TA的每日心情 | 开心 2016-4-18 00:58 |
|---|
签到天数: 4 天 连续签到: 1 天 [LV.2]偶尔看看I 累计签到:4 天 连续签到:1 天
|
发表于 2009-6-11 07:17:36
|
显示全部楼层
短路容量计算 " ]3 A/ E2 }% f3 e1 D
! X0 c9 b! J! I! f9 w5 w
/ z$ F& \2 u! \# T7 ?9 }
一.概述# _& s5 G. c4 h; U' U
( m4 t1 h; f4 K8 A+ Z) Z 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件.
4 O* r8 l C; O8 I F9 ]
! I) P; _1 c# B9 e! _2 w7 R 二.计算条件4 U* v( e% |! k- d) j
6 a' F* D. W" _/ L% M
1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.
9 ], v3 g" v% [! M
" D6 N2 p' x a- r; p/ `6 O( b- w 具体规定: 对于3~35kv级电网中短路电流的计算,可以认为110kv及以上的系统的容量为无限大.只要计算35kv及以下网络元件的阻抗.* N2 V$ J& {9 p j) X
, ~6 x2 O9 C0 u: {1 ~! b 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.1 b/ @6 h& \$ L( ?3 j
/ w8 R' f1 v8 J$ l- T 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.
' s. g7 W0 T* ?: B$ s$ f
* S7 B7 |: J1 \. A% p6 W9 X 三.简化计算法
- s; ~# k6 n4 c# y
* O- g6 | C4 J0 f: j4 h 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.% {6 m: s3 b1 d' K! \
' S9 ?+ Q9 d1 I& M7 g. \" g) h5 W 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.$ y; i" Q" |6 K7 A/ ?- E+ l3 U3 Z
/ B. ?/ q# ?" G1 ~5 ^3 ^3 U: G; p 1.主要参数- }, p0 K; G, |/ d
& N$ I+ d8 w( J sd三相短路容量 (mva)简称短路容量校核开关分断容量
4 q8 R& Q/ O" T3 g& t ) H: Z/ u+ [+ ?( d* X
id三相短路电流周期分量有效值(ka)简称短路电流校核开关分断电流
V: s& n9 ^0 ^) n
; c9 L6 G, O; S3 P! Y1 i 和热稳定' v" f9 d( `; ~/ y! Y! R0 m
" t7 {9 m% i8 _: k- E
ic三相短路第一周期全电流有效值(ka) 简称冲击电流有效值校核动稳定+ A* b: o6 c- {6 a7 K
: n) t% Z! N; @ d( z/ e; l% ? ic三相短路第一周期全电流峰值(ka) 简称冲击电流峰值校核动稳定
, |2 g* \( ]# @: v, H
$ S4 A$ H: B% q1 a( t ]8 M x电抗(ω): S2 ^! d8 d$ @3 z7 }) c* H
* |8 R5 J+ g/ o l8 H7 W$ e" c. L 其中系统短路容量sd和计算点电抗x 是关键.: b6 p; F5 g2 O$ J: J
( W$ j) R; J- Z( i/ s1 M5 f1 ^, H 2.标么值8 ^6 l! g- e; e& V$ u7 `+ |" c
( k& k7 f4 l/ G/ m4 J1 f 计算时选定一个基准容量(sjz)和基准电压(ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).8 W9 U# X) l0 @) X5 U2 p
" x' }5 m/ H) [. D7 ? (1)基准
- F; ?$ Y7 y; Z
, b) t! ]+ }- z) S4 } 基准容量 sjz =100 mva' [" g) {2 {# |: h/ n3 V0 H
* `1 Q- q4 Z) ~* z2 J- G2 b8 c; s
基准电压 ujz规定为8级. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kv' X9 V/ C3 @- k
( M- l+ W1 ?- ?& A: n6 Z
有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例: ujz (kv)3710.56.30.4
& i2 E: K9 ?$ J/ I: Y1 z 1 G) {" J6 a; b
因为 s=1.73*u*i 所以 ijz (ka)1.565.59.161445 r2 b( _$ S. a* W4 n3 o
$ B J& T0 H X i/ M (2)标么值计算
/ |* o0 r( R- g! }! C" f* {+ O
( m0 ~& c+ X! C: } 容量标么值 s* =s/sjz.例如:当10kv母线上短路容量为200 mva时,其标么值容量
2 e3 u! w4 h. F, w9 {. M" y. ~; D2 k # G) l: E. a) n9 P4 T1 A/ z
s* = 200/100=2.6 d V, q( O6 A7 q, A( t
- u) l! z4 n% {% G/ s$ G
电压标么值 u*= u/ujz ; 电流标么值 i* =i/ijz ! J' p. {" `2 U
# H5 Z: }- X4 Q) f, p H 3无限大容量系统三相短路电流计算公式
. Z) c7 k/ Q, E% g1 g" e & l$ T2 z0 z; w! a, i
短路电流标么值: i*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数).
