第五章 设备绝缘及短路计算
第五章 短路电流计算
变电站的接线示意图如图5-1所示，变电站220kV侧有两条进线，一条为40kM长，该线首段所装高压断路器的断流容量为500MVA,另一条为30kM长，该线首段所装高压断路器的断流容量为500MVA，由于总体规划为三期建设，完全建成后共投入三台主变，故这里要按三台主变的情况进行短路计算。计算方法来自于《电力系统分析》[7]。
图5-1 短路点位置示意图
5.1计算k-1短路时的情况
k-1点的短路等效电路图如图5-2所示。
图5-2 k-1点短路时的等效电路图
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第五章 设备绝缘及短路计算
电路中各主要元件的电抗值：
（1）电力系统的电抗值：分别由两条进线首段所装出口计算系统阻抗为：
Xs1?UcⅠS?12?2202500MVA?96.8(?)，Xs2?UcⅠS?22?2202500MVA?96.8(?)
等效并联后得到：Xs?11/Xs1?1/X?48.42(?)
s2（2）架空线路的电抗值：查手册得X01?0.4(?/kM)，因此：
Xl1?X0?l1?0.4?40?16(?)，Xl2?X0?l2?0.4?30?12(?)
等效并联后得到： 等效电路总电抗为：
Xl?11/Xl1?1/Xl2s?6.84(?)
X?(K?1)?X?Xl?55.26(?)
（3）计算三相短路电流和短路容量： 三相短路电流周期分量有效值：
Ik?1?(3)UcⅠ3X?(K?1)?2203?55.26?2.30(kA)
(3)(3)?Ik?1?2.30(kA) 三相短路次暂态电流和稳态电流： I\3)?I?三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：
(3)\3)?2.55I?2.55??5.86(kA) ishIsh?1.51I(3)\3)?1.51??3.47(kA)
)(3)三相短路容量： Sk(3?3UcⅠIk?1?3?220?2.30?875.90(MVA) ?1
5.2 计算k-2点短路时的情况
k-2点的短路等效电路图如图5-3所示。
图5-3 k-2点短路时的等效电路图
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第五章 设备绝缘及短路计算
电路中各主要元件的电抗值： （1）电力系统的电抗值：X
并联后得：
X's1?UcⅡS?1UcⅡS?222?1152500MVA1152?26.46(?)
's2??500MVA?26.46(?)
Xs'?11/X's1?1/X's2?13.23(?)
（2）架空线路的电抗值：查手册得X01?0.4(?/kM)，因此：
Xl?Xl?('UcⅡUcⅠ)?6.84?(2115220)?1.87(?)
2（3）电力变压器的电抗：查表得UkⅠ?Ⅱ%?12.4，UkⅠ?Ⅲ%?22.8，UkⅡ?Ⅲ%?8.4，因此， UkⅠ%? UkⅡ%? UkⅢ%?X'Ⅰ121212(UkⅠ?Ⅱ%?UkⅠ?Ⅲ%?UkⅡ?Ⅲ%)?13.4(U%?U%?UkⅠ?Ⅲ%)??1 %?U%)?9.4
kⅠ?ⅡkⅡ?Ⅲ(UkⅠ?Ⅲ%?UkⅡ?ⅢkⅠ?Ⅱ
2UkⅠ%UcⅡ13.4(110kV)?????17.72(?)100SNⅡ100100000VA2UkⅡ%UcⅡ?1(110kV)??????1.32(?)100SNⅡ100100000VA22X'Ⅱ二者串联后得：
XⅠ?XⅡ?16.40(?)
''''?XⅡ)/3?5.47(?) 由于是三台主变并联，所以 XT'?(XⅠ等效电路总电抗为： X?(K?2)?Xs'?Xl'?XT'?20.57(?) （4）计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值：
Ik?2?(3)UcⅡ3X?(K?2)?1103?20.57?3.23(kA)
(3)(3)?Ik?2?3.23(kA) 三相短路次暂态电流和稳态电流： I\3)?I?三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：
ish?2.55IIsh?1.51I(3)(3)\3)?8.23(kA)
\3)?4.88(kA)
)(3)?3UI?3?115?3.23?643.08(MVA) 三相短路容量： Sk(3?2cⅡk?2
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第五章 设备绝缘及短路计算
5.3计算k-3点短路时的情况
k-3点的短路等效电路图如图5-4所示。
图5-4 k-3点短路时的等效电路图
电路中各主要元件的电抗值： （1）电力系统的电抗值： X X''s122?UcⅢS?1UcⅢS?22?10.5500MVA10.52?0.22(?)
''s2??500MVA?0.22(?)
并联后得： Xs''?11/X''s1?1/X''s2?0.11(?)
（2）架空线路的电抗值：查手册得X01?0.4(?/kM)，因此：
Xl?Xl?(''UcⅢUcⅠ)?6.84?(210.5220)?0.016(?)
2UkⅡ?Ⅲ%?8.4，（3）电力变压器的电抗：查表得UkⅠ?Ⅱ%?12.4，UkⅠ?Ⅲ%?22.8，
因此， UkⅠ%? UkⅡ%? UkⅢ%?X''Ⅰ121212(UkⅠ?Ⅱ%?UkⅠ?Ⅲ%?UkⅡ?Ⅲ%)?13.4(U%?U%?UkⅠ?Ⅲ%)??1 %?U%)?9.4
kⅠ?ⅡkⅡ?Ⅲ(UkⅠ?Ⅲ%?UkⅡ?ⅢkⅠ?Ⅱ
2UkⅠ%UcⅢ13.4(10.5kV)?????0.3(?)100SNⅢ10050000VA215
第五章 设备绝缘及短路计算
2UkⅢ%UcⅢ9.4(10.5kV)?????0.21(?) 100SNⅢ10050000VA2X''Ⅲ二者串联后得：
XⅠ?X''''Ⅲ?0.51(?)
''''由于是三台主变并联，所以 XT'?(XⅠ?XⅢ)/3?0.17(?)
等效电路总电抗为：
X?(K?3)?Xs?Xl?XT?0.29(?)
''''''（4）计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值：
Ik?3?(3)UcⅢ3X?(K?3)?10.53?0.29?20.66(kA)
(3)(3)三相短路次暂态电流和稳态电流： I\3)?I??Ik?3?20.66(kA)
三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：
ish?2.55IIsh?1.51I(3)(3)\3)?52.68(kA) ?31.19(kA)
\3)
)(3)三相短路容量： Sk(3?3UI?3?10.5?20.66?375.70(kVA) ?3cⅢk?3
5.4计算k-l1短路时的情况
k-l1点的短路等效电路图如图5-5所示。
图5-5 k-l1点短路时的等效电路图
电路中各主要元件的电抗值：
电力系统的电抗值：分别由两条进线首段所装出口计算系统阻抗为： （1）Xs1?UcⅠS?122?2202500MVA?96.80(?)，Xs2?UcⅠS?2?22021000MVA?96.80(?)
等效并联后得到：Xs?11/Xs1?1/X?48.40(?)
s2（2）架空线路的电抗值：查手册得X01?0.4(?/kM)，因此：
Xl1?X0?l1?0.4?40?16(?)，
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