新疆神华集团阜康电厂发变组整定短路电流计算

新疆神华集团阜康电厂发变组保护整定短路电流计算新疆神华集团阜康电厂两台150MW汽轮发电机，分别经180MVA的变压器接到220KV母线上，并通过高压输电线路与系统联接；每台发电机通过一台25MVA的高厂变对厂用系统供电；全厂一台接在220KV母线上的20MVA的变压器，作为启动变。短路电流计算要求如下：1、主变高压侧三相短路、两相短路单相接地的短路电流以及发电机提供的短路电流、序量电流。2、发电机机端三相短路、两相短路时的短路电流及发电机提供的短路电流。3、高厂变低压侧三相短路、两相短路时的短路电流。4、启动变低压侧三相短路、两相短路时的短路电流。一、有关原始参数1.发电机额定有功功率Pe=150MW,额定电压Ue=15.75KV,额定电流Ie=6469A,额定功率因素cosφ=0.85（滞后），励磁方式：自并励其他参数：直轴超瞬变电抗（非饱和）Xd〃=0.172（标幺值）直轴同步电抗（非饱和）Xd=2.186（标幺值）直轴瞬变电抗（非饱和）Xd′=0.229（标幺值）2.主变压器额定容量Se=180MVA,额定电压Ue=242±2×2.5%/15.75KV,短路电压Uk%=13.6%,零序阻抗X0=73.96Ω，接线组别：YN/d113.厂高变压器额定容量Se=25MVA,额定电压Ue=15.75±2×2.5%/6.3KV,短路电压Uk%=10.06%,接线组别：D/d04.高压启动变压器额定容量Se=20MVA,额定电压Ue=230±8×1.25%/6.3KV,短路电压Uk%=10.3%,零序阻抗X0=237.3Ω，接线组别：YN/d115.系统参数X1min=0.095,X1max=0.1928,X0min=0.1488,X0max=0.2812,二、标幺值阻抗的折算取基准容量为SB=1000MVA，主变高压侧基准电压为230KV，主变低压侧（即发电机机端）基准电压为15.75KV,厂用母线及备用母线基准电压为6.3KV。1、发电机XG1=XG2=0.172×85.0/1501000=0.9752、主变XT1=XT2=0.136×1801000=0.756XT0=73.96×22301000=1.3983、厂高变XT1=XT2=0.1006×251000=4.0244、启动变XT1=XT2=0.103×201000=5.15XT0=237.3×22301000=4.4865、输电线路X1min=0.095,X0min=0.1488最大运行方式X1max=0.1928,X0max=0.2812最小运行方式按照上述阻抗可绘制出系统最大运行方式系统各序量的标幺值阻抗网络图，如下图所示。最大运行方式下系统标幺值阻抗网络图三、最大运行方式下的短路电流计算1、主变高压侧短路故障（只考虑两机正常运行的情况）(1)三相短路忽略不计短路时厂用电动机的反冲电流，则主变高压侧故障时等效电源对故障点的等值标幺值阻抗为X1Σ=095.0)975.0756.0(21095.0)975.0756.0(21=0.0856三相短路时流过故障点的电流IK=BBUSX311=230310000856.01=29.33KA发电机提供的短路电流IK=75.1531000731.11=21.18KA(2)两相短路等效电源对故障点等效的正序阻抗及负序阻抗为X1Σ=X2Σ=095.0)975.0756.0(21095.0)975.0756.0(21=0.0856两相短路时流过故障点的电流为IK=23031000321XX=25.396KA发电机提供的短路电流为IK=75.15310002)975.0756.0(3=18.34KA流经故障点的正序电流等于负序电流，其值为IK1=IK2=3396.25=14.66KA发电机供出的负序电流IK2=334.18=10.59KA(3)单相接地故障等效电源对故障点的正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗X1Σ=X2Σ=0.0856X0Σ=1488.0398.1211488.0398.121=0.1227故障时流过故障点的正序电流=负序电流=零序电流，其值为IK1=IK2=IK0=BBUSXXX31021=230310002939.01=8.396KA流经故障点的总的短路电流IK=3×8.396=25.187KA流经主变的零序电流I0=8.396×398.11488.0398.11488.0398.11488.0398.11488.0398.1=0.737KA2、发电机机端短路故障(1)三相短路故障时，不计厂用负荷的反冲电流，则等效电源对故障点的综合阻抗为X1Σ={[0.095//(0.756+0.975)]+0.756}//0.975={0.09+0.756}//0.975=0.846//0.975=0.453三相短路电流IK=75.1531000453.01=80.92KA发电机提供的短路电流IK=75.1531000975.01=37.598KA系统提供的短路电流(主变高压侧电流）IK=23031000846.01=2.967KA(2)两相短路X1Σ=X2Σ=0.453两相短路时流过故障点的电流IK=75.1531000321XX=70.08KA发电机提供的短路电流IK=75.15310002975.03=32.56KA发电机提供的正序电流和负序电流IK1=IK2=356.32=18.799KA3、厂高变低压侧短路（1）三相短路在计算发变组保护的整定值时，可不计故障时电动机的反冲电流，故障点与等效电源之间的综合等值标幺值阻抗为X1Σ=0.453+4.024=4.477当厂高变低压侧三相短路时流过短路点的短路电流IK=3.631000477.