$ h0 A1 Y" k$ V$ d. _$ P . L3 ` v; q* _* A0 _; b# T- v
短路电流有效值: id= ijz* i*d=ijz/ x*(ka)
* j, s8 b( }& d q' N 7 c: ^5 U6 L! f1 E
冲击电流有效值: ic = id *√1 2 (kc-1)2 (ka)其中kc冲击系数,取1.8$ o/ k4 f. C1 \5 y- a" i! G
# {# R$ }: ]# w. i& l
所以 ic =1.52id
. C5 T6 `- o# N3 E T$ W' \ f ; ?1 K9 R5 |3 z0 U& N# i: N/ J: u- t
冲击电流峰值: ic =1.41* id*kc=2.55 id (ka)+ t- x7 l( ?( k7 B8 ?! T
1 S( i( n" ~+ _1 n5 V! G/ v- R+ ^ 当1000kva及以下变压器二次侧短路时,冲击系数kc ,取1.3
, V, D0 _/ I0 T6 i5 F 9 Z+ L7 G0 [$ P' |5 N
这时:冲击电流有效值ic =1.09*id(ka)
% p& h$ q$ ]4 ^4 Z4 P- S
9 z, C1 s6 F6 H 冲击电流峰值: ic =1.84 id(ka)
9 ?3 m6 k8 N$ W- S - f. D" V0 m2 z6 h# C$ T8 X0 n
掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.
6 o% ~/ Z* E% @) T# | 1 l4 X c' q0 v# _* _7 n4 B
一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流; 设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.: a; y% \8 S' u$ x! L
6 m. Y ^- u8 P9 P; }. B' f
下面介绍一种 “口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.
2 f5 O& g7 S" o/ G8 ~3 y
7 l( U! C/ G* [# D6 c& ` 4.简化算法. v- J7 V. p. q. T( L
5 ?; K6 l. \4 m3 V6 k8 X! j' Y 【1】系统电抗的计算
6 U! Z) z( S. s% V0 G # Y4 }6 S" m! h2 {7 X
系统电抗,百兆为一。容量增减,电抗反比。100除系统容量3 L: p5 F2 [% X8 t
0 N; U3 O. A" u8 Z* ]' X" i 例:基准容量 100mva。当系统容量为100mva时,系统的电抗为xs*=100/100=1' Y: D2 R1 D+ n k9 c
3 q; o8 O5 b6 t2 k9 a$ E4 t
当系统容量为200mva时,系统的电抗为xs*=100/200=0.5) \/ b! X0 g+ K$ N+ F
# Z, A8 p% D0 ^ 当系统容量为无穷大时,系统的电抗为xs*=100/∞=02 h% I3 y1 N, o1 p
# h% G. z& K( }* b& f) F
系统容量单位:mva2 Q$ ?4 y! x+ h% b, {9 {/ i# q0 h
& i# D) E/ M, q6 i- a( K. _& k3 t 系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时,可将供电电源出线开关的开断容量
% w: ]* z& i4 P( U : U6 @" z: R/ j7 J8 t$ A+ `1 x
作为系统容量。如已知供电部门出线开关为w-vac 12kv 2000a 额定分断电流为40ka。则可认为系统容量s=1.73*40*10000v=692mva, 系统的电抗为xs*=100/692=0.144。+ M# o+ Q& \# T$ m% `0 l' D. ]4 v& R
! F* L; y2 X+ ^8 s9 ^ V- C 【2】变压器电抗的计算
N3 {7 Q8 X* w
8 ?: p& K4 [9 A) x/ Q2 t1 ? 110kv, 10.5除变压器容量;35kv, 7除变压器容量;10kv{6kv}, 4.5除变压器容量。
; }, k) s- s6 W- Q
$ z- [# ]3 c2 D. U% P u( s8 L 例:一台35kv 3200kva变压器的电抗x*=7/3.2=2.1875
! d# u! v* ^) s9 V- W
- R& y1 o5 d2 n7 y; ^3 p) h 一台10kv 1600kva变压器的电抗x*=4.5/1.6=2.813
, g% `; F+ |. t3 E! k, } 8 O' l. P+ u# q% o
变压器容量单位:mva3 G6 ~3 E& c; t# R5 R
) R$ \) ^/ F% L0 _% i T8 }% I: G
这里的系数10.5,7,4.5 实际上就是变压器短路电抗的%数。不同电压等级有不同的值。
9 y( q1 ?; ~ K, J! g7 X- Z. D" `; B 2 r4 H: J5 I, e
【3】电抗器电抗的计算
6 p2 o J1 Z# e& ?' v, Z& T- s ' v+ f( {& }% y; b
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。9 a/ d% D% }: a# S+ N6 W
4 V3 C6 J e0 d6 ]( k% E) ~! A3 d 例:有一电抗器 u=6kv i=0.3ka 额定电抗 x=4% 。
, W$ m' N0 j1 \" Z4 m1 g
