船舶電氣課程設(shè)計

1、船舶交流電力系統(tǒng)短路計算姓 名: 徐尹西專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級: A04電氣學(xué) 號: 040106118指導(dǎo)老師: 單海校浙江海洋學(xué)院工程學(xué)院電氣系2007-12-152008-1-5【目錄】船舶交流電力系統(tǒng)短路計算31短路計算概述32短路計算系統(tǒng)統(tǒng)圖和相對值3短路計算工況的選擇32.2 短路計算點的選擇42.3 相對值43發(fā)電機(jī)饋送的短路計算4發(fā)電機(jī)的對稱短路電流43.2.發(fā)電機(jī)的短路電流非周期性分量53.3.發(fā)電機(jī)的最大非對稱短路電流53.4.無阻尼繞組發(fā)電機(jī)的短路電流53.5.電動機(jī)饋送的短路電流計算5等效電動機(jī)各項參數(shù)的確定5等效電動機(jī)短路電流的計算63.6 短路功率因數(shù)計算

2、63.6.1.主匯流排饋電分路配電電器出線端處短路功率因數(shù)計算63.6.2.主匯流排外饋電線處的短路功率因數(shù)計算64.船舶交流電力系統(tǒng)短路計算8船舶交流電力系統(tǒng)短路電流計算94.2.結(jié)論18參考文獻(xiàn)18船舶交流電力系統(tǒng)短路計算【摘要】文章主要介紹了船舶交流電力系統(tǒng)短路計算的目的,短路點的選擇及發(fā)電機(jī)饋送的短路計算.并例舉了一個船舶交流電力系統(tǒng)多個短路點的短路計算,使讀者能從中更深的理解船舶電力系統(tǒng)短路計算【關(guān)鍵詞】船舶交流電力系統(tǒng) 短路電流 功率因數(shù)1短路計算概述在船舶電力系統(tǒng)實際運行中，短路故障是難以避免的。當(dāng)船舶電力系統(tǒng)中住配電板的母線或某一干線發(fā)生短路時，在母線或某一干線上將出現(xiàn)比正常值

3、大許多倍的短路電流。在發(fā)生短路故障時，系統(tǒng)的總阻抗減小，在短路計算時，一般考慮最嚴(yán)重的短路即金屬性短路，故系統(tǒng)阻抗減小的程度僅和短路點在系統(tǒng)中的位置有關(guān)，短路點距離電源越近，則系統(tǒng)的總阻抗就越小，短路電流值也就越大。即使短路時所經(jīng)理的時間很短，很大的短路電流所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱效應(yīng)，也可能使發(fā)電機(jī)以及其他電氣設(shè)備受到損壞。此外，大的短路電流也會使電網(wǎng)電壓大為降低，以至用電設(shè)備的工作受到影響，例如使正在運轉(zhuǎn)的電動機(jī)停止運轉(zhuǎn)。船舶交流電力系統(tǒng)短路計算目的如下：（）校核所選用的配電電器的短路接同能力和短路分?jǐn)嗄芰Γǎ┬：藚R流排等元件的電動力穩(wěn)定性（）為電力紫銅選擇保護(hù)的設(shè)計和整定提供依據(jù)（）確定是否

4、需要采取必要的限流措施在船舶交流電力系統(tǒng)中有單相接地短路（中性點直接接地系統(tǒng)）、兩相相間短路、兩相兩點接地短路和三相短路。陸地上110KV及以上電力系統(tǒng)都采用架空電線纜線路且都是中性點直接接地系統(tǒng)、發(fā)生單相接地短路的故障率最高；而船舶電力系統(tǒng)大多采用三相絕緣系統(tǒng)，故發(fā)生三相對稱短路的故障最大，也是我們研究的重點。至于三相系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，其短路電流可按下列原則處理：（1）發(fā)生兩相短路后第一半周期的短路電流，可取為響應(yīng)的三相對稱短路時短路電流值的0.866倍。（2）在重型點接地的交流電力系統(tǒng)中，發(fā)生單向短路后第一個半周時的最大短路電流，可認(rèn)為近似等于響應(yīng)的三相對稱短路時的短路電流值。2短路計

