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电力系统发电机短路电流计算方法及计算实例研讨

时间:2019-8-14 15:54:47 点击:

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【摘 要】本文在处于串并联状态的电力网络系统,其短路电流的阻抗在叠加理论的基础上,分析计算短路点转移阻抗、馈送短路电流、短路点总短路电流。将通过全面了解电力系统发电机短路电流计算思路,进一步研讨短路电流的计算实例。

【关键词】电力;短路;电流;计算

0 引言

电力系统中为保证电气设备在短路情况下不致损坏,减轻短路危害和防止故障扩大,需事先对短路电流进行计算,以正确选择和检验电气设备,准确整定电力系统保护装置,保证电力系统中出现短路时,保护装置能可靠动作。

1 电力系统发电机短路电流计算思路

按照以往干馈式电力系统网络发电机短路电流的计算思路,以三台型号相同的静负载发电机作为计算假设,以便判断电路电流切断是否在保护装置能力范围内,具体计算方法如下:

1.1 短路电流计算

短路后的第1/2个周期,短路电流处于最大峰值状态,其取值计算公式为:

 

 

 

然后结合短路电流的周期分量和非周期分量,计算得出周期分量和非周期分量的时间常数。

2 电力系统中发电机短路电流计算实例

根据以上电力系统中发电机短路电流计算的理论推导方法,下面对四川射洪电力系统中金华水电厂发电机短路时的短路支路电流峰值计算为例,发电机三台型号为SF14-52/7250 额定功率14000 kVA、额定电压10.5 kV、额定转速115.4 r/min、额定电流962A、额定频率50Hz、直轴暂态电抗xd’ 0.332 p.u、直轴次暂态电抗xd” 0.232 p.u、短路比1.15,电抗标么值X*单台1.3257/3并联0.4419。计算实例内容分别如下:

2.1 两台机并联短路电流计算

在两台发电机并联的情况下,闭合全部的开关,其中出现一个短路点,而且短路点的左右侧阻抗分别为1.735+j0.511mΩ0.712+j0.298mΩ。同时借助电力系统的等值电路图,可分别得出并联发电机单机机段的短路电流峰值。计算结果如下:首先是两台发电机机段阻抗Zc串联状态下等效发电机参数,均为:电枢电阻2.167mΩ;直轴瞬变电抗19.268mΩ;直轴超瞬变电抗13.478mΩ;非周期分量衰减时间常数21.18ms;周期分量超瞬变衰减时间常数2.977ms;次暂态短路初始值19.287KA;短路电流周期分量12.141KA;短路电流非周期分量16.778KA。其次是两台发电机并联后,等效发电机G10参数均为:电枢电阻1.183mΩ;直轴瞬变电抗11.573mΩ;直轴超瞬变电抗5.273mΩ;非周期分量衰减时间常数22.18ms;周期分量超瞬变衰减时间常数3.168ms;次暂态短路初始值34.685KA;短路电流周期分量25.152KA;短路电流非周期分量33.669KA

2.2 三台机并联短路电流计算

假设三台发电机处于并联状态,并且断开开关K1K2,而其他开关全部闭合,其中短路点等值电路化简计算结果如下:首先是三台发电机与机端阻抗Ze串联后,等效发电机的参数为:电枢电阻2.166mΩ;直轴瞬变电抗23.288mΩ;直轴超瞬变电抗13.376mΩ;非周期分量衰减时间常数22.17ms;周期分量超瞬变衰减时间常数3.168ms;次暂态短路初始值19.278KA;短路电流周期分量13.243KA;短路电流非周期分量16.778KA。计算结果与三台发电机机段阻抗Zc串联状态下等效发电机参数一致。其次是发电机并联后,等效发电机G30的参数为:电枢电阻1.165mΩ;直轴瞬变电抗11.573mΩ;直轴超瞬变电抗7.293mΩ;非周期分量衰减时间常数21.37ms;周期分量超瞬变衰减时间常数3.168ms;次暂态短路初始值37.885KA;短路电流周期分量25.152KA;短路电流非周期分量32.889KA。再次是发电机与机端阻抗Zf串联后,等效发电机G30′参数为:电枢电阻3.645mΩ;直轴瞬变电抗12.728mΩ;直轴超瞬变电抗7.228mΩ;非周期分量衰减时间常数7.543ms;周期分量超瞬变衰减时间常数7.894ms;次暂态短路电流初始值30.051KA;暂态短路电流初始值20.124KA;短路电流周期分量22.293KA;短路电流非周期分量10.924KA

3 相关计算模型软件编制

基于以上电力系统短路电流计算的方法和内容,在此基础上编制一套实用型的计算软件,以便在选择和清除网络短路点的前提下,计算出短路点短路电流的参数,并判断系统发电机是否带负载。关于软件的编制,其平台为可视化用户界面设计功能,并使用命令按钮、文本框、菜单编辑器、标签框、卡片盒和文件列表框,在确保平台语言特征和数据处理能力等符合要求的情况下,调用相同的变量组,分别定义变量和输入参数,其中单击运行的方式是前后母排开关闭合和双/单跨接线连接,双机运行的方式是双击异侧、前后母排开关闭合、双跨接线连接;三机运行的方式前后母排开关闭合,双跨接线连接。最后在明确单机、二机、三机运行方式的情况下,按照单线原理图,选择具体的短路点,然后对短路支路进行判断,并计算出短路点两端支路阻抗和短路点短路电流。

4 结束语

通过研究,我们基本明确了电力系统短路电流的计算方法,同时可以看出电力系统短路电流的计算方法具有复杂性的特征,因此实际电力工程中,在利用这些计算方法进行实例分析时,需要结合电力系统的实际情况,对这些方法予以灵活的应用,必要时进行调整,使得计算方法更加完善,并更加适用于实际电力系统工程。

【参考文献】

[1]侯龙龙.探讨电力系统短路电流及继电保护整定计算[J].电子技术与软件工程,2013(22):163-165.

[2]姜桂林.浅谈电力系统线路短路电流计算、应用及限制措施[J].科技创新与应用,2013(14):173.

[3]刘楠,唐晓骏,马世英,等.负荷模型对电力系统短路电流计算的影响[J].电网技术,2011(8):144-149.

[4]陈宇.浅论电力系统运行中的短路故障与短路电流计算[J].中小企业管理与科技,2010(25):308.

[责任编辑:薛俊歌]

 

作者:易代网 www.163daixie.com 来源:网络
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