【发电厂电气新课件】限制短路电流的方法
限制短路电流的方法PPT资料(正式版)
第四节 限制短路电流的方法
二．装设限流电抗器
母线电抗器
限流电抗器分
普通电抗器 分裂电抗器
线路电抗器
1. 装设母线分段电抗器
k3
• 装设地点：在发电机电压的 6~10kV母线分段处。
• 作用：限制来自另一母线的发 电机所提供的短路电流（限制 发电厂内部的短路电流），对 系统提供的短路电流也能起到 一定的限制作用。
T1
W1
G1Байду номын сангаас
T2 L2
k2
W2
L1
k1
G2
图3-19
母线电抗器的参数选择：
IN =(0.5 ~ 0.8) IGmax xL %= 8% ~ 12%
加装母线电抗器后：可使所选择的发电机、主变、分段断路器、 母联断路器等容量不升级，减少 。
母线电抗器对出线回路的限流作用较小：
电抗有名值：
xL
xL% 100
图c是它们的等效电路，图d是正常运行时的等效电路图。
a) 可使电缆线路的断路器容量不升级；
第四节 限制短路电流的方法•
•
U j I x xL %= 8% ~ 12%
线路电抗器的参数选择： 31
L
第四节 限制短路电流的方法
装设地点：在发电机电压的6~10kV母线分段处。
每臂自感抗xL=ωL，
c母）线装电于抗变器压对器由出低线压于回侧路回1的路端限中流，发作可用以生较是小主短：变压路器或时厂用互变压感器回作路。用很小，每臂的等值电抗为每 臂的自感电抗x ，大于正常运行时的电抗，故限流作用强。 2．扩大单元接线或厂用电回路装设采用低压分裂绕组变压器；
U •3 1jI •x L jI •x M jI • (1 f)x L jI •x 2 L 由此可见，正常运行时，由于互感的作用，每臂的电抗值 只有其自感电抗的一半，故正常工作时的电压损失较小 。
限制短路电流的方法
限制短路电流的⽅法⼀、概述在⼤容量发电⼚中，当发电机并联运⾏于发电机电压母线时，其短路电流可能⾼达⼗⼏万甚⾄⼏⼗万安培，这将使母线、断路器等⼀次设备遭受到严重的冲击(发热和电动⼒)。
为了安全，必须加⼤设备型号，⽽⽆法采⽤价格便宜的轻型开关电器和较⼩截⾯的导线，这不仅会使投资⼤为增加，甚⾄会因短路电流太⼤⽽⽆法选到合乎要求的设备。
因此，应当采取某些限制短路电流的措施。
⼆、选择适当的主接线形式和运⾏⽅式1、发电机组采⽤单元接线各发电机和升压变采⽤单元接线⽽不在机端并联运⾏，将⼤⼤减少发电机机端短路的短路电流。
2、环形电⽹开环运⾏在环形电⽹某⼀穿越功率最⼩处开环运⾏，或将发电⼚⾼压母线分裂运⾏，就是将本来并联运⾏的两⼤部分分开运⾏，当然使短路时的阻抗增⼤，短路电流变⼩。
3、并联运⾏的变压器分开运⾏多数降压变电所中装有两台变压器，其低压侧母线常采⽤单母线分段接线，当分段断路器分开运⾏时，会使短路电流⼤为减少。
为保证供电可靠性，分段断路器上可装设“备⽤电源⾃动投⼊装置”，当⼀台变压器故障退出运⾏时，分段断路器能⾃动合闸，恢复对失电母线段及所带出线的供电。
三、装设限流电抗器1、在发电机电压母线上装设分段电抗器装设在发电机电压母线(6kV或10kV)分段处的电抗器能够有效地降低发电机出⼝断路器、母线分段断路器、母线联络断路器以及变压器低压侧断路器（还有连接这些设备的导体）所承受的短路电流。
由于正常通过分段的电流不⼤，可以选较⼤电抗百分数(8%-12%),⽽两段母线间的电压降也不会太⼤，电能损耗也少，因此优先采⽤。
2、在发电机电压电缆出线上装设出线电抗器如图5-21所⽰。
6-10kV出线上短路时，虽然上述母线分段电抗器也能起⼀些限流作⽤，但因其额定电流⼤(约为母线上最⼤⼀台发电机额定电流的50%-80%),电抗有名值较⼩，限制短路电流的能⼒较⼩。
这时，可在出线上装设出线电抗器，以使发电机电压直配线的短路电流限制到轻型廉价的开关所能开断的范围内（如常⽤的SN10-10I型少油断路器开断电流为16kA)。
发电厂电气部分2-4限制短路电流的方法
所示，断路器则有可能因切除电抗器故障而损坏；
电抗器若布臵在断路器内侧，如图2－20（ b）所
示，当母线和断路器接线之间发生单相接地时， 寻找接地点，操作比较多，而且出线电流互感器 至母线的电气距离一般也较长，增加了母线系统 故障机会。
