電力系統(tǒng)分析之短路電流計算

1、電力系統(tǒng)分析之短路電流計算電力系統(tǒng)是由生產(chǎn)、輸送、分配、及使用電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和用戶組成一個整體，它除了有一次設(shè)備外還應(yīng)有用于保護(hù)一次設(shè)備安全可靠運(yùn)行的二次設(shè)備。對電力系統(tǒng)進(jìn)行分析應(yīng)包括正常運(yùn)行時的運(yùn)行參數(shù)和出現(xiàn)故障時的故障參數(shù)進(jìn)行分析計算。短路 是電力系統(tǒng)出現(xiàn)最多的故障，短路電流的計算方法有很多，而其中以“應(yīng)用運(yùn)算曲線”計算短路電流最方便實用。應(yīng)用該方法的步驟如下：1、計算系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)幺值；1） 、基準(zhǔn)值，基準(zhǔn)容量（如取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA），基準(zhǔn)電壓 Uj 一般為各級電壓的 平均電壓。2）系統(tǒng)中各元件電抗標(biāo)幺值計算公式如下：發(fā)電機(jī)Xd*Xd%Sj式中Xd*為發(fā)電機(jī)

2、次暫態(tài)電抗百分值100Pe / Cos變壓器Xb*Ud%Sj式中Ud%為變壓器短路電壓的百分值100Se線路X*SX0L Uj2 je式中X0為每僅是電抗的平均值（架空線為0.4歐/公里）電抗器Xk*Xk%UeSj式中Xk%為電抗器的短路電抗百分值100、3I eu2系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值Xx*-SLSzh斷路器的遮斷容量Szh2、根據(jù)系統(tǒng)圖作出等值電路圖，將各元件編號并將相應(yīng)元件電抗標(biāo)幺值標(biāo)于元件編號 下方；3、 對網(wǎng)絡(luò)化簡，以得到各電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗，其基本公式有： 串聯(lián)XiX2X3 =X X23 / i2并聯(lián)XiX3X1/X2X2X1 X2X1 X2三角形變?yōu)榈戎敌切蝀iX12 X 13X1

3、2 X23X13X 12 X 23X 2X12 X23 X13X13 X23 X 3X12 X23 X13星形變?yōu)榈戎等切蝀i2XiX2Xi X2X3X 23X2 X3X2 X3XiX31 X3 XiX3 XiX2Xjs，4、將標(biāo)幺值電抗轉(zhuǎn)換為以各支路發(fā)電機(jī)容量為基準(zhǔn)的計算電抗式中：Xj -以Sj為基準(zhǔn)容量的標(biāo)幺值電抗Xjs XjSnSjXjs-以Sn為基準(zhǔn)容量的計算電抗5、短路電流計算：Xx=0，以供電電源為基準(zhǔn)的計算電抗i）、無限大容量電源的短路電流計算：當(dāng)系統(tǒng)中Xjs3時，可以認(rèn)為短路電流周期分量在整個短路時間內(nèi)保持不變，即1 0.2IjInX*Xjs18 / 12式中：X* -以Sj

4、為基準(zhǔn)容量的標(biāo)幺值電抗Xjs-以Sn為基準(zhǔn)容量的計算電抗2)、有限容量電源的短路電流計算：、I0，2*、有限容量電源的短路電流周期分量在短路時間內(nèi)是變化的。運(yùn)算曲線反應(yīng)這一變化。lzt=f (t - Xjs)按不同類型的發(fā)電機(jī)所做出的運(yùn)算曲線，由運(yùn)算曲線查出I “*I - *三種短路電流周期分量，然后轉(zhuǎn)換為有名值* Izt = I zt - I式中：Ie - 各支路的發(fā)電機(jī)額定電流元IeSe3U計算短路沖擊電流及全電流最大有效值: 機(jī)端短路12MW以下ich 2.55II ch 1.52I機(jī)端短路12MW以上ich 2.71IIch 1.62I下面用一個簡單的例子進(jìn)行對短路電流的計算分析: 系

5、統(tǒng)如下圖所示X F1 4000=02kwcos =0.8u u ud1-3d2-3d1-2Sfsl%=17 %=10.510000/110110 kVX F24000 =02kw cos =0.8=4000MVAX F44000-W=0.2kw cos =0.8X F3_4000 =02kw cos =0.8kVcos =0.8=0.2kw cos =0.8=0.2kw cos =0.8uSFL1%=10.5kV d-2SFLkV%=10.5-1000/110將系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為等效參數(shù)如下圖:圖中分式中分子為兀件編號，分母為兀件電抗值標(biāo)幺值。一、各標(biāo)幺值計算如下：取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，基準(zhǔn)電

6、壓Uj為各級電壓的平均電壓，Uj=Up=1.05Ue1、系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值 Xi 巴 1000.025Szh4000Sj1002、 線路Li阻抗標(biāo)幺值 X2Xa1 20.42 0.121U j115100 線路L2阻抗標(biāo)幺值X30.4 3020.09111523、 變壓器B1 B2三繞組變壓器先計算各繞組短路電抗1 1Ud1%-(Ud1 2% Ud13% Ud2 3%)-(17 10.5 6)10.756.2511Ud1% (Ud1 2% Ud2 3% Ud1 3%)-(176 10.5)221 1Ud1%-(Ud1 3% Ud2 3% Ud1 2%)-(6 10.5 17)0再求各繞組標(biāo)幺值阻抗

