某礦井35kV變電站的短路電流計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u3705某礦井35kV變電站的短路電流計算案例 158651.1短路電流的定義及短路原因 1293431.2短路電流的類型 2116101.3計算短路電流的意義 2196511.4無窮大容量電源的概念及幾個物理量 351611.1.1無窮大容量電源的概念 3204221.1.2幾個物理量 380541.5短路電流計算方法 4166381.5.1有名制法 487201.5.2標(biāo)幺值法 619301.6有名制法計算短路電流 7286691.6.1最大運(yùn)行方式 749161.6.2最小運(yùn)行方式 111.1短路電流的定義及短路原因定義：在供電系統(tǒng)中或者設(shè)備運(yùn)行中不相等的點(diǎn)位的點(diǎn)經(jīng)過電弧或者阻抗很小的介質(zhì)連接或設(shè)備與設(shè)備之間直接短接在一起，那么將產(chǎn)生短路電流。發(fā)生短路的原因：①電氣設(shè)備老舊，外殼絕緣隨時間自然老化，或者絕緣表面污漬太多，導(dǎo)致絕緣能力下降甚至絕緣能力損壞，是導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生短路電流的重要原因。②供電系統(tǒng)被雷電擊中或者操作失誤電路中產(chǎn)生極大的過電壓，在整個供電系統(tǒng)中找到絕緣能力最薄弱的地方擊穿，導(dǎo)致系統(tǒng)短路。③操作人員的操作失誤，例如在沒有關(guān)斷斷路器之前就操作隔離開關(guān)，那么就會形成極大的電弧，導(dǎo)致系統(tǒng)短路。④飛禽鳥獸或者導(dǎo)電介質(zhì)觸碰在不同電位的裸導(dǎo)線時，造成系統(tǒng)短路。1.2短路電流的類型在三相供電系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相短路等。三相短路又稱為對稱短路，其他的稱為不對稱短路。表4-1列舉了這四種短路的基本類型和特點(diǎn)。表3-2短路的基本類型和特點(diǎn)短路類型示意圖代表符號特點(diǎn)三相短路I三相同時在同一點(diǎn)短路，對稱短路兩相短路I兩相同時在同一點(diǎn)短路，不對稱短路單相接地短路I某一相與地短接，不對稱短路兩相接地短路I兩相在不同地點(diǎn)與地短接，不對稱短路1.3計算短路電流的意義選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。在電氣設(shè)備選型和選擇母線和輸電線的型號以及截面時，那么就需要計算出有可能通過的該電氣設(shè)備最大的短路電流以及沖擊電流，為了校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性。選擇整定和繼電保護(hù)裝置。在我們選擇繼電保護(hù)裝置的時候，需要計算出被保護(hù)電氣設(shè)備中流過的最小短路電流，為了校驗繼電保護(hù)的裝置動作的靈敏度能不能符合工程要求。確定限流措施。當(dāng)計算的短路電流過大時，將造成在選擇電氣設(shè)備時不經(jīng)濟(jì)，這個時候我們可以在供電線路中串接電抗器來限制短路電流。通過短路電流的計算，我們可以根據(jù)結(jié)果確定需不需要電抗器，并確定選擇的電抗器的參數(shù)。確定供電系統(tǒng)的主接線的方案和主要運(yùn)行的方式。供電系統(tǒng)的接線方式不同那么短路電流的大小也不同。只有計算出這種接線和該運(yùn)行方式下的短路電流大小才能確定是否能采用這種接線方式和運(yùn)行方式。1.4無窮大容量電源的概念及幾個物理量1.1.1無窮大容量電源的概念無窮大容量電源是一個相對概念，意思是短路點(diǎn)距離電源的“電氣距離”較遠(yuǎn)時，并且電源的額定容量遠(yuǎn)大于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)的功率，在短路發(fā)生時可以認(rèn)為電源電壓不變，稱之為無窮大容量電源。1.1.2幾個物理量短路穩(wěn)態(tài)電流當(dāng)非周期分量衰減到零后，短路的暫態(tài)過程即將結(jié)束。此時進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)，這時的短路電流有效值稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，用I∞表示。對于無限大容量電源系統(tǒng)，由于短路電流周期分量的幅度不衰減，所以短路電流的有效值Ipe在各個周期均相等，短路穩(wěn)態(tài)電流即為電路電流周期分量的有效值I次暫態(tài)電流在短路暫態(tài)過程中，短路電流周期分量第一個周期的有效值稱為次暫態(tài)電流，用I″I短路電流沖擊值由于短路電流的非周期分量的存在，再短路發(fā)生后出線了一個比短路電流的周期分量的幅值大得多的最大瞬時值，將他稱為沖擊電流用isi沖擊電流的有效值如果短路時在是最不利的條件下發(fā)生的，那么在第一個周期內(nèi)的短路電流的有效值將最大，稱為短路電流的最大有效值，用IshI對于高電壓來說I對于低電壓來說I1.5短路電流計算方法1.5.1有名制法有名制法又稱絕對值法。該計算方法在計算時要帶單位計算。公式中的這些物理量都是帶單位計算的。短路電流由周期分量和非周期分量組成。