XII*j?
XIII*j3.电抗器
Sj1(UKII?III%?UKI?II%?UKIII?I%) 200SnSj1?(UKIII?I%?UKII?III%?UKI?II%) 200Sn电抗器是用来限制短路电流的设备,等值电路用电抗器的电抗表示。产品目录中给出电抗器的电抗百分值,一般,XL%约为3%~10%。
由于电抗器是具有较大电抗值的元件,不能忽略额定电压与平均额定电压之间的差别,所以
XL*j
XL%UnSj--------(1-4-18) ?21003InUav式中的Uav为电抗器所在电压等级的平均额定电压。
4.架空线路和电缆线路
架空线路和电缆线路的等值电路,也是用它们的电抗表示。在短路电流实用计算中,通常采用表1-4-2中的数值计算。
一般架空线路或电力电缆给出的数据为电抗的欧姆值,所以
X*j?XUjU2av--------(1-4-19)
式中Uav一一架空线路或电力电缆所在电压等级的平均额定电压。 三、计算电路图
计算电路图是进行短路电流计算的专用电路图,是一种简化了的单线图,如图1-4-8所示。图中仅画出与计算短路电流有关的元件以及它们之间的相互连接,并注明各元件的额定参数,如发电机的额定容量和次暂态电抗、变压器的额定容量和短路电压百分值等。图中各元件还要按顺序进行编号,如图1-4-8中发电机的编号为1和2,变压器的编号为4和5等。在复杂的计算电路图中,为了图面的清晰,各元件的额定参数还可以另行列表注明。
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图1-4-8 计算电路图举例
计算电路图中各元件的连接情况,应根据电气设备的实际连接情况、运行方式和计算短路电流的目的来决定。如为了校验电气设备,必须计算可能通过被校验电气设备的最大短路电流值,计算电路图就必须按最大运行方式时的连接情况,同时还应考虑到整个系统可能的发展前景。对继电保护装置进行动作值整定时,可能要计算电气装置或整个电力系统不同运行方式下的短路电流,此时则可能仅有部分发电机投入运行。
电力系统发生短路时,同步调相机、同步电动机以及大容量的并联电容器组等,都可能向短路点提供短路电流,在计算电路图中应将它们当作附加电源。但如果这些设备距离短路点较远,或同步电动机的总视在功率在1000kVA以下时,因对短路电流的影响不大,可以不予考虑。
短路电流实用计算中,各电压参数是用平均额定电压进行计算的。即认为:凡接在同一电压等级中的所有电气设备的额定电压,都等于相应的平均额定电压。但电抗器除外,这是因为电抗器的电抗比其他元件的电抗大得多, 为了减少计算的误差,对电抗器,仍应用它自身的额定电压进行计算。平均额定电压用Uav表示。
四、等值电路及其化简 1.等值电路的绘制
短路电流是对应各个短路点分别进行计算的,所以等值电路,也应根据各短路点分别作出。如图1-4-9 (a)所示,为K1(3)点短路的等值电路。有时为了方便,也可将几个短路点的等值电路绘制在一起,如图1-4-9 (b)所示为对应K1(3)、K2(3)、K3(3)点短路时的等值电路。图中各元件用各自的等值电抗的标么值表示,并用分数的形式注明元件的顺序编号和电抗标么值,其中分子为元件的编号,分母为相应元件的电抗标么值。
某短路点的等值电路,仅包含在该点短路时,短路电流流经的所有元件。例如图1-4-8中K1(3)点短路,短路电流仅流过发电机和电抗器,短路电流并不流过其它元件,所以对应K1(3)点短路时的等值电路,就仅画出发电机和电抗器的等值电抗, 其它元件的等值电抗不必画出,如图1-4-9(a)所示。
图1-4-9 对应图1-4-8计算电路的等值电路 (a)K1(3)点等值电路; (b)K1(3)、K2(3)、K3(3)点等值电路
当某点短路,短路电流流过的元件处在几个电压等级时,例如K2(3)点短路,发电机处在
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10.5kV,架空线处在115kV,两个电压等级通过变压器连接。此时,如用有名值计算,必须把处在不同电压等级下的各个元件的等值电抗,都折算到同一电压等级后,才能作出等值电路。这种折算往往给计算带来很多麻烦。但用标么值计算时,就不需要进行这种折算,这也是采用标么值计算的一个优点。
2. 化简等值电路
为了计算短路电流,必须根据短路点分别进行等值电路的化简,求得电源至短路点的短路回路总电抗的标么值XΣ*。等值电路化简时,可按有关课程中所学过的电路计算规则和公式进行。
例如,进行Y-Δ变换时,其等值电路如图1-4-10所示。
图1-4-10 Y—Δ变换的等值电路
将Δ形电路变换成等值Y形电路时,Y形各支路的电抗为
----------(1-4-20)
将Y形电路变换成等值Δ形电路时,Δ形各支路的电抗为
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------------(1-4-21)
在化简等值电路时,经常会遇到对短路点局部或全部对称的等值电路,此时可将电路中的各等电位点直接连接起来,并将等电位点之间的电抗除去,这样可以使计算大大简化。
【例1-4-2】试用标么值法计算【例1-4-1】中K2点短路时的总的电抗标么值。 解 (1)确定基准值 取Sj =100MVA, Uj=Uav (2)计算各元件等值电抗的标么值 1)电力系统等值电抗的标么值 X1*=Sj / Sx=100 /3000=0.033 2)架空线路等值电抗的标么值
X2 = X0LSj / Uav2=0.43×50×100/1152 = 0.163 3)变压器等值电抗的标么值
X3* = Uk%Sj / 100Sn =10.5×100 / (100×15) = 0.7 (3) 作出等值电路图并化简,如图1-4-11所示,
图1-4-11
计算短路回路总电抗的标么值
XΣk2 = X1* + X2* + X3* =0.033 +0.163 +0.7 =0.896
第三节 无限大容量系统供电电路内三相短路
一、无限大容量系统的概念
无限大容量系统(或称无限大容量电源),是指由这种电源供电的电路内发生三相短路时,电源的端电压在短路时恒定不变,电压的幅值和频率也都恒定不变,即认定为该系统的容量为“无限大”,记作S =∞,电源的内阻抗Z=0。
实际上,真正的无限大容量电源并不存在,它只是一个相对的概念。因为无论系统多大,其容量总是一个有限值,并且总是有一定的内阻抗,短路时电压和频率总会产生变化。但是,当短路发生在距电源较远的支路上,阻抗远大于系统的内阻抗,此时电源的电压几乎不变,
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