井下中央变电所高压电缆短路电流计算.docx
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井下中央变电所高压电缆短路电流计算
井下中央变电所高压电缆短路电流计算
一、概述
在电力系统的设计和运行中,都必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况,因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。
从电力系统的实际运行情况看,这些故障多数是由短路引起的,因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外,还必须熟练掌握电力系统的短路计算。
下面根据在实际工作中对短路电流的计算,介绍一种比较简便实用的计算方法。
二、供电系统各种元件电抗的计算
通常我们在计算短路电流时,首先要求出短路点前各供电元件的相对电抗值,为此先要绘出供电系统简图,并假设有关的短路点。
供电系统中供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器及架空线路(包括电缆线路)等。
目前,一般用户都不直接由发电机供电,而是接自电力系统,因此也常把电力系统当作一个“元件”来看待。
1、系统电抗的计算
系统电抗,百兆为1,容量增减,电抗反比。
本句话的意思是当系统短路容量为100MVA时,系统电抗数值为1;当系统短路容量不为100MVA,而是更大或更小时,电抗数值应反比而变。
例如当系统短路容量为200MVA时,电抗便是0.5(100/200=0.5);当系统短路容量为50MVA时,电抗便是2(100/50=2),
本计算依据一般计算短路电流书中所介绍的,均换算到100MVA基准容量条件下的相对电抗公式而编出的(以下均同),即X*xt=Sjz/Sxt
(1)式中:
Sjz为基准容量取100MVA、Sxt为系统容量(MVA)。
2、变压器电抗的计算
若变压器高压侧为35kV,则电抗值为7除变压器容量(单位MVA,以下同);若变压器高压侧为110kV,则电抗值为10.5除变压器容量;若变压器高压侧为10(6)kV,则电抗值为4.5除变压器容量,若变压器高压侧为110kV电抗值应为10.5/15=0.7,又如一台高压侧35kV,5000kVA及一台高压侧6kV,2000kVA的变压器,其电抗值分别为7/5=1.4,4.5/2=2.25
本计算依据公式为:
X*b=(ud%/100).(Sjz/Seb)
(2)
式中ud%为变压器短路电压百分数,Seb为变压器的额定容量(MVA)
该公式中ud%由变压器产品而定,产品变化,ud%也略有变化。
计算方法中按10(6)kV、35kV、110kV电压分别取ud%为4.5、7、10.5。
3、电抗器电抗的计算
用额定电抗百分数除电抗器的额定容量(单位MVA),再乘0.9即可。
一般来说电抗器只标额定电压与电流,计算其额定容量时按S=1.732UI。
如那台电抗器U=10kV,I=0.3kA,Xk%=4.5,则Ske=1.732×10×0.3=5.196MVA,则电抗器的电抗值为(4.5/5.196)×0.9=0.779。
本计算所依据的公式是:
X*k=(Xk%/100).(Sjz/Sek).(Uek2/Ujz2)(3)
式中:
Xk%为电抗器的额定电抗百分数,Sek为电抗器额定容量(MVA),Uek为电抗器的额定电压(kV),Ujz为基准电压,用线路的平均额定电压代替,分别取6.3、10.5、37、115kV等。
本公式中的前2个因式,实际是Xk%除电抗器的额定容量(MVA)数;后一因式是考虑电抗器额定电压不等于线路平均额定电压,为此而再乘上一个系数,一般约为0.9,因此电抗器的相对电抗值应是用额定电抗除额定容量再乘0.9。
4、架空线路及电缆线路电抗值的计算
对于6kV架空线路其电抗值等于线路长度的公里数;对于10kV架空线路其电抗值等于线路长度公里数的三分之一;对于35kV架空线路其电抗值等于线路长度公里数的百分之三;对于110kV架空线路其电抗值等于线路长度公里数的千分之三。
若为电缆线路:
其电抗值应分别取上述同电压等级架空线路电抗值的五分之一。
例如一回6km的6kV架空线路,其电抗值为6,若为6km的10kV架空线路,则电抗为6/3=2;若为6km的35kV架空线路,则电抗为6×0.03=0.18。
图1中70km的110kV架空线路,则电抗为70×0.003=0.21。
