【正文】 Sd3=100/ X*∑ d3=100/=(MVA) Id3=150/=(kA) Ichd3=Id3=(kA) ichd3==(kA) 結(jié)論 由計(jì)算比較可知，采用本文所介紹的計(jì)算方法與傳統(tǒng)的標(biāo) 么值法計(jì)算結(jié)果基本相當(dāng)。 Sd1=100/ X*∑ d1=100/=125(MVA) Id1=(kA) Ichd1==3(kA) ichd1==5(kA) 則 d2 點(diǎn)短路時(shí) : 總電抗值 X*∑ d2= X*1+ X*2 + X*3/2=++。 取 Uj= Ij=Sj/( )=100/ =(kA) Id2=Ij/ X*∑ d2=(kA) Ichd2== =(kA) ichd2== =(kA) Sd2=Sj/ X*∑ d2=100/=(MVA) d3 點(diǎn)短路時(shí) : 總電抗值 X*∑ d3= X*1+ X*2 + X*3 /2+ X*4=+++= 取 Uj= Ij=Sj/( )=100/ =(kA)。 圖 2 某供電系統(tǒng)圖 各元件電抗標(biāo)么值計(jì)算如下 : 系統(tǒng) : X*1=Sj/Sdxt=100/200= 35kV線(xiàn)路 : X*2=.(Sj/Up2)= 10 (100/372)= 35kV變壓器 B1: X*3=(ud%/100).(Sj/Seb)=7/5= 6kV變壓器 B2: X*4=(ud%/100).(Sj/Seb)=則 d1 點(diǎn)短路時(shí) : 總電抗值 X*∑ d1= X*1+ X*2 =+=。 例如 : 一供電系統(tǒng)如圖 2 所示，參數(shù)圖中所標(biāo)，試分別用標(biāo)么值法及本文所介紹的方法分別計(jì)算 d1， d2， d3 點(diǎn)短路時(shí)的 Sd， Id， Ich 及 ich。 則圖 1 中 d1 點(diǎn)的短路時(shí) : Ichd1= Id1 = =。 則圖 1 中 d1 點(diǎn)的短路電流為 : Id1=c、 短路沖擊電流的計(jì)算 計(jì)算方法 : 對(duì)于 6kV以上高壓系統(tǒng)， Ich 等于 Id 乘 ， ich 等于 Id 乘 。 若 ，則等于150 除總電抗 X*∑。 若 35kV電壓等級(jí)，則等于 除總電抗 X*∑ 。 b、 短路電流的計(jì)算 若 6kV電壓等級(jí)，則短路電流 (單位 kA，以下同 )等于 除總電抗 X*∑ (短路點(diǎn)前的，以下同 )。 計(jì)算依據(jù)的公式為 : Sd=Sjz/X*∑ （ 5） 例如 d1 點(diǎn)短路時(shí)，系統(tǒng)的短路容量計(jì)算，圖中每個(gè)元件均標(biāo)有編號(hào)，編號(hào)下面為元件的電抗值。 Up 取各級(jí)電壓的額定電壓即 6， 10， 35， 110kV等。 K為系數(shù) : 對(duì) 10kV的電纜線(xiàn)路取 8，架空線(xiàn)路取 40。 如果上述各電壓等級(jí)的架空線(xiàn)路換為同長(zhǎng)度的電纜線(xiàn)路，其電抗值應(yīng)分別為 : 6kV等于 6/5=、 10kV等于 2/5=、 35kV等于 。 若為 6km 的 35kV架 空線(xiàn)路，則電抗為 6 =。 若為電纜線(xiàn)路 : 其電抗值應(yīng)分別取上述同電壓等級(jí)架空線(xiàn)路電抗值的五分之一。 對(duì)于 35kV架空線(xiàn)路其電抗值等于線(xiàn)路長(zhǎng)度公里數(shù)的百分之三 。 d、 架空線(xiàn)路及電纜線(xiàn)路電抗值的計(jì)算 對(duì)于 6kV架空線(xiàn)路其電抗值等于線(xiàn)路長(zhǎng)度的公里數(shù) 。 本公式中的前 2 個(gè)因式，實(shí)際是 Xk%除電抗器的額定容量 (MVA)數(shù) 。如圖 1 中那臺(tái)電抗器 U=6kV, I= ， Xk%=4，則 Ske= 6 =，則電抗器的電抗值為(4/) =。 c、 電抗器電抗的計(jì)算 用額定電抗百分?jǐn)?shù)除電抗器的額定容量 (單位 MVA)，再乘 即可。 若變壓器高壓側(cè)為 10(6)kV，則電抗值為 除變壓器容量，如圖 1 中每臺(tái)變壓器的電抗值應(yīng)為 ，又如一臺(tái)高壓側(cè) 35kV，5000kVA及一臺(tái)高壓側(cè) 6kV， 2021kVA的變壓器，其電抗值分別為 7/5=, 本計(jì)算依據(jù)公式為 : X*b=(ud%/100).(Sjz/Seb) （ 2） 式中 ud%為變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)， Seb 為 變壓器的額定容量 (MVA) 該公式中 ud%由變壓器產(chǎn)品而定，產(chǎn)品變化， ud%也略有變化。 b、 變壓器電抗的計(jì)算 若變壓器高壓側(cè)為 35kV，則電抗值為 7 除變壓器容量 (單位 MVA，以下同 )。 當(dāng)系統(tǒng)短路容量為 50MVA時(shí)，電抗便是 2(100/50=2)，圖 1中的系統(tǒng)容量為“∞”，則 100/∞ =0，所以其電抗為 0。 當(dāng)系統(tǒng)短路容量不為 100MVA，而是更大 或更小時(shí)，電抗數(shù)值應(yīng)反比而變。 22 a、 系統(tǒng)電抗的計(jì)算 系統(tǒng)電抗，百兆為 1，容量增減，電抗反比。 假定的短路點(diǎn)往往取在母線(xiàn)上或相當(dāng)于母線(xiàn)的地方。