' Y- o) ^1 @9 i3 Y+ m' h 额定容量 s=1.73*6*0.3=3.12 mva. 电抗器电抗x*={4/3.12}*0.9=1.15
% c1 B: A( Q7 B9 v ) X" L( K1 `- w# p0 j6 R7 c( i
电抗器容量单位:mva
' F& |9 `& [1 i# e* n6 Y) u$ _8 v & f! ?6 |) u1 i$ n( t+ h; o
【4】架空线路及电缆电抗的计算
3 b$ J* s4 a. E4 P1 c
7 X+ ?1 X+ D* y$ S! C. T 架空线:6kv,等于公里数;10kv,取1/3;35kv,取 3%0
+ y F* l0 Y1 P 5 g) \7 u# D+ C3 x
电缆:按架空线再乘0.2。# s7 l- N V: }: k/ J8 f
7 Q w5 E! E) u x7 o$ e 例:10kv 6km架空线。架空线路电抗x*=6/3=2/ n( D; F5 F0 E' Q5 C) Y
* x7 M, Y4 b7 l8 d1 l
10kv 0.2km电缆。电缆电抗x*={0.2/3}*0.2=0.013。
- P$ f! J4 P, m) }8 [' c
8 e1 b' k; n( m0 l 这里作了简化,实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关,截面越大电抗越小。1 k u( V9 y0 H9 F! r4 s
1 \2 G( m. W) d, b3 j7 n 【5】短路容量的计算
0 c8 D4 j! i3 D$ q2 Z* S$ L . T0 B- o! j v: u2 B3 S
电抗加定,去除100。
1 }. G2 i, A* M# }; w% Y' E# O1 [ # b8 J) U8 S9 S: G& x* e3 J# o% W
例:已知短路点前各元件电抗标么值之和为 x*∑=2, 则短路点的短路容量
W4 L) j" {) w5 Q
( D, n0 Q2 I, t+ {9 M& `, F6 Z sd=100/2=50 mva。
+ V7 q, f+ H/ I) H f) x* G" S # E- w3 o0 {( e% A6 Y1 T
短路容量单位:mva. r8 S( R& p2 J1 @! i
% L* j* b% W r! P3 `% G) g& ~: H 【6】短路电流的计算( \5 O, O4 Y% U! r* w0 l' ]
& Y- z- V( e9 u/ Q/ N* c% C7 }& w 6kv,9.2除电抗;10kv,5.5除电抗; 35kv,1.6除电抗; 110kv,0.5除电抗。
. x0 W6 X8 i* D) C% Y ! D: D% S2 ] r% [6 m9 I2 N$ v# q X3 h
0.4kv,150除电抗) \9 J) X, W' E% M
* m$ |( J0 ^6 m; C9 @3 C) y 例:已知一短路点前各元件电抗标么值之和为 x*∑=2, 短路点电压等级为6kv,0 s1 L0 h7 M% K+ ?" W. q" U7 W
, ?/ Q- r' v5 ?; ^! k, { 则短路点的短路电流 id=9.2/2=4.6ka。
8 @- v0 N) k( }' o# i * A, K9 H) G8 N" D3 j& ]7 b9 w
短路电流单位:ka
! w/ H' U' ~& T c L
7 g$ n1 u! ?$ K% I- H6 S 【7】短路冲击电流的计算 ( W& q8 f5 n0 Q$ [, V' h
1000kva及以下变压器二次侧短路时:冲击电流有效值ic=id, 冲击电流峰值ic=1.8id8 ~$ G: s4 \- B; z) X: B \
# [/ }" Y1 f! g1 O& c1 X2 G2 \; q
1000kva以上变压器二次侧短路时:冲击电流有效值ic=1.5id, 冲击电流峰值ic=2.5id
+ i7 }: K2 r4 q% b% i + p6 b8 k8 ~, c
例:已知短路点{1600kva变压器二次侧}的短路电流 id=4.6ka,6 }& V( J# O* N! M& G3 _* O
$ B' R% W& F- Q; |! B4 A/ O/ X! z2 o 则该点冲击电流有效值ic=1.5id,=1.5*4.6=7.36ka,冲击电流峰值ic=2.5id=2.5*406=11.5ka。
; Y9 Y/ k1 e1 s3 M% @
- w2 [* [3 A+ G6 F# B9 ]' U: P2 P 可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}.但一定要包括系统电抗6 ]( ?1 D' `/ l( b4 S+ w
% ~- {' m; J! v9 h: S& f' w
2 _2 _. \9 S2 b6 Q# T2 S' }# N' v
/ f6 I+ F+ k7 P, R$ O + U" I* U: [4 m- c$ }
5. 举例
8 t! J, p" a$ v4 h
; }, E' c! n, ^6 v* L! F( k8 ^ 系统见下图.由电业部门区域变电站送出一路10kv架空线路,经10km后到达企业变电所, 进变电所前有一段200m的电缆.变电所设一台1600kva变压器. 求k1,k2点的短路参数./ r2 C+ O5 m% F6 P+ u
) J; q$ `$ Y) L9 J- G 系统容量: s=1.73*u*i=1.73*10.5*31.5=573 mva 2 U! l) x( f5 D) w3 O
" R' h9 G! @: Q$ |' e9 ] 用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.