5、算系統(tǒng)統(tǒng)圖和相對值短路計算應(yīng)該選擇電力系統(tǒng)短路最嚴(yán)重（數(shù)值最大）工況下進(jìn)行，這個工況應(yīng)該是：投入發(fā)電機(jī)的額定功率總和為最大；發(fā)電機(jī)組處于長期并聯(lián)運行狀態(tài)；投入工作的異步電動機(jī)負(fù)荷額定功率總和為最大；發(fā)電機(jī)組的其始負(fù)荷最大。短路極端系統(tǒng)圖的繪制：短路計算系統(tǒng)圖應(yīng)該根據(jù)所選計算共礦和船舶電力一次系統(tǒng)繪圖制。通常采用系統(tǒng)單線圖。計算圖中包括：(1) 并聯(lián)工作的發(fā)電機(jī)(2) 用一個等效電動機(jī)表示電動機(jī)負(fù)載。(3) 相應(yīng)的導(dǎo)電部分，如開關(guān)、電器和變壓器等。(4) 所選擇的短路計算點。2.2 短路計算點的選擇船舶電力系統(tǒng)的短路電流是由系統(tǒng)的所有發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的參數(shù)以及電路的阻抗決定的，而且和短路點位置有很

6、大關(guān)系。我們選擇短路點的原則是應(yīng)該使該點短路后，流過所選擇、整定或校驗的電氣設(shè)備的電流為最大。2.3 相對值在短路電流實際計算中，電壓、電流、阻抗、功率等物理量，通常不用其實際的數(shù)值表示，而是采用相對單位值來表示： 相對值=某物理量實際值/同一物理量基值在已知或求得相對值只后，也可由上式求得實際值。它等于相對值與基值的乘積。在船舶電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器等設(shè)備，其產(chǎn)品目錄參數(shù)的相對值是根據(jù)該設(shè)備的額定值、作為基值而求得的。如同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)、等都是以額定值、為機(jī)智的相對值表示的。額定值作為基值情況下的相對值為 （1） （2） （3） （4）上式中下角注有“e”是表示這些量值是采用額定

7、值作為基值的相對值。各物理量的相對值乘以100%，便是百分值。3發(fā)電機(jī)饋送的短路計算為了便于理解和計算，工程上通常近似地將整個過度過程分為三個階段：超瞬變階段、瞬變階段、最后進(jìn)入穩(wěn)定。超瞬態(tài)分量按阻尼繞組回路的時間常數(shù)TD指數(shù)衰減；瞬態(tài)分量按勵磁染組回路的時間常數(shù)TD指數(shù)衰減。短路電流的最大瞬時值大約在短路后半個周期出現(xiàn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓頻率F=50HZ時，這個時間約為短路后的0.01S。在計算發(fā)生三相對稱短路后第一個半周的短路電流時，順態(tài)短路電流還沒有衰減，可以忽略順態(tài)短路電流的衰減時間常數(shù)。因此當(dāng)發(fā)電機(jī)在空載及空載及額定電壓VN情況下，在發(fā)電機(jī)輸出端發(fā)生短路時，其超順態(tài)對稱短路電流初始值和順

8、態(tài)對稱短路電流起始值分別為 (KA) （5） (KA) （6）短路發(fā)生后第一個半周時發(fā)電機(jī)空載對稱短路電流為 (KA) （7）式中 一次配電系統(tǒng)額定相電壓；、分別為發(fā)電機(jī)直軸超瞬態(tài)電抗、瞬態(tài)電抗； 發(fā)電機(jī)電樞電阻； 交流電周期（50HZ，T = 0.02S）； 發(fā)電機(jī)直軸超瞬態(tài)短路時間常數(shù)。3.發(fā)電機(jī)在空載及額定電壓當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出端發(fā)生短路時，其短路發(fā)生后第一個半周期短路電流飛周期分量為 （KA） （8）式中 發(fā)電機(jī)非周期分量時間常數(shù)。3.發(fā)電機(jī)的最大非對稱短路電流在短路發(fā)生后第一個半周期時出現(xiàn)，其值等于對稱短路電流的峰值與短路電流非周期性分量之和，即 （KA） （9）3.無阻尼繞組發(fā)電機(jī)的短路

