DL∕T 1572.3-2016 变电站和发电厂直流辅助电源系统短路电流 第3部分：算例

ICS29.020备案号：54008-2016电源系统短路电流第3部分：算例(IEC61660-3:2000,IDT)2016-02-05发布2016-07-01实施国家能源局发布IDL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000 Ⅱ 11.1内容与适用范围 11.2引用标准 11.3定义、符号、下标和公式 12直流系统及其设备参数 1 13.1短路点Fl 23.2短路点F2 83.3短路点F3 3.4短路点F4 4机械效应和热效应计算 254.1机械效应 3处的部分短路电流的校正因子σ I——第1部分：短路电流计算(IEC61660-1:1997,IDT);本部分为DL/T1572的第3部分。1DL/T1572.3—2016/IEC变电站和发电厂直流辅助电源系统短路电流算严格遵循本标准的第1部分和第2部分。本部分短路电路接线图(图1)与本标准第1部分短路电路接线图(DL/T1572.1—2016的图3)并不是对应的，如图1中的短路点F3。因此，需要额外考虑相关的校正因子σ(参考本部分的附图1中，连接线L1为铜母线(见第4章),L2和L3为电缆连接线。所以，在短路点F4处仅计算凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T15544—1995三相交流系统短路电流计算(IEC60909:1988,IDT)DL/T1572.1—2016变电站和发电厂直流辅助电源系统短路电流第1部分：短路电流计算(IEC容参见DL/T1572.1—2016,第4章的方括号内容参见DL/T1572.2—2016。220V直流系统及短路点F1～F4的电气设备参数如图1所示。出相应的标准近似函数[图2]。假定短路持续时间末的总短路电流为准稳态短路电流I,与[1.3.7]注：为求出部分短路电流io(1)、ig(1)、c(1)和i(1),准稳态短路电流Io(1)、I(1)、Ic(1)和Im(t)的值为短路开始之后1s时预期值。2DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000图1220V直流系统及短路点F1～F4的电气设备参数3DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000R₁=0.3Xo=0.542mΩ整流器交流侧的电阻和电抗为[式(8)和式(9)]整流器支路直流侧的电阻和电感为[式(11)和式(12)]准稳态短路电流Ip[式(13)]由[图7或式(54)]可得2=0.974。i=Kp¹o=1.14×47.77kA=54.46kA系数xp=1.14,根据[图8],得4DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:20003.1.2蓄电池B的部分短路电流Rg=107×0.13mS2=13.91mQLg=107×0.2μH=21.40μH蓄电池支路的电阻和电感[式(20)和式(21)]分别为Rgg=0.9Rg+RL₁=0.9×13.91mΩ+0.44mQ=12.959mΩLpr=Lg+L₁=21.40μH+6.5μH=27.9μH[图10]3.1.3电容器C的部分短路电流电容器支路的电阻、电感和电容[式(26)和式(27)]分别为5DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000Tzc=k₂cRcp₂C=1.0×10mQ×90mF=0.93.1.4电动机M的部分短路电流)[式(37)]为[式(38)]为[式(41)],得a[式(42)][式(48)]为T₂m=k₄Mlm=1.0×169ms=169ms63.1.5短路点F1处的短路电流F1处的短路电流可参照图2将部分短路电流i,(t)、ig(t)、ic(t)和iM(t)按照[式(51)]叠加来确定。t(ms)t(ms)x(1)(kA)x(1)(kA)短路电流ip=74.9kA;Ix=46.1kA;p=11.1ms;t₁=3.7ms;t₂=34.5ms图2短路点在F1(见图1)处各短路源的部分短路电流和总短路电流i()7DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:整流器支路D:蓄电池支路B:)ig(t)=ig[(1-pg)e-(-m)im+Pg]=17.34[0.858+0.142e-(-12ms)¹00m]kA电容器支路C:电动机支路M:3.1.6计算小结表1中列出了F1处短路电流的主要计算结果。表1F1处的短路电流的主要计算结果支路整流器D蓄电池B电容器C总短路电流[1][1]由图2总短路电流i(t)的近似函数得出。8DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:20003.2短路点F2整流器支路直流侧的电阻和电感为[式(11)和式(12)]:RpBr=R+R₂=0.88mΩ+0.23mQ=1.11mΩLDBr=L,+L₂=30μH+3.78μH=33.78μHt准稳态短路电流Ip[式(13)]为i=KpIo=1.12×27.28kA=52.92kA系数xp=1.12,根据[图8][式(17)]为衰减时间常数T₂p[式(19)]为蓄电池支路的电阻和电感[式(20)和式(21)]:9DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000RBBr=0.9Rg+R₁+R₂=0.9×13.91mQ+0.44mQ2+0.23mQ=由1/8决定[式(24)]为[图10]T²B=100ms电容器支路的电阻、电感和电容[式(26)和式(27)]:Rcpr=Rc+R₂=10mQ+0.23mDL/T1572.3—2016/IEC61660-3:20003.2.4电动机M的部分短路电流同时由[式(42)]¹)得Tm=k₃mtM0.85×9.48ms=8.06msT₂M=k₄MTmec=1.0×167.7ms=167.7ms3.2.5部分短路电流的校正因子1)原文为[式(24)]。DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000表2电阻R₁和Rre源jRR整流器DRp=14.35mΩ蓄电池BRʙ=13.91mQ+0.44mQ=14.35mΩRB=8.02mΩ电容器C注：1)短路前电压为U=225V。表3F2处的部分短路电流和总短路电流计算结果支路整流器D蓄电池B电容器C0000总短路电流见图3-3—t≈11.73.2.6短路点F2处的短路电流DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000t(t(ms)t(ms)t(ms)t(t(ms)------短路电流i(1[图1-22a)]的标准近似函数DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000整流器支路D:i₀(1)=ip(1-Po)e-4-o]im+Pp]=52.1[0.894+0.106e-(-1.73m)⁵57m]kA蓄电池支路B:ig(t)=is[(1-pg)e=0-]im+pg]=16.6[0.858+0.142e=(-13ms)¹00m]kA电容器支路C:电动机支路M:3.3短路点F33.3.1整流器D的部分短路电流整流器支路直流侧到短路点F3处的电阻和电感为[式(11)和式(12)]Rpgr=R,+R₂+R₃=0.88mΩ+0.23mΩ+1.39mQ=2.50mΩLpBr=L+L₂+L₃=30μH+3.78μH+15.6μH=49.38μH系数xp=1.06,根据[图8]3.3.2蓄电池B的部分短路电流RBBr=0.9Rg+R₁+R₂+R₃=(0.9×13.91+0.44+0.23+1.39)mQ=14.58mΩLr=Lg+Lu₁+L₂+L₃=(21.40+6.5+3.78+15.6)μH=47.28μH[图10]DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:20003.3.4电动机M的部分短路电流电动机支路到短路点F3处的电阻、电感和电容[式(33)和式(34)]及tm[式(35)]:DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000IkM=0当n→0时Tm=k₃m¹m=0.85×9.53ms=8.1ms[式(45)]T₂m=k₄Mtmc=1.0×173.2ms=173ms3.3.5部分短路电流的校正因子DL/T1572.1—2016中没有直接给出本例(图1中的F3短路)的校正因子，因为L2仅为整流器D、蓄电池B和电容器C的公共支路；而L3为四项部分短路电流的公共支路。本例(图1中的F3短路点)的校正因子在附录A中给出。Rp=Rg+Ru=(13.91+0.44)mQ=14.35mΩRM=RM=42.2mΩ由附录(A.1)得由附录(A.3)得DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000由附录(A.4)得表4F3处的部分短路电流和总短路电流支路σ蓄电池B电容器C电动机M总短路电流见图4t≈14.5T≈4.833.3.6短路点F3处的短路电流整流器支路D:io(t)=ip[(1-pp)e-(-6o)/m+pp]=42.3[0.943+0.057e-(-14.5m)³.66m]kA蓄电池支路B:电容器支路C:电动机支路M:DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000t(ms)t(ms)t(ms)t(ms) ------短路电流i(0)(图1-22a)]的标准近似函数i=57.5kA;I=36.6kA;t=14.5ms;r=4.83ms;t₂=37.8msDL/T1572.3—2016/IEC61660-3:20003.4短路点F43.4.1整流器D的部分短路电流LDBr=L+Lu₁=30μH+6.5μH=36.5μHi=Kp¹kp=1.11