第四节限制短路电流的方法

1、第四节限制短路电流的措施第四节限制短路电流的措施主要内容主要内容：1. 1. 采用不同的主接线形式和运行方式采用不同的主接线形式和运行方式2. 2. 装设限流电抗器装设限流电抗器3. 3. 采用低压分裂绕组变压器采用低压分裂绕组变压器限制短路电流的方法限制短路电流的方法 一、为什么要限制一、为什么要限制I IK K？其目的是什么？其目的是什么？ 由于由于I IK K流过电器设备产生发热和强大的电磁力（电动力），直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，由于接影响设备的安全运行，另外，由于I IK K过大，造成所选电器设备过大，造成所选电器设备性能指标提高，因

2、此，必须限制性能指标提高，因此，必须限制I IK K：1 1、对大功率系统要求克服、对大功率系统要求克服QFQF的开断容量（的开断容量（I INbrNbr）不足的缺点。）不足的缺点。2 2、对于小功率系统，可以采用轻型设备。所谓、对于小功率系统，可以采用轻型设备。所谓“轻型轻型”是指是指QFQF的的 额定电流与所控制回路的额定电流相匹配。额定电流与所控制回路的额定电流相匹配。3 3、使设备免受大的电动力和发热的影响。、使设备免受大的电动力和发热的影响。 对对I IK K的限制的程度，取决于限制措施的费用与技术上的受益程的限制的程度，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。度

3、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、限制二、限制I IK K的措施的措施（一）选择适当的主接线形式和运行方式（一）选择适当的主接线形式和运行方式1 1、大容量机组可采用单元接线。、大容量机组可采用单元接线。2 2、降压变压所中，可采用在变压器低压侧分列运行，即、降压变压所中，可采用在变压器低压侧分列运行，即“母母线线硬分段硬分段”。（双母线接线中母联。（双母线接线中母联QFQF断开，进出线分别接于两组断开，进出

4、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。）线分段，可减少短路电流。）3 3、对具有双回供电线路，在负荷允许的条件下按单回运行。、对具有双回供电线路，在负荷允许的条件下按单回运行。4 4、对环形电网，可在环网中穿越功率最小处开环运行。、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，以达到限制上述方法其实质是：增大系统阻抗，以达到限制I IK K的目的，的目的，但这样会降低供电的可靠性和灵活性，同时，系统线损也相应但这样会降低供电的可靠性和灵活性，同时，系统线

5、损也相应增大。增大。（二）加装限流电抗器（二）加装限流电抗器1 1、加装普通电抗器、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。线电抗器两种。（1 1）线路电抗器）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，为了选择轻型障，也和在机压母线上发生短路相差不多，为了选择轻型QFQF，同时馈线的电缆不致因短路电流而加大截

6、面，常在出线，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，侧加装电抗器。如下图所示，L2L2，它只能在电抗器后，如，它只能在电抗器后，如K3K3点短路才有限制点短路才有限制I IK K的作用。的作用。QFQFG1G1W WG2G2电抗器的接法接线电抗器的接法接线L1L1L2L2K3K3K2K2K1K1限制短路电流的作用限制短路电流的作用: :限制限制I IK K，选择轻型，选择轻型QFQF。故障时，维持母线残压（故障时，维持母线残压（65%65%）缺点缺点: :正常运行时有电压损耗和功率损耗，因此，其百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（分电

7、抗值通常为（3-63-6）% %。使配电装置构造复杂。使配电装置构造复杂。（2 2）母线电抗器）母线电抗器 装在母线分段的地方（如上图中装在母线分段的地方（如上图中L1L1），其目的），其目的是让发电机出口是让发电机出口QFQF、变压器低压侧、变压器低压侧QFQF、母联及分段、母联及分段QFQF都按各自回路额定电流来选择，不因都按各自回路额定电流来选择，不因I IK K过大而升过大而升级，无论厂内（级，无论厂内（K1K1或或K2K2）或厂外（）或厂外（K3K3）短路，）短路，L1L1均均能起作用，但主要是限制厂内短路电流能起作用，但主要是限制厂内短路电流I IK K。L1L1电抗器的额定电流电