9、電流的計算公式，只要將上面公式中發(fā)電機(jī)參數(shù)、用、代替即可。3.（1）等效電動機(jī)各項參數(shù)的確定若由電動機(jī)的參數(shù)資料查得平均等效電動機(jī)各項參數(shù)分別為、和，則等效電動機(jī)相應(yīng)的各項參數(shù)分別為 （10） （11） （12） （13） （14）式中 、等效電動機(jī)定子電阻、瞬態(tài)電抗、瞬態(tài)阻抗；、平均等效電動機(jī)定子電阻、瞬態(tài)電抗；、平均等效電動機(jī)瞬態(tài)短路時間常數(shù)、非周期時間常數(shù)；、等效電動機(jī)瞬態(tài)短路時間常數(shù)、非周期時間常數(shù)。（2）等效電動機(jī)短路電流的計算當(dāng)主匯流排電壓為額定電壓，在電動機(jī)出線端發(fā)生短路時，其等效電動機(jī)短路發(fā)生后第一個半周時的短路電流分別為：對稱短路電流 （15）短路電流非周期性分量 （16）最

10、大非對稱短路電流 （17） 短路功率因數(shù)計算（1）主匯流排饋電分路配電電器出線端處短路功率因數(shù)計算此處短路電路阻抗為等效發(fā)電機(jī)與等效電動機(jī)并聯(lián)阻抗： （18）經(jīng)計算可得短路電路的電抗和電阻分別為 （19） （20）則短路功率因數(shù)為 （21）（2）主匯流排外饋電線處的短路功率因數(shù)計算此處的短路電路的電阻和電抗分別為 （22） （23）則短路功率因數(shù)為 （24）4.船舶交流系統(tǒng)短路計算假設(shè)某船舶短路計算系統(tǒng)如圖1所示。已知參數(shù)如表1和表2所示。圖1短路計算系統(tǒng)示意圖表1發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)電機(jī)型號G1G3TFH-200/102004000.72506060.307表2電力變壓器參數(shù)變壓器型號/%/%/%T

11、1SGH3-50504002301.線路阻抗計算（短路回路不包括變壓器）點：發(fā)電機(jī)至主配電板，電纜3*95,14m, x=0.077(m/m), r=0.22(m/m),并聯(lián)電纜3根 =0.389(m)=1.027(m)點：主匯流排至短路點，電纜*，m,1根.091 (m), r=1.3 (m)=12*0.091=1.092 (m)=12*1.3=15.6 (m)點：主匯流排至短路點，電纜*，m，根 =.082 (m/m) r=0.409 (m/m)=50*0.082=4.10 (m)=50*0.409=20.45 (m)112.0 (m)60.8(m)94.06(m).線路阻抗計算（短路包含

12、變壓器）點：主匯流排至變壓器初級，電纜*，m，根=0.085 (m/m) , r=0.594 (m/m)=0.595 (m)=4.158 (m)變壓器次級至短路點，電纜，m,1根0.078(m/m) r=0.305 (m/m)=0.546 (m)=2.135 (m)因此，主匯流排至短路點的線路阻抗為+=96.31 (m)=+=71.42 (m)點：變壓器次級至短路點電纜：*，m，根0.078 (m/m) , r=0.305 (m/m)電纜：*，m,1根109 (m/m) ，.r=5.14 (m/m)電纜和電纜的線路阻抗為+1.418 (m)=+=43.26 (m)因此主匯流排至短路點的線路阻抗

13、為+=98.94 (m)=+等效電動機(jī)額定功率可取實際運行中發(fā)電機(jī)總額定功率的：（）q=22臺 （）平均等效電動機(jī)的各參數(shù)為 (m) (m)(m)(m)(m).點短路發(fā)電機(jī)饋送的短路電流（ms）因為三臺相同型號規(guī)格的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行，q=3, 所以.點短路流經(jīng)的短路電流及短路功率因數(shù)計算當(dāng)點發(fā)生短路時，在短路瞬間供給點的短路電流有，發(fā)電機(jī)和等效電動機(jī)饋送的短路電流：.點短路流經(jīng)的短路電流及短路功率因數(shù)計算（同點）（同點）（同點）（同點）（同點）（同點）.點短路流經(jīng)的短路電流及短路功率因數(shù)計算. 點短路流經(jīng)的短路電流及短路功率因數(shù)計算.點短路流經(jīng)的短路電流及短路功率因數(shù)計算=1=12.點短路流經(jīng)4的短路電流及短路功率因數(shù)計算=.結(jié)論短路計算結(jié)果和選用的配電電器數(shù)據(jù)匯總?cè)?/p>