供電系統(tǒng)中供電元件通常包括發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器及架空線(xiàn)路 (包括電纜線(xiàn)路 )等。下面根據(jù)本人在實(shí)際工作中對(duì)短路電流的計(jì)算，介紹一種比較簡(jiǎn)便實(shí)用的計(jì)算方法。采用標(biāo)么值法計(jì)算時(shí)，需要把 不同電壓等級(jí)中元件的阻抗，根據(jù)同一基準(zhǔn)值進(jìn)行換算，繼而得出短路回路總的等值阻抗，再計(jì)算短路電流等。從電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況看，這些故障多數(shù)是由短路引起的，因此除了對(duì)電力系統(tǒng)的短路故障有一較深刻的認(rèn)識(shí)外，還必須熟練掌握電力系統(tǒng)的短路計(jì)算。因此，如何進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，正確選擇補(bǔ)償力度是電力工業(yè) 中的一個(gè)重要課題。稱(chēng)為提高功率因 數(shù)補(bǔ)償法，這種方法通常有 3種： (1)采用同步電機(jī)補(bǔ)償； (2)采用同步調(diào)相機(jī)； (3)采用移相 電容器補(bǔ)償。因此，要求在電力系統(tǒng)的各級(jí)都要根據(jù) 分級(jí)就地平衡的原則，采取措施補(bǔ)償無(wú)功功率，提高功率因數(shù)。過(guò)低的功率因數(shù)，不僅使電力系統(tǒng)內(nèi)的供電設(shè)備容量得不到充分利用， 增加電力電網(wǎng)中輸電線(xiàn)路上的電能損耗，還會(huì)使線(xiàn)路的電壓損失增大，有時(shí)使得負(fù)荷端的電 壓低于 允許值，嚴(yán)重影響異步電動(dòng)機(jī)及其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至損壞。 五、無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法 介紹最大負(fù)荷補(bǔ)償計(jì)算法和平均負(fù)荷 補(bǔ)償計(jì)算法兩種無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法，對(duì)兩種補(bǔ)償計(jì)算方法進(jìn)行了理論分析，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析。 21 濾波補(bǔ)償裝置即補(bǔ)償了無(wú)功損耗又改善了線(xiàn)路質(zhì)量，雖然成本提高較多，但對(duì)于諧波成分較大的線(xiàn)路還是應(yīng)盡量考慮采用，不能認(rèn)為裝置一時(shí)不出問(wèn)題就認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題存在。濾波器的設(shè)計(jì)要使在工頻情況下呈容性，以對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)于諧波則為感性負(fù)載，以吸收部分諧波電流，改善線(xiàn)路的畸變率。電容器組與線(xiàn)路串 聯(lián)諧振，使線(xiàn)路上的電壓、電流畸變率增大，還有可能造成設(shè)備損壞，再這種情況下補(bǔ)償裝置是不可使用的。使電網(wǎng)的諧波電壓升高，畸變率增大，電網(wǎng)供電質(zhì)量變壞。另外，相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也尚未見(jiàn)到，這方面落后于發(fā)展。 目前，國(guó)內(nèi)用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破鳎c國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比有較大的差距，一是在動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間上較慢，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間重復(fù)性不好。 3. 用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂破? 對(duì)于這種控制器要求就更高了，一般是與觸發(fā)脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，更重要的是有很好的完成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能。當(dāng)然，不是所有的無(wú)功型控制器都有這么完備的功能。 如線(xiàn)路在重負(fù)荷時(shí)，那怕 cosΦ已達(dá)到 （滯后），只要再投一組電容器不發(fā)生過(guò)補(bǔ)，也還會(huì)再投入一組電容器，使補(bǔ)償效果達(dá)到最佳的狀態(tài)。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的無(wú)功型控制器是智能化的，有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能兼顧線(xiàn)路的穩(wěn)定性及檢測(cè)及補(bǔ)償效果，并能對(duì)補(bǔ)償裝置進(jìn)行完善的保護(hù)及檢測(cè)，這類(lèi)控制器一般都具有以下功能： * 四象限操作、自動(dòng)、手動(dòng)切換、自識(shí)別各路電容器組的功率、根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)切換時(shí)間、諧波過(guò)壓報(bào)警及保護(hù)、線(xiàn)路諧振報(bào)警、過(guò)電壓保護(hù)、線(xiàn)路低電流報(bào)警、電壓、電流畸變率測(cè)量、顯示電容器功率、顯示 cosΦ、 U、 I、 S、 P、 Q 及頻率。