0245-某中外合資機(jī)械廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套9張CAD圖】

0245-某中外合資機(jī)械廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套9張CAD圖】,全套9張CAD圖,中外合資,機(jī)械廠,變電所,配電,系統(tǒng),設(shè)計(jì),全套,cad 第4章 短路電流的計(jì)算 4.1 短路的原因、后果及其形式 4.1.1短路的原因 工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對(duì)用點(diǎn)負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。然而由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)正常運(yùn)行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障就是短路（short circuit）。短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對(duì)地之間的低阻性短接。 造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，這種損壞可能是由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身質(zhì)量低劣、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。 工作人員由于違反安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中，也可能造成短路。 鳥(niǎo)獸（包括蛇、鼠等）跨越在裸露的相線之間或者與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣，也是導(dǎo)致短路一個(gè)原因。 4.1.2短路的后果 短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流（short-circuit current）比正常負(fù)荷電流大得多。在電力系統(tǒng)中，短路可達(dá)到幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害： 1.短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。 2.短路時(shí)電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 3.短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大。 4.嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。 5.不對(duì)稱短路包括單相短路和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。 由此可見(jiàn)，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開(kāi)關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也必須計(jì)算短路電流。 4.1.3短路形式 在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等。其中兩相接地短路，實(shí)質(zhì)是兩相短路。按短路電路的對(duì)稱性來(lái)分，三相短路屬對(duì)稱性短路，其他形式短路均為不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般情況下特別是遠(yuǎn)離電源（發(fā)電機(jī)）的工廠供電系統(tǒng)中，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的 短路計(jì)算中，以短路計(jì)算為主。實(shí)際上，不對(duì)稱短路也可以按對(duì)稱分量法將不對(duì)稱的短路電流分解為對(duì)稱的正序、負(fù)序和零序分量，然后按對(duì)稱量來(lái)分析計(jì)算，所以對(duì)稱的三相短路分析計(jì)算也是不對(duì)稱短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)。 4.2短路電流計(jì)算 對(duì)一般中小型工廠來(lái)說(shuō)，電源方向的大型電力系統(tǒng)可看作是無(wú)限大容量的系統(tǒng)。無(wú)限大容量電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是其母線電壓總維持不變。這里只介紹無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中的短路計(jì)算。 4.2.1短路計(jì)算的方法與步驟 如表ZD6-1所示。 表ZD6-1 短路計(jì)算的方法與步驟 計(jì)算方法 計(jì)算步驟 說(shuō)明 歐姆法（有名單位制法） 1.計(jì)算短路回路中各元件的阻抗 計(jì)算公式見(jiàn)表ZD6-2 各主要元件的電抗值可參看表ZD6-3~5 2.繪短路回路的等效電路，按阻抗串并聯(lián)求等效阻抗的方法，化簡(jiǎn)電路，計(jì)算短路回路的總阻抗 例：假設(shè)等效電路為 因此 即 計(jì)算總阻抗時(shí)，所有元件的阻抗值均應(yīng)換算到短路計(jì)算點(diǎn)去，如表ZD6-2注①所述 3.計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其它短路電流和三相短路容量 計(jì)算公式見(jiàn)表ZD6-2 4.列出短路計(jì)算表 格式如表ZD6-7所示 標(biāo) 幺 值 法 （相 對(duì) 單 位 制 法） 1.設(shè)定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Id 一般設(shè)Sd=100MVA，設(shè)Ud=Uc（短路計(jì)算電壓Uc較之同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高5%）， 2.計(jì)算短路回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 計(jì)算公式見(jiàn)表ZD6-2。各主要元件的電抗標(biāo)幺值可參看ZD6-3~5 3.繪短路回路的等效電路，按阻抗串并聯(lián)回路求等效阻抗的方法，化簡(jiǎn)電路，計(jì)算短路回路的總電抗標(biāo)幺值 例：假設(shè)等效電路為 因此 即 電抗標(biāo)幺值不需按短路計(jì)算點(diǎn)的電壓進(jìn)行換算 4.