短路电流危害及防范措施
电力系统在运行中相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接(短路)时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的,故称为对称短路;其他几种短路均使三相电路不对称,故称为不对称短路。
在中性点直接接地的电网中,以一相对地的短路故障为最多,约占全部短路故障的90。在中性点非直接接地的电力网络中,短路故障主要是各种相间短路。发生短路时,由于电源供电回路阻抗的减小以及忽然短路时的暂态过程,使短路回路中的电流大大增加,可能超过回路的额定电流许多倍。
短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离,例如,在发电机端发生短路时,流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10~15倍,在大容量的电力系统中,短路电流可高达数万安培。短路电流的危害短路电流将引起下列严重后果:短路电流往往会有电弧产生,它不仅能烧坏故障元件本身,也可能烧坏四周设备和伤害四周人员。巨大的短路电流通过导体时,一方面会使导体大量发热,造成导体过热甚至熔化,以及绝缘损坏;另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体,使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低,非凡是靠近短路点处的电压降低得更多,从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低,使供电设备的正常工作受到损坏,也可能导致工厂的产品报废或设备损坏,如电动机过热受损等。
电力系统中出现短路故障时,系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降,可能破坏各发电厂并联运行的稳定性,使整个系统解列,这时某些发电机可能过负荷,因此,必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大,持续时间愈长,破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。短路电流的限制措施为保证系统安全可靠地运行,减轻短路造成的影响,除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外,还应尽快地切除短路故障部分,使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。
为此,可采用快速动作的继电保护和断路器,以及发电机装设自动调节励磁装置等。此外,还应考虑采用限制短路电流的措施,如合理选择电气主接线的形式或运行方式,以增大系统阻抗,减少短路电流值;加装限电流电抗器;采用分裂低压绕阻变压器等。主要措施如下:
一是做好短路电流的计算,正确选择及校验电气设备,电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。
二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流,采用速断保护装置,以便发生短路时,能快速切断短路电流,减少短路电流持续时间,减少短路所造成的损失。
三是在变电站安装避雷针,在变压器四周和线路上安装避雷器,减少雷击损害。
四是保证架空线路施工质量,加强线路维护,始终保持线路弧垂一致并符合规定。
五是带电安装和检修电气设备,注重力要集中,防止误接线,误操作,在带电部位距离较近的部位工作,要采取防止短路的措施。
六是加强治理,防止小动物进入配电室,爬上电气设备。
七是及时清除导电粉尘,防止导电粉尘进入电气设备。
八是在电缆埋设处设置标记,有人在四周挖掘施工,要派专人看护,并向施工人员说明电缆敷设位置,以防电缆被破坏引发短路。
九是电力系统的运行、维护人员应认真学习规程,严格遵守规章制度,正确操作电气设备,禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工,维护人员工作完毕,应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查,及时发现缺陷,迅速进行检修。
篇2:短路电流简易计算方法规范
短路电流简易计算方法
一.概述
供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件.
二.计算条件
1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.
具体规定:对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.
2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.
3.短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.
三.简化计算法
即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.
在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念.
1.、主要参数
Sd三相短路容量(MVA)简称短路容量校核开关分断容量
Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定
IC三相短路第一周期全电流有效值(KA)简称冲击电流有效值校核动稳定
ic三相短路第一周期全电流峰值(KA)简称冲击电流峰值校核动稳定*电抗(Ω)
其中系统短路容量Sd和计算点电抗*是关键.
2、.标么值
计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算).
(1)基准
基准容量Sjz=100MVA
基准电压UJZ规定为8级.230,115,37,10.5,6.3,3.15,0.4,0.23KV
有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出,例:UJZ(KV)3710.56.30.4
因为S=1.73*U*I所以IJZ(KA)1.565.59.16144
(2)标么值计算
容量标么值S*=S/SJZ.例如:当10KV母线上短路容量为200MVA时,其标么值容量
S*=200/100=2.
电压标么值U*=U/UJZ;电流标么值I*=I/IJZ
3、无限大容量系统三相短路电流计算公式
短路电流标么值:I*d=1/**(总电抗标么值的倒数).
短路电流有效值:Id=IJZ*I*d=IJZ/**(KA)
冲击电流有效值:IC=Id*√1+2(KC-1)2(KA)其中KC冲击系数,取1.8
所以IC=1.52Id
冲击电流峰值:ic=1.41*Id*KC=2.55Id(KA)
当1000KVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数KC,取1.3
这时:冲击电流有效值IC=1.09*Id(KA)
冲击电流峰值:ic=1.84Id(KA)
掌握了以上知识,就能进行短路电流计算了.公式不多,又简单.但问题在于短路点的总电抗如何得到?例如:区域变电所变压器的电抗、输电线路的电抗、企业变电所变压器的电抗,等等.
一种方法是查有关设计手册,从中可以找到常用变压器、输电线路及电抗器的电抗标么值.求得总电抗后,再用以上公式计算短路电流;设计手册中还有一些图表,可以直接查出短路电流.
下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法.
