2017三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算 第1部分:電流計(jì)算_第1頁(yè)
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三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算1目 次前 言 III概述 1范圍 1規(guī)范性引用文件 2定義 2符號(hào)、上角標(biāo)與下角標(biāo) 6符號(hào) 6下角標(biāo) 9上角標(biāo) 10短路電流特性:計(jì)算方法 102.1概述 10計(jì)算假設(shè) 12計(jì)算方法 13短路點(diǎn)等效電壓源 13對(duì)稱(chēng)分量法的應(yīng)用 15最大短路電流 16最小短路電流 17電氣設(shè)備的短路阻抗 173.1概述 17饋電網(wǎng)絡(luò)阻抗 18變壓器的阻抗 19雙繞組變壓器的阻抗 19三繞組變壓器的阻抗 20網(wǎng)絡(luò)變壓器的阻抗校正系數(shù) 21架空線(xiàn)和電纜的阻抗 23限流電抗器的阻抗 24同步電機(jī)的阻抗 24同步發(fā)電機(jī) 24調(diào)相機(jī)和同步電動(dòng)機(jī) 26發(fā)電機(jī)變壓器組的阻抗 26分接頭可有載調(diào)節(jié)的發(fā)變組 26分接頭不可有載調(diào)節(jié)的發(fā)變組 27異步電動(dòng)機(jī) 283.8.1概述 283.8.2通過(guò)變壓器接入網(wǎng)絡(luò)的異步電動(dòng)機(jī) 29靜止變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 30電容與非旋轉(zhuǎn)負(fù)載 31短路電流計(jì)算 314.1概述 31k對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I" 33kI三相短路 34兩相短路 39兩相接地短路 40單相接地短路 41短路電流峰值ip 41三相短路 41兩相短路 43兩相接地短路 43單相接地短路 43短路電流非周期分量id.c 44對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流Ib 44遠(yuǎn)端短路 44近端短路 45穩(wěn)態(tài)短路電流Ik 48單饋入三相短路 48輻射狀電網(wǎng)三相短路 50網(wǎng)狀電網(wǎng)三相短路 50不平衡短路 51變壓器低壓側(cè)短路高壓側(cè)單相斷開(kāi) 51異步電動(dòng)機(jī)機(jī)端短路 52短路電流的熱效應(yīng) 53附錄A 56IIPAGEPAGE13PAGEPAGE10三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算第1部分:電流計(jì)算概述范圍50Hz60Hz500kV本標(biāo)準(zhǔn)提出的短路點(diǎn)等效電壓源法,是一種簡(jiǎn)潔實(shí)用的短路電流計(jì)算方法,其計(jì)算結(jié)果一般情況下具有可接受的精度。如果能夠得到相同的計(jì)算精度,不排斥采用其他計(jì)算方法,如疊加法。用疊加法計(jì)算得到的短路電流,依賴(lài)于某一特定潮流,因此不一定是最大短路電流。本標(biāo)準(zhǔn)涉及的短路形式包括平衡短路故障和不平衡短路故障。對(duì)于人為或意外發(fā)生的一個(gè)線(xiàn)路導(dǎo)體與大地間短路,以下兩種情況的物理特性和影響不同(導(dǎo)致不同的計(jì)算目的),必須明確加以區(qū)分:——在中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)阻抗接地的系統(tǒng)中,導(dǎo)體對(duì)地短路;——在中性點(diǎn)不接地或諧振接地系統(tǒng)中,發(fā)生一處導(dǎo)體對(duì)地短路故障,該短路故障的計(jì)算不在本標(biāo)準(zhǔn)研究范圍內(nèi)。在中性點(diǎn)不接地或諧振接地系統(tǒng)中,同時(shí)發(fā)生兩個(gè)獨(dú)立單相接地短路故障時(shí),短路電流的計(jì)算參照GB/T15544.4。短路電流和短路阻抗也可通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)、系統(tǒng)分析儀器測(cè)量或通過(guò)數(shù)字計(jì)算機(jī)確定。在現(xiàn)有低壓系統(tǒng)中,能夠在預(yù)期的短路點(diǎn)通過(guò)測(cè)量得到短路阻抗。短路阻抗的計(jì)算通?;陔娏υO(shè)備的額定參數(shù)以及系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這種方法的優(yōu)點(diǎn)是既可應(yīng)用于現(xiàn)有系統(tǒng),也可應(yīng)用于規(guī)劃系統(tǒng)。通常情況下,應(yīng)計(jì)算兩種不同幅值的短路電流:——最大短路電流,用于選擇電氣設(shè)備的容量或額定值;——最小短路電流,用于選擇熔斷器、設(shè)定保護(hù)定值或校核感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。注:假設(shè)三相短路電流是由于三相同時(shí)短路而產(chǎn)生。由于三相不在同一瞬間短路,在短路電流中可能出現(xiàn)較大的非周期分量的研究不屬于不標(biāo)準(zhǔn)范圍。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于受控條件(短路試驗(yàn)站)下人為短路和飛機(jī)、船舶用電氣設(shè)備的短路計(jì)算。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T156—2007額定電壓(IEC60038:2002,MOD)GB/T2900.74—2008(IEC60050(131):2002MOD)GB/T2900.83—2008(IEC60050(151):2001,IDT)GB/T2900.73—2008接地與電擊防護(hù)(IEC60050(195):1998,MOD)GB1984—2003高壓交流斷路器(IEC62271-100:2001,MOD)而不是(IEC60056:1987)GB311.1—1997高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合(IEC60071-11993,NEQ)GB311.1—1997高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合(IEC60071-11993,NEQ)IEC60781:1989,Applicationguideforcalculationofshort-circuitcurrentsinlow-voltageradialsystemsIEC60865-1:1993,Short-circuitcurrents—Calculationofeffects—Part1:DefinitionsandcalculationmethodsGB/T15544.2—三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算第2部分:根據(jù)GB/T15544.1計(jì)算短路電流采用的計(jì)算系數(shù)(IECTR60909-1:1991,IDT)GB/T15544.33GB/T15544計(jì)算短路電流應(yīng)用的電氣設(shè)備數(shù)據(jù)(IECTR360909-2:1992,IDT)GB/T15544.44TR360909-3:1995,IDT)GB/T15544.55(IECTR60909-4:2000,IDT)IEC60949:1988,Calculationofthermallypermissibleshort-circuitcurrents,takingintoaccountnon-adiabaticheatingeffectsIEC60986:1989,Guidetotheshort-circuittemperaturelimitsofelectricalcableswitharatedvoltagefrom1.8/3(3.6)kVto18/30(36)kV定義為實(shí)現(xiàn)本標(biāo)準(zhǔn)目的,應(yīng)用GB/T2900.74中給出的定義和以下定義。shortcircuit兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電部分之間意外或有意的導(dǎo)電通路,使得這些導(dǎo)電部分間的電位差等于或接近于零。line-to-lineshortcircuit兩個(gè)或多個(gè)線(xiàn)路導(dǎo)體之間意外的或有意的導(dǎo)電通路,可伴隨或不伴隨對(duì)地短路。line-to-earthshortcircuit在中性點(diǎn)直接接地或者通過(guò)阻抗接地的系統(tǒng)中,一個(gè)線(xiàn)路導(dǎo)體與大地之間意外或有意的導(dǎo)電通路。short-circuitcurrent在電路中,由于故障或不正確連接造成短路而產(chǎn)生的過(guò)電流。注:需區(qū)別流過(guò)短路點(diǎn)的短路電流和電網(wǎng)支路中的短路電流(見(jiàn)圖3)。預(yù)期(可達(dá)到的)prospective(availableshort-circuitcurrent電源不變,將短路點(diǎn)用阻抗可忽略的理想連接代替時(shí),流過(guò)短路點(diǎn)的電流(見(jiàn)1.1注)。symmetricalshort-circuitcurrent不計(jì)非周期分量時(shí)的預(yù)期(可達(dá)到的)短路電流(見(jiàn)1.3.3)對(duì)稱(chēng)交流分量的有效值。kIk

initialsymmetricalshort-circuitcurrent系統(tǒng)非故障元件的阻抗保持為短路前瞬間值時(shí)的預(yù)期(可達(dá)到的)短路電流(見(jiàn)1.3.3)的對(duì)稱(chēng)交流分量有效值(見(jiàn)圖1和圖2)。kSk

initialsymmetricalshort-circuit(apparent)power3對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"(見(jiàn)1.3.5)與系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓U(見(jiàn)1.3.13)和系數(shù)3

三者相乘的積。k nkk即:S" I"。kkn注:在本標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)稱(chēng)短路視在功率初始值S"不用于計(jì)算。如果S"不考慮以上有關(guān)短路計(jì)算的規(guī)定,如用于I"k kI"kQ計(jì)算電網(wǎng)饋線(xiàn)在Q點(diǎn)的內(nèi)部阻抗,那么該定義應(yīng)采用以下形式:S"kQ

nQkQ 或Z cU2 S"Q nQ kQ短路電流的衰減直流(非周期)分量id

decaying(aperiodic)componentofshort-circuitcurrent短路電流上下包絡(luò)線(xiàn)間的平均值,該值從初始值衰減到零值(見(jiàn)圖1和圖2)。短路電流峰值ip

peakshort-circuitcurrent預(yù)期(可達(dá)到的)短路電流的最大可能瞬時(shí)值(見(jiàn)圖1和圖2)。注:短路電流峰值的大小與短路發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)。三相短路電流峰值ip的計(jì)算只對(duì)會(huì)出現(xiàn)最大短路電流的某相和某一瞬間進(jìn)行。不考慮連續(xù)發(fā)生的故障。三相短路指三相同時(shí)短路。Ib

symmetricalshort-circuitbreakingcurrent在開(kāi)關(guān)設(shè)備的第一對(duì)觸頭分?jǐn)嗨查g,短路電流對(duì)稱(chēng)交流分量在一個(gè)周期內(nèi)的有效值。I

steady-stateshort-circuitcurrent瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束后的短路電流有效值(見(jiàn)圖1和圖2)。I

symmetricallocked-rotorcurrent在額定電壓UrM和額定頻率下,異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的最大對(duì)稱(chēng)電流有效值。equivalentelectriccircuit用理想元件組成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述一個(gè)電路性能的模型。系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓Un

nominalsystemvoltage用于電力系統(tǒng)標(biāo)志的電壓(線(xiàn)電壓),電力系統(tǒng)的某些運(yùn)行特性與此電壓有關(guān)。3等效電壓源cUn3

equivalentvoltagesource為計(jì)算正序系統(tǒng)短路電流,而加于短路點(diǎn)的理想電壓源。在網(wǎng)絡(luò)中,等效電壓源是唯一的有源電壓。電壓系數(shù)cvoltagefactor3等效電壓源與被3

