短路电流计算在电气设备选型中的应用

2013-09-22王成龙朱嘉坤汪春生吴晓凤

电气技术 2013年2期

高林王成龙朱嘉坤汪春生吴晓凤

（1.西安陕鼓动力股份有限公司，西安 710075；2.西安铁路职业技术学院，西安 710014）

三相系统中短路主要有三相短路、两相短路、两相短路接地及单相短路接地，其中三相短路发生时情况最为严重，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设备，一定能够分断单相短路电流或二相短路电流，因此，设备选型计算中只需要考虑三相短路电流。

1 电气设备的选型条件

通过短路电流的计算，选择有足够动稳定性和热稳定性的电气设备，对于一般电气设备，需要满足的动稳定条件是：

式中，iet表示电器的极限通过电流峰值；表示三相短路冲击电流峰值。

需要满足的热稳定条件是：

式中，It表示电器的开断电流值，I∞表示三相短路稳态电流稳态值，tj表示继电保护动作时间和分段时间，一般取0.2s，t一般取4s。

对于载流导体，需要满足的热稳定条件是：

式中，A表示导体的最小允许截面；C表示导体的热稳定系数。

常用电气设备需要效验的参数及需要满足的条件见表1。

表1 电气设备效验项目及条件

2 短路电流的计算

目前对于短路电流的计算主要是运用标幺值法，其计算步骤如下：

1）选取功率基值SB，电压基值UB=Uav（Uav为电网平均额定电压）；计算各元件阻抗标幺值，画出等值电路图。

2）化简等值电路，求出电源至短路点f的总阻抗X∑。

3）计算f点三相短路电流周期分量初值及其他待求量，短路电流基准值

常见元件阻抗标幺值可按表2所列公式计算。

表2 阻抗值计算公式

3 应用计算

下面结合公司某余热发电项目说明短路电流计算在电气设备选型中的应用，业主提供的作为余热发电并网点的高压配电室 10kV母线的短路参数为：10kV母线在最大运行方式和最小运行方式下的电抗标幺值分别为 4.2529和 5.7905，SB取1000MVA。

该项目的电气系统图如图1所示，110kV变电所 10kV母线的阻抗为 3.9444，该母线到并网点高压配电室 10kV 母线采用长度为 1700m 的ZR-YJV-8.7/10kV的3×240电缆敷设，余热发电高压配电室到并网点采用长度为 200m 的ZR-YJV-8.7/10kV的3×185电缆敷设，发电机的功率为15MW直轴超瞬变电抗标幺值为0.1553，两台循环风机的功率均为2000kW。

图1 余热发电项目电气系统图

该系统共有3个短路点d1、d2、d3，由于本项目电气设备选型只涉及余热发电部分，因此只需要系统和发电机到d3的短路电流，利用标幺值法得到等值阻抗图，如图2、图3所示。

图2 系统等值阻抗图

图3 d3点等值阻抗图

根据等值阻抗值图计算发电机和系统到 d3点短路电流，系统侧的电抗标幺值为 4.3013，发电机的直轴超瞬变电抗标幺值为铭牌所示的 0.1553，其中发电机通过查询发电机的运算曲线可以查到所需的短路电流周期分量标幺值，系统侧的短路周期分量标幺值，短路电流周期分量起始值，稳态短路电流短路冲击电流计算结果见表3。