【文章內容簡介】 系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其 他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。 短路計算的目的及假設 短路電流的目的 短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環(huán)節(jié)其計算目的是： 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 17 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(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。 3)在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。 4)按接地裝置的設計，也需用短路電流。 短路電流計算的一般規(guī)定 1)驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5~10 年）。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接 線方式。 2)選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 3)選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 4)導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算 短路計算基本假設 1)正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 2)所有電源的電動勢相位角相同； 3)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 4)不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的 勵磁電流； 5)元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響； 6)系統(tǒng)短路時是金屬性短路。 基準值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準值： 基準容量： BS = 100MVA 基準電壓： avU (kV) 37 115 短路電流計算的步驟 現(xiàn)在，電力設計部門 對復雜電力系統(tǒng)及發(fā)電廠，變電所短路電流的計算幾乎都在計算機上進行。作為單位的發(fā)電廠、供電公司企業(yè)，對設計驗算、設備改造 18 等需進行短路電流計算時，有時勿需專購短路電流計算程序，進行手算會更方便，概念更清楚 [9]。計算步驟如下： 1)計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下； 2)給系統(tǒng)制訂等值網絡圖； 3)選擇短路點； 4)對網絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。 標幺值： * *1I X???? 有名值： * 3B avSIIU?? ??? 5)計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： 3 nS IU? 短路電流沖擊值： ??? 變壓器及電抗器的參數(shù)計算 主變壓器參數(shù)計算 由變壓器原始數(shù)據(jù)計算得，Uk1%=,Uk2%=,Uk3%=( BS =100MVA， avU =115kV) ? ?1 ( 1 2 ) ( 1 3 ) ( 2 3 )11% % % % 1 7 1 0 . 5 6 1 0 . 7 522K K K KU U U U? ? ???? ? ? ? ? ? ??? ? ?2 ( 1 2 ) ( 2 3 ) ( 1 3 )% % % % 1 7 6 1 0 . 5 6 . 2 5K K K KU U U U? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?3 ( 2 3 ) ( 1 3 ) ( 1 2 )11% % % % 1 0 . 5 6 1 7 0 . 2 522K K K KU U U U? ? ???? ? ? ? ? ? ? ??? 于是， 11* % 1 0 . 7 5 1 0 0 0 . 1 7 11 0 0 1 0 0 6 3KBTNUSX S? ? ? ? ? 22* % 6 . 2 5 1 0 0 0 . 0 9 91 0 0 1 0 0 6 3KBTNUSX S? ? ? ? ? 33* % 0 .2 5 1 0 0 0 .0 0 41 0 0 1 0 0 6 3K BTNU SX S ?? ? ? ? ? ? 19 電抗器電抗標幺值的計算 * 22% 3 1 0 1 0 0 1 . 0 4 71 0 0 1 0 0 1 0 . 53 3 0 . 1 5NRBR BNUXSX UI? ? ? ? ? ? ??? 網絡的等值變換與簡化 方案 2 與方案 5 的短路計算的系統(tǒng)化簡阻抗圖及各阻抗值，短路點均一樣。 系統(tǒng)阻抗圖（圖 51） d 1d 3d 2X 1 = 0 . 1 7 1 X 1 39。 = 0 . 1 7 1X 2 39。 = 0 . 0 9 9X 2 = 0 . 0 9 9X 3 39。 = 0 . 0 0 4X 3 = 0 . 0 0 4X s = 0 . 0 5 2 61 1 0 k V3 5 k V1 0 k Vd 4d 5 圖 51 系統(tǒng)阻抗圖 短路點 d1 的短路計算（主變 110kV 側） 基準電壓 UB=115kV，系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，發(fā)生短路時，短路電流的周期分量在整個短路過程中不衰減。由原始資料可知： 系統(tǒng)短路電抗 : *X = **/IU =1/30= 線路阻抗： 0 1 9 )1 1 52/(1 0 )2/( 22* ????????? BBl USlxX ** 3 3 6SLX X X? ? ? ? ? 網絡化簡如圖： 20 sX s = 0 . 0 5 2 6 圖 52 d1 點短路系統(tǒng)網絡化簡圖 * 6dSXX? ?? 次暫態(tài)短路電流標幺值： 39。39。* * 0 . 