除的系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓Un之比,該值在表1給出。注:鑒于以下原因必須引入電壓系數(shù)c:——電壓隨時(shí)間、地點(diǎn)變化;——變壓器分接開(kāi)關(guān)的變化;——根據(jù)2.3.1計(jì)算短路電流時(shí)忽略負(fù)載與電容;——發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)的超瞬態(tài)特性。E

subtransient

E"ofasynchronousmachined短路瞬間,在超瞬態(tài)電抗X"后起作用的同步電機(jī)對(duì)稱(chēng)內(nèi)電勢(shì)的有效值。dfar-fromgeneratorshortcircuit預(yù)期(可達(dá)到的)短路電流對(duì)稱(chēng)交流分量的值在短路過(guò)程中基本保持不變的短路(見(jiàn)圖1)。near-fromgeneratorshortcircuitk至少有一臺(tái)同步電機(jī)供給短路點(diǎn)的預(yù)期對(duì)稱(chēng)短路電流初始值超過(guò)這臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流兩倍的短路;或異步電動(dòng)機(jī)反饋到短路點(diǎn)的電流超過(guò)不接電動(dòng)機(jī)時(shí)該點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"的5%的短路k(見(jiàn)圖2)。短路點(diǎn)Fshort-circuitimpedancesattheshort-circuitlocationF三相交流系統(tǒng)的正序短路阻抗Z

positive-sequenceshort-circuitimpedanceofathree-phasea.c.system從短路點(diǎn)看的三相交流系統(tǒng)的正序系統(tǒng)的等值阻抗(見(jiàn)2.3.2與圖5a)。三相交流系統(tǒng)的負(fù)序短路阻抗Z2)

negative-sequenceshort-circuitimpedanceofathree-phasea.c.system從短路點(diǎn)看的三相交流系統(tǒng)的負(fù)序系統(tǒng)的等值阻抗(見(jiàn)2.3.2與圖5b)。三相交流系統(tǒng)的零序短路阻抗Z(0)

zero-sequenceshort-circuitimpedanceofathree-phasea.c.system從短路點(diǎn)看的三相交流系統(tǒng)的零序系統(tǒng)的等值阻抗(見(jiàn)2.3.2與圖5c)。三相交流系統(tǒng)的短路阻抗Z

short-circuitimpedanceofathree-phasea.c.systemZ見(jiàn)的簡(jiǎn)略表示符號(hào)。short-circuitimpedanceofelectricalequipment電氣設(shè)備的正序短路阻抗Z

positive-sequenceshort-circuitimpedanceofelectricalequipment(見(jiàn)條款與IEC60909-4)。注:如果負(fù)序阻抗和零序阻抗不可能與正序阻抗混淆時(shí),表示正序阻抗的下標(biāo)可以省略。電氣設(shè)備的負(fù)序短路阻抗Z2)

positive-sequenceshort-circuitimpedanceofelectricalequipment當(dāng)由對(duì)稱(chēng)的負(fù)序電壓系統(tǒng)供電時(shí),線(xiàn)對(duì)中性點(diǎn)電壓同電氣設(shè)備相應(yīng)相的短路電流之比(見(jiàn)條款2與IEC60909-4)。電氣設(shè)備的零序短路阻抗Z(0)

zero-sequenceshort-circuitimpedanceofelectricalequipment當(dāng)用三條并聯(lián)的導(dǎo)線(xiàn)作為電流進(jìn)線(xiàn),第四根導(dǎo)線(xiàn)或大地作為回線(xiàn),設(shè)備由交流電壓供電時(shí),線(xiàn)對(duì)地電壓與電氣設(shè)備相連的一個(gè)相的短路電流之比(見(jiàn)條款2與IEC60909-4)。dXd

subtransientreactanceofasynchronousmachine短路瞬間超瞬態(tài)過(guò)程中的有效電抗。計(jì)算短路電流時(shí),用飽和值。dG注:當(dāng)以歐姆為單位的電抗X"除以同步機(jī)的額定阻抗ZdG

U

SG

時(shí),其標(biāo)幺結(jié)果用小寫(xiě)字母nx"X"Zn

表示。d d G斷路器的最小延時(shí)tmin

minimumtimedelay從短路開(kāi)始至開(kāi)關(guān)設(shè)備第一對(duì)觸頭分離間的最短時(shí)間間隔。注:時(shí)間tmin指瞬動(dòng)繼電器的可能最快動(dòng)作時(shí)間與斷路器的最短分離時(shí)間之和,不包括跳閘機(jī)構(gòu)的可調(diào)延遲時(shí)間。Ith

thermalequivalentshort-circuitcurrent具有與實(shí)際短路電流相同熱效應(yīng)與相同持續(xù)時(shí)間的電流的有效值。該電流可包含最終衰減為零的直流分量。符號(hào)、上角標(biāo)與下角標(biāo)計(jì)算時(shí)可用有名值或相對(duì)值,因此標(biāo)準(zhǔn)中列出的公式?jīng)]有注明單位。用有名值計(jì)算時(shí),本標(biāo)準(zhǔn)都用法定計(jì)量單位。字母下劃一橫線(xiàn)表示復(fù)數(shù),如ZRjX。符號(hào)Aa非周期分量id.c.的初始值復(fù)數(shù)運(yùn)算符αc不平衡短路電流與三相短路電流之比電壓系數(shù)cUn3等效電壓源(有效值)E" 同步電機(jī)的超瞬態(tài)電勢(shì)f 頻率(50Hz)IbIkII"IkILRIrIthidip

對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流(有效值)穩(wěn)態(tài)短路電流(有效值)在復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)端短路時(shí)的穩(wěn)態(tài)短路電流對(duì)稱(chēng)短路電流初始值(有效值)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的對(duì)稱(chēng)電流電氣設(shè)備的額定電流熱等效短路電流短路電流中的非周期分量短路電流峰值K 阻抗校正系數(shù)非周期分量的熱效應(yīng)系數(shù)交流對(duì)稱(chēng)分量的熱效應(yīng)系數(shù)異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)pGpT

發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)范圍變壓器電壓調(diào)節(jié)范圍變壓器的負(fù)載損耗異步電動(dòng)機(jī)的額定功率(

SrMcosrMrM)用于計(jì)算異步電機(jī)開(kāi)斷電流的系數(shù)qn 標(biāo)稱(chēng)截面R和r 電阻有名值和相對(duì)值RGRGfS"SkSrtmin

同步電機(jī)的電阻計(jì)算ip時(shí)的同步電機(jī)的假想電阻對(duì)稱(chēng)短路功率初始值(視在功率)電氣設(shè)備的額定視在功率斷路器最小延時(shí)trTkUmUnUrukrukRuRruXrU)、U(2)、U(0)

變壓器額定變比(分接開(kāi)關(guān)位于主位置tr≥1短路電流持續(xù)時(shí)間設(shè)備最高電壓有效值,線(xiàn)電壓系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓,線(xiàn)電壓(有效值)設(shè)備的額定電壓,線(xiàn)電壓(有效值變壓器額定短路電壓百分?jǐn)?shù)限流電抗器額定短路電壓百分?jǐn)?shù)變壓器額定短路電壓阻性分量百分?jǐn)?shù)變壓器額定短路電壓感性分量百分?jǐn)?shù)正序、負(fù)序與零序電壓X和x 電抗有名值和相對(duì)值XdXqqXdPq

直軸同步電抗和交軸同步電抗考慮勵(lì)磁影響后,在復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)端穩(wěn)態(tài)短路時(shí)的發(fā)電機(jī)計(jì)算電抗X"Xdxdxdsat

X"

直軸超瞬態(tài)電抗和交軸超瞬態(tài)電抗(二者均為飽和值)不飽和同步電抗,相對(duì)值飽和同步電抗,相對(duì)值,為飽和空載短路比的倒數(shù)Z和z 阻抗有名值和相對(duì)值ZkZZ(2)Z(0)

三相交流系統(tǒng)的短路阻抗正序短路阻抗負(fù)序短路阻抗零序短路阻抗短路電流峰值計(jì)算系數(shù) 穩(wěn)態(tài)短路電流的計(jì)算系數(shù)對(duì)稱(chēng)短路開(kāi)斷電流的計(jì)算系數(shù)00 107H/m00電阻率c相位角短路結(jié)束時(shí)的導(dǎo)體溫度01正序參考中性點(diǎn)02負(fù)序參考中性點(diǎn)00零序參考中性點(diǎn)1.4.2下角標(biāo)正序負(fù)序(0) 零序交流d.c. 直流f 假想值k或k3k1k2