目前，我国采用图 2－20（ a）的接线方式较多。
二、加装限流电抗器
限制短路电流的目的，在于使发电机回路及用户
侧能采用轻型断路器。
所谓“轻型”，是指断路器额定电流与所控制的
电路额定电流相适应，两者额定容量匹配，使断路
器及其相应的电器比较经济合理。
反之，短路电流过大，就不得不选用更高等级的
开断电流较大的断路器，即重型断路器，从而使它 及其相应的电器的选用不能作到经济合理。
（2-5）
（2-6）
由式（2-4）和式（2-5）可得
可见，低压分裂绕组正常运行时的电抗值，只相当于两分
裂绕组出线（如2ˊ）发生短路时，来自另一发电机的短路电 流将遇到X2ˊ2〞 （即2X2〞）的限制，来自系统的短路电流则
遇到X1+X2ˊ=X12+ ¼ X2ˊ2〞的限制，这些电抗 值都很大，能起到限制短路电流的作用。
为了运行操作方便和减小母线各段间的电压差，
母线分段一般不宜超过三段。母线电抗器用于 限制并列运行发电机所提供的短路电流，其额 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进行选择，一般取
发电机额定电流的50％～80％，电抗百分值取
为8％～12％。
2．加装分裂电抗器
分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中心有 一个抽头，如图2－21（a）所示。中间抽头3一般用来连 接电源，两个分支（又称两臂）1和2用来连接大致相等的 两组负荷，从等值电路可以看出它的限流作用。图2－21 （b）为分裂电抗器等值电路图；图2－21（C）为正常运 行时，分裂电抗器的等值电路图。 两个分支的自感相同，每个分支的自感电抗人XL=L。 两个分支间有磁的耦合，若互感为M，则互感系数为
限制短路电流的方法
限制短路电流的方法1．选择适当的主接线形式和运行方式（1）对具有大容量机组的发电厂中采用单元接线；（2）在降压变电所中，可采用变压器低压侧分列运行方式，即所谓母线硬分段接线；（3）对具有双回路电路，在负荷允许条件下可按单回路运行；（4）对环形供电网络，可在环网中穿越功率最小处开环运行。
2．加装限流电抗器（1）加装普通电抗器1）出线端加装出线电抗器用来限制电缆馈线支路短路电流。
它只能在电抗器后面临近点短路时才有限制短路电流的作用。
通常在架空线路上不装设电抗器。
线路电抗器不仅限制短路电流，而且能在母线上能维持较高的剩余残压（大于65％UN）。
通常线路电抗器的百分电流值为3％～6％。
2）母线电抗器装设在母线分段的地方，其目的是让发电机出口断路器、变压器低压侧断路器、母联断路器和分段断路器等都能按各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而升级。
一般设计主接线时，为了限制发电机电压母线短路电流，应首先考虑在分段断路器回路或联络断路器回路中以及主变压器回路中安装电抗器，只有经过计算认为限制效果不够时，才考虑装设线路电抗器。
一般当电厂和系统容量较大时，两种电抗器都需要安装。
为了运行操作方便和减小母线各段之间电压差，母线分段不宜超过三段，母线电抗器的电抗百分值应取8％～12％。
（2）分裂电抗器分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是线圈中心有一个抽头3，中间抽头一般用来连接电源、两个分支（又称两臂）和用来连接大致相等的两组负荷。
当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值相同时，两者在短路时的限流作用一样，但正常运行时电压损失只有普通电抗器的一半，而且比普通电抗器多供一倍的出线，减少了电抗器的数目。
运行中当两个分支负荷不等或者负荷变化过大时，将引起两臂电压偏差，造成电压波动，甚至可能出现过电压。
所以一般分裂电抗器的电抗百分值取8％～12％。
分裂电抗器在主接线中，可以装设在电缆馈线上，每个臂可以接一回出线或几回出线。
分裂电抗器串接在发电机回路中，不仅起着出线电抗器的作用，而且也起着母线电抗器的作用。
限制短路电流的方法
