第四节限制短路电流的方法

第四节限制短路电流的措施主要内容：1.采用不同的主接线形式和运行方式2.装设限流电抗器3.采用低压分裂绕组变压器限制短路电流的方法一、为什么要限制IK？其目的是什么？由于IK流过电器设备产生发热和强大的电磁力（电动力），直接影响设备的安全运行，另外，由于IK过大，造成所选电器设备性能指标提高，因此，必须限制IK：1、对大功率系统要求克服QF的开断容量（INbr）不足的缺点。2、对于小功率系统，可以采用轻型设备。所谓“轻型”是指QF的额定电流与所控制回路的额定电流相匹配。3、使设备免受大的电动力和发热的影响。对IK的限制的程度，取决于限制措施的费用与技术上的受益程度二者之间的比较结果。各种限流措施，其实质都可归结为增大电源至短路点的等效电抗。这些措施从设计着手并依靠正确的运行来实现二、限制IK的措施（一）选择适当的主接线形式和运行方式1、大容量机组可采用单元接线。2、降压变压所中，可采用在变压器低压侧分列运行，即“母线硬分段”。（双母线接线中母联QF断开，进出线分别接于两组母线，双母线采用单母线分段运行，此方式在变电站称为硬母线分段，可减少短路电流。）3、对具有双回供电线路，在负荷允许的条件下按单回运行。4、对环形电网，可在环网中穿越功率最小处开环运行。上述方法其实质是：增大系统阻抗，以达到限制IK的目的，但这样会降低供电的可靠性和灵活性，同时，系统线损也相应增大。（二）加装限流电抗器1、加装普通电抗器根据电抗器的安装地点和作用可分为：母线电抗器和出线电抗器两种。（1）线路电抗器主要用来限制电缆馈线回路中的短路电流。由于电缆的电抗小，且分布电容大，即便在电缆馈线末端发生短路故障，也和在机压母线上发生短路相差不多，为了选择轻型QF，同时馈线的电缆不致因短路电流而加大截面，常在出线侧加装电抗器。如下图所示，L2，它只能在电抗器后，如K3点短路才有限制IK的作用。QFG1WG2电抗器的接法接线L1L2K3K2K1限制短路电流的作用:①限制IK，选择轻型QF。②故障时，维持母线残压（≥65%）缺点:①正常运行时有电压损耗和功率损耗，因此，其百分电抗值通常为（3-6）%。②使配电装置构造复杂。（2）母线电抗器装在母线分段的地方（如上图中L1），其目的是让发电机出口QF、变压器低压侧QF、母联及分段QF都按各自回路额定电流来选择，不因IK过大而升级，无论厂内（K1或K2）或厂外（K3）短路，L1均能起作用，但主要是限制厂内短路电流IK。L1电抗器的额定电流：通常按母线上因事故切除最大一台发电机时可能通过电抗器的电流来选择，（一般取母线上因事故切除最大容量发电机的额定电流的50-80%）。电抗百分数：取8-12%2、加装分裂电抗器它在结构上与普通电抗器相似，只是中心有一个抽头【如下图所示】，但它的限流效果比普通电抗器要好，并且要多供一倍的出线，故被广泛采用。如图(a)所示，中间抽头3一般接电源，两个支路1、2连接大致相等的两组负荷。分裂电抗器等值电路Lfx-Lxf)1(+Lxf)1(+Lxf)1(-Lxf)1(-321312312（a）分裂电抗器接线图(b)等值电路(c)正常运行时等值电路I1）分析限流原理两个分支自感系数(L1，L2)及自感抗(xL1，xL2)相同，即：L1=L2=L,xL1=xL2=xL=ωL，两个分支间有磁的耦合，若互感系数为f为:正常运行时，每臂的运行电抗（穿越型电抗）)6.04.0(21一般为fLMLLMfLLLMLXffXXXXX)1(正常运行时每一分支电压降：若取，则x正=0.5xL②短路运行时(设在分支1处短路)从系统经变压器T提供的短路电流所遇到的电抗：x短=Xl,另一端(2端)提供的短路电流所遇到的电抗：由此可见，从而解决了限制短路电流与保证正常压降不超过允许值的矛盾。LxfIU)1(5.0f）（5.03)1(2)(212fxfxxxxLLML（三）采用低压分裂绕组的变压器1、特点：相当于双绕组变压器低压侧是两个完全相同的线圈并绕，即x2’=x2”U2’N=U2”N，S2’N=S2”N，按变压器原理作电路图，如下图所示。分裂绕组变压器及其等值电路图（a）扩大单元接线图（b）等值电路图（c）正常工作时的等值电路12'212'2122Ix1x2x2x2'x2'x1IT2、限流原理1）正常工作情况每个低压绕组流过相同的电流（I/2），高压侧通过I，则ΔU12’=ΔU12”=Ix12=Ix1+Ix2’/2=I(x1+x2’/2)x12=x1+x2’/2≈x2’/22)短路情况：设在2’出口处短路（采用叠加原理）（1）来自另一台发电机提供的IK所遇到的电抗假设高压侧开路，低压侧一台发电机出口处短路，则通过两分裂绕组的电抗为：x2’2”=x2’+x2”=2x2’（2）来自系统的IK所遇到的电抗x1+x2’≈x2’可见，低压分裂绕组正常运行时电抗值，只相当于两分裂绕组短路电抗的1/4。当一个分裂绕组出口（如2’）发生短路，来自另一台发电机的短路电抗将遇到x2’2”的限制，来自系统短路电流将遇到（x1+x2’=x12+x2’2”/4）限制，这些电抗值都很大，起到了限流作用。注：分裂绕组变压器如高压侧电抗很小（理想情x1=0），分裂绕组电抗较大，则限流效果更好。分裂系数Kf2/2212122'2xxxxxKf