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

0245-某中外合資機械廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計【全套9張CAD圖】,全套9張CAD圖,中外合資,機械廠,變電所,配電,系統(tǒng),設(shè)計,全套,cad 第4章 短路電流的計算 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用點負荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。然而由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)正常運行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路（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)備長期運行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身質(zhì)量低劣、絕緣強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）比正常負荷電流大得多。在電力系統(tǒng)中，短路可達到幾萬安甚至幾十萬安。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害： 1.短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，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.短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。 3.短路時保護裝置動作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點越靠近電源，停電范圍越大。 4.嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。 5.不對稱短路包括單相短路和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。 由此可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(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不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也必須計算短路電流。 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，實質(zhì)是兩相短路。按短路電路的對稱性來分，三相短路屬對稱性短路，其他形式短路均為不對稱短路。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離電源（發(fā)電機）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重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗電氣設(shè)備用的 短路計算中，以短路計算為主。實際上，不對稱短路也可以按對稱分量法將不對稱的短路電流分解為對稱的正序、負序和零序分量，然后按對稱量來分析計算，所以對稱的三相短路分析計算也是不對稱短路分析計算的基礎(chǔ)。 4.2短路電流計算 對一般中小型工廠來說，電源方向的大型電力系統(tǒng)可看作是無限大容量的系統(tǒng)。無限大容量電力系統(tǒng)的基本特點是其母線電壓總維持不變。這里只介紹無限大容量電力系統(tǒng)中的短路計算。 4.2.1短路計算的方法與步驟 如表ZD6-1所示。 表ZD6-1 短路計算的方法與步驟 計算方法 計算步驟 說明 歐姆法（有名單位制法） 1.計算短路回路中各元件的阻抗 計算公式見表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，化簡電路，計算短路回路的總阻抗 例：假設(shè)等效電路為 因此 即 計算總阻抗時，所有元件的阻抗值均應(yīng)換算到短路計算點去，如表ZD6-2注①所述 3.計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 計算公式見表ZD6-2 4.列出短路計算表 格式如表ZD6-7所示 標 幺 值 法 （相 對 單 位 制 法） 1.設(shè)定基準容量Sd和基準電壓Ud，計算短路點基準電流Id 一般設(shè)Sd=100MVA，設(shè)Ud=Uc（短路計算電壓Uc較之同級電網(wǎng)額定電壓高5%）， 2.計算短路回路中各主要元件的電抗標幺值 計算公式見表ZD6-2。各主要元件的電抗標幺值可參看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，化簡電路，計算短路回路的總電抗標幺值 例：假設(shè)等效電路為 因此 即 電抗標幺值不需按短路計算點的電壓進行換算 4.計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 計算公式見表ZD6-2。按總電抗標幺值計算的三相短路電流和短路容量值可參看表ZD6-6 5.列出短路計算表 格式如表ZD6-7所示 4.2.2常用的短路計算公式 如表ZD6-2所示 表ZD6-2 常用的短路計算公式 計算方法 所求物理量 計算公式 符號含義 歐 姆 法 阻抗 電力系統(tǒng) Uc─短路計算點的計算電壓，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，可略去，只計（有關(guān)元件電抗值參看表ZD6-3~5） Sd─基準容量，一般取為100MVA Id─基準電流， Ud─基準電壓，Ud= Uc ─短路回路總的電抗標幺值 ─單相短路回路的計算電壓 ─單相短路回路總計算阻抗 （有關(guān)計算阻抗值參看表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 幺 值 法 標 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 （只計電抗時） 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 （只計電抗時） 兩相短路電流 單相短路電流 備 注 ①采用歐姆法計算低壓側(cè)短路計算點的短路回路總阻抗時，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計算電壓，即相當(dāng)于已經(jīng)換算，因此實際只需對高壓線路阻抗按上述公式進行換算 ②標幺值法主要用于高壓短路計算，而高壓系統(tǒng)中的電抗一般遠大于電阻，因此一般只計電抗 4.2.3本廠的短路電流計算： 一、系統(tǒng)在最大運行方式下的短路電流計算 1 ）、 K-1點 1. K-1點發(fā)生三相短路（） （1）、計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點的等效電路圖如（a）所示， 4）計算其總電抗為： Ω （2）、計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 求K-2點的三相短路、二相短路的電流和短路容量（） 1. K-2點發(fā)生三相短路 （1）計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點的等效電路圖如（b）所示， 5）計算其總電抗為： （2）計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行方式下的短路計算表，見下表： 短路 計算 點 三相短路電流計算/ KA 三相短路容量 KVA K-1點 8.54 8.54 8.54 21.78 12.90 155.3 K-2點 28.07 28.07 28.07 51.56 30.60 19.45 短路 計算 點 二相短路電流計算/ KA 二相短路容量 KVA K-1點 7.396 7.396 7.396 18.86 11.17 134.51 K-2點 24.31 24.31 24.31 44.73 26.50 16.84 3）、在最小運行方式下的短路電流計算 其計算方法與最大運行方式的計算方法一樣就不再重復(fù)列式，其計算結(jié)果在以下的表中列出： 短路 計算 點 三相短路電流計算/ KA 三相短路容量 KVA K-1點 5.18 5.18 5.18 13.21 7.82 94.21 K-2點 30.71 30.71 30.71 56.51 33.47 21.28 短路 計算 點 二相短路電流計算/ KA 二相短路容量 KVA K-1點 4.49 4.49 4.49 11.44 6.77 81.57 K-2點 26.59 26.59 26.59 48.94 28.99 18.42 4）、單相短路電流的計算（K-2點） 由《工廠供電簡明設(shè)計手冊》表ZD6-10、ZD6-11查得： 1、變壓器短路時： 2、線路短路時： （8－24） 3、刀開關(guān)電阻： （8－25） （8－26） 所以K-2點的單相短路電流為21.42KA 49