三相短路單相短路兩相不接地短路k2EkE2E

兩相接地短路K KTKGKSKSO計(jì)算得到的阻抗max 最大值min 最小值n 標(biāo)稱(chēng)值r 額定值rsl 結(jié)果t 轉(zhuǎn)換值A(chǔ)T 廠用變壓器B 母線(xiàn)接地短路點(diǎn)發(fā)電機(jī)HV 高壓,變壓器高壓繞組LV 低壓,變壓器低壓繞組相線(xiàn)LR 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子La、Lb、Lc 三相交流系統(tǒng)的a、b、c相線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)或異步電動(dòng)機(jī)組斷開(kāi)異步電動(dòng)機(jī)(組)或不考慮異步電動(dòng)機(jī)(組)MV 中壓,變壓器中壓繞組三相交流系統(tǒng)的中性線(xiàn)端,極饋電網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)點(diǎn)限流電抗器發(fā)電機(jī)變壓器組(發(fā)電機(jī)與有載調(diào)壓變壓器)SO 發(fā)電機(jī)變壓器組(發(fā)電機(jī)與固定變比變壓器或無(wú)載調(diào)壓變壓器)變壓器1.4.3上角標(biāo)“ 初始(超瞬態(tài))值‘ 單位長(zhǎng)度電阻或電抗b 短路前短路電流特性:計(jì)算方法概述進(jìn)行完整的短路電流計(jì)算,須確定短路點(diǎn)的電流隨時(shí)間變化的函數(shù),而該函數(shù)與短路前的瞬時(shí)電壓相對(duì)應(yīng)(見(jiàn)圖1、圖2)。Ik" =對(duì)稱(chēng)短路電流初始值Ikip =短路電流峰值Ik =短路電流穩(wěn)態(tài)值id.c.=短路電流的非周期(直流)分量A =非周期分量初始值圖1遠(yuǎn)端短路時(shí)的短路電流示意圖" =對(duì)稱(chēng)短路電流初始值Ikip =短路電流峰值IkIk =短路電流穩(wěn)態(tài)值id.c.=短路電流的非周期(直流)分量A =非周期分量初始值圖2近端短路時(shí)的短路電流示意圖實(shí)際上,絕大多情況下無(wú)需這樣確定短路電流。從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā),特別值得注意的是短路電流對(duì)稱(chēng)交流分量與短路后瞬間出現(xiàn)的短路電流峰值ip。ip在電壓過(guò)零點(diǎn)短路的情況下出現(xiàn),其值與頻fX/R有關(guān),還與交流分量的衰減有關(guān)。在網(wǎng)狀電網(wǎng)中,有若干個(gè)非周期分量衰減時(shí)間常數(shù),因此在計(jì)算ip和id.c.時(shí)不可能給出計(jì)算精度高的簡(jiǎn)易方法。在本標(biāo)準(zhǔn)4.3中,給出了ip的推薦計(jì)算方法,并且具有足夠的準(zhǔn)確度。計(jì)算假設(shè)計(jì)算最大與最小短路電流時(shí)都應(yīng)以下面條件為基礎(chǔ):?jiǎn)蜗嘟拥囟搪肥冀K保持單相接地短路;電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不隨短路持續(xù)時(shí)間變化;KT;不計(jì)電弧的電阻;除了零序系統(tǒng)外,忽略所有線(xiàn)路電容、并聯(lián)導(dǎo)納、非旋轉(zhuǎn)型負(fù)載。盡管這些假定對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)講不是嚴(yán)格成立,但是可以給出準(zhǔn)確度能普遍接受的結(jié)果。對(duì)于圖3所示的平衡短路和不平衡短路,可用對(duì)稱(chēng)分量法計(jì)算其短路電流。一級(jí)或次級(jí)電網(wǎng)中的設(shè)備阻抗應(yīng)除以或乘以變壓器額定變比tr行轉(zhuǎn)換。采用標(biāo)幺制時(shí),若系統(tǒng)中每臺(tái)變壓器的變比滿(mǎn)足UrTHV/UrTLVUnHV/UnLV,則沒(méi)有必要進(jìn)行轉(zhuǎn)換,但通常情況下該條件不能滿(mǎn)足(見(jiàn)GB/T15544.3與GB/T15544.5中的示例)。圖3a三相短路 圖3b兩相短路 圖3c兩相接地短路 圖3d單相接地短路注:圖中箭頭方向?yàn)槿我膺x定的電流流向。圖3短路類(lèi)型及短路電流計(jì)算方法短路點(diǎn)等效電壓源對(duì)于遠(yuǎn)端和近端短路都可用一等效電壓源計(jì)算短路電流。用等效電壓源計(jì)算短路電流時(shí),短路點(diǎn)3用等效電壓源cUn/3

代替,該電壓源為網(wǎng)絡(luò)的唯一的電壓源,其他電源,如同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和饋電網(wǎng)絡(luò)的電勢(shì)都視為零,并以自身內(nèi)阻抗代替。用等效電壓源計(jì)算短路電流時(shí),可不考慮非旋轉(zhuǎn)負(fù)載的運(yùn)行數(shù)據(jù)、變壓器分接頭位置和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式,無(wú)需進(jìn)行關(guān)于短路前各種可能的潮流分布的計(jì)算。除零序網(wǎng)絡(luò)外,線(xiàn)路電容和非旋轉(zhuǎn)負(fù)載的并聯(lián)導(dǎo)納都可忽略。計(jì)算近端短路時(shí),對(duì)于發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)變壓器組的發(fā)電機(jī)和變壓器的阻抗應(yīng)用修正后的值。同步電機(jī)用超瞬態(tài)阻抗,異步電動(dòng)機(jī)用堵轉(zhuǎn)電流算出的阻抗。在計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流時(shí),才需考慮同步電機(jī)同步電抗和其勵(lì)磁頂值。3除等效電壓源法外,如果能得到同樣的計(jì)算精度,不排除在特殊情況下,用特殊計(jì)算方法,如疊加法或其它精確計(jì)算方法。3圖4為一單側(cè)電源饋電并用等效電壓源計(jì)算短路網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)算例。等效電壓源cUn/壓系數(shù)c根據(jù)表1選用,計(jì)算最大值用最大電壓系數(shù),最小值用最小電壓系數(shù)。

中的電圖4a系統(tǒng)圖圖4b系統(tǒng)正序等效電路圖注:正序系統(tǒng)的阻抗編號(hào)(1)省略,01標(biāo)出正序系統(tǒng)的參考中性點(diǎn)。饋電網(wǎng)絡(luò)與變壓器阻抗為相對(duì)于LV側(cè)的阻抗,并且后者經(jīng)過(guò)系數(shù)KT修正。k圖4由等效電壓源計(jì)算對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"的示意圖k表1電壓系數(shù)標(biāo)稱(chēng)電壓Un電壓系數(shù)cmax1)cmin低壓100VUn1000V1.053)1.104)0.95(GB/T156,表1)中壓1VUn35V(GB/T156,表3)1.101.00高壓35VUn2)(GB/T156,表4、表5)1.101.00cmaxUn不宜超過(guò)電力系統(tǒng)設(shè)備的最高電壓Um;cmaxUnUmcminUn0.90Um;3)1.05應(yīng)用于允許電壓偏差為+6%的低壓系統(tǒng),如380V/400kV;4)1.10應(yīng)用于允許電壓偏差為+10%的低壓系統(tǒng)。對(duì)稱(chēng)分量法的應(yīng)用計(jì)算三相交流系統(tǒng)中由平衡或不平衡短路產(chǎn)生的短路電流時(shí),應(yīng)用對(duì)稱(chēng)分量法可以使計(jì)算過(guò)程大大簡(jiǎn)化。用對(duì)稱(chēng)分量法時(shí),假定電氣設(shè)備具備平衡的結(jié)構(gòu),從而系統(tǒng)阻抗平衡,對(duì)于不換位線(xiàn)路,短路電流計(jì)算結(jié)果也具有可接受的精度。II(2)I(0)LaILaILbILc計(jì)算如下:

ILaI(1)I(2)I(0)I I aI aI Lb (2) (0)I I aI aI Lc (2) (0)

(1a)(1b)(1c)a1j 3;2 2

a21j 2 2

(2)本標(biāo)準(zhǔn)涉及以下類(lèi)型的不平衡短路:兩相間短路;兩相接地短路;單相接地短路。FFF5a5bF點(diǎn)的正序或負(fù)序短路阻抗ZZ(2)。旋轉(zhuǎn)設(shè)備的正序和負(fù)序阻抗可能不相等,在計(jì)算遠(yuǎn)端短路時(shí),通常令Z(1)=Z(2)。(5c即可確定FZ(0)。5aZ(1)5bZ(2)5cZ(0)圖5短路點(diǎn)F處三相交流系統(tǒng)的短路阻抗計(jì)算中、高壓電力系統(tǒng)中不平衡短路電流時(shí),在如下情況下應(yīng)該考慮線(xiàn)路零序電容和零序并聯(lián)導(dǎo)納:中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)諧振接地系統(tǒng)或接地系數(shù)高于1.4的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。在計(jì)算低壓電網(wǎng)的短路電流時(shí),在正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)中可忽略線(xiàn)路(架空線(xiàn)路和電纜)的電容。在中性點(diǎn)接地的電力系統(tǒng)中,在不計(jì)線(xiàn)路零序電容情況下,短路電流計(jì)算值要比實(shí)際短路電流略大。其差值與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有關(guān)。除了特殊情況外,零序短路阻抗與正序短路阻抗、負(fù)序短路阻抗不等。最大短路電流計(jì)算最大短路電流時(shí),須考慮以下條件:選用表1中的最大短路電流系數(shù)cmax;選擇電網(wǎng)結(jié)構(gòu)(包括恰當(dāng)?shù)慕猸h(huán)方案),考慮電廠與饋電網(wǎng)絡(luò)可能的最大貢獻(xiàn);用等值阻抗ZQ等值外部網(wǎng)絡(luò)時(shí),應(yīng)使用最小值;與第3.8和3.9條款情況相符情況下,應(yīng)計(jì)及電動(dòng)機(jī)影響;線(xiàn)路電阻采用20℃RL20。最小短路電流計(jì)算最小短路電流時(shí),須考慮以下條件:選用表1中的最小短路電流電壓系數(shù)cmin;選擇電網(wǎng)結(jié)構(gòu),考慮電廠與饋電網(wǎng)絡(luò)可能的最小貢獻(xiàn);不計(jì)電動(dòng)機(jī)影響;RLRL20的關(guān)系可由式(3)確定。RL1c20CRL20

