某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计

第四章 短路电流计算

4.1 短路电流计算的目的及假设

4.1.1短路电流计算的目的

1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

2.在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

3.在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

4.在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 5.按接地装置的设计，也需用短路电流。 4.1.2短路电流计算的一般规定

1.验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2.选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3.选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

4.导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 4.1.3短路电流计算的基本假设

1.正常工作时，三相系统对称运行； 2.所有电源的电动势相位角相同；

3.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；

4.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

5.元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响； 6.系统短路时是金属性短路。

4.2 短路电流计算的步骤

目前在电力变电所建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法，其步骤如下：

1.选择要计算短路电流的短路点位置；

2.按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图；

（1）在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；

(2）选取基准容量 和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）基准有四个，即基准容量（SB）、基准电流（IB）、基准电压（UB）和基准阻抗（ZB）。在此计算中，选取基准容量SB=1000MVA，基准电压UB为各电压级的平均额定电压（115kV、37kV、10.5kV）。选定基准量后，基准电流和基准阻抗便已确定：

1 0

某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计

IB?SBZB?UB2SB3UB基准电流： 基准阻抗： ；

(3)将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗（1）系统S或发电厂G的等效电抗标幺值：

XS??XSBSSS或

XG??XGSBSG （5.1）

式中 SS、SG—— 系统或发电厂的容量，MVA；

XS、XG—— 系统或发电厂以其本身容量为基准的等效电抗标幺值。 （4）线路电抗标幺值：

XL*?X0LSBUB2 （5.2）

式中 X0—— 线路单位长度的电抗值，其中，单根导线为0.4Ω/km，二分裂导线为0.31Ω/km；

L—— 线路的长度，km。 （5）变压器电抗标幺值：

本设计中主变为三绕组，已给出了各绕组两两之间的短路电压百分数，即

UK(1—3）%UK(1—2)%、

、

UK(2—3）%。则可求出高、中、低压绕组的短路电压百分数，分别为

12(UK(1—2）%?UK(1—3）%?UK(2—3）%)

UK1%? （5.3a）

UK2%?1212(UK(1—2）%?UK(2—3）%?UK(1—3）%)(UK(1—3）%?UK(2—3）%?UK(1—2）%) （5.3b） （5.3c）

UK3%?

再按与双绕组变压器相似的计算公式求变压器高、中、低压绕组的电抗标幺值，分别为

XT1??

XT2??UK1%SB?100ST （5.4a） （5.4b）

XT3??UK2%SB? 100STUK3%SB?100ST （5.4c）

（6）由上面的推断绘出等值网络图；

3.对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，即转移电抗；

4.求其计算电抗；

5.由运算曲线查出短路电流的标么值； 6.计算有名值和短路容量； 7.计算短路电流的冲击值；

( 1）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。

11

某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计 标幺值：

Id?有名值：

di (2）计算短路容量，短路电流冲击值

短路容量：

短路电流冲击值：

IdiIj

I?Ij*IdS?VjI''

Icj?2.55I''8.绘制短路电流计算结果表

4.3 短路电流的计算

4.3.1短路点的计算

基准值选取SB=100MVA,UB为各侧的平均额定电压 1.主变压器参数的计算 ：

U12％=10.5 U13％=18 U23％=6.5

U1％=U2％=U3％=

2.电抗标么值：

X1=U1%?SB?11?100?0.22

100SN10050X2=U%?S??0.5?100??0.01

10010050SX3=U3%?SB?7?100?0.14

100SN100503.站用变压器的计算：

Ud%=4

2BN121212×(10.5+18-6.5)=11 ×(10.5+6.5-18)=-0.5 ×(6.5+18-10.5)=7

X4=U4.系统等值电抗计算

110KV母线侧：

d0?SB0.1?4100?1000.1?40

XS1=r1l1

水电厂侧:

XS2=

火电厂侧：

12SBU2B=65×0.4×

1001152=0.197

r2l2

SBU2B=

1220×0.4×

10036.82=0.295

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某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计 Xs3= r3l3

SBU2B=65×0.4×

10024/0.810010/0.81001152=0.197

X水=0.2×=0.67 =1.44

X火=0.18×

4.3.2 短路点的确定及其计算

在此变电所设计中，电压等级由四个，等值网络图如图4-1所示：

图4-1等值网络图

1.短路点k1的计算见图4-2

图4-2 K1等值网络图

短路回路总电抗为：

X?=

0.197?0.7050.197?0.705240.85?20.842.5100?0.15

电源总额定容量：

X?=

+=42.5MVA

计算电抗 ：

Xjs=0.15×

?0.06

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