大型工厂供配电设计(5)

大型工厂供电系统的设计

5.2短路计算

5.2.1 短路的形式

在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，但三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统总的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择校验电气设备的短路计算中，以最严重的三相短路计算为主。 5.2.2 短路计算

对于工厂供电系统，短路电流的计算一般采用近似的方法，计算中假定： （1）供电电源是无限大功率系统； （2）认为短路回路的元件的电抗为常数；

（3）元件的电阻，一般略去不计，只有在短路电阻中总电阻RΣ大于总电抗的三分之一时才考虑电阻，否则认为zΣ=xΣ。

短路计算常用的两种方法是:有名值法和标么值法。本设计中用有名值法进行短路计算。根据题目给定条件可知电力系统出口断路器的断流容量最大为187MVA。根据主结线图绘制如下的短路计算电路图：（以NO.2变电所为例）

K-1 变压器 K-2

电力系统 架空线（1公里） SL—1000 G 187MVA 架空线（0.5公里） （1） （2） （3） （4）

（短路计算电路图）

5.2.3 求k-1点的三相短路电流和短路容量（Uc1=10.5KV） (1) 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗：

经查表得架空线路的电抗 : 高 压 低 压 X0?0.38?/km 1) 电力系统的电抗：

X0?0.32?/km X1?UC12/SOC?(10.5KV)2/187MVA?0.59?

2) 架空线路的电抗：

X2?X0?L?0.38?1?0.38?

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3) 绘制K—1点的等效电路如下图：

k—1

等效电路图 4） 总电抗：X?(K?1)?X1?X2?0.59?0.38?0.97? (1) k—1点的三相短路电路电流和短路容量： 1） 相短路电流分量有效值：

(3)IK?1?UC1/3X?(K?1)?10.5KV/(3?0.97?)?6.25KA

2） 三相次暂态电流和短路稳态电流：

I\(3)(3)(3)?I??IK?1?6.25KA

3） 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

在高压系统中短路冲击系数Ksh?1.

所以 短路冲击电流：

(3)ish?Ksh?2?I\3)?2.55?6.25KA?15.91KA

(3)Ish?1?2(Ksh?1)2I\3)?1.51?I\3)?1.51?6.25KA?9.44KA

5) 三相短路容量：

(3)(3)SkUC1?Ish?3?10.5KV?9.44KA?172MVA ?1?3 5.2.4 k—2电的短路电流和短路容量（Uc2=0.4KV） （1） 计算电路中各元件的电抗及总阻抗： 1） 电力系统的电抗：

X1'?UC22/SOC?(0.4KV)2/187MVA?0.86?10?3?

2） 高压架空线的电抗：

'X2?X0?L(UC2/UC1)2?0.38?1?(0.4/10.5)2?0.55?10?3?

3） 低压架空线的电抗：

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'X3?X0?L(UC2/UC1)2?0.32?0.5(0.4/10.5)2?0.23?10?3?

4） 电力变压器的电抗：

UK%?5.5

X4=UK%/100?UC22=5.5/100?(0.4KV)2/1000KVA=8.8?10?3Ω

5) 绘制k—2点的等效电路图：

（等效电路图）

5）求线路的总阻抗：

''' X?(K?2)?X1'?X2?X3?X4?0.86?10?3??0.55?10?3??0.23?10?3??8.8?10?3? ?0.01044?

（2） 算k—2点的三相短路电流和短路容量：

1） 三相短路电流同周期分量有效值：

(3)IK)?22.12KA ?2?UC2/3X?(K?2)?0.4/(3?0.010442） 三相次暂态短路电流及短路稳态电流：

(3)(3)I\3)?I??IK.12KA ?2?223） 三相冲击电流及第一个周期短路全电流： 在低压系统中短路冲击系数Ksh?1.

(3)所以 ish?Ksh?2I\3)?1.84?22.12?40.7KA

3Ish?1?2(Ksh?1)2I\3)?1.09?22.12?24.11KA

4） 相短路容量：

(3)(3)SkUC2?Ish?3?0.4?24.11?16.7MVA ?2?3

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5.2.5 短路计算结果：（见下表） 短路 计算点 短路电流 (KA) 短路容量（MVA） (3)Ish Ik(3) K—1 K—2 6.25 22.12 I\3) 6.25 22.12 (3) I?(3)ish Sk(3) 172 16.7 6.25 22.12 15.91 40.7 9.44 24.11

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第六章 主要电气设备的选择与校验

6.1 概述

工厂总降压配电所的各种高压电气设备，主要指6-10KV以上的断路器，隔离开关，负荷开关，熔断器，互感器，电抗器，母线，电缆等。这些电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选取，并且按短路情况进行校验。

所谓的正常工作条件是指：

（1） 电器的额定电压Ue不应小于所在回路的工作电压。

（2） 电器的额定电流Ie不应小于该回路的最大长期工作电流Imax。 （3） 选择电器时应考虑设备的装设地点，即按工作环境，运行条件和要求，选择设备的型号规格，如屋内或屋外设备，防爆型或普通型，如工作环境污染严重，应加强绝缘的电器，电路操作频繁时应选取胜任频繁操作的真空断路器而不应选取不适于频繁操作的少油断路器。

6.2 按短路情况校验电器的稳定性

6.2.1 短路热稳定校验

短路热稳定校验就是要求所选的电器，当短路电流通过它时，其最高温度不应超过制造厂规定的短路时发热允许温度，即：

2I?Rtj?It2Rt

2或 I?tj?It2t

2式中 I?Rtj——短路电流所产生的热量；

It2Rt——电器在短路时的允许发热量,制造厂通常以t秒（通常

为1，4，5秒）内通过的电流It所产生的热量表示；

tj——短路延续时间，秒； tj?td?0.05秒

=tb?tfd?0.05秒

式中 td——短路延续时间，秒；

tb——主保护动作时间，秒； tfd——断路器分闸时间，秒。

如果缺乏断路器分闸时间数据，当主保护为速动时，短路电流可取下列数据； 对于快速及中速短路器，td=0.15秒。 对于低速断路器td=0.2秒。

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