(3)式中RL20c

導(dǎo)線(xiàn)在20℃時(shí)的阻值;短路結(jié)束時(shí)的導(dǎo)線(xiàn)溫度,℃;銅、鋁和鋁合金的溫度系數(shù),取0.004/℃。注:關(guān)于c,見(jiàn)IEC60865-1、IEC60949與IEC60986。電氣設(shè)備的短路阻抗概述Z)Z(2)U(0),共用線(xiàn)流過(guò)三倍零序電流3I(0)Z(0)U(0)/I(0)。計(jì)算發(fā)電機(jī)(G)、變壓器(T)、發(fā)電機(jī)變壓器組(S)KGKT以及KS或者KSO。注:引入阻抗校正系數(shù)的示例在GB/T15544.5中給出。饋電網(wǎng)絡(luò)阻抗kQ如圖6aQIkQ

,則Q點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)ZQ(正序短路阻抗)宜由式(4)ZQ

3I3I"kQ

(4)如果RQ/XQ已知,則XQ應(yīng)按照下式計(jì)算:ZQ11R/XQ Q2

(5)ZQt

Z

/t

Z

ZTLVKTr圖6a無(wú)變壓器 圖6b有變壓圖6饋電網(wǎng)絡(luò)及其等效電路示意圖rkQ如圖6bQIkQ

,則Q點(diǎn)的正序網(wǎng)絡(luò)阻抗歸算到變壓器低壓側(cè)的值ZQt可由下式確定。Z cUZ 3I"kQt3I"kQtr

(6)式中UnQI"IkQ

Q點(diǎn)的系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓;流過(guò)Q點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值;c 1;tr 分接開(kāi)關(guān)在主分接位置時(shí)的變壓器額定變比。若電網(wǎng)電壓在35kV以上時(shí),網(wǎng)絡(luò)阻抗可視為純電抗(略去電阻),ZQ0jXQ。計(jì)算中若RQ0.1XQXQ0.995ZQ計(jì)算。kQIkQ

"kQ

應(yīng)由供電公司提供或根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到。根據(jù)變壓器的繞組連接方式和中性點(diǎn)接地方式,有時(shí)需考慮饋電網(wǎng)絡(luò)的零序等值阻抗。注:示例見(jiàn)GB/T15544.5表1的第6、8項(xiàng)。變壓器的阻抗雙繞組變壓器的阻抗Z

RTjXT按下式計(jì)算u U2Z krrT

(7)T 100%

SrTu U2 PR RrrTkrT

(8)3I2T 3I2

SrT rTZ2R2Z2R2T T式中UrTIrT

變壓器高壓側(cè)或低壓側(cè)的額定電壓;變壓器高壓側(cè)或低壓側(cè)的額定電流;SrTukruRr

變壓器負(fù)載損耗;阻抗電壓,%;電阻電壓,%。電阻分量uRr能夠根據(jù)變壓器流過(guò)額定電流IrT時(shí)的繞組總損耗PkrT計(jì)算得到。RT/XT通常隨著變壓器容量的增大而減小。計(jì)算大容量變壓器短路阻抗時(shí),可略去繞組中的電阻,只計(jì)電抗,只是在計(jì)算短路電流峰值或非周期分量時(shí)才計(jì)及電阻。Z

jXT

Z(1)Z(2)所必需的數(shù)據(jù),可從設(shè)備銘牌值獲得。零序短路阻抗Z(0)T

R(0)TjX(0)T可從銘牌值或設(shè)備制造廠得到。注:作為網(wǎng)絡(luò)變壓器或者電廠升壓變的雙繞組變壓器實(shí)際數(shù)據(jù)在GB/T15544.3中給出。用于計(jì)算不對(duì)稱(chēng)短路的零序阻抗在GB/T15544.5中給出。三繞組變壓器的阻抗圖7ZHZMZL,按下式計(jì)算(換算到H側(cè))u u U2ZHM

RrHMjXrHM rTH

(L側(cè)開(kāi)路(10a)100%

100%

SrTHMu u U2ZHLRrHLjXrHLrTH

(M側(cè)開(kāi)路(1b)100%

100%

SrTHLu u U2ZMLRrMLjXrMLrTH

(H側(cè)開(kāi)路(10c)其中 u

100%u2u2u2kr Rr

100%

SrTML代入下式可得

Z 1ZH 2 Z 1ZM 2

ZHLZ

ZMLZHL

(11a)(11b)Z 1ZL 2 HL式中

Z

ZHM

(11c)UrTHSrTHMSrTHLSrTMLuRrHM和uuRrHL和uXrHLuRrML和uXrML

變壓器額定電壓H、M間的額定容量;H、L間的額定容量;M、L間的額定容量;H、M間的電阻電壓和電抗電壓,%;H、L間的電阻電壓和電抗電壓,%;M、L間的電阻電壓和電抗電壓,%。三繞組變壓器的零序阻抗可從制造廠獲得。注:三繞組變壓器阻抗示例見(jiàn)GB/T15544.3。更多信息見(jiàn)GB/T15544.5。圖7a繞組連接符號(hào) 圖7b等效電路圖(正序系統(tǒng)圖7三繞組變壓器網(wǎng)絡(luò)變壓器的阻抗校正系數(shù)網(wǎng)絡(luò)變壓器是指聯(lián)接兩個(gè)或多個(gè)不同電壓等級(jí)電網(wǎng)的變壓器,區(qū)別于發(fā)電機(jī)變壓器組中的升壓變壓器。對(duì)于有載調(diào)節(jié)或不可有載調(diào)節(jié)分接頭的雙繞組變壓器,計(jì)算短路阻抗時(shí)應(yīng)在式(7)~式(9)中KTZ

KTZTZ

RTjXT。KT0.95

cmax10.6xT

(12a)xT

xTXT

/SrT

c 根據(jù)表1由變壓器低壓側(cè)電網(wǎng)的標(biāo)稱(chēng)電壓max決定。該校正系數(shù)不應(yīng)用于發(fā)電機(jī)變壓器組中的升壓變壓器(見(jiàn)第3.7款)。maxK UnT Ub

1

cmaxb/I

sinb

(12b)T T rT T式中cmax

根據(jù)表1由網(wǎng)絡(luò)變壓器低壓側(cè)電網(wǎng)的標(biāo)稱(chēng)電壓決定;xT XT

/SrT;Ub 短路前最高運(yùn)行電壓;ITb 短路前最高運(yùn)行電流;ITTb 短路前的功率因數(shù)角。T雙繞組變壓器的負(fù)序短路阻抗和零序短路阻抗也應(yīng)引入該校正系數(shù)。變壓器中性點(diǎn)接地阻抗ZN無(wú)需引入該校正系數(shù),直接取3ZN接入零序網(wǎng)絡(luò)即可。KTHMKTHLKTML三個(gè)阻抗校正系數(shù):

KTHMK

0.95

cmax10.6xcmax

THM

(13a)(13b)THL

10.6x

THLKTML

0.95

cmax10.6x

TML

(13c)再由式(10)確定的阻抗ZHMZHLZML,計(jì)算校正后的阻抗值ZHMK

KTHMZHM、Z

KLZLZMLKLZML(ZKZMKZK。三繞組變壓器的負(fù)序短路阻抗和零序短路阻抗也應(yīng)引入該校正系數(shù)。變壓器中性點(diǎn)接地阻抗不需要校正。GB/T15544.514~7Z(0H、Z(0MZ(0LZHZMZL(13)的校正系數(shù)應(yīng)用于負(fù)序、零序等值電路的實(shí)例在GB/T15544.52.2于pT位置時(shí)的短路電壓uk與處于pT位置時(shí)的短路電壓uk均明顯大于ukrKT。架空線(xiàn)和電纜的阻抗架空線(xiàn)和電纜的正序短路阻抗ZLRLjXL可按導(dǎo)線(xiàn)有關(guān)參數(shù)計(jì)算,如導(dǎo)體截面積和中心距。正序阻抗Z(1)R(1)jX(1)和零序阻抗Z(0)R(0)jX(0)的測(cè)量,見(jiàn)GB/T15544.5。有時(shí)可通過(guò)R(0)L/RL和X(0)L/XL比率估算零序阻抗(見(jiàn)GB/T15544.3)。高、低壓電纜的正序和零序阻抗Z(1)、Z(0)的大小與國(guó)家的制造工藝水平和標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),相關(guān)數(shù)值可參見(jiàn)GB/T15544.3,或從手冊(cè)或制造廠給出的數(shù)據(jù)中得到。導(dǎo)線(xiàn)溫度高于20℃時(shí),按式(3)計(jì)算電阻。導(dǎo)線(xiàn)平均溫度20R'q,用下式計(jì)L n算:R'

(14)qLqn式中材料電阻率,mm2/m,銅:1/54,鋁:1/34,鋁合金:1/31;nq mm2。nL對(duì)于換位架空線(xiàn),單位長(zhǎng)度的電抗X',可按下式計(jì)算:LX'2f

0

lndf1

lnd

(15a)rrL rr

04n 式中3dLaLbdLbLc3dLaLbdLbLcdLcLannrRn10r 單導(dǎo)線(xiàn)時(shí)指導(dǎo)線(xiàn)的半徑分裂導(dǎo)線(xiàn)時(shí),r 其中RnnrRn10導(dǎo)線(xiàn)半徑(GB/T;n 1;00 104H/km。0050z(15a化簡(jiǎn)為式(5。X'

1 dL 0.0628 ln 4n r

/km (15b) 限流電抗器的阻抗nU假設(shè)電抗器為幾何對(duì)稱(chēng),它們的正序、負(fù)序和零序阻抗相等。nU100% 3I100% 3IrR

ukR

且RRXR

(16)式中ukRIrRUn

額定阻抗電壓,銘牌值給出,%;額定電流,銘牌值給出;系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓。同步電機(jī)的阻抗同步發(fā)電機(jī)Gd在部分工業(yè)電網(wǎng)或低壓電網(wǎng)中,發(fā)電機(jī)不經(jīng)過(guò)變壓器,而是直接接入電網(wǎng)。這種情況下,計(jì)算對(duì)稱(chēng)短路電流初始值時(shí),發(fā)電機(jī)正序阻抗應(yīng)按式(17)計(jì)算。GdZGK

KGZG

KG

jX"

(17)其中校正系數(shù)

