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短路电流计算20040329


丰镇发电厂三期扩建工程

短路电流计算

北京国电华北电力工程有限公司

一 原始数据:
1.系统资料:(基准电压为 750kV,基准容量为 1000MVA) 根据系统提供资料,750kV 系统的短路水平按 63kA 考虑.经折算系统正序阻 抗为 0.028,零序阻抗为 0.04;220kV 系统的短路水平按

40kA 考虑.经折算系统 阻抗为 0.066。 2.电气设备参数:
? (1) 发电机 1G~2G:1222MVA, X d 1 % =20%;X2%=26.1%。

(2) 主变压器 1T~2T:3×410MVA,Ud%=25% (3) 1G~2G 高厂变:75/45-45MVA,Ud1-2’%=18%;Ud1-2”%=18% (4)起/备变:75/45-45MVA,Ud1-2’%=20%;Ud1-2”%=20%

二 计算原则:
见《电力工程电气设计手册 【1】电气一次部分》(以下简称《手册》) 第 119 页。

三 程序名称、版本:
程序名称:短路电流计算计算 版本:PC 版 DLDL.EXE

四 计算模型、计算公式和简图:
1. 电气元件参数标幺值计算 (1) 基准值:基准容量 1000MVA 基准电压 Uj = Up = 1.05Ue 基准电流 Ij =

Sj 3I J
Uj Uj 2 = Sj 3Ij

基准电抗 Xj =

1

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基准电压(kV) 基准电流 Ij(kA) 基准电抗 Xj(Ω ) (2) 发电机电抗标幺值计算:

3.15 183.3 0.00992

10.5 55 0.11

20 28.87 0.4

230 2.51 52.9

525 1.1 275.6

X" d* ?

X" d % Sj ? 100 Pe cos φ

发电机 1G、2G:

X

"

d 1* =
*=

20 1100 ? ? 0.162 100 1222 / 0.9

X
X*d =
X" d % Sj ? 100 Se

2

21 1100 ? ? 0.1893 100 1222 / 0.9

(3) 变压器电抗标幺值计算:

主变压器 1T、2T:

X
高厂变 1G、2G:

*

d

=

25 1000 ? ? 0.2032 100 1230

X X
起/备变:

*

*

18 1000 ? ? 2. 4 100 75 18 1000 d2 = ? ? 2. 4 100 75

d1

=

X X
1G、2G 10kV 工作段

*

d1

*

20 1000 ? ? 2. 7 100 75 20 1000 d2 = ? ? 2. 7 100 75

=

(4) 计及反馈的电动机功率 A 段 75601kW B 段 75151kW 取其中最大值 75601kW 电动机反馈电流倍数 Kd,D = 6.0

电动机反馈电流冲击系数 Kch,D = 1.7
2

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2. 电气接线图,正序阻抗图、负序阻抗图、零序阻抗图分别见附图 1、2、3、4。

五 三相短路电流计算结果:
500kV 主接线短路电流计算原始输入数据详见附录一; 500kV 主接线短路电流计算结果详见附录二;

六 500kV 不对称短路电流计算结果:
1. 综合阻抗计算 (1) 正序综合阻抗 X1


=0.028 ∥ (0.1944+0.3073) ∥ (0.1944+0.3073) ∥ (0.1944+0.3073) ∥

(0.1944+0.3073) = 0.028∥0.5017∥0.5017∥0.5017∥0.5017 =0.028∥0.1254 =0.0228 (2) 负序综合阻抗
X 2∑= 0.028∥(0.3043+0.1944) ∥(0.3043+0.1944) ∥(0.3043+0.1944) ∥(0.3043+0.1944) = 0.028∥0.4987∥0.4987∥0.4987∥0.4987 = 0.028∥0.1247 = 0.0229

(3) 零序综合阻抗 X
0∑=

0.04∥0.1944∥0.1944∥0.1944∥0.1944

=0.04//0.0486 = 0.02194 (4) 合成阻抗
n) X* = X 1∑+ X (△

三相短路 二相短路 单相短路 二相接地短路

3) = 0k X( △ 2) = X 2∑ X( △ 1) = X 2∑+ X 0∑ X( △ 11 ,) = X( △

X 2 ∑ X 0∑ X 2 ∑ + X 0∑
3

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2. 不对称短路电流计算 (1) 合成电流
n) = m I (dn1) I( d

