第二章短路电流计算

第二章短路电流计算对电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。第2-1节短路电流计算的目的及概述在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，也是电气设计的主要计算项目，其目的有以下几个方面：1在选择电气主接线时，为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措施等均要进行必要的短路电流计算。2在选择电气设备时，如高压断路器，隔离开关等，为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；计算短路电流的冲击值，用以校验设备的动稳定。3在计算屋外高压配电装置时，需要短路条件校验的相间和相对地的距离。4在选择继电保护方式和进行整定计算时，需要以各种短路时的短路电流为依据。一计算的基本情况1电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。2短路发生在短路电流最大的瞬间。3所有电源的电动势相同。4正常工作时三相系统对称运行。5应考虑对短路电流有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。二接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。三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以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。四短路电流计算通常取基准容量Sd＝100MVA；基准电压Ud取各级电压的平均电压，即Ud＝Uc基准电流UdSdId3；基准电抗ddSUcUcIUcXd3常用基准值如表2-1所示表2—1常用基准值表（Sd＝100MVA）基准电压Ud（kV）3.156.310.537115230基准电流Id（kA）18.339.165.501.560.5020.251基准电抗Xd（Ω）0.09920.3971.1013.7132530第2-2节、短路电流计算过程一、选择短路电流计算点1．基准选取取SB=100MVA各电压等级下的基准电压和基准电流分别为：kVUB1151kAUSIBBB502.0311kVUB372kAUSIBBB56.1322kVUB5.103kAUSIBBB5.5333按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则，分别选出三个短路计算点：即1d：10KV通过变电站主变110KV侧2d：110KV通过变电站主变35KV母线3d：110KV通过变电站主变10KV母线2、系统、变压器电抗的归算：选取SB＝100MVA；UB＝Uav（1）．系统电抗（标幺值）在系统容量为2700MVA下的系统电抗：Xd*=2.15变换到基准容量Sb1=100MVA下的系统电抗么值Xd1*2.15（100/2700）=0.0796（2）.查《电气设计手册》变压器技术数据，得：主变电抗：10.75-0.256.7510.75×100/100×63=0.1706-0.00390.1071（3）.线路电抗；L=44km，X=0.395Ω/km=0.06573．等值电路图：图7短路电流计算接线图d2d3d135KV110KV图8系统等值阻抗图4．网络变换：(1)d1点短路图中系统电抗标么值X1=0.0796线路电抗标么值X2=0.0657图9、d1点短路(2)d2点短路0.1670.1030.0637图10、d2短路(3)d3点短路0.27770.16310.1027图11、d3短路5．三相短路电流计算：（1）d1点短路电流计算（见图9）系统计算电抗：0.1453×（2700/100）=3.923①电源供给的短路电流标幺值(见下表)电源计算式II系统jsXI10.250.25②电源短路电流周期分量有效值(见下表)电源额定电流(KA)短路电流(KA)计算式电流值计算式II系统2700/(1.732×115)13.5513.55*标么值3.383.38③短路容量和短路电流最大值短路容量1.732×3.38×115=673.2MVA冲击电流1.414×1.8×3.38=8.60KA全电流3.38×1.5=5.07KA(2)d2点短路电流计算（见图10）系统计算电抗：0.209×（2700/100）=5.643则可以认为其周期分量不衰减①电源供给的短路电流标幺值(见下表)电源计算式II系统jsXI10.1770.177②电源短路电流周期分量有效值(见下表)电源额定电流(KA)短路电流(KA)计算式电流值计算式II系统2700/(1.732*37)42.1342.13*标么值7.317.31③短路容量和短路电流最大值短路容量1.732×7.31×37=468MVA冲击电流1.414×1.8×7.31=18.6KA全电流7.31×1.5=10.9KA(3)d3点短路电流计算（见图11）系统计算电抗：0.248×(2700/100)=6.69则可以认为其周期分量不衰减①电源供给的短路电流标幺值(见下表)电源计算式II系统jsXI10.1490.149②电源短路电流周期分量有效值(见下表)电源额定电流(KA)短路电流(KA)计算式电流值计算式II系统2700/(1.732×10.5)148.63148.63*标么值22.122.1③短路容量和短路电流最大值短路容量1.732×22.1×10.5=402MVA冲击电流1.414×1.8×22.1=56.2KA全电流22.1×1.5=33.15KA第2-3节短路电流计算成果110kV变电站相关短路电流计算结果见下表短路点UB(KV)I(KA)I(KA)S(MVA)ich(KA)Ich(KA)d1点110KV3.383.38673.25.605.07d2点35KV7.317.3146818.610.9d3点10.5KV22.122.140256.233.15