KG

UnU

cmaxdrG1x"sindrG

(18)式中dcmaxUnUrGZGKd

最大電壓系數(shù);系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓;經(jīng)過(guò)校正的超瞬態(tài)阻抗;ZG Z

RG

jX";

IrG和UrG

的夾角;3x" 發(fā)電機(jī)的相對(duì)電抗,即x"X"/Z X"2/S 。3d d d rG d rG rG圖8額定工況下同步發(fā)電機(jī)的相角圖引入式(18)的校正系數(shù)KG是因?yàn)橛玫刃щ妷涸碿Un/

3代替了同步發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)電抗后的超3瞬態(tài)電勢(shì)E"(見(jiàn)圖8)。計(jì)算比較準(zhǔn)確的峰值電流ip時(shí),可采用以下假想電阻RGf:U >1kV、S ≥100MVA的發(fā)電機(jī),R 0.05X";rG rG Gf dU >1kV、S <100MVA的發(fā)電機(jī),R 0.07X";rG rG Gf dU <1kV的發(fā)電機(jī),R 0.15X"。rG Gf d除了非周期分量的衰減外,系數(shù)0.05、0.07和0.15的選取還計(jì)及短路后第一個(gè)半周波內(nèi)對(duì)稱(chēng)短路電流分量的衰減。無(wú)需考慮溫度對(duì)RGf的影響。注:RGf只用于計(jì)算峰值短路電流ip,不能用于式(64)計(jì)算短路電流的非周期分量id.c.。同步發(fā)電機(jī)定子的有效電阻通常比給定的RGf小得多,計(jì)算id.c.應(yīng)采用廠家提供的RG值。如果發(fā)電機(jī)端電壓與UrGU

UrG1pG代替式(18)中的UrG。同步發(fā)電機(jī)負(fù)序短路阻抗,也應(yīng)引入式(18)確定的校正系數(shù)KG,即:Z(2)GK

KG

R(R

(

K

Z(2)G

KGZG

KG

jX"

(19)GdG如果X"與X"不相等,則應(yīng)使用X X"X"/2。GdGd q (2)G d q K R jXZ(0)GK

G (0)G (0)G

(20)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)阻抗不需校正。在發(fā)電機(jī)低勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)(如系統(tǒng)中含有電纜或長(zhǎng)架空線(xiàn)路、抽水蓄能電站等),計(jì)算最小短路電流,需特殊考慮,其計(jì)算方法不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(見(jiàn)GB/T15544.2中第2.2.1條)。調(diào)相機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)計(jì)算對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"、短路電流峰值i、對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流I與短路電流穩(wěn)態(tài)值I時(shí),調(diào)相k p b k機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的處理方法相同。同步電動(dòng)機(jī)如果采用了電壓調(diào)節(jié)器,則其處理方法與同步發(fā)電機(jī)相同;如果未采用電壓調(diào)節(jié)器,則需另外考慮。發(fā)電機(jī)變壓器組的阻抗分接頭可有載調(diào)節(jié)的發(fā)變組rG計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器組的短路阻抗(見(jiàn)圖11c)。rGZSKS

t2Z

ZTHV

(21)U其中,校正系數(shù)U

U2UUKS 2UrG

2rTLV2rTHV

1x"1x"xsind TrGU

(22)式中ZS 發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)的短路阻抗校正值;Z 發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)阻抗Z RjX"(無(wú)校正系數(shù)K;G G G d GZUnQUrGrG

變壓器歸算到高壓側(cè)的短路阻抗;發(fā)電機(jī)額定電壓;IrG和UrG

3的夾角;3x" 發(fā)電機(jī)的相對(duì)電抗,即x"X"/Z X"2/S ;d d d rG d rG rGxT

XT

/SrT;rTtr trrT

UrTHV/UrTLV。Q若長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虼_定變壓器高壓側(cè)最低運(yùn)行電壓滿(mǎn)足UQ

U

,則式(22)中的U2可用U用UQ

U

替代。另外,若需計(jì)算流過(guò)變壓器的最大局部短路電流,則仍用原式(22)。若發(fā)電機(jī)機(jī)端運(yùn)行電壓UG恒大于UrG,則應(yīng)用UGmaxUrG1pG代替式(22)中的UrG,例如取pG0.05。在發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)條件下,式(22)校正系數(shù)KS適用于計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器組的正序、負(fù)序和零序短路阻抗。變壓器中性點(diǎn)接地阻抗無(wú)需校正。在發(fā)電機(jī)欠勵(lì)條件下(特別在抽水蓄能電廠),計(jì)算不對(duì)稱(chēng)接地故障(圖3c與圖3d)的短路電流時(shí),按照式(22)確定的KS可能得到非保守的結(jié)果。此時(shí)可考慮其它計(jì)算方法,如疊加法。計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)短路時(shí),無(wú)需考慮發(fā)電廠內(nèi)由輔助變壓器供電的異步電動(dòng)機(jī)的影響。注:GB/T15544.5中有相關(guān)信息。分接頭不可有載調(diào)節(jié)的發(fā)變組rG發(fā)電機(jī)變壓器組不能有載調(diào)節(jié)分接頭情況下,計(jì)算變壓器高壓側(cè)的短路電流,應(yīng)使用以下公式計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器組的短路阻抗(見(jiàn)圖11c)。rGZSO

K

t2Z

ZTHV

(23)其中,校正系數(shù)KSO

U

UnQ

UrTLVU

cmaxdrG1x"sindrG

(24)式中ZSO

不能有載調(diào)節(jié)分接頭的發(fā)電機(jī)變壓器組折算到高壓側(cè)的短路阻抗校正值;Z 發(fā)電機(jī)超瞬態(tài)阻抗Z RjX"(無(wú)校正系數(shù)K;G G G d GZUnQUrGrG

變壓器歸算到高壓側(cè)的短路阻抗;發(fā)電機(jī)額定電壓;IrG和UrG

3的夾角;3x" 發(fā)電機(jī)的相對(duì)電抗,即x"X"/Z X"2/S ;d d d rG d rG rGxT

XT

/SrT;tr1

rTtrrT

UrTHV/UrTLV。當(dāng)變壓器采用無(wú)載分接開(kāi)關(guān),并將分接頭長(zhǎng)期置于非主位置時(shí)使用1pT。需計(jì)算流經(jīng)變壓器的最大短路電流時(shí),取1pT。KSO無(wú)需校正。該校正系數(shù)不受短路前發(fā)電機(jī)的過(guò)勵(lì)或欠勵(lì)運(yùn)行條件影響。計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)短路時(shí),無(wú)需考慮發(fā)電廠內(nèi)由輔助變壓器供電的異步電動(dòng)機(jī)的影響。異步電動(dòng)機(jī)概述中壓或低壓異步電動(dòng)機(jī)貢獻(xiàn)初始對(duì)稱(chēng)短路電流I"、峰值短路電流i、對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流I;不平衡k p b短路時(shí),也會(huì)貢獻(xiàn)穩(wěn)態(tài)短路電流Ik。計(jì)算最大短路電流時(shí)應(yīng)考慮中壓異步電動(dòng)機(jī)的影響(見(jiàn)第2.4、2.5條款)。發(fā)電廠輔助設(shè)備、化工工業(yè)電網(wǎng)、煉鋼工業(yè)電網(wǎng)等系統(tǒng)中的低壓異步電動(dòng)機(jī)也應(yīng)考慮。I

的5%時(shí),異步電動(dòng)機(jī)的影響可以忽略。

I

kM0.01IkM

(25)式中II"IkM

由短路點(diǎn)所在網(wǎng)絡(luò)直接供電(不經(jīng)過(guò)變壓器)的電動(dòng)機(jī)額定電流之和;無(wú)電動(dòng)機(jī)時(shí)的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值。計(jì)算短路電流時(shí),按照電路圖或工藝流程,不會(huì)同時(shí)投入的中、低壓電動(dòng)機(jī)應(yīng)予以忽略。Z

RM

jXM由下式計(jì)算:ZM

I

1/I

UrM3I3I

I

1/I

U2rMSrM

(26)式中UrM

電動(dòng)機(jī)額定電壓;IrMSrM

電動(dòng)機(jī)額定電流;SrM

M/McosM;ZMILR/IrM轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)電流與電動(dòng)機(jī)額定電流之比。若RM/XM已知,則按下式計(jì)算XMZM11R /XM M2

(27)關(guān)于RM/XM,可參考以下數(shù)據(jù):RM/XRM/X

0.100.15

1MW的中壓電動(dòng)機(jī);1MW的中壓電動(dòng)機(jī);RM/XM0.42,適用于電纜連接的低壓電動(dòng)機(jī)群。根據(jù)4.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的零序阻抗,必要時(shí)(見(jiàn)第4.7條款)可從廠家獲得。通過(guò)變壓器接入網(wǎng)絡(luò)的異步電動(dòng)機(jī)直接通過(guò)雙繞組變壓器接入電網(wǎng)的中壓、低壓異步電動(dòng)機(jī),在滿(mǎn)足以下條件時(shí),可以忽略對(duì)供電連接點(diǎn)Q(見(jiàn)圖9)短路電流的貢獻(xiàn)。

PrMSrT

SrT0.3I"nQkQ

(28)式中SrTI"IkQUnQ

給電動(dòng)機(jī)直接供電的變壓器額定容量之和;Q點(diǎn)對(duì)稱(chēng)短路電流初始值;Q點(diǎn)的系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓。圖9估算異步電機(jī)對(duì)總短路電流貢獻(xiàn)的示例低壓電動(dòng)機(jī)通常通過(guò)不同長(zhǎng)度與截面的電纜與母線(xiàn)連接。為簡(jiǎn)化計(jì)算,多臺(tái)電動(dòng)機(jī)及其連接電纜可合并為單臺(tái)等效電動(dòng)機(jī)(見(jiàn)圖9中的M4)。對(duì)于等效異步電動(dòng)機(jī),可以參考以下數(shù)據(jù):ZMIrMILR/I

按照式(26)計(jì)算的阻抗;被等效的所有電動(dòng)機(jī)額定電流之和;5;RM/XM

0.42,從而

1.3;PrM/p單對(duì)極額定功率,若任何數(shù)據(jù)未知,可取0.05MW,其中p為極對(duì)數(shù)。如圖9所示母線(xiàn)B上的短路,如果滿(mǎn)足I