電源電壓及回路等值阻抗按歐姆定律來計算周期分量。對于無窮大容量電源來說，他的供電系統(tǒng)發(fā)生短路時，電源電壓是不變的，周期分量的幅值和有效值也不變。因此，次暫態(tài)電流I"與短路電流穩(wěn)定值I∞都等于周期分量的有效值用I三相短路電流的周期分量的有效值為I式中UavR∑、X由于線路中電抗占很主要成分，電阻可忽略不計，上式可變?yōu)镮若發(fā)生兩相短路，則短路電流的周期分量IkI所以三相短路電流和兩相短路電流的關(guān)系是I短路回路中各元件阻抗的計算電源系統(tǒng)的阻抗無限大容量電源內(nèi)部阻抗分為兩種情況，一種是默認(rèn)為內(nèi)阻抗為零，一種是已經(jīng)告訴了電源出口處的容量，你們電源的阻抗用下式計算：X變壓器的阻抗根據(jù)變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)Uk%的定義可知變壓器的阻抗Z式中UkSN.TUav線路的阻抗 本設(shè)計用單位長度電抗乘以長度來計算線路阻抗，即X式中Xlx0l線路長度，km。短路回路總的阻抗我們需要求某一個短路點(diǎn)的短路電流，首先要求出該點(diǎn)的總阻抗，實際電路中，電路由各種各樣的元件構(gòu)成，和一些不同的接線方式。我們需要將他等效為簡單的電路如串聯(lián)、并聯(lián)、三角和星形接法。這樣計算起來就很方便。在短路會路中若有變壓器的存在，電路各元件中電壓等級不一樣。我們需要將不同電壓等級的元件折算到短路點(diǎn)的同一電壓等級下才能計算。阻抗等效折算按照折算前后前的功率不變的原則，折算公式為X式中X'X折算前的電抗，Ω；Uav1Uav21.5.2標(biāo)幺值法因為本設(shè)計使用有名制法計算，所以在這簡單介紹標(biāo)幺值法。標(biāo)幺值法又稱相對值法，在高壓系統(tǒng)中，由于電壓等級多，用有名制法非常繁瑣的計算程序，為了計算簡單，計算電壓等級多的短路電流時采用標(biāo)幺值計算。電氣元件的參數(shù)都是用標(biāo)幺值來表示，計算時沒有單位。在短路電流的計算中，我們一般會計算到的電氣量有電壓電流功率電抗等等幾個變量。某一物理量的標(biāo)幺值為他的實際值與一個預(yù)選的同單位的基準(zhǔn)值的比值。所以要首先選擇一個基準(zhǔn)值。如果選擇的功率、電壓、電流、電抗的基準(zhǔn)是分別是Sd、Ud、IdXS根據(jù)上面兩個式子，四個基準(zhǔn)值如果已經(jīng)確定了兩個基準(zhǔn)值，那么其他兩個根據(jù)上面兩個式子也能確定下來。因此，只能選擇兩個值來確定基準(zhǔn)值，通常是選擇Sd和USUIX物理量右上方的*表示標(biāo)幺值，右下方的d表示在選定基準(zhǔn)值后的標(biāo)幺值。1.6有名制法計算短路電流本設(shè)計35kV側(cè)進(jìn)線由任務(wù)書可知線路型號為LGJ-240,單位長度電抗設(shè)為0.4Ω/km。實地考察礦井變電站距新陽變電站距離為12.9km。礦區(qū)110kV變電站內(nèi)設(shè)有110/35/10kV，50MVA的三相變壓器2臺。10kV側(cè)出線全部選用電纜線，并設(shè)井下電纜長度為10km，壓風(fēng)機(jī)組電纜出線長度為18km，瓦斯抽放低壓組出線長度為16km，通風(fēng)機(jī)組出線長度為14km，鍋爐房組出線12km，副井機(jī)組出線長度為10km，其他負(fù)荷組出線長度為8km，電纜電抗設(shè)為0.08Ω/km。1.6.1最大運(yùn)行方式繪制短路計算電路圖圖4-1計算電路圖繪制等值阻抗圖圖4-2等值阻抗圖（3）短路電流計算①計算各元件電抗電源電抗X架空線路LGJ-240電抗X變壓器電抗X電纜電抗XXXXXXX②短路點(diǎn)處的總電抗K1短路點(diǎn)XK2短路點(diǎn)XK3短路點(diǎn)XK4、K5、K6、K7、K8、K9短路點(diǎn)與K3短路點(diǎn)的總阻抗計算方法一致，不再贅述；③各短路點(diǎn)短路電流及其他參數(shù)K1短路點(diǎn)IiISK2短路點(diǎn)IiISK3短路點(diǎn)IiISK4、K5、K6、K7、K8、K9短路點(diǎn)與K3短路點(diǎn)的計算方法一致，不再贅述；1.6.2最小運(yùn)行方式（1）繪制短路計算電路圖圖4-3計算電路圖（2）繪制等值阻抗圖圖4-4等值阻抗圖短路電流的計算①各元件電抗值在最大運(yùn)行方式中已經(jīng)算出，不再贅述；②各短路點(diǎn)總電抗K1點(diǎn)XK2點(diǎn)XK3點(diǎn)XK4、K5、K6、K7、K8、K9短路點(diǎn)與K3短路點(diǎn)的計算方法一致，不再贅述；③各短路點(diǎn)短路電流及其他參數(shù)K1點(diǎn)IiISK2點(diǎn)IiISK3點(diǎn)IiISK4、K5、K6、K7、K8、K9短路點(diǎn)與K3短路點(diǎn)的計算方法一致，不再贅述；表4-2各短路點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式IkishIshS（MV·A）IkishIshS（MV·A）K10.711.811.0845.500.661.671.0042.07K22.075.283.1537.621.661.242.5230.21K31.731.422.6431.461.363.472.0721.77K41.661.242.5330.241.19