220kV降压变电所短路电流的计算

1.1 短路造成的后果及其计算目的

1.1.1 短路的后果

短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行，特别在大容量发电场中，在发电机电压母线或发电机出口处，短路电流可达几万安至几十万安。短路的危险后果一般有以下的几个发面：

①短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。

②短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。 ③路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。

④当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这是短路故障的最严重后果。

⑤发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电路线路附近的通讯线路或铁道讯号系统的会产生严重的影响。

1.1.2 短路计算的目的

在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，这些问题主要是：

①选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以效验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以效验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。

②为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。

③在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。

④进行电路系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也包含有一部分短路计算的内容。

1.2 变压器的各绕组电抗标幺值计算

系统阻抗：设SB=2000MVA,UBUav

220kV侧阻抗为：3.38

110kV侧阻抗为：2000÷205.7852=9.72

10kV侧阻抗为：2000÷（40.23077＋0.14098）=49.

SN=90MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为13，23，8。

将主接线图2-2简化，得到如图4-1所示的等值电路：

1US1%(13238)14

21US2%(13823)1

21US3%(23813)9

2XT1*US1%SB1420001.56 100SN100180US2%SB120000.11 100SN100180US3%SB920001 100SN100180SB20000.320.32 SNG2000XT2*XT3*''XG1*Xd''XG3*XdSB20000.350.47 SNG1500SB20000.340.38 SNG1800''XG2*XdXt*x1''lSB 23021.3 220kV侧短路计算

归算至电源基准电抗：

查表得： S1 t0 t2s t4s 0.332 0．332 0.332 S2 0.455 0.459 0.459 S3 0.763 0.820 0.820 归算到2000MVA： S1 t0 t2s t4s I01.94S2 0.506 0.51 0.51 S3 1.102 1.09 1.09 总和 1.94 1.932 1.932 0.332 0．332 0.332 20009.74kA

3230I2I31.93220009.69kA

32301.4 110kV侧短路计算

1.4.1母联断路器闭合

归算至电源基准电抗：

S1 t0 t2s t4s S2 0.174 0.174 0.174 S3 0.400 0.402 0.402 0.171 0.171 0.171 S1 t0 t2s t4s I10.87S2 0.193 0.193 0.193 S3 0.533 0.536 0.536 总和 0.87 0.9 0.9 0.171 0.171 0.171 20004.37

323020004.52kA

3230I2I40.91.4.2母联断路器断开

归算至电源基准电抗：

S1 t0 t2s t4s S2 0.123 0.123 0.123 S3 0.276 0.276 0.276 0.121 0.121 0.121 S1 t0 t2s t4s 0.121 0.121 0.121 S2 0.137 0.137 0.137 S3 0.368 0.368 0.368 总和 0.626 0.626 0.626 I0I2I40.62620003.14kA

32301.5 10kV侧短路计算

1.5.1母联断路器闭合

归算至电源基准电抗：

S1 t0 t2s t4s 0.215 0.215 0.215 S2 0.219 0.219 0.219 S3 0.5 0.507 0.507 S1 t0 t2s t4s 0.215 0.215 0.215 20005.69kA

3230S2 0.243 0.243 0.243 S3 0．667 0.676 0.676 总和 1.125 1.134 1.134 I2I41.134I01.12520005.66kA

32301.5.2母联断路器断开

归算至电源基准电抗：

S1 t0 t2s t4s 0.108 0.108 0.108 S2 0.109 0.109 0.109 S3 0.246 0.246 0.246 S1 t0 t2s t4s 0.108 0.108 0.108 S2 0.121 0.121 0.121 S3 0．328 0.328 0.328 总和 0.557 0.557 0.557 I0I2I40.55720002.80kA

3230