行业资料：________ 限制短路电流的方法单位：______________________部门：______________________日期：______年_____月_____日第1 页共9 页限制短路电流的方法目前在电力系统中，用得较多的限制短路电流的方法有以下几种：选择发电厂和电网的接线方式；采用分裂绕组变压器和分段电抗器；采用线路电抗器；采用微机保护及综合自动化装置等。
1选择发电厂和电网的接线方式通过选择发电厂和电网的电气主接线，可以达到限制短路电流的目的。
在发电厂内，可对部分机组采用长度为40km及以上的专用线路，并将这种发电机—变压器—线路单元连接到距其最近的枢纽变电所的母线上，这样可避免发电厂母线上容量过份集中，从而达到降低发电厂母线处短路电流的目的。
为了限制大电流接地系统的单相接地短路电流，可采用部分变压器中性点不接地的运行方式，还可采用星形—星形接线的同容量普通变压器来代替系统枢纽点的联络自耦变压器。
在降压变电所内，为了限制中压和低压配电装置中的短路电流，可采用变压器低压侧分列运行方式；在输电线路中，也可采用分列运行的方式。
在这两种情况下，由于阻抗大，可以达到限制短路电流的目的，不过为了提高供电可靠性，应该加装备用电源自动投入装置。
对环形供电网，可将电网解列运行。
电网解列可分为经常解列和事故自动解列两种。
电网经常解列是将机组和线路分配在不同的母线系统或母线分段上，并将母线联络断路器或母线分段断路器断开运行，这样可显著减小短路电流。
电网事故自动解列，是指在正常情况下发电厂的母线联络断路器或分段断路器闭合运行，当发生短路时由自动装置将母第 2 页共 9 页线(或分段)断路器断开，从而达到限制短路电流的目的2采用分裂绕组变压器和分段电抗器在大容量发电厂中为限制短路电流可采用低压侧带分裂绕组的变压器，在水电厂扩大单元机组上也可采用分裂绕组变压器。
为了限制6～10kV配电装置中的短路电流，可以在母线上装设分段电抗器。
【发电厂电气新课件】限制短路电流的方法
~ Xs
Id= Us / (Xs +0.5*Xt )
分列后（QF0在开位）： Id= Us / (Xs + Xt )
Xt Xt Id QF0
14
三、采用不同的接线形式和运行方式
双回路采用单回路运行；
~
环形供电网开环运行。
~
QF1
QF2
QF1 QF2
问题：供电可靠性降低
措施：加装自动投入装置
15
X1
1 2
X2
1 2
X2
假设高压侧开路，低压侧短路时：
X 2
X 2
2
2
X 22 X 2 X 2 2 X 2 =4 X12 短路电流所遇到的电抗为正常电流遇到电抗的4倍。
12
二、采用低压分裂绕组变压器
假设高压侧不开路，低压侧一台发电机出口短路时来自 另一台发电机短路电流遇到的电抗 为：
X 22 X 2 X 2 2 X 2 =4 X12
当发电机容量较大时，采用低压
分裂绕组变压器组成扩大单元接
线，当一台发电机端口短路时， ~
~
另一台发电机送来的短路电流就
受到限制。
11
二、采用低压分裂绕组变压器
两个低压分裂绕组布置上对称，没 1
有电气上的联系，只有较弱的磁的
联系。
X1
X1≈0； X 2 X 2 X 2 。
正常运行时：
X12
所以
U31
I (1 2
f )XL
若取 f = 0.5，则在正常运行时，每臂的运行电抗
X (1 f )X L 0.5X L
7
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
3 IkS
(2) 分支短路： 设分支1短路
限制短路电流的方法
限制短路电流的方法限制短路电流是电力系统设计和运行中的重要问题之一。
短路电流是指电路中发生短路故障时流经短路处的电流。
短路电流的大小取决于电力系统的特性和短路点的位置。
过大的短路电流会给电力设备和线路带来损坏，甚至可能导致事故发生。
因此，限制短路电流是保证电力系统安全运行的关键。
下面是一些限制短路电流的方法：1. 选择合适的设备容量：在电力系统设计中，选择合适的设备容量可以有效地限制短路电流。
合适的设备容量应当能够承受正常负荷电流并有一定的余量，但又不至于导致短路电流过大。
因此，在设计和选择电力设备时，需要进行充分的计算和分析，确保设备容量符合实际需求。
2. 使用限流器：限流器是一种用于限制短路电流的装置。