三相短路 二相短路 单相短路 二相接地短路

m=1 m= m=3 m=
3 1? X 2 ∑ X 0∑ (X 2 ∑ + X 0 ∑ ) 2

3

(2) 单相短路电流
1) X* = X 1∑+ X (△

= X 1∑+ X 2∑+X 0∑ = 0.0228+0.0229+0.02194 = 0.06764
1) I "( *1 = 1/ X*

= 1/ 0.06764 = 14.78
"( 1) 1) = I "( Ij I1 *1

= 14.78 ? 1.1 = 16.258kA
"( 1) I "(1) = m I 1

= 3 ? 16.258 =48.774 kA

(3) 二相短路电流
2) X* = X 1∑+ X (△

= X 1 ∑+ X 2 ∑
4

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= 0.0228+0.0229 = 0.0457
2) I "( *1 = 1/ X*

= 1/ 0.0457 =21.88kA
"( 2 ) 2) = I "( Ij I1 *1

= 21.88 ? 1.1 = 24.07kA
"( 1) I "(1) = m I 1

=

3 ? 24.07

= 41.69kA (4) 二相接地短路电流
X * ? X 1? ? X ? (2) ? X 1? ? X 2? X 0? X 2? ? X 0?

=0.0228+

0.0229 ? 0.02194 0.0229 ? 0.02194

=0.0228+0.0112

=0.034
1,1) = 1/ X* I "( *1

= 1/ 0.034 = 29.41 kA
"( 1,1) 1,1) = I "( Ij I1 *1

= 29.41 ? 1.1 =32.35kA

"( 1,1) I "(1,1) = m I 1

=

3 1?

X 2 ∑ X 0∑ ? 32.35 (X 2 ∑ + X 0∑) 2

5

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= 3 1? =48.52

0.0229? 0.02194 ? 32.35 (0.0229? 0.02194 )2

3.

500kV 短路电流比较: 三相短路 I” (kA) 48.71 单相短路 48.774 二相短路 32.35 二相对地短路 48.52

可见,单相短路电流最大。

七 开关分断时间短路电流计算结果:
1. 10kV 真空开关 (1)短路电流周期分量有效值

开关分断时间 t 按 0.06s 由附录二可知 t=0s 和 t=0.06s 6kV 母线短路电流周期分量有效值 I0 和 I0.06 (kA),

I0(kA) 500kV 系统 发电机 G1 发电机 G2-G4 电动机反馈电流 总计 10.48 8.69 1.74 10.825 31.75

I0.06(kA) 10.48 8.69 1.74 4.11 25.04

(2) 短路电流非周期分量 开关分断时间 t 按 0.06s
6

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电动机反馈电流衰减时间常数 TB=0.06s,TD=0.062s

t 秒短路电流非周期分量有效值(kA)为:
Ifzt=Ifzt,B+Ifzt,D = 2 ( KtB I”B+KtD I”D)

K tB ? e ?t / TB KtD ? e?t / TD
由上表 I "B =20.93 kA, I "D =16.97 kA。

KtB ? e?t / TB
? e ?0.06 / 0.06
=0.3679

KtB I”B=0.3679×20.93 =7.7kA

KtD ? e?t / TD
? e?0.06 / 0.062
=0.3799

KtD I”D=0.38×10.83 =4.12kA Ifzt= 2 ( KtB I”B+KtD I”D) = 2 (7.7+4.12) =16.72kA

2. 3kV 真空开关 (1)短路电流周期分量有效值

开关分断时间 t 按 0.06s

7

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由附录二可知 t=0s 和 t=0.06s 3kV 母线短路电流周期分量有效值 I0 和 I0.06 (kA), I0(kA) 500kV 系统 发电机 G1 发电机 G2-G4 电动机反馈电流 总计 14.06 11.66 2.34 10.248 38.33 I0.06(kA) 14.06 11.66 2.34 3.89 31.97

(3) 短路电流非周期分量 开关分断时间 t 按 0.06s 电动机反馈电流衰减时间常数 TB=0.06s,TD=0.062s

t 秒短路电流非周期分量有效值(kA)为:
Ifzt=Ifzt,B+Ifzt,D = 2 ( KtB I”B+KtD I”D)

K tB ? e ?t / TB KtD ? e?t / TD
由上表 I "B =28.082 kA, I "D =10.248 kA。

KtB ? e?t / TB
? e ?0.06 / 0.06
=0.3679

KtB I”B=0.3679×28.082 =10.33kA

KtD ? e?t / TD
8

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? e?0.06 / 0.062
=0.38

KtD I”D=0.38×10.248 =3.89 kA Ifzt= 2 ( KtB I”B+KtD I”D) = 2 (10.33+3.89) =20.11kA

2.