計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其它短路電流和三相短路容量 計(jì)算公式見(jiàn)表ZD6-2。按總電抗標(biāo)幺值計(jì)算的三相短路電流和短路容量值可參看表ZD6-6 5.列出短路計(jì)算表 格式如表ZD6-7所示 4.2.2常用的短路計(jì)算公式 如表ZD6-2所示 表ZD6-2 常用的短路計(jì)算公式 計(jì)算方法 所求物理量 計(jì)算公式 符號(hào)含義 歐 姆 法 阻抗 電力系統(tǒng) Uc─短路計(jì)算點(diǎn)的計(jì)算電壓，比電網(wǎng)額定電壓高5% Soc─電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量 R0、X0─線路單位長(zhǎng)度的電阻、電抗，參看表ZL14-2、7或19 SN─變壓器額定容量 ΔPk─變壓器短路損耗 Uk%─變壓器短路電壓 ─短路回路的總阻抗[模]① 當(dāng)時(shí)，可略去，只計(jì)（有關(guān)元件電抗值參看表ZD6-3~5） Sd─基準(zhǔn)容量，一般取為100MVA Id─基準(zhǔn)電流， Ud─基準(zhǔn)電壓，Ud= Uc ─短路回路總的電抗標(biāo)幺值 ─單相短路回路的計(jì)算電壓 ─單相短路回路總計(jì)算阻抗 （有關(guān)計(jì)算阻抗值參看表ZD6-10~20） 線路 變壓器 三相短路電流 周期分量 其它 沖擊值 高壓 低壓 三相短路容量 標(biāo) 幺 值 法 標(biāo) 幺 值 法 電 抗② 電力系統(tǒng) 線路 變壓器 三相短路電流 三相短路電流 周期分量 （只計(jì)電抗時(shí)） 其它 同歐姆法 沖擊值 高壓 同歐姆法 低壓 同歐姆法 三相短路容量 （只計(jì)電抗時(shí)） 兩相短路電流 單相短路電流 備 注 ①采用歐姆法計(jì)算低壓側(cè)短路計(jì)算點(diǎn)的短路回路總阻抗時(shí)，高壓側(cè)各元件阻抗均應(yīng)換算到低壓側(cè)。阻抗換算公式為， 。由于系統(tǒng)電抗和變壓器阻抗公式中的U2c直接代以低壓短路點(diǎn)計(jì)算電壓，即相當(dāng)于已經(jīng)換算，因此實(shí)際只需對(duì)高壓線路阻抗按上述公式進(jìn)行換算 ②標(biāo)幺值法主要用于高壓短路計(jì)算，而高壓系統(tǒng)中的電抗一般遠(yuǎn)大于電阻，因此一般只計(jì)電抗 4.2.3本廠的短路電流計(jì)算： 一、系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算 1 ）、 K-1點(diǎn) 1. K-1點(diǎn)發(fā)生三相短路（） （1）、計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗 1）電力系統(tǒng)的電抗 2）電纜線路的電抗：由表3-1查得 3） 繪出K-1點(diǎn)的等效電路圖如（a）所示， 4）計(jì)算其總電抗為： Ω （2）、計(jì)算三相短路電流和短路容量 1）三相短路電流周期分量有效值 2）三相短路次暫態(tài)電流和短路穩(wěn)態(tài)電流 3）三相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值 4）三相短路容量 2、K-1點(diǎn)發(fā)生二相短路 由二相短路電流與三相短路電流的關(guān)系得： （1）二相短路電流周期分量有效值 （2）二相短路次暫態(tài)電流和短路穩(wěn)態(tài)電流 （3）二相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值 （4）二相短路容量 2 ）、 K-2點(diǎn) 求K-2點(diǎn)的三相短路、二相短路的電流和短路容量（） 1. K-2點(diǎn)發(fā)生三相短路 （1）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗 1）電力系統(tǒng)的電抗 2）電纜線路的電抗: 3）電力變壓器的電抗：查得 因此 4）繪出K-2點(diǎn)的等效電路圖如（b）所示， 5）計(jì)算其總電抗為： （2）計(jì)算三相短路電流和短路容量 1）三相短路電流周期分量有效值 2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 3）三相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值 4）三相短路容量 2 K-2發(fā)生二相短路 由二相短路電流與三相短路電流的關(guān)系得： （1）二相短路電流周期分量有效值 （2）二相短路次暫態(tài)電流和短路穩(wěn)態(tài)電流 （3）二相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值 （4）二相短路容量 綜上所述，我們可以列出在最大運(yùn)行方式下的短路計(jì)算表，見(jiàn)下表： 短路 計(jì)算 點(diǎn) 三相短路電流計(jì)算/ KA 三相短路容量 KVA K-1點(diǎn) 8.54 8.54 8.54 21.78 12.90 155.3 K-2點(diǎn) 28.07 28.07 28.07 51.56 30.60 19.45 短路 計(jì)算 點(diǎn) 二相短路電流計(jì)算/ KA 二相短路容量 KVA K-1點(diǎn) 7.396 7.396 7.396 18.86 11.17 134.51 K-2點(diǎn) 24.31 24.31 24.31 44.73 26.50 16.84 3）、在最小運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算 其計(jì)算方法與最大運(yùn)行方式的計(jì)算方法一樣就不再重復(fù)列式，其計(jì)算結(jié)果在以下的表中列出： 短路 計(jì)算 點(diǎn) 三相短路電流計(jì)算/ KA 三相短路容量 KVA K-1點(diǎn) 5.18 5.18 5.18 13.21 7.82 94.21 K-2點(diǎn) 30.71 30.71 30.71 56.51 33.47 21.28 短路 計(jì)算 點(diǎn) 二相短路電流計(jì)算/ KA 二相短路容量 KVA K-1點(diǎn) 4.49 4.49 4.49 11.44 6.77 81.57 K-2點(diǎn) 26.59 26.59 26.59 48.94 28.99 18.42 4）、單相短路電流的計(jì)算（K-2點(diǎn)） 由《工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表ZD6-10、ZD6-11查得： 1、變壓器短路時(shí)： 2、線路短路時(shí)： （8－24） 3、刀開(kāi)關(guān)電阻： （8－25） （8－26） 所以K-2點(diǎn)的單相短路電流為21.42KA 49