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发电厂短路电流计算分析论文

时间:2017-07-06 10:39 来源:利来国际官网 作者:编辑部
电厂短路电流计算分析论文
 一.概述
  短路电流 short-circuit current: 电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(即短路)时流过的电流。其值可远远大于额定电流,并取决于短 路点距电源的电气距离。例如,在发电机端发生短路时,流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10~15倍。大容量电力系统中,短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
  短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电气设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。供电系统中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电气设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
  二.短路电流的分类
  三相系统中发生的短路有 4 种基本类型:三相短路,两相短路,单相短路接地和两短路接地。三相短路时系统各相仍处于对称状态,故称为对称对路;其他类型的短路皆为不对称短路。在电力系统短路故障中,以一相对地的短路故障最多,约占全部故障的90%;两相短路较少,三相短路发生的概率最小,但情况较严重。各种短路的代表符号为:单相短路f(1),两相短路f(2),两相短路接地f(1,1),三相短路f(3)。
  三.计算条件
  1.在对短路的计算中,为了简化计算,常采用以下假设:
  (1)电力系统中各电势相角差为零,即短路时系统中各电源仍保持同步。
  (2)在电力系统发生短路时,不计计算机变压器等的磁路饱和,因此可以应用求解线性电路的方法进行网络简化和电量计算。
  (3)负荷只作近似估计。异步电动机一般当做恒定电抗;当短路发生在1000KW以上电动机端点附近时应考虑负荷反馈的影响。
  (4)在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.
  (5)所有短路为金属性短路,忽略过渡电阻的影响。
  (6)三相系统对称。除了不对称故障处出现局部的不对称外,实际的电力系统通常都当做三相对称的。
  2.短路电流周期分量的计算步骤
  (1)选取功率基值SB,电压基值UB=Uav(Uav为电网平均额定电压);计算各元件阻抗标么值,绘出等值电路图
  (2)化简等值电路,求出电源至短路点f的总阻抗 X∑。
  (3)计算f点三相短路电流周期分量初值及其它待求量,短路电流基准值IB=SB/√3Uav。
  3.不对称短路电流的计算
  在短路点发生不对称短路时,根据电力系统的接线情况计算出短路点的各序电抗,将不对称短路通过正序等效定则转化为对称短路电流计算。
  四.火力发电厂厂用电系统短路电流的计算
  (一)火力发电厂高压厂用电系统短路电流计算
  1.计算短路电流时,应按可能发生最大短路电路的正常接线方式,不考虑仅在切换过程中短时并列的运行方式。
  2.高压厂用电系统短路电流计算应计及电动机的反馈电流,并考虑高压厂用变压器短路阻抗在制造上的负误差。
  对于厂用电源供给的短路电流,其周期分量在整个短路过程中可认为不衰减,其非周期分量可按厂用电源的衰减时间常数计算。
  对于异步电动机的反馈电流,其周期分量和非周期分量可按相同的等值衰减时间常数计算。
  3.当注保护动作时间与断路器固有分闸时间之和大于0.15s时,可不考虑短路电流非周期分量对断路器开端能力的影响,但在下列条件下应计及其影响:
  (1)主保护装置动作时间与断路器固有分闸时间之和小于0.1s。
  (2)上述时间为0.1s~0.15s,且短路电流的周期分量为断路器额定开断电流的90%以上。
  4.100MW及以下机组,应计及电动机反馈电流对电器和导体动稳定的影响,可不计及对热稳定及断路器开断电流的影响。
  对于125MW及以上机组,应计及电动机反馈电流对电器和导体动、热稳定以及断路器开断电流的影响。
  (二)火力发电厂低压厂用电系统短路电流计算
  1.低压厂用电系统的短路电流计算应考虑以下各点
  (1)计及电阻;
  (2)低压厂用变压器高压侧的电压在短路时可以认为不变;
  (3)在动力中心(PC)的馈线回路短路时,应计及馈线回路的阻抗,但可不计及异步电动机的反馈电流。
  2.当在380V动力中心或电动机控制中心内发生短路时,应计及直接接在配电屏上的电动机反馈电流。
  3.经电缆线路发生短路时,应计及电流周期分量的影响;电流非周期分量是否计及应按电缆的长度与截面的比值考虑。
  五.水力发电厂厂用电系统短路电流的计算
  (一)水力发电厂高压厂用电系统电路电流计算
  1.高压厂用电系统短路电流计算,可不计算断路器开断时的直流分量和短路冲击电流。
  2.计算短路电流时,应按可能发生最大短路电流时正常接线方式,不考虑仅在切换过程中短时并列的运行方式。
  3.同时运行的高压电动机总容量不大于1500KW时,高压厂用电系统的短路电流计算可不计电动机的反馈电流。
  4.由发电机端或升高电压侧引接的厂用电源,电源侧系统阻抗可忽略。从地区电网取厂用电源时,应计及系统阻抗。厂用电系统的短路电流的周期分量在整个短路过程中可按不衰减计算。
  (二)水力发电厂低压厂用电系统电路电流计算
  1.低压厂用电系统的短路电流计算应考虑以下各点:
  (1)计及电阻;
  (2)采用一级电压供电的低压厂用电变压器的高压侧系统阻抗可忽略不计,对于两级电压供电的低压厂用电变压器,应计及高压侧系统阻抗。
  (3)在计算主配电屏及重要分配电屏母线短路电流时,应在第一周期内计及20KW以上的异步电动机的反馈电流。配电屏以外支线短路时可不计。
  (4)计算380V系统三相短路电流时,回路电压按400V计,计算单相短路电流时,回路电压按220V计。
  (5)导体的电阻值应取额定温升的电阻值。
  2.厂用电变压器容量在315KVA及以下,短路电流计算可不计电动机的反馈电流。
  3.当由容量500KVA及以上的低压厂用变压器供电时,应计算主配电屏的短路电流非周期分量,但可不计算分配屏的短路电流非周期分量。
  参考文献
  [1] 张炳达.注册利来国际官网师执业资格考试专业基础考试复习教程.天津大学出版社.
  [2] 注册利来国际官网师考试设计手册电气一次部分.
  [3] 火力发电厂厂用电设计技术规定(DL/T 5153--2002).
  [4] 水力发电厂厂用电设计规程(DL/T 5164--2002).
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