高 林 王成龍 朱嘉坤 汪春生 吳曉鳳

（1.西安陜鼓動力股份有限公司，西安 710075；2.西安鐵路職業(yè)技術學院，西安 710014）

三相系統(tǒng)中短路主要有三相短路、兩相短路、兩相短路接地及單相短路接地，其中三相短路發(fā)生時情況最為嚴重，單相短路或二相短路時的短路電流都小于三相短路電流，能夠分斷三相短路電流的設備，一定能夠分斷單相短路電流或二相短路電流，因此，設備選型計算中只需要考慮三相短路電流。

1 電氣設備的選型條件

通過短路電流的計算，選擇有足夠動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設備，對于一般電氣設備，需要滿足的動穩(wěn)定條件是：

式中，iet表示電器的極限通過電流峰值；表示三相短路沖擊電流峰值。

需要滿足的熱穩(wěn)定條件是：

式中，It表示電器的開斷電流值，I∞表示三相短路穩(wěn)態(tài)電流穩(wěn)態(tài)值，tj表示繼電保護動作時間和分段時間，一般取0.2s，t一般取4s。

對于載流導體，需要滿足的熱穩(wěn)定條件是：

式中，A表示導體的最小允許截面；C表示導體的熱穩(wěn)定系數。

常用電氣設備需要效驗的參數及需要滿足的條件見表1。

表1 電氣設備效驗項目及條件

2 短路電流的計算

目前對于短路電流的計算主要是運用標幺值法，其計算步驟如下：

1）選取功率基值SB，電壓基值UB=Uav（Uav為電網平均額定電壓）；計算各元件阻抗標幺值，畫出等值電路圖。

2）化簡等值電路，求出電源至短路點f的總阻抗X∑。

3）計算f點三相短路電流周期分量初值及其他待求量，短路電流基準值

常見元件阻抗標幺值可按表2所列公式計算。

表2 阻抗值計算公式

3 應用計算

下面結合公司某余熱發(fā)電項目說明短路電流計算在電氣設備選型中的應用，業(yè)主提供的作為余熱發(fā)電并網點的高壓配電室 10kV母線的短路參數為：10kV母線在最大運行方式和最小運行方式下的電抗標幺值分別為 4.2529和 5.7905，SB取1000MVA。

該項目的電氣系統(tǒng)圖如圖1所示，110kV變電所 10kV母線的阻抗為 3.9444，該母線到并網點高壓配電室 10kV 母線采用長度為 1700m 的ZR-YJV-8.7/10kV的3×240電纜敷設，余熱發(fā)電高壓配電室到并網點采用長度為 200m 的ZR-YJV-8.7/10kV的3×185電纜敷設，發(fā)電機的功率為15MW直軸超瞬變電抗標幺值為0.1553，兩臺循環(huán)風機的功率均為2000kW。

圖1 余熱發(fā)電項目電氣系統(tǒng)圖

該系統(tǒng)共有3個短路點d1、d2、d3，由于本項目電氣設備選型只涉及余熱發(fā)電部分，因此只需要系統(tǒng)和發(fā)電機到d3的短路電流，利用標幺值法得到等值阻抗圖，如圖2、圖3所示。

圖2 系統(tǒng)等值阻抗圖

圖3 d3點等值阻抗圖

根據等值阻抗值圖計算發(fā)電機和系統(tǒng)到 d3點短路電流，系統(tǒng)側的電抗標幺值為 4.3013，發(fā)電機的直軸超瞬變電抗標幺值為銘牌所示的 0.1553，其中發(fā)電機通過查詢發(fā)電機的運算曲線可以查到所需的短路電流周期分量標幺值，系統(tǒng)側的短路周期分量標幺值，短路電流周期分量起始值，穩(wěn)態(tài)短路電流短路沖擊電流計算結果見表3。

表3 短路電流計算結果

該項目電氣設備主要包括高壓斷路器，熔斷器，電流互感器以及母排電纜等，下面根據計算所得的短路電流值以及選型原則進行設備的選型，選型條件見表4。

表4 設備選型需滿足條件

通過上面的計算，根據表中所列的條件，對照設備選型手冊，該項目所選的設備如下：

（1）高壓斷路器為 VS1 1600/31.5，其參數為額定電壓 10kV，額定電流 1600A，額定開斷電流31.5kA，極限通過電流80kA，4s熱穩(wěn)定電流31.5kA。

（2）熔斷器為XRNP-10/0.5，其參數為額定電壓10kV，額定電流0.5A，額定斷開電流50kA。

（3）電流互感器為LZZBJ9-10 0.2/0.5/10P15，其參數為額定電壓10kV，額定電流1200A，1s短時過電流100kA，額定動穩(wěn)定電流160kA。

通過對比可得，所選設備滿足表中所列條件，符合設備在正常條件和短路故障條件下的工作要求，該項目已經投入運行，所選電氣設備沒有出現任何問題，說明選型正確，可靠。

4 結論

本文通過對短路電流的計算以及對設備選型所需滿足條件的論述，結合實際項目的應用，確保了電氣設備選用符合正常條件和短路故障條件下的工作要求，使電力系統(tǒng)的安全運行有了保障。

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