41=20.47KA（2）两相短路不计故障时电动机的反冲电流，故障点与等效电源之间的综合等值标幺值阻抗为X1Σ=X2Σ=4.477短路点的故障电流IK=47.2023=17.73KA故障点的正序电流=负序电流=373.17=10.235KA4、启动变低压侧短路故障（只考虑单台机组运行）不计故障时电动机对故障点的反冲电流（1）三相短路等效电源对故障点的等效综合标幺值阻抗X1Σ=[（0.975+0.756）//0.095]+5.15=0.09+5.15=5.24短路点电流IK=3.63100024.51=17.49KA（2）两相短路X1Σ=X2Σ=5.24短路电流IK=49.1723=15.146KA故障点的正序电流=负序电流=3146.15=8.745KA四、最小运行方式下的短路电流计算最小运行方式下系统标幺值阻抗网络图1、主变高压侧短路故障（只考虑两机正常运行的情况）（1）三相短路忽略不计短路时厂用电动机的反冲电流，则主变高压侧故障时等效电源对故障点的等值标幺值阻抗为X1Σ=1928.0)975.0756.0(211928.0)975.0756.0(21=0.1577三相短路时流过故障点的电流IK=BBUSX311=230310001577.01=15.918KA发电机提供的短路电流IK=75.1531000731.11=21.18KA(2)两相短路等效电源对故障点等效的正序阻抗及负序阻抗为X1Σ=X2Σ=1928.0)975.0756.0(211928.0)975.0756.0(21=0.1577两相短路时流过故障点的电流为IK=23031000321XX=13.785KA发电机提供的短路电流为IK=75.15310002)975.0756.0(3=18.34KA流经故障点的正序电流等于负序电流，其值为IK1=IK2=3785.13=7.959KA发电机供出的负序电流IK2=334.18=10.59KA(3)单相接地故障等效电源对故障点的正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗X1Σ=X2Σ=0.1577X0Σ=2812.0398.1212812.0398.121=0.2005故障时流过故障点的正序电流=负序电流=零序电流，其值为IK1=IK2=IK0=BBUSXXX31021=230310005159.01=4.866KA流经故障点的总的短路电流IK=3×4.866=14.598KA流经主变的零序电流I0=4.866×398.12812.0398.12812.0398.12812.0398.12812.0398.1=0.698KA2、发电机机端短路故障（1）三相短路故障时，不计厂用负荷的反冲电流，则等效电源对故障点的综合阻抗为X1Σ={[0.1928//(0.756+0.975)]+0.756}//0.975={0.1735+0.756}//0.975=0.9295//0.975=0.476三相短路电流IK=75.1531000476.01=77.013KA发电机提供的短路电流IK=75.1531000975.01=37.598KA系统提供的短路电流(主变高压侧电流）IK=230310009295.01=2.701KA(2)两相短路X1Σ=X2Σ=0.476两相短路时流过故障点的电流IK=75.1531000321XX=66.693KA发电机提供的短路电流IK=75.15310002975.03=32.56KA发电机提供的正序电流和负序电流IK1=IK2=356.32=18.799KA3、厂高变低压侧短路（1）三相短路在计算发变组保护的整定值时，可不计故障时电动机的反冲电流，故障点与等效电源之间的综合等值标幺值阻抗为X1Σ=0.476+4.024=4.5当厂高变低压侧三相短路时流过短路点的短路电流IK=3.6310005.41=20.37KA（2）两相短路不计故障时电动机的反冲电流，故障点与等效电源之间的综合等值标幺值阻抗为X1Σ=X2Σ=4.5短路点的故障电流IK=37.2023=17.64KA故障点的正序电流=负序电流=364.17=10.18KA4、启动变低压侧短路故障（只考虑单台机组运行）不计故障时电动机对故障点的反冲电流（1）三相短路等效电源对故障点的等效综合标幺值阻抗X1Σ=[（0.975+0.756）//0.1928]+5.15=0.1735+5.15=5.3235短路点电流IK=3.6310003235.51=17.22KA（2）两相短路X1Σ=X2Σ=5.3235短路电流IK=22.1723=14.91KA故障点的正序电流=负序电流=391.14=8.61KA五、两种运行方式下计算结果汇总将不同位置故障及不同故障类型的计算结果列于下表故障点故障类型运行方式对故障点的综合阻抗（X)流过故障点的短路电流高压母线三相短路最大1X=0.085629.33KA最小1X=0.157715.918KA两相短路最大21XX=0.171225.396KA最小21XX=0.315413.785KA单相接地最大021XXX=0.293925.187KA最小021XXX=0.515914.598KA机端三相短路最大1X=0.45380.92KA最小1X=0.47677.013KA两相短路最大21XX=0.90670.08KA最小21XX=0.95266.693KA高厂变低压侧三相短路最大1X=4.47720.47KA最小1X=4.520.37KA两相短路最大21XX=8.95417.73KA最小21XX=917.64KA启动变低压侧三相短路最大1X=5.2417.49KA最小1X=5.323517.22KA两相短路最大21XX=10.4815.146KA最小21XX=10.64714.91KA