×26.99kA=51.9kA3.4.2蓄电池B的部分短路电流DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000蓄电池支路的电阻和电感[式(20)和式(21)]:[图10]T²B=100ms3.4.3电容器C的部分短路电流电容器支路到短路点F4处的电阻、电感和电容[式(26)和式(27)]为C=1.2C=1.2×75mF=90mFIkc=0上升时间常数tc[式(31)]为DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000T₂c=k₂cRcpC=1.5×10.44m2×90mF=3.4.4电动机M的部分短路电流(42)]决定，有其中[式(39)]:式(45)]为Tm=k₃MTm=0.84×9.57msT₂M=k₄Mtme=1.11×170.3ms=13.4.5部分短路电流的校正因子源jRR整流器DRp=42.43mΩ电容器CRc=Rc=10m2电动机MRM=42.2m2+0.23mΩ=42.43mΩ2注：1)短路前电压为U=225V。2)略去蓄电池支路，因为在F2点短路时，蓄电池支路不与整流器支路和电动机支路并联。支路σTy(ms)整流器D蓄电池B电容器C0000DL/T1572.3—201表6(续)支路L1中的短路电流，见图4一t≈4.1总短路电流见图4——t≈12.13.4.6支路L1和F4的短路电流(51)]来确定的。整流器支路D:蓄电池支路B:电容器支路C:电动机支路M:短路电流的标准近似函数为●蓄电池支路L1,见表6。DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000L1:ip=32.7kA;L=29.4kA;t=12.2ms;t₁=4.1ms;t₂=33ms24DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000短路点F4,见表6。短路点F4,见表6。4机械效应和热效应计算4.1机械效应图1中，蓄电池支路L1为10m长的硬母线。若短路点为F4,该支路有最高短路电流。因此在3.4.6架的连续梁。图6为导体的排列和加固件的位置。4.1.1数据短路电流峰值短路持续时间Ik=48.9kAt₁=4.1msDL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000跨度数支架间轴线距离导体间轴线距离一根主导体的辅助导体个数主导体尺寸辅助导体间轴线距离E-CuF30矩形导体——尺寸——杨式模数——屈服点应力加固件的个数加固件材料加固件间轴线距离加固件尺寸=10l=1.00ma=0.08mn=2b=40mmd=10mmE=110000N/mm²k=2E-CuF3040mm×40mm×10mm4.1.2简化方法4.1.2.1主导体间及辅助导体间的受力[式(5)]为查得。[表1],k₂=0.72[图1]。4.1.2.2导体上的应力主导体间的力所产生的弯曲应力[式(8)]为DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000β[表2][表3]Z=0.867×d²b=0.867×0.010²×0.040m³=3.47×10⁶m³辅助导体间的力所产生的弯曲应力[式(9)]为[表5][表2]Z=d²b/6=(0.010²×0.040m³)/6=0.6677×10⁶m³导体的总弯曲应力[式(11)]为σo=0m+o₈=189.9N/mm²+54.0N/mm²=24若[式(12)和式(13)]σot=243.9N/mm²<1.5×2σ,=54.0N/mm²<250N/mm²动态作用力F[式(14)]为Fa=V,αFm这使得[表2]对于αA=0.4[表3]的外支架(A),弯曲应力为FA=V₂αAFm=1.47×0.4×7218N=3.3kN对于αg=1.1[表3]的内支架(B),弯曲应力为F=VαgF=1.15×1.1×7218N=9.1kN主导体的相关自然频率[式(16)]DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000辅助导体的相关自然频率[式(18)]为矩形替换函数的参数[式(22)和式(23)]分别为IR=30800A=39.7×10³A其中由[式(24)和式(25)]得=39.0×10⁶A²s=716.8A²s³由[式(26)]得DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000=0.0113sm=0.59m2=0.98m₂=0.50m²=0.98[图5][图6][图7][式(20c)]4.1.3.3辅助导体间受力的矩形替换函数时间T[2.3.6.2]为矩形替换函数的参数[式(22)和式(23)]分别为IR=51240A=51.2×10³A式中[式(24)和式(25)]分别为=39.0×10⁶A²s=716.8A²s³DL/T1572.3—2016/IEC61660-3:2000由[式(26)]得=0.0113sm₂s=0.98