如果上述各电压等级的架空线路换为同长度的电缆线路,其电抗值应分别为:
6kV等于6/5=1.2、10kV等于2/5=0.4、35kV等于0.18/5=0.036。
计算所依据的公式是:
X*XL=K.L/Up2(4)
式中L为线路的长度(单位km);K为系数:
对6、10kV的电缆线路取8,架空线路取40;对35~110kV架空线路取42.5;Up取各级电压的额定电压即6,10,35,110kV等。
三、短路容量和短路电流计算
1、短路容量(单位MVA):
求出短路点前的总电抗值,然后用100除该值即可。
计算依据的公式为:
Sd=Sjz/X*∑(5)
从电源到d1点的总电抗:
X*∑=0+0.21+0.7/3=0.443,其短路容量Sd=100/0.443=225.73MVA,从电源到d2点的总电抗,应再加上电抗器的电抗,即X*∑=0.443+1.156=1.599,则Sd=100/1.599=62.54MVA。
2、短路电流的计算
若6kV电压等级,则短路电流(单位kA,以下同)等于9.2除总电抗X*∑(短路点前的,以下同);若10kV电压等级,则等于5.5除总电抗X*∑;若35kV电压等级,则等于1.6除总电抗X*∑;若110kV电压等级,则等于0.5除总电抗X*∑;若0.4kV电压等级,则等于150除总电抗X*∑。
计算依据的公式是:
Id=Ijz/X*∑(6)
式中Ijz:
表示基准容量为100MVA时基准电流(kA),6kV取9.2kA,10kV取5.5kA,35kV取1.6kA,110kV取0.5kA,0.4kV则取150kA。
3、短路冲击电流的计算
计算方法:
对于6kV以上高压系统,Ich等于Id乘1.5,ich等于Id乘2.5;对于0.4kV低压系统,由于电阻较大,Ich及ich均较小,所以实际计算中可取Ich=Id,ich=1.8Id。
则d1点的短路时:
Ichd1=1.5Id1=1.5×20.77=31.155kA;ichd1=2.5Id=2.5×20.77=51.925kA
四、计算实例
下面用本文所介绍的方法进行计算验证。
根据供电系统用本文所介绍的方法计算各点短路时的Sd,Id。
本文介绍的方法计算
各元件的电抗值计算如下:
系统电抗值:
X*1=100/200=0.5
已知电缆长度2Km
10kV电缆电抗值:
X*2=2×1/3×1/5=0.133
则d1点短路时:
(1#柜进线)
总电抗值X*∑d1=X*1+X*2=0.5+0.133=0.633;
Sd1=100/X*∑d1=100/0.633=157.977MVA)
Id1=5.5/0.633=8.688(kA)
则d2点短路时:
(2#柜出线)
L2为0.8Km
X*3=0.8×1/3×1/5=0.0533
总电抗值X*∑d2=X*1+X*2+X*3=0.5+0.133+0.0533=0.6863;
Sd2=100/X*∑d2=100/0..6863=145.709(MVA)
Id2=5.5/0.6863=6.13(kA)
则d3点短路时:
(3#柜出线)
L3为1.3Km
X*4=1.3×1/3×1/5=0.0866
总电抗值X*∑d3=X*1+X*2+X*4=0.5+0.133+0.0866=0.7196;
Sd3=100/X*∑d3=100/0.7196=138.966(MVA)
Id3=5.5/0.7196=7.643(kA)
则d4点短路时:
(5#柜出线)
L5为0.03Km
X*5=0.03×1/3×1/5=0.002
总电抗值X*∑d4=X*1+X*2+X*5=0.5+0.133+0.002=0.635;
Sd4=100/X*∑d3=100/0.635=157.48(MVA)
Id4=5.5/0.635=8.661(kA)
则d5点短路时:
(12#柜出线)
L6为1.8Km
X*6=1.8×1/3×1/5=0.12
总电抗值X*∑d5=X*1+X*2+X*6=0.5+0.133+0.12=0.753;
Sd5=100/X*∑d3=100/0.753=132.802(MVA)
Id5=5.5/0.753=7.304(kA)
五、结论
由计算比较可知,采用本文所介绍的计算方法与传统的标么值法计算结果基本相当。
计算短路电流的目的,是为了在电气装置的设计和运行中,用来选择电气设备、选择限制短路电流的方式、设计继电保护装置和分析电网故障等。
从这个意义上讲计算结果愈精确愈好。
