设计变电所,需选择相关的电气设备,并对它们进行动稳定和热稳定效验,其中必然涉及短路电流的计算。下面介绍某变电所的设计实例。
例题:
某35kV变电所由两台变压器T1和T2等组成,其电力系统供电图如下图所示。有关技术参数已标于图上。试计算各短路点的短路电流、短路容量,并选择各断路器、隔离开关和电流互感器等设备。
解:
(1)各元件阻抗值计算
设基准容量为Sj=100MVA,则各元件的阻抗标幺值如下:
37kV线路:查相关手册,LGJ-70架空线路的阻抗为r0=0.45Ω/km,x0=0.364Ω/km(x0根据三相导线的几何均距及导线规格查得)。
由于线路电阻所占比例较大(R>X/3),应计入。
Z*1=R*1+jX*1=r0LSj/U2p+jx0LSj/U2p
=(r0+jx0)LSj/U2p
=(0.45+j0.369)×24×100/372
=0.79+j0.64
Z*2=R*2+jX*2
=(0.45+j0.364)×12×100/372
=0.39+j0.32
变压器T1:由于变压器容量较大,其电阻所占比例不大(R<X/3),所以只计算电抗。
X*3=(Ud%/100)×(Sj/Se)=(6.97/100)×(100/2)=3.49
变压器T2:
X*4=(Ud%/100)×(Sj/Se)=(7.05/100)×(100/3.15)=3.53
画出等值电路图如下所示。
进一步简化为
Z*5=Z*1∥Z*2
=(0.79+j0.64)∥(0.39+j0.32)
=0.26+j0.21
X*6=X*3∥X*4
=(3.49×3.53)/(3.49+3.53)
=1.75
画出等值电路图如上图(b)所示。
(2)短路电流计算
1)d1点三相短路:
取Up=37kV,则基准电流为
Ij=Sj/(√3Up)=100/(√3×37)=1.56(KA)
d1点短路电路总阻抗为
Z*d1∑=Z*5=0.26+j0.21
超瞬变短路电流有效值(等于稳态短路电流)为
I``d1=Id1∞=Ij/IZ*d1∑I
=1.56/√(0.262+0.212)=1.56/0.33=4.67(kA)
短路全电流最大有效值为
(因R>X/3,此处应该用公式Ich=1.09I``)
Ich1=1.09I``d1=1.09×4.67=5.09(kA)
短路冲击电流为
(因R>X/3,此处应该选取Kch=1.3)
ich1=1.3√2I``d1=1.84I``d1=1.84×4.67=8.59(KA)
三相短路容量为
Sd1=√3UpI``d1=√3×37×4.67=299.3(MVA)
2)d2点三相短路:
取Up=10.5kV,则基准电流为
Ij=Sj/√3Up=100/(√3×10.5)=5.5(KA)
d2点短路电路总阻抗为
Z*d2∑=Z*5+Z*6=(0.26+j0.21)+j1.75
=0.26+j1.96
I``d2=I d2∞=Ij/IZ*d2∑I
=5.5/√(0.262+1.962)=5.5/1.98=2.78(KA)
Ich2=1.52I``d2=1.52×2.78=4.32(KA)
ich2=2.55I``d2=2.55×2.78=7.1(KA)
Sd2=√3UpI``d2=√3×10.5×2.78=50.6(MVA)
须指出,精确计算还应考虑母排及电缆馈线阻抗的影响(图中未标出母排及电缆规格、长度),d1、d2短路点计算中忽略不计。
现将实际短路电流计算结果列于下
表
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:(最大运行方式)
(3)电气设备选择
1)选择电气设备短路电流的有关资料
Sd、I``、I0.2、I∞、Ich、ich、tgu、thu、I``/I∞、tb、tj∑、tjz、tjfz。
公式:tj∑=tjz+tjfz,tjfz≈0.05β``2,t=tgu+thu+tb
2)断路器选择结果
I=I``√(tj∑/t)
3)隔离开关选择结果
Um=1.15Ue
4)电流互感器选择结果