2*11 190 .0 5 2 6ddI I I I X?? ?? ? ? ? ? ? 100 0 .5 0 2 1 ( )3 3 1 1 5BB BSI k AU? ? ?? 0. 2 * 19 021 399BI I I I I k A??? ??? ? ? ? ? ? ? 5 5 399 24. 326 7chi I k A??? ? ? ? 2 2 399 14. 500 6chI I k A??? ? ? ? 39。39。3 3 9. 53 99 11 5 19 00 .2 13avS I U M V A? ? ? ? ? 短路點 d2 的短路計算（ 35kV 母線） d 5X s = 0 . 0 5 2 6X 4 = 0 . 2 7X 4 39。= 0 . 2 7d 2X s = 0 . 0 5 2 6X 1 = 0 . 1 7 1X 2 = 0 . 0 9 9X 1 39。= 0 . 1 7 1X 2 39。= 0 . 0 9 9d 2 21 X 6 = 0 .1 8 7 6d 2X s = 0 .0 5 2 6X 5 = 0 .1 3 5d 5 圖 53 d2 點短路系統(tǒng)網絡化簡圖 網絡化簡如圖所示， 4 1 2 X X? ? ? ? ? 39。 39。 39。4 1 2 71 99 7X X X? ? ? ? ? 39。5 4 4// 0 .2 7 / 2 0 .1 3 5X X X? ? ? 65 526 35 876SX X X? ? ? ? ? *6 6dXX? ?? 所以， 39。39。* * * 0 . 2 * *1 5 .3 3 0 5d dI I I I X??? ? ? ? ? 100 1 . 5 6 ( )3 3 3 7BBBSI k AU? ? ?? 0. 2 * 305 6 156BI I I I I k A??? ??? ? ? ? ? ? ? 5 5 156 21. 204 8chi I k A??? ? ? ? 2 2 156 12. 639 7chI I k A??? ? ? ? 39。39。3 3 8. 31 56 37 53 2. 91 25avS I U M V A? ? ? ? ? 短路點 d3 的短路計算（ 35kV 出線） 短路點 d3 的計算與短路點 d2 的計算完全相同，結果也完全相同，故這里不 22 做重復計算。 短路點 d4 的短路計算（ 10kV 母線） Xs=X1=X3=X139。=X339。=d4d5Xs=X7=X739。=d4Xs=X8=d4X9=d4 圖 54 d4 點短路時系統(tǒng)網絡化簡圖 網絡化簡如圖所示， 7 1 3 0 .1 7 1 0 .0 0 4 0 .1 6 7X X X? ? ? ? ? 39。 39。 39。7 1 3 0 .1 7 1 0 0 .0 0 4 0 .1 6 7X X X? ? ? ? ? 39。8 7 7// 0. 16 7 / 2 0. 08 5X X X? ? ? 98 526 835 361sX X X? ? ? ? ? *9 6dXX? ?? 所以， 39。39。* * * 0 . 2 * *11 7 . 3 4 7 50 . 1 3 6 1d dI I I I X??? ? ? ? ? ? 100 5 .4 9 8 6 ( )3 3 1 0 .5BBBSI k AU? ? ?? 0. 2 * 7 .3 4 7 5 5 .4 9 8 6 4 0 .4 0 1BI I I I I k A??? ??? ? ? ? ? ? ? 5 5 40. 401 61. 409 5chi I k A??? ? ? ? 2 2 40. 401 61. 409 5chI I k A??? ? ? ? 39。39。3 3 40 .4 01 10 .5 73 4. 75 41avS I U M V A? ? ? ? ? 23 短路點 d5 的短路計算（ 10kV 出線） 由于短路電流過大，需要裝設限流電抗器。 限流電抗器的選擇： 1）電壓： gNUU? 1 0 , 1 0gNU KV U KV??,所以 gNUU? 2） 電流： maxgNII? m a x / 1 0 ( 1 5 / 0 . 8 5 ) / 1 0 0 . 1 0 1 9 1 0 1 . 93 3 1 0g NSI K A AU? ? ? ?? 3） 初選型號 根據(jù)以上條件初選 NKL10150 4） 選擇電抗值 設加電抗器后將短路電流限制到 39。39。 5I kA? 39。*39。39。 5 . 4 9 8 6 0 . 1 5 1 0 . 5% ( ) ( 0 . 1 3 6 1 ) 2 . 7 6 %5 5 . 4 9 8 6 1 0NBBRBNIUIXX I I U? ?? ? ? ? ? ? ?? 取 % 3%RX ? ，選 NKL102003 其參數(shù)如下， 表 51 電抗器 NKL102003 參數(shù)表 型號 額定電壓（ kV） 額定電流（ A） 電抗率 動穩(wěn)定電流峰值（ kA） 熱穩(wěn)定電流（ kA） 1s NKL102003 10 200 3 13 5）電壓損失和殘壓校驗 當所選電抗值大于計算值時，應重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗。 為計算短路電流，先計算電抗表幺值為， ** 224 1 0 1 0 0 0 . 7 8 61 0 0 1 0 0 1 0 . 53 3 0 . 2NRBRNNUXSX UI? ? ?? 39。* * * 0. 13 6 0. 78 6 0. 92 2RX X X??? ? ? ? ? 則電壓損失和殘壓分別為， 24 m a x 1 0 1 . 9% s in 3 % 0 . 5 3 0 . 8 1 % 5 %200gRNIUX I ?? ? ? ? ? ? ? 39。39。 5% 3 % 7 5 % 6 0 % ~ 7 0 %0 . 2R NIUX I? ? ? ? ? ? 6）動穩(wěn)定校驗 1 5 . 4 9 8 6 2 . 5 5 1 1 . 8 5 21 . 1 8 3chi k A? ? ? ? 13dni kA? ch dnii? ， 滿足要求。 7） 熱穩(wěn)定校驗 2 2 48 5 18 .36 ( )dzI t k A s? ? ? ? ? 2 2 1 ( )tI t kA s? ? ? ? 22dz tI t I t? ? ， 滿足要求。 根據(jù)以上校驗，選擇滿足要求。 網絡化簡只需加電抗器即可， X9=XR=d5X10=d5 圖 55 加裝電抗器后 系統(tǒng)網絡化簡圖 * 10 ? ?? 39。39。* * * 0 . 2 **11 1 . 0 8 60 . 9 2 2ddI I I I X??? ? ? ? ?