2023年煤矿110kV变电站设计中的三相短路电流计算.docx

煤矿110kV变电站设计中的三相短路电流计算 雷富坤 ：本文介绍了基于标幺值法的电力系统三相短路电流计算方法，并以某煤矿110kV变电站设计中三相短路电流计算为例，详细表达了计算过程，帮助设计人员较容易地确定短路电流，从而为煤矿企业供电系统设计提供依据。 Abstract： This paper introduces the calculation method of three-phase short-circuit current of power system based on the per unit method， and takes the calculation of three-phase short-circuit current in the design of a 110kV substation in a coal mine as an example to describe the calculation process in detail， which helps designers to determine the short-circuit current more easily， thus providing a basis for the design of power supply system in coal mine enterprises. 關键词：标幺值法;三相短路电流;煤矿供电 Key words： per unit calculation;three-phase short-circuit current;coal mine power supply 中图分类号：TM744                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311〔2023〕29-0157-03 0  引言 三相系统中，短路的几种根本形式为三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路。其中，三相短路是对称短路，其他形式短路为不对称短路。在电力系统中，单相短路故障的可能性最大，三相短路故障发生的可能性最小，但是其短路电流最大，故障危害也最严重。因此，在煤矿110kV变电站设计中选择和校验电气设备及电力线路的短路计算之中，以三相短路为主，其短路计算方法短路计算常用的方法有：①欧姆法[阻抗算法];②标幺值法。标幺值具有计算结果清晰、便于迅速计算结果的正确性、可大量简化计算等优点，本文主要阐述标幺值算法。注意在计算的过程中，将系统等效为无限大系统。 1  标幺值算法 ①绘制计算电路图，选择短路计算点。电路图中应该将所有电路元件的参数表示出;短路电流计算点的选取应该选短路时通过最大短路电流的点。 ②设定基准容量Sd和基准容量Ud，计算基准电流Id。通常选择基准容量Sd为100MVA，选择基准电压Ud=Uc=1.05UN。基准电流的计算公式为： ③计算各元件的阻抗标幺值〔由于系统中电阻值相对于电抗值较小，因而一般只记电抗值〕。 1〕电力系统电抗标幺值： SOC为电力系统出口断路器的容量。 2〕电力线路电抗标幺值： X0为线路每公里电抗值，单位Ω/km; L为线路长度，单位km。 ③电力变压器的电抗标幺值： Uk%为电力变压器阻抗电压百分数; SN为变压器额定容量，单位为kVA，在此公式中单位应化为MVA。 ④绘制短路等效电路图。因采用标幺值计算，需计算出回路总阻抗标幺值，对应于不同短路点其回路总电抗值不同。如图1所示，在点K1短路时，回路总电抗标幺值为： 在点K2短路时，其回路总阻抗标幺值为： ⑤计算短路电流。 在无限大容量系统中，存在以下关系： 为三相短路电流周期分量; 为短路稳态电流; 为次暂态短路电流。 高压回路中短路冲击电流及其有效值： 低压回路中短路冲击电流及其有效值： ⑥计算短路容量： 2  某110kV变电站设计中三相短路电流计算实例 ①某110kV变电站等效阻抗电路图如图2所示。 图中Xi表示所在线路的线路阻抗，在采用标幺值算法时全部折算为标幺值。 线路阻抗： 变压器阻抗： Uk%为变压器阻抗百分数。 各线路阻抗及变压器阻抗计算结果如表1所示。 在d1点短路时，取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uc=115kV 由此可得基准电流： 电力系统电抗标幺值： 最大运行方式： 小运行方式：〔16〕 电力线路电抗标幺值： 总的回路电抗标幺值： 最大运行方式 最小运行方式 短路电流： 最大运行方式 最小运行方式 短路容量： 最大运行方 最小运行方式 d2点短路时，取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uc=10.5kV 由此可得基准电流： 电力系统电抗标幺值： 最大运行方式： 最小运行方式：变压器阻抗标幺值： 回路阻抗标幺值： 最大运行方式： 最小运行方式 短路电流： 最大运行方式 最小运行方式短路容量： 最大运行方式 最小运行方式 其他点的短路计算类似，计算结果见短路计算表。 ②选矿厂短路计算。 短路计算阻抗等效图如图3所示。 图中XX为选矿厂进线阻抗。 其计算公式与110kV变电站短路计算公式相同，各进线阻抗及变压器阻抗计算结果见表2。 短路计算结果见短路计算表4。 ③风井短路计算。 等效阻抗电路图同选矿厂短路计算图类似，如图4所示。 XF为风井进线阻抗，各线路阻抗及变压器阻抗计算结果见表3。 短路计算结果见表4。 3  结论 在电力系统的设计中，确定主接线、选择电力设备、导体、运行方式确定，继电保护定值的整定等，都需要进行短路电流计算，本文介绍了基于标幺值法的电力系统三相短路电流的根本计算过程，然后以一典型110kV变电站三相短路为例，采用标幺值法对短路电流进行计算，为变电站设计提供依据。 参考文献： [1]何仰赞，温增银.电力系统分析[M].三版.武汉：华中科技大学出版社，2002. [2]刘介才.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2023. [3]李树伟.矿山供电[M].徐州：中国矿业大学出版社，2022. [4]刘卫国，宫绍亭，等.工矿供电技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2023.