它通过改变电路的参数，如电感或阻抗来减小短路电流。
限流器可以针对特定的电路进行设计，使得短路电流能够被限制在合理的范围内。
常用的限流器包括限流变压器、限流电抗器和限流电容器等。
3. 使用断路器：断路器是电力系统中常见的保护装置，它可以在电路发生短路时迅速切断电流。
通过选择合适的断路器和设置适当的动作参数，可以有效地限制短路电流。
断路器的选择应当考虑其额定电流和断开能力，以确保能够承受短路电流的冲击。
4. 电力系统接地：电力系统的好坏接地对于限制短路电流至关重要。
良好的接地可以提供短路电流的回路，将短路电流引入接地材料中，从而减小其影响范围。
适当选择接地方式，如良好接地电阻和接地网等，可以有效地限制短路电流。
5. 使用限流开关：限流开关是一种专门用于限制短路电流的开关装置。
它具有特殊的构造和工作原理，可以在电路发生短路时迅速打开，限制短路电流的大小。
限流开关通常由电流互感器、控制器和触发器等组成，可以根据需要调整限流电流的大小。
6. 控制电力系统的谐振：谐振是一种特殊的电路现象，会导致电流的突然增大。
控制电力系统的谐振是限制短路电流的另一种有效方法。
通过合理设计和调整电力系统的电感、电容和阻抗等参数，可以减小谐振现象的发生，从而限制短路电流的大小。
第四章 第四节 限制短路电流的方法
若取 f 0.5 ，则 U 0.5IxL ，即正常运行时，电抗器的 运行电抗为0.5 xL 。 若分支1出线短路时，若忽略分支2的负荷电流，分支1上 的电压降为U Ix 即短路时 电抗器的电抗为 xL 。 I L ，即短路时，电抗器的电抗为
2 2 2
I 2
2
G
G
2
x2 , x2分别为高压绕组开路时，两个 设 x1 为高压绕组电抗； 低压分裂绕组的漏抗； x12 为高低压绕组正常工作时的等值电 抗。在正常工作时，若通过高压绕组电流为 I ，每个低压绕 组流过相同的电流为 I / 2，其电压降关系为： 其电压降关系为 I Ix12 Ix1 x2 2 1 故得 x12 x1 x2 2 假设高压侧开路 低压侧一台发电机出口处短路 通过两 假设高压侧开路，低压侧一台发电机出口处短路，通过两 分裂绕组的电抗为： x22 x2 x2 如果x2＝x2
正常运行时等值电路图
两支分支的自感相同，每个分支的自感电抗 xL L 。 两个分支间有磁耦合，若互感为 M ，则互感系数为： M M ( f一般为 般为0.4 ~ 0.6) f L L1 L2 于是，互感抗为：
xM M Lf fxL
正常运行时，使两分支电流大小相等，由于两电流反向 流过两臂，每一分支的电压降为：
当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值 相同时，两者在短路时的限流作用一样，但正常 运行时 分裂电抗器的电压损失只是普通电抗器 运行时，分裂电抗器的电压损失只是普通电抗器 的一半，而且比普通电抗器多供一倍的出线，从 而减少了电抗器的数目 减少了设备的占地面积 而减少了电抗器的数目，减少了设备的占地面积， 有利于设备布置，故被广泛应用。
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若取 f = 0.5，则在正常运行时，每臂的运行电抗
X(1f)X L0.5X L
整理课件
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
3 IkS
(2) 分支短路： 设分支1短路
若忽略分支2的负荷电流，则
U3 1IkXL
XM *
Ik XL
XL I2
*
即短路时，臂1的电抗为 X L 。
1
2
3 若分支2接电源，可能送来的短路电流为
Id= Us / (Xs +0.5*Xt )
分列后（QF0在开位）： Id= Us / (Xs + Xt )
Xt Xt Id QF0
整理课件
三、采用不同的接线形式和运行方式
双回路采用单回路运行；
~
环形供电网开环运行。
~
QF1
QF2
QF1 QF2
问题：供电可靠性降低
措施：加装自动投入装置
整理课件
~ G2
路电流（因为电缆的电抗值较
小而分布电容较大）；
② 能在母线上维持较高的剩余电压（一般都大于65%UN）。 线路电抗器的参数：
