發電廠電氣主接線設計 - 下載本文

4 短路電流計算

4.1 短路電流計算的目的

在發電廠和變電所的電氣設計中,短路電流計算式其中的一個重要環節。其計算的目的主要有以下幾方面:

(1)在選擇電氣主接線時,為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等,均需進行必要的短路電流計算。

(2)在選擇電氣設備時,為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作,同時又力求節約資金,這就需要進行全面的短路電流計算。例如:計算某一時刻的短路電流有效值,用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值;計算短路后較長時間短路電流有效值,用以校驗設備的熱穩定;計算短路電流沖擊值,用以校驗設備動穩定。

(3)在設計屋外高壓配電裝置時,需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。

(4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時,需以各種短路時的短路電流為依據。

(5)接地裝置的設計,也需用短路電流。

4.2 短路電流計算的一般規定

驗算導體和電器時所有短路電流,一般有以下規定。 1、計算的基本情況

(1)電力系統中所有電源均在額定負荷下運行;

(2)所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置(包括強行勵磁); (3)短路發生在短路電流為最大值的瞬間; (4)所有電源的電動勢相位角相同;

(5)應考慮對短路電流值有影響的所有元件,但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用,僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。

2、接線方式

計算短路電流時所用的接線方式,應是可能發生最大短路電流的正常接線方

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式(即最大運行方式),而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。

3、計算容量

應按本工程設計規劃容量計算,并考慮電力系統的遠景發展規劃(一般考慮本工程建成后5~10年)。

4.短路種類

一般按三相短路計算。若發電機出口的兩相短路,或中性點直接接地系統以及自耦變壓器等回路中的單相(或兩相)接地短路較三相短路情況嚴重時,則應按嚴重的情況的進行校驗。

5、短路計算點

在正常接線方式時,通過電器設備的短路電流為最大的地點,稱為短路計算點。

對于帶電抗器6~10KV出線與廠用分支線回路,在選擇母線至母線隔離開關之間的引線、套管時,短路計算點應該取在電抗器前。選擇其余的導體和電器時,短路計算點一般取在電抗器后。

4.3 短路電流計算步驟

計算短路電流所用的接線方式,應是可能發生最大短路電流的正常接線方式,即最大運行方式。在正常接線方式時,通過電器設備的短路電流為最大的點成為短路點。

本設計中采用計算曲線法計算短路電流,其計算步驟為: (1)根據電氣主接線圖,選擇計算短路點。

(2)計算電路元件電抗(選基準電壓,將各元件電抗計算為同一基準下的標幺電抗)。

(3)化簡等值電路,并求計算電抗。

(4)由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值,以及無限大容量的電源供給的短路電流周期分量。

(5)查發電機運算曲線表求出短路電流周期量標幺值。 (6)各時刻的短路電流有名值計算。

(7)計算各電源合并后短路電流有名值,并計算短路電流的沖擊值。 (8)計算異步電機供給的短路電流。 (9)繪制短路電流結果表。

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4.4 電路元件參數計算

在高壓系統中,電阻遠小于電抗,所以計算短路電流周期分量時,一般只考慮各元件的電抗。取基準容量,基準電壓用各級的平均電壓。則各元件電抗標幺值計算如下:

發電機: (4-1) 變壓器: (4-2)

——發電機的額定容量,單位為MVA; ——發電機次暫態電抗百分值; ——發電機的功率因數;

——變壓器的額定容量,單位MVA; ——系統計算容量,單位為MVA;

——變壓器短路電壓的百分值;

系統提供短路電流: (4-3) 發電機提供短路電流: (4-5) ——線路平均電壓;

三相短路發生后的半個周期,短路電流的瞬時值達到最大,稱為沖擊電流,其計算公式為:

沖擊電流: (4-6)

——沖擊系數。

4.5 各點短路電流計算

各元件電抗的標幺值如下: 發電機: 系統電抗: 主變壓器: 廠用變壓器:

4.5.1 d1點短路(500KV)

等值電路圖為4-2.化簡為圖4-3。

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圖4-1 短路電流等值總圖

圖4-2 d1點短路等值電路

圖4-3 d1點短路化簡圖

查發電機運算曲線表找出0s、2s、4s短路電流周期分量標幺值。 F1:

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1、由F1提供的短路電流:

F2提供的短路電流和F1相同。 2、系統提供的短路電流:

則500KV母線短路電流:

3、沖擊電流:

4.5.2 d2(發電機出口側)短路

等值電路圖為圖4-4,化簡為圖4-5。

圖4-4 d2點短路等值電路

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