第四节限制短路电流的方法.ppt

第四节限制短路电流的措施 主要内容： 1. 采用不同的主接线形式和运行方式 2. 装设限流电抗器 3. 采用低压分裂绕组变压器 限制短路电流的方法 一、为什么要限制IK？其目的是什么？ 由于IK流过电器设备产生发热和强大的电磁力（电动力），直 接影响设备的安全运行，另外，由于IK过大，造成所选电器设备 性能指标提高，因此，必须限制IK： 1、对大功率系统要求克服QF的开断容量（INbr）不足的缺点。 2、对于小功率系统，可以采用轻型设备。所谓“轻型”是指QF的 额定电流与所控制回路的额定电流相匹配。 3、使设备免受大的电动力和发热的影响。 对IK的限制的程度，取决于限制措施的费用与技术上的受益程 度二者之间的比较结果。 各种限流措施，其实质都可归结为增大电源至短路点的 等效电抗。这些措施从设计着手并依靠正确的运行来实现 二、限制IK的措施 （一）选择适当的主接线形式和运行方式 1、大容量机组可采用单元接线。 2、降压变压所中，可采用在变压器低压侧分列运行，即“母线 硬分段”。（双母线接线中母联QF断开，进出线分别接于两组 母线，双母线采用单母线分段运行，此方式在变电站称为硬母 线分段，可减少短路电流。） 3、对具有双回供电线路，在负荷允许的条件下按单回运行。 4、对环形电网，可在环网中穿越功率最小处开环运行。 上述方法其实质是：增大系统阻抗，以达到限制IK的目的， 但这样会降低供电的可靠性和灵活性，同时，系统线损也相应 增大。 （二）加装限流电抗器 1、加装普通电抗器 根据电抗器的安装地点和作用可分为：母线电抗器和出 线电抗器两种。 （1）线路电抗器 主要用来限制电缆馈线回路中的短路电流。由于电缆的 电抗小，且分布电容大，即便在电缆馈线末端发生短路故 障，也和在机压母线上发生短路相差不多，为了选择轻型 QF，同时馈线的电缆不致因短路电流而加大截面，常在出线 侧加装电抗器。如下图所示，L2，它只能在电抗器后，如K3 点短路才有限制IK的作用。 限制短路电流的作用: ①限制IK，选择轻型QF。 ②故障时，维持母线残压（≥65%） 缺点: ①正常运行时有电压损耗和功率损耗，因此，其百 分电抗值通常为（3-6）%。 ②使配电装置构造复杂。 （2）母线电抗器 装在母线分段的地方（如上图中L1），其目的 是让发电机出口QF、变压器低压侧QF、母联及分段 QF都按各自回路额定电流来选择，不因IK过大而升 级，无论厂内（K1或K2）或厂外（K3）短路，L1均 能起作用，但主要是限制厂内短路电流IK。 L1电抗器的额定电流：通常按母线上因事故 切除最大一台发电机时可能通过电抗器的电 流来选择，（一般取母线上因事故切除最大 容量发电机的额定电流的50-80%）。电抗百 分数：取8-12% 2、加装分裂电抗器 它在结构上与普通电抗器相似，只是中心有一个抽头【如下 图所示】，但它的限流效果比普通电抗器要好，并且要多供一 倍的出线，故被广泛采用。如图(a)所示 ，中间抽头3一般接电 源，两个支路1、2连接大致相等的两组负荷。 1）分析限流原理 两个分支自感系数(L1，L2)及自感抗(xL1，xL2)相同，即： L1=L2=L , xL1=xL2= xL=ωL，两个分支间有磁的耦合，若互感 系数为f为: 正常运行时，每臂的运行电抗（穿越型电抗） 正常运行时 每一分支电压降： 若取 ，则x正=0.5xL ②短路运行时(设在分支1处短路) 从系统经变压器T提供的短路电流所遇到的电抗：x短 =Xl,另一端(2端)提供的短路电流所遇到的电抗： 由此可见，从而解决了限制短路电流与保证正常 压降不超过允许值的矛盾。 （三）采用低压分裂绕组的变压器 1、特点： 相当于双绕组变压器低压侧是两个完全相同的线圈并绕，即 x2’=x2”U2’N=U2”N，S2’N=S2”N，按变压器原理作电路图，如下图 所示。 2、限流原理 1）正常工作情况 每个低压绕组流过相同的电流（I/2），高压侧通过 I，则 ΔU12’=ΔU12” =I x12=I x1+I x2’ /2=I(x1+x2’/2) x12= x1+x2’/2≈ x2’/2 2)短路情况：设在2’出口处短路（采用叠加原理） （1）来自另一台发电机提供的IK所遇到的电抗假设 高压侧开路，低压侧一台发电机出口处短路，则通 过两分裂绕组的电抗为： x2’2”=x2’+x2”=2x2’ （2）来自系统的IK所遇到的电抗 x1+x2’ ≈ x2’ 可见，低压分裂绕组正常运行时电抗值，只相当于两分裂 绕组短路电抗的1/4。当一个分裂绕