额定电流取所在线路额定电流；
电抗百分值取3%~6%。
整理课件
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是 绕组中心有一个抽头，将电抗器分为两个分支， 即两个臂1和2，一般中间抽头用来连接电源， 分支1和2用来连接大致相等的两组负荷。
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当发电机容量较大时，采用低压
分裂绕组变压器组成扩大单元接
线，当一台发电机端口短路时， ~
~
另一台发电机送来的短路电流就
受到限制。
整理课件
二、采用低压分裂绕组变压器
两个低压分裂绕组布置上对称，没 1
有电气上的联系，只有较弱的磁的
联系。
X1
X1≈0； X2 X2 X2。
正常运行时： X12X112X212X2
1
来自系统的短路电流遇到的电抗为
X1
X1X'22X12
X 2
X 2
这些电抗都比较大，能够起到限制短路电 2
2
流的作用。
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三、采用不同的接线形式和运行方式
对大容量发电机采用单元接线，在发电机电压 级不设母线；
在降压变电所，变压器低压侧分列运行（母线
硬分段）；
分列前（QF0在合位）：
~ Xs
第四章 电气主接线
整理课件
§4.4 限制短路电流的方法
整理课件
限制断路电流的目的
① 能够选择到符合要求的断路器； ② 能够选择到轻型断路器。
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一、装设限流电抗器
1. 普通电抗器
(1) 母线电抗器
母线电抗器的作用：
W1
W2
装设在母线分段处；
~ G1
~ G2
一般用于发电厂机压母线分段处；
IkG ，3端开路，如右图，则 若 f U =02 .5 ，1 2 ( 则I k XX G 1L 2 3I k XLX 。G M ) 2 I k ( 1 G f) X LIkG 有效地减少了另一臂送来的短路电流
பைடு நூலகம்
XM *
XL
XL IkG
*
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1
2
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
分裂电抗器的优点：
用于限制并列运行发电机所提供的短路电流。
母线电抗器的参数选择：
额定电流通常按母线上事故切除最大一台发电机时可能通
过电抗器的电流进行选择，一般取(50%~80%)IGN；
电抗百分值取为8%~12%。
整理课件
一、装设限流电抗器
1. 普通电抗器
(2) 线路电抗器
线路电抗器的作用：
W1
W2
① 主要用来限制电缆馈线回路短 ~ G1
3 3
1
2
1
2
整理课件
一、装设限流电抗器
2. 分裂电抗器
3 I
(1) 正常运行： I1 I2 I/2
U 31 I1X LI2X M 2 I(X LX M )
式中， X L 为每臂的自感电抗； X M 为互感电抗；
XM *
I1 XL
XL I2
*
1
2
f 为互感系数，f XM/XL
所以 U312I (1f)XL
① 正常运行时电抗小，而在故障时电抗大； ② 占地面积减小（一个电抗器可供2路负荷）。
分裂电抗器的缺点：
当两个分支负荷不等或者负荷变化过大时，将引 起两臂电压产生偏差，造成电压波动，甚至可能 出现过电压。
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二、采用低压分裂绕组变压器
分裂绕组变压器有一个高压绕组 和两个低压的分裂绕组，两个分 裂绕组的额定电压和额定容量相 同，匝数相等。
假设高压侧开路，低压侧短路时：
X 2
X 2
2
2
X 2 2 X 2 X 2 2 X 2 = 4 X 1 2 短路电流所遇到的电抗为正常电流遇到电抗的4倍。
整理课件
二、采用低压分裂绕组变压器
假设高压侧不开路，低压侧一台发电机出口短路时来自 另一台发电机短路电流遇到的电抗 为：
X 2 2 X 2 X 2 2 X 2 = 4 X 1 2