,則可以忽略低壓電動(dòng)機(jī)組M4貢獻(xiàn)的短路rM4 kT3電流其中,I 為等效電動(dòng)機(jī)M4的額定電流;I

為沒(méi)有等效電動(dòng)機(jī)M4情況下,變壓器T3低壓側(cè)rM4 kT3的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值。若中壓網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路(圖9所示短路點(diǎn)Q或A),為根據(jù)式(26)簡(jiǎn)化計(jì)算ZM,可用T3變壓器低壓側(cè)額定電流IrT3LV代替等效電動(dòng)機(jī)M4的額定電流IrM4。對(duì)于三相繞組變壓器,不允許按照等式(28)進(jìn)行估算。靜止變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)k只有在發(fā)生三相短路,且短路瞬間利用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和靜止變頻器進(jìn)行反饋制動(dòng)(短暫的逆變運(yùn)行),才計(jì)及靜態(tài)變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(如軋鋼機(jī)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī))對(duì)對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"和短k路電流峰值ip的反饋影響。不計(jì)對(duì)開(kāi)斷電流Ib和穩(wěn)態(tài)短路電流Ik的影響。計(jì)算短路電流時(shí),靜止變頻器供電的電動(dòng)機(jī)與常規(guī)異步電動(dòng)機(jī)的處理方法相同。計(jì)算時(shí)使用以下數(shù)據(jù):ZMUrMIrMILR/I

按照式(26)計(jì)算的阻抗;靜止變頻器變壓器電網(wǎng)側(cè)額定電壓,沒(méi)有變壓器時(shí),取靜止變頻器額定電壓;靜止變頻器壓器電網(wǎng)側(cè)額定電流,沒(méi)有變壓器時(shí),取靜止變頻器額定電流;3;RM/XM

0.10,X

0.995ZM。計(jì)算短路電流時(shí)不考慮其他類(lèi)型的靜止變頻器。電容與非旋轉(zhuǎn)負(fù)載第2章給出的計(jì)算方法,允許忽略線(xiàn)路電容、并聯(lián)導(dǎo)納及非旋轉(zhuǎn)負(fù)載的影響,零序系統(tǒng)除外。計(jì)算峰值短路電流時(shí),無(wú)論短路何時(shí)發(fā)生,并聯(lián)電容器的放電電流都可忽略。對(duì)于串聯(lián)補(bǔ)償電容器,如果配備與之并聯(lián)的限壓保護(hù)裝置,并且在發(fā)生短路時(shí)動(dòng)作,則計(jì)算短路電流時(shí)也可忽略串聯(lián)補(bǔ)償電容器的影響。在高壓直流輸電系統(tǒng)中,計(jì)算交流系統(tǒng)短路電流時(shí)應(yīng)特別考慮電容器組與濾波器的影響。短路電流計(jì)算概述遠(yuǎn)端短路情況下,可認(rèn)為短路電流為以下兩個(gè)分量之和:交流分量,短路期間幅值恒定;A,最終衰減為零。圖1為遠(yuǎn)端短路時(shí)短路電流示意圖。對(duì)稱(chēng)交流分量I"、I和I均為有效值,且大小幾乎相等。k b k在圖4所示經(jīng)變壓器單饋入短路的系統(tǒng)中,如果變壓器電抗XTLVK與電源等值電抗XQt滿(mǎn)足X

2XQtXQt根據(jù)3.2XTLVK

KTXTLV根據(jù)3.3計(jì)算。近端短路情況下,可認(rèn)為短路電流為以下兩個(gè)分量之和:交流分量,短路期間幅值衰減;A,最終衰減為零。(發(fā)電機(jī)附近短路與/或電動(dòng)機(jī)附近短路饋入的短路I和峰值短路電流iI和k p b穩(wěn)態(tài)短路電流I。這種情況下,對(duì)稱(chēng)短路開(kāi)斷電流I小于初始對(duì)稱(chēng)短路電流I"。通常,穩(wěn)態(tài)短路電k b k流Ik小于對(duì)稱(chēng)短路開(kāi)斷電流Ib。圖2本標(biāo)準(zhǔn)研究范圍內(nèi)。短路電流非周期分量id.c.根據(jù)4.4進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算初始對(duì)稱(chēng)短路電流時(shí),可取Z(2)Z(1)。導(dǎo)致最高短路電流的短路方式,取決于系統(tǒng)的正序、負(fù)序與零序阻抗值。圖10為Z(1)、Z(2)、Z(0)阻抗角相等情況下,造成最大短路電流的短路方式示意圖。該圖用于定性分析,不能取代計(jì)算。圖10最大短路電流的短路方式計(jì)算短路點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"、對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流I與穩(wěn)態(tài)短路電流I時(shí),可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)k b k將系統(tǒng)等值為短路點(diǎn)的短路阻抗Zk。但該方法不能用于計(jì)算短路電流峰值ip,計(jì)算ip需區(qū)分電網(wǎng)有無(wú)并行支路(見(jiàn)4.3.1.1和4.3.1.2)。對(duì)于采用熔斷器或限流斷路器保護(hù)的變電站,首先計(jì)算無(wú)保護(hù)裝置時(shí)的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值。由計(jì)算得到的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值與熔斷器或限流斷路器的特性曲線(xiàn)確定開(kāi)斷電流。以此作為下游變電站的峰值短路電流。短路點(diǎn)可有一個(gè)或多個(gè)饋入源,如圖11、圖12和圖14所示。在計(jì)算輻射狀電網(wǎng)對(duì)稱(chēng)短路時(shí),每個(gè)電源饋入的短路電流可獨(dú)立計(jì)算(圖12或圖13),因此計(jì)算最為簡(jiǎn)單。對(duì)于電源分布在網(wǎng)狀電網(wǎng),如圖14所示,以及所有情況下的不對(duì)稱(chēng)短路,則有必要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)計(jì)算短路點(diǎn)的短路阻抗Z(1)Z(2)和Z(0)。kI"kZ(0)ZZ(2)路時(shí),Z 可能低于Z 。這種情況下,最高初始對(duì)稱(chēng)短路電流為兩相短路接地時(shí)的電流I" (見(jiàn)(0)

(1)

kE2E圖11,Z(2)/Z1Z(2)/Z(0)1)。三相短路3通常情況下,三相短路時(shí)采用等效電壓源cUn/3

Z

RkjXk通過(guò)等式(29)k計(jì)算對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"。k

kI"k

cUn

3Zk33Zk3R2X2k k

(29)3等效電壓源cUn3

施加在短路點(diǎn)(見(jiàn)圖4),電壓系數(shù)c按表1確定。單饋入短路由單一電源饋入的遠(yuǎn)端短路(圖11a),可應(yīng)用式(29)計(jì)算短路電流。其中RkRQtRTKRLXkXQtXTKXL

(30)(31)RkXk分別為圖11aRL路電阻,即導(dǎo)體溫度為20℃時(shí)的導(dǎo)線(xiàn)電阻。Z

RTKjXTK

KTTjXT(((()得到。校正系數(shù)KT由式(12)或式(13)計(jì)算。圖11a通過(guò)變壓器由電網(wǎng)饋電的三相短路圖11b由單臺(tái)發(fā)電機(jī)饋電的三相短路(無(wú)變壓器)圖11c由發(fā)電機(jī)變壓器組饋電的三相短路(帶載或不帶載分接開(kāi)關(guān)變壓器)圖11單電源饋電的三相短路示例若電阻Rk小于0.3Xk,可忽略。饋電網(wǎng)絡(luò)阻抗ZQtRQtjXQt折算到變壓器短路點(diǎn)側(cè)(圖4中為L(zhǎng)V側(cè))。11b11c(見(jiàn)3.6.與3.ZLRLjXL串聯(lián)。圖11b中的短路阻抗為

ZkZGK

Z

KG

jX"Z

(32)GdrLGL圖11c中的短路阻抗為GdrLGL

ZkZS

Z

KS

t2Z

Z

Z

(33)ZGK(17)ZS(21)(23)(22)(24)KSKSOtrZ

RTHV

jXTHV式(9)計(jì)算,并折算到高壓側(cè),不考慮修正系數(shù)KT。輻射狀電源饋電的短路由多個(gè)輻射電源饋入短路電流(如圖12所示),短路點(diǎn)F處的短路電流為各分支短路電流之和。根據(jù)式(29)和4.2.1.1,可確定各分支短路電流。短路點(diǎn)F處短路電流為各支路短路電流的向量之和(見(jiàn)圖12):kikI I" (34)kiki在本標(biāo)準(zhǔn)要求的精度范圍內(nèi),通??扇「鞣种Ф搪冯娏鞯慕^對(duì)值之和作為短路點(diǎn)F的短路電流。在4.2.1.5中給出的計(jì)算網(wǎng)狀電網(wǎng)短路電流的方法也適用于輻射狀電網(wǎng),且具有通用性,適于計(jì)算機(jī)求解。圖12輻射狀電網(wǎng)示例分接頭可有載調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)變壓器組內(nèi)的短路電流圖13發(fā)電廠內(nèi)的三相短路在發(fā)電機(jī)變壓器組有帶載分接開(kāi)關(guān)的情況下,如圖13所示,計(jì)算短路點(diǎn)F1處的局部對(duì)稱(chēng)短路電流kGIkG

"可按照下式計(jì)算:

IkT" cUrGIkT3K3KG.SZG

(35)其中KG.S3Z 3Z 1ZTLVt2Qminr

cmaxdrG1x"sindrGcUrG

(36)(37)kT式中ZG Z

RG

djX";dx" 超瞬態(tài)電抗標(biāo)幺值x"X"/Z X"2/S ;d d d rG d rG rGZtr

按照式(7)~式(9)計(jì)算的折算到低壓側(cè)的變壓器阻抗;額定變比;Z 對(duì)應(yīng)于I

的饋電網(wǎng)絡(luò)阻抗最小值。QminI"IkQ

kQmax應(yīng)取發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行壽命內(nèi)可能出現(xiàn)的最大值。kF計(jì)算注入短路點(diǎn)F2(如廠用變高壓側(cè))IkF