舉例說(shuō)明：設(shè)定投入門(mén)限； cosΦ =（滯后）此時(shí)線(xiàn)路重載荷，即使此時(shí)的無(wú)功損耗已很大，再投電容器組也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償，但 cosΦ只要不小于 ，控制器就不會(huì)再有補(bǔ)償指令，也就不會(huì)有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。 * 過(guò)壓保護(hù)設(shè)量 * 顯示設(shè)置、循環(huán)投切等功能 20 這種采樣方式在運(yùn)行中既要保證線(xiàn) 路系統(tǒng)穩(wěn)定、無(wú)振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，又要兼顧補(bǔ)償效果，這是一對(duì)矛盾，只能在現(xiàn)場(chǎng)視具體情況將參數(shù)整定在較好的狀態(tài)下工作。 * 延時(shí) 整定，投切的延時(shí)時(shí)間，應(yīng)在 10s120s范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 靈敏度 整定，電流靈敏度，不大于 02A 。提高功率因數(shù)以減少無(wú)功損耗是這類(lèi)控制器的最終目標(biāo)。 1. 功率因數(shù)型控制器 功率因數(shù)用 cosΦ表示，它表示有功功率在線(xiàn)路中所占的比例。在選用時(shí)需要注意的另一個(gè)問(wèn)題就是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的控制器其名稱(chēng)均為 XXX 無(wú)功功率補(bǔ)償控制器 ，名稱(chēng)里出現(xiàn)的 無(wú)功功率的含義不是這臺(tái)控制器的采樣物理量。十幾年來(lái)經(jīng)歷了由分立元件 集成線(xiàn)路 單片機(jī) DSP 芯片一個(gè)快速發(fā)展的過(guò)程，其功能也愈加完善。選擇那一種物理控制方式實(shí)際上就是對(duì)無(wú)功功率補(bǔ)償控制器的選擇。如果線(xiàn)路中沒(méi)有出現(xiàn)這么一段相對(duì)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程并能量又有較大的變化，我們把它稱(chēng)為瞬變或閃變，采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償就要出問(wèn)題并可能引發(fā)事故。對(duì)于一些特殊的工作環(huán)境就要慎重選擇補(bǔ)償方式，尤其線(xiàn)路中含有瞬變高電壓、大電流沖擊的場(chǎng)合是不能采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)摹? 4. 在無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用 在無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用方面，選擇那一種補(bǔ)償方式，還要依電網(wǎng)的狀況而定，首先對(duì)所補(bǔ)償?shù)木€(xiàn)路要有所了解，對(duì)于負(fù)荷較大且變化較快的工況，電焊機(jī)、電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)路采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，節(jié)能效果明顯。補(bǔ)償裝置選擇非等容電容器組 ，這種方式補(bǔ)償效果更加細(xì)致，更為理想。 3. 混合投切方式 19 實(shí)際上就是靜態(tài)與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)幕旌?，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導(dǎo)體器件。關(guān)斷后的電容器電壓為線(xiàn)路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。需要強(qiáng)調(diào)的是晶閘管導(dǎo)通的條件必須滿(mǎn)足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導(dǎo)體器件應(yīng)該是無(wú)涌流投切。很重要的一項(xiàng)就是要求 控制器要有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，準(zhǔn)確的投切功率，還要有較高的自識(shí)別能力，這樣才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。當(dāng)解決了保護(hù)問(wèn)題，作為電容器組投切開(kāi)關(guān)應(yīng)該是較理想的器件。 作為補(bǔ)償裝置所采用的半導(dǎo)體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟(jì)。