黎建維

（中鐵建港航局集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 511442）

變電所供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)電氣設(shè)計(jì)的核心，也是難點(diǎn)。其設(shè)計(jì)是否合理很大程度上影響項(xiàng)目的投資、運(yùn)營(yíng)的安全可靠和遠(yuǎn)期的發(fā)展。但在本人進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)審查的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，有些設(shè)計(jì)單位并沒(méi)對(duì)電氣系統(tǒng)分析計(jì)算重視起來(lái)，不能提供全面分析計(jì)算書(shū)，部分設(shè)備參數(shù)的選取完全是靠想象或者靠經(jīng)驗(yàn)，更有甚者是照搬照套類似項(xiàng)目的技術(shù)參數(shù)。這是國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)比較普遍的通病。該問(wèn)題一定要引起大家的重視并要將電氣全面分析計(jì)算作為常規(guī)計(jì)算內(nèi)容。由于篇幅所限，本次僅針對(duì)短路電流和諧波補(bǔ)償電流進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。

1 短路電流計(jì)算

1.1 短路電流計(jì)算目的

短路電流要在取得上級(jí)變電所短路參數(shù)和供電線路規(guī)格長(zhǎng)度后方可進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)計(jì)算三相短路電流可以校驗(yàn)高壓電器和導(dǎo)體的熱穩(wěn)定、斷路器的開(kāi)斷能力，通過(guò)峰值電流可以校驗(yàn)高壓電器和導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定、斷路器的關(guān)合能力。通過(guò)各類型短路電流可進(jìn)行繼電保護(hù)整定。

1.2 短路電流計(jì)算實(shí)例

本工程為廣西梧州某多用途碼頭，其系統(tǒng)接線和元件參數(shù)如圖1。現(xiàn)計(jì)算高壓側(cè)K1和低壓側(cè)K2短路點(diǎn)的短路電流。

圖1 系統(tǒng)接線和元件參數(shù)圖

1.2.1 高壓短路電流計(jì)算

（1）計(jì)算短路電路的阻抗。取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA。均忽略電阻值。各元件阻抗標(biāo)幺值如下（本次計(jì)算僅考慮最大運(yùn)行方式，最大運(yùn)行方式下計(jì)算方法相同）。

（2）計(jì)算由地區(qū)電網(wǎng)供給K1點(diǎn)的短路電流（港口供電系統(tǒng)一般與地方電力系統(tǒng)容量相比較小得多，因此可將地方電力系統(tǒng)按無(wú)限大電源容量考慮；峰值系數(shù)取1.8）。

1.2.2 低壓短路電流計(jì)算

（1）計(jì)算有關(guān)電路元件的阻抗（單位mΩ）。

高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗（歸算到400V側(cè)）：

母線段L3單位長(zhǎng)度阻抗（查《工業(yè)與民用配電手冊(cè)第三版》表4-24）：

（2）計(jì)算K2點(diǎn)的短路電流（不計(jì)異步電機(jī)對(duì)短路電流的影響；峰值系數(shù)1.68）。

2 諧波電流計(jì)算

2.1 諧波電流計(jì)算目的

港口企業(yè)供配電系統(tǒng)中的高次諧波主要產(chǎn)生于非線性負(fù)荷用電設(shè)備，如變壓器、堆場(chǎng)照明設(shè)備、港機(jī)上整流設(shè)備及UPS不間斷電源裝置。諧波會(huì)消耗無(wú)功功率，增加電能損耗，使變電和用電設(shè)備效率降低，加速電力電纜絕緣老化而使其容易擊穿，影響繼電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性等。國(guó)標(biāo)對(duì)企業(yè)公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的諧波電壓畸變率及各次諧波電流的允許值均做了要求。超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，用戶必須采取措施予以消除，否則供電企業(yè)可中止對(duì)其供電。而在工程設(shè)計(jì)中也并不需要將各次諧波電流補(bǔ)償為零，而是針對(duì)主導(dǎo)諧波進(jìn)行適度的補(bǔ)償，使補(bǔ)償后各次的諧波電流公共連接點(diǎn)產(chǎn)生的各次諧波電壓電流限制在國(guó)標(biāo)限值內(nèi)，并留有適當(dāng)?shù)陌踩６燃纯伞?/p>

2.2 諧波電流計(jì)算實(shí)例

本案例為江門中外運(yùn)碼頭工程，其中編號(hào)3TR1變壓器（SCB10-2500kVA）低壓母線帶8臺(tái)軌道式龍門起重機(jī)，總裝機(jī)功率為3520kW，計(jì)算視在功率為1290kVA。

由于諧波電流是由各類諧波源所產(chǎn)生，計(jì)算十分復(fù)雜，況且在設(shè)計(jì)階段，電氣設(shè)計(jì)人員往往難以收集到足夠的電氣設(shè)備諧波數(shù)據(jù)。最好的方法是在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)時(shí)進(jìn)行實(shí)測(cè)，然后根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行選型。但供電部門都要求在設(shè)計(jì)階段提出諧波治理的措施。下列公式是本人比較常用的，經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

THDi：電流總諧波畸變率，不同建筑的取值可參考表1；

表1 電流總諧波畸變率表

本工程K1取0.52，THDi取20%，根據(jù)諧波電流計(jì)算公式可得諧波電流：

另外，該配電變壓器配置了450kvar消諧式無(wú)功補(bǔ)償，計(jì)算電流為650A，按系數(shù)0.2折算即可以抑制130A的諧波電流。本工程系統(tǒng)存在的諧波電流為368A-130A=238A。故本工程選用了300A三相有源濾波器。

3 結(jié)語(yǔ)

供配電全面分析計(jì)算本應(yīng)是電氣設(shè)計(jì)人員常規(guī)掌握的基本知識(shí)，提交的設(shè)計(jì)成果都必須要包含計(jì)算書(shū)。另外，設(shè)計(jì)人員在前期收集短路參數(shù)時(shí)一定要實(shí)事求是，主動(dòng)去跟電力部門溝通，切忌出現(xiàn)、憑想象的情況，這是對(duì)業(yè)主的極度不負(fù)責(zé)。通過(guò)計(jì)算可做到心中有數(shù)、有的放矢。

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