7、：X4X5U di% Sj100 se10.75100100 101.075X6 X76.25 100Tqq而0.625X 8=X 9=0B3變壓器阻抗標(biāo)幺值:X1010.5 100100 K30.67B4變壓器阻抗標(biāo)幺值:4、Xu10.5 100100 101.05發(fā)電機(jī)F1-4, 6-7阻抗標(biāo)幺值:X12 X13 X14X15X17X18X；% Sj100 Pe / Cos20 1004100 4/0.8發(fā)電機(jī)F5阻抗標(biāo)幺值:X1620 100100 5/0.8、網(wǎng)絡(luò)化簡:1、d-1短路網(wǎng)絡(luò)化簡:X19X1X20.025 0.1210.146X20(X17/X18Xn)(X10 X16)

8、X3(-1.05)/(1.673.2)0.09121.966X21 (X12/X13 X4)/2 (4 1.075)/2 1.542化簡如下圖:Fl-4SxFl-72、d-2短路網(wǎng)絡(luò)化簡:化簡過程如下圖：X22271.28.一281.61、-一X4/X510750.542X23X12 /X13/X14/X15X24X6/X706250.312再化簡d-2/37kVX25X!9X 22厶 0.!46 0.54 146 0540.728X 201.966X26X 20X 22譽(yù) 1-966 0-54整竺9.8860.146X270.7280.310.728 0.310.911.28X280.910

9、.310.91 0.311.610.7283、d-3短路網(wǎng)絡(luò)化簡:化簡過程如下圖X29X12/X13X30X31X4X4X5X5X6 X71.075 1.0751.075 1.0750.6250.340.625X32X331.075 21.0751.075 0.6250.6250.6250.395X34X19X31X19 X310.1460.340.146 0.340.511X201.966X35X20X31X 20 X 31X191.9660.34進(jìn)業(yè)6.8760.146X36X X 029320.3952.395X37X35/X366.8766.876 H 178X38X34 X 33X

10、34 X 33X370.5110.395.511 .395 1.021.78X38X37 X33X 37 X 33I 78X340.3953.550.511Sx0F5-7190T46201.966JSxF3-4381.024、d-4短路，發(fā)電機(jī)電壓母線認(rèn)為是無限大功率母線4100X40 100 0.220393.55Fl-2,5-76.3kV302三、短路電流計算：1、d-1短路電流計算:系統(tǒng)供給短路電流I 0,2Ij0.502F5-7供給短路電流先算X js20查運(yùn)算曲線I*3.3 I 0,22.616.25.3 1150.082KAI 0,22.6 0.0820.212KAX100.80.

11、1463.44KA2 0.81001.966 竺8000.322.83.3 0.0820.27KA2.8 0.0820.229KAF1-4供給短路電流先算Xjs4420X21 081.54 一 0.308100100查運(yùn)算曲線I*3.510,22.722.83Ie 120.3 1150.1KA3.50.10.35 KA10,22.720.10.272KA2.83 0.10.283KA2、d-2短路電流計算：I .1 56系統(tǒng)供給短路電流I I02 I 156 1.22KAX271.28F1-7供給短路電流先算 Xjs 1.61 36250.585j 100查運(yùn)算曲線 I*1.78|；,21.5

12、5 I *1.9136.253 370.565KAI 1.78 0.565 1.01KA10,21.55 0.5650.88 KA3、d-3短路電流計算：系統(tǒng)供給短路電流I |0,2 II 1.91 0.5651.08KA士需 9KAF1-2, 5-7供給短路電流先算Xjs 355而93查運(yùn)算曲線I*1.1丨0,21.02 I1.326.253 6.32.41KAI 1.1 2.412.65KA1。,21.02 2.412.45KA I 1.3 2.413.13KA10F3-4供給短路電流先算Xjs 20.2j 100查運(yùn)算曲線I*5.6丨0,23.75 I*3.35103 6.30.916K

13、AI5.6 0.916 5.13KAI0,23.73 0.9163.42KAI 3.35 0.9163.06KA4、d-4短路電流計算：1 G 1Xo 營 7.22KA短路電流計算結(jié)果短短路基準(zhǔn)分支線名稱分支短路短路短路0.2秒穩(wěn)態(tài)起始路占平八、1電流額定電流電流全電周期短路短路占八、均電Ij電流周期沖擊流最電流電流容量編壓Up(KA)IeE分量值ich大有丨0.2有效s號(KV)(KA)起始(KA)效值(KA)值(MV值I chI ooA)(KA)(KA)(KA)d-11150.502110KV系統(tǒng)3.448.775.233.443.44685發(fā)電機(jī)F1-40.10.350.8930.532

14、0.2720.28369.7發(fā)電機(jī)F5-70.0820.270.6890.410.2120.22953.78小計4.0610.356.1723.9243.952808.6d-2371.56110KV系統(tǒng)1.223.111.851.221.22.78發(fā)電機(jī)F1-70.5651.012.581.5350.881.0864.8小計2.235.693.392.12.3142.8d-36.39.16110KV系統(tǒng)922.9513.689998.2發(fā)電機(jī) F1,2,5,6,72.412.656.754.032.453.1328.9發(fā)電機(jī)F3,40.9165.1313.17.83.423.0656小計16.7842.825.5114.8715.19183.1d-40.4144.3小計7.2213.37.877.227.225僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forsch