時(shí),可采用以下公式:" cU

1 cUIkF2

rG 3K Z3

rG3Z1 3Z

(38)G.S G

KT.SZTLV

ZQmin

rsl tr 式中K cmax

(39)T.S 1xsinT rGKG.S由式(36)確定。發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)配備帶載分接開(kāi)關(guān),式(35)~式(39)假定發(fā)電機(jī)端電壓為UrG。若發(fā)電機(jī)端電壓為UG

UrG1pG,則須用式(40)~式(44)取代式(35)~式(39)。kATHV計(jì)算F1或F2點(diǎn)的總短路電流值,還需考慮中壓與低壓廠用電動(dòng)機(jī)饋入的局部短路電流I" 。kATHV分接頭不可有載調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)變壓器組內(nèi)的短路對(duì)于不可有載調(diào)節(jié)分接頭的發(fā)電機(jī)變壓器組,應(yīng)按下式計(jì)算圖13中的局部短路電流:I" cUI3K3KG.SOZG

(40)其中KG.SOI"

1133Z 1ZTLVt2Qminr

cmaxdrG1x"sindrGcUrG

(41)(42)kT式中Z、x"、Z 和Z 見(jiàn)4.2.1.3。G d TLV QminkF圖13中的局部短路電流I" kF rG3Zrsl" cU rG3Zrsl3ZIkF2 rG3ZKG.SOZ

KT.SO

ZTLV2t1rt1

Qmin

(43)其中K 1

cmax

(44)T.SO

1

1

sinrGKG.SO由式(41)確定。圖13中F3點(diǎn)短路時(shí),式(38)或式(43)確定的短路阻抗Z 用于計(jì)算局部短路電流I" 。圖rsl kAT13中廠用變壓器的阻抗采用3.3.3中KT進(jìn)行校正。計(jì)算F1或F2點(diǎn)(圖13)的總短路電流值,還需考慮中壓與低壓廠用電動(dòng)機(jī)饋入的局部短路電流I" 。kATHV網(wǎng)狀電網(wǎng)中的短路計(jì)算網(wǎng)狀電網(wǎng)中的三相短路電流(如圖14所示),需使用電氣設(shè)備的正序短路阻抗,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)(串聯(lián)、并聯(lián)、星角變換等)計(jì)算短路點(diǎn)的短路阻抗。3器額定變比(trT1、trT2trTn)稍有差別,則可采用其算術(shù)平均值。3按式(29),采用等效電壓源

cUn

計(jì)算對(duì)稱(chēng)短路電流初始值。圖14a系統(tǒng)圖14bcUn/√3兩相短路兩相短路時(shí)(圖3b),按以下公式計(jì)算對(duì)稱(chēng)短路電流初始值。I"

cUn

I"

(45)cUnZ(1)Z(2)cUnZ(1)Z(2)2Z(1)在短路初始階段,無(wú)論遠(yuǎn)端短路還是近端短路,負(fù)序阻抗與正序阻抗大致相等,因此式(45)中假定Z(2)Z(1)。近端短路時(shí),在瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)過(guò)程階段Z(2)與Z(1)將不再相等。4.2.3兩相接地短路k2ELk2EL

"k2

"。kE2。遠(yuǎn)端短路時(shí),Z 與Z 近似相等,若Z 小于Z ,則兩相接地短路時(shí)的電流I

通常大于(2)

(1)

(0)

(2)

kE2E其他故障類(lèi)型的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"、I"、I" 與I"。k k2 k2E k1k2ELn由式(46k2ELn

":k2EL:I" jcU

Z(0)aZ(2)

(46)k2EL2

Z(1)

Z(2)

ZZ(0)Z(

Z(0)nI" n

jcU

Z(0)

a2

(2)

(47)k2EL3

Z(1)

Z(

Z

Z(0)

Z(

Z(0)kE2由式(48)計(jì)算流經(jīng)地和/或接地線(xiàn)的短路電流IkE2I"

3cUnZ(

(48)kE2E

Z

Z(2)

ZZ(0)Z(

Z(0)遠(yuǎn)端短路時(shí),若考慮Z(2)Z(1),則電流絕對(duì)值計(jì)算如下:I"Ik2EL2I"Ik2EL3I"

cUncUn3cU3cUnZ(1)2Z(0)

(49)Z(0)/ZZ(0)/Z(1)aZ(1)2Z(0)Z /Z a(0) Z(1)2Z(0)(51)kE2E4.2.4單相接地短路k1單相接地短路(圖3d)Ik1

,按式(52)計(jì)算:3cUnI" (3cUnk1 Z Z Z(2) (0)遠(yuǎn)端短路時(shí),若考慮Z(2)Z(1),則電流絕對(duì)值計(jì)算如下:3cUn2Z(1)Z(0)3cUn2Z(1)Z(0)Ik1若Z 小于Z

I

大于三相短路電流I",但小于I"

。然而,滿(mǎn)足(0)

(2)

(1)

k1

kE2E1

(0)

/Z0.23I

為被斷路器切斷的最大電流。k1短路電流峰值ik1三相短路輻射狀電源饋電的三相短路(如圖112I"ipk k2I"

(54)系數(shù)kR/XX/R決定,可通過(guò)圖15查曲線(xiàn)或通過(guò)式(53)計(jì)算得到:k1.020.98e3R/X

(55)圖15kR/XX/R的函數(shù)關(guān)系(見(jiàn)GB/T24)短路電流達(dá)到峰值ipRGf(見(jiàn)3.6.1)。短路點(diǎn)F處的短路電流峰值ip,可表示為輻射狀電網(wǎng)各支路的局部短路電流峰值之和:ipipii

(56)在圖12所示算例中:

ipipSipTipM

(57)網(wǎng)狀電網(wǎng)中的三相短路計(jì)算網(wǎng)狀電網(wǎng)中的短路電流峰值ipk種方法之一。R/XX/R取網(wǎng)絡(luò)中最小R/X或最大X/R值,由圖15查得系數(shù)k。選取最小R/X或最大X/R值時(shí),只需考慮短路點(diǎn)標(biāo)稱(chēng)電壓下流過(guò)局部短路電流的分支回路以及與短路點(diǎn)相連的變壓器分支回路。任一支路可能是由多個(gè)支路串聯(lián)組成。R/XX/RZ

RkjXk,采用比值Rk/Xk計(jì)算系數(shù)k,并乘以1.15倍以彌補(bǔ)其偏差。

ip(b)1.15k

2I"2I(b)

(58)若所有分支回路的R/X均小于0.3,則不必使用系數(shù)1.15。在低壓電網(wǎng)中,乘積1.15k(b)的限值為1.8,在中壓、高壓電網(wǎng)中,為2.0。系數(shù)k(b)由圖15根據(jù)Rk/Xk比值確定。短路點(diǎn)F處的等值阻抗Zk

RkjXk是在額定頻率50Hz或60Hz時(shí)計(jì)算得到。c.等效頻率法計(jì)算等效頻率fc20Hz(額定頻率f

50Hz)或fc24Hz(額定頻率f

60Hz)時(shí)短路點(diǎn)的等值阻抗Zc。按式(59)計(jì)算R/X或X/R。RRcfcX Xc f

(59a)XXcfR Rc fc

(59b)式中ZcRcjXc

為取等效頻率fc時(shí)從短路點(diǎn)看的系統(tǒng)阻抗;Rc Zc實(shí)部(R不等;Xc 阻抗Zc虛部(X不等。系數(shù)k由圖15根據(jù)比值R/X或X/R查得,或由式(55)求得。對(duì)于網(wǎng)狀電網(wǎng),建議采用方法c(見(jiàn)GB/T15544.2)。采用方法cKTKGKSKSO均與工頻時(shí)的計(jì)算值相同。兩相短路兩相短路時(shí)的短路電流峰值可表示為:

2I"ip2k k22I"

(60)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照4.3.1.1或4.3.1.2計(jì)算系數(shù)k。為簡(jiǎn)化計(jì)算,可采用與三相短路相同的k值。當(dāng)Z(2)Z(1)時(shí),短路電流峰值ip2小于三相短路時(shí)的短路電流峰值ip,其關(guān)系如公式(61)所示。ip2

32ip

(61)4.3.3兩相接地短路對(duì)于兩相接地短路,短路電流峰值可表示為:ip2Ek

2I"2Ik2E

(62)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照4.3.1.1或4.3.1.2計(jì)算系數(shù)k。為簡(jiǎn)化計(jì)算,可采用與三相短路相同的k值。只有當(dāng)Z(0)遠(yuǎn)小于Z(1)(小于Z(1)的1/4)時(shí),才需計(jì)算ip2E。4.3.4單相接地短路對(duì)于單相接地短路,峰值短路電流可表示為:2I"ip1k k12I"

(63)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照4.3.1.1或4.3.1.2計(jì)算系數(shù)k。為簡(jiǎn)化計(jì)算,可采用與三相短路相同的k值。短路電流非周期分量id.c.如圖1、圖2所示,短路電流的最大非周期分量id.c.,可按式(64)計(jì)算。2id.c.2

I"e2ftR/X

(64)k式中kIk" 對(duì)稱(chēng)短路電流初始值;Ikf 額定頻率,Hz;t 時(shí)間,秒;R/

4.3.1.14.3.1.2ac求出的比值(3.6.1注。計(jì)算id.c.時(shí),發(fā)電機(jī)電樞電阻應(yīng)取RG,而不是RGf。對(duì)于網(wǎng)狀電網(wǎng),R/X或X/R由4.3.1.2中的方法c確定,等效頻率fc應(yīng)根據(jù)額定頻率f與時(shí)間t的乘積選取,如下表所示:ft<1<2.5<5<12.5fc/f0.270.150.0920.055Ib一般來(lái)說(shuō),短路點(diǎn)tmin時(shí)刻的開(kāi)斷電流包括對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流Ib與非周期分量id.c.,id.c.由式(64)確定。注:對(duì)于部分近端短路,tmin時(shí)的id.c.可能大于電流Ib的峰值,從而造成短路電流失去過(guò)零點(diǎn)。遠(yuǎn)端短路對(duì)于遠(yuǎn)端短路,對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流I等于對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"。b II"