/ ]" o; X" F1 F' J& r 5 m* I/ a) w# n0 Y# Y- ]* T7 V' \
系统电抗 x0=100/573=0.175
' S1 C4 Z3 ]( ]- _/ o8 o 1 o- T5 r' T5 A. S
10km,10kv架空线路电抗 x1=10/3=3.333
# U/ M. O+ t3 ]& i" \2 e : y' c' G- ~9 j7 e- y- `
200m,10kv 电缆线路电抗 x2=(0.2/3)*0.2=0.133) x! }' h' ]; L1 |' v, T
: w; @) m7 o& E1 Q) ` 1600kva 变压器电抗 x3=4.5/1.6=2.81
; b+ _0 m7 q. G 1 U3 ~& ]) G/ u
请注意:以上电抗都是标么值(x*)7 g! F' w# j. k
2 U' j! Y$ z" V: ?$ C 将每一段电抗分别相加,得到k1点总电抗=x0 x1=3.51
% P6 B: w* x4 M& T ' M% K7 E# w, P" X
k2点总电抗=x0 x1 x2 x3=6.45 (不是2.94 !)8 d7 r7 h, q$ ]6 S; L( |6 t; `4 _0 Y
9 C4 {# y; z# X; k 再用口诀,即可算出短路电流
: B' y5 @; a4 I, H+ B$ t
. ?$ ^/ X% u( u/ j0 ` u (kv)x*id (ka)ic (ka)ic (ka)sd (mva)
7 A+ e# ^6 Y1 H7 [4 D \5 U; j, d4 h `( x+ T9 z ]1 P
口诀5.5/x*1.52* id2.55 id100/x*
5 F6 K- V. P8 t2 ?4 T( f - ]1 W% V3 i1 _
k110.53.511.562.374.028.5* D1 x3 N8 I# ? k, {2 g
: U' |. H# f" ^$ R. S" h9 V4 \! ?
口诀150/x*1.52* id2.55 id100/x*
- i5 L- h. B6 b* w " I+ c5 w6 l9 ~
k20.46.4523355915.5
1 r% A% R8 w7 N , C* a3 ]: ]: @$ N
用口诀算和用第3节公式算有什么不同 ?
$ |" @+ Y) K' F( f7 \ ; f6 j( G# w- k6 Y- z6 P
用口诀算出的是实名制单位,ka,mva,而用公式算出的是标么值., ?% [6 G, t: ?. a2 D9 U
; ^* T" s# U- v! V; @; u, y- t# E4 J
细心的人一定会看出,计算短路电流口诀中的系数 150、9.2、5.5、1.6. 实际上就是各级电压基准值.只是作了简化.准确计算应该是144、9.16、5.5、1.56. S8 K9 N) u( h+ o8 N
# O9 |# S5 z1 r. W; @, a
有了短路参数有什么用? 是验算开关的主要参数.例:这台1600kva变压器低压总开关采用m25,n1.额定电流2500a, 额定分断电流55ka.
! q( T4 A; g- V' J$ }1 a9 S
# Q/ Y. ^4 w2 r! Z" E! B! ] 验算: 变压器额定电流为2253a
) @. O" |& S( ]8 ^: P% `, j
0 W7 Y) i+ p- |- I( Z. X9 J 开关额定电流>变压器额定电流; 开关额定分断电流>短路电流 id..验算通过. |
|