但考虑到电力系统的实际情况,要进行极准确的短路计算是相当复杂的,同时对解决大部分实际问题并不一定要十分精确的计算结果。
为了简化计算,实际中的各种计算方法都只是对短路电流的预估,计算时都有一系列的假设条件。
虽然本文方法的计算结果稍微偏大点,但计算过程较为简单,这对实用并无影响,而且将来系统发展后也有一定的适应性。
采区变电所高压电缆短路电流计算
根据供电系统用本文所介绍的方法计算各点短路时的Sd,Id。
本文介绍的方法计算
各元件的电抗值计算如下:
系统电抗值:
X*1=100/200=0.5
已知电缆长度3.3Km
10kV电缆电抗值:
X*2=3.3×1/3×1/5=0.0866
则d1点短路时:
(1#高爆开关进线)
总电抗值X*∑d1=X*1+X*2=0.5+0.22=0.72;
Sd1=100/X*∑d1=100/0.7196=138.966(MVA)
Id1=5.5/0.72=7.638(kA)
则d2点短路时:
(2#高爆开关出线)
L2为0.4Km
X*3=0.4×1/3×1/5=0.027
总电抗值X*∑d2=X*1+X*2+X*3=0.5+0.22+0.027=0.747;
Sd2=100/X*∑d2=100/0.747=133.868(MVA)
Id2=5.5/0.747=7.363(kA)
则d3点短路时:
(3#高爆开关出线)
L3为0.2Km
X*4=0.2×1/3×1/5=0.0133
总电抗值X*∑d3=X*1+X*2+X*4=0.5+0.22+0.0133=0.7333;
Sd3=100/X*∑d3=100/0.7333=136.37(MVA)
Id3=5.5/0.7333=7.5(kA)
则d4点短路时:
(10#高爆开关出线)
L4为0.02Km
X*5=0.02×1/3×1/5=0.001
总电抗值X*∑d4=X*1+X*2+X*5=0.5+0.22+0.001=0.721;
Sd4=100/X*∑d4=100/0.721=138.696(MVA)
Id4=5.5/0.721=7.628kA)
则d5点短路时:
(7#高爆开关出线)
L5为0.56Km
X*6=0.56×1/3×1/5=0.037
总电抗值X*∑d5=X*1+X*2+X*6=0.5+0.22+0.037=0.757;
Sd5=100/X*∑d5=100/0.757=132.1(MVA)
Id5=5.5/0.757=7.265kA)
则d6点短路时:
(8#高爆开关出线)
L6为1.6Km
X*7=1.6×1/3×1/5=0.107
总电抗值X*∑d6=X*1+X*2+X*7=0.5+0.22+0.107=0.827;
Sd6=100/X*∑d6=100/0.827=120.919(MVA)
Id6=5.5/0.827=6.650kA)
则d7点短路时:
(9#高爆开关进线)
Id6=Id1=5.5/0.72=7.638(kA)
矿用钢丝绳管理制度
一、斜井提升钢丝绳必须由专人和主副绞车司机每天早上在生产前验绳,不得空班漏检。
二、钢丝绳在滚筒上应排列整齐,不得出现串层串列现象。
钢丝绳必须排满滚筒宽度方向,不准只绕中间,不绕两边,以免主轴承装置集中受力。
三、钢丝绳产生挤压拉伸变形情况时,由主绞车司机以0.3米/秒的速度开动绞车,钩头上可以挂1—3空矿车,发现钢丝绳拉伸变形时,要用游标卡尺进行测量并记录所测数值,当磨损量小于钢丝绳标称直径的10%时,必须更换新绳。
四、钢丝绳在一捻距内断丝数目与钢丝绳总数之比超过5%时,要更换钢丝绳。
如严重断丝处距离钩环长度较近时,在不影响提升距离的情况下,可剁掉断丝部分绳头,重新连接钩环继续使用。
五、钢丝绳在运行中遭受跑车,突然停车等猛烈拉力时,必须停车检查,发现2条、3条中情况以及钢丝绳严重扭曲或变形,遭受猛烈拉力的应将受力段剁掉或更换新绳。
六、钢丝绳的钢丝有严重变黑、锈皮、点蚀麻坑等损坏形成沟纹,外层钢丝松动,不论断丝数或绳径变细多少,都必须立即更换。
七、提升钢丝绳必须有试验合格证,凡无合格证的钢丝绳严禁使用。
对使用中的钢丝绳每月进行一次全绳长涂抹防锈油1次。
八、验绳工应每天认真填写钢丝绳日检记录,发现问题应立即报主管人员,以便采取相应措施。
九、各种提升钢丝绳使用中必须保证排列整齐,杜绝压绳和咬绳现象,制动绳和罐道绳处于张紧状态。
十、必须建全钢丝绳使用、检查和试验档案,主要提升钢丝绳日检报表制度,经机电矿长签字审阅,发现问题,及时处理。
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