(65)b kI I b2 k2I I"

(66)(67)b2E k2EI I b1 k1

(68)近端短路單饋入的三相短路在如圖11b、圖11c所示的單電源饋電系統(tǒng)或如圖12所示的輻射狀饋電系統(tǒng)中,發(fā)生近端三相短路,采用公式(70)確定的系數(shù)表示對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流的衰減,即kbII"kb

(69)系數(shù)與t 和I"/

有關(guān),可根據(jù)I"/I

比值和選擇t 確定,I 為發(fā)電機(jī)額定電流式min

kG

kG rG

min rG(70)中的值適用于旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī)或靜止整流勵(lì)磁裝置的同步發(fā)電機(jī)(用靜止整流勵(lì)磁裝置勵(lì)磁時(shí),其最小延時(shí)tmin應(yīng)小于0.25s,最高勵(lì)磁電壓小于1.6倍額定負(fù)載下的勵(lì)磁電壓)。對(duì)于其他情況,若實(shí)際數(shù)值未知,可取1。kS(圖IkS

應(yīng)根據(jù)變壓器變比折算到發(fā)電機(jī)出口側(cè),I"tI"

I"(I

為發(fā)電機(jī)端的短路電流)和I (I 為發(fā)電機(jī)kG rkS

kG

rG rGkG額定電流)應(yīng)為歸算到同一電壓下的值。系數(shù)算式如下:kGkG對(duì)tmin0.02s時(shí),0.840.26ekG

0.26I

/IrGkG對(duì)tmin0.05s0.71kG

0.30I

/IrG (70)kG對(duì)tmin0.10s時(shí),0.620.72ekG

0.32I

/IrG對(duì)tmin0.25s時(shí),0.560.94e

0.38I

/IrGkM計(jì)算電動(dòng)機(jī)的值時(shí),用I"kM

/I

I

/IrG。kG/kG/kG

2,式(70)中值取1。系數(shù)也可按圖16查曲線(xiàn),對(duì)于相鄰最小延時(shí)tmin曲線(xiàn)間對(duì)應(yīng)的值,可用線(xiàn)形插值求取。圖16也適用于具有最短延時(shí)tmin0.1s的復(fù)式勵(lì)磁的低壓發(fā)電機(jī)。tmin0.1s的低壓發(fā)電機(jī)開(kāi)斷電流計(jì)算不屬于本標(biāo)準(zhǔn)范圍;發(fā)電機(jī)廠商可提供相關(guān)信息。圖16對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流Ib的計(jì)算系數(shù)μ輻射狀電源饋電的三相短路對(duì)于輻射狀電網(wǎng)(圖12)發(fā)生三相短路,短路點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流為各支路開(kāi)斷電流之和。IbIbii

(71)對(duì)于圖12示例:

IbIbS

IbT

IbM

I"

kMkT"qI"kMkT

(72)kS式中kSI"IkS kT

"為各支路對(duì)短路點(diǎn)短路電流I"的貢獻(xiàn)電流;系數(shù)由式(70)或由圖16確定。kkMkMIkkMkM

/I

I

/I

(見(jiàn)表3)。kG異步電動(dòng)機(jī)對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流的計(jì)算系數(shù)q,可視為最小延時(shí)tmin對(duì)tmin0.02sq1.030.12lnM/pkG對(duì)tmin0.05sq0.790.12lnM/p對(duì)tmin0.10sq0.570.12lnM/p對(duì)tmin0.25sq0.260.10lnM/p

(73)式中PrM

為額定功率,MW;p 為極對(duì)數(shù)。如果式(73)的計(jì)算結(jié)果大于1,則取q1。系數(shù)q也可通過(guò)圖17確定。圖17異步電動(dòng)機(jī)對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流計(jì)算系數(shù)q網(wǎng)狀電網(wǎng)中的三相短路先計(jì)算開(kāi)斷時(shí)刻短路點(diǎn)的電流,然后各支路中流過(guò)的局部短路電流即可求出。網(wǎng)狀電網(wǎng)中對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷短路電流Ib按式(74)計(jì)算。I I"

(74)b k按式(74Ib比實(shí)際值要大。更精確的計(jì)算可采用式(7(76)(7。cUn/3IU" cUn/3Ibkibki

U" " " II I"i

Gi 1

kGi j

Mj 1

jq

"kMj

(75)cUn/3jXcUn/3jXGi jX" jXMj Mj

"IkGiII"IkMj

(76)(77)式中kGi

/IrGi

"

/I

根據(jù)式(70)計(jì)算或按圖16查出的值;q 根據(jù)式(73)求得的電動(dòng)機(jī)反饋的對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流衰減系數(shù);3cUn/3

為短路點(diǎn)等效電壓源;I"、I 分別為對(duì)稱(chēng)短路電流初始值及考慮所有饋電網(wǎng)絡(luò)、同步電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)影響時(shí)的k b對(duì)稱(chēng)開(kāi)斷電流;MjGi"、UMjGi

分別為同步電機(jī)(i)和異步電機(jī)(j)的初始機(jī)端電壓降落;X" 同步電機(jī)(i)X

KX",KK

、K或K ;diKXMj

異步電動(dòng)機(jī)(j)的電抗;

diK

di

G S SOI"IkGi

"

分別為同步電機(jī)(i)和異步電機(jī)(j)的對(duì)稱(chēng)短路電流初始值,在電機(jī)機(jī)端測(cè)得。式(76)與式(77)中的I"與U"均為從機(jī)端測(cè)得的量,且應(yīng)歸算至同一電壓。如果短路位置遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī),即j1,則取1jqj0,與qj無(wú)關(guān)。不平衡短路對(duì)于不平衡短路,不考慮發(fā)電機(jī)磁通的衰減,應(yīng)用式(66)、式(67)或式(68)。Ik穩(wěn)態(tài)短路電流I的計(jì)算精度低于對(duì)稱(chēng)短路電流初始值I"的計(jì)算精度。k k單饋入三相短路(如圖11b或圖Ik發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、電壓調(diào)節(jié)裝置與飽和等因素影響。同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)或調(diào)相機(jī)若采用并勵(lì)靜止勵(lì)磁裝置,則在機(jī)端短路時(shí)同步機(jī)不會(huì)貢獻(xiàn)電流Ik。但若機(jī)端與短路點(diǎn)之間通過(guò)一個(gè)阻抗聯(lián)接,則同步機(jī)會(huì)貢獻(xiàn)電流Ik。在發(fā)電機(jī)變壓器組的情況下,若短路發(fā)生在變壓器高壓側(cè),發(fā)電機(jī)會(huì)貢獻(xiàn)電流Ik(見(jiàn)圖11c)。最大穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算最大穩(wěn)態(tài)短路電流時(shí),假定將同步發(fā)電機(jī)設(shè)定至最大勵(lì)磁狀態(tài),采用式(78)計(jì)算。IkmaxmaxIrG

(78)若發(fā)電機(jī)采用并勵(lì)靜止勵(lì)磁裝置,機(jī)端短路時(shí),機(jī)端電壓以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓均會(huì)瞬間降為零,這種情況下maxmin0。隱極機(jī)或凸極機(jī)的系數(shù)max根據(jù)圖18或圖19xdsat為機(jī)組空載短路比的倒數(shù)。曲線(xiàn)簇I中的max(圖是在勵(lì)磁頂值為1.3倍額定勵(lì)磁時(shí)繪制的,對(duì)于凸極機(jī)(圖19a)是在勵(lì)磁頂值為1.6倍額定勵(lì)磁時(shí)繪制的。曲線(xiàn)簇II中的max曲線(xiàn)是在額定負(fù)載、額定功率因數(shù)下,對(duì)于隱極機(jī)(圖18b)是在勵(lì)磁頂值為1.6倍額定勵(lì)磁時(shí)繪制的,對(duì)于凸極機(jī)(圖19b)是在勵(lì)磁頂值為2.0倍額定勵(lì)磁時(shí)繪制的。a曲線(xiàn)簇I b曲線(xiàn)簇II18隱極機(jī)的max與min系數(shù)a曲線(xiàn)簇I b曲線(xiàn)簇II圖19凸極機(jī)的max與min系數(shù)在采用并勵(lì)靜止勵(lì)磁裝置的情況下,如果短路發(fā)生在機(jī)組變壓器高壓側(cè)或電網(wǎng)中,并且短路期間勵(lì)磁電壓在機(jī)端電壓下降時(shí)達(dá)到頂值,也可應(yīng)使用曲線(xiàn)簇I或曲線(xiàn)簇II。kGIkG

/I

2,max曲線(xiàn)簇可根據(jù)GB/T15544.2中式(87)計(jì)算。最小穩(wěn)態(tài)短路電流對(duì)于如圖11b或圖11c的單電源饋電短路,為計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流最小值,假定同步機(jī)為恒定的空載勵(lì)磁狀態(tài),用式(79)計(jì)算。

IkminminIrG

(79)其中,min可從圖18與圖19查得。計(jì)算最小穩(wěn)態(tài)短路時(shí),按表1采用ccmin。對(duì)于由一臺(tái)或多臺(tái)相近的復(fù)式勵(lì)磁發(fā)電機(jī)并聯(lián)饋電的近端短路,其最小穩(wěn)態(tài)短路電流根據(jù)式(80)cmincminUn3R2X2k k

Ik

(80)發(fā)電機(jī)的有效計(jì)算電抗為:

XdP

3IkP3IkP

(81)其中IkP為復(fù)式勵(lì)磁發(fā)電機(jī)端口三相短路時(shí)的穩(wěn)態(tài)短路電流,該值可從制造廠取得。輻射狀電網(wǎng)三相短路對(duì)于輻射狀電網(wǎng)中(圖12)的三相短路,短路點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)短路電流為各支路穩(wěn)態(tài)短路電流貢獻(xiàn)之和。I

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