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1、1999年第1期电力建设#29##设计技术#电网短路电流热效应的计算方法CalculationMethodofShor-tcircuitCurrentThermalEffectinPowerNetwork陈西庚(新疆电力设计院,乌鲁木齐市,830002)[摘要]计算短路电流热效应是选择电气设备的重要前期工作。短路电流热效应的近似计算方法有/假想时间法0/IEC标准法0/前苏联国标法0和/我国最近拟采用的方法04种。经比较分析,我国最近拟采用的方法的准确性接近前苏联国标法的计算结果,建议采用此方法并列入国家标准。[关键词]短路电流热效应假想时间法IEC标准法前苏联国标法我国
2、拟用法tt22-2tPT0引言Q=(IztcosXt)dt+ifzoefdt+Q0Q0t-tPT校验电气设备短路热稳定,必须计算短路电流2QIztcosXtifzoefdt0的热效应。由于短路电流的瞬时值变化复杂,很难[3]由于第3项数值接近于0,可以略去,因此:直接计算热效应。从50年代学苏联开始,我国采用Q=Qz+Qf(2)苏联方法,即取稳态短路电流平方值乘以假想时[1]短路电流的热效应等于周期分量热效应Qz与间,这种方法一直沿用至今。它和采用现代的继非周期分量热效应Qf之和。电保护迅速切除短路故障的实际情况不符合,早在电气设备通过短路电流时满足下式是热稳定70年代,
3、苏联已不采用这种方法。不久前国际电工的:委员会IEC和前苏联都制定出新的标准计算方法,2最近我国有关资料也提出采用一种新的计算方IthtthQ[2]式中Q)))短路电流的热效应,kA2#s;法。下面简要分析这些计算方法的特点。Ith)))电气设备在tth内允许通过的热稳定1短路电流热效应计算的基本公式电流,kA;短路电流包含2个分量:一是随时间变化的周期tth)))电气设备允许通过热稳定电流的时分量,它和发电机参数、励磁调节器特性、短路点的远间,s。近等有关;二是按指数规律变化的非周期分量,其时2过去采用的假想时间方法间常数是Tf。因此短路电流的热效应Q可写成:tt22
4、短路电流热效应Q无法直接用(1)式积分算Q=Qidt=(iz+if)dt=0Q0出。假设此热效应等于在假想时间tf内流过稳态t-tPT2QIztcosXt+ifzoefdt(1)短路电流IK所产生的热效应:02Q=IKtf(3)式中i)))短路电流瞬时值,kA;假想时间tf为短路电流周期分量作用的假想iz)))短路电流周期分量的瞬时值,kA;if)))短路电流非周期分量的瞬时值,kA;时间tfz和非周期分量作用的假想时间tf之和,即:tf=tfz+tfIzt)))短路电流周期分量的幅值,kA;tfz可根据Bd=IzoPIK和短路的持续时间t由图ifzo)))短路电流非周期
5、分量的0s值,kA;1查得。tf可由下式近似求得:t)))短路的持续时间,s。d2tf=0105B将(1)式展开后得:收稿日期:1998-08-26#30#电力建设1999年第1期电流热效应,根据短路点相对电源的远近,将电网简化后的等值电路分成4种情况,如图3所示。图3中EC、EF和ED分别为系统、发电机和电动机的等值电势,XC、XF、XD分别为系统、发电机、电动机的等值电抗。所谓短路点相对电源近,指短路开始时刻,电源定子电流的周期分量有效值与额定电流之比不小于2;否则为远,此时相应电势E的幅值要变化。图1假想时间tfz和Bd的关系曲线[3]3IEC标准的方法国际电工委员
6、会IEC计算短路电流热效应时,采用所谓热等效短路电流Ith,ef(幅值不变的正弦电流)。在短路持续时间t内,热等效短路电流对电气设备的热效应和实际短路电流的热效应相同,即2Ith,efft=Q。热等效短路电流按(4)式决定:Ith,eff=Izom+n(4)式中Izo)))短路电流周期分量的0s值,kA;图2系数m、n与时间t的关系曲线m、n)))考虑非周期分量和周期量对热等效短路电流影响的系数,由图2的曲线查取。系数m是短路持续时间t和冲击系数Kch的函数,Kch和短路电流非周期分量衰减的时间常数Tf有简单的关系:-0101PTKch=1+efm值可按(5)式计算:Tf
7、-2tPTm=(1-ef)(5)图3简化等值电路t系数n是短路持续时间t及短路电流周期分量第1种情况,等值电路如图3(a),短路电流热效0s值Izo和短路电流周期分量稳态值IK之比的函应由(6)式决定:数。2-2tPTQ=Izo[t+Tf(1-ef)](6)4前苏联国家标准的方法式中Tf)))等值电源短路电流非周期分量衰减时间常数,由下式决定:前苏联国家标准(OCTP50254-92)计算短路1999年第1期电力建设#31#Tf=XPXR(7)根据短路点距离,即相对电流I*zo(e),相对积分式中X和R)))由等值电路求得的总