8、抗器的额定电流：通常按母线上因事故：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容量发电机的额定电流的50-80%50-80%）。）。电抗百电抗百分数分数：取：取8-12%8-12%2 2、加装分裂电抗器、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

9、采用。如图倍的出线，故被广泛采用。如图(a)(a)所示所示 ，中间抽头，中间抽头3 3一般接电一般接电源，两个支路源，两个支路1 1、2 2连接大致相等的两组负荷。连接大致相等的两组负荷。分裂电抗器等值电路分裂电抗器等值电路L Lfxfx- -L Lx xf f) )1 1( (+ +L Lx xf f) )1 1( (+ +L Lx xf f) )1 1( (- -L Lx xf f) )1 1( (- -3 32 21 13 31 12 23 31 12 2（a a）分裂电抗器接线图）分裂电抗器接线图(b)(b)等值电路等值电路(c)(c)正常运行时等值电路正常运行时等值电路I I1 1）

10、分析限流原理）分析限流原理 两个分支自感系数两个分支自感系数(L1(L1，L2)L2)及自感抗及自感抗( (x xL1L1，x xL2L2) )相同，即：相同，即：L1=L2=L , L1=L2=L , x xL1L1= =x xL2L2= = x xL L=L=L，两个分支间有磁的耦合，若互感，两个分支间有磁的耦合，若互感系数为系数为f f为为: : 正常运行时，每臂的运行电抗（穿越型电抗）正常运行时，每臂的运行电抗（穿越型电抗）)6.04.0(21一般为fLMLLMfLLLMLXffXXXXX)1 ( 正常运行时正常运行时每一分支电压降：每一分支电压降：若取若取 ，则，则x x正正= =0

11、.5x0.5xL L短路运行时短路运行时( (设在分支设在分支1 1处短路处短路) )从系统经变压器从系统经变压器T T提供的短路电流所遇到的电抗：提供的短路电流所遇到的电抗：x x短短= =XlXl, ,另一端另一端(2(2端端) )提供的短路电流所遇到的电抗：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。压降不超过允许值的矛盾。LxfIU)1 ( 5 . 0f）（5 . 03)1 (2)( 212fxfxxxxLLML（三）采用低压分裂绕组的变压器（三）采用低压分裂绕组的变压器1 1、特点：、特点：

12、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 x x2 2= =x x2 2”U U2N2N= =U U2”N2”N，S S2N2N= =S S2”N2”N，按变压器原理作电路图，如，按变压器原理作电路图，如下图下图所示。所示。分裂绕组变压器及其分裂绕组变压器及其等值电路等值电路图（图（a a）扩大单元接线）扩大单元接线图（图（b b）等值电路）等值电路图（图（c c）正常工作时的等值电路）正常工作时的等值电路1 122221 122221 12 22 2I Ix x1 1x x22x x22x x22x x22x x1 1I IT

13、T2 2、限流原理、限流原理1 1）正常工作情况）正常工作情况每个低压绕组流过相同的电流（每个低压绕组流过相同的电流（I/2I/2），高压侧通过），高压侧通过I I，则，则UU1212=U=U12” 12” =I =I x x1212=I =I x x1 1+I +I x x2 2 /2=I(/2=I(x x1 1+ +x x22/2)/2) x x1212= = x x1 1+ +x x22/2/2 x x22/2/22)2)短路情况：设在短路情况：设在22出口处短路（采用叠加原理）出口处短路（采用叠加原理）（1 1）来自另一台发电机提供的）来自另一台发电机提供的I IK K所遇到的电抗假设

14、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：过两分裂绕组的电抗为：x x22”22”= =x x22+ +x x2”2”=2=2x x2 2 （2 2）来自系统的）来自系统的I IK K所遇到的电抗所遇到的电抗 x x1 1+ +x x2 2 x x22可见，低压分裂绕组正常运行时电抗值，只相当于两分裂可见，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绕组短路电抗的1/41/4。当一个分裂绕组出口（如。当一个分裂绕组出口（如22）发生）发生短短路，来自另一台发电机的短路电抗将遇到路，来自另一台发电机的短路电抗将遇到x x22”22”的限制，来的限制，来自系统短路电流将遇到