发电机出口

(1) 短路电流周期分量有效值 开关分断时间 t 按 0.06s 由附录二可知 t=0s 和 t=0.06s 发电机出口短路电流周期分量有效值 I0 和 I0.06(kA) I0(kA) 500kV 系统 发电机 G1 发电机 G2? G4 总计 102.93 92.93 5.82x3 213.32 I0.06(kA) 102.93 80 5.73x3 200.12

由上表可知,发电机 1G 出口 0.06s 三相短路电流周期分量为 200.12kA。 (2) 短路电流非周期分量 开关分断时间 t 按 0.06s 0s 短路电流非周期分量 ifz0=- 2 I " 0.06s 短路电流非周期分量 ifz0.06=ifz0 e?? t Ta =- 2 I " e?? t Ta ? ?=2?f=314.16
9

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??t =314.16×0.06 =18.85 系统提供的短路电流非周期分量的衰减时间常数: Ta=15 发电机 G1 提供的短路电流非周期分量的衰减时间常数: Ta=0.2x2?f=62.8 其他发电机提供的短路电流非周期分量的衰减时间常数: Ta=40 三相短路电流非周期分量计算结果见下表:

I0(kA) 500kV 系统 发电机 G1、 发电机 G3? G6 总计 213.32 102.93 92.93 5.82x3

I0.06(kA) 102.93 80 5.73x3

Ta 15 62.8 40

ifz0.06(kA)
-41.172 -84 -15.13

200.12

-140.3

3.

500kV 断路器

(1) 短路电流周期分量有效值 开关分断时间 t 按 0.1s 由附录二可知 t=0s 和 t=0.1s 500kV 母线短路电流周期分量有效值 I0 和 I0.1 (kA) I0(kA) 500kV 系统 39.29 I0.1(kA) 39.29

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发电机 G1 发电机 G2? G4 总计

2.36 2.36X3 44.29

2.05 2.05x3 43.06

(2) 短路电流非周期分量 开关分断时间 t 按 0.1s 0s 短路电流非周期分量 ifz0= ? 2 I ?? 0.06s 短路电流非周期分量 ifz0.1= i fz 0 e ? ?=2?f=314.16 ??t =314.16×0.1 =31.416 系统提供的短路电流非周期分量的衰减时间常数: Ta=15 发电机提供的短路电流非周期分量的衰减时间常数 Ta=40 三相短路电流非周期分量计算结果见下表
I0(Ka) 500kV 系统 发电机 G1 发电机 G2-G4 总计 39.29 2.36 2.36X3 48.71 I0.1(KA) 39.29 2.05 2.05X3 47.48 Ta 15 40 40 ifz0.1(Ka) -5.6 -1.226 -3.68 -10.506
??t Ta

? ? 2 I ??e

??t

Ta

4.

220kV 断路器

(1) 短路电流周期分量有效值 开关分断时间 t 按 0.1s 由附录二可知 t=0s 和 t=0.1s 220kV 母线短路电流周期分量有效值 I0 和 I0.1(kA) I0(kA) I0.1(kA)

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220kV 系统 总计 (2) 短路电流非周期分量 开关分断时间 t 按 0.1s

38.14 38.14

38.14 38.14

0s 短路电流非周期分量 ifz0= ? 2 I ?? 0.06s 短路电流非周期分量 ifz0.1= i fz 0 e ? ?=2?f=314.16 ??t =314.16×0.1 =31.416 系统提供的短路电流非周期分量的衰减时间常数: Ta=15 三相短路电流非周期分量计算结果见下表
I0(Ka) 220kV 系统 总计 38.14 38.14 I0.1(KA) 38.14 38.14 Ta 15 ifz0.1(Ka) -6.64 -6.64
??t Ta

? ? 2 I ??e

??t

Ta

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