4.简化算法
【1】系统电抗的计算
系统电抗,百兆为一。容量增减,电抗反比。100除系统容量
例:基准容量100MVA。当系统容量为100MVA时,系统的电抗为*S*=100/100=1
当系统容量为200MVA时,系统的电抗为*S*=100/200=0.5
当系统容量为无穷大时,系统的电抗为*S*=100/∞=0
系统容量单位:MVA
系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时,可将供电电源出线开关的开断容量
作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC12KV2000A额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA,系统的电抗为*S*=100/692=0.144。
【2】变压器电抗的计算
110KV,10.5除变压器容量;35KV,7除变压器容量;10KV{6KV},4.5除变压器容量。
例:一台35KV3200KVA变压器的电抗**=7/3.2=2.1875
一台10KV1600KVA变压器的电抗**=4.5/1.6=2.813
变压器容量单位:MVA
这里的系数10.5,7,4.5实际上就是变压器短路电抗的%数。不同电压等级有不同的值。
【3】电抗器电抗的计算
电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。
例:有一电抗器U=6KVI=0.3KA额定电抗*=4%。
额定容量S=1.73*6*0.3=3.12MVA.电抗器电抗**={4/3.12}*0.9=1.15
电抗器容量单位:MVA
【4】架空线路及电缆电抗的计算
架空线:6KV,等于公里数;10KV,取1/3;35KV,取3%0
电缆:按架空线再乘0.2。
例:10KV6KM架空线。架空线路电抗**=6/3=2
10KV0.2KM电缆。电缆电抗**={0.2/3}*0.2=0.013。
这里作了简化,实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关,截面越大电抗越小。
【5】短路容量的计算
电抗加定,去除100。
例:已知短路点前各元件电抗标么值之和为**∑=2,则短路点的短路容量
Sd=100/2=50MVA。
短路容量单位:MVA
【6】短路电流的计算
6KV,9.2除电抗;10KV,5.5除电抗;35KV,1.6除电抗;110KV,0.5除电抗。
0.4KV,150除电抗
例:已知一短路点前各元件电抗标么值之和为**∑=2,短路点电压等级为6KV,
则短路点的短路电流Id=9.2/2=4.6KA。
短路电流单位:KA
【7】短路冲击电流的计算
1000KVA及以下变压器二次侧短路时:冲击电流有效值Ic=Id,冲击电流峰值ic=1.8Id
1000KVA以上变压器二次侧短路时:冲击电流有效值Ic=1.5Id,冲击电流峰值ic=2.5Id
例:已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流Id=4.6KA,
则该点冲击电流有效值Ic=1.5Id,=1.5*4.6=7.36KA,冲击电流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA。
可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}.但一定要包括系统电抗
5.举例
系统见下图.由电业部门区域变电站送出一路10KV架空线路,经10KM后到达企业变电所,进变电所前有一段200M的电缆.变电所设一台1600KVA变压器.求K1,K2点的短路参数.
系统容量:S=1.73*U*I=1.73*10.5*31.5=573MVA
用以上口诀,很容易求得各电抗标么值,一共有4个.
系统电抗*
0=100/573=0.175
10KM,10KV架空线路电抗*1=10/3=3.333
200M,10KV电缆线路电抗*2=(0.2/3)*0.2=0.133
1600KVA变压器电抗*3=4.5/1.6=2.81
请注意:以上电抗都是标么值(**)
将每一段电抗分别相加,得到K1点总电抗=*0+*1=3.51
K2点总电抗=*0+*1+*2+*3=6.45(不是2.94!)
再用口诀,即可算出短路电流
U(KV)**Id(KA)IC(KA)ic(KA)Sd(MVA)
口诀5.5/**1.52*Id2.55Id100/**
K110.53.511.562.374.028.5
口诀150/**1.52*Id2.55Id100/**
K20.46..5
用口诀算和用第3节公式算有什么不同?
用口诀算出的是实名制单位,KA,MVA,而用公式算出的是标么值.
细心的人一定会看出,计算短路电流口诀中的系数150、9.2、5.5、1.6.实际上就是各级电压基准值.只是作了简化.准确计算应该是144、9.16、5.5、1.56.
有了短路参数有什么用?是验算开关的主要参数.例:这台1600KVA变压器低压总开关采用M25,N1.额定电流2500A,额定分断电流55KA.
验算:变压器额定电流为2253A
开关额定电流>变压器额定电流;开关额定分断电流>短路电流Id..验算通过.
篇3:煤矿运输大巷架空线短路电流测试安全技术措施
测试项目:井下-350、-450直流架空线短路电流测试
1、时间:2006年7月28日—8月5日
2、项目负责人:王溪增
3、实验负责人:郑传启
4、安全监护人:马佃涛
5、参加试验人员:机电科、技术科、孙其忠、李希华
6、安全措施:
(1)所有参加直流架空线远端短路电流测试的人员都要学习本措施并签字。
(2)试验人员备好万用电表1只,测量试验点的电压数值并做好记录。
(3)实验时准备一台60手动开关,电源接在装有保险管的一项上,保险管的另一端接一地线引出与架线电机车相连,与电机车轨道构成支流回路。
(4)测试前将手动开关中的保险管压上300A保险片,盖好开关盖。电源线接在集电弓的引线端子上。
(5)送电前电试验负责人检查接线情况,确认无误后,方可进行测试。
(6)测试时,手动开关打到合闸位置,手拉集电弓子拉线,接通电源,接通时间不得大于3秒钟,若超过了3秒,直流电源不跳闸,则拉下集电弓子,断开电源。如果测试中,手动开关的保险片溶化,直流电源不掉闸,再选点测试。
(7)根据测试结果进行分析,远端与近端的差异,制定出直流架线整改措施。