圖中BK 為半導(dǎo)體器件， C1 為電容器組。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以體積也相對(duì)較大，價(jià)格也要高一些，再加一些技術(shù)的原因，這項(xiàng)技術(shù)到目前來(lái)說(shuō)還沒(méi)有被 廣泛采用或使用者很少。從元件的選擇上來(lái)說(shuō)，根據(jù)補(bǔ)償量選擇 1組電容器即可，不需要再分成多路。 18 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)木€(xiàn)路方式 (1)LC 串接法原理如圖 1 所示 這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法，調(diào)節(jié)電抗以達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功損耗的目的?，F(xiàn)在很多開(kāi)關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類(lèi)裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯(cuò)的裝置。通過(guò)脈沖信號(hào)使晶閘管導(dǎo)通，投切電容器組大約 2030 毫秒內(nèi)就完成一個(gè)全部動(dòng)作，這種控制方式是機(jī)械動(dòng)作的接觸器類(lèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。是否能形成振蕩與負(fù)載的性質(zhì)有密切關(guān)系，所以說(shuō)這個(gè)參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況整定，要在保證系統(tǒng)安全的情況下，再考慮補(bǔ)償效果。如果將延時(shí)時(shí)間整定的很短，或沒(méi)有設(shè)定延時(shí)時(shí)間，就可能會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。如果把延時(shí)時(shí)間 整定為 300s，而這套補(bǔ)償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時(shí)間就為 30 分鐘，切除也這樣。當(dāng)檢測(cè)到超前信號(hào)如 cosΦ ,即呈容性載荷時(shí)，那么控制器就逐一切除電容器組。 當(dāng)這個(gè)物理量滿(mǎn)足要求時(shí)，如 cosΦ超前且 ，滯后且 ，在這個(gè)范圍內(nèi)，此時(shí)控制器沒(méi)有控制信號(hào)發(fā)出，這時(shí)已投入的電容器組不退出，沒(méi)投入的電容器組也不投入。通過(guò)補(bǔ)償裝置的控制器檢測(cè)供電系統(tǒng)的物理量，來(lái)決定電容器的投切，這個(gè)物理量可以是功率因數(shù)或無(wú)功電流或無(wú)功功率。這種投切依靠于傳統(tǒng)的接觸器的動(dòng)作，當(dāng)然用于投切電 容的接觸器專(zhuān)用的，它具有抑制電容的涌流作用，延時(shí)投切的目的在于防止接觸器過(guò)于頻繁的動(dòng)作時(shí)，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩，這是很危險(xiǎn)的。 在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，為減少能量損耗，提高供電設(shè)備利用率，采用無(wú)功功率補(bǔ)償，利用MTSC 裝置，構(gòu)成低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，可以取得很好的效果。②同步調(diào)相機(jī)；③靜止無(wú)功補(bǔ)償器。 四 、 無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的分類(lèi) 無(wú)功補(bǔ)償裝置 ： 除發(fā)電機(jī)和輸電線(xiàn)外的無(wú)功電源主要有：①并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。第 3區(qū)域 L 、 UUL，兩者均越限。當(dāng)調(diào)有載分接頭開(kāi)關(guān)，使 U 升高時(shí)，負(fù)荷吸取的無(wú)功 Q 增大，將使無(wú)功更加越限。具體以第 1和第 3區(qū)域?yàn)槔f(shuō)明。 在以上八個(gè)區(qū)域的調(diào)節(jié)控制中，如果單純電壓偏差，無(wú)功功率正常（第 7區(qū)域）就只調(diào)電壓；單純無(wú)功功率越限，電壓正常（第 5區(qū)域）就只投退電容器。 第 8區(qū)域：電壓與功率因數(shù)都高于上限，先切補(bǔ)償電容器。如功率因數(shù)仍低于下限，才能投入補(bǔ)償電容器。 第 5區(qū)域：電壓正常而功率因數(shù)高于上限，切除補(bǔ)償電容器，直到正常。如功率因數(shù)仍高于上限，才能切補(bǔ)償電容器。 第 2區(qū)域：電壓低于下限 和功率因數(shù)正常，先調(diào)節(jié)變壓器分接頭升壓，如分接頭已無(wú)法調(diào)節(jié)時(shí)，則強(qiáng)投補(bǔ)償電容器。 第 1區(qū)域：電壓與功率因數(shù)都低于下限，優(yōu)