若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变

13

压器等回路中单相(或两相)接地短路较三相短路情况严重时,则应该按严重情况的进行校验

4.2.3 短路计算点:

在正常接线方式中,通过电器设备的短路电流为最大的地点,称为短路计算点。 对于带电抗器的6-10KV出线与厂用分支线回路,在选择母线至母线隔离开关之间隔板前的引线、套管时,短路计算电应选在电抗器前。选择其余的导体和电器时,短路计算电一般取在电抗器后。

4.3 短路电流计算的计算步骤

⑴ 选择计算短路点

⑵ 画等值网络(次暂态网络)图

①首先去掉系统中的所有负荷分支,线路电容、各元件的电阻,发电机电抗用次暂态电抗Xd。

② 选取基准容量Sb和基准电压Ub (一般取后级的平均电压) ③ 将各元件电抗换算为同一基准值的标么值 ④ 给出等值网络图,并将各元件电抗统一编号

⑶ 化简等值网络,为计算不同短路点的短路电流值,需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辅射形等值网络,并求出各电源与短路点之间的电抗,即转移电抗

//Xnd。

⑷ 求计算电抗Xjs。

⑸ 由运算曲线查出各电源共给的短路电流周期分量的表幺值。 [6]计算无限大容量(或Xjs?3)的电源供给的短路电流周期分量。 ⑺ 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 ⑻ 计算短路电流冲击值。 ⑼绘制短路电流计算结果表。

4.4 短路电流的计算方法 4.4.1 基准值计算

高压短路电流计算一般只计及元件(即发电机、变压器、电抗器、线路等)的电抗,采用标么值计算。为了计算方便,通常取基准容量Sb?100MVA,基准电压Ub一

14

般取用名级的平均电压,既Ub?Uav?1.05Ue。当基准容量Sb与基准电压Ub选定后,基准电流与基准电抗便已决定 基准电流 : Ib?Sb 基准电抗 : Xb?Sb?3U? (4-1) ?3U??US (4-2)

b2bbb表4-1 常用基准值

电气量 Sb(MAV) Ub(KV) Ib(KA)345 关系式 基 准 值 100(或1000,或某元件的额定容量) 3.15 b6.3 10.5 15.75 37 115 230 345 Ib?SbXb(Ω0.167) Xb?Sb ?Ub?3U? 18.3 9.16 5.5 3.66 1.56 0.502 0.251 0.167 ?3U? 0.0995 0.397 1.10 2.49 13.7 132 530 1190 b2Sb 4.4.2 标幺值换算

在实际电力系统接线中,各元件的电抗表示方法不统一。如发电机电抗,厂家给

??;变压器的电抗,厂家出的是一发电机额定容量和额定电压为基准的表幺电抗值Xd给出的是短路电压百分值Ud?00?;而输电线路的电抗通常是用有名值表示的。电抗换算公式见下表:

表4-2常用设备电抗换算公式 设备名称 发电机 厂家所给参数 标幺值 \X??Xd?? XdSB SGN变压器 Ud?00? Ud00SB X??100STN?线路 X0???km?L?km? Xl??XL?SB 2UB 15

系统电抗 已知系统容量 X??SB S4.4.3 网络的等值变换与简化

在工程计算中,常采用以下方法化简网络:

⑴网络等值变换

等值变换的原则,是在网络变换前后,应使未被变换部分的状态保持不变。常用的网络变换方法和公式列于《发电厂电气部分课程设计参考资料》P75表4—5表4—6。

⑵利用网络的对称性化简网络

在网络华简中,常遇到对短路点对称的网络,利用对称关系,并依照下列原则可使网络简化。

① 对电位相等的节点,可直接相联。 ② 等电位节点之间的电抗可短接后除去。 ⑶并联电源支路的合并

对于n个并联电源支路,可用下式求等值电势Edz和电抗Xdz。

?EiYi公式: Edz?n?EYii?1ii?1n (4-3)

Xdz?(4)分布系数法

1i?1?Yin (4-4)

对于具有几个电源支路并联,又经一公共支路连到短路点的网络,欲求各电源到短路点的转移阻抗,使用分布系数较为简单。

XX公式: Cm?n?X Xmd??C (4-5)

mm式中 Xn?—n个电源支路的并联电抗(不含公共电抗) Xm—各电源支路电